(57)【要約】【課題】密閉型アルカリ電池における封口ガスケットの素材と封口ガスケット外周部の圧縮率とを最適化することで、高温多湿環境下でも長期保存特性能に優れ、耐ヒートショック性能にも優れた密閉型アルカリ電池を提供する。【解決手段】ポリアミド樹脂の射出成型により形成される封口ガスケットの外周部を封口板と電池缶とで挟持することで前記電池缶の開口を封口した密閉型アルカリ電池であって、前記ポリアミド樹脂の密度が１．０〜１．１であるともに、前記封口ガスケットの外周部の厚さが、前記挟持の前後における圧縮率で０．５〜０．７に圧縮されている密閉型アルカリ電池とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリアミド樹脂の射出成型により形成される封口ガスケットの外周部を封口板と電池缶とで挟持することで前記電池缶の開口を封口した密閉型アルカリ電池であって、前記ポリアミド樹脂の密度が１．０〜１．１であるともに、前記封口ガスケットの外周部の厚さが、前記挟持の前後における圧縮率で０．５〜０．７に圧縮されていることを特徴とする密閉型アルカリ電池。
【請求項２】
前記封口板が端子板であることを特徴とする請求項１に記載の密閉型アルカリ電池。
【請求項３】
前記ポリアミド樹脂は、６−１０ナイロンまたは６−１２ナイロンであることを特徴とする請求項１または２に記載の密閉型アルカリ電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はアルカリ電池に関し、具体的には、アルカリ電池における封口構造の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＲ６などの密閉型アルカリ乾電池は、正極合剤、セパレータ、負極合剤からなるアルカリ発電要素が有底円筒状の金属製電池缶に収容されるとともに、その電池缶の開口部が樹脂製ガスケットを用いて気密封口されている。図２にＬＲ６型アルカリ乾電池の構造を示した。電池２０は、有底筒状の金属製電池缶（正極缶）２１、環状に成形された正極合剤３１、この正極合剤３１の内側に配設されたセパレータ３２、亜鉛合金を含んでセパレータ３２の内側に充填される負極ゲル３３、この負極ゲル３３中に挿入された負極集電子３４、負極端子板２３、封口ガスケット３５などにより構成される。この構造において、正極合剤３１、セパレータ３２、負極ゲル３３が、電解液の存在下でアルカリ電池２０の発電要素３０を形成する。
【０００３】
当該構造において、正極缶２１は電池ケースを兼ねるとともに、正極合剤３１に直接接触することにより、正極集電体と正極端子２２を兼ねる。負極ゲル３３中に挿入された棒状の金属製負極集電子３４は、皿状の金属製負極端子板２３の内面に溶接により立設固定されている。例示した構造では負極端子板２３が電池缶の「蓋」となる封口板を兼ねた構造となっており、負極端子板２３、負極集電子３４および封口ガスケット３５は、あらかじめ一体に組み合わせられており、封口ガスケット３５の外周部が正極缶２１の開口縁部と負極端子板２３の周縁部との間にかしめられるなどして挟持されて正極缶２１が気密シールされる。もちろん、封口板と負極端子板２３とが別体で、封口ガスケット３５の外周部を封口板と電池缶２１とによって挟持して密閉する構造の電池もある。
【０００４】
図３に封口ガスケット３５の拡大断面を示した。負極集電子３４を圧密状態で挿通させる透孔４１が形成されている中央ボス部４２、正極缶２１の開口縁部と負極端子板２３の周縁との間に挟持される外周部４３、中間隔壁部４４が同心状に形成されている。また、薄肉部（４５，４６）が部分的に形成されることにより、安全弁と応力緩衝の機能が付与されている。具体的には、第１の薄肉部４５は、正極缶２１の内圧が異常上昇したときに先行破断することによりその内圧を逃がす安全弁として作用する。第２の薄肉部４６は、外周部４３と隔壁部４４の間の環状部分にて鉛直方向に屈曲迂回するように形成され、応力緩衝部として作用する。なお、封口ガスケット３５は、一般的に、ポリアミド樹脂を成型材料とする射出成型により形成され、密閉性を重要視するため、密度が高い６−６ナイロンが使用される場合が多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の封口ガスケットに使用されていた６−６ナイロンは、ポリアミド樹脂の中では、密度が１．１４と高く、密閉性を高めるためには好適な材料である。しかし、耐アルカリ性に優れている、とは言い難い。また、高吸水性のため、アルカリ乾電池を長期に保存すると、密閉性を維持できず、漏液に至る可能性がある。すなわち長期保存性能に問題がある。特に、高温多湿の環境下や、短時間で温度が急変するヒートショックが与えられる環境下ではその長期保存性能が著しく劣化する可能性がある。
