(57)【要約】【課題】構造および組み立て工程を複雑にすることなく、少ない部品点数でもって、アルカリイオンの透過による擬似的な漏液現象を実用上支障無いレベルにまで抑制する。【解決手段】負極端子２１とガスケット３１により封口されるアルカリ乾電池１０において、上記ガスケット３１は、上記負極端子２１の電池内側面に接する環状接触部３６の面積Ｓを２００ｍｍ２以下とするとともに、その環状接触部に沿って電池内側に張り出すスカート部３７を形成し、このスカート部３７により、上記接触部３６から電池内側までの最短ガスケット長かを上記面積Ｓ×０．０１３ｍｍ以上にする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状で正極端子を兼ねる金属製正極缶と、平坦な端子面を形成する皿状の金属製負極端子と、上記負極端子の内側に組み付けられて上記正極缶の封口体を形成する絶縁ガスケットを有し、上記正極缶は発電要素をアルカリ電解液と共に収容し、上記負極端子は上記正極缶の開口部に上記ガスケットを介して嵌合し、上記ガスケットはポリアミド樹脂製の一体成型品で、中央ボス部の外周囲に薄肉部が形成され、この外側に中間連結部および周縁部がそれぞれ環状に形成され、その最外周の周縁部が上記正極缶と上記負極端子間に被圧縮状態で介在することにより上記正極缶内を気密封止するアルカリ乾電池において、上記ガスケットは、上記負極端子の電池内側面に接する環状接触部の面積が２００ｍｍ２以下であるとともに、その環状接触部に沿って電池内側に張り出すスカート部が形成され、このスカート部により、上記接触部から電池内側までの最短ガスケット長を上記面積×０．０１３ｍｍ以上としたことを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項２】
請求項１において、前記接触部の面積が８０ｍｍ２以上１００ｍｍ２以下であるとともに、前記ガスケット長を１．３ｍｍ以上であることを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項３】
請求項１または２において、前記ガスケットを透湿度が１１ｇ／ｍ２・２４ｈｒ・３００μｍ以下のポリアミド樹脂を用いて構成したことを特徴とするアルカリ乾電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、正極缶の開口を負極端子とポリアミド樹脂製ガスケットで封口するアルカリ乾電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有底筒状で正極端子を兼ねる金属製正極缶に発電要素をアルカリ電解液と共に収容するアルカリ乾電池では、その正極缶の開口部に負極端子を絶縁ガスケットを介して嵌合させることにより、その正極缶を封口する。
【０００３】
図１は従来のアルカリ乾電池１０の封口部を示す。同図において、負極端子２１は正極缶１１の開口部に絶縁ガスケット３１を介して嵌合している。
ガスケット３１はポリアミド樹脂製の一体成型品で、中央ボス部３２の外周囲に薄肉部３３が形成され、その外側に中間連結部３４および周縁部３５がそれぞれ環状に形成され、その最外周の周縁部３５が正極缶１１と負極端子２１間に被圧縮状態で介在することにより、その正極缶１１内を気密封止する。薄肉部３３は、電池内圧が異常上昇したときに先行破断することにより電池の破裂を防止する一種の防爆安全弁を構成する。
【０００４】
負極端子２１は、平坦な端子面２２と環状鍔部２３を有する皿状の金属製であって、その内側に負極集電子２４が溶接・固定されるとともに、上記ガスケット３１が組み付けられて上記正極缶１１の封口体を形成している。
【０００５】
この種のアルカリ乾電池１０では、クリープ性の強いアルカリ電解液（水酸化カリウム水溶液）の漏液を阻止するため、上記構成に加えて、たとえば、正極缶１１の開口部にシール剤４１を塗布したり、さらに、ガスケット３１の薄肉部３３を水分透過防止膜４２で覆ったりすることが行われている。シール剤４１はアルカリ電解液のクリープによる漏液を阻止する効果がある。
【０００６】
絶縁ガスケット３１の材質には、ナイロンの商標名で知られているポリアミド樹脂が使用される。ポリアミド樹脂は耐熱性や耐磨耗性にすぐれているが、若干ながら水分透過性があるため、上記薄肉部３３から電池内に水分が侵入することがある。水分が侵入すると、電池内の空隙余裕が減少して、わずかなガス発生でも電池内圧が異常上昇するようになってしまう。
