(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
活物質を含む電極材と、
電極材を内部に収容するとともに、内面から内向きに延びる複数の突起部材がその内面に固定された電池缶と、
突起部材が固定された電池缶の内面に配置された弾性部材とを備え、
弾性部材により電極材を電池缶の内面と対向する内面に向けて付勢しながら、それぞれの突起部材が電極材に挿入された状態にて、電極材が電池缶内に収容されている、扁平形電池。
【請求項２】
電池缶の内面に固定された平板部材をさらに備え、
平板部材の一の端部が折り曲げられて突起部材が形成され、
平板部材の他の一の端部が折り曲げられて、弾性部材が板ばねとして形成されている、請求項１に記載の扁平形電池。
【請求項３】
電極材は扁平形状を有し、その厚さ方向の一の端面に、それぞれの突起部材が挿入されており、
それぞれの突起部材は、電池缶の内側への突出寸法が、電極材の厚さ寸法の１／１０〜２／３の範囲内に設定されている、請求項１に記載の扁平形電池。
【請求項４】
突起部材および弾性部材が導電性材料により形成されている、請求項１に記載の扁平形電池。
【請求項５】
突起部材は、尖った先端を有している、請求項１に記載の扁平形電池。
【請求項６】
電極材は、
正極活物質を含む正極材と、
負極活物質を含む負極材と、
正極材と負極材との間に介在するセパレータとを備え、
電池缶は、
開口部を有して正極材を収容する正極缶と、
開口部を有して負極材を収容する負極缶と、
正極缶の開口部と負極缶の開口部との間を封止するガスケットとを備え、
それぞれの突起部材は、正極缶の底面に固定され、
弾性部材は、正極缶の底面と正極材との間に配置され、正極材を負極材に向けて付勢する、請求項１に記載の扁平形電池。
【請求項７】
正極缶の底面において、その縁部よりも内側の領域が、縁部より下がるように段部が形成され、
正極材が縁部よりも内側の領域に配置されるとともに、縁部よりも内側の領域にそれぞれの突起部材が固定されている、請求項６に記載の扁平形電池。
【請求項８】
正極材の側面および底面の縁部を覆い、正極材よりも高い剛性を有する導電性材料により形成されたリング状部材をさらに備え、
弾性部材は、導電性材料により形成され、リング状部材の底面を付勢して、正極材と正極缶の底面との間の導通を保持する、請求項６に記載の扁平形電池。
【請求項９】
正極活物質を含む正極材と、
負極活物質を含む負極材と、
正極材と負極材との間に介在するセパレータと、
開口部を有して正極材を収容する正極缶と、
開口部を有して負極材を収容する負極缶と、
正極缶の開口部と負極缶の開口部との間を封止するガスケットと、
正極缶の底面に固定され、正極缶に収容された正極材の収容位置を固定する平板部材により形成された正極材用固定部材とを備え、
正極材用固定部材は、正極缶の内向きに平板部材の一の端部が折り曲げられて形成された複数の突起部材と、正極缶の内向きに平板部材の他の一の端部が折り曲げられて形成された板ばねとを有し、
それぞれの突起部材が正極材に挿入された状態にて、板ばねにより負極材に向けて正極材が付勢されて、正極材の収容位置が固定されている、扁平形電池。
【請求項１０】
正極缶の底面において、その縁部よりも内側の領域が、縁部より下がるように段部が形成され、
正極材が縁部よりも内側の領域に配置されるとともに、縁部よりも内側の領域にそれぞれの突起部材および板ばねが配置されている、請求項９に記載の扁平形電池。
【請求項１１】
正極材の側面および底面の縁部を覆い、正極材よりも高い剛性を有する導電性材料により形成されたリング状部材をさらに備え、
正極材用固定部材は、導電性材料により形成され、
板ばねは、リング状部材の底面を付勢して、正極材と正極缶の底面との間の導通を保持する、請求項９に記載の扁平形電池。
【請求項１２】
請求項９に記載の扁平形電池を、その電力供給源とする車両用のタイヤ空気圧検出センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボタン型電池やコイン型電池等の扁平形電池、およびこのような扁平形電池を用いたタイヤ空気圧検出センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