【０００６】
そこで本発明者らは、密度の低いポリアミド樹脂を封口ガスケットに使用することを考えた。その一方で、密度の低いポリアミド樹脂を封口ガスケットに使用することで、長期保存性が確保できたとしても、単純に封口ガスケットの材料を替えただけでは高い密閉性を達成することが難しいとも考えた。そして、密度の低いポリアミド樹脂を封口ガスケットに使用する際に、どのような特性が重要なのかを考察、あるいは試行錯誤し、従来着目されていなかった封口ガスケット外周部における圧縮率に着目するのに至った。すなわち、封口ガスケット外周部はかしめなどによって電池缶と負極端子板などの封口板に挟持される際、挟持される前の厚さと、挟持された後の厚さの比率が重要な特性であると予想した。しかし、封口ガスケット外周部の圧縮率については、関連する先行技術が皆無であり、参考のため、ナイロン６−６を使った市販の電池における封口ガスケット外周部の圧縮率を調べたところ、その圧縮率は０．８程度であった。
【０００７】
本発明は、上記着目点に基づきなされもので、その目的は、密閉型アルカリ電池における封口ガスケットの素材と封口ガスケット外周部の圧縮率とを最適化することで、高温多湿の環境下でも長期保存特性能に優れ、耐ヒートショック性能にも優れた密閉型アルカリ電池を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明は、ポリアミド樹脂の射出成型により形成される封口ガスケットの外周部を封口板と電池缶とで挟持することで前記電池缶の開口を封口した密閉型アルカリ電池であって、前記ポリアミド樹脂の密度が１．０〜１．１であるともに、前記封口ガスケットの外周部の厚さが、前記挟持の前後における圧縮率で０．５〜０．７に圧縮されている密閉型アルカリ電池とした。
【０００９】
また、前記密閉型アルカリ電池において、封口板は端子板であってもよい。なお、前記ポリアミド樹脂は、６−１０ナイロンまたは６−１２ナイロンとすることが可能である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の密閉型アルカリ電池によれば、高温多湿な環境下に長期に保存したり、ヒートショックを与えたりしても漏液の可能性が極めて低く、高い安全性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
＝＝＝封口ガスケット外周部における圧縮率＝＝＝
本発明に係るアルカリ電池の長期保存性能を評価するために、図２に示した構造のＬＲ６型アルカリ乾電池を作製し、その封口ガスケットとして、密度の異なるポリアミド樹脂を各種使用し、かつ、封口ガスケットの外周部における圧縮率を種々変更して多種多様なサンプルを作製した。図１に、封口ガスケットの外周部における圧縮率についての概念を示した。封口ガスケット３５は、電池缶２１の開口縁部５１と負極端子板２３の外縁部５２との間でその外周部４３がかしめなどにより挟持され、電池缶２１が密閉される。挟持の前後、すなわち電池の組立時において、電池缶２１が密閉される前後における封口ガスケット３５の外周部４３の状態をそれぞれ（Ａ）と（Ｂ）に示した。そして、外周部４３における挟持前後の厚さをそれぞれａ、ｂとして、ｂ／ａを圧縮率とした。
【００１２】
＝＝＝サンプル＝＝＝
封口ガスケットに使用するポリアミド樹脂の種類と、封口ガスケット外周部における圧縮率を種々変更した各種条件のサンプルを作成し、各サンプルについて高温多湿環境下における長期保存性能（以下、長期保存性能）と耐ヒートショック性能とを評価した。長期保存性能は、サンプルを温度４５℃、湿度７０％の高温多湿な環境で長時間保存し、漏液が発生するまでの日数により評価した。耐ヒートショック性能は、−２０℃の温度で８時間保存した後、６０℃の温度で８時間保存する、というサイクルを繰り返し、漏液が発生するまでのサイクル数によって評価した。表１に各サンプルにおける封口ガスケットの条件を示した。また、表２に各サンプルにおける性能評価結果を示した。なお、各サンプルは、それぞれ多数個製造され、全数に対して漏液が発生した個体の数の割合（漏液発生率）によって評価結果を数値化した。
【００１３】
［表１］
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【００１４】