【０００７】
電池内圧の異常上昇による破裂は上記薄肉部３３の先行破断によって防止されるが、そのときに漏液が生じて周辺の機器に悪影響が及ぶ。したがって、薄肉部３３が安全弁として作動する事態に至ることは、できるたけ回避しなければならない。そこで、その薄肉部３３を水分防止透過膜４２で覆うことが行われているる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したアルカリ乾電池１０の封口部に使用されているポリアミド樹脂製ガスケット３１はイオン透過性を有し、負極電位となっている負極端子２１や集電子２４と接する部分で電解液のカリウムイオンを透過させる。この場合、集電子２４と接する部分は厚みのあるボス部３２でイオン透過経路が長いために問題になりにくいが、負極端子２１の周縁部と接する部分ではカリウムイオンが透過しやすい。このイオン透過によってカリウムイオンが電池外側に出ると、空気中の水分と反応してアルカリ水溶液（ＫＯＨ）となるため、あたかもアルカリ電解液が直接漏液したかのような状態になる。このイオン透過による疑似的な漏液現象は、アルカリ電解液が直接滲み出して生じる本来の漏液とは異なるが、両者の区別はつきにくく、不良品とみなされてクレームの対象となることがある。したがって、封口部は、アルカリ電解液の直接的な漏液を防止することはもちろん、そのアルカリ電解液中のイオン透過も防止できることが望まれる。
【０００９】
上記イオン透過を防止するための手段としては、ポリアミド樹脂製ガスケットと負極端子間に金属ワッシャを介在させるとともに、この金属ワッシャを負極端子から電気的に絶縁するという手段が提案されている（特開平１−２８３７６０）。この手段によれば、ガスケットが負極電位部分に接することによるイオン透過を抑えることができる。しかし、この手段は、ガスケットを負極端子から絶縁するために、金属ワッシャおよびこの金属ワッシャの絶縁手段が別途必要となる。すなわち、構造が複雑で部品点数が多く、組み立て工程も複雑でコスト高になってしまうという問題があった。
【００１０】
この発明は以上のような問題を鑑みてなされたもので、その目的は、構造および組み立て工程を複雑にすることなく、少ない部品点数でもって、アルカリイオンの透過による擬似的な漏液現象を実用上支障無いレベルにまで抑制することができるようにしたアルカリ乾電池を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の手段は、有底筒状で正極端子を兼ねる金属製正極缶と、平坦な端子面を形成する皿状の金属製負極端子と、上記負極端子の内側に組み付けられて上記正極缶の封口体を形成する絶縁ガスケットを有し、上記正極缶は発電要素をアルカリ電解液と共に収容し、上記負極端子は上記正極缶の開口部に上記ガスケットを介して嵌合し、上記ガスケットはポリアミド樹脂製の一体成型品で、中央ボス部の外周囲に薄肉部が形成され、この外側に中間連結部および周縁部がそれぞれ環状に形成され、その最外周の周縁部が上記正極缶と上記負極端子間に被圧縮状態で介在することにより上記正極缶内を気密封止するアルカリ乾電池において、上記ガスケットは、上記負極端子の電池内側面に接する環状接触部の面積が２００ｍｍ２以下であるとともに、その環状接触部に沿って電池内側に張り出すスカート部が形成され、このスカート部により、上記接触部から電池内側までの最短ガスケット長を上記面積×０．０１３ｍｍ以上としたことを特徴とする。
【００１２】
上記手段によれば、ガスケットと負極端子間を金属ワッシャ等で絶縁および隔離しなくても、アルカリ電解液中のアルカリイオンがガスケットを透過して電池外側に出るのを十分に遅延させることができ、これにより、構造および組み立て工程を複雑にすることなく、少ない部品点数でもって、アルカリイオンの透過による擬似的な漏液現象を実用上支障無いレベルにまで抑制することができる。
【００１３】
上記手段において、上記接触部の面積が８０ｍｍ２以上１００ｍｍ２以下である場合は、上記最短ガスケット長を１．３ｍｍ以上とすればよい。また、上記ガスケットは、透湿度が１１ｇ／ｍ２・２４ｈｒ・３００μｍ以下のポリアミド樹脂を用いて構成することが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態であるアルカリ乾電池の封口部を示し、図２はそのアルカリ乾電池の全体を示す。
