WO2010035857A1 - 電池缶及びアルカリ電池 - Google Patents

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國谷繁之
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Definitions

  • the present invention relates to a bottomed cylindrical battery can having an opening, a trunk and a bottom, and an alkaline battery configured using the battery can.
  • an alkaline battery includes a bottomed cylindrical positive electrode can, a ring-shaped positive electrode mixture housed in the positive electrode can, a gel-like negative electrode mixture disposed in the center of the positive electrode can, and a positive electrode mixture. And a gelled negative electrode mixture, and a bottomed cylindrical separator, and a current collector attached to the opening of the positive electrode can.
  • the current collector is composed of a negative electrode terminal, a sealing plate, and a sealing gasket.
  • an air chamber is formed between the back surface of the sealing gasket and the negative electrode mixture.
  • the positive electrode can of an alkaline battery is manufactured by press-molding a nickel-plated steel sheet into a bottomed cylindrical shape.
  • the positive electrode mixture is produced by regulating the positive electrode mixture powder mainly composed of manganese dioxide or nickel oxyhydroxide and then press-molding it into a cylindrical shape, and is accommodated in the positive electrode can.
  • the positive electrode can is manufactured by press molding, not only the nickel surface but also the underlying iron may be partially exposed. Since the exposure of the iron surface affects the corrosion resistance, conventionally, as described in Patent Document 1 and the like, the exposure ratio of iron in the nickel-plated steel sheet before press working is specified.
  • a differential thickness can having a thicker opening and a thinner barrel than the opening is used.
  • the opening of the positive electrode can is sealed by arranging a current collector and curling and drawing, but by increasing the thickness of the opening of the positive electrode can, the strength required for the sealing can be increased. It is secured.
  • by reducing the thickness of the body of the positive electrode it is possible to increase the internal capacity and improve the battery performance.
  • a positive electrode can having a thin barrel portion has been used in order to improve battery performance.
  • iron exposed on the inner surface of the positive electrode can is exposed to an alkaline electrolyte.
  • nickel (Ni) nickel plating on the can surface 51 a
  • metal oxide manganesese dioxide (MnO 2 ) or nickel oxyhydroxide in the positive electrode mixture 52
  • air oxygen O 2 in the air chamber
  • Patent Document 2 when a non-metallic film is formed on the inner surface of the positive electrode can, it is necessary to construct new equipment and coating technology for forming the film. Moreover, since the number of parts also increases, the manufacturing cost of an alkaline battery will increase.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a battery can that can reduce the amount of gas generated in the battery at low cost. Another object of the present invention is to provide an alkaline battery having high long-term reliability, which can improve leakage resistance by using the battery can.
  • a bottomed cylindrical shape having a body part and a bottom part and having one end opened is formed, and the body part is at least a sealing part and the bottom part side of it.
  • a battery can that can contain an electrode mixture mainly composed of at least one of the above, wherein the set plate thickness of the electrode mixture containing portion is 80% or less of the plate thickness of the sealing portion, In the region where the uppermost position of the electrode mixture containing portion is the starting point and the position where the set plate thickness is reached is the end point, the plate thickness of the electrode mixture containing portion is configured to gradually decrease.
  • the battery can To.
  • the internal capacity for housing the electrode mixture housing in the battery can is sufficiently secured. can do.
  • the conventional battery can is set so that the set plate thickness of the electrode mixture containing part exceeds 80% of the plate thickness of the sealing part. Therefore, the battery can of the present invention can increase the internal capacity as compared with the conventional battery can.
  • the plate thickness of the electrode mixture containing portion is configured to gradually decrease, drawing to ironing can be performed gently when pressing the battery can, and the exposure rate of the iron base can be suppressed. it can. As a result, the amount of gas generated in the battery can be reduced, and the liquid leakage resistance can be improved.
  • the manufacturing cost can be suppressed.
  • the gist of the invention described in means 2 is that, in means 1, the end point of the region is set in correspondence with the position where the upper end surface comes when the electrode mixture is accommodated.
  • the electrode mixture can be press-fitted into the battery can and the electrode mixture can be surely disposed in the electrode mixture housing part.
  • the gist of the invention described in Means 3 is that, in Means 1 or 2, the plate thickness of the electrode mixture accommodating portion changes at a rate of 5% to 15% per mm.
  • the gist of the invention described in Means 4 is an alkaline battery configured using the battery can according to any one of Means 1 to 3.
  • the invention described in the means 4 it is possible to reduce the amount of gas generated in the battery at a low cost without increasing the manufacturing cost as in the case of a conventional alkaline battery in which a non-metallic film is provided on the inner surface of the battery can. it can. As a result, leakage resistance can be improved, and an alkaline battery with high long-term reliability can be provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an alkaline battery 10 in the present embodiment.