扁平形電池は、様々な小型装置の電源として用いられている。この扁平形電池は、例えば特許文献１〜５に示すように、電極材である正極材と負極材とをセパレータを挟んで対向させた状態で、その電極材を正極缶と負極缶とを有する電池缶内に収容して構成されている。その正極材は、粉末状の二酸化マンガン等を含有する正極合剤を加圧成形する等によって作製されるため、比較的脆いという特性を有し、正極材を電池缶の正極缶の内面に導電性接着剤等で固定することは困難である。そのため、正極材は、正極缶の内面に配置された状態で電池缶内に収容されている。
【０００３】
また、このような従来の扁平形電池では、正極材と電池缶の内面との接触性を高めて、放電性能の低下を抑制する工夫がなされている。例えば、特許文献１〜５の扁平形電池では、正極缶の底面にばね等を配置して、そのばね等の付勢力により、正極材を負極材側に押し付けて、正極材と電池缶の内面との接触性を確保することが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２２３４６号公報（第１図）
【特許文献２】特開昭６１−１３３５７１号公報（第１−２図）
【特許文献３】特開昭６３−１７５３４５号公報（第１図）
【特許文献４】特公平６−７４９３号公報（第３図）
【特許文献５】特公昭６３−６９８４号公報（第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、このような扁平形電池は、例えばタイヤの空気圧を検出する無線式のタイヤ空気圧センサに使用されることがある。そのタイヤ空気圧センサは、車両のタイヤホイール等に取り付けられるために、車両が走行する際に、扁平形電池は加速度や振動等の影響を受けることになる。
【０００６】
しかしながら、従来の扁平形電池のように、ばね等によって正極材を負極材側に押し付けた程度では、このような加速度や振動等による影響を受けた場合に、正極材が電池缶内部にて動くことがあり、正極材の動きを確実に抑えることができないという問題がある。このような場合にあっては、正極材が負極材との適正な対向位置からずれてしまって発電量が低下する。また、正極材が、電池缶の内面や、正極缶と負極缶との間を封止するガスケット等に衝突して破損する等のおそれがある。このような加速度や振動等により影響を受けた場合には、電池缶内部にて正極材は、上下方向の移動だけでなく、左右方向の移動、さらに回転移動など、様々な方向に動く可能性がある。
【０００７】
さらに、タイヤ空気圧センサは、熱の影響を受けるため、扁平形電池は熱の影響により電池缶が膨張する場合があり、このような場合にあっては、電池缶内部にて、正極材がより動き易くなってしまう。
【０００８】
本発明の目的は、電池缶の内部にて電極材が振動等の外的影響によって動くことを確実に抑えることができる扁平形電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１０】
本発明の第１態様によれば、活物質を含む電極材と、
電極材を内部に収容するとともに、内面から内向きに延びる複数の突起部材がその内面に固定された電池缶と、
突起部材が固定された電池缶の内面に配置された弾性部材とを備え、
弾性部材により電極材を電池缶の内面と対向する内面に向けて付勢しながら、それぞれの突起部材が電極材に挿入された状態にて、電極材が電池缶内に収容されている、扁平形電池を提供する。
【００１１】
本発明の第２態様によれば、電池缶の内面に固定された平板部材をさらに備え、
平板部材の一の端部が折り曲げられて突起部材が形成され、
平板部材の他の一の端部が折り曲げられて、弾性部材が板ばねとして形成されている、第１態様に記載の扁平形電池を提供する。
【００１２】
本発明の第３態様によれば、電極材は扁平形状を有し、その厚さ方向の一の端面に、それぞれの突起部材が挿入されており、
それぞれの突起部材は、電池缶の内側への突出寸法が、電極材の厚さ寸法の１／１０〜２／３の範囲内に設定されている、第１態様に記載の扁平形電池を提供する。
【００１３】
本発明の第４態様によれば、突起部材および弾性部材が導電性材料により形成されている、第１態様に記載の扁平形電池を提供する。
