(57)【要約】【課題】アルカリ乾電池のガスケットの薄肉部による防爆機能を安定化させるとともに高容量化する。【解決手段】開口を有する電池ケースと、電池ケース内に収容された発電要素と、開口を封口する封口ユニットと、を備え、封口ユニットは、負極端子板と、負極端子板に接合された負極集電子と、ガスケットと、を備え、ガスケットは、負極集電子を貫通するボス部と、電池ケースの開口の端部に接する外周部と、ボス部と外周部とを連結する連結部とを備え、連結部のボス部に隣接する内周領域に、防爆機能を有する薄肉部を有し、薄肉部とボス部との発電要素側における内側連結位置が描く円の第１直径φ１と、薄肉部とボス部との負極端子板側における外側連結位置が描く円の第２直径φ２との差：φ１−φ２が、０．０３ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下であり、外側連結位置と負極端子板との距離Ｈが、０．７ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下である、アルカリ乾電池。【選択図】図２
2020095806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を有する電池ケースと、
前記電池ケース内に収容された発電要素と、
前記開口を封口する封口ユニットと、を備え、
前記封口ユニットは、負極端子板と、前記負極端子板に接合された負極集電子と、ガスケットと、を備え、
前記ガスケットは、前記負極集電子を貫通させるボス部と、前記電池ケースの開口端部に接する外周部と、前記ボス部と前記外周部とを連結する連結部とを備え、
前記連結部の前記ボス部に隣接する内周領域に、防爆機能を有する薄肉部を有し、
前記薄肉部と前記ボス部との前記発電要素側における内側連結位置が描く円の第１直径φ１と、前記薄肉部と前記ボス部との前記負極端子板側における外側連結位置が描く円の第２直径φ２との差：φ１−φ２が、０．０３ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下であり、
前記外側連結位置と前記負極端子板との距離Ｈが、０．７ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下である、アルカリ乾電池。
【請求項２】
前記内側連結位置における前記薄肉部と前記ボス部との境界の曲率半径が、０．１ｍｍ以下である、請求項１に記載のアルカリ乾電池。
【請求項３】
前記ガスケットは、ポリアミド樹脂を含む、請求項１または２に記載のアルカリ乾電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリ乾電池に関し、中でも電池ケースの開口を封口する封口ユニットの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルカリ乾電池は、開口を有する電池ケースと、電池ケース内に収容された発電要素と、電池ケースの開口を封口する封口ユニットとを備える。封口ユニットは、負極端子板と、負極端子板に接合された負極集電子と、ガスケットとを備える。ガスケットは、負極集電子を貫通させるボス部と、電池ケースの開口端部に接する外周部と、ボス部と外周部とを連結する連結部とを備える。連結部のボス部に隣接する内周領域には、防爆機能を有する薄肉部が形成されている。
【０００３】
電池が誤用されると、電池内圧が異常上昇し得る。電池内圧が異常上昇すると、連結部が負極端子板に向けて膨らみながら、薄肉部に張力がかかることにより破断する。これにより、電池内で発生したガスは、負極端子板に形成されたガス抜き孔から電池外に排出される。よって、電池の安全性が確保される。
【０００４】
薄肉部が破断するためには、連結部が負極端子板に向けて膨らむための空間が必要である。しかし、電池が誤用されたときに電池温度が上昇し、ガスケットが軟化すると、軟化したボス部が負極集電子との摩擦力に抗して負極端子板側に押し上げられることがある。これにより、連結部と負極端子板との距離が近くなり、連結部が十分に膨らむことができず、薄肉部の破断が困難になる。
