JP4181880B2 - Alkaline battery - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は正極缶の開口部と負極端子板との間に介在して両者の間を密閉するガスケットを備えたアルカリ乾電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、アルカリ乾電池の封口ガスケットの材料としては、通常耐アルカリ性に優れたポリプロピレンやナイロンが使用されている。しかしながら、ポリプロピレンは耐熱特性が劣るため、乾電池のショートや逆挿入等の誤使用によって乾電池が発熱すると、ポリプロピレン製のガスケットは変形し、電池の防爆用として設けている薄肉部が正確に機能しないことがある。一方、ナイロン樹脂は比較的耐熱特性に優れているため、上記のような誤使用による発熱時でもガスケットの変形が起こりにくく、所定の内圧で比較的正確に破裂する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ナイロン樹脂製のガスケットを使用した乾電池の場合には、そのガスケットの比較的肉薄な部分が負極端子板と接触した状態で高温高湿な環境下75℃90%R.H(Relative Humidity)に1週間置くと、負極端子板の表面に水酸化カリウムからなる電解液の漏液が生じる。
【0004】
一方、ポリプロピレン製のガスケットを用い、その他の構成は前記の場合と同じとしたアルカリ乾電池を上記同様の高温高湿な環境下に長期間保存しても、水酸化カリウムからなる電解液が負極端子板表面に漏液することはない。
【0005】
また、ナイロン製のガスケットを使用した上記構成の乾電池の場合でも、高温高湿でない環境(例えば75℃ドライや常温)で貯蔵した際には上記のような漏液現象は発生しない。このようなことから、本発明者はナイロン製のガスケットの比較的肉薄な部分が高温高湿な環境下で水分を吸収した際に、電池内部からカリウムイオン(K+)が負極端子板との接触部においてガスケット内表面から外表面に透過し、その後、ガスケットの外表面を伝って負極端子板上に移動して水分(OH−)と結合して漏液現象(水酸化カリウム水溶液の生成)として現れるとの推察をするに至り、本発明はこのような推察に基づいて達成されたものである。
【0006】
従って、本発明の目的は正極缶の開口部と負極端子板との間に介在して両者の間を密閉するナイロン製ガスケットを備えたアルカリ乾電池において、電解液の負極端子板表面への漏液を防止する構造を提供するにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明では正極缶の開口部と負極端子板との間に介在して両者の間を密閉するガスケットを備えたアルカリ乾電池において、前記ガスケットをナイロン樹脂から形成すると共に該ガスケットの比較的肉薄な部分の表面に複数個の突起を形成し、該突起を介して該ガスケットが前記負極端子板の内面に接触するようにしてなるのである。
【0008】
これにより、乾電池内の電解液のカリウムイオンは負極端子板の内面に接触する狭幅の突起部分においてナイロン製ガスケットを透過するのみであるから、その透過量を少なくして端子板表面への電解液の漏出を防止することができる。
【0009】
好ましくは、前記ガスケットの前記比較的肉薄な部分が前記ガスケットの中央ボス部と外周立ち上がり部との間に一体的に形成され、前記突起が山形突起として該比較的肉薄な部分の環状凸部の上面及び/またはその外周底部に形成されてなるのである。
【0010】
これにより、カリウムイオンがナイロン製ガスケットを透過する部分は極めて幅の狭い山形突起の上端部のみとなるので、電解液の漏液を更に減少させることができる。
【0011】
また好ましくは、前記ガスケットにおける複数個の前記突起の円周方向の幅の合計値が当該部における前記ガスケットの円周長の3.0%以下としてなることである。これにより、カリウムイオンがナイロン製ガスケットを透過する量は極めて少なく、端子板表面への電解液の漏液をほとんど無くすることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は本発明のアルカリ乾電池を示し、有底正極缶1の内部中央部には亜鉛粉とポリアクリル酸と水酸化カリウムからなるアルカリ電解液を公知の比率で混合してなる負極ゲル2が配設され、その外周にはセパレータ3を介して正極合剤4が配設されている。正極合剤4は電解二酸化マンガンと黒鉛と水酸化カリウムからなるアルカリ電解液とを混合・造粒した後に、リング状に成形して正極缶1内へ圧入したものである。
【0013】
正極缶1の開口端部はナイロン製のガスケット5を介してステンレス鋼板からなる負極端子板6によって密閉される。より具体的には、負極端子板6の中央下面には棒状の集電体7が溶接により一体的に結合され、この集電体の上端部にガスケット5の中央ボス部5aが密嵌されている。そして、負極端子板6の傾斜した外周縁部にはガス排出口6aが穿設されている。ガスケット5の外周立上がり部5bは正極缶1のカール状にカシメられた開口端1aによって負極端子板6の外周端部に覆い被さるように圧着している。また、正極缶1の外周胴部にはメタルラベル8が接着されている。
【0014】
ガスケット5は、図2に示されているように、中央ボス部5aの外周が防爆用薄肉部5cとして形成され、この薄肉部5cは電池内部の内圧が電池の誤使用により異常に上昇したときに破裂するような肉厚に設計されている。この防爆用薄肉部5cから外周側に向けて比較的肉薄な水平な内周底部5dと環状凸部5eと水平な外周底部5fを経て外周立ち上がり部5bが一体的に形成されている。
【0015】
上記ガスケット5の環状凸部5eの上面には円周方向に等間隔で6個の第1の山形突起5gが一体的に形成され、また外周底部5fの上面には8個の第2の山形突起5hが一体的に形成されている。
【0016】