【００１４】
本発明の第５態様によれば、突起部材は、尖った先端を有している、第１態様に記載の扁平形電池を提供する。
【００１５】
本発明の第６態様によれば、電極材は、
正極活物質を含む正極材と、
負極活物質を含む負極材と、
正極材と負極材との間に介在するセパレータとを備え、
電池缶は、
開口部を有して正極材を収容する正極缶と、
開口部を有して負極材を収容する負極缶と、
正極缶の開口部と負極缶の開口部との間を封止するガスケットとを備え、
それぞれの突起部材は、正極缶の底面に固定され、
弾性部材は、正極缶の底面と正極材との間に配置され、正極材を負極材に向けて付勢する、第１態様に記載の扁平形電池を提供する。
【００１６】
本発明の第７態様によれば、正極缶の底面において、その縁部よりも内側の領域が、縁部より下がるように段部が形成され、
正極材が縁部よりも内側の領域に配置されるとともに、縁部よりも内側の領域にそれぞれの突起部材が固定されている、第６態様に記載の扁平形電池を提供する。
【００１７】
本発明の第８態様によれば、正極材の側面および底面の縁部を覆い、正極材よりも高い剛性を有する導電性材料により形成されたリング状部材をさらに備え、
弾性部材は、導電性材料により形成され、リング状部材の底面を付勢して、正極材と正極缶の底面との間の導通を保持する、第６態様に記載の扁平形電池を提供する。
【００１８】
本発明の第９態様によれば、正極活物質を含む正極材と、
負極活物質を含む負極材と、
正極材と負極材との間に介在するセパレータと、
開口部を有して正極材を収容する正極缶と、
開口部を有して負極材を収容する負極缶と、
正極缶の開口部と負極缶の開口部との間を封止するガスケットと、
正極缶の底面に固定され、正極缶に収容された正極材の収容位置を固定する平板部材により形成された正極材用固定部材とを備え、
正極材用固定部材は、正極缶の内向きに平板部材の一の端部が折り曲げられて形成された複数の突起部材と、正極缶の内向きに平板部材の他の一の端部が折り曲げられて形成された板ばねとを有し、
それぞれの突起部材が正極材に挿入された状態にて、板ばねにより負極材に向けて正極材が付勢されて、正極材の収容位置が固定されている、扁平形電池を提供する。
【００１９】
本発明の第１０態様によれば、正極缶の底面において、その縁部よりも内側の領域が、縁部より下がるように段部が形成され、
正極材が縁部よりも内側の領域に配置されるとともに、縁部よりも内側の領域にそれぞれの突起部材および板ばねが配置されている、第９態様に記載の扁平形電池を提供する。
【００２０】
本発明の第１１態様によれば、正極材の側面および底面の縁部を覆い、正極材よりも高い剛性を有する導電性材料により形成されたリング状部材をさらに備え、
正極材用固定部材は、導電性材料により形成され、
板ばねは、リング状部材の底面を付勢して、正極材と正極缶の底面との間の導通を保持する、第９態様に記載の扁平形電池を提供する。
【００２１】
本発明の第１２態様によれば、第９態様に記載の扁平形電池を、その電力供給源とする車両用のタイヤ空気圧検出センサを提供する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、扁平形電池において、電池缶の内面から内向きに延びる複数の突起部材が電池缶の内面に固定されており、それぞれの突起部材が電極材に挿入された状態にて、電極材が電池缶内に収容される。そのため、それぞれの突起部材により電極材が、電極缶の内面に対して固定された状態とされている。したがって、振動等の外的影響を扁平形電池が受けるような場合であっても、電極材が動くことを確実に防止することができる。よって、電池缶内部にて、電極材を適切な位置に固定することができ、安定した発電を行うことができる。また、電極材が、電池缶の内面等の他の部材に衝突して破損することを確実に防止することができる。さらに、熱的な影響を受けることにより電池缶が膨張するような場合であっても、電極材を電池缶の内面と対向する内面に向けて付勢する弾性部材が設けられていることにより、電池缶内にて電極材が動くことをさらに確実に防止することができる。また、突起部材が電極材内に挿入されている分だけ突起部材が電極材から離脱する可能性が低くなる。したがって、電池缶が膨張しても、突起部材の挿入による固定および弾性部材の付勢力による固定により電極材を電池缶の内面に確実に固定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。
