(57)【要約】【課題】アルカリ乾電池を逆装填などの誤使用をした場合、水素ガス又は酸素ガスが電池内部に発生し蓄積するが、電池の破裂防止機構が働いた際、電解液が強アルカリ性のままガスと共に勢いよく電池外部に放出していた。【解決手段】アルカリ乾電池の上部にある絶縁ガスケットと負極端子との間のエアースペース内において不乾性油又はその混合物を、破裂防止機構作動時のガス通気経路に存在させているので、ガスと電解液の放出を緩やかにするとともに、けん化反応によって電解液を中和することができ、安全性の高い乾電池を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電要素を収容した金属缶の開口部に絶縁ガスケットと負極端子とを設置し、電池内圧上昇時には前記絶縁ガスケットに設けられた薄肉部が破断されて、電池内ガスが電池外部に放出される破裂防止機構を備えたアルカリ乾電池であり、前記絶縁ガスケットと負極端子との間にあるエアースペース内において、破裂防止機構作動時のガス通気経路に、空気によって酸化しない不乾性油を主成分とする油脂もしくはその混合物を存在させており、前記不乾性油もしくはその混合物の粘度は３００ｍＰａ・Ｓ以上１０００００ｍＰａ・Ｓ以下の範囲であるアルカリ乾電池。
【請求項２】
不乾性油の種類として、不飽和脂肪酸、飽和脂肪酸を含有する不乾性動物油または不乾性植物油を用いる請求項１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の、とくにその破裂防止機構作動時の安全性向上に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、図４に示すアルカリ乾電池の上部部分断面図は図２に示すようになっている。すなわち、発電要素を収容した筒状の金属缶２の開口部に絶縁ガスケット１が設けられ、この絶縁ガスケットの上に金属支持体５を介して負極端子４が載置され、発電要素から導出した集電棒６が上記絶縁ガスケット１に勘合しさらに上記負極端子４に固定されている。３は金属缶に装着された外装ラベルであり、７は絶縁ガスケット１と金属支持体５との間、８は金属支持体５と負極端子４との間にあるエアースペースである。
【０００３】
この密封されたアルカリ乾電池は、逆装填および充電などの誤使用した場合には、電池内部で水の分解により水素ガスまたは酸素ガスが発生し、図３（ａ）に示すようにガスが蓄積されて絶縁ガスケットを上方に加圧する。そして、電池内部に溜まった水素ガスまたは酸素ガスは、図３（ｂ）に示すように絶縁ガスケット１に設けられた薄肉部９を破り、金属支持体５に設けた通気孔１０および負極端子４に設けた通気孔１１を通って外部へ放出される。このように電池内部には電池の破裂防止機構が備わっており、これによって正極缶の破裂を防止している。ここで、図３（ａ）、（ｂ）中、１２がゲル負極、１３はセパレータ、１４は正極合剤である。
【０００４】
しかしながら、電池の破裂防止機構の作動中にガスが放出される際にガスの放出と共に電池内部の電解液が飛散する恐れがあった。このような電解液の飛散を抑制する従来の技術として、絶縁ガスケットと金属支持体との間のエアースペースに高吸水性樹脂を充填し、内部からガスと共に放出される電解液を前記樹脂が吸収してガスのみを電池外部に放出させる構成が開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−１２２１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では高吸収性樹脂を粒子状の状態で電池内部のエアスペースに充填するため、粒子間を通して電解液がガスと共に外部に放出する恐れがあった。また、電解液が放出した場合、電解液はアルカリ性のまま漏出するため、電池の使用機器に損傷を与える可能性があった。
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するもので、アルカリ乾電池の誤使用時等に電池内圧が上がり電池の破裂防止機構を作動させてガスを放出させるときに、ガスや電解液の放出勢いを緩和するとともに、電解液を化学的に中和し、電池使用機器の損傷を防止できるようにした安全性の高いアルカリ乾電池を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、発電要素を収容した金属缶の開口部に絶縁ガスケットと負極端子とを設置し、電池内圧上昇時には前記絶縁ガスケットに設けられた薄肉部が破断されて、電池内ガスが電池外部に放出される破裂防止機構を備えたアルカリ乾電池であり、絶縁ガスケットと負極端子との間にあるエアースペース内において破裂防止機構の作動時のガス通気経路に、空気によって酸化しない不乾性油を主成分とする油脂もしくはその混合物を存在させることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明では、絶縁ガスケットと負極端子との間にあるエアースペースに油脂またはその混合物を充填することによって、充填物が粒子状のときのように隙間が存在せずガス通気経路を完全に塞ぐことができるので、ガスや電解液の放出勢いを抑止、緩和することができる。