まず、図２において、同図に示すアルカリ乾電池はＬＲ型と呼ばれるものであって、外観サイズは単１〜単５までの種類があるが、基本的な構成は同じである。
【００１５】
このアルカリ乾電池１０は、図２に示すように、有底筒状の金属製正極缶１１内に正極合剤１３、セパレータ１４、ゲル状負極合剤１５が装填されるとともに、その正極缶１１の開口が負極端子２１と絶縁ガスケット３１により封口されている。
【００１６】
正極缶１１はニッケルメッキされた鋼板をプレス等で有底筒状に加工した金属製であって、正極端子を兼ねている。正極缶１１の底部には凸状の正極端子部１２が形成されている。この正極端子部１２を除く正極缶１１の外周囲はラベル印刷を施した外装材（図示省略）で被覆・包装される。
【００１７】
正極合剤１３は、二酸化マンガンあるいはオキシ水酸化ニッケル等の活物質を含む環状（または管状）の成形合剤であって、上記正極缶１１内に圧入状態で装填されている。この正極合剤１３の内側にセパレータ１４が配置されている。セパレータ１４には高濃度の水酸化カリウム溶液（ＫＯＨ水溶液）からなるアルカリ電解液が含浸されている。このセパレータ１４の内側にゲル状亜鉛を主剤とする負極合剤１５が充填されている。そして、この負極合剤１５中に棒状の負極集電子２４が挿入されている。
【００１８】
負極集電子２４の上端部は負極端子２１の内側面にスポット溶接により固定されている。この集電子２４は、上記絶縁ガスケット３１の中央ボス部３２を貫通して上記負極合剤１５中に挿入されている。負極端子２１、集電子２４、および絶縁ガスケット３１は、上記正極缶１１の開口を塞いで封止する封口体を形成している。
【００１９】
負極端子２１は、図１に示すように、平坦な端子面２２と環状鍔部２３を有する皿状の金属製であって、その内側に負極集電子２４が溶接・固定されるとともに、上記ガスケット３１が組み付けられて上記正極缶１１の封口体を形成している。正極缶１１の開口部には、アルカリ電解液のクリープを阻止するためのシール剤４１が塗布されている。
【００２０】
絶縁ガスケット３１は、図１の（ａ）と（ｂ）に示すように、中央ボス部３２の外周囲に薄肉部３３が形成され、その外側に中間連結部３４および周縁部３５がそれぞれ環状に形成され、最外周の周縁部３５が上記正極缶１１と上記負極端子２１間に被圧縮状態で介在することにより上記正極缶１１内を気密封止する。中央ボス部３２には貫通孔が設けられ、この貫通孔に上記負極集電子２４が圧入状態で挿通させられている。
【００２１】
ガスケット３１の薄肉部３３は、電池内圧が異常上昇したときに先行破断することにより電池の破裂を防止する一種の防爆安全弁を構成する。この薄肉部３３の電池内側面側には水分透過防止膜４２が設けられている。
【００２２】
上記絶縁ガスケット３１は、材質として電気絶縁性かつ耐アルカリ性で耐熱性および耐磨耗性にすぐれるポリアミド樹脂が使用され、金型成形により作製される。ここで、上記絶縁ガスケット３１は、図１の（ａ）と（ｂ）に示すように、上記負極端子２１の電池内側面に接する環状接触部３６の面積Ｓ（斜線部分）が２００ｍｍ２以下であるとともに、その環状接触部３６に沿って、電池内側に張り出すスカート部３７が一体形成されている。そして、そのスカート部３７により、上記接触部３６から電池内側までの最短ガスケット長ｔが上記面積Ｓ×０．０１３ｍｍ以上となるように構成されている。
【００２３】
アルカリ電解液中のカリウムイオンの透過は、負極電位となる負極端子３１と接触する上記接触部３６にて集中的に生じるが、本発明者が知得したところによれば、上記接触部３６の面積Ｓと上記最短ガスケット長ｔをそれぞれ適当の範囲に設定することにより、ガスケットと負極端子間を金属ワッシャ等で絶縁および隔離しなくても、アルカリ電解液中のカリウムイオンがガスケットを透過して電池外側に出るのを十分に遅延させられることが判明した。
【００２４】
すなわち、上記負極端子２１の電池内側面に接する環状接触部３６の面積Ｓが２００ｍｍ２以下であるとともに、上記接触部３６から電池内側までの最短ガスケット長ｔが上記面積Ｓ×０．０１３ｍｍ以上となる範囲では、カリウムイオンの透過による疑似的な漏液を実用上支障無いレベルにまで抑制できることが判明した。これにより、構造および組み立て工程を複雑にすることなく、少ない部品点数でもって、アルカリイオンの透過による擬似的な漏液現象を実用上支障無いレベルにまで抑制することができる。