【００２５】
図１および図２は、本発明を適用した扁平形電池の一の実施形態を示している。本実施形態の扁平形電池１０１は、図１および図２に示すように、発電要素５および非水電解液を電池缶１０内に収容していて、例えば全体が扁平なコイン形状に形成されている。電池缶１０は、図２に示すように、図示上向きに開口する正極缶１と、図示下向きに開口する負極缶２と、正極缶１と負極缶２との周縁間に配されて正極缶１と負極缶２との間を封止する円環状のガスケット３とを備えている。
【００２６】
発電要素５は、活物質等を含む電極材と、不織布等により構成されるセパレータ９とを有している。電極材は、正極活物質等を含んでいて所定の厚さの円盤状に形成した正極材６と、負極活物質の金属リチウム又はリチウム合金を所定の厚さの円盤状に形成した負極材７とにより構成される。また、図１および図２に示すように、電池缶１０内において、正極材６の図示上側にセパレータ９を介在させて負極材７が配置される。
【００２７】
正極材６は、図２に示すように、その外周側面の少なくとも図示下側部分を含む側面部から正極材６の図示下側の端面６ａの縁部にかけての部分を覆うように、リング状部材の一例である正極リング１１が装着されている。具体的には、正極リング１１は、上下が開口していて正極材６の側面部に接する円筒部１５と、円筒部１５の図示下端から正極材６の下面の中央側へ向けて水平状に延びる円環形状のフランジ部１６とを有する。円筒部１５の上面が開口していることで、正極材６は放電時に上方へ自由に膨張できる。また、正極リング１１は、少なくとも正極材６自体の剛性よりも高い所定の剛性を有するとともに導電性を有するステンレス鋼等の素材で形成される。このように正極リング１１が正極材６の側面を覆うように装着されていることにより、後述するように比較的脆いという特性を有する正極材６に割れや欠けが生じることを防止することができる。なお、正極リング１１は、導電性を有しないセラミック等で形成してもよい。
【００２８】
そして、電池缶１０の内部に発電要素５および非水電解液を収容するとともに、正極缶１と負極缶２との間にガスケット３を介在させた状態で、正極缶１の開口内縁に負極缶２をかしめ固定することで、ガスケット３によって正極缶１と負極缶２との間が封止（密封）される（図２の状態）。なお、ガスケット３は絶縁材料にて形成されており、正極缶１と負極缶２とはガスケット３によって電気的に絶縁される。例えば、扁平形電池１０１の外径寸法は２４．５ｍｍ、全厚寸法は５．０ｍｍである。
【００２９】
ここで、図２の扁平形電池１０１の分解断面図を図３に示す。電池組み立て前のブランク状態の正極缶１は、図３に示すように、例えば丸皿形状のプレス成形品として形成されている。正極缶１の底壁１２の外周縁に連続して円筒状の周壁１３が立ち上げられるように形成されている。正極缶１の底壁１２の内面側である正極缶１の底面１ａにおいて、その縁部よりも内側の領域である中央部１ｂが、縁部よりも一段下げられて形成されている。すなわち、正極缶１の底面１ａにおいて、その縁部と中央部１ｂとの間には、環状の段部１ｃが形成されている。この正極缶１の底面１ａの中央部１ｂは、正極材６の厚さ方向の一端側（図３では下側）の端面６ａと対面しており、正極缶１の中央部１ｂに正極材６が正極リング１１と共に受け止められて、配置される（図２参照）。なお、正極缶１の中央部１ｂは平坦面になっている。このように正極缶１の中央部１ｂが、縁部よりも一段下げられて形成されている場合には、振動などで正極材６が段部１ｃに衝突して破損する、あるいは正極材６が段部１ｃに乗り上がって正極材６と負極材７とでセパレータ９を過度に強く挟み込んでセパレータ９を切断してしまう等の問題が生じる場合があるが、後述するように、本実施形態の扁平形電池の構成を採る事によって正極材６が動くことを防止できるため、このような問題が生じることを防止できる。
【００３０】
