(57)【要約】  アルカリ電池のような電気化学電池用のエンドキャップ組立体が開示されている。エンドキャップ組立体は、電池用円筒形ハウジングの開放端に挿入されてハウジングを封止する。エンドキャップ組立体は、金属支持ディスクと、下方に位置する絶縁封止ディスクと、を含む。絶縁封止ディスクは、中心ハブとそこから伸びるラジアルアームとを有する。絶縁封止ディスクは、ラジアルアームの中に薄肉部分を有する。薄肉部分は、破裂可能な薄膜を形成し、これは電池内のガス圧力が上昇するとき、破裂することができる。電池がエンドキャップ組立体を上にして観察されるとき、高い点が薄膜の低い点より電池の中心長手方向軸に近いように、破裂可能な薄膜は傾斜している。傾斜した薄膜は、薄膜がその中に破裂することができる、より大きな空間を絶縁ディスクと金属支持ディスクとの間に提供する。
2010505229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開放端、対向する閉鎖端、及びそれらの間の円筒形側壁を有するハウジングと、前記開放端に挿入されて前記ハウジングを閉鎖するエンドキャップ組立体と、を含むアルカリ電気化学電池であって、前記電池が、前記エンドキャップ組立体を上にした垂直位置において観察されるとき、前記エンドキャップ組立体が、金属を含む支持ディスクと、下方に位置する電気絶縁封止ディスクと、を含むことを特徴とし、前記金属支持ディスクの少なくとも実質的な部分が、前記絶縁封止ディスクと間隙を介して並置された関係にあり、前記絶縁封止ディスクが、中心ハブと前記ハブから径方向に伸びるラジアルアームとを有し、前記絶縁封止ディスクが、前記ラジアルアームの中の破裂可能な薄膜を形成する薄肉部分を有し、前記破裂可能な薄膜が、下向きに伸びた表面であって、前記表面上の高い点からその上の低い点まで下向きに伸びる表面を有し、前記電池が、前記エンドキャップ組立体を上にした垂直位置において観察されるとき、前記高い点が前記低い点より前記電池の中心長手方向軸に近いように、前記下向きに伸びた表面が傾斜しており、前記破裂可能な薄膜が、前記金属支持ディスクと間隙を介した関係にあり、かつ前記支持ディスクと接触しておらず、そのため、前記電池内のガス圧力が上昇するとき、前記破裂可能な薄膜が破裂し、それによってガスを前記絶縁封止ディスクと前記金属支持ディスクとの間の空間に放出する、アルカリ電気化学電池。
【請求項２】
前記破裂可能な薄膜が、前記電池の中心長手方向軸と約１０〜６５°の鋭角で交差する平面の中に表面を有する、請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記径方向に伸びるアームが、前記ハウジングの前記開放端に面する上面を有し、前記破裂可能な薄膜の少なくとも一部分が、前記絶縁封止ディスク内の前記径方向に伸びるアームの前記上面から引っ込んでおり、前記引っ込みが、前記電池内部に向かう方向にあり、それによって前記破裂可能な薄膜と前記金属支持ディスクとの間の上部空間が大きくされる、請求項１に記載の電池。
【請求項４】
前記絶縁封止ディスク中の前記径方向に伸びるアームが、前記電池の中心長手方向軸に対して垂直である、請求項１に記載の電池。
【請求項５】
前記破裂可能な薄膜が、平坦な対向する主表面を有する、請求項１に記載の電池。
【請求項６】
前記破裂可能な薄膜が、約０．０６〜０．５０ｍｍの厚さを有する、請求項１に記載の電池。
【請求項７】
前記電池が、前記エンドキャップ組立体を上にして観察されるとき、前記破裂可能な薄膜が、約１０〜４０ｍｍ２の上面面積を有する、請求項１に記載の電池。
【請求項８】
少なくとも前記金属支持ディスクの周囲縁部と中心コアとの間の領域が、前記絶縁封止ディスクと間隙を介しており、並びに前記絶縁封止ディスクと接触していない、請求項１に記載の電池。
【請求項９】
前記金属支持ディスクが、それを通る少なくとも１つの通気開口を有する、請求項１に記載の電池。
【請求項１０】
前記絶縁封止ディスクが、ポリプロピレン又はタルク充填ポリプロピレンを含む、請求項１に記載の電池。
【請求項１１】
前記エンドキャップ組立体が、絶縁ワッシャ及び金属を含むエンドキャップを更に含み、前記電池が、前記エンドキャップ組立体を上にした垂直位置において観察されるとき、前記絶縁ワッシャが前記金属支持ディスクの上に位置し、並びに前記エンドキャップが前記絶縁ワッシャの上に位置している、請求項１に記載の電池。
【請求項１２】
前記絶縁ワッシャが紙を含む、請求項１１に記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学電池、特にアルカリ電池の封止用エンドキャップ組立体に関する。本発明は、ガスを電池の内部から環境へと逃すエンドキャップ組立体内の破裂可能なデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
アルカリ電池のような従来の電気化学電池は、開放端、及び開放端に挿入されてハウジングを封止するエンドキャップ組立体と、を有する円筒形ハウジングから形成される。従来のアルカリ電池は典型的には、亜鉛を含むアノード、二酸化マンガンを含むカソード、及び水性の水酸化カリウムを含むアルカリ電解質を含む。電池の内容物が供給された後、電池はハウジング縁部をエンドキャップ組立体の上にクリンプすることによって閉鎖されて、電池のための密閉をもらたす。エンドキャップ組立体は、電池端子として機能する露出したエンドキャップ板と、典型的にはプラスチック絶縁プラグとを含み、これは電池ハウジングの開放端を封止する。様々な電気化学電池、特にアルカリ電池の設計に関わる問題は、通常は電池の有効容量の完全な消耗時点近くの特定時点を過ぎて、電池が放電を続けるときにガスを生成する傾向にあることである。電気化学電池、特にアルカリ電池は、従来、エンドキャップ組立体内に破裂可能な隔膜又は破裂可能な薄膜を備えている。破裂可能な隔膜又は薄膜は、例えば米国特許第３，６１７，３８６号に記載されているように、プラスチック絶縁部材内に形成されてもよい。こうした隔膜は、電池内のガス圧力が、所定のレベルを超えるときに破裂するように設計されている。エンドキャップ組立体は、隔膜又は薄膜の破裂時に、ガスが逃げるための通気口を備えていてもよい。米国特許第３，６１７，３８６号に開示されたエンドキャップ組立体は、溝付き破裂可能封止隔膜と、エンドキャップと封止隔膜との間の別個の金属接触ディスクと、を開示している。参考文献中に開示されたエンドキャップ組立体は、径方向の圧縮力に耐えるように設計されておらず、電池が極度に暑い気候及び冷たい気候に曝されると、漏れる傾向がある。
