(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面部および鍔状周縁部を有する負極端子板と、透孔を有する封口体と、前記透孔に挿入されて前記底面部と頂部において電気的に接触する負極集電子とを具備し、発電要素を内填した正極ケースの上端開口部を内方に折り曲げ、前記封口体を介して前記鍔状周縁部をかしめることにより封口してなるアルカリ乾電池であって、
前記鍔状周縁部が前記底面部よりも厚いことを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項２】
前記負極端子板において、前記鍔状周縁部の厚みが０．８〜１．２ｍｍであり、他の部分の厚みが０．２〜０．８ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のアルカリ乾電池。
【請求項３】
前記負極端子板の鍔状周縁部と底面部をつなぐ連結部の厚みが、前記底面部側から鍔状周縁部に向かって徐々に増加していることを特徴とする請求項１または２記載のアルカリ乾電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルカリ乾電池の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の携帯機器の普及にともなって、アルカリ乾電池の需要も増加しており、アルカリ乾電池に対する放電性能および信頼性の向上ならびに低価格化が強く要請されている。そして、かかる要請に応えるべく、アルカリ乾電池の内容積の拡大とコストダウンを目指し、部品の多機能化および部品点数の低減が試みられている。
【０００３】
なかでも、従来のアルカリ乾電池においては、０．４ｍｍ程度の薄い負極端子板と０．８ｍｍ程度の金属製ワッシャーとを重ね合わせて用いていたが、部品点数の低減のために金属ワッシャーを省き、少し厚い０．６ｍｍ程度の負極端子板を用い、その鍔状周縁部のみを封口体と正極ケースの開口部でかしめ封口する構成が採られていた。
しかし、このように負極端子板のみを用いると、封口した場合に負極端子板の鍔状周縁部が若干変形し、その変形部分が封口体に不要なストレスを与えてしまう。その結果として、封口体にクラックが発生し、最終的に得られるアルカリ乾電池の耐漏液性を低下させてしまうという問題があった。
【０００４】
ここで、図４に、金属製ワッシャーを省略した従来のアルカリ乾電池の負極側の部分概略断面図を示す。図４に示すように、封口体２を介して正極ケース３を直接負極端子板１の鍔状周縁部１ａに嵌合させているため、鍔状周縁部１ａが変形し、そのストレスが封口体２にかかってクラック２ａを発生させているのである。
さらに、アルカリ乾電池の製造においては、棒状の負極集電子４を負極端子板１の中央にある底面部１ｂに接着する場合、当該負極端子板１を隔てて逆側から電気スポット溶接を行うため、負極端子板の底面部１ｂが厚いと、溶接強度が低下してしまうという問題もあった。
すなわち、図２に示すように、負極端子板１において負極集電子４を溶接する底面部１ｂについては、できるだけ薄い方が好ましいのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、金属製ワッシャーを用いないアルカリ乾電池において、負極端子板の変形にともなうストレスにより、封口体にクラックを発生させることがなく、さらに、負極端子板と負極集電子との溶接強度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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上のような問題点を解決するため、本発明は、底面部および鍔状周縁部を有する負極端子板と、透孔を有する封口体と、前記透孔に挿入されて前記底面部と頂部において電気的に接触する負極集電子とを具備し、発電要素を内填した正極ケースの上端開口部を内方に折り曲げ、前記封口体を介して前記鍔状周縁部をかしめることにより封口してなるアルカリ乾電池であって、前記鍔状周縁部が前記底面部よりも厚いことを特徴とするアルカリ乾電池を提供する。
【０００７】
換言すれば、本発明は、封口体の透孔に挿入した負極集電子の頂部と電気的に接触する負極端子板の周縁部を、発電要素を内填した正極ケースを上端開口部を内方に折り曲げて封口してなるアルカリ乾電池において、前記周縁部が鍔状であり、かつ前記負極端子板の他の部分よりも厚いことを特徴とするアルカリ乾電池を提供する。
【０００８】
前記負極端子板においては、前記鍔状周縁部の厚みが０．８〜１．２ｍｍであり、他の部分の厚みが０．２〜０．８ｍｍであるのが有効である。
さらに、前記負極端子板の鍔状周縁部と底面部をつなぐ連結部の厚みが、前記底面部側から鍔状周縁部に向かって徐々に増加しているのが好ましい。すなわち、前記負極端子板の鍔状周縁部と底面部をつなぐ連結部において、前記鍔状周縁部につながる部分が前記底面部につながる部分よりも厚いのが有効である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