【０００５】
そこで、特許文献１は、ボス部の中央部の内径とボス部の上下端部の最小内径との差を０．０３ｍｍ以下とすることを提案している。この場合、ボス部と負極集電子との嵌合が強固になるため、ボス部の負極端子板側への移動が抑制され、ガスケットの防爆機能が安定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１８−１２３１２３号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、特許文献１の場合、ボス部に高い成形精度が要求されるため、より製造が容易で防爆機能が安定するガスケットの開発も望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面は、開口を有する電池ケースと、前記電池ケース内に収容された発電要素と、前記開口を封口する封口ユニットと、を備え、前記封口ユニットは、負極端子板と、前記負極端子板に接合された負極集電子と、ガスケットと、を備え、前記ガスケットは、前記負極集電子を貫通させるボス部と、前記電池ケースの開口端部に接する外周部と、前記ボス部と前記外周部とを連結する連結部とを備え、前記連結部の前記ボス部に隣接する内周領域に、防爆機能を有する薄肉部を有し、前記薄肉部と前記ボス部との前記発電要素側における内側連結位置が描く円の第１直径φ１と、前記薄肉部と前記ボス部との前記負極端子板側における外側連結位置が描く円の第２直径φ２との差：φ１−φ２が、０．０３ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下であり、前記外側連結位置と、前記負極端子板との距離Ｈが、０．７ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下である、アルカリ乾電池に関する。
【発明の効果】
【０００９】
上記側面によれば、連結部が負極端子板に向けて適度に膨らみながら薄肉部が破断し得るため、防爆機能の安定性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るアルカリ乾電池の内部構造の一例を示す半断面図である。
【図２】同実施形態に係る封口ユニットの構造の一例を示す半断面図である。
【図３】図２の封口ユニットの寸法に関する説明図である。
【図４】内側連結位置における薄肉部とボス部との境界の拡大断面模式図である。
【図５】連結部が負極端子板に向けて膨らむ前（ａ）と後（ｂ）の封口ユニットを示す半断面図である。
【図６】防爆作動圧とφ１−φ２との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態に係るアルカリ乾電池は、開口を有する電池ケースと、電池ケース内に収容された発電要素と、電池ケースの開口を封口する封口ユニットとを備える。封口ユニットは、負極端子板と、負極端子板に接合された負極集電子と、ガスケットとを備える。ガスケットは、負極集電子を貫通するボス部と、電池ケースの開口の端部に接する外周部と、ボス部と外周部とを連結する連結部とを備える。連結部のボス部に隣接する内周領域には、防爆機能を有する薄肉部が形成されている。
【００１２】
ここで、薄肉部とボス部との発電要素側における内側連結位置が描く円の第１直径φ１と、薄肉部とボス部との負極端子板側における外側連結位置が描く円の第２直径φ２との差：φ１−φ２（以下、内外直径差Δφ）は、０．０３ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下に制限され、かつ外側連結位置と負極端子板との距離Ｈは、０．７ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下である。このとき、ボス部の高さは、例えば１．５ｍｍ以上であればよく、上限については３．２ｍｍ以下、３．０ｍｍ以下、２．５ｍｍ以下もしくは２．０ｍｍ以下であってもよい。