また、正極缶１の底面１ａの中央部１ｂには、図３および図４に示すように、導電性を有するステンレス鋼等で形成された正極材用固定部材の一例であるスパイク部材７０が、スポット溶接等によって固定されている。また、このスパイク部材７０は、平面視で略十字形状を有する平板部材にて形成されている。
【００３１】
ここで、スパイク部材７０の模式斜視図を図５に示す。図５に示すように、スパイク部材７０は、帯状の第１部材７１と、第１部材よりも長い帯状の第２部材７２とが、互いに交差して十字形状が形成されるように、一体的に形成されている。図５に示すように、第１部材７１の両端部には、それぞれの端部が図示上方に向けて折り曲げられて、２個の突起部材７３が形成されている。この突起部材７３は、後述するように正極材６の内部に挿入されることで、正極材６を固定する役割を有する。
【００３２】
２個の突起部材７３は、例えば、帯状の平板部材の端部を上方に向けて折り曲げて形成された略長方形状を有しており、その高さ寸法が０．３ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下の範囲に設定されており、より好ましくは０．５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲に設定される。このような突起部材７３の高さ寸法（電池缶１０の内方への突出寸法）Ｌの範囲と正極材６の厚さ寸法Ｔとの関係（図１参照）は、突起部材７３の高さ寸法Ｌが、正極材６の厚さ寸法Ｔの１／１０倍以上、２／３倍以下の範囲に設定され、より好ましくは１／７倍以上、１／３倍以下に設定される。そして、スパイク部材７０の各突起部材７３が、図１および図２に示すように、正極材６の端面６ａに突き刺さることで正極材６の端面６ａからその正極材６内に挿入されている。このように２個の突起部材７３が正極材６内に挿入されることによって、正極材６が、突起部材７３を介して正極缶１の底面１ａの中央部１ｂに固定される。すなわち、正極缶１の底面１ａ上への正極材６の配置位置が、それぞれの突起部材７３により固定された状態となる。
【００３３】
突起部材７３の突出寸法Ｌが正極材６の厚さ寸法Ｔの２／３倍よりも大きい場合には、突起部材７３の先端が正極材６を突き抜けてセパレータ９を傷付けるおそれや、突起部材７３の過度の挿入によって比較的脆い材料である正極材６が割れるおそれがある。さらに、正極材６内に過度に挿入されたそれぞれの突起部材７３により、正極材６の放電反応が均一に進行することが阻害されるおそれもある。正極材６の割れの防止および均一な放電反応の進行を確実に実現するためには、突起部材７３の突出寸法Ｌが正極材６の厚さ寸法Ｔの１／３倍以下に設定することがより好ましい。
【００３４】
また、扁平形電池１０１が振動等の外的影響を受けた場合であっても、正極材６から突起部材７３が外れることなく、正極缶１内への正極材６の固定を保持する（すなわち、正極材６の位置ずれを防止する）ためには、突起部材７３の突出寸法Ｌが正極材６の厚さ寸法Ｔの１／１０倍以上に設定することが好ましい。また、扁平形電池１０１は、熱的な影響を受けた場合に、電池缶１０が上下方向に膨らむように膨張する場合があり、このように膨張状態においても、突起部材７３の正極材６への挿入状態を保持するという観点から、このような範囲に突出寸法Ｌを設定することが好ましい。さらに正極材６の位置ずれを確実に防止するためには、１／７倍以上に設定することがより好ましい。なお、スパイク部材７０は、アルミニウム等の金属や導電性カーボンを含む樹脂等の導電性を有する素材で形成してもよい。正極材６は、正極缶１の底面１ａの中央部１ｂに少なくとも部分的に固定されていれば、正極材６が部分的に正極缶１の底面１ａの中央部１ｂから僅かに浮くような場合であってもよい。
【００３５】
また、図２に示すように、円盤状の正極材６の中心位置Ｘ０に対する正極材６の外周位置をＸ２とし、中心位置Ｘ０に対する突起部材７３の形成位置をＸ１とすると、Ｘ１／Ｘ２は、１０％以上、９０％以下の範囲に設定されることが好ましい。このような範囲に設定することで、突起部材７３が正極材６内に挿入されることにより正極材６に割れや欠けが生じることを、防止することができる。さらに、Ｘ１／Ｘ２を、４０％以上、８０％以下の範囲に設定すれば、導電性材料により形成されたスパイク部材７０による集電効果をより良好に発揮させることができる。
