JP6302654B2 - Cylindrical battery - Google Patents
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Description
本発明は、筒型電池に関する。 The present invention relates to a cylindrical battery.
筒型電池は、アルカリ電池等の一次電池として各種電気機器に広く使用されている。筒型電池では、正極と負極とがショートしたり、使用器具に電池の極性を誤って装填したりした場合の発熱、液漏れ、膨張等の不具合を防止するために、電池の構造に様々な工夫が取り入れられている。 Cylindrical batteries are widely used in various electrical devices as primary batteries such as alkaline batteries. In cylindrical batteries, there are various battery structures to prevent problems such as heat generation, liquid leakage, and expansion when the positive and negative electrodes are short-circuited or the battery polarity is incorrectly loaded in the equipment used. Ingenuity is incorporated.
正極と負極とのショートを防止する点では、例えば、正極電池缶と負極端子板とが不用意に導通しないように、正極電池缶の表面に紫外線硬化樹脂(UV硬化樹脂)等の絶縁被膜を形成した上で、外装ラベルを装着することが行われている。また、電池を誤装填した場合に、負極端子板同士が接触しないように、電池缶の負極端子側で外装ラベルの下に円環状の絶縁ワッシャーを設けたり、単1、単2電池等では、負極端子板表面に絶縁性の突起を設けて、誤装填しても負極端子板同士が接触しないようにしたりしている。 In order to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode, for example, an insulating coating such as an ultraviolet curable resin (UV curable resin) is provided on the surface of the positive electrode battery can so that the positive electrode battery can and the negative electrode terminal plate do not inadvertently conduct. After forming, attaching an exterior label is performed. In addition, when a battery is loaded incorrectly, an annular insulating washer is provided under the outer label on the negative electrode terminal side of the battery can so that the negative electrode terminal plates do not come into contact with each other. Insulating protrusions are provided on the surface of the negative electrode terminal plate so that the negative electrode terminal plates do not come into contact with each other even if loaded incorrectly.
この点、特許文献1(特開平8−77986号公報)では、「有底筒状缶の開口部内周と皿状端子板の外周縁部との間に封口ガスケットを介装し、該缶の該開口部を内側に絞り加工することによって該皿状端子板との間の空隙を該封口ガスケットによって密閉してなる筒形電池において、該ガスケットの先端を該開口部の開口端より0.5から1.5mm長くして該端子板の上面に向けて延出してなる」構成を採用し、「電池が落下による衝撃によって筒状缶の肩部が凹んで、その開口端エッジが内側に潰れても、そのエッジは内側に位置するガスケットの先端部に食込むのみで、この部分を越えて端子板側に接触することが未然に防止」されるとしている。 In this regard, Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-77986) discloses that a sealing gasket is interposed between the inner periphery of the opening of the bottomed cylindrical can and the outer peripheral edge of the dish-shaped terminal plate. In the cylindrical battery in which the gap between the opening and the dish-shaped terminal plate is sealed by the sealing gasket by drawing the opening to the inside, the tip of the gasket is placed at a distance of 0.5 from the opening end of the opening. ”1.5 mm longer and extended toward the upper surface of the terminal board”, adopting the configuration that “the shoulder of the cylindrical can is recessed due to the impact of the battery dropping, and the opening edge of the battery is crushed inward. However, the edge only bites into the front end of the gasket located on the inner side, and it is possible to prevent contact with the terminal board side beyond this portion.
しかしながら、特許文献1に提案されている技術は、あくまでも電池缶の変形が生じた場合を想定した対策であって、電池の誤装填、正負極のショートといった不都合自体を防止することはできない。また、絶縁ワッシャーあるいは絶縁突起を設ける構成では、部品点数、製造工程の増加により製造歩留まりの悪化、製造コスト上昇が避けられない。絶縁ワッシャーに関しては、電池缶の外装ラベルが破損して絶縁ワッシャーが脱落した場合、ショート防止の効果がまったく期待できなくなってしまう。さらに、R6(単3形)、R03(単4形)、R1(単5形)といった小型の電池では、端子面積が小さく、UV硬化樹脂を塗布して誤装填を防止することは困難である。 However, the technique proposed in Patent Document 1 is a measure that assumes a case where the battery can is deformed to the last, and cannot prevent inconveniences such as erroneous loading of the battery and short-circuiting of the positive and negative electrodes. In addition, in the configuration in which the insulating washer or the protrusion is provided, it is inevitable that the manufacturing yield is deteriorated and the manufacturing cost is increased due to an increase in the number of parts and manufacturing processes. As for the insulating washer, if the outer label of the battery can is damaged and the insulating washer is dropped, the effect of preventing the short circuit cannot be expected at all. Furthermore, in small batteries such as R6 (single 3 type), R03 (single 4 type), R1 (single 5 type), the terminal area is small, and it is difficult to prevent erroneous loading by applying UV curable resin. .