【００１３】
外側連結位置と負極端子板との間の空間は、電池内の圧力が増加したときに連結部が膨張し得る空間である。よって、外側連結位置と負極端子板との距離Ｈを、以下、防爆空間高さＨとも称する。
【００１４】
防爆空間高さＨを１．５ｍｍ以下に設定することで、ガスケットと負極端子板との間の空間が減少するため、電池ケース内に発電要素をより多く収容できるようになり、高容量化が達成されやすい。防爆空間高さＨは１．５ｍｍ以下であればよいが、電池ケース内に発電要素をより多く収容する観点から１．３ｍｍ以下としてもよく、１．０ｍｍ以下としてもよい。ただし、防爆空間高さＨが０．７ｍｍより小さくなると、連結部が膨張し得る空間が過度に小さくなり得る。中でも、電池が誤用されたときに、電池温度が上昇し、ガスケットが軟化し、ボス部と負極集電子との摩擦力が減少した場合、ボス部が負極端子板側へ移動しやすくなる。ボス部が負極端子板側へ移動すると、連結部が膨張し得る空間は不十分になりやすい。よって、防爆空間高さＨは０．７ｍｍ以上とすればよい。
【００１５】
防爆空間高さＨを０．７ｍｍ以上とする場合でも、ガスケットが軟化したときにボス部が負極端子板側へ移動して、連結部が膨張するための空間が過度に小さくなり得る。このような場合でも、内外直径差Δφを０．０３ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下に制限することで、連結部が適度に膨らんだとき、もしくは連結部が負極端子板に接する前に薄肉部が破断できるようになる。すなわち、防爆作動圧が高くなりすぎず、安定した防爆機能が得られるようになる。
【００１６】
ガスケットと負極端子板との間には、例えば座金と称される金属板が配置される場合がある。このような金属板は、例えば電池が誤用され、電池内でガスが発生し、薄肉部が破断したときに、ガスを電池外に排出し得る貫通孔を備える。金属板は、例えばガスと同時に電池の発電要素が外部に放出されるのを防止する役割を果たす。電池がこのような金属板を有する場合、連結部は金属板を押し上げながら膨らむ。よって、金属板を備える電池であっても、防爆空間高さＨは０．７ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下に設定すればよい。
【００１７】
内外直径差Δφを０．０３ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下に制限すると、連結部が膨張したときの引っ張り応力が内側連結位置における薄肉部とボス部との境界Ｃｂに集中しやすくなると考えられる。内外直径差Δφが０．０３ｍｍ未満では、境界Ｃｂに引っ張り応力が十分に集中しない。また、内外直径差Δφが０．２ｍｍを超えると、防爆作動圧が低くなりすぎ、防爆動作による漏液の不都合が生じ得る。
【００１８】
なお、防爆空間高さＨが十分な高さ、具体的には１．５ｍｍを超える高さを有する場合、内外直径差Δφは、通常、ほぼ０（ゼロ）になるように設計されている。金型等の公差を考慮する場合でも、大きくてもΔφは０．０２ｍｍ以下である。
【００１９】
ガスケットの軸方向の断面において、内側連結位置における薄肉部とボス部との境界Ｃｂは面取りされていなくてもよい。例えば、境界Ｃｂの曲率半径を０．１ｍｍ以下としてもよい。この場合、連結部が膨張したときに、境界Ｃｂに引っ張り応力が更に集中しやすくなり、防爆機能が更に安定化する。
【００２０】
ガスケットの主成分には、耐熱性を有する熱可塑性樹脂が用いられる。主成分とは、ガスケットの９０質量％以上を占める材料をいう。具体的には、ガスケットの主成分には、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂等が好ましく用いられるが、これらに限定されない。ポリアミド樹脂としては、例えば６，６−ナイロン、６，１０−ナイロン、６，１２−ナイロンなどが用いられる。中でもコストと耐漏液性とのバランスに優れる点で６，１０−ナイロンが好ましい。また、ガスケットは、必要に応じて、可塑剤、熱安定剤、酸化防止剤、潤滑材、充填剤、着色剤、燃焼防止剤等を含むことができる。