  • the alkaline battery 10 of the present embodiment is an LR03 type (single type) battery.
  • the alkaline battery 10 includes a bottomed cylindrical positive electrode can 11 (battery can) and a ring-shaped positive electrode mixture 12 (electrode assembly) fitted along the inner surface of the positive electrode can 11. Agent), a bottomed cylindrical separator 13 inserted inside the positive electrode mixture 12, a gelled negative electrode mixture 14 disposed in the hollow portion of the separator 13 serving as the center of the positive electrode can 11, and a positive electrode can 11 and a current collector 16 attached to the opening 15.
  • the positive electrode can 11 is a press-processed product made of a nickel-plated steel plate, and is press-formed into a bottomed cylindrical shape having an opening 15, a body 17 and a bottom 18.
  • a positive electrode terminal 19 projects from the center of the bottom 18 of the positive electrode can 11.
  • the positive electrode mixture 12 is produced by regulating the positive electrode mixture powder in which electrolytic manganese dioxide, graphite, potassium hydroxide, and a binder are mixed, and then press-molding it into a cylindrical shape.
  • the separator 13 is produced by winding separator base paper such as vinylon / rayon non-woven fabric or polyolefin / rayon non-woven fabric into a cylindrical shape and heat-sealing the overlapping portions.
  • the gelled negative electrode mixture 14 is prepared by mixing water, zinc oxide and potassium hydroxide and dissolving them, and mixing a gelling agent such as polyacrylic acid and zinc powder.
  • the current collector 16 includes a negative electrode terminal 21, a negative electrode current collector 22, and a sealing gasket 23. Near the opening 15 of the positive electrode can 11, a bead portion 24 for mounting the current collector 16 is formed. The positive electrode can 11 is sealed by curling and drawing the opening 15 of the positive electrode can 11 with the current collector 16 placed on the bead portion 24.
  • the current collector 16 resistance-welds a negative electrode current collector 22 formed in a rod shape using brass to the negative electrode terminal 21 at the head on the proximal end side, and a sealing gasket 23 is fitted to the neck of the negative electrode current collector 22. To be formed. The tip side of the negative electrode current collector 22 is inserted into the gelled negative electrode mixture 14.
  • the negative electrode terminal 21 is produced by press-molding a nickel-plated steel plate like the positive electrode can 11 and seals the opening 15 of the positive electrode can 11 through a sealing gasket 23.
  • the sealing gasket 23 is manufactured by injection molding using a resin material such as polyolefin resin or polyamide resin.
  • an air chamber 25 is formed between the back surface of the sealing gasket 23 and the gelled negative electrode mixture 14.
  • a boss portion 26 is provided at the center of the sealing gasket 23, and the negative electrode current collector 22 passes through the boss portion 26. Further, a thin portion 27 (safety valve) having a thin plate thickness is formed in the vicinity of the boss portion 26 in the sealing gasket 23. When the internal pressure is increased due to the generation of gas, the thin portion 27 of the sealing gasket 23 is broken by the pressure increase, and the gas is discharged to the outside.
  • a thin portion 27 safety valve
  • the configuration of the positive electrode can 11 used in the alkaline battery 10 of the present embodiment will be described in detail.
  • the body portion 17 has a smaller diameter than the sealing portion 31, the step portion 32, and the sealing portion 31 in order from the opening 15 side. It is divided into housing parts 33 (electrode mixture housing parts).
  • the sealing portion 31 is formed thicker than the positive electrode mixture housing portion 33 in order to ensure sufficient strength for sealing.
  • the plate thickness t1 of the sealing portion 31 is 0.25 mm.
  • the step portion 32 is formed so that the plate thickness t2 gradually decreases toward the bottom 18 side, and the plate thickness t2 is 0.25 mm at the start point (end portion on the opening 15 side) of the step portion 32,
  • the plate thickness t2 is 0.2 mm at the end point (end on the bottom 18 side) of the stepped portion 32.
  • the step portion 32 is provided to facilitate the insertion of the positive electrode mixture 12 into the positive electrode can 11.
  • the length L1 of the sealing portion 31 is 4.0 mm
  • the length L2 of the step portion 32 is 0.7 mm.
  • the set plate thickness t 0 of the positive electrode mixture containing portion 33 is 80% or less of the plate thickness t 1 of the sealing portion 31, and the uppermost position of the positive electrode mixture containing portion 33 is
  • the plate thickness t3 of the positive electrode mixture containing portion 33 is configured to gradually decrease in a region R1 whose end point is a position where the set plate thickness t0 is the start point.
  • the positive electrode mixture containing portion 33 is formed in a taper shape in a region R1 having a length of 3 mm downward from the uppermost position, the plate thickness t3 of the starting point in the region R1 is 0.2 mm, and the end point The plate thickness t3 (set plate thickness t0) is 0.16 mm.
