JP2009135008A - アルカリ電池用のガスケット及びアルカリ電池 - Google Patents

Abstract

【課題】外装缶の開口を閉塞したときに、外装缶の内向き鍔部の内縁からアルカリ電解液が染み出すことが防止されるアルカリ電池用のガスケット及び当該ガスケットを用いたアルカリ電池を提供する。
【解決手段】アルカリ電池用のガスケット２０は、外装缶２の開口端部を曲げて形成された内向き鍔部１４と封口板２２の外周部との間に挟まれる環状のシール部４２を有する。ガスケット２０のシール部４２には、内向き鍔部１４によって覆われる領域に周溝４４が形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明はアルカリ電池用のガスケット及びアルカリ電池に関する。

例えば円筒形のアルカリ蓄電池では、外装缶に正極、負極及びアルカリ電解液が収容され、外装缶の開口は、ガスケットを介して封口板によって閉塞される。より詳しくは、外装缶の開口端部は内側に曲げられて内向き鍔部を形成し、ガスケットの一部が、封口板の外周部と内向き鍔部との間に挟持される。（例えば特許文献１参照）。
特開2002-93455号公報

アルカリ蓄電池の高容量化に伴い、外装缶内に収容される極板は大型化し、外装缶の開口端側に形成されるかしめ領域は小型化している。このため、極板と封口板との間の距離が短かくなってきており、外装缶内へのアルカリ電解液の注液時、外装缶の開口端部の内面にアルカリ電解液が付着する。付着した電解液は、外装缶の開口を閉塞すべく外装缶の開口端部を内側に曲げて内向き鍔部を形成したときに、内向き鍔部とガスケットとの間で圧縮され、内向き鍔部の内縁から染み出してしまう。

本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、外装缶の開口を閉塞したときに、外装缶の内向き鍔部の内縁からアルカリ電解液が染み出すことが防止されるアルカリ電池用のガスケット及び当該ガスケットを用いたアルカリ電池を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明によれば、外装缶の開口端部を曲げて形成された内向き鍔部と封口板の外周部との間に挟まれる環状のシール部を有するアルカリ電池用のガスケットにおいて、前記シール部には、前記内向き鍔部によって覆われる領域に凹所が形成されていることを特徴とするアルカリ電池用のガスケットが提供される（請求項１）。

好ましくは、前記凹所は、前記内向き鍔部の内縁に沿って延びる周溝であり、前記周溝の深さは０．０８ｍｍ以上である（請求項２）。
また、本発明によれば、請求項１又は２に記載のアルカリ電池用のガスケットを備え、前記シール部は、前記凹所から前記内向き鍔部の内縁までの間に、前記内向き鍔部の張り出し方向でみて０．２ｍｍ以上の長さに渡る圧縮された状態の圧縮領域を有することを特徴とするアルカリ電池が提供される（請求項３）。

本発明の請求項１のガスケットは、外装缶の開口端部の内面に付着しているアルカリ電解液が、外装缶の開口を閉塞したときに、シール部の凹所に流入して蓄えられる。このため、アルカリ電解液が外装缶の内向き鍔部の内縁から染み出すことが抑制される。
請求項２のガスケットでは、凹所としての周溝の深さが０．０８ｍｍ以上であることによって、シール部が圧縮されても周溝の容積が確保される。この結果として、付着していたアルカリ電解液が周溝に確実に蓄えられ、アルカリ電解液の染み出しがより一層抑制される。

請求項３のアルカリ電池では、外装缶の内向き鍔部の内縁からガスケットの凹所までの間に、ガスケットのシール部の一部が０．２ｍｍ以上の距離に渡り圧縮された状態にあり、シール部の一部が、凹所に蓄えられたアルカリ電解液の漏出を防止する。この結果として、内向き鍔部の内縁からアルカリ電解液が染み出すのが確実に防止される。

以下、本発明のアルカリ電池の一実施形態に係るＡＡサイズの円筒形のニッケル水素蓄電池について説明する。
図１に示したように、ニッケル水素蓄電池は、有底円筒状の金属製の外装缶２を備え、外装缶２内には、発電要素としての正極板４、負極板６及びアルカリ電解液（図示せず）が収容されている。