【００３６】
また、図５に示すように、第１部材７１よりも長い第２部材７２の両端部は、その端部手前の位置にて図示上方に向けて所定の傾斜角θにて折り曲げられて傾斜された状態とされている。このように第２部材７２の端部を傾斜された状態とすることにより、第２部材７２の両端部に弾性部材の一例である板ばね７４を形成している。それぞれの板ばね７４は、図５の図示上方から付加される外力に抗して、上方に向けて付勢力（弾性力）を付与するように、弾性変形することが可能に構成されている。
【００３７】
負極缶２は、例えば丸皿形状のプレス成形品として形成され、図３に示すように、負極缶２は、その負極缶２の図示上壁側に設けられる負極材収容用の収容部２５と、収容部２５の下端の肩部から外向きに張り出されるフランジ壁２６と、フランジ壁２６に連続して図示下向きに突出する封止部２７とを有して一体に形成されている。なお、封止部２７は、はぜ折りされた内外二重の壁で形成されている。
【００３８】
ガスケット３は、例えば射出成形品として形成され、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等を主成分として、それにオレフィン系エラストマー等を含有した樹脂組成物で形成されている。ガスケット３は、リング形状のベース部２９と、ベース部２９の外周縁から上向きに張り出して正極缶１の周壁１３と負極缶２の封止部２７との間に配置される外筒壁３０と、ベース部２９の内周縁から図示上向きに張り出す内筒壁３１とを有する。
【００３９】
正極材６は、正極活物質として粉末状の二酸化マンガンを含有しており、その二酸化マンガンに、粉末状の黒鉛、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体およびヒドロキシプロピルセルロースを混合して正極合剤を調整し、所定の金型内に正極リング１１をセットしたのちに、正極合剤を充填して円盤状に加圧成形し、その成形体を加熱して形成される。
【００４０】
セパレータ９は、例えば、ポリブチレンテレフタレート製の繊維を素材とする不織布を使用しており、セパレータ９には非水電解液が含浸する。非水電解液としては、プロピレンカーボネイトと１，２−ジメトキシエタンとを混合した溶媒にＬｉＣｌＯ4 を溶解した溶液を用いることができる。なお、セパレータ９の厚さ寸法は、例えば０．３〜０．４ｍｍ程度である。
【００４１】
扁平形電池１０１の組み立てには、図３に示す各構成部材を、図３の状態から上下方向に逆姿勢にした状態で行われる。正極材６には、正極リング１１が予め装着されている。そして、負極缶２の開口端部にガスケット３を装着し、負極缶２の収容部２５の内面に負極材７を導電性接着剤等で固定したのちに、セパレータ９および正極材６を負極材７の上側に重ねるように組み付ける。次に、負極缶２内に非水電解液を注入したうえで、正極缶１を上方より被せて負極缶２とガスケット３とを正極缶１内に嵌め込む。
【００４２】
その後、正極缶１の周壁１３の開口端部を内方に向けてかしめ加工する。これによって正極缶１と負極缶２とが、ガスケット３を介在させた状態でかしめ固定されて、扁平形電池１０１の組み立てが完了する（図２の状態）。このように組み立てられた状態では、正極材６および正極リング１１の下面が、導電性を有するスパイク部材７０を介して正極缶１の底面１ａの中央部１ｂに接触しているとともに、スパイク部材７０の２個の突起部材７３が正極材６の端面６ａから正極材６内に挿入された状態にて、正極材６が正極缶１の内部にて移動しないように固定されている。なお、図２に示す扁平形電池１０１の縦断面におけるスパイク部材７０は、図５のスパイク部材７０の断面線Ａ−Ａに相当する部分を示している。すなわち、図２のスパイク部材７０の図示左側部分は、板ばね７４を有する第２部材７２の断面を示しており、図示右側部分は、突起部材７３を有する第１部材７１の断面を示している。
【００４３】
また、図２に示すように、スパイク部材７０の板ばね７４の先端は、正極材６の側面に装着された正極リング１１のフランジ部１６の図示下面に当接された状態にて、正極缶１の底面１ａとの間で挟まれて、ほぼ平坦な状態へと弾性変形されている。