  • the end point of the region R1 where the plate thickness t3 decreases is set corresponding to the position where the upper end of the positive electrode mixture 12 comes.
  • the present inventor manufactured the alkaline battery 10 of FIG. 1 using the positive electrode can 11 configured as described above, and confirmed the amount of gas generated in the battery.
  • the result is shown in FIG.
  • an alkaline battery is produced using a positive electrode can 41 (see FIG. 4) having a conventional structure in which the tapered region R1 is not provided in the positive electrode mixture containing portion 33 of the trunk portion 17, and the amount of gas generated in the battery is determined.
  • FIG. 3 shows a comparative example.
  • each alkaline battery 10 of the present embodiment and the comparative example was stored at a temperature of 90 ° C., and the difference in the amount of gas generated in the battery was confirmed over the subsequent days.
  • the measurement result of the alkaline battery 10 of the present embodiment is indicated by an index value where the amount of generated gas measured by the alkaline battery of the comparative example is 1.
  • the amount of gas generated in the alkaline battery 10 of the present embodiment is less than about 10% after 5 days compared to the alkaline battery of the comparative example, but 10 days or more have elapsed. In this case, it was confirmed that the generation amount was significantly reduced to 50% or less.
  • the inventors measured leakage resistance performance when the alkaline batteries 10 of the present embodiment and comparative examples were stored at a temperature of 90 ° C.
  • the measurement results are shown in FIG. This measurement is performed 35 times for each battery, and the leakage rate of the battery is shown in the graph of FIG.
  • the leakage rate of the battery is shown in the graph of FIG.
  • the alkaline battery of the comparative example when the number of elapsed days exceeds 20, the liquid leakage occurs, and the leakage occurrence rate increases with the number of elapsed days.
  • the leakage occurrence rate was 0%, and no leakage occurred.
  • the set plate thickness t0 of the positive electrode mixture containing portion 33 in the positive electrode can 11 is 80% or less of the plate thickness t1 of the sealing portion 31, the internal capacity of the positive electrode can 11 is sufficient. Can be secured.
  • the plate thickness t3 of the positive electrode mixture containing portion 33 is gradually reduced in the region R1, the positive electrode can 11 can be gently drawn and ironed during pressing, The exposure rate of the iron substrate can be suppressed. As a result, the amount of gas generated in the alkaline battery 10 can be reduced, and the liquid leakage resistance can be improved. Thereby, the long-term reliability of the alkaline battery 10 can be improved.
  • the positive electrode can 11 can be manufactured at low cost by changing the shape of a part of the mold during press molding without increasing the manufacturing cost as in the case of a conventional alkaline battery provided with a nonmetallic film. Can do.
  • the end point of the region R1 where the thickness t3 decreases is set (see FIG. 2).
  • the plate thickness t3 of the positive electrode mixture containing portion 33 is 20% from 0.25 mm to 0.16 mm (6.7% per mm). (In proportion). As described above, when the plate thickness t3 of the positive electrode mixture containing portion 33 is gradually changed, it is possible to prevent the nickel plating from cracking during the press working, and to reliably suppress the exposure ratio of the iron base.
  • the positive electrode can 11 is formed with the stepped portion 32 in the body portion 17, but as shown in FIG. 6, the positive electrode can 43 without the stepped portion 32 is formed. It may be embodied.
  • the plate thickness t3 of the positive electrode mixture containing portion 33 is gradually decreased in the region R1 starting from the uppermost position of the positive electrode mixture containing portion 33 and starting from the position where the set plate thickness t0 is reached. Yes. Also in this positive electrode can 43, the drawing and ironing during pressing can be performed gently, and the exposure rate of the iron base can be suppressed. Therefore, even when an alkaline battery is configured using the positive electrode can 43, the amount of gas generated in the battery can be reduced, and the leakage resistance performance of the battery can be improved.
  • the positive electrode mixture 12 which has manganese dioxide as a main component was used as an electrode mixture, you may use the positive electrode mixture which has nickel oxyhydroxide as a main component in addition to this, A positive electrode mixture containing both components of manganese dioxide and nickel oxyhydroxide may be used.
  • the plate thickness t3 is reduced by 20% from 0.2 mm to 0.16 mm in the region R1 having a length of 3 mm downward from the uppermost position.
  • the reduction ratio of the length L1 of the region R1 and the plate thickness t3 can be changed as appropriate.
  • the positive electrode can 11 is formed using a nickel-plated steel sheet.
  • the positive electrode can 11 may be formed by using it. If it does in this way, the corrosion resistance of the positive electrode can 11 can be improved more.
