(57)【要約】【課題】径方向への折り畳みにより形成された底部の閉塞状態が良好かつ安定で、底紙等の別部品を使用しなくても、電池缶内にてゲル状負極合剤が漏れ出すのを確実に抑えることができるセパレータを提供する。また、このセパレータを使用して生産性向上および低コスト化が可能なアルカリ乾電池を提供する。【解決手段】有底筒状の金属製電池缶１１内で環状の正極合剤２１とゲル状負極合剤２３の間に介在する有底筒状のセパレータ２２であって、そのセパレータ２２は、所定幅の帯状セパレータ素材２２０が筒状に巻回されるとともに、その帯状セパレータ素材２２０の一方の幅端部が径方向に折り畳まれることにより底部２２ａが形成され、さらにその底部２２ａを形成する上記幅端部に規則的な折り目付け部２２２があらかじめ形成されている。【選択図】  図１
2006066088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状の金属製電池缶内で環状の正極合剤とゲル状負極合剤の間に介在する有底筒状のセパレータにおいて、上記セパレータは、所定幅の帯状セパレータ素材が筒状に巻回されるとともに、その帯状セパレータ素材の一方の幅端部が径方向に折り畳まれて底部を形成し、さらにその底部を形成する上記幅端部に規則的な折り目付け部があらかじめ形成されていることを特徴とするセパレータ。
【請求項２】
請求項１において、前記セパレータの底部が、前記電池缶の外底部にプレス加工により一体形成された凸状正極端子部の裏側凹部に形状対応するように形成されていることを特徴とするセパレータ。
【請求項３】
請求項１または２において、前記底部を形成する部分のセパレータ素材部が熱溶着により相互接着されていることを特徴とするセパレータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記セパレータ素材の少なくとも一部に親水化処理が施され、温度上昇時に細孔が小さくなりイオンの透過が妨げられるように加工されていることを特徴とするセパレータ。
【請求項５】
有底筒状の金属製電池缶内に装填された環状の正極合剤と、この正極合剤の内側に装填された有底筒状のセパレータと、このセパレータの内側に充填されたゲル状負極合剤とを有する筒形アルカリ乾電池において、上記セパレータが請求項１〜４のいずれかに記載のものであることを特徴とするアルカリ乾電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はセパレータおよびアルカリ乾電池に関し、とくに、所定幅の帯状セパレータ素材が筒状に巻回された有底筒状のセパレータと、このセパレータを用いて構成された筒形アルカリ乾電池に適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
たとえば図５の（ｃ）に示すように、ＬＲ型その他のアルカリ乾電池１０’は、有底円筒状の金属製電池缶（正極缶）１１内に、環状に成型された正極合剤２１、電解液が含浸される筒状セパレータ２２’、ゲル状負極合剤（負極亜鉛）２３が同軸状の配置で装填されて発電要素２０が形成されている。電池缶１１は正極集電体および正極端子を兼ね、その外底部には凸状の正極端子部１２がプレス加工により形成されている。また、電池缶１１の開口部は負極端子板３３と樹脂製ガスケット３５により封止されている。負極端子板３３の内側には棒状の集電子３１が固設され、この集電子３１が負極合剤３１中に挿入されている。
【０００３】
セパレータ２２’は底部２２ａを有する筒状であって、同図の（ａ）（ｂ）に示すように、所定幅の帯状セパレータ素材（シートまたはフィルム）２２０が回転治具５１で筒状に巻回されるとともに、その帯状セパレータ素材２２０の一方の幅端部が成型治具５２で径方向に折り畳まれることにより底部２２ａが形成されている。２２１は折り畳みによる折線（破線）を示す。
【０００４】
この場合、セパレータ２２’を筒状に巻回する工程と、底部２２ａを折り畳み形成する工程は、生産性を向上させるために連続的に行うことが望まれる。したがって、折り畳み工程は、巻回工程を含む工程全体の流れを阻害しないように、高速で連続的に行うことが望まれる。
【０００５】