【００２１】
アルカリ乾電池のタイプは、特に限定されないが、中でも誤用による発熱が大きくなりやすい単一形、単二形、単三形または単四形の電池において、上記封口ユニットを用いることによるガスケットの防爆機能を安定化させる効果が大きくなる。
【００２２】
薄肉部の負極端子板側の面と、ボス部の高さ方向とが成す発電要素側の角度（以下、スカート角度）θは、４５度以上であることが好ましい。スカート角度θが大きいほど、ガスケットが軟化したときに、ボス部が負極端子板側に移動する際の抵抗が大きくなる。スカート角度θは、５０度以上がより好ましく、９０度以上でもよい。ただし、ガスケットの薄肉部による防爆機能の安定化の観点から、スカート角θの上限は１３０度程度であり、１２０度以下が好ましい。スカート角θが１３０度を超えると、連結部が十分に膨らむための空間の確保が困難になり得る。
【００２３】
ガスケットの寸法等は、例えば電池のＣＴスキャンで封口ユニットの断面写真を撮影して各部の寸法、曲率半径、角度等を測定すればよい。
【００２４】
以下に、図面を参照しながら本発明の実施形態について更に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２５】
図１に、本発明の一実施形態に係るアルカリ乾電池の内部構造の一例を半断面図で示す。図２には、同実施形態に係る封口ユニットの構造を半断面図で示す。有底円筒状の電池ケース１内には、セパレータ４を介して、正極２およびゲル状負極３が収納されている。電池ケース１は、例えばニッケルめっき鋼板を所定形状にプレス成形して得られる。電池ケース１の内面には、導電性被膜を形成してもよい。
【００２６】
電池ケース１の開口は、負極端子板５と、負極集電子６と、ガスケット７とが一体に組み立てられた封口ユニット９で密閉されている。負極端子板５は、例えば、ニッケルめっき鋼板やスズめっき鋼板を所定形状にプレス成形して得られる。負極端子板５の周縁部には、ガスケット７の薄肉部８による防爆機能が作動した際にガスを外部に逃がすためのガス抜き孔（図示せず）が設けられている。負極集電子６の端部には、鍔部６ａが形成されており、鍔部６ａが負極端子板５に溶接で接合されている。負極集電子６は、例えば真鍮の線材を所定寸法の釘形状にプレス加工して得られる。電池ケース１の外周面は、外装ラベル１０で被覆されている。
【００２７】
ガスケット７のボス部７ａには、負極集電子６が貫通されている。ガスケット７の外周部７ｂは、電池ケース１の開口端部に挟まれるように接しており、負極端子板５の周縁にかしめられている。ボス部７ａと外周部７ｂとを連結する環状の連結部７ｃは、ボス部７ａ寄りの内周領域に防爆機能を有する薄肉部８を有する。薄肉部８における最小厚さは、例えば０．１０ｍｍ〜０．３５ｍｍに設定される。
【００２８】
図３は、図２の封口ユニットの寸法に関する説明図である。ボス部７ａの高さは、例えば１．５ｍｍ以上、３．２ｍｍ以下に設定される。ボス部７ａの高さは、ボス部７ａの負極集電子６と接触する内周面の上下端間の距離として測定すればよい。なお、樹脂の射出成形により形成されるガスケット７には、ボス部７ａの端面の内周縁に、金型のゲート部に起因する環状突起７ｄが形成されることがある。この場合、環状突起７ｄを排除した高さをボス部７ａの高さとして測定すればよい。
【００２９】
公差を考慮して、ボス部７ａの負極端子板５側の端面と負極集電子６の鍔部６ａとの間には、隙間Ｓが形成されてもよい。隙間Ｓは、連結部７ｃが膨張し得る空間を確保するのに寄与する。一方、ガスケット７が負極端子板５側へ移動するときは、ボス部７ａが隙間Ｓに対応する距離を移動し、更に鍔部６ａを覆うように変形し得る。