【００４４】
このような状態では、正極缶１内において、正極材６が突起部材７３の挿入により確実に固定された状態が保たれるとともに、弾性変形された板ばね７４の端部が、フランジ部１６に対してその付勢力を付与して、板ばね７４とフランジ部１６との間の接触が確実に保持された状態とされている。したがって、扁平形電池１０１に対して、振動等の外的な影響が付加されるような場合であっても、正極材６の固定位置の位置ずれが生じることを確実に防止することができるとともに、正極リング１１およびスパイク部材７０を介して、正極材６と正極缶１との間の導通を維持することができる。
【００４５】
次に、本実施形態の扁平形電池１０１が膨張状態となった場合の縦断面図を図６に示す。例えば、扁平形電池１０１が熱的な影響を受けた場合には、電池缶１０内でガスが発生して、そのガス圧で正極缶１と負極缶２とがそれぞれ外向きに膨れた状態、すなわち膨張状態となる場合がある。図６に示すように、扁平形電池１０１が膨張状態となった場合には、正極缶１および負極缶２が、図示上下方向に膨らむように変形され、正極材６の端面６ａと正極缶１の底面１ａとの間に、空間Ｓが生じる。
【００４６】
このように空間Ｓが生じた場合であっても、スパイク部材７０の板ばね７４により正極リング１１に対して付与される付勢力により、正極材６を負極材７側へ向けて押圧することができる。したがって、正極缶１内にて、正極材６が図示上下方向に移動することを抑制することができるとともに、正極リング１１およびスパイク部材７０を介して正極材６と正極缶１との間の導通を確実に保持することができる。また、このような膨張状態においても、スパイク部材７０の突起部材７３は、正極材６から抜けることがないようにその突出寸法が設定されているため、正極材６が図示左右方向に移動することを確実に抑制することができる。
【００４７】
また、このように正極材６の図示左右方向の位置ずれを確実に抑制することにより、板ばね７４と正極リング１１のフランジ部１６と配置関係を保持して、両者の接触による導通を保持することができる。板ばね７４および正極リング１１は、比較的高い導電性を有する金属材料にて形成されているため、接触抵抗の低い部分での導通を確実に保持することができる。
【００４８】
なお、スパイク部材７０のそれぞれの板ばね７４が、正極リング１１のフランジ部１６と接触されず、正極材６の端面６ａと直接接触されるような構成を採用することもできる。ただし、正極材６が比較的脆い材料であることを考慮すれば、板ばね７４が正極リング１１のフランジ部１６と接触されるような形態を採用することが好ましい。
【００４９】
第２部材７２の両端部を傾斜角θにて折り曲げられて傾斜されて形成された板ばね７４は、正極缶１内に組み合わせる前の状態、すなわち弾性変形されていない状態において、その傾斜角θが２°以上、３０°以下の範囲に設定されており、より好ましくは、５°以上、２０°以下の範囲に設定される。このような傾斜角θにより設定される板ばね７４の高さ寸法は、０．２ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下の範囲に設定されており、より好ましくは０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲に設定される。すなわち、弾性変形されていない状態において、板ばね７４の高さ寸法は、突起部材７３の突出寸法とほぼ同じか、あるいは僅かに下回るように設定されることが好ましい。このような範囲に板ばね７４の高さ寸法を設定することにより、扁平形電池１０１が膨張した場合であっても、突起部材７３が正極材６から抜けることなく、板ばね７４の弾性力により正極材６を付勢することができ、上述した効果を得られやすくすることができる。
【００５０】