このため、上述したように、セパレータ素材２２０は、回転治具５１で筒状に巻回されると同時に、成型治具５２で底部２２ａが折り畳み形成される。あるいは、成型治具５２で底部２２ａが折り畳み形成されながら、回転治具５１で筒状に巻回される。
【０００６】
この種の筒状セパレータを形成する従来技術としては、たとえば特許文献１に開示のものがある。この開示技術も、上記と同様、回転治具で筒部を巻回形成するとともに、成型治具で底部を径方向に折り畳み形成する。
【特許文献１】特開２００１−３５１５９５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の技術では、セパレータ底部２２ａの折り畳み形成を再現性良く行うのが難しいという問題があった。つまり、帯状セパレータ素材２２０の一方の幅端部を成型治具５２で径方向に折り畳んだ際に、その折り畳んだ状態が一定せず、底部２２ａの閉塞が不十分あるいは不完全になってゲル状負極合剤２３が漏れ出す隙間が生じやすい、という問題があった。この問題はとくに、上記折り畳み工程を高速で連続的に行おうとするほど顕著となる。
【０００８】
また、電池缶１１の外底部に凸状の正極端子部１２がプレス加工により一体形成されている場合は、上記セパレータ２２’の底部２２ａが着座する電池缶１１の内底面に凹部が形成されているが、この凹部は閉塞が不十分な底部２２ａの隙間を拡大させ、あるいは新たな隙間を生じさせる原因となる。
【０００９】
そこで、従来においては、図５の（ｃ）に示すように、有底筒状セパレータ２２’の底部２２ａを底紙（または底板）４１で閉塞および補強することがことが行われていた。または、図６の（ａ）に示すように、凸状正極端子部１２の裏側凹部を樹脂４２で平坦に埋める必要があった。あるいは、同図の（ｂ）に示すように、正極端子部１２を別部品である正極端子板４３で形成することにより、電池缶１１の底面を平坦に形成することが行われていた。これらはいずれも、部品数の増大や工程の複雑化を伴い、電池の生産性向上、低コスト化の阻害要因となり得る。
【００１０】
本発明は以上のような技術的背景を鑑みてなされたもので、その目的は、径方向への折り畳みにより形成された底部の閉塞状態が良好かつ安定で、底紙等の別部品を使用しなくても、電池缶内にてゲル状負極合剤が漏れ出すのを確実に抑えることができるセパレータを提供し、これにより、アルカリ乾電池の生産性向上および低コスト化を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は前述した課題を解決するセパレータとして次の手段を提供する。  
（１）有底筒状の金属製電池缶内で環状の正極合剤とゲル状負極合剤の間に介在する有底筒状のセパレータにおいて、上記セパレータは、所定幅の帯状セパレータ素材が筒状に巻回されるとともに、その帯状セパレータ素材の一方の幅端部が径方向に折り畳まれて底部を形成し、さらにその底部を形成する上記幅端部に規則的な折り目付け部があらかじめ形成されていることを特徴とするセパレータ。
【００１２】
前記手段（１）においては、以下のような手段が実施形態として好適または望ましい。  
（２）前記手段（１）において、前記セパレータの底部が、前記電池缶の外底部にプレス加工により一体形成された凸状正極端子部の裏側凹部に形状対応するように形成されていることを特徴とするセパレータ。  
（３）前記手段（１）または（２）において、前記底部を形成する部分のセパレータ素材部が熱溶着により相互接着されていることを特徴とするセパレータ。  
（４）前記手段（１）〜（３）のいずれかにおいて、前記セパレータ素材の少なくとも一部に親水化処理が施され、温度上昇時に細孔が小さくなりイオン透過が妨げられるように加工されていることを特徴とするセパレータ。
【００１３】
また、本発明は前述した課題を解決するアルカリ乾電池として次の手段を提供する。  
（５）有底筒状の金属製電池缶内に装填された環状の正極合剤と、この正極合剤の内側に装填された有底筒状のセパレータと、このセパレータの内側に充填されたゲル状負極合剤とを有する筒形アルカリ乾電池において、上記セパレータが前記手段（１）〜（４）のいずれかに記載のものであることを特徴とするアルカリ乾電池。
【発明の効果】
【００１４】