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、筒型電池において、正極と負極とのショートを効果的に防止するとともに、誤装填された場合でも発熱等の不具合が生じないようにすることを一つの目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and in a cylindrical battery, while effectively preventing a short circuit between the positive electrode and the negative electrode, there is a problem such as heat generation even when the battery is erroneously loaded. One purpose is to prevent it from occurring.
前記の、及び他の問題点を解決するために、本発明の一つの態様は、有底円筒状の電池缶内に、環状の正極合剤と、当該正極合剤の内側に配置される有底円筒状のセパレータと、当該セパレータの内側に配置される負極ゲルとが収納されているとともに、前記電池缶の開口に負極端子板が封口ガスケットを介して嵌着されてなる筒型電池であって、
前記封口ガスケットは、略円盤状に一体的に成形された樹脂からなり、前記円盤の中心にて上下方向に中空円筒状に突設されているボス部と、当該ボス部から径方向外方に延在する略円盤状の部分である円盤部とを備え、
該円盤部の外周端は、前記負極端子板と前記電池缶との間でかしめられた状態で、前記負極端子板がなす外表面から突出している、
ことを特徴とする筒型電池である。
In order to solve the above-mentioned and other problems, one aspect of the present invention provides an annular positive electrode mixture and a positive electrode mixture disposed inside the bottomed cylindrical battery can. A cylindrical battery in which a bottom cylindrical separator and a negative electrode gel disposed inside the separator are housed, and a negative terminal plate is fitted into an opening of the battery can via a sealing gasket. And
The sealing gasket is made of a resin integrally formed in a substantially disc shape, and has a boss portion projecting in a hollow cylindrical shape in the vertical direction at the center of the disc, and radially outward from the boss portion. A disk portion that is a substantially disk-shaped portion extending,
The outer peripheral end of the disk portion is caulked between the negative electrode terminal plate and the battery can and protrudes from the outer surface formed by the negative electrode terminal plate.
This is a cylindrical battery.
前記の筒型電池では、前記封口ガスケットが前記負極端子板と前記電池缶との間でかしめられた状態で、前記封口ガスケットの前記円盤部は、その外周端縁部において前記負極端子板の外周縁部に密接しており、前記円盤部には、前記負極端子板と前記電池缶との間に形成される空間と外部空間とを連通させるための開口部を設けてもよい。 In the cylindrical battery, the disc portion of the sealing gasket is formed on the outer peripheral edge of the sealing gasket with the sealing gasket being caulked between the negative electrode terminal plate and the battery can. Close to the periphery, the disk portion may be provided with an opening for communicating a space formed between the negative electrode terminal plate and the battery can and an external space.
本発明の一態様によれば、筒型電池において、正極と負極とのショートを効果的に防止するとともに、誤装填された場合でも発熱等の不具合が生じないようにすることができる。 According to one embodiment of the present invention, in a cylindrical battery, it is possible to effectively prevent a short circuit between a positive electrode and a negative electrode, and to prevent problems such as heat generation even when the battery is erroneously loaded.
以下に、添付図面を参照して、本発明の実施形態を更に具体的に説明する。なお、本発明は、それらの実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described more specifically with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to these embodiments.
まず、図7に、一般的な筒型アルカリ電池1の構成例を示す縦断面図を示している。このアルカリ電池1は、LR6タイプ(単3形)の電池である。 First, FIG. 7 shows a longitudinal sectional view showing a configuration example of a general cylindrical alkaline battery 1. The alkaline battery 1 is an LR6 type (AA) battery.