このようなガスケット5を負極端子板6に組み込んだ状態では、図1からも明らかなように、ガスケット5の環状凸部5eの第1の山形突起5gの上端が負極端子板6の平坦な内底面に当接し、また外周底部5fの第2の山形突起5gが負極端子板6の外周縁部におけるU字状に湾曲した底部6cに当接する。なお、ガスケット5のボス部5aの上端面も負極端子板の中央内底面に当接している。
【0017】
ナイロン製のガスケットが直接負極端子板と接触するような構成の乾電池を高温高湿な環境下で保存すると、ガスケットの肉厚なボス部は別として、ガスケットが負極端子板と接触するボス部より外周の比較的肉薄な部分では水酸化カリウムからなる電解液のカリウムイオンがナイロン製のガスケットを透過し、このカリウムイオンが負極端子板の内面を伝って外表面に現れ水分と結合して電解液の漏液現象が生じる。
【0018】
しかしながら、本発明の乾電池ではガスケットが肉厚なボス部5aと外周立上がり部5bを除き負極端子板に当接する部分は第1の山形突起5gと第2の山形突起5hの上端面だけであるので、カリウムイオンがナイロン製ガスケット5を透過する量は極めて少なく、実質的に負極端子板表面への電解液の漏液を阻止することができる。
【0019】
次に、山形突起の幅と電解液の負極端子板外表面への漏液の相関関係を実験により確認した。この実験では前記相関関係の確認を容易にするために、ナイロン製ガスケットの環状凸部の第1の突起5gが負極端子板6の内底面に直接当接しないようにして外周底部の8個の第2の突起5hのみ(ボス部5a及び外周立上がり部5bを除く)が負極端子板6の内底面に当接するようにした。そして、図3に示すように、第2の突起5hの負極端子板6に当接する上端の幅Lの合計(L×8)と突起5hの中心を通る円周長2πrの比((L×8)/2πr)を種々変えて経時的に負極端子板表面における漏液数を数え、その結果を表1に示した。なお、試料数はそれぞれ40個とした。
【0020】
【表1】
【0021】
以上の実験結果から、突起の幅を小さくすることによって負極端子板表面における漏液数を減少させることができ、好ましくはその突起幅の合計値がその突起を通る全円周長に対して3.0%以下とすることである。
【0022】
【発明の効果】
本発明によれば、乾電池内の電解液のカリウムイオンは負極端子板の内面に接触する狭幅の突起部分においてナイロン製ガスケットを透過するのみであるから、その透過量を少なくして端子板表面への電解液の漏出を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアルカリ乾電池を示す縦断面図である。
【図2】本発明のアルカリ乾電池に適用したナイロン製ガスケットを示す斜視図である。
【図3】本発明の実験に使用したガスケットの突起の幅と円周とを示す説明図である。
【符号の説明】
1 正極缶
2 負極ゲル
3 セパレータ
4 正極合剤
5 ガスケット
5a ボス部
5b 立上がり部
5c 薄肉部
5d 内周底部
5e 環状凸部
5f 外周底部
5g 第1の山形突起
5h 第2の山形突起
6 負極端子板
7 集電子
8 メタルラベル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an alkaline battery including a gasket that is interposed between an opening of a positive electrode can and a negative electrode terminal plate and seals between the two.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a material for a sealing gasket of an alkaline battery, polypropylene or nylon having usually excellent alkali resistance has been used. However, the heat resistance of polypropylene is inferior, so if the dry battery generates heat due to short-circuiting or reverse insertion of the dry battery, the polypropylene gasket will be deformed, and the thin part provided for battery explosion protection will not function correctly. There is. On the other hand, since the nylon resin is relatively excellent in heat resistance, the gasket is not easily deformed even when heat is generated due to the above-mentioned misuse, and it ruptures relatively accurately at a predetermined internal pressure.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of a dry battery using a gasket made of nylon resin, the relatively thin portion of the gasket is in contact with the negative electrode terminal plate at 75 ° C. and 90% R.D. When placed in H (Relative Humidity) for one week, leakage of the electrolyte composed of potassium hydroxide occurs on the surface of the negative electrode terminal plate.