径方向への折り畳みにより形成された底部の閉塞状態が良好かつ安定で、底紙等の別部品を使用しなくても、電池缶内にてゲル状負極合剤が漏れ出すのを確実に抑えることができるセパレータが可能となる。また、このセパレータを使用することにより、アルカリ乾電池の生産性向上および低コスト化が可能になる。
【００１５】
上記以外の効果については、本発明の明細書および図面の記載によりあきらかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明に係るセパレータおよびアルカリ乾電池の第１実施形態を示す。  
まず、本発明に係るアルカリ乾電池は、同図の（ｃ）に示すように、ＬＲ型その他の円筒型アルカリ乾電池１０であって、有底円筒状の金属製電池缶（正極缶）１１内に、環状に成型された正極合剤２１、電解液が含浸される筒状セパレータ２２、ゲル状負極合剤（負極亜鉛）２３が同軸状の配置で装填されて発電要素２０が形成されている。
【００１７】
電池缶１１は正極集電体および正極端子を兼ね、その外底部には凸状の正極端子部１２がプレス加工により形成されている。また、電池缶１１の開口部は負極端子板３３と樹脂製ガスケット３５により封止されている。負極端子板３３の内側には棒状の集電子３１が固設され、この集電子３１が負極合剤３１中に挿入されている。
【００１８】
セパレータ２２は底部２２ａを有する筒状であって、同図の（ａ）（ｂ）に示すように、所定幅の帯状セパレータ素材（シートまたはフィルム）２２０が回転治具５１で筒状に巻回されるとともに、その帯状セパレータ素材２２０の一方の幅端部が成型治具５２で径方向に折り畳まれることにより底部２２ａが形成されている。２２１は折り畳みによる折線（破線）を示す。
【００１９】
この場合、セパレータ２２を筒状に巻回する工程と、底部２２ａを折り畳み形成する工程は、生産性を向上させるために連続的に行われる。セパレータ素材２２０は、回転治具５１で筒状に巻回されると同時に、成型治具５２で底部２２ａが折り畳み形成される。あるいは、成型治具５２で底部２２ａが折り畳み形成されながら、回転治具５１で筒状に巻回される。
【００２０】
ここで、上記セパレータ素材２２０は、同図の（ａ）に示すように、筒の底部２２ａを形成する上記幅端部に規則的な折り目付け部２２２があらかじめ形成されている。この折り目付け部２２２はステッチとも呼ばれ、打点により形成された点線状の折り目を所定のピッチおよび模様で規則的に設けたものである。
【００２１】
このような折り目付け部２２２があらかじめ形成されたセパレータ素材２２０は、その折り目付け部２２０に沿って折曲されるようになる。これにより、成型治具５２による径方向への折り畳みを再現性良く規則的に行わせることができるようになって、良好かつ安定な閉塞状態を呈する底部２２ａが形成される。
【００２２】
この有底筒状セパレータ２２を使用すれば、底紙等の別部品を使用しなくても、電池缶１１内にてゲル状負極合剤２３が漏れ出すのを確実に抑えることができる。この有底筒状セパレータ２２を使用すれば、アルカリ乾電池１０の生産性向上および低コスト化も可能になる。
【００２３】
上記折り目付け部２２２は、たとえば図２の（ａ）（ｂ）（ｃ）にそれぞれ示すように、種々の態様が可能である。上記折り目付け部２２２の形成パターンは、たとえばセパレータ素材２２０の材質あるいは電池缶１１の形状等に応じて適宜選択することができる。
【００２４】
図３は本発明に係るセパレータおよびアルカリ乾電池の第２実施形態を示す。この実施形態では、セパレータ２２の底部２２ａが、電池缶１１の外底部にプレス加工により一体形成された凸状正極端子部１２の裏側凹部に、形状対応するように形成されている。
【００２５】
セパレータ２２の底部２２ａには上記裏側凹部に嵌合する凸部が一体形成されているが、このような凸部を形成するためには、折り畳みにより形成された底部２２ａの閉塞状態が良好かつ安定であることが前提条件となる。上述した第１実施形態のセパレータ２２はその前提条件を備えている。
【００２６】
図４は本発明に係るセパレータおよびアルカリ乾電池の第３実施形態を示す。この実施形態では、正極端子部１２を別部品である正極端子板４３で形成することにより、電池缶１１の底面を平坦に形成している。このような電池缶１１を使用する場合にも、本発明に係るセパレータ２２は、折り畳み形成された底部２２ａの閉塞状態が良好かつ安定なので、振動等の機械的衝撃で負極合剤が漏れ出したりするのを防ぐのに有効である。