【０００３】
密封を提供するために、現代の先行技術は、典型的には、エンドキャップ板と、絶縁部材との間に挿入された金属支持ディスクと、を包含するエンドキャップ組立体を開示している。電池ハウジング縁部がエンドキャップ組立体の上にクリンプされるとき、別個の金属支持ディスクは、径方向に圧縮される場合がある。絶縁プラグは、典型的にはプラスチック絶縁ディスクの形態であり、これは電池の中心から電池ハウジングに向かって伸び、金属支持ディスクを電池ハウジングから電気的に絶縁する。金属支持ディスクは、米国特許第５，７５９，７１３号又は第５，０８０，９８５号に示されるように、大きく屈曲された表面を有する場合があり、これは、エンドキャップ組立体の周りへの電池ハウジング縁部のクリンプ中に、高い径方向の圧縮力に、エンドキャップ組立体が確実に耐えられるようにしている。この結果、エンドキャップ組立体の周りに恒常的な機械的封止が得られる。
【０００４】
先行技術は、エンドキャップ組立体内に含まれる絶縁ディスク内の薄肉区域として一体形成される、破裂可能な通気薄膜を開示している。そのような通気薄膜は、例えば、米国特許第５，５８９，２９３号に示されるように、電池の長手方向軸に対して垂直である平面の中に存在するように、通常は配向される。米国特許第４，２２７，７０１号では、破裂可能な薄膜は、電池の長手方向軸に関して傾斜する絶縁ディスクのアームの中に位置する環状の「スリット又は溝」から形成されている。絶縁ディスクは、それを通過する細長い集電器上に摺動可能に取り付けられる。電池内のガス圧力が増加するに従って、絶縁ディスクの中心部分は、電池エンドキャップに向かって上方に摺動し、それによって薄肉薄膜の「溝」を、それが破裂するまで引き伸ばす。米国特許第６，１２７，０６２号及び同第６，８８７，６１４  Ｂ２号は、絶縁封止ディスク、及びその中の傾斜する一体形成された破裂可能な薄膜を開示するが、絶縁ディスクと金属支持ディスクが隣接しており、そのためそれらの間には上部空間が存在しない。電池内のガス圧が上昇するとき、薄膜は破裂し、それによってガス圧力を外部環境に放出する。
【０００５】
破裂可能な薄膜は、米国特許第４，５３７，８４１号、同第５，５８９，２９３号、及び同第６，０４２，９６７号に示されるように、絶縁ディスク内の薄い材料の１つ以上の「アイランド」の形態であり得る。あるいは、破裂可能な薄膜は、米国特許第５，０８０，９８５号及び同第６，９９１，８７２号に示されるように、電池の長手方向軸を周回する薄い部分の形態であることもできる。破裂可能な薄膜を形成する、周回する薄肉部分は、米国特許第４，２３７，２０３号及び同第６，９９１，８７２号に示されるように、絶縁ディスク内のスリット又は溝の形態であることができる。破裂可能な薄膜はまた、米国特許出願公開第２００２／０１２７４７０  Ａ１号に示されるように、金属支持ディスクと絶縁ディスクとの間に挟まれ、その中の開口に面する、高分子フィルムの別個の片であってもよい。米国特許第３，３１４，８２４号に示されるように、先の尖った又は他の突き出た部材が、破裂可能な薄膜の上方に配向されて、薄膜の破裂を助けることができる。電池内のガス圧力が過剰になるとき、薄膜が膨張し、及び先の尖った部材と接触することで破裂し、それによってガスを電池内から、上に存在する端子エンドキャップ中の開口を通って環境へと逃すことができる。
【０００６】
米国特許第５，０８０，９８５号及び同第５，７５９，７１３号に示されるように、典型的には、回旋状の表面を有する別個の金属支持ディスクは、エンドキャップ組立体内に一般的に包含されてきた。金属支持ディスクは、プラスチック絶縁封止のための支持をもたらし、及びエンドキャップ組立体の周りへのハウジング縁部のクリンプ中にエンドキャップ組立体に適用される場合がある高い径方向の圧縮力に耐える。高い径方向の圧縮力は、エンドキャップ組立体及び電池ハウジングの周囲縁部に沿った封止が、電池内のガス圧力が高いレベルまで、非常に高いレベルまで、例えば、６８９．４×１０４パスカル（１０００ｐｓｉａ）を超えて増加したとしても、確実に維持され得るようにする。
【０００７】
米国特許第４，５３７，８４１号では、円筒形アルカリ電池の開放端を閉鎖するためのプラスチック絶縁封止が示される。絶縁封止の上には金属支持ディスクが存在する。プラスチック絶縁封止は、中心ハブと、ハブから電池のケーシング壁まで径方向に伸びる一体形成されたラジアルアームとを有する。「アイランド」型の破裂可能な薄膜が、絶縁封止の径方向に伸びるアームの中に一体形成される。「アイランド」の破裂可能な薄膜は、絶縁封止の径方向に伸びるアームの一部分を圧縮することにより形成され、それによって、小さい円形の薄肉アイランド部分を形成し、これは、電池内のガス圧力が所定のレベルに達するとき破裂するように設計されている。この関連において示されるアイランドの破裂可能な薄膜は、絶縁封止の径方向に伸びるアームと同じ高さであり、即ち、それは電池の中心長手方向軸に対して垂直である平面の中に配向される。更に、薄肉の破裂可能な薄膜の上面（電池の開放端に面する）は、径方向に伸びる絶縁アームの上面とほぼ同じ高さである。この設計は、有効であるが、破裂可能な薄膜と金属支持ディスクとの間に小さい限られた空間のみを提供する。電池が、異常に高い及び長期にわたる電流ドレイン又は火への暴露のような不正使用条件に曝されるとき、電池内部温度の急上昇及びガス発生を結果として生じる場合がある。こうした条件下では、薄膜が軟化し、薄膜と金属支持ディスクとの間に小さい空間が存在するために、薄膜が破裂せずに膨らむ可能性がある。あるいは、薄膜がこうした不正使用条件下で実際に破裂する場合には、電池内部からの物質が電池を通過せずに、破裂した薄膜と金属支持ディスクとの間の小さい空間内に素早く集積する場合がある。こうした妨害物は、電池ケーシングの破裂及び爆発の可能性を高めるという点で、望ましくない状態をもたらす可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第３，６１７，３８６号
【特許文献２】米国特許第５，７５９，７１３号
【特許文献３】米国特許第５，０８０，９８５号
【特許文献４】米国特許第５，５８９，２９３号
【特許文献５】米国特許第４，２２７，７０１号
【特許文献６】米国特許第６，１２７，０６２号
【特許文献７】米国特許第６，８８７，６１４  Ｂ２号
【特許文献８】米国特許第４，５３７，８４１号