【０００９】
さらに強アルカリ性の電解液が前記油脂成分と接触すると、けん化反応によって電解液が中和されるので、漏出した電解液が使用機器に損傷を与えることはない。
【００１０】
本発明に用いる油脂は、空気によって酸化しない不乾性油でなくてはならない。
【００１１】
また、粘度は充填した油脂もしくはその混合物は、充填部から電池外部に流出しない程度の粘度を有するものではならなく、その粘度は３００ｍＰａ・Ｓ以上が好ましい。逆に、１０００００ｍＰａ・Ｓ以上の高粘度では、破裂防止機構作動時のガスの放出効率が悪くなり、電池内にガスが充満して電池の変形、破壊につながる。したがって、油脂の粘度は３００ｍＰａ・Ｓ以上１０００００ｍＰａ・Ｓ以下が好ましい。
【００１２】
油脂の種類としては、リノール酸、リノレン酸、オレイン酸等の不飽和脂肪酸、ステアリン酸、パルチミン酸等の飽和脂肪酸を含有する不乾性動物油、サラダ油、大豆油、ラード等の飽和脂肪酸を含有する不乾性植物油を用いるとよい。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明のアルカリ乾電池は、電池内圧が上がって電池の破裂防止機構が作動しガスの放出が行われるときに、そのガス通気経路に不乾性油を主成分とする油脂もしくはその混合物を介在させることによって、たとえ電解液が放出されてもその勢いを緩和することができるとともに、電解液と油脂もしくはその混合物との化学反応（けん化反応）によって電解液を中和することができ、安全性に優れたアルカリ乾電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施の形態を以下に示す。図１に本発明の一実施例であるアルカリ乾電池の部分断面図を示す。１５は本発明で用いる油脂もしくはその混合物であり、絶縁ガスケット１と金属支持体５との間のエアースペース７、もしくは金属支持体５と負極端子４との間のエアースペース８に収容されている。電池は単３形であり、図４に全体断面図を示す。
【００１５】
水素ガス又は酸素ガスの発生により電池の内圧が高まると、絶縁ガスケット１に設けられた薄肉部９が破られ、ガスと電解液がエアースペース７に入ってくる。そうするとエアースペース７または８内の油脂もしくはその混合物１５は電解液と化学反応（けん化反応）を起こし、強アルカリ性の電解液は中和される。また、水素ガスおよび酸素ガスは、不乾性の油脂もしくはその混合物１５中を通過するうちにその放出勢いが緩和され、電解液は飛散することなく通気孔１０，１１より電池の外部へ放出される。
【実施例】
【００１６】
（実施例１）
図１（ａ）のように電池上部の金属支持体と負極端子の間のエアースペースに（表１）に示すような５種類の粘度を有する大豆油を充填し、それぞれ電池１〜５とした。そして、負極端子を下向きにして常温環境下20℃に静置し、充填した植物油の漏出の程度を確認した。なお、試験数は各２０個で行った。
【００１７】
その結果を（表１）に示した。電池１、２のように２００ｍＰａ・Ｓのものでは、静置しておくと負極端子の通気孔から油脂が漏出する事が確認された。したがって充填する油脂およびその混合物の電池外部への漏出を防ぐには、粘度３００ｍＰａ・Ｓ以上が必要である。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
（実施例２）
図１（ｂ）に示すように金属支持体と絶縁ガスケットの間の充填物をエアースペースに粘度５００ｍＰａ・Ｓ５００ｍＰａ・Ｓのステアリン酸としたものを電池６、粘度１５００ｍＰａ・Ｓのステアリン酸としたものを電池７、粘度２０００ｍＰａ・Ｓのラードとしたものを電池８、粘度５００ｍＰａ・Ｓのステアリン酸と大豆油の混合物としたものを電池９、図１（Ｃ）に示すように金属支持体と負極端子の間と、絶縁ガスケットと金属支持体との間の両方のエアースペースに粘度５００ｍＰａ・Ｓの大豆油を充填したものを電池１０として、他は実施例１と同様の電池を作製した。
【００２０】
比較例として図１（ｂ）に示すように金属支持体と絶縁ガスケットの間の充填物を、粘度１５００ｍＰａ・Ｓのグリセリンとした以外は実施例１と同様のアルカリ乾電池を作製し、これを比較例の電池とした。
【００２１】
また、従来例として、エアースペース内に何も存在させない電池を作製し、これを従来例の電池とした。
【００２２】
