JP2005093203A - 密閉型アルカリ電池 - Google Patents

Abstract

【課題】金属製負極端子板と樹脂製封口ガスケットで気密封止された密閉型アルカリ電池において、負極端子板に特別な加工が必要で組立工程時にガスケット等を傷つける恐れのある鋭利な切刃を設けなくても、電池が逆接続等により強制的な充電回路が形成されて反応ガスが大量発生する事態になったときに、その電池を短絡してそのガス発生の原因を解消させる。
【解決手段】電池缶１１の開口部１２が負極端子板２１の周縁部２２の上方に覆い被さりながら内側へ屈曲するとともに、封口ガスケット３０の周辺部３１の先端が上記負極端子板周縁部２２の先端面上方に半がかり状態で位置する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、正極端子および正極集電体を兼ねる電池缶を負極端子板と封口ガスケットで気密封止した密閉型アルカリ電池に関し、たとえばＬＲ２０（単１）型やＬＲ６（単３）型などのアルカリ乾電池に適用して有効である。

ＬＲ２０やＬＲ６などのアルカリ乾電池は、正極端子および正極集電体を兼ねる有底円筒状の金属製電池缶に、正極合剤、セパレータ、負極合剤からなるアルカリ発電要素を収容をするとともに、その電池缶が金属製負極端子板と樹脂製封口ガスケットを用いて閉塞および気密封止されている。

負極端子板は皿状であって、その外底面が電池外側を向いて負極端子面をなすとともに、上記電池缶開口部の内側面に対面すべく折り返し屈曲された周縁部を有する。封口ガスケットは負極端子板周縁部と電池缶開口部の間に介在する周辺部を有し、電池缶開口部が内方へ屈曲加工されることによりその周辺部が被圧状態で上記電池缶を気密封止する。

この種のアルカリ電池は複数本を直列接続して使用する場合が多い。この場合、複数本の電池のすべてが順方向に接続されていれば問題は無いが、その中の１本だけが逆方向に接続されると、その逆接続された電池だけが逆向きの電流により強制的に充電される回路が形成されて、電池内部に反応ガスが発生するようになる。

このガス発生による電池破裂を防ぐため、この種のアルカリ電池には安全弁機能が設けられている。この安全弁機能は、封口ガスケットの一部に薄肉部を形成し、この薄肉部を電池内圧で先行破断させるようにしたものであって、電池破裂の危険回避に有効ではある。

しかし、上記安全弁機能は電池破裂の危険回避には有効かも知れないが、作動圧を適性に設計するのが難しく、電池破裂の危険性を下げるために低めに設計すれば、微量のガス発生でも敏感に作動して漏液に至るという問題が生じる。また、ガス発生の原因そのものを抑える機能はなかった。

そこで、上記ガス発生の原因そのものを抑える手段として、電池内部で反応ガスが大量発生する事態となったときに、その電池を短絡状態にする技術が提案されている（特許文献１参照）。

図４は上記技術の要部となる部分を拡大して示す。
同図の（ａ）に示すように、正極端子を兼ねる金属製電池缶１１が、金属製負極端子板２１と樹脂製封口ガスケット３０により閉塞および気密封止されている。負極端子板２１は皿状であって、その外底面が電池外側を向いて負極端子面をなすとともに、上記電池缶開口部１２の内側面に対面すべく折り返し屈曲された周縁部２２を有する。封口ガスケット３０は、負極端子板周縁部２２と電池缶開口部１２の間に介在する周辺部（環状シール部）３１を有する。この周辺部３１が、内方へ屈曲加工(かしめ加工)された電池缶開口部１２と負極端子板周縁部２２と間に被圧状態で介在することにより、電池缶１１内が気密封止されている。

ここで、上記負極端子板周縁部２２の先端には鋭利な切刃２２ｅが形成されている。電池が逆接続等により強制的な充電回路が形成されて反応ガスが大量発生する事態が生じると、電池缶１１の内圧が上昇して負極端子板２１が電池外側へ押し出される状態となる。この状態が生じると、同図の（ｂ）に示すように、負極端子板周縁部２２の切刃２２ｅがガスケット周辺部３１を突き破って電池缶開口部１２の内側面に接触する。これにより、電池が短絡されて、ガス発生の原因となっていた上記充電回路がバイパスされる。
特開平９−２５９８６２号公報