図7に示されるように、アルカリ電池1は、有底筒状の正極缶10(電池缶)と、その正極缶10の内面に沿って嵌着されたリング状の正極合剤20と、正極合剤20の内側に挿入される有底筒状のセパレータ30と、正極缶10の中心部となるセパレータ30の中空部に配置されるゲル状負極合剤40と、正極缶10の開口部10aに装着される負極集電体50(以下単に「集電体50」という)とを備える。
As shown in FIG. 7, the alkaline battery 1 includes a bottomed cylindrical positive electrode can 10 (battery can), a ring-shaped
正極缶10は、例えばニッケルメッキ鋼板を有底筒状にプレス成形することによって形成され、その底部の中央に正極端子12が突設されている。正極合剤20は、例えば電解二酸化マンガン、黒鉛、水酸化カリウム、及びバインダを混合した正極合剤粉を整粒した後、これを円筒状にプレス成形することで作製される。
The positive electrode can 10 is formed, for example, by press-molding a nickel-plated steel plate into a bottomed cylindrical shape, and a
セパレータ30は、正極合剤20とゲル状負極合剤40との間を電気的に分離する絶縁材料であり、ビニロン・レーヨン不織布、ポリオレフィン・レーヨン不織布などのセパレータ原紙を円筒状に巻回し、重なり合う部分を熱融着させることで作製される。
The
ゲル状負極合剤40は、水と酸化亜鉛と水酸化カリウムとを混ぜて溶解し、ポリアクリル酸などのゲル化剤と亜鉛粉とを混合することで作製される。
The gelled
集電体50は、負極端子板60、負極集電子51、及び封口ガスケット70を備えて構成されている。正極缶10の開口部10a付近には、集電体50を載置するためのビード部11が形成されている。そして、そのビード部11上に集電体50を載置した状態で、正極缶10の開口部10aにカール及び絞り加工を施すことにより、正極缶10が封口されている。言い換えると、アルカリ電池1の正極缶10は、開口部10aを径方向(横断方向)に収縮させてかしめることにより封口されている。
The
集電体50は、真鍮を用いて棒状に形成された負極集電子51をその基端側の頭部で負極端子板60の裏面に抵抗溶接するとともに、負極集電子51の首部に封口ガスケット70を嵌着することによって、形成されている。負極集電子51の先端側は、ゲル状負極合剤40の中に挿入されている。
In the
負極端子板60は、正極缶10と同じくニッケルメッキ鋼板をプレス成形することによって作製され、封口ガスケット70を介して正極缶10の開口部10aを封止している。負極端子板60は、円形皿状に形成され、その外縁部60aはほぼ直角に折り曲げられている。負極端子板60の外周つば状の部位には、複数のガス抜き穴61が設けられている。図7の例では、負極端子板60に、90°間隔で4箇所のガス抜き穴61が設けられている。
The negative
封口ガスケット70は、樹脂材料を用いて射出成形された樹脂成形品である。封口ガスケット70の形成材料としては、6,12ナイロン樹脂、6,10ナイロン樹脂、6,6ナイロン樹脂などのポリアミド樹脂が好適に用いられる。封口ガスケット70は、中心部に配置されている筒状のボス部71と、ボス部71から径方向外方に展開するように設けられている環状の円盤部72とを備える。ボス部71の中心部には貫通穴が設けられ、負極集電子51が挿通されている。封口ガスケット70は、電極ショート等によりガスが発生してアルカリ電池1内部の圧力が高まった場合に、円盤部72のボス部71との接続部分において、あらかじめ設定した所定の圧力値付近で破断するように構成されている。これにより高まった電池内圧は、ガスが破断部から負極端子板60のガス抜き穴61を通じて外気に放出されることにより低減され、アルカリ電池1の破裂は防止される。
The sealing
次に、以上説明した一般的な筒型アルカリ電池1の構成を前提として、本発明の一実施形態に係る筒型アルカリ電池1の構成について説明する。図1に、本発明の一実施形態に係る筒型アルカリ電池1の構成例を示す部分縦断面図を示している。図1において、図7に図示した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付して示し、詳細な説明は省略する。 Next, on the premise of the configuration of the general cylindrical alkaline battery 1 described above, the configuration of the cylindrical alkaline battery 1 according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view showing a configuration example of a cylindrical alkaline battery 1 according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same components as those shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図1に例示する部分縦断面図には、本発明の実施形態による筒型アルカリ電池1の、正極缶10の上端の開口部10aと、負極端子板60及び封口ガスケット70を含めて示されている。図1のアルカリ電池1では、図7に示した従来例とは異なり、封口ガスケット70の円盤部72の外周端側に、上方に向けてほぼ直角に折り曲げられた折曲部70aが設けられている。この折曲部70aは、封口ガスケット70を負極端子板60と正極缶10の開口部10aとの間でかしめつけた時に、その端縁部が負極端子板60の極板平面よりも外方に(筒型アルカリ電池1の長手方向で負極端子板60の極板平面よりも突出するように)設けられている。言い換えれば、封口ガスケット70の円盤部72の寸法、及び折曲部70aの形状及び寸法は、封口ガスケット70を負極端子板60と正極缶10の開口部10aとの間でかしめつけた時に、折曲部70aが負極端子板60の極板平面よりも突出するように設定されている。したがって、封口ガスケット70において、円盤部72及び折曲部70aの具体的な構成は、その封口ガスケット70が適用される筒型電池1の規格等に合わせて適宜設定することができる。