これら本発明、比較例、および従来例のアルカリ乾電池を用い、これらを強制的に充電し、電池内の破裂防止機構を作動させる実験を行った。試験方法は、１０Ωの外部抵抗に３個の電池を直列に接続した回路を構成し、その回路内に１個の試験電池を逆方向にさらに接続し、試験電池が充電される状態で放電を行い、試験電池内部にガスが発生し破裂防止機構が作動した際の電解液の通気孔からの最大飛散距離を比較する事により評価し、その結果を（表２）に示した。なお、試験数は各例とも２０個とした。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
表２からわかるように、本発明の電池６〜１０では、比較例や従来例の電池に比べて、破裂防止機構作動時の電解液の飛散勢いを緩和、抑制することができるとともに、たとえ電解液が漏出したとしても、使用機器に対して悪影響の無い範囲のpH値まで中和することができる。
【００２５】
（実施例３）
次に図１（ｃ）のように金属支持体と負極端子の間と絶縁ガスケットと金属支持体との間の両方のエアースペース内に充填する大豆油の粘度を、５００００ｍＰａ・Ｓとしたものを電池１１、８００００ｍＰａ・Ｓとしたものを電池１２、１０００００ｍＰａ・Ｓとしたものを電池１３、１５００００ｍＰａ・Ｓとしたものを電池１４、２０００００ｍＰａ・Ｓとしたものを電池１５とし、これ以外は実施例１と同様の電池を作製した。
【００２６】
これらの電池を用いて、上記と同様に強制的に充電し、破裂防止機構を作動させる実験を行った。なお、試験数は各パターン個として破裂の有無を確認し、この結果を表３に示した。表３に示すように大豆油の粘度が１０００００ｍＰａ・Ｓを越えるとガスの放出が効率よく行われず、電池内にガスが蓄積することによる電池破壊が発生した。このため、油脂の粘度は１０００００ｍＰａ・Ｓ以下とすることが好ましい。
【００２７】
なお、本実施例および比較例において油脂は、エアースペースの空間に対して隙間なく充填されている。
【００２８】
なお、本実施例で用いた不乾性植物油の他に、リノール酸、リノレン酸、オレイン酸等の不飽和脂肪酸、パルチミン酸等の飽和脂肪酸を含有する不乾性動物油であってもよく、またこれらの混合物であってもよい。
【００２９】
また、本実施例では油をエアスペース内に隙間なく充填するようにしたが、電池の防爆機構作動時にガス通気経路に存在するようにすれば本発明と同様の効果が得られる。
【００３０】
さらに、図１（ｄ）に示すように金属支持体がない構造であってもよく、ガスの通気経路に不乾性油を存在せしめれば本実施例と同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００３１】
【表３】
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【産業上の利用可能性】
【００３２】
発電要素を収容した金属缶の開口部に絶縁ガスケットと負極端子とを設置し、電池内圧上昇時には前記絶縁ガスケットに設けられた薄肉部が破断されて電池内ガスが外部に放出される破裂防止機構を備えた構成で、前記絶縁ガスケットと負極端子との間にあるエアースペース内の破裂防止機構作動時におけるガス通気経路に、空気によって酸化しない不乾性油を主成分とする油脂もしくはその混合物を存在させており、前記不乾性油もしくはその混合物の粘度は３００ｍＰａ・Ｓ以上１０００００ｍＰａ・Ｓ以下の範囲であるので、安全性に優れたアルカリ乾電池に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】（ａ）本発明のアルカリ乾電池で負極端子と金属支持体との間に油脂を充填させた状態を示す電池の上部断面図（ｂ）同電池において金属支持体と絶縁ガスケットとの間に油脂を充填させた状態を示す電池の上部断面図（ｃ）同電池において、金属支持体と絶縁ガスケットとの間および金属支持体と負極端子との間の両方に油脂を充填させた状態を示す電池上部断面図（ｄ）同電池において、金属支持体がないもので、負極端子と絶縁ガスケットの間に油脂を充填させた状態を示す電池上部断面図
【図２】従来のアルカリ乾電池の部分断面図
【図３】（ａ）本発明のアルカリ乾電池において内圧上昇時の様子を示す電池上部断面図（ｂ）同電池の絶縁ガスケットの薄肉部が破れて破裂防止機構が作動した際の水素ガスおよび酸素ガスが放出される経路を示す電池上部断面図
【図４】従来のアルカリ乾電池の断面図
【符号の説明】
【００３４】
１  絶縁ガスケット
２  金属缶
３  外装ラベル
４  負極端子
５  金属支持体
６  集電棒
７  エアースペース
８  エアースペース
９  絶縁ガスケットの薄肉部
１０  金属支持体における通気孔
１１  負極端子の通気孔
１２  ゲル負極
１３  セパレータ
１４  正極合剤
１５  油脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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