しかし、上述した従来の技術では、負極端子板周縁部２２の先端に鋭利な切刃２２ｅを設けるための特別な加工が必要になることに加えて、電池缶開口部１２を内方へ屈曲加工する際に、その鋭利な切刃２２ｅがガスケット周縁部１２などを傷つけやすいという問題が生じる。

この発明は以上のような問題を鑑みてなされたもので、金属製負極端子板と樹脂製封口ガスケットで気密封止された密閉型アルカリ電池において、負極端子板に特別な加工が必要で組立工程時にガスケット等を傷つける恐れのある鋭利な切刃を設けなくても、電池が逆接続等により強制的な充電回路が形成されて反応ガスが大量発生する事態になったときに、その電池を短絡してそのガス発生の原因を解消させることができるようにした技術を提供することにある。

本発明は上記課題を解決するために次の手段を提供する。
第１の手段は、正極合剤、セパレータ、負極合剤からなるアルカリ発電要素を収容して正極端子および正極集電体を兼ねるようにした有底円筒状の金属製電池缶と、この電池缶の開口を塞ぐ金属製負極端子板と、この負極端子板と上記電池缶の間に封止部材として介在する樹脂製封口ガスケットとを有し、上記負極端子板は皿状であって、その外底面が電池外側を向いて負極端子面をなすとともに、上記電池缶開口部の内側面に対面すべく折り返し屈曲された周縁部を有し、上記封口ガスケットは上記負極端子板周縁部と上記電池缶開口部の間に介在する周辺部を有し、上記電池缶開口部が内方へ屈曲加工されることにより上記ガスケットの周辺部が挟圧されて上記電池缶が気密封止されている密閉型アルカリ電池において、上記電池缶開口部が上記負極端子板周縁部の上方に覆い被さりながら内側へ屈曲するとともに、上記ガスケット周辺部の先端が上記負極端子板周縁部の先端面上方に半がかり状態で位置することを特徴とする。

第２の手段は、正極合剤、セパレータ、負極合剤からなるアルカリ発電要素を収容して正極端子および正極集電体を兼ねるようにした有底円筒状の金属製電池缶と、この電池缶の開口を塞ぐ金属製負極端子板と、この負極端子板と上記電池缶の間に封止部材として介在する樹脂製封口ガスケットとを有し、上記負極端子板は皿状であって、その外底面が電池外側を向いて負極端子面をなすとともに、上記電池缶開口部の内側面に対面すべく折り返し屈曲された周縁部を有し、上記封口ガスケットは上記負極端子板周縁部と上記電池缶開口部の間に介在する周辺部を有し、上記電池缶開口部が内方へ屈曲加工されることにより上記ガスケットの周辺部が挟圧されて上記電池缶が気密封止されている密閉型アルカリ電池において、上記電池缶開口部および上記ガスケット周辺部が共に上記負極端子板周縁部の上方に覆い被さりながら内側へ屈曲する一方、上記ガスケット周辺部は上記負極端子板周縁部の先端面上方に対応する位置に沿って溝部が形成されていることを特徴とする。

第３の手段は、正極合剤、セパレータ、負極合剤からなるアルカリ発電要素を収容して正極端子および正極集電体を兼ねるようにした有底円筒状の金属製電池缶と、この電池缶の開口を塞ぐ金属製負極端子板と、この負極端子板と上記電池缶の間に封止部材として介在する樹脂製封口ガスケットとを有し、上記負極端子板は皿状であって、その外底面が電池外側を向いて負極端子面をなすとともに、上記電池缶開口部の内側面に対面すべく折り返し屈曲された周縁部を有し、上記封口ガスケットは上記負極端子板周縁部と上記電池缶開口部の間に介在する周辺部を有し、上記電池缶開口部が内方へ屈曲加工されることにより上記ガスケットの周辺部が挟圧されて上記電池缶が気密封止されている密閉型アルカリ電池において、上記電池缶開口部を上記負極端子板側に向けて逆Ｕ状に屈曲加工することにより、上記負極端子板が上記正常範囲を超える電池内圧によって外方に押し出されたときに、上記電池缶開口部の先端に接触するようにしたことを特徴とする。