[0004]
On the other hand, even if an alkaline battery having the same configuration as that described above using a polypropylene gasket is stored for a long time in the same high-temperature and high-humidity environment as described above, the electrolyte solution made of potassium hydroxide remains in the negative electrode terminal. There is no leakage on the plate surface.
[0005]
Further, even in the case of a dry battery having the above-described configuration using a nylon gasket, the above-described liquid leakage phenomenon does not occur when stored in an environment that is not hot and humid (for example, 75 ° C. dry or room temperature). For this reason, when the relatively thin portion of the nylon gasket absorbs moisture in a high-temperature and high-humidity environment, the present inventors contact potassium ions (K +) from the inside of the battery with the negative electrode terminal plate. Permeated from the inner surface of the gasket to the outer surface at the part, then moved on the negative electrode terminal plate along the outer surface of the gasket and combined with moisture (OH-) as a liquid leakage phenomenon (generation of aqueous potassium hydroxide) The present invention has been achieved based on such inferences.
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to provide electrolyte leakage to the negative electrode terminal plate surface in an alkaline battery having a nylon gasket that is interposed between the opening of the positive electrode can and the negative electrode terminal plate and seals between the two. It is in providing a structure for preventing the above.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, in the alkaline dry battery having a gasket interposed between the opening of the positive electrode can and the negative electrode terminal plate and sealing between the two, the gasket is formed from nylon resin. A plurality of protrusions are formed on the surface of the relatively thin portion of the gasket, and the gasket is in contact with the inner surface of the negative electrode terminal plate via the protrusions.
[0008]
As a result, the potassium ions in the electrolyte in the dry battery only permeate the nylon gasket at the narrow protrusions that contact the inner surface of the negative electrode terminal plate. Liquid leakage can be prevented.
[0009]
Preferably, the relatively thin portion of the gasket is integrally formed between a central boss portion and an outer peripheral rising portion of the gasket, and the protrusion is a chevron-shaped protrusion of the annular protrusion of the relatively thin portion. It is formed on the upper surface and / or the outer peripheral bottom thereof.
[0010]
As a result, the portion where potassium ions permeate the nylon gasket is only the upper end portion of the extremely narrow chevron projection, so that leakage of the electrolyte can be further reduced.
[0011]
Further preferably, the total value of the circumferential widths of the plurality of protrusions in the gasket is 3.0% or less of the circumferential length of the gasket in the portion. As a result, the amount of potassium ions permeating through the nylon gasket is extremely small, and leakage of the electrolyte solution to the surface of the terminal board can be almost eliminated.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an alkaline battery of the present invention, and a
[0013]
The open end of the positive electrode can 1 is sealed with a negative
[0014]
As shown in FIG. 2, the outer periphery of the
[0015]
Six
[0016]
In the state where such a
[0017]
When a dry battery with a configuration in which a nylon gasket is in direct contact with the negative electrode terminal plate is stored in a high-temperature, high-humidity environment, apart from the thick boss portion of the gasket, the boss portion where the gasket contacts the negative electrode terminal plate In the relatively thin part of the outer periphery, potassium ions in the electrolyte solution made of potassium hydroxide permeate through the nylon gasket, and the potassium ions appear on the outer surface along the inner surface of the negative electrode terminal plate and combine with moisture to bind to the electrolyte solution. Leakage phenomenon occurs.
[0018]
However, in the dry battery of the present invention, the gasket is only the upper end surface of the
[0019]
Next, the correlation between the width of the chevron protrusion and the leakage of the electrolyte to the outer surface of the negative electrode terminal plate was confirmed by experiments. In this experiment, in order to facilitate the confirmation of the correlation, the
[0020]
[Table 1]
[0021]
From the above experimental results, it is possible to reduce the number of leaks on the surface of the negative electrode terminal plate by reducing the width of the protrusion. Preferably, the total value of the protrusion width is 3 with respect to the total circumferential length passing through the protrusion. 0.0% or less.
[0022]
【The invention's effect】
According to the present invention, the potassium ions in the electrolyte solution in the dry battery only permeate the nylon gasket at the narrow protrusions that contact the inner surface of the negative terminal plate. It is possible to prevent leakage of the electrolyte into the battery.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an alkaline battery of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a nylon gasket applied to an alkaline battery of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the width and circumference of a protrusion of a gasket used in an experiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode can 2 Negative electrode gel 3
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