正極板４は、基板として例えばニッケル製の多孔体を有し、多孔体には正極活物質としての水酸化ニッケルの粉末が充填されている。負極板６は、基板として例えばニッケルめっきされた鉄製のパンチングメタルを有し、パンチングメタルは負極活物質としての水素を吸蔵放出可能な水素吸蔵合金を保持している。アルカリ電解液としては、例えば水酸化カリウム及び水酸化リチウムを含む水溶液を用いることができる。

これら正極板４及び負極板６は、セパレータ８を介して渦巻き状に巻回されることで略円筒状の電極群１０を形成している。負極板６の一部は、電極群１０の最外周を形成して外装缶２の内周面に接触し、これにより負極板６と外装缶２とは電気的に接続され、外装缶２は負極端子として機能する。
外装缶２の開口は、安全弁を内蔵した封口ユニット１２により閉塞されている。

より詳しくは、外装缶２の開口端部は、かしめ加工によって内側に曲げられて内向き鍔部１４を形成している。また、外装缶２には、内向き鍔部１４から所定距離だけ離間して縮径部１６が形成されている。鍔部１４及び縮径部１６によって、外装缶２の開口端部側には、断面でみて略コの字形状の領域（以下、かしめ領域といい、符号１８を付す。）が形成されている。

かしめ領域１８は、例えばナイロンを主成分とする電気絶縁性のガスケット２０を介して、円板形状をなす金属製の封口板２２の外周部を挟み込んでいる。封口板２２の中央にはガス抜き孔２４が形成され、封口板２２の外面には、ガス抜き孔２４を閉塞するように弁体２６が配置されている。更に、封口板２２の外面には、弁体２６を覆うフランジ付きの円筒形状の正極端子２８が溶接によって取り付けられている。

正極端子２８と正極板４との間を電気的に接続すべく、封口板２２の内面には正極リード３０の一端が固定され、正極リード３０の他端は、正極板４の端部に固定されている。
以下、ガスケット２０について詳述する。
図２は、取付け前の自由状態にあるガスケット２０を示す平面図であり、図３は、一部を断面にて示した取付け前のガスケット２０の側面図である。ガスケット２０は大円筒部３２を有し、大円筒部３２の一端には一体に内向きフランジ３４が設けられている。内向きフランジ３４の内周縁には小円筒部３６が一体に形成され、小円筒部３６は大円筒部３２とは反対側に突出している。また、内向きフランジ３４の内周縁には、相互に直径方向に離間した２つの舌部３８が一体に形成され、各舌部３８は径方向内側に向けて突出している。

大円筒部３２の他端部は、その先端に近付くほど薄肉になるテーパ部４０として形成されている。テーパ部４０に連なる大円筒部３２の中間部４２は、厚さが略一定であるけれども、中間部４２の外周面には全周に渡る周溝４４が形成されている。
周溝４４の深さＤは、好ましくは０．０８ｍｍ以上に設定される。周溝４４は、中間部４２におけるテーパ部４０側に位置している。大円筒部３２の軸線方向でみて、周溝４４とテーパ部４０との距離Ｌは、好ましくは０．２ｍｍ以上に設定される。

図４は、外装缶２に取り付けられたガスケット２０の一部を拡大して示しており、大円筒部３２のテーパ部４０は、外装缶２の内向き鍔部１４の内縁から突出しており、非圧縮状態である。
これに対し、大円筒部３２の中間部４２は、外装缶２の内向き鍔部１４と封口板２２の外周部との間にて圧縮され、これらの間をシールするシール部として機能している。よって以下では、中間部４２をシール部４２とも称する。

ただし、周溝４４は、中間部４２が圧縮されても存在している。周溝４４は、内向き鍔部１４の内縁に沿って延びているが、周溝４４と内向き鍔部１４の内縁とは、内向き鍔部１４の張り出し方向でみて、距離Ｌだけ離間している。このため、周溝４４と内向き鍔部１４の内縁との間には、シール部４２の一部が、内向き鍔部１４の張り出し方向でみて距離Ｌに渡り、圧縮された状態にて存在する。

上述したガスケット２０を用いたニッケル水素蓄電池にあっては、組立工程の注液時に外装缶２の開口端部の内面に付着したアルカリ電解液が、外装缶２の開口を閉塞したときに、外装缶２の内向き鍔部１４とシール部４２との間で圧縮されると、シール部４２の周溝４４に流入して蓄えられる。このため、組み立てられたニッケル水素蓄電池において、アルカリ電解液が外装缶２の内向き鍔部１４の内縁から染み出すことが抑制される。