金属製負極端子板と樹脂製封口ガスケットで気密封止された密閉型アルカリ電池において、負極端子板に特別な加工が必要で組立工程時にガスケット等を傷つける恐れのある鋭利な切刃を設けなくても、電池が逆接続等により強制的な充電回路が形成されて反応ガスが大量発生する事態になったときに、その電池を短絡してそのガス発生の原因を解消させることができる。これにより、漏液発生をさらに確実に防止することができる。

図１は本発明による密閉型アルカリ電池の第１実施例を示す。実施例の電池１０は、ＬＲ２０（単１）型やＬＲ６（単３）型などのアルカリ乾電池を構成する。同図はその断面図と部分拡大図を示す。

同図に示す電池１０は、アルカリ発電要素を収容する有底円筒状の金属製電池缶１１と、この電池缶１１の開口を塞ぐ金属製負極端子板２１と、この負極端子板２１と上記電池缶１１の間に介挿されて気密封止状態を形成する樹脂製封口ガスケットとを有する。

アルカリ発電要素は、正極合剤１５、セパレータ１６、負極合剤１７により構成される。正極合剤１５は管状に成形されたものであって、電池缶１１内に圧入状態で装填されている。これにより、電池缶（正極缶）１１は正極集電体と正極端子を兼ねる。

正極合剤１５の内側にはアルカリ電解液を含浸する円筒状セパレータ１６が配置されている。そして、このセパレータ１６の内側に、ゲル状亜鉛を用いた負極合剤１７が充填されている。負極合剤１７中には棒状の金属製負極集電子２５が挿入されている。この負極集電子２５は金属製負極端子板２１にスポット溶接されている。

上記負極端子板２１は皿状であって、その外底面が電池外側を向いて負極端子面をなすとともに、上記電池缶１１の開口部１２内側面に対面すべく折り返し屈曲された周縁部２２を有する。上記封口ガスケット３０は、周辺部（環状シール部）３１、中間隔壁部３３、中央ボス部３２、および薄肉部３４などを有する一体成形品であって、その周辺部３１が、上記負極端子板２１の周縁部２２と上記電池缶１１の開口部１２との間に介在する。薄肉部３４は前述した安全弁機能を形成する。

上記ガスケット３０の周辺部３１は、上記電池缶１１の開口部１２が内方へ屈曲加工（かしめ加工）されることにより、その電池缶１１と負極端子板２１の間に挟圧される。この状態で上記電池缶１１が気密封止されている。

ここで、図１の（ａ）に部分的に拡大して示すように、上記電池缶１１の開口部１２は、上記負極端子板２１周縁部２２の上方に覆い被さりながら内側へ屈曲加工されている。これとともに、上記ガスケット周辺部３１の先端が上記負極端子板周縁部２２の先端面上方に半がかり状態で位置させられている。

上述したアルカリ電池１０が逆接続により強制的な充電状態になった場合、反応ガスが発生して電池内圧が上昇する。この内圧上昇が所定限度を超えると、同図の（ｂ）に部分的に拡大して示すように、負極端子板２１が外方へ押し出される。この結果、その周縁部２２の先端がガスケット周辺部３１の先端を擦りながら上昇し、電池缶開口部１２の内側面に接触する。これにより、電池が短絡されて、ガス発生の原因となる充電回路がバイパスされる。この短絡動作は、薄肉部３４による安全弁機能の作動前に行わせることができる。つまり、安全機能の作動による漏液を発生させることなく、ガス発生の原因である強制充電状態を解消させることができる。

上記負極端子板周縁部２２の先端は鈍角あるいはほぼ平坦な端面をなしているが、上記ガスケット周辺部３１の先端がその周縁部２２の先端面上方に半がかり状態で位置していることにより、上記短絡動作を円滑かつ確実に行わせることができる。