In the partial longitudinal sectional view illustrated in FIG. 1, the cylindrical alkaline battery 1 according to the embodiment of the present invention is shown including the
このように、封口ガスケット70の外周に設けた折曲部70aが正極缶10と負極端子板60との間を隔離するように両者の間に介在することにより、正極缶10と負極端子板60との間に導電性の異物(例えばクリップ、ヘアピンなど)が入り込んで外部ショートが発生するのを防止することができる。また、電池1を電池ボックスに誤装填した場合に、正極側の極板バネ板が負極端子板60に接触するのを防ぐことができる。さらに、他の電池1と直列に接続するところを負極同士が対向するように誤装填した場合にも、対向する電池1の負極端子板60から突出した折曲部70aが互いに当接することにより負極端子板60同士が接触することが防止される。以上のように、本実施形態の筒型アルカリ電池1では、簡易な構成の変更により従来よりも大幅に安全性を向上させることが可能となっている。
As described above, the
図2及び図3に、図1のアルカリ電池1の組立工程を模式的に示している。図2に示すように、封口ガスケット70のボス部71に設けられている貫通孔に、負極端子板60に固接された負極集電子51が挿通される。次いで、図3に示すように、正極缶10の開口部10aを、封口ガスケット70の円盤部72を径方向内方へ向けて巻き込むようにして負極端子板60にかしめつける。これにより、図3の右端の図に図示されているように、封口ガスケット70の円盤部72に設けられる折曲部70aは負極端子板60と正極缶10の開口部10aとの間に介在するように配置されることとなる。
2 and 3 schematically show the assembly process of the alkaline battery 1 of FIG. As shown in FIG. 2, the negative electrode
次に、以上説明した実施形態の変形例について説明する。図4に、本実施形態の変形例に係る筒型アルカリ電池1の組立工程を、図3の例に対応させて模式的に示している。図4の変形例では、封口ガスケット70の円盤部72には折曲部70aが設けられていない。その代わりに、図4に例示するように、封口ガスケット70を正極缶10の開口部10aとともに負極端子板60に対してかしめつけた時、封口ガスケット70の円盤部72の端縁部70bは負極端子板60の肩部60aに密接するようになっている。図5には、図1に対応する本変形例の部分縦断面図を示している。
Next, a modification of the embodiment described above will be described. FIG. 4 schematically shows an assembling process of the cylindrical alkaline battery 1 according to the modification of the present embodiment, corresponding to the example of FIG. In the modification of FIG. 4, the
図4、図5に示すように、本変形例では、先の実施形態と同様に、封口ガスケット70の円盤部72が正極缶10と負極端子板60との間を隔離するように両者の間に介在することにより、正極缶10と負極端子板60との間に導電性の異物(例えばクリップ、ヘアピンなど)が入り込んで外部ショートが発生するのを防止することができる。また、かしめつけられた状態で封口ガスケット70の円盤部72の端縁部70bが負極端子板60の極板平面より突出するように構成すれば、電池1を電池ボックスに誤装填した場合に、正極側の極板バネ板が負極端子板60に接触するのを防ぐことができる。さらに、他の電池1と直列に接続するところを負極同士が対向するように誤装填した場合にも、対向する電池1の負極端子板60から突出した折曲部70aが互いに当接することにより負極端子板60同士が接触することが防止される。以上のように、本実施形態の変形例による筒型アルカリ電池1によっても、簡易な構成の変更により従来よりも大幅に安全性を向上させることが可能となっている。
As shown in FIGS. 4 and 5, in this modification, as in the previous embodiment, the
なお、図4、図5に例示するように、上記の変形例による筒型アルカリ電池1では、封口ガスケット70が負極端子板60と正極缶10との間を密封してしまうため、電池1の封口ガスケット70が破断して放出されたガスが、負極端子板60、封口ガスケット70、及び正極缶10によって閉鎖された空間に封じ込められてしまい、内圧の逃がし機能が十分に働かないことがあり得る。このため、上記の変形例では、封口ガスケット70にガス抜き穴74を設けている。図6にガス抜き穴74の配置例を示している。図6は、変形例による筒型アルカリ電池1を負極端子板60側から軸方向に見た模式平面図である。図6の例では、封口ガスケット70の円盤部72の、負極端子板60と正極缶10との間に相当する部分において、周方向等間隔に8個のガス抜き穴74を設けている。ガス抜き穴74は、図6の例に限定されることなく、スリット状の形状にする、あるいは設置数、配置等を変えるなど、適宜に調整することができる。
As illustrated in FIGS. 4 and 5, in the cylindrical alkaline battery 1 according to the above modification, the sealing
以上詳細に説明したように、本発明の実施形態に係る筒型アルカリ電池1によれば、正極缶10と負極端子板60との間での外部ショートが発生するのを防止することができる。また、電池1を使用機器等の電池ボックスに誤装填した場合に、正極側の極板バネ板が負極端子板60に接触するのを防ぐことができる。さらに、他の電池1と直列に接続するところを負極同士が対向するように誤装填した場合にも、負極端子板60同士が接触することが防止される。これにより、筒型アルカリ電池1について、簡易な構成の変更により従来よりも大幅に安全性を向上させることが可能となっている。