  • the present invention is embodied in the positive electrode can 11 of the alkaline battery 10, but may be embodied in a cylindrical battery can other than the alkaline battery. Moreover, in the said embodiment, although it actualized to the AAA battery, you may actualize to other size batteries, such as AA.
  • a battery can according to any one of means 1 to 3, wherein the battery can is a positive electrode can for an alkaline battery used for an alkaline battery.
  • a bottomed cylindrical shape having an opening, a body portion, and a bottom portion, and the body portion in order from the opening portion side is a sealing portion, a step portion, and a positive electrode mixture containing portion having a smaller diameter than the sealing portion.
  • a battery can capable of containing a positive electrode mixture as a component, wherein a set plate thickness of the positive electrode mixture containing portion is 80% or less of a plate thickness of the sealing portion, and the uppermost portion of the positive electrode mixture containing portion
  • a battery can characterized in that the plate thickness of the positive electrode mixture containing part gradually decreases in a region starting from a position and ending at a position where the set plate thickness is reached.
  • Sectional drawing which shows the alkaline battery of one Embodiment which actualized this invention.
  • Sectional drawing which shows a positive electrode can.
  • the graph which shows the measurement result of the amount of gas generation in a battery.
  • the expanded sectional view which shows the positive electrode can of a comparative example.
  • the graph which shows the result of the leak-proof test of a battery.
  • the expanded sectional view which shows the positive electrode can of another embodiment. Explanatory drawing which shows the conventional alkaline battery.
  • Electrode mixture accommodation Positive electrode mixture accommodation site as a site R1... Region t0 ... set plate thickness of electrode mixture accommodation site t1 ... plate thickness of sealing processing site t2 ... plate thickness of stepped site t3 ... plate thickness of electrode mixture storage site

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Abstract