上記動作を確認するために上記構成を有するアルカリ電池（本発明品）を試作し、この試作電池の短絡発生圧力と、上記構成を有しない従来構成のアルカリ電池（従来品）の漏液発生圧力をそれぞれ調べたところ、表１のような結果となった。

［表１］

表１からもあきらかなように、本発明のアルカリ電池では、漏液を発生させる前に短絡状態（充電バイパス状態）を発生させて、その後の漏液発生を防止することができた。

また、電池を４個直列に接続するとともに、その中の１個だけを逆方向に接続する４直列１逆回路を作り、この回路を負荷に接続して漏液発生の有無を調べたところ、表１のような結果が得られた。

［表２］

表２からもあきらかなように、本発明のアルカリ電池は、漏液発生前に短絡状態（充電バイパス状態）が形成されることにより、すべての試験サンプルについて漏液発生を皆無にすることができた。

図２は本発明による密閉型アルカリ電池の第２実施例を示す。同図は要部だけを拡大して示したものであり、電池１０の基本的構成については、図１に示したものと同様である。上記実施例との相違について説明すると、この実施例では、同図の（ａ）に示すように、電池缶開口部１２およびガスケット周辺部３１が共に負極端子板周縁部２２の上方に覆い被さりながら内側へ屈曲する一方、ガスケット周辺部３１は負極端子板周縁部２２の先端面上方に対応する位置に沿って溝部３６が形成されている。

ここで、逆接続等による強制的な充電状態により反応ガスが発生し、電池内圧が所定限度を超えて上昇すると、同図の（ｂ）に示すように、負極端子板２１が外方へ押し出される。この結果、その周縁部２２の先端が上記溝部３６を押し開きながら上昇し、電池缶開口部１２の内側面に接触する。

これにより、電池が短絡されて、ガス発生の原因となる充電回路がバイパスされる。この短絡動作も、前述の実施例と同様、薄肉部３４による安全弁機能の作動前に行わせることができる。そして、この場合も、上記負極端子板周縁部２２の先端は鈍角あるいはほぼ平坦な端面をなしているが、その先端が当たる部分に上記溝部３６が形成されていることにより、上記短絡動作を円滑かつ確実に行わせることができる。

図３は本発明による密閉型アルカリ電池の第３実施例を示す。同図は要部だけを拡大して示したものであり、電池１０の基本的構成については、図１に示したものと同様である。上記実施例との相違について説明すると、この実施例では、同図の（ａ）に示すように、電池缶開口部１２を負極端子板２１側に向けて逆Ｕ状（クリンプ状）に屈曲加工することにより、負極端子板２１が正常範囲を超える電池内圧によって外方に押し出されたときに、電池缶開口部１２の先端に接触して短絡状態を形成するようになっている。

これにより、ガス発生の原因となる充電回路がバイパスされる。この短絡動作も、前述の実施例と同様、薄肉部３４による安全弁機能の作動前に行わせることができる。そして、この場合も、上記負極端子板周縁部２２の先端は鈍角あるいはほぼ平坦な端面をなしているが、上記短絡動作は円滑かつ確実に行わせることができる。

以上、本発明をその代表的な実施例に基づいて説明したが、本発明は上述した以外にも種々の態様が可能である。

金属製負極端子板と樹脂製封口ガスケットで気密封止された密閉型アルカリ電池において、負極端子板に特別な加工が必要で組立工程時にガスケット等を傷つける恐れのある鋭利な切刃を設けなくても、電池が逆接続等により強制的な充電回路が形成されて反応ガスが大量発生する事態になったときに、その電池を短絡してそのガス発生の原因を解消させることができる。これにより、漏液発生をさらに確実に防止することができる。

本発明による密閉型アルカリ電池の第１実施例を示す全体断面図および要部拡大断面図である。 本発明による密閉型アルカリ電池の第２実施例を示す要部拡大断面図である。 本発明による密閉型アルカリ電池の第３実施例を示す要部拡大断面図である。 従来の技術による密閉型アルカリ電池の概要を説明するための要部拡大断面図である。