【００２７】
さらに、本発明では、上述した実施形態に加えて、セパレータ底部２２ａを形成する折り畳み部分のセパレータ素材部を熱溶着で相互接着することにより、底部２２ａの閉塞状態をさらに強固かつ安定にして、電池の耐衝撃性や性能の安定性を一層高めることができる。
【００２８】
また、セパレータ素材２２０の少なくとも一部に親水化処理を施し、温度上昇時に膨張して非透水化するように加工すれば、短絡等で大電流が流れたときに、その大電流に伴う発熱によってセパレータのイオン導電抵抗を増大させ、これによって発熱の増大を抑えるシャットダウン効果を得ることができる。
【００２９】
以下、本発明の実施例を示す。  
［実施例１］
表１に示すように、Ａ，Ｂの仕様により作製した比較例のアルカリ乾電池と、Ｃ〜Ｇの仕様により作製した本発明のアルカリ電池に対し、それぞれ振動試験（JIS C 0040に準拠）による安全性の確認試験を行った。
【表１】
2006066088.tif 000003
【００３０】
［実施例２］
表２に示すように、Ａ，Ｃ〜Ｆの５種類のセパレータ素材を使用したアルカリ乾電池を作製し、電池をショートさせた場合の電池表面の最高到達温度を測定した。セパレータ素材Ａ〜Ｆのうち、Ａは比較用に使用したもので、Ｃ〜Ｆが本発明（請求項４で特定）で使用したものである。
【表２】
2006066088.tif 000004
【００３１】
表１，２に示すように、本発明による構成の電池（表１のＣ〜Ｇ、表２のＣ〜Ｆ）は信頼性が向上している。本発明では、その信頼性を向上させた電池を、生産性を阻害することなく、低コストで実現することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
径方向への折り畳みにより形成された底部の閉塞状態が良好かつ安定で、底紙等の別部品を使用しなくても、電池缶内にてゲル状負極合剤が漏れ出すのを確実に抑えることができるセパレータが可能となる。また、このセパレータを使用することにより、アルカリ乾電池の生産性向上および低コスト化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明によるセパレータとアルカリ乾電池の第１実施形態を示す模式化斜視図、斜視図、断面図である。
【図２】本発明で使用するセパレータ素材の要部における構成例を示す平面図である。
【図３】本発明によるセパレータとアルカリ乾電池の第２実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明によるセパレータとアルカリ乾電池の第３実施形態を示す要部断面図である。
【図５】従来のセパレータとアルカリ乾電池の構成例を示す模式化斜視図、斜視図、断面図である。
【図６】従来のセパレータとアルカリ乾電池の別の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  アルカリ乾電池（本発明）
１０’  アルカリ乾電池（従来）
１１  電池缶
１２  正極端子部
２０  発電要素
２１  正極合剤
２２  有底筒状セパレータ（本発明）
２２’有底筒状セパレータ（従来）
２２ａ  セパレータの底部
２２０  帯状セパレータ素材
２２１  折線
２２２  規則的な折り目付け部
２３  ゲル状負極合剤  
３１  集電子
３３  負極端子板
３５  樹脂製ガスケット
４１  底紙（または底板）
４２  樹脂
４３  正極端子板
５１  回転治具
５２  成型治具
【図１】
2006066088.tif 000005
【図２】
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【図３】
2006066088.tif 000007
【図４】
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【図５】
2006066088.tif 000009
【図６】
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