【００３０】
発電要素側における薄肉部８とボス部７ａとの内側連結位置Ｃinは、ボス部７ａの軸方向から見ると概ね円の軌跡を描く。同様に、負極端子板５側における薄肉部８とボス部７ａとの外側連結位置Ｃoutは、ボス部７ａの軸方向から見ると概ね円の軌跡を描く。内側連結位置Ｃinが描く円の第１直径φ１と、外側連結位置Ｃoutが描く円の第２直径φ２との差：φ１−φ２（すなわち内外直径差Δφ）は、０．０３ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下に制限されている。また、外側連結位置Ｃinと負極端子板５との距離Ｈ（すなわち防爆空間高さＨ）は、０．７ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下である。
【００３１】
図４は、内側連結位置Ｃinにおける薄肉部８とボス部７ａとの境界Ｃｂの拡大断面模式図である。ガスケット７の軸方向の断面において、境界Ｃｂは、面取りされておらず、シャープに尖った鋭角の形状を有する。すなわち、境界Ｃｂの曲率半径は０．１ｍｍより十分に小さくされている。スカート角度θは４５度以上９０度以下の範囲内である。
【００３２】
図５は、連結部７ｃが負極端子板５に向けて膨らむ前（ａ）と後（ｂ）の封口ユニットを示す半断面図である。電池が誤用され、電池内圧が上昇すると、図５（ｂ）に示されるように、連結部７ｃが負極端子板５に向けて膨らみながら、薄肉部８が破断し、電池内圧が開放され、安全性が確保される。薄肉部８が破断する圧力が防爆作動圧である。
【００３３】
薄肉部８の破断は、図４にしめされる境界Ｃｂに応力が集中することで、境界Ｃｂを起点に生じると考えられている。しかし、電池温度の上昇によってガスケット７が軟化すると、軟化したボス部７ａが、図５（ｂ）に示すように負極端子板５側に押し上げられ、鍔部６ａにめり込むようになり、連結部７ｃと負極端子板５との距離が近くなり、連結部７ｃが負極端子板５に向けて膨らむ空間が小さくなる。よって、防爆作動圧が適度でなければ、薄肉部８の破断が困難になり得る。一方、内外直径差Δφを０．０３ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下に制限すると、防爆作動圧が適度になり、連結部７ｃが適度に膨むと、連結部７ｃが負極端子板５に接する前に薄肉部８が破断するようになる。
【００３４】
負極集電子６の胴径Ｄは、例えば２．０ｍｍ以下が好ましく、１．８ｍｍ以下がより好ましい。また、優れた集電性を確保する観点から、負極集電子６の胴径Ｄは、１．１ｍｍ以上が好ましく、１．１５ｍｍ以上がより好ましい。
【００３５】
負極集電子６の表面粗さ（Ｒmax）は、例えば０．３〜３．０μｍであればよい。負極集電子６の表面には、スズ、インジウムなどのめっき層を形成してもよい。
【００３６】
負極集電子６は真鍮により形成されているが、真鍮の銅の含有率を少なくしてもよい。例えば真鍮の銅含有量を５０〜６０％質量％以下とすると、負極集電子６の電気伝導度が低下し、電池の誤用時における負極集電子の発熱は増大する。このような場合、ボス部７ａが負極端子板５側へ移動しやすいが、防爆作動圧が適度であるため、防爆機能は安定化する。
【００３７】
負極集電子６とボス部７ａとの間には、封止剤を介在させてもよい。封止剤により、負極集電子６とボス部７ａとの間からのアルカリ電解液の漏液が発生しにくくなる。封止剤には、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリアミドアミンが添加されたエポキシ樹脂などを用いることができる。
【００３８】
アルカリ乾電池のタイプは、特に限定されないが、中でも電池サイズが小さく、ガスケットの薄肉部に高い成型精度が要求されるという点で、単三形および単四形電池の実施形態において、上記封口ユニットを用いることによる防爆機能を安定化させる効果が大きくなる。
【００３９】