このように、正極材６内に挿入される突起部材７３と、正極材６に対して弾性力を常時付勢する板ばね７４とを備えるスパイク部材７０が設けられていることにより、電池缶１０が膨張状態となった場合であっても、正極缶１内にて、正極材６が上下方向および左右方向に移動することを確実に抑制することができる。それとともに、スパイク部材７０を介して、正極材６と正極缶１との間の導通を確実に保持することができる。また、負極材７は負極缶２の内面に導電性接着剤等で固定されているので、負極缶２が外向きに膨れても負極材７と負極缶２との導通状態は維持される。したがって、扁平形電池１０１が熱的な影響を受けて膨張状態となった場合において、さらに振動等の外的付加を受けるような場合であっても、それぞれの突起部材７３の挿入と板ばね７４の弾性力の付勢により正極材６を確実に固定した状態とすることができるため、正極材６が破損等することを防止することができる。
【００５１】
なお、スパイク部材７０の各突起部材７３は、先端が尖った三角形状になるように加工してもよく、先端を削って刃状に尖るように加工してもよい。このような加工が施される場合、各突起部材７３が正極材６に入り込み易くなる。
【００５２】
なお、本実施形態において、スパイク部材７０は、突起部材７３および板ばね７４を設けることができる形状であれば、平面視にて略十字状の形状に限られることなく、その他任意の形状を採用することができる。また、スパイク部材７０の突起部材７３は、少なくとも１個設ければよいが、正極材６をスパイク部材７０の突起部材７３で確実に固定するためには、突起部材７３は複数個設けることが好ましい。なお、スパイク部材７０を平面視した場合のそれぞれの突起部材の角度が、互いに異なるように形成されていることがより好ましい。また、スパイク部材７０の板ばね７４は、少なくとも１個設ければよいが、正極材６に対してより均等に弾性力を付与するためには、板ばね７４は複数個設けられることが好ましい。このように複数の板ばね７４が設けられる場合には、それぞれの板ばね７４が、スパイク部材７０の中心に対して均等な位置に配置されることがより好ましい。
【００５３】
ここで、上記実施形態に扁平形電池１０１が電源として内蔵された車両用のタイヤ空気圧センサ３０１が、車両の走行用ホイール３０２に装備された状態を図７の模式図に示す。タイヤ空気圧センサ３０１はホイール３０２の周部に固定されており、タイヤ３０３の空気圧の変化を図示しない無線通信手段によりドライバに知らせることができる。
【００５４】
このようなタイヤ空気圧センサ３０１は、ホイール３０２の回転駆動により、加速度および振動等を受けるとともに、熱的な影響をも受けることになるが、扁平形電池１０１では、正極材６に位置ずれが生じないように確実に固定されているため、正極材６が損傷することなく、電池としての機能を果たすことができる。
【００５５】
また、上記実施形態の扁平形電池は、タイヤ空気圧センサの用途にのみ限定されるものではなく、加速度、振動、熱的負荷などの外的影響を受ける可能性がある様々な装置の電源として適用することができる。
【００５６】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【００５７】
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一の実施形態に係る扁平形電池の要部を示す縦断面図
【図２】図１の扁平形電池全体の縦断面図
【図３】図２の扁平形電池の分解断面図
【図４】図２の扁平形電池における正極缶とスパイク部材とを示す斜視図
【図５】図４のスパイク部材の平面図
【図６】図２の扁平形電池が膨張した状態を示す縦断面図
【図７】本実施形態の扁平形電池が電源として内蔵されたタイヤ空気圧センサを示す模式図
【符号の説明】
【００５９】
１  正極缶
２  負極缶
３  ガスケット
５  発電要素
６  正極材
７  負極材
９  セパレータ
１０  電池缶
１１  正極リング
１２  底壁
１３  周壁
１５  円筒部
１６  フランジ部
７０  スパイク部材
７１  第１部材
７２  第２部材
７３  突起部材
７４  板ばね
１０１  扁平形電池
【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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【図７】
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