【特許文献９】米国特許第６，０４２，９６７号
【特許文献１０】米国特許第６，９９１，８７２号
【特許文献１１】米国特許第４，２３７，２０３号
【特許文献１２】米国特許出願公開第２００２／０１２７４７０  Ａ１号
【特許文献１３】米国特許第３，３１４，８２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
それ故に、その中に、破裂可能な薄膜を含む放出機構のあるプラスチック絶縁封止を有するアルカリ電池のエンドキャップ組立体を有することは望ましい。電池温度の急上昇及びガス発生を結果として生じる不正使用試験条件に電池が曝されるときでさえ、薄膜が適切に破裂することは望ましい。
【００１０】
不正使用試験条件に電池が曝されるときでさえ、十分なガス及び物質を、それがエンドキャップ組立体内に蓄積しないように電池内部から放出できる放出機構をエンドキャップ組立体が有することは望ましい。
【００１１】
エンドキャップ組立体によって占有される空間を限定すること、即ちエンドキャップ組立体の構築をコンパクトに保ち、それによって電池活性物質のためにより多くの利用可能な空間を提供することは望ましい。
【００１２】
エンドキャップ組立体が、電池ハウジングの開放端に挿入されるとき、セパレータの開放縁部が絶縁封止のハブに向かって容易に曲げられることは望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、アルカリ電池用エンドキャップ組立体を対象とし、これは電池用円筒形ハウジングの開放端を閉鎖及び封止するために使用される。１つの態様では、ハウジングの開放端を上にして観察されるとき、エンドキャップ組立体は、金属支持ディスクと、金属支持ディスクの下方に位置する絶縁封止ディスク（プラスチックグロメット）と、を含む。封止ディスクは、電気絶縁材料からできており、好ましくはアルカリ電解質の害に耐性のある、耐久性プラスチックからできている。具体的実施形態では、エンドキャップ組立体は、金属支持ディスクの上方に位置するエンドキャップと、エンドキャップと金属支持ディスクとの間に位置するプラスチック又は紙の絶縁ワッシャとをまた包含する。
【００１４】
絶縁封止ディスクは、その中に、「アイランド」型の破裂可能な薄膜を形成する一体型薄肉部分を有する。電池の安全性を維持するためにガスを通気することが望ましくなるレベルまで、電池内のガス圧力が増加するとき、薄膜は破裂することを意図する。特に、ガス圧力が突然上昇するようなことがあれば、例えば、電池が、内部短絡のような不正使用操作の不正使用試験に曝される又は電池が非常に高い外部温度に曝されるような場合には、薄膜は適切に破裂し及びガス圧力を素早く及び安全に放出することを意図する。絶縁封止ディスク及びその中の傾斜した破裂可能な薄膜は、望ましくはポリプロピレンからできており、好ましくはタルク充填ポリプロピレンからできており、これはナイロンより費用効率が高い。
【００１５】
主な態様では、金属支持ディスクの原体は、絶縁封止ディスクと間隙を介している。事実上、少なくとも金属支持ディスクのその中心コアと周囲縁部との間の領域は、絶縁封止ディスクと間隙を介しており、並びに絶縁封止ディスクと接触していない。絶縁封止ディスクのいずれかの他の部分と接触する他の金属ディスクは存在しない。特に、破裂可能な薄膜の上、即ち破裂可能な薄膜と金属支持ディスクとの間に上部空間が存在するように、絶縁封止ディスク内の破裂可能な薄膜は、金属支持ディスクと間隙を介している。電池内のガス圧力が所定のレベルまで上昇するとき、薄膜は破裂し、電池内部からのガス及び破片をこうした上部空間の中に通し、次いで金属支持ディスク内の開口を通して外部環境に通過させる。
【００１６】
主な態様では、絶縁封止ディスク内の破裂可能な薄膜は、電池の中心長手方向軸に対して垂直でもなければ、平行でもなく、むしろ電池の中心長手方向軸に関して傾斜した配向を有する。本発明は、絶縁封止ディスクの径方向に伸びるアーム内に一体形成される「傾斜した」アイランド型の破裂可能な薄膜の使用を伴う。用語「アイランド」型の破裂可能な薄膜は、絶縁封止ディスク内の局部的な薄肉部分を指す、認識された専門用語である。即ち、薄膜は、封止ディスク内の認識できる薄肉区域を画定する閉じた境界を有し、及び環状又は円周の溝若しくはスリットから形成されていない。本発明のアイランド型の破裂可能な薄膜は、好ましくは、平坦な上部及び下部主表面を有する。薄膜は、薄膜がその中に存在する封止ディスクの径方向に伸びるアーム（ラジアルアーム）の平面から見えるように「勾配がある」又は「傾斜している」。好ましい実施形態では、その中に破裂可能な薄膜が存在する、封止ディスクのラジアルアームは、電池の中心長手方向軸に対して垂直であり、その中の破裂可能な薄膜は、それがラジアルアームの平面から見えるように傾斜している。電池が、エンドキャップ組立体を上にした垂直位置において観察されるとき、破裂可能な薄膜は、絶縁封止ディスクのハブ（中心部分）に、破裂可能な薄膜の低い点より近い高い点を有するように、傾斜しているか又は勾配がある。破裂可能な薄膜は、薄膜と絶縁ディスクの垂直な中心ハブ壁との間の接合点で、下向きの鋭角「α」で配向される。電池内部から観察されるとき、角度「α」はまた、破裂可能な薄薄膜の平面と電池の中心長手方向軸との交点の角度として測定されることができる。電池がエンドキャップ組立体を上にした垂直位置において観察されるとき、破裂可能な薄膜の平面は、破裂可能な薄膜上の高い点が、破裂可能な薄膜上の低い点より電池の中心長手方向軸に近いように傾斜している。破裂可能な薄膜の平面は、電池の中心長手方向軸と約１０〜６５°、望ましくは約２０〜４０°の傾斜鋭角「α」にある。
【００１７】
上記のようなアイランドの破裂可能な薄膜の傾斜した配向は、薄膜が、それが存在する絶縁封止ディスクのラジアルアームの平面から引っ込んでいるという結果を生じる。破裂可能な薄膜は、電池内部に向かう方向に引っ込んでいる。これは、今度は、破裂可能な薄膜の真上で上部空間が大きくされる結果となり、即ち破裂可能な薄膜と、絶縁封止ディスクを覆う金属支持ディスクとの間の空間が大きくされる結果となる。大きくされた上部空間は、電池内のガスが突然上昇する場合に、その中に薄膜が膨張し及び破裂してもよい、より大きな空間を提供する。このように大きくされた上部空間は、薄膜を突然軟化する場合がある温度の突然の上昇に薄膜が曝される場合でさえ、薄膜が確実に破裂するようにする。重要なことには、破裂可能な薄膜の真上の大きくされた上部空間は、絶縁封止ディスクの上面に関して金属支持ディスクの位置を変更する必要なく実現される。（金属支持ディスクと破裂可能な薄膜の上面との間の距離間隔を大きくすることは、それ自体が、アノード及びカソード材料用の電池内部の利用可能な空間量を減らすことになる。）したがって、破裂可能な薄膜の真上の大きくされた上部空間の量は、アノード及びカソード材料用の電池内部の利用可能な空間量を減らさずに、本発明の傾斜した薄膜の配向により実現される。