以下、アルカリ乾電池の発電要素の具体的な構成について更に説明する。
正極２には、例えば、正極活物質、導電剤およびアルカリ電解液を含む混合物の成形体が用いられる。混合物には、ポリエチレン粉末などの結着剤、ステアリン酸塩などの滑沢剤を添加してもよい。正極活物質には、二酸化マンガン粉末、オキシ水酸化ニッケル粉末などが用いられる。導電剤には、黒鉛粉末などが用いられる。
【００４０】
ゲル状負極３には、例えば、負極活物質、アルカリ電解液およびゲル化剤を含む混合物が用いられる。負極活物質には、亜鉛合金粉末が用いられる。ゲル化剤には、ポリアクリル酸ナトリウムなどが用いられる。混合物には、亜鉛合金の耐食性を向上させるために、インジウム、ビスマスなどの水素過電圧の高い金属化合物や界面活性剤を添加してもよい。
【００４１】
セパレータ４には、例えば、ポリビニルアルコール繊維およびレーヨン繊維を主体とする不織布が用いられる。
【００４２】
正極２、ゲル状負極３およびセパレータ４は、それぞれがアルカリ電解液を含んでいる。アルカリ電解液には、例えば、水酸化カリウムを３０〜４０質量％含有し、酸化亜鉛を１〜３質量％含有する水溶液が用いられる。
【００４３】
以下、本発明の実施形態について実施例に基づいて更に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。ここでは、図１に示されるような構造の単四形のアルカリ乾電池を作製した。
【００４４】
《実施例１》
（１）封口ユニットの作製
複数種類の金型を用いて６，１０−ナイロンを所定形状に射出成形してガスケット７を作製した。防爆空間高さＨを１．５ｍｍ、ガスケット７のボス部７ａの高さを３ｍｍ、薄肉部８の厚さは０．２ｍｍとし、内外直径差Δφを表１のように変化させた。なお、Δφがマイナス値のときはφ１＜φ２であることを意味する。スカート角θは６０度とした。内側連結位置Ｃinにおける薄肉部８とボス部７ａとの境界Ｃbの曲率半径は０．１ｍｍより十分に小さくした。
【００４５】
銅含有量５８質量％の真鍮を、全長３０ｍｍ、胴径１．２０ｍｍの釘形状に加工して負極集電子６を作製した。負極集電子６の表面にはめっき層を形成せず、表面粗さ（Ｒmax）は１．０μｍであった。一方、厚さ０．４ｍｍのニッケルめっき鋼板を所定形状にプレス加工して負極端子板５を作製し、負極集電子６の鍔部６ａを負極端子板５に溶接した。そして、ガスケット７のボス部７ａの中空に負極集電子６を圧入して、封口ユニット９を組み立てた。
【００４６】
（２）正極の作製
平均粒径３５μｍの電解二酸化マンガン粉末と平均粒径１５μｍの黒鉛粉末とを９４：６の質量比で混合し、混合物１００質量部に対してアルカリ電解液を２質量部添加し、充分に攪拌した後、圧縮成形して、フレーク状の正極合剤を得た。フレーク状の正極合剤を顆粒状に粉砕した後、中空円筒状ペレットに加圧成形し、得られた成形体を正極２とした。
【００４７】
アルカリ電解液には、３５質量％の水酸化カリウムと２質量％の酸化亜鉛とを含有する水溶液を用いた。
【００４８】
（３）負極の調製
ゲル化剤（ポリアクリル酸ナトリウム粉末）と、アルカリ電解液と、平均粒径１６０μｍの亜鉛合金粉末とを、質量比０．８：３３．６：６５．６で混合し、ゲル状負極３を得た。
【００４９】
（４）電池の組み立て
正極２を電池ケース１内に挿入し、加圧治具により正極２を電池ケース１の内壁に密着させた。正極２の中空に有底円筒形のセパレータ４を配置した。セパレータ４には、ポリビニルアルコール繊維およびレーヨン繊維を主体とする不織布を用いた。セパレータ４内にアルカリ電解液を注入して所定時間経過後、ゲル状負極３をセパレータ４内に充填した。封口ユニットのガスケットの外周部を電池ケース１の開口付近に配置し、電池ケース１の開口端部を内方へ折り曲げて封口し、単四形の電池を完成させた。
【００５０】
＜防爆動作試験＞
各電池をそれぞれ１０個準備し、電池ケース側面に直径４ｍｍの穴を空け、穴から水を注入して内部圧力をモニタし、薄肉部が破断するときの圧力を防爆作動圧として求めた。結果を表１に示す。