本発明は、低コストで電池内ガス発生量を低減することができる電池缶を提供することを目的とする。 本発明は、開口部、胴部、底部を有する有底筒状の電池缶であって、前記胴部は、開口部側から順に封口加工部位、電極合剤収容部位に区分され、前記電極合剤収容部位の設定板厚が前記封口加工部位の板厚の８０％以下であり、前記電極合剤収容部位の最上部位置を始点とし前記設定板厚になる位置を終点とする領域にて、前記電極合剤収容部位の板厚が徐々に減少するように構成されている電池缶に関する。

Description

電池缶及びアルカリ電池
　本発明は、開口部、胴部及び底部を有する有底筒状の電池缶、及びその電池缶を使用して構成されたアルカリ電池に関するものである。
　一般に、アルカリ電池は、有底筒状の正極缶と、その正極缶内に収納されるリング状の正極合剤と、正極缶の中心部に配置されるゲル状負極合剤と、正極合剤とゲル状負極合剤との間に介在される有底筒状のセパレータと、正極缶の開口部に装着される集電体とを備えている。なお、集電体は、負極端子、封口板、及び封口ガスケットからなる。また、正極缶内において、封口ガスケットの裏面と負極合剤との間には空気室が形成されている。
　アルカリ電池の正極缶は、ニッケルめっき鋼板を有底筒状にプレス成形することで作製されている。正極合剤は、二酸化マンガンやオキシ水酸化ニッケルを主成分とする正極合剤粉を整粒した後、円筒状にプレス成形することで作製され、正極缶内に収納される。
　前記正極缶は、プレス成形で作製されているため、その表面はニッケル面だけではなく、下地の鉄が部分的に露出してしまうことがある。鉄表面の露出は耐蝕性に影響するため、従来では、特許文献１等に記載されているように、プレス加工前のニッケルめっき鋼板における鉄の露出割合が規定されている。
　また、近年においては、アルカリ電池の正極缶として、開口部側の厚さが厚く、胴部の厚さが開口部側よりも薄い差厚缶が使用されている。正極缶の開口部は、集電体を配置してカール及び絞り加工を施すことにより封口されているが、正極缶の開口部側を厚くすることにより、その封口の際に必要となる強度が確保されている。また、正極缶の胴部を薄くすることにより、内部容量を増やして電池性能を高めることが可能となる。特に近年の電池では、電池性能を高めるために胴部の厚さを薄くした正極缶が使用されるようになってきている。
　特許文献１のように、プレス加工前のニッケルめっき鋼板における鉄の露出割合を規定したとしても、プレス方式や金型などによって、製缶後における鉄の露出割合が変わってしまう。特に、ニッケルめっき鋼板を用いて差厚缶をプレス成形する場合、多段階の絞りやしごき加工によって板厚を変化させる必要があるため、その板厚が変化する部分ではニッケルめっきが割れ易く、鉄素地が出現しやすくなる。
　アルカリ電池において、正極缶の内面に露出した鉄は、アルカリ電解液に晒される。ここで、鉄だけを考える場合、鉄は強アルカリ溶液中で不動態化されるため、腐食は起こり難くなる。しかし、図７に示されるように、アルカリ電池５０の正極缶５１内のように、鉄（Ｆｅ）よりも貴な金属であるニッケル（Ｎｉ）（缶表面５１ａのニッケルめっき）、酸化剤である金属酸化物（正極合剤５２の二酸化マンガン（ＭｎＯ２）やオキシ水酸化ニッケル）、及び空気（空気室の酸素Ｏ２）が存在すると、正極缶５１の内面に露出した鉄（Ｆｅ）がイオン化されて鉄の溶解が著しくなる。そして、溶解した鉄イオン（Ｆｅ２＋）が負極合剤５３中の亜鉛（Ｚｎ）と反応して水素ガスが発生する。この電池５０内でのガス発生は、電池内圧力を上昇させ、漏液の原因となる。
　この対策として、正極缶の開口部から正極合剤と接触する部位までの缶内面に非金属皮膜を設けるようにしたアルカリ電池が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このように非金属皮膜を設けることで、鉄の溶解がなくなるため、その溶解により生じる電池内でのガス発生が防止される。
実開平６−２１０４号公報 特開２００４−１１９１９４号公報
　ところが、特許文献２のように、正極缶の内面に非金属皮膜を形成する場合、その皮膜を形成するための新たな設備や塗布技術の構築が必要となる。また、部品点数も増加するため、アルカリ電池の製造コストが増大してしまう。
　本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、低コストで電池内ガス発生量を低減することができる電池缶を提供することにある。また、別の目的は、上記電池缶を用いることにより、耐漏液性能を向上させることができ、長期信頼性の高いアルカリ電池を提供することにある。
　上記課題を解決するために、手段１に記載の発明では、胴部及び底部を有しかつ一端が開口した有底筒状をなし、前記胴部が少なくとも封口加工部位及びそれよりも前記底部側に位置する電極合剤収容部位に区分され、前記封口加工部位の板厚が前記電極合剤収容部位の板厚よりも厚いニッケルめっき鋼板製のプレス加工品であり、二酸化マンガン及びオキシ水酸化ニッケルのうちの少なくともいずれかを主成分とする電極合剤が収容可能な電池缶であって、前記電極合剤収容部位の設定板厚が前記封口加工部位の板厚の８０％以下であり、前記電極合剤収容部位の最上部位置を始点とし前記設定板厚になる位置を終点とする領域にて、前記電極合剤収容部位の板厚が徐々に減少するように構成されていることを特徴とする電池缶をその要旨とする。