【００２５】
以下、本発明の具体的な実施例を示す。
（実施例１）
図１および図２に示した構造のアルカリ乾電池１０において、上記接触部３６の面積Ｓが２００ｍｍ２となるように構成するとともに、上記最短ガスケット長ｔが２．６ｍｍとなるように構成した。
このアルカリ乾電池１０を高温度（６０℃）かつ高湿度（９０％ＲＨ）の加速環境条件で保存試験したところ、カリウムイオンがガスケットを透過して電池外側に現れるまでの日数を１０日以上にすることができた。
【００２６】
（比較例１）
上記最短ガスケット長ｔだけが０．８ｍｍとなるように構成し、他は実施例と同様の構成にして、実施例１と同じ条件で保存試験したところ、カリウムイオンは３．５日で電池外側まで透過してきた。
【００２７】
（実施例２）
図１および図２に示した構造のアルカリ乾電池１０において、上記接触部３６の面積Ｓが８０〜１００ｍｍ２となるように構成するとともに、上記最短ガスケット長ｔが１．３ｍｍとなるように構成した。
このアルカリ乾電池を実施例１と同じ条件で保存試験したところ、カリウムイオンが電池外側に現れるまでの日数を２０日以上に延ばすことができた。
【００２８】
（実施例３）
実施例２において、上記最短ガスケット長ｔが３．２ｍｍとなるように構成したところ、カリウムイオンが電池外側に現れるまでの日数は約３０日に延ばすことができた。
上記保存日数は加速環境下での試験結果であって、この試験条件にてカリウムイオンが電池外側に現れるまでの日数が１０日以上あれば、一般市場において推奨使用期限内でのクレーム発生を防止するのには十分である。
さらに、上記ガスケット３１は、透湿度が１１ｇ／ｍ２・２４ｈｒ・３００μｍ以下のポリアミド樹脂を用いて構成することにより、上記イオン透過の速度をさらに遅延させることができることが判明した。
【００２９】
図３は、上記最短ガスケット長ｔを０．８ｍｍ〜３．２ｍｍまで変えた場合の、上記接触部３６の面積（ｍｍ２）とカリウムイオン透過日数の関係をグラフ化して示す特性図である。同図からもあきらかなように、上記接触部３６の面積Ｓが２００ｍｍ２以下であるとともに、上記接触部３６から電池内側までの最短ガスケット長ｔが上記面積Ｓ×０．０１３ｍｍ以上となるように構成することで、ガスケット中のイオン透過による疑似的な漏液発生を実用上支障無いところまで遅延させることができる。
【００３０】
また、上記接触部の面積が８０ｍｍ２以上１００ｍｍ２以下である場合は、上記最短ガスケット長を１．３ｍｍ以上とすることにより、ガスケット中のイオン透過による疑似的な漏液発生をさらに大幅に遅延させることができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、ガスケットと負極端子間を金属ワッシャ等で絶縁および隔離しなくても、アルカリ電解液中のアルカリイオンがガスケットを透過して電池外部に出るのを十分に遅延させることができ、これにより、構造および組み立て工程を複雑にすることなく、少ない部品点数でもって、アルカリイオンの透過による擬似的な漏液現象を実用上支障無いレベルにまで抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアルカリ乾電池の要部を示す断面図である。
【図２】図１に要部を示したアルカリ乾電池の全体を示す断面図である。
【図３】ガスケットの構成とイオン透過日数の関係を示す特性図である。
【図４】従来のアルカリ乾電池の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  アルカリ乾電池
１１  正極缶
１２  正極端子部
１３  正極合剤
１４  セパレータ
１５  負極合剤
２１  負極端子
２２  負極端子面
２３  環状鍔部
２４  負極集電子
３１  ポリアミド樹脂製絶縁ガスケット
３２  中央ボス部
３３  薄肉部
３４  中間連結部
３５  周縁部
３６  接触部
３７  スカート部
４１  シール剤
４２  水分透過防止膜
Ｓ    接触面積
ｔ    最短ガスケット長
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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