【００５１】
＜漏液試験＞
各電池をそれぞれ１０個準備し、８０℃の恒温槽で３箇月保存し、１０個中、漏液した電池数の割合を求めた。結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
2020095806.tif 000003
【００５３】
図６に、防爆作動圧と内外直径差Δφ（φ１−φ２）との関係を示す。Δφが０．０３ｍｍ未満では、防爆作動圧が大きくなり、防爆機能が極端に作動しにくくなることが理解できる。また、表１より、Δφが０．２０ｍｍを超えると、防爆作動圧は若干低下するが問題のない範囲である一方、防爆機能が作動しやすくなり過ぎて、漏液に至る確率が大きくなることが理解できる。
【００５４】
《実施例２》
ガスケット７の薄肉部８の厚さは０．２ｍｍとし、防爆空間高さＨと内外直径差Δφとを表２のように変化させたこと以外、実施例１と同様に電池を作製した。なお、防爆空間高さＨは、ボス部７ａの高さを変更して調整した。
【００５５】
＜短絡試験＞
４個の電池を直列接続した組をそれぞれ１０組ずつ作製した。６０℃で１０組の電池を８時間保管後、閉回路状態で２４時間放置し、その後、開回路状態に戻し、１週間放置した。防爆機能が作動せず、４個中のいずれかの電池が破損した組の割合を表２に示す。
【００５６】
【表２】
2020095806.tif 000004
【００５７】
また、破損していない電池の薄肉部の伸びを測定し、平均値を測定した。具体的には、まず、短絡試験前の連結部７ｃが負極端子板５に向けて膨らむ前の電池について、ＣＴスキャンで断面写真を撮影し、図５（ａ）に示される連結部７ｃの負極端子板５側の面が描くＸ−Ｙ線の長さＬを求めた。次に、連結部７ｃが負極端子板５に向けて膨らんだ短絡試験後の電池について、同様に、ＣＴスキャンで断面写真を撮影し、図５（ｂ）に示される連結部７ｃの負極端子板５側の面が描くＸ´−Ｙ´線の長さＬ´を求めた。次にＬ´−Ｌの平均値（ｍｍ）を伸びとして求めた。結果を表３に示す。
【００５８】
【表３】
2020095806.tif 000005
【００５９】
まず、防爆空間高さＨが１．５ｍｍを超えて大きくなると、そもそも防爆空間の容積が十分であると考えられ、Δφが０でも連結部が十分に膨張して薄肉部が破断する。よって、連結部７ｃの伸びもある程度大きくなる。ただし、Δφがマイナス値になると、防爆作動圧が大きくなり過ぎるため、薄肉部が破断できず、連結部の伸びも顕著に大きくなる。
【００６０】
次に、防爆空間高さＨが小さくなると、Δφが０．０３ｍｍ未満では、電池が破損する確率が大きく、連結部の伸びも比較的大きくなることが理解できる。一方、Δφを０．０３ｍｍ以上とすることで、電池の破損が顕著に抑制され、連結部の伸びも小さくなっている。これは、Δφを０．０３ｍｍ以上とすることで防爆作動圧が適度に低下したためである。ただし、防爆空間高さＨが０．７ｍｍ未満では、電池の破損が顕著である。これは、ボス部が負極端子板側へ移動したときに、連結部が膨張し得る空間が過度に小さくなるため、防爆機能が作動しないためと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の実施形態に係るアルカリ乾電池は、防爆機能の安定性に優れるとともに高容量化できるため、種々の電子機器の電源として有用である。
【符号の説明】
【００６２】
１：電池ケース、２：正極、３：ゲル状負極、４：セパレータ、５：負極端子板、６：負極集電子、６ａ：鍔部、７：ガスケット、７ａ：ボス部、７ｂ：外周部、７ｃ：連結部、７ｄ：環状突起、８：薄肉部、９：封口ユニット、１０：外装ラベル、Ｃin：内側連結位置、Ｃout：外側連結位置、Ｃｂ：境界、Ｄ：胴径、Ｓ：隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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