　手段１に記載の発明によれば、電極合剤収容部位の設定板厚が封口加工部位の板厚の８０％以下であるので、電池缶において電極合剤収容を収納する内部容量を十分に確保することができる。因みに、従来の電池缶は、電極合剤収容部位の設定板厚が封口加工部位の板厚の８０％を超える値となるように設定されている。従って、本発明の電池缶は、従来の電池缶よりも内部容量を増量することができる。また、電極合剤収容部位の板厚が徐々に減少するように構成されているので、電池缶のプレス時における絞り~しごき加工を緩やかに行うことができ、鉄素地の露出割合を抑えることができる。この結果、電池内のガス発生量を低減することができ、耐漏液性能を向上させることができる。このように、本発明の電池缶では、従来技術のように非金属皮膜を設けなくてもガス発生量を低減することができるため、製造コストを抑えることができる。
　手段２に記載の発明は、手段１において、前記電極合剤を収容したときにその上端面がくる位置に対応して、前記領域の終点が設定されていることをその要旨とする。
　手段２に記載の発明によれば、電池缶内に電極合剤を圧入し電極合剤収容部位に電極合剤を確実に配置することができる。
　手段３に記載の発明は、手段１または２において、前記電極合剤収容部位の板厚が、１ｍｍ当たり５％以上１５％以下の割合で変化することをその要旨とする。
　手段３に記載の発明によれば、電極合剤収容部位の板厚が比較的緩やかに変化するよう形成されるので、プレス加工後における鉄素地の露出割合を確実に抑えることができる。
　手段４に記載の発明は、手段１乃至３のいずれか１項に記載の電池缶を使用して構成されたアルカリ電池をその要旨とする。
　手段４に記載の発明によれば、電池缶の内面に非金属皮膜を設けた従来のアルカリ電池のように製造コストを増加させることがなく、低コストで電池内ガス発生量を低減させることができる。この結果、耐漏液性能を向上させることができ、長期信頼性の高いアルカリ電池を提供することができる。
　以上詳述したように、手段１~３に記載の発明によると、部品点数を増加させることなく、低コストで電池内ガス発生量を低減することができる電池缶を提供することができる。また、手段４に記載の発明によると、耐漏液性能を向上させることができ、長期信頼性の高いアルカリ電池を提供することにある。
　以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施の形態におけるアルカリ電池１０の概略構成を示す断面図である。なお、本実施の形態のアルカリ電池１０は、ＬＲ０３タイプ（単４形）の電池である。
　図１に示されるように、アルカリ電池１０は、有底筒状の正極缶１１（電池缶）と、その正極缶１１の内面に沿って嵌着されたリング状の正極合剤１２（電極合剤）と、正極合剤１２の内側に挿入される有底筒状のセパレータ１３と、正極缶１１の中心部となるセパレータ１３の中空部に配置されるゲル状負極合剤１４と、正極缶１１の開口部１５に装着される集電体１６とを備える。
　正極缶１１は、ニッケルめっき鋼板製のプレス加工品であり、開口部１５、胴部１７及び底部１８を有する有底筒状にプレス成形されている。この正極缶１１における底部１８の中央には正極端子１９が突設されている。
　正極合剤１２は、電解二酸化マンガン、黒鉛、水酸化カリウム、及びバインダーを混合した正極合剤粉を整粒した後、円筒状にプレス成形することで作製される。
　セパレータ１３は、ビニロン・レーヨン不織布やポリオレフィン・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。
　ゲル状負極合剤１４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。
　集電体１６は、負極端子２１、負極集電子２２、及び封口ガスケット２３を含んで構成されている。正極缶１１の開口部１５付近には、集電体１６を載置するためのビード部２４が形成されている。そして、そのビード部２４上に集電体１６を載置した状態で、正極缶１１の開口部１５にカール及び絞り加工を施すことにより、正極缶１１が封口されている。
　集電体１６は、真鍮を用いて棒状に形成された負極集電子２２をその基端側の頭部で負極端子２１に抵抗溶接するとともに、負極集電子２２の首部に封口ガスケット２３を嵌着することで、形成されている。そして、負極集電子２２の先端側がゲル状負極合剤１４に挿入されている。
　負極端子２１は、正極缶１１と同じくニッケルめっき鋼板をプレス成形することで作製され、封口ガスケット２３を介して正極缶１１の開口部１５を封口している。封口ガスケット２３は、ポリオレフィン樹脂やポリアミド樹脂などの樹脂材料を用いて射出成形することで作製される。正極缶１１内において、封口ガスケット２３の裏面とゲル状負極合剤１４との間には空気室２５が形成されている。
　この封口ガスケット２３における中心にはボス部２６が設けられ、そのボス部２６に負極集電子２２が貫通されている。さらに、封口ガスケット２３におけるボス部２６の近傍に板厚が薄い薄肉部２７（安全弁）が形成されている。そして、ガスの発生により内圧が高まった場合には、その圧力上昇によりこの封口ガスケット２３の薄肉部２７を破損させてガスを外部に放出するようにしている。
　以下、本実施の形態のアルカリ電池１０に使用されている正極缶１１の構成について詳述する。