【００１８】
本発明の別の態様では、金属支持ディスクは、絶縁封止ディスクを覆っているが、支持ディスクの周囲縁部の近くに位置する複数個の開口を備えている。こうした開口は、破裂した薄膜を通って運ばれる電池内部からのガス及び破片の放出及び除去を容易にする。こうしたガス及び破片の放出径路は、破裂した薄膜、金属支持ディスクの開口を通り、次いで外部環境へと通過する。
【００１９】
本発明の破裂可能な薄膜の傾斜した配向はまた、エンドキャップ組立体が、ハウジングの開放端に挿入されるとき、電解質透過性セパレータの上縁部の容易な捕捉を結果として生じる。破裂可能な薄膜は、電池が、エンドキャップ組立体を上にした垂直位置において観察されるとき、絶縁封止ディスクハブから電池ハウジングまで、下向きに傾斜している。この傾斜により、エンドキャップ組立体が電池ハウジングの開放端に挿入されるとき、セパレータシートの上縁部は、絶縁封止ディスクのハブ（中心）に向かって内側に摺動しやすく又は曲げられやすくなる。こうした位置では、セパレータの上縁部は、アノード材料がカソード材料と混合するのを防ぐ有効な障壁を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本発明は、図面を参照するとより良く理解される。
【図１】絶縁封止ディスク内の傾斜したアイランド型の破裂可能な薄膜を有する、本発明のエンドキャップ組立体を示す、アルカリ電池の断面の正面図。
【図１Ａ】本発明のエンドキャップ組立体の構成要素の分解図。
【図２】負極のエンドキャップの平面図。
【図２Ａ】集電器の釘の正面図。
【図３】紙のワッシャ５０の頂面図。
【図４】金属支持ディスクの頂面図。
【図５】絶縁封止ディスクの頂面図。
【図６】絶縁封止ディスクの底面図。
【図７】その中の傾斜した破裂可能な薄膜を示す、絶縁封止ディスクの断面の拡大図。
【図８】電池の中心長手方向軸に関して、角度「α」で傾斜した破裂可能な薄膜の平面の交点を示す、絶縁封止ディスクの断面の拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明のエンドキャップ組立体１４の好ましい構造が、図１に図解されている。電池１０は、開放端１５と、対向する閉鎖端１７と、一体型円筒形側壁７４と、を有する電池ハウジング（ケーシング）７０を有する。ハウジング７０は、典型的には、約０．１０ｍｍ（４ミル）〜０．２０ｍｍ（８ミル）の壁の厚さを有する、ニッケルメッキ鋼からできていてもよい。典型的には、圧縮された積み重ねディスク１２０ａの形態のカソード材料１２０が、それが前述のハウジングの円筒形側壁７４の内側表面に接触するように、電池ハウジング７０の中に詰められる。電解質透過性セパレータ１３０が、図１に示されるように、それがカソード１２０の内側表面に対して位置するように、電池ハウジングに挿入される。セパレータ１３０は、開放上縁部１３２、対向する閉鎖端１３１と、カソード１２０に隣接するその間の側面１３３と、を有する。アルカリ電池用のセパレータ１３０は、典型的には、電池ロース系繊維及びポリビニルアルコール繊維を含み、例えば電池ロース系繊維及びポリビニルアルコール繊維の不織布材料の内層と、セロハンの外層と、からなってもよい。アノード材料１４０は次に、セパレータ１３０が、カソード材料１２０をアノード材料１４０から分離するように、ハウジング７０の中心コアに挿入される。エンドキャップ組立体１４は次に、ハウジング７０の開放端１５に挿入されて、ハウジングの開放端を閉鎖し、封止する。
【００２２】
エンドキャップ組立体１４の構成要素の分解図が、図１Ａに示される。図１Ａに最も良く示されるように、エンドキャップ組立体１４構成要素は、絶縁封止ディスク２０と、絶縁封止ディスク２０の上に並置される金属支持ディスク４０と、金属支持ディスク４０の上に位置する絶縁ワッシャ５０と、絶縁ワッシャ５０の上の金属エンドキャップ６０と、を含む。好ましくは、クラフト（Kraft）紙の絶縁ワッシャ５０は、図３に示されるように、その中心に単一の開口５１を有してもよい。エンドキャップ組立体１４は、エンドキャップ６０の下面に溶接される、細長い金属集電器（釘）８０をも包含する。エンドキャップ６０は、望ましくは、ニッケルメッキ鋼からできており、図２に示されるように、それを通るいずれの開口も有する必要がない。図１及び２に示されるように、エンドキャップ６０は、集電器８０を通してアノード１４０に電気的に接続された中心接触区域６１を有し；したがって、接触区域６１は、電池の負極端子として働く。エンドキャップ６０は、中心接触区域６１を周回する環状の窪み６２を有する。窪み６２は、接触表面６１と同じ高さである隆起した円周表面６３により径方向に境界付けられている。表面６３は、今度は、エンドキャップ６０の周囲縁部を形成する、窪んだ円周表面６４により境界付けられている。図２Ａに最も良く示されるような集電器８０は、望ましくは、真鍮、又はスズメッキされた若しくはインジウムメッキされた真鍮からできていてもよい。エンドキャップ組立体が適所にあるとき、集電器８０は、電池内部を貫通する。
【００２３】
絶縁封止ディスク２０の、それが電池にクリンプされる前の透視図が図１Ａに示される。絶縁封止ディスク２０の頂面図が図５に示され、絶縁封止ディスク２０の底面図が図６に示される。アルカリ電池１０の中に組み込まれたエンドキャップ組立体１４の具体的な実施形態は、図１に図解される。エンドキャップ組立体１４は、円筒形電気化学電池、特に標準的な単４（４４×９ｍｍ）、単３（４９×１２ｍｍ）、単２（４９×２５ｍｍ）、及び単１（５８×３２ｍｍ）サイズの円筒形アルカリ電池に適用できる。エンドキャップ組立体１４は、電池ハウジング（ケーシング）７０の開放端のために封止を提供し、またその中に組み込まれてエンドキャップ６０は露出される。エンドキャップ６０は、ディスクの形態であり、並びに上記のように及び図１に示されるように、電池の端子の１つ（アルカリ電池については負極端子）として機能してもよい。
【００２４】