表１における外周部の厚さａについて、「組立前」と「組立時」のそれぞれの数値が記載されているが、これは、封口ガスケットを電池に組み込む際、ボス部の割れを防ぐために封口ガスケットに水分の吸収させる工程があり、当該工程により外周部の厚さａが変化していないことを示すために記載した。「組立前」は水分を吸収させる前の乾燥した状態での厚さａであり、「組立時」は水分を吸収させた後の厚さａである。そして、水分を吸収させた状態で外周部が電池缶と負極端子板などの封口板との間に挟持されると、厚さがｂとなる。したがって、例えば、強くかしめるなど強い圧力で挟持されるほど圧縮率の値は小さくなる。
【００１５】
表１において、サンプル１は、従来の電池に採用されている密度の高い６−６ナイロン（密度：１．１４）を封口ガスケットに使用するとともに、圧縮率を本発明の数値範囲とした参考例である。実施例は、本発明に係るアルカリ電池となる。比較例は、サンプルに使用したポリアミド樹脂の中で最も密度が低い６−１２ナイロン（密度１．０６）を封口ガスケットに使用した場合に、圧縮率を本発明の数値範囲外に設定したサンプルである。
【００１６】
［表２］
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【００１７】
表２より、実施例に係るサンプル３〜６、および８〜１１では、長期保存性能試験では６００日後でも漏液が発生しなかった。耐ヒートショック性能試験では、２００サイクルのヒートショック後でも漏液が発生しなかった。しかし、密度が低いポリアミド樹脂を使用したサンプルでも、挟持の圧力が弱く大きな圧縮率（０．８）のサンプル２については、長期保存性能試験において、４００日目に電池缶と封口ガスケット外周部の間の部分で漏液が発生した。これは、挟持の圧力が弱いために電池缶と封口ガスケット外周とが十分に密着されなかったためと思われる。また、強い圧力で挟持して圧縮率を０．４５と小さくしたサンプル７では、外周部で透明度が失われて封口ガスケットの樹脂に外観上の変化が生じた。そして、長期保存性能試験では、６００日目でも漏液は発生しなかったが、ヒートショック試験において１００サイクル目に漏液が発生した。これは、樹脂を強く圧縮したためポリアミド樹脂の機械的な強度が低下し、ヒートショックによる膨張／収縮に伴う応力に樹脂自体が耐えきれずに漏液を起こしたものと思われる。
【００１８】
なお、参考例であるサンプル１は、実施例における圧縮率の数値範囲内の０．７にしたのにも関わらず、長期保存性能試験において３５０日目で早くも漏液が発生した。すなわち、密度の高いポリアミド樹脂では、長期保存性能を重視すれば、圧縮率を高くする必要性があるが、圧縮率を高めると耐ヒートショック性能に不安が残る。
【００１９】
＝＝＝その他の実施例＝＝＝
上記実施例に採用されたポリアミド樹脂は、６−１０ナイロンまたは６−１２ナイロンであったが、これらに限らず、密度がこれらの樹脂と同じ数値範囲の１．００〜１．１０のポリアミド樹脂を封口ガスケットに使用すれば、同様の長期保存性能や耐ヒートショック性能が得られることは容易に予想される。したがって、本発明ではポリアミド樹脂を６−１０ナイロンまたは６−１２ナイロンに限定するものではない。
【００２０】
また本発明は、負極端子板などの端子板が封口板を兼ねる構造の密閉型アルカリ電池に限らず、封口ガスケットにより電池缶を密閉する構造を備えたあらゆるアルカリ電池にも及んでいる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
長期保存性能や耐ヒートショック性能に優れ、安全性が高い密閉型アルカリ電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明における「圧縮率」を説明するための封口ガスケットの概略図である。
【図２】ＬＲ６型アルカリ電池の断面図である。
【図３】上記アルカリ電池に組み込まれる封口ガスケットの拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
２０  アルカリ電池
２１  電池缶（正極缶）
２２  正極端子部
２３  負極端子板
３０  発電要素
３１  正極合剤
３２  セパレータ
３３  負極ゲル
４３  封口ガスケット外周部
【図１】
2009016080.tif 000005
【図２】
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【図３】
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