　図２に示されるように、有底筒状の正極缶１１において、胴部１７は、開口部１５側から順に封口加工部位３１、段差部位３２、及び封口加工部位３１よりも小径の正極合剤収容部位３３（電極合剤収容部位）に区分されている。封口加工部位３１は、封口するための十分な強度を確保するため、正極合剤収容部位３３よりも厚く形成されている。この封口加工部位３１の板厚ｔ１は０．２５ｍｍである。段差部位３２は、底部１８側にいくに従い徐々に板厚ｔ２が減少するよう形成されており、段差部位３２の始点（開口部１５側の端部）で板厚ｔ２は０．２５ｍｍであり、段差部位３２の終点（底部１８側の端部）で板厚ｔ２が０．２ｍｍとなっている。この段差部位３２は、正極缶１１内への正極合剤１２の挿入を容易に行うために設けられている。本実施の形態において、封口加工部位３１の長さＬ１は４．０ｍｍであり、段差部位３２の長さＬ２は０．７ｍｍである。
　また、正極缶１１の胴部１７において、正極合剤収容部位３３の設定板厚ｔ０は、封口加工部位３１の板厚ｔ１の８０％以下であり、正極合剤収容部位３３の最上部位置を始点として設定板厚ｔ０になる位置を終点とする領域Ｒ１にて、正極合剤収容部位３３の板厚ｔ３が徐々に減少するよう構成されている。本実施の形態では、正極合剤収容部位３３において、最上部位置から下方に３ｍｍの長さとなる領域Ｒ１でテーパ状に形成され、領域Ｒ１における始点の板厚ｔ３が０．２ｍｍであり、終点の板厚ｔ３（設定板厚ｔ０）が０．１６ｍｍとなっている。この板厚ｔ３が減少する領域Ｒ１の終点は、正極合剤１２の上端がくる位置に対応して設定されている。
　本発明者は、上記のように構成した正極缶１１を用いて図１のアルカリ電池１０を作製して電池内ガス発生量を確認した。その結果を図３に示している。ここでは、胴部１７の正極合剤収容部位３３にテーパ状の領域Ｒ１を設けてない従来構造の正極缶４１（図４参照）を用いてアルカリ電池を作製し、その電池内ガス発生量を比較例として図３に示している。なお、図４の正極缶４１では、胴部１７において、封口加工部位３１の板厚ｔ１は本実施の形態と同じ０．２５ｍｍであり、段差部位３２の終点での板厚ｔ２は、正極合剤収容部位３３の設定板厚ｔ０（＝０．１６ｍｍ）と等しくなっている。
　具体的には、本実施の形態及び比較例の各アルカリ電池１０を９０℃の温度で保存し、その後の経過日数にて電池内発生ガス量の差異を確認した。なお、図３のグラフにおいては、各経過日数について、本実施の形態のアルカリ電池１０の測定結果を、比較例のアルカリ電池で測定された発生ガス量を１とした指数値で示している。
　図３に示されるように、本実施の形態のアルカリ電池１０のガス発生量は、比較例のアルカリ電池と比べて、５日経過時では低減量は１０％程度と少ないが、１０日以上経過した場合では５０％以下の発生量に大幅に低減されていることが確認された。
　また、本発明者らは、本実施の形態及び比較例の各アルカリ電池１０を９０℃の温度で保存した場合の耐漏液性能を測定した。その測定結果を図５に示している。この測定は、各電池で３５個ずつ行い、電池の漏液発生率を図５のグラフに示している。図５に示されるように、比較例のアルカリ電池では、経過日数が２０日を越えてくると、漏液が発生し、経過日数とともに漏液発生率が上昇している。これに対して、本実施の形態のアルカリ電池１０では、３５日以上の日数が経過した場合でも、漏液発生率が０％であり、漏液が発生していなかった。
　従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。
　（１）本実施の形態の場合、正極缶１１における正極合剤収容部位３３の設定板厚ｔ０が封口加工部位３１の板厚ｔ１の８０％以下であるので、正極缶１１の内部容量を十分に確保することができる。また、領域Ｒ１において正極合剤収容部位３３の板厚ｔ３が徐々に減少するようにテーパ状に形成されているので、正極缶１１のプレス時における絞り及びしごき加工を緩やかに行うことができ、鉄素地の露出割合を抑えることができる。この結果、アルカリ電池１０内のガス発生量を低減することができ、耐漏液性能を向上させることができる。これにより、アルカリ電池１０の長期信頼性を高めることができる。また、非金属皮膜を設けた従来のアルカリ電池のように製造コストを増加させることがなく、プレス成形時の金型の一部形状を変更することにより、正極缶１１を低コストで製造することができる。
　（２）本実施の形態のアルカリ電池１０では、正極缶１１に正極合剤１２を収容したときに、その正極合剤１２の上端がくる位置に対応して、正極合剤収容部位３３の板厚ｔ３が減少する領域Ｒ１の終点が設定されている（図２参照）。このようにすれば、正極缶１１内に正極合剤１２を圧入して正極合剤収容部位３３に正極合剤１２を確実に配置させることができる。
　（３）本実施の形態の正極缶１１では、長さが３ｍｍの領域Ｒ１において、正極合剤収容部位３３の板厚ｔ３を０．２ｍｍから０．１６ｍｍに２０％（１ｍｍ当たり６．７％の割合で）減少させている。このように正極合剤収容部位３３の板厚ｔ３を緩やかに変化させる場合、プレス加工時におけるニッケルめっきの割れ等を防止することができ、鉄素地の露出割合を確実に抑えることができる。
　なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。