絶縁封止ディスク２０の上に挿入される金属支持ディスク４０が存在する。金属支持ディスク４０の原体は、絶縁封止２０から間隙を介しており、それらの間に上部空間１８を形成する（図１）。具体的には、金属支持ディスク４０周囲縁部４４及び中心コア４２ａ以外のすべては、絶縁封止２０から間隙を介している。絶縁封止ディスク２０と接触する他の金属ディスク又はエンドキャップは存在しない。金属支持ディスク４０は、望ましくは、ニッケルメッキ鋼からできていてもよい。金属支持ディスク４０は、図４に示されるように、周囲縁部４４と、中心開口部４２ａとを有する。図４に最も良く示されるように、周囲縁部４４の近くに位置し、間隙を介する複数個の開口４２が存在する。開口４２は、円周パターンにおいて間隙を介する。金属支持ディスク４０の中心開口４２ａが、封止ディスク２０のハブ２２の上に押し付けられるように、金属支持ディスク４０は、絶縁封止ディスク２０の上に挿入される。したがって、金属支持ディスク４０が、絶縁封止ディスク２０の上の適所に保持されるように、ハブ２２は開口４２ａを貫通する。開口４２ａは、図４に示されるように、開口４２ａの境界の一部分を形成する回旋４２ｂを有する円周の境界を有する。これらの回旋４２ｂは、隣接した通気通路４２ｃ（図４）を形成し、絶縁封止中の薄膜２６が破裂するとき、これを通ってガスは電池内部から逃れてもよい。ガスはまた、金属支持ディスク４０の周囲縁部近くの通気口４２を通って逃れる。
【００２５】
金属集電器の釘８０の頭８２は、金属エンドキャップ６０の中心部分６１の下面に溶接される（図１）。エンドキャップ組立体１４は、電池１０の開放端１５に、次の方式で挿入される。ナイロン又はポリプロピレン、好ましくは、タルク充填ポリプロピレンのようなプラスチック材料からできている絶縁封止ディスク２０が、ハウジング７０の開放端１５に最初に挿入される。絶縁封止ディスク２０は、周囲縁部２９の下面から出る、複数個の一体形成され間隙を介したレッグ２３を有する（図１Ａ及び図６）。封止ディスク２０がハウジング７０に挿入されるとき、絶縁ディスク２０が、ハウジング７０に対して適所に保持されるように、レッグ２３は、円周のビーズ７３の上にパチンとはまる。金属サポートディスク４０は、絶縁封止ディスク２０の上に挿入され、封止ディスクのハブ２２が、金属支持ディスク４０の中心開口４２ａを貫通し、それによって金属支持ディスク４０を絶縁封止ディスクに固定して保持する。（金属支持ディスク４０は、絶縁ディスク２０が、ハウジング７０の開放端１５に挿入される前に、絶縁ディスク２０の上に挿入され得る。）ハウジング７０の周囲縁部７２は次に、絶縁封止ディスク２０の上部周囲縁部２８の上にクリンプされる。径方向のクリンプ力がクリンプ手順の間に適用されて、図１に最も良く示されるように、金属支持ディスク４０の周囲縁部４４が、絶縁封止の周囲縁部２９に確実にくい込むようにしてもよい。クラフト（Kraft）紙ワッシャ５０が次に、紙ワッシャの縁部５２がハウジング７０のクリンプされた周囲縁部７２の上に存在するように、金属支持ディスク４０の上に挿入される。エンドキャップ６０は次に、紙ワッシャ５０の上に位置付けられる。集電器の釘８０の先端８４は、ワッシャ５０の中の中心開口５１と一直線になる。
【００２６】
絶縁封止ディスク２０は、金属集電器８０を受け取るために、それを通過する開口１２を有する、太い中心ボス２２を有する。集電器８０は、好ましくは、上端に一体形成された頭８２と、対向する端に先端８４と、を有する、細長い釘の形態であることができる。頭８２は、電気抵抗溶接によるなどで、エンドキャップ６０の中心６１の下面に溶接される。エンドキャップ組立体１４を組み立てるとき、頭８２がボス２２の上面に支えられるようになるまで（図１）、先端８４を開口１２に押し通す又は打ち込むことにより、集電器８０は、封止ディスク２０の中の開口１２を通して挿入される（図５）。集電器の釘８０の先端８４は、ワッシャ５０中の中心開口５１を通過し、金属支持ディスク４０中の中心開口４２ａを通過し、次いで絶縁ディスク２０の開口１２を貫通する。集電器の釘８０の主要部分は、アノード材料１４０を貫通する。集電器の釘８０の外側表面から突き出る一体型リングフランジ８５が存在する。フランジ８５は、好ましくは、集電器表面上の所定位置で、集電器８０の外側表面を周回する。フランジ８５は、集電器８０の上に位置して、フランジ８５が絶縁封止ハブ２２の底面２２ｂに、集電器の釘８０が前述のハブに押し通された後で、ぴったりくっつくようにする。フランジ８５は、集電器の釘８０が、絶縁封止ハブ２２から上方に垂直に動くことを防ぎ、ひいては集電器８０を、ハブ２２内の適所に固定して保つ（図１）。
【００２７】
絶縁封止２０の、周回する径方向に伸びるアーム２１内に位置する、アイランドの破裂可能な薄膜２６を形成する一体形成された薄肉部分が存在する。図１及び１Ａに示されるように、破裂可能な薄膜２６は、好ましくは、平らな上面及び底面があり、並びに円形の構成を有する。しかしながら、アイランドの薄膜２６は、例えば長円、楕円形、若しくは多角形の他の形状であってもよいし、又はその周囲が曲線の部分及び直線の辺若しくは多角形の別の部分を有してもよい。薄膜２６は、それが存在する周囲のラジアルアーム２１の厚さより薄い厚さを有する。破裂可能な薄膜２６は、電池内のガス圧力が所定の圧力まで増加するときに、薄膜が破裂できる厚さを有する。絶縁封止２０及び薄膜２６が、ポリプロピレン又はタルク充填ポリプロピレンから形成されるとき、薄膜２６の厚さは、典型的には、約０．０６〜０．５０ｍｍ、好ましくは約０．０６〜０．１５ｍｍであってもよい。薄膜２６の上面面積は、望ましくは、１０〜４０ｍｍ２であってもよい。好ましくは、薄膜２６の上面面積は、単１サイズの電池については、約３２ｍｍ２である。単２サイズの電池については、望ましい薄膜の破裂圧力は、約２０６．８×１０４パスカル（３００ｐｓｉａ）〜４８２．６×１０４パスカル（７００ｐｓｉａ）、望ましくは、約３５１．６×１０４パスカル（５１０ｐｓｉａ）であってもよく、及び単１サイズの電池については、望ましい薄膜の破裂圧力は、約１３７．８×１０４（２００ｐｓｉａ）〜３１０．２×１０４パスカル（４５０ｐｓｉａ）、望ましくは、約２１３．７×１０４パスカル（３１０ｐｓｉａ）であってもよい。単４又は単３サイズの電池については、望ましい薄膜の破裂圧力は、典型的には、約２７５．８×１０４パスカル（４００ｐｓｉａ）〜８２７．３×１０４パスカル（１２００ｐｓｉａ）であってもよい。本発明のエンドキャップ組立体１４及び破裂可能な薄膜２６の構成は、単４、単３、単２、及び単１サイズの電池を包含する、いずれのサイズのアルカリ電池にも適用可能であるが、単２、及び単１サイズのアルカリ電池について、それは最大の適用性を有する。