符号の説明

１０ 密閉型アルカリ電池（アルカリ乾電池）
１１ 金属製電池缶
１２ 開口部
１５ 正極合剤
１６ セパレータ
１７ 負極合剤
２１ 金属製負極端子板
２２ 周縁部
２２ａ 鋭利な切刃（従来）
２５ 負極集電子
３０ 樹脂製封口ガスケット
３１ 周辺部（環状シール部）
３２ 中央ボス部
３３ 中間隔壁部
３４ 薄肉部（安全弁）
３６ 溝部（本発明）

Claims (3)

1. 正極合剤、セパレータ、負極合剤からなるアルカリ発電要素を収容して正極端子および正極集電体を兼ねるようにした有底円筒状の金属製電池缶と、この電池缶の開口を塞ぐ金属製負極端子板と、この負極端子板と上記電池缶の間に封止部材として介在する樹脂製封口ガスケットとを有し、上記負極端子板は皿状であって、その外底面が電池外側を向いて負極端子面をなすとともに、上記電池缶開口部の内側面に対面すべく折り返し屈曲された周縁部を有し、上記封口ガスケットは上記負極端子板周縁部と上記電池缶開口部の間に介在する周辺部を有し、上記電池缶開口部が内方へ屈曲加工されることにより上記ガスケットの周辺部が挟圧されて上記電池缶が気密封止されている密閉型アルカリ電池において、上記電池缶開口部が上記負極端子板周縁部の上方に覆い被さりながら内側へ屈曲するとともに、上記ガスケット周辺部の先端が上記負極端子板周縁部の先端面上方に半がかり状態で位置することを特徴とする密閉型アルカリ電池。
2. 正極合剤、セパレータ、負極合剤からなるアルカリ発電要素を収容して正極端子および正極集電体を兼ねるようにした有底円筒状の金属製電池缶と、この電池缶の開口を塞ぐ金属製負極端子板と、この負極端子板と上記電池缶の間に封止部材として介在する樹脂製封口ガスケットとを有し、上記負極端子板は皿状であって、その外底面が電池外側を向いて負極端子面をなすとともに、上記電池缶開口部の内側面に対面すべく折り返し屈曲された周縁部を有し、上記封口ガスケットは上記負極端子板周縁部と上記電池缶開口部の間に介在する周辺部を有し、上記電池缶開口部が内方へ屈曲加工されることにより上記ガスケットの周辺部が挟圧されて上記電池缶が気密封止されている密閉型アルカリ電池において、上記電池缶開口部および上記ガスケット周辺部が共に上記負極端子板周縁部の上方に覆い被さりながら内側へ屈曲する一方、上記ガスケット周辺部は上記負極端子板周縁部の先端面上方に対応する位置に沿って溝部が形成されていることを特徴とする密閉型アルカリ電池。
3. 正極合剤、セパレータ、負極合剤からなるアルカリ発電要素を収容して正極端子および正極集電体を兼ねるようにした有底円筒状の金属製電池缶と、この電池缶の開口を塞ぐ金属製負極端子板と、この負極端子板と上記電池缶の間に封止部材として介在する樹脂製封口ガスケットとを有し、上記負極端子板は皿状であって、その外底面が電池外側を向いて負極端子面をなすとともに、上記電池缶開口部の内側面に対面すべく折り返し屈曲された周縁部を有し、上記封口ガスケットは上記負極端子板周縁部と上記電池缶開口部の間に介在する周辺部を有し、上記電池缶開口部が内方へ屈曲加工されることにより上記ガスケットの周辺部が挟圧されて上記電池缶が気密封止されている密閉型アルカリ電池において、上記電池缶開口部を上記負極端子板側に向けて逆Ｕ状に屈曲加工することにより、上記負極端子板が上記正常範囲を超える電池内圧によって外方に押し出されたときに、上記電池缶開口部の先端に接触するようにしたことを特徴とする密閉型アルカリ電池。
   

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