　・上記実施の形態のアルカリ電池１０では、胴部１７に段差部位３２が形成された正極缶１１に具体化していたが、図６に示すように段差部位３２が形成されていない正極缶４３に具体化してもよい。図６の正極缶４３も、胴部１７及び底部１８（図示略）を有しかつ一端が開口した有底筒状に形成されており、胴部１７が封口加工部位３１及びそれよりも底部１８側に位置する正極合剤収容部位３３に区分されている。また、この正極缶４３においても、正極合剤収容部位３３の設定板厚ｔ０（＝０．１６ｍｍ）は、封口加工部位３１の板厚ｔ１（＝０．２５ｍｍ）の８０％以下である。そして、正極合剤収容部位３３の最上部位置を始点として設定板厚ｔ０になる位置を終点とする領域Ｒ１にて、正極合剤収容部位３３の板厚ｔ３が徐々に減少するよう構成されている。この正極缶４３においても、プレス時における絞り及びしごき加工を緩やかに行うことができ、鉄素地の露出割合を抑えることができる。従って、この正極缶４３を使用してアルカリ電池を構成した場合でも、電池内ガス発生量を低減することができ、電池の耐漏液性能を向上させることができる。
　・上記実施の形態では、電極合剤として、二酸化マンガンを主成分とする正極合剤１２を用いたが、これ以外にオキシ水酸化ニッケルを主成分とする正極合剤を用いてもよいし、二酸化マンガン及びオキシ水酸化ニッケルの両成分を含んだ正極合剤を用いてもよい。
　・上記実施の形態の正極缶１１では、正極合剤収容部位３３において、最上部位置から下方に３ｍｍの長さとなる領域Ｒ１で板厚ｔ３を０．２ｍｍから０．１６ｍｍに２０％減少させるものであったが、この領域Ｒ１の長さＬ１や板厚ｔ３の減少割合は適宜変更することができる。ただし、正極合剤収容部位３３の板厚ｔ３は、１ｍｍ当たり５％以上１５％以下の割合で変化させることが好ましい。
　上記実施の形態では、ニッケルめっき鋼板を用いて正極缶１１を成形していたが、ニッケルめっき鋼板に熱処理を施すことで下地の鉄とめっき層の界面にＦｅ−Ｎｉ拡散層を形成した鋼板を用いて正極缶１１を成形してもよい。このようにすれば、正極缶１１の耐蝕性をより高めることができる。
　・上記実施の形態では、本発明をアルカリ電池１０の正極缶１１に具体化するものであったが、アルカリ電池以外の筒型電池の電池缶に具体化してもよい。また、上記実施の形態では、単四形の電池に具体化していたが、単三形等の他のサイズの電池に具体化してもよい。
　次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
　（１）手段１乃至３のいずれか１項において、アルカリ電池に使用されるアルカリ電池用正極缶であることを特徴とする電池缶。
　（２）開口部、胴部及び底部を有する有底筒状をなし、前記胴部が前記開口部側から順に封口加工部位、段差部位及び前記封口加工部位よりも小径の正極合剤収容部位となっており、前記封口加工部位の板厚が前記正極合剤収容部位の板厚よりも厚いニッケルめっき鋼板製のプレス加工品であり、二酸化マンガン及びオキシ水酸化ニッケルのうちの少なくともいずれかを主成分とする正極合剤が収容可能な電池缶であって、前記正極合剤収容部位の設定板厚が前記封口加工部位の板厚の８０％以下であり、前記正極合剤収容部位の最上部位置を始点とし前記設定板厚になる位置を終点とする領域にて、前記正極合剤収容部位の板厚が徐々に減少するように構成されていることを特徴とする電池缶。
本発明を具体化した一実施の形態のアルカリ電池を示す断面図。 正極缶を示す断面図。 電池内ガス発生量の測定結果を示すグラフ。 比較例の正極缶を示す拡大断面図。 電池の耐漏液試験の結果を示すグラフ。 別の実施の形態の正極缶を示す拡大断面図。 従来のアルカリ電池を示す説明図。
　１０…アルカリ電池
　１１，４３…電池缶としての正極缶
　１２…電極合剤としての正極合剤
　１５…開口部
　１７…胴部
　１８…底部
　３１…封口加工部位
　３２…段差部位
　３３…電極合剤収容部位としての正極合剤収容部位
　Ｒ１…領域
　ｔ０…電極合剤収容部位の設定板厚
　ｔ１…封口加工部位の板厚
　ｔ２…段差部位の板厚
　ｔ３…電極合剤収容部位の板厚

Claims (4)

  1. 　胴部及び底部を有しかつ一端が開口した有底筒状をなし、前記胴部が少なくとも封口加工部位及びそれよりも前記底部側に位置する電極合剤収容部位に区分され、前記封口加工部位の板厚が前記電極合剤収容部位の板厚よりも厚いニッケルめっき鋼板製のプレス加工品であり、二酸化マンガン及びオキシ水酸化ニッケルのうちの少なくともいずれかを主成分とする電極合剤が収容可能な電池缶であって、
    　前記電極合剤収容部位の設定板厚が前記封口加工部位の板厚の８０％以下であり、前記電極合剤収容部位の最上部位置を始点とし前記設定板厚になる位置を終点とする領域にて、前記電極合剤収容部位の板厚が徐々に減少するように構成されていることを特徴とする電池缶。
  2. 　前記電極合剤を収容したときにその上端面がくる位置に対応して、前記領域の終点が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電池缶。
  3. 　前記電極合剤収容部位の板厚が、１ｍｍ当たり５％以上１５％以下の割合で変化することを特徴とする請求項１または２に記載の電池缶。
  4. 　請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電池缶を使用して構成されたアルカリ電池。
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