【００２８】
次の関係は、望ましい破裂圧力
ＰＲ、破裂可能な薄膜２６の半径「Ｒ」、及び薄膜の厚さ「ｔ」の間のおよその関係を示し、ここで「Ｓ」は、破裂可能な材料の最大抗張力である。
Ｐｒ＝Ｓ×ｔ／Ｒ          （Ｉ）
【００２９】
例えば、低い破裂圧力用に設計することが望ましい場合には、破裂可能な薄膜２６の半径は大きく（又は、できるだけ大きく）及び薄膜２６の厚さは薄く（又は、できるだけ薄く）されるべきである。これにより、電池中でガスが増加するとき、より低い閾値圧力ＰＲにおいて、薄膜の破裂が可能になる。したがって、所与の電池サイズについて、射出成形のような一般的成形技術によって実現可能な絶縁封止ディスク２０と薄膜の最小厚さという制限の中で、破裂可能な薄膜について、最大半径により決定される破裂圧力に対する実用的な下限値が存在する。
【００３０】
絶縁封止２０及び破裂可能な薄膜２６は、ポリプロピレン、タルク充填ポリプロピレン、スルホン化エチレン、及びナイロン、例えばナイロン６６若しくはナイロン６１２からできていてもよい。防食コーティングは、絶縁封止２０の防食特性を高めるために、並びに封止がアルカリ性電解質に暴露されるときに表面の亀裂を防ぐために、絶縁封止ディスク２０の下面（薄膜２６の下面を包含する）に任意に適用されてもよい。好ましい防食コーティング、例えばテフロン（Teflon）（テトラフルオロエチレン）、アスファルト、又はポリアミドは、アルカリ性と反応せず及び非湿潤性である。防食コーティング材料は、破裂可能な薄膜２６の真下に位置する絶縁封止ディスク２０の底面の部分に有利に適用される（図１）が、絶縁封止ディスク２０の全体の下面がコーティングされてもよい。こうしたコーティング又は他のシーラント材料、例えばアスファルト又はポリアミドコーティングは、絶縁封止ディスク２０の周囲縁部２９とハウジング７０との間に適用されることもできる。
【００３１】
絶縁封止ディスク２０はまた、図５に示されるように、周囲縁部２９の近くに、複数個の間隙を介した外側一体型リブ１９ａを有する。ハブ２２を周回する、複数個の間隙を介した内側一体型リブ１９ｂが存在する。これらのリブは、ラジアルアーム２１の上面から伸び、及び絶縁封止ディスク２０に一体成形される。リブ１９ａ及び１９ｂは、更なる構造的支持をラジアルアーム２１に提供するように働き、即ちアーム２１をたわみに抵抗させる。ハブ２２内の一連のラジアルリブ１３は、ハブ２２の圧縮強度を増大する。絶縁封止ディスク２０の周囲縁部２９の下面から伸びる、複数個の間隙を介したレッグ２３が存在する（図１Ａ及び６）。絶縁ディスク２０がハウジング７０の開放端１５に挿入されるとき、レッグ２３により、絶縁ディスク２０は、円周のビーズ７３の周りにスナップ嵌めできる。
【００３２】
本発明によると、電池がエンドキャップ組立体１４を上にした垂直位置において観察されるとき（図１）、破裂可能な薄膜２６は、それが絶縁ディスク周囲縁部２９及びハウジング内部により近い低い点、並びに封止ディスクハブ２２及び中心長手方向軸１１０により近い高い点を有するように勾配がある。破裂可能な薄膜２６の少なくとも一部分は、径方向に伸びるアーム２１の上面２１ａから引っ込んでいる。引っ込みは、電池内部の方向である（図１）。破裂可能な薄膜２６は、それが径方向に伸びるアーム２１の平面から見えるように傾斜しているか又は勾配がある。即ち、破裂可能な薄膜は、電池の中心長手方向軸１１０に対して垂直な平面から見える。破裂可能な薄膜２６は、図７に示されるように、薄膜２６と絶縁ディスク２０の垂直ハブ壁２２ａとの間の接合点で、下向きの角度「α」で配向される。垂直ハブ壁２２ａは、中心長手方向軸１１０に対して平行である（図１）。したがって、角度「α」は、破裂可能な薄膜の平面と電池の中心長手方向軸１１０との交差点の角度として測定されることができる。図８に最も良く示されるように、電池がエンドキャップ組立体を上にした垂直位置において観察されるとき、破裂可能な薄膜２６の平面は、破裂可能な薄膜２６上の高い点が、破裂可能な薄膜２６上の低い点より、電池の中心長手方向軸１１０に近いように、傾斜している。破裂可能な薄膜２６の平面は、図８に最も良く示されるように、電池の中心長手方向軸１１０と、約１０〜６５°、望ましくは約１５〜４０°、好ましくは約３２〜３８°の傾斜鋭角「α」にある。絶縁封止ディスクの周囲縁部内壁２４との接合点２６ａにおける薄膜２６の低い点は、そのため、径方向に伸びるアーム２１から引っ込んでいる（図７及び図８）。径方向に伸びるアーム２１からの、接合点２６ａにおける薄膜２６のこの引っ込み（低い点）は、約０．１〜０．５０ｍｍ、典型的には約０．３８ｍｍの量によるものであってもよい。こうした引っ込みは主に、中心長手方向軸１１０に関して約１０〜５５°、望ましくは、約２４〜２５°の傾斜角「α」で、薄膜２６の平面を設置する結果として生じる。引っ込みの量はまた、薄膜２６についての一体型接合点を下向きに伸ばすことにより、換言すると、周囲内壁２４ａの下位部及びハブ壁２２ａの低い点を下向きに伸ばすことにより、幾らか深くすることができる（図７）。引っ込みは、大きくされた上部空間１８（図１、７、及び８）の量をもたらし、それにより薄膜２６は、それが最終的に破裂するまで膨張することができる。これは、絶縁封止ディスク内で傾斜しない、即ち、水平に配向された、換言すると、中心長手方向軸１１０に対して垂直である、先行技術のアイランド型の破裂可能な薄膜に対して利点を生み出す。
【００３３】
絶縁封止ディスクが、ポリプロピレン、好ましくはタルク充填ポリプロピレンから形成されるとき、破裂可能な薄膜２６の傾斜した配向は、絶縁封止ディスク２０の上に位置付けられた、間隙を介する金属支持ディスク４０と組み合わされ、特別な用途及び利点を有する。利点は、いずれかの具体的なサイズのアルカリ電池に限定されることを意図しないが、それは単２及び単１のサイズの電池に関連して最も大きい。本明細書で記載されたアイランド型の破裂可能な薄膜２６を有する絶縁封止ディスク２０は、ナイロン、例えばナイロン６６若しくはナイロン６１２材料から作製されてもよく、これは耐アルカリ性であり、及びポリプロピレンより高い軟化点を有する。電池のガス圧力及び温度の同じ条件に曝されるとき、ナイロンは、ポリプロピレン又はタルク充填ポリプロピレンから構成された同じ薄膜と同じほどには膨らまない。また一方、ポリプロピレン又はタルク充填ポリプロピレンは、ナイロンより水素透過性である。ナイロンの代わりにポリプロピレン又はタルク充填ポリプロピレンから構成された絶縁封止ディスク２０を用いることは、また大きな費用節約にもなる。特に、こうした費用節約の観点から、ナイロンの代わりにポリプロピレン、好ましくはタルク充填ポリプロピレンから構成された絶縁封止ディスク２０を使用することは非常に望ましい。