As described above in detail, according to the cylindrical alkaline battery 1 according to the embodiment of the present invention, it is possible to prevent the occurrence of an external short circuit between the positive electrode can 10 and the negative
なお、本発明の実施形態について、筒型(円筒形)アルカリ電池1を例にとって説明したが、本発明は、アルカリ電池以外の形式の電池にも適宜適用することができる。また、適用する電池の断面形状は、円形以外の形状であってもよい。また、封口ガスケット70に設ける折曲部70a、あるいは円盤部72の端縁部70bの形状、寸法は、本発明を適用する電池の仕様に合わせて適宜決定して採用することができる。
Although the embodiment of the present invention has been described by taking the cylindrical (cylindrical) alkaline battery 1 as an example, the present invention can be appropriately applied to a battery of a type other than the alkaline battery. Moreover, the cross-sectional shape of the battery to be applied may be a shape other than a circle. Further, the shape and size of the
1 筒型アルカリ電池 10 正極缶 10a 開口部
20 正極合剤 30 セパレータ 40 ゲル状負極合剤
50 集電体 51 負極集電子 60 負極端子板
70 封口ガスケット 70a 折曲部 70b 端縁部
71 ボス部 72 円盤部 74 ガス抜き穴
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylindrical
Claims (1)
前記封口ガスケットは、略円盤状に一体的に成形された樹脂からなり、前記円盤の中心にて上下方向に中空円筒状に突設されているボス部と、当該ボス部から径方向外方に延在する略円盤状の部分である円盤部とを備え、
該円盤部の外周端は、前記負極端子板と前記電池缶との間でかしめられた状態で、前記負極端子板がなす外表面から突出し、
前記封口ガスケットが前記負極端子板と前記電池缶との間でかしめられた状態で、前記封口ガスケットの前記円盤部は、その外周端縁部において前記負極端子板の外周縁部に密接しており、前記円盤部には、前記負極端子板と前記電池缶との間に形成される空間と外部空間とを連通させるための開口部が設けられていることを特徴とする筒型電池。
An annular positive electrode mixture, a bottomed cylindrical separator disposed inside the positive electrode mixture, and a negative electrode gel disposed inside the separator are housed in a bottomed cylindrical battery can. And a negative battery terminal plate fitted into the opening of the battery can via a sealing gasket,
The sealing gasket is made of a resin integrally formed in a substantially disc shape, and has a boss portion projecting in a hollow cylindrical shape in the vertical direction at the center of the disc, and radially outward from the boss portion. A disk portion that is a substantially disk-shaped portion extending,
The outer peripheral edge of the disc-portion, the state in which crimped in between the anode terminal plate and the battery can, protrude from the anode terminal plate forms the outer surface,
With the sealing gasket being caulked between the negative electrode terminal plate and the battery can, the disk portion of the sealing gasket is in close contact with the outer peripheral edge portion of the negative electrode terminal plate at the outer peripheral edge thereof. The cylindrical battery is provided with an opening for communicating a space formed between the negative electrode terminal plate and the battery can and an external space .
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