また、ガスケット２０では、周溝４４の深さが０．０８ｍｍ以上であることによって、シール部４２が圧縮されても周溝４４の容積が確保される。この結果として、付着していたアルカリ電解液が周溝４４に確実に蓄えられ、アルカリ電解液の染み出しがより一層抑制される。
更に、上述したニッケル水素蓄電池では、外装缶２の内向き鍔部１４の内縁からガスケット２０の周溝４４までの間に、シール部４２の一部が、０．２ｍｍ以上の距離Ｌに渡り圧縮状態にて存在することによって、このシール部４２の一部が周溝４４に蓄えられたアルカリ電解液の漏出を防止する。この結果として、内向き鍔部１４の内縁からアルカリ電解液が染み出すのが確実に防止される。

実施例１〜８として、周溝４４の深さＤ及び距離Ｌが表１に示した値であるＡＡサイズ（単三型）のニッケル水素蓄電池をそれぞれ３０個ずつ組立てた。
また比較例１として、周溝４４を有さないガスケットを用いた以外は実施例１〜８の場合と同様にして、ＡＡサイズのニッケル水素蓄電池を３０個組立てた。
実施例１〜８及び比較例１の各ニッケル水素蓄電池の組立ての際、外装缶２の開口端部の内側に故意にアルカリ電解液を付着させ、組立から所定期間経過後に、アルカリ電解液の染み出しが発生した個数を目視により確認した。これらの結果を百分率にして表１に示す。

表１から、周溝４４を設ければ染み出しの発生が抑制されることがわかる。そして、周溝４４の深さが０．０８ｍｍ以上であれば、組立て直後（１日後）の染み出しが確実に防止されることがわかる。

また、表１から、周溝４４の深さが０．０８ｍｍ以上とし、且つ、距離Ｌを０．２ｍｍ以上とすることによって、染み出しが完全に防止されることがわかる。
本発明は、上記した一実施形態及び実施例に限定されることはなく、種々変形が可能であって、例えば、ガスケット２０を適用する電池は、円筒形の外、楕円筒形若しくは角筒形であってもよい。この場合、ガスケット２０の平面形状は、楕円形状若しくは矩形形状になる。
また、ガスケット２０を適用する電池は、アルカリ電解液を用いるアルカリ電池であればよく、ニッケル水素蓄電池の外、ニッケルカドミウム蓄電池等のアルカリ蓄電池であってもよく、一次電池であってもよい。

一実施形態では、ガスケット２０にその全周に渡る周溝４４を凹所として形成したが、凹所の形状は周溝４４に限定されない。つまり、外装缶２の内向き鍔部１４によって覆われるガスケット２０の領域に、アルカリ電解液を蓄えることが可能な１つ以上の凹所を形成してもよい。ただし、外装缶２の内向き鍔部１４の張り出し長さは短いため、アルカリ電解液の染み出しを確実に防止するには、周溝４４を形成するのが好ましい。

本発明の一実施形態に係るニッケル水素蓄電池の一部の縦断面図である。 図１の電池に適用したガスケットの平面図である。 図１の電池に適用したガスケットを一部を断面にして示す側面図である。 図１の領域ＩＶの拡大図である。

符号の説明

２ 外装缶
１４ 内向き鍔部
２０ ガスケット
２２ 封口板
４２ シール部（中間部）
４４ 周溝（凹所）

Claims (3)

1. 外装缶の開口端部を曲げて形成された内向き鍔部と封口板の外周部との間に挟まれる環状のシール部を有するアルカリ電池用のガスケットにおいて、
   前記シール部には、前記内向き鍔部によって覆われる領域に凹所が形成されている
   ことを特徴とするアルカリ電池用のガスケット。
2. 前記凹所は、前記内向き鍔部の内縁に沿って延びる周溝であり、
   前記周溝の深さは０．０８ｍｍ以上である
   ことを特徴とする請求項１に記載のアルカリ電池用のガスケット。
3. 請求項１又は２に記載のアルカリ電池用のガスケットを備え、
   前記シール部は、前記凹所から前記内向き鍔部の内縁までの間に、前記内向き鍔部の張り出し方向でみて０．２ｍｍ以上の長さに渡る圧縮された状態の圧縮領域を有する
   ことを特徴とするアルカリ電池。

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