【００３４】
絶縁封止ディスク２０及び破裂可能な薄膜２６用の材料としての、ポリプロピレン又はタルク充填ポリプロピレンの使用で直面する問題は、電池の不正使用試験中に現れる。電池、特に単２及び単１サイズの電池が、電池を短絡すること又は電池を例えば約７７℃（１７０°Ｆ）を超える非常に高い外部温度に曝すことを伴う不正使用試験条件に曝されるとき、ポリプロピレン薄膜２６は素早く軟化する可能性がある。電池中のガス圧力は、こうした状況下で増加し、薄膜２６は、薄膜２６と金属支持ディスク４０との間の上部空間１８の中に膨らみ、それが破裂する前に金属支持ディスク４０の下面に対して衝突する可能性がある。薄膜が最終的に破裂するとき、電池内部からのアノード材料により、薄膜２６と金属支持ディスク４０との間の上部空間１８の詰まりが起きる可能性がある。これは、電池内部内からのガス圧力を低下し得る速度を遅くする可能性がある。こうした詰まりは、１）薄膜２６が、それが膨らんで金属支持ディスク４０と接触する前に薄膜２６が確実に破裂するように、より多くのヘッド空間１８が提供される場合、及び２）金属支持ディスク４０が、その表面中に複数個の開口４２を備えている場合、起きる可能性がより少なくなることが発見された。
【００３５】
本発明の改善の第１部では、破裂可能な薄膜の上方のより多くの上部空間１８が、破裂可能な薄膜２６を下向きの傾斜で、即ちハブ２２から絶縁ディスク２０の周囲縁部２９まで下向きの勾配で配向することにより達成される。したがって、ハブ２２に関して、約１０〜５５°、好ましくは約２４〜２５°の傾斜角「α」で薄膜２６を配向することにより（図７）、十分な追加の上部空間が得られて、薄膜２６が、それが破裂する前に金属支持ディスク４０に衝突する可能性を大きく低下できることが確定されている。したがって、通常用いられるように典型的には約３ｍｍであるが、それを超えるいずれかの距離で、金属支持ディスク４０の原体と絶縁ディスクとの間隔をあける必要なしに、上記のように、薄膜２６の平面を中心長手方向軸１１０に関して、傾斜角「α」で配向する結果生じる引っ込みにより、追加の上部空間１８が事実上得られる。（金属支持ディスク４０と絶縁ディスク２０の上面との間の空間は、アノード及びカソード材料のために電池内部により大きい空間を提供するために、できるだけ小さいことが必要である。）したがって、金属支持ディスク４０と絶縁封止２０との間の間隔をそれ自体大きくする必要なしに、中心軸１１０に関して、約１０〜５５°、典型的には約２４〜２５°の傾斜角「α」で薄膜２６を配向することにより、その中に薄膜２６が膨張できる更なる上部空間１８を提供する。傾斜したアイランド型の破裂可能な薄膜を用いる本発明の設計は、薄膜２６が上部空間空間１８の中に膨張するときに、金属支持ディスク４０の下面から出る穿刺突起又は鋭くとがった先を使用して、薄膜２６に時期尚早に孔をあける必要を回避する。（こうした穿刺突起の使用は、電池の組立中に、突起が破裂可能な薄膜の上に確実に一直線になるように合わせることが必要になるという不利な点を有する。）
【００３６】
本発明の改善の第２部では、金属支持ディスク４０の外周の周りにその周囲縁部の近くに間隙を介した配置で更なる開口４２を設置すると、材料、例えば電池の不正使用試験又は不正使用操作中に薄膜２６が破裂するときに上部空間空間１８の中に運び込まれる場合があるアノード材料１４０のより素早い除去を結果として生じ得ることが確定されている。（こうした不正使用試験は、例えば、電池を短絡又は高い外部温度に曝すことを伴う場合がある）。幾らかの放出が、金属支持ディスク４０中の中心コア４２ａの周りの伸びた開口部４２ｂの中で起こり、それを通ってガスは逃れてもよい。複数個の開口部４２に加えて、金属支持ディスク４０の周囲縁部の近くに位置する、典型的には約２〜８、例えば約４のこうした開口部４２（図１Ａ）が、薄膜２６が破裂するときに上部空間１８からのガス及び破片の除去速度を高めるために有効に用いられ得る。したがって、不正使用試験又は不正使用の電池操作中に薄膜２６が破裂するとき、電池内部からのガス及び破片は、破裂した薄膜２６を通って上部空間１８の中に通過し、次に金属支持ディスク４０の中のこうした開口部４２を通過することができる。ガス（及び破片）は次に、紙ワッシャ５０により占有される、換言すると、金属ハウジング７０の周囲縁部７２とエンドキャップの周囲縁部６４との間の空間を通過し、次いで外部環境へと出ていくことができる。傾斜した薄膜２６及び金属支持ディスク４０の中の更なる通気口４２を有する、本発明の改善されたエンドキャップ組立体１４の設計は、不正使用条件、例えば短絡又は高い外部温度に曝されるときでさえ、電池の適切な放出が確実に起こるようにする。これはすべて、好ましくは、費用効率が高いプロピレン又はタルク充填ポリプロピレン絶縁封止ディスク２０を用いる間に実現される。
【００３７】
本発明の改善の第３部では、破裂可能な薄膜２６の傾斜した配向は、セパレータ縁部と絶縁ディスク２０の垂直ハブ壁２２ａとの間の接合点２６ｂにおける、セパレータ１３０の上縁部１３２の容易な捕捉を結果として生じる（図１）。セパレータ１３０の容易な捕捉は、ハブ壁２２ａから絶縁封止ディスク２０の周囲縁部２９に向かう破裂可能な薄膜２６の下向きの傾斜の結果である（図１）。セパレータ１３０が、最初に電池に挿入されるとき、カソード１２０に隣接するセパレータの側面１３３及びセパレータの開放端１３２は垂直に一直線になる。エンドキャップ組立体１４がハウジング７０の開放端１５に挿入されるとき、縁部１３２がハブ２２に向かって内側に曲がることは望ましい（図１）。セパレータ１３０の縁部１３２が内側に曲がることにより、アノードとカソードとの間に良好な封止がもたらされ、アノード材料１４０がカソード材料１２０と混ざることを確実に防ぐ。薄膜２６は下向きに傾斜しているため、図１及び７に示されるように、薄膜２６と垂直のハブ壁２２ａとの接合点２６ｂは、薄膜の対向する端における接合点２６ａより高い。これにより、エンドキャップ組立体１４が電池ハウジング７０に挿入されるとき、セパレータ１３０の縁部１３２は、図１に示されるように、ハブ２２に向かって内側に摺動しやすく又は曲げられやすくなる。したがって、傾斜のない、即ち、長手方向軸１１０に対して垂直である破裂可能な薄膜と比べると、破裂可能な薄膜２６が図１に示されるように傾斜するときには、セパレータの縁部１３２はハブの垂直壁２２ａに向かって自然に摺動する。
【００３８】
以下は、電池サイズに関係なく用いられてもよい、アルカリ電池１０用のアノード１４０、カソード１２０、及びセパレータ１３０の代表的な化学組成物の説明である。次の化学組成物は、本発明のエンドキャップ組立体１４を有する電池中に使用するための代表的な基礎的組成物であり、そのようなものとして、限定することを意図していない。
【００３９】
上記の実施形態では、カソード１２０は、二酸化マンガン、グラファイト、及び水性アルカリ電解質を含むことができ、アノード１４０は、亜鉛及び水性アルカリ電解質を含むことができる。水性の電解質は、ＫＯＨ、酸化亜鉛、及びゲル化剤の従来の混合物を含む。アノード材料１４０は、水銀を含まない（水銀無添加の）亜鉛合金粉末を含有するゲル化した混合物の形態であることができる。即ち、電池は、電池総重量の約５０ｐｐｍ部未満、好ましくは電池総重量の２０ｐｐｍ部未満の総水銀含有量を有し得る。電池はまた、好ましくは、いずれの鉛添加量も含有せず、したがって本質的に無鉛であり、即ち、総鉛含有量は、アノードの総金属含有量の３０ｐｐｍ未満、望ましくは１５ｐｐｍ未満である。このような混合物は、典型的には、ＫＯＨ電解質水溶液、ゲル化剤（例えば、Ｂ．Ｆ．グッドリッチ（B.F. Goodrich）から商標名カーボポール（CARBOPOL）Ｃ９４０として入手可能なアクリル酸コポリマー）、及び界面活性剤（例えば、ローヌ・プーラン（Rhone Poulenc）から商標名ＧＡＦＡＣ  ＲＡ６００として入手可能な有機リン酸エステル系界面活性剤）を含有することができる。こうした混合物は、単に説明に役立つ実例として与えられ、本発明を制限することを意図しない。亜鉛アノード用の他の代表的なゲル化剤は、米国特許第４，５６３，４０４号に開示されている。
【００４０】
カソード１２０は、望ましくは次の組成物を有することができる。
【００４１】
８７〜９３重量％の電解二酸化マンガン（例えば、ケール・マクギー（Kerr-McGee）からのトロナＤ（Trona D））、２〜６重量％（合計）のグラファイト、５〜７重量％の７〜９規定ＫＯＨ水溶液（約３０〜４０重量％のＫＯＨ濃度を有する）；及び０．１〜０．５重量％の任意のポリエチレン結合剤。電解二酸化マンガンは、典型的に、約１〜１００ミクロン、望ましくは約２０〜６０ミクロンの平均粒子サイズを有する。グラファイトは典型的には、天然若しくは膨張グラファイト、又はこれらの混合物の形態である。グラファイトはまた、グラファイト炭素ナノ繊維を単独で、又は、天然若しくは膨張グラファイトとの混合において含むことができる。こうしたカソード混合物は、説明に役立つことを意図し、本発明を制限することを意図しない。
【００４２】
アノード材料１４０は、亜鉛合金粉末６２〜６９重量％（合金及びメッキ材料として２００〜５００ｐｐｍのインジウムを含有する９９．９重量％亜鉛）、３８重量％のＫＯＨと約２重量％のＺｎＯとを含むＫＯＨ水溶液；Ｂ．Ｆ．グッドリッチ（B.F. Goodrich）から商標名「カーボポール（CARBOPOL）Ｃ９４０」として市販される架橋アクリル酸ポリマーゲル化剤（例えば０．５〜２重量％）、及びグレイン・プロセシング社（Grain Processing Co.）から商標名「ウォーターロック（Waterlock）Ａ−２２１」として市販される、デンプン主鎖上にグラフトされた加水分解ポリアクリロニトリル（０．０１〜０．５重量％）；ローヌ・プーラン（Rhone-Poulenc）から商標名「ＲＭ−５１０」として市販されるジオニル（dionyl）フェノールリン酸エステル界面活性剤（５０ｐｐｍ）を含む。亜鉛合金の平均粒子サイズは、望ましくは約３０〜３５０ミクロンである。アノード中の電解質水溶液の体積％は、好ましくはアノードの約６９．２〜７５．５体積％である。電池は、従来の方式で、ＭｎＯ２のミリアンペア―時の容量（ＭｎＯ２１グラム当たり３０８ミリアンペア―時に基づく）を亜鉛合金のミリアンペア―時の容量（亜鉛合金１グラム当たり８２０ミリアンペア―時に基づく）で除した値が約１になるように平衡化され得る。
【００４３】
典型的には、ポリ塩化ビニル又はポリプロピレンからできた熱収縮性ラベル３５が、ハウジング７０の側壁７４の周りに適用されてもよい。ラベル３５は、熱収縮性である上縁部３６をエンドキャップ６０の周囲縁部６４の上及び熱収縮性である底縁部３７をハウジングの閉鎖端１７の一部分の上に有する。
【００４４】
本発明のエンドキャップ組立体１４は、本明細書に記載される亜鉛／ＭｎＯ２電池に加えて、他のアノード及びカソード化学を有するアルカリ電池を閉鎖する及び封止するために適用され得る。例えば、本明細書に記載された本発明の改善されたエンドキャップ組立体１４及び改善された封止ディスク２０が、亜鉛を含むアノード及びオキシ水酸化ニッケルを含むカソードを有するアルカリ電池の中で、有利に使用されてもよい。こうしたアルカリ電池の例は、同一出願人による米国特許第６，９９１，８７５  Ｂ２号に記載されている。本発明はまた、特に短絡試験又は非常に高い外部温度への暴露のような不正使用条件下で電池内部中にガスを生成する傾向を持つ電気化学電池に一般に適用され得る。
【００４５】
本発明は、具体的な実施形態に関して記載されてきたが、本発明の概念の範囲内で変更が可能であることは理解される必要がある。それ故に、本発明は本明細書に記載された具体的な実施形態に限定されることを意図せず、請求項及びその等価物によって定義される。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図２Ａ】
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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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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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