理解の容易のため、本発明に係るアルカリ乾電池について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係るアルカリ乾電池の構造を示す部分概略断面図である。図１に示すように、本願発明に係るアルカリ乾電池は、底面部１ｂおよび鍔状周縁部１ａを有する負極端子板１と、透孔（図示せず。）を有する封口体２と、前記透孔に挿入されて前記底面部１ｂと頂部において電気的に接触する負極集電子４とを具備する。そして、発電要素（正極合剤５、セパレータ６および負極ゲル状物質７）を内填した正極ケース３の上端開口部を内方に折り曲げ、前記封口体２を介して前記鍔状周縁部１ａをかしめることにより封口されている。
【００１０】
すなわち、本発明に係るアルカリ乾電池は、封口体２の透孔に挿入した負極集電子４の頂部と電気的に接触する負極端子板１の周縁部１ａを、正極合剤５、セパレータ６および負極ゲル状物質７の発電要素を内填した正極ケース３の上端開口部を内方に折り曲げて封口してなる。
そして、本発明に係るアルカリ乾電池は、前記負極端子板１において、鍔状周縁部１ａが前記底面部１ｂよりも厚いことを最大の特徴とする。
このような構造をとることにより、前記負極端子板が２つの優れた機能を同時に発揮する。すなわち、鍔状周縁部１ａがいわゆるワッシャー機能を発揮してかしめ部分の剛性を向上させ、負極端子板の底面部１ｂが負極集電子４との高い溶接強度を可能として集電機能を向上させるのである。
特に、溶接強度については、負極集電子を負極端子板に溶接する場合、負極端子板を隔てて負極集電子とは反対の側から電気的エネルギーを適用して両者をスポット溶接するため、底面部の厚みが問題となるのである。
【００１１】
ここで、図２に、図１における本願発明のアルカリ乾電池における負極端子板
の概略縦断面図を示す。
図２に示すように、鍔状周縁部１ａの厚みをＸ（ｍｍ）、底面部１ｂの厚みをＹ（ｍｍ）、鍔状周縁部と底面部をつないでいる連結部の厚みをＺ（ｍｍ）とすると、本願発明においては、少なくともＸがＹおよびＺより大きい値をとることが必要である。
具体的には、鍔状周縁部の厚みＸが０．８〜１．２ｍｍであり、他の部分の厚みＹおよびＺが０．２〜０．８ｍｍであるのが有効である。
【００１２】
鍔状周縁部の厚みＸが０．８〜１．２ｍｍの範囲であるのが好ましいのは、０．８ｍｍ未満では鍔状周縁部の変形による封口体のクラック防止効果が小さく、１．２ｍｍを超えると、厚み差をつけるための絞り加工が難しくなる（加工性に劣る）傾向にあるからである。
また、他の部分の厚みＹおよびＺが０．２〜０．８ｍｍの範囲であるのが好ましいのは、０．２ｍｍ未満であると底面部の強度そのものが低下し、落下などの衝撃で変形して漏液し易くなってしまうからであり、０．８ｍｍを超えると溶接強度が低下してしまうからである。
【００１３】
Ｚの具体的な数値範囲に関しては、上述の鍔状周縁部１ａと底面部１ｂの機能を損なわない範囲であれば特に制限はなく、Ｘと同じであってもＹと同じであってもよい。
なかでも、前記負極端子板の鍔状周縁部と底面部をつなぐ連結部１ｃにおいて、前記鍔状周縁部１ａにつながる部分が前記底面部１ｂにつながる部分よりも厚いのが有効である。すなわち、前記連結部が、底面部側から鍔状周縁部側へと徐々に厚くなっているのが好ましい。
こうすることにより、鍔状周縁部１ａおよび底面部１ｂが上述した所定の機能を有効に発揮するからである。
例えば、図３に示すように、連結部１ｃが鍔状周縁部１ａとつながる部分Ｚ1を厚くし、連結部１ｃが底面部１ｂとつながる部分Ｚ2を薄くする。かかる構造にすれば、それぞれ鍔状周縁部１ａにワッシャー機能、底面部１ｂに集電機能を確実に発揮させることができ、さらに負極端子板１そのものの剛性を向上させることもできるため有効である。
【００１４】
その他、封口体２、正極ケース３、負極集電子４、正極合剤５、セパレータ６および負極ゲル状物質７については、従来公知のものを用いることができる。また、かしめ封口も従来公知の方法で行うことができる。
以下に、実施例を用いて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
【００１５】
【実施例】
《実施例１》
図２に示す負極端子板１において、鍔状周縁部１ａの厚みＸを１．０ｍｍ、底面部１ｂの厚みＹおよび連結部１ｃの厚みＺを０．６ｍｍとし、以下のようにして図１に示す構造を有する本発明に係るアルカリ乾電池を作製した。
まず、ニッケルメッキ鋼板製正極ケース３に、電解二酸化マンガン、黒鉛および電解液を含む正極合剤５、ならびにポリビニルアルコール繊維を主体とする不織布からなるセパレータ６を内填した。
つぎに、真鍮製の棒状負極集電子４をナイロン製封口体２の透孔に挿入するとともに、負極集電子４が中央部に位置するように正極ケース３に挿入し、負極端子板１の負極集電子４と反対の側からの電気スポット溶接により、負極集電子１の頂部を負極端子板１の底面部１ｂに溶接した。
ついで、負極端子板１に溶接された負極集電子４を正極ケース３に挿入させつつ、負極端子板１を正極ケース３の開口部に被せた後、上端開口部を封口体２とともに内方に折り曲げ、封口体を介して鍔状周縁部１ａをかしめ封口した。これにより本発明に係るアルカリ乾電池Ａ（ＬＲ２０：単一型）を作製した。
【００１６】
《実施例２》
図２に示す負極端子板１において、鍔状周縁部１ａの厚みＸおよび連結部１ｃの厚みＺを１．０ｍｍ、底面部１ｂの厚みＹを０．６ｍｍとした他は、実施例１と同様にして本発明に係るアルカリ乾電池Ｂを作製および評価した。
【００１７】
《実施例３》
図３に示す負極端子板１において、鍔状周縁部１ａの厚みＸを１．０ｍｍ、底面部１ｂの厚みＹを０．６ｍｍ、連結部１ｃが鍔状周縁部１ａとつながる部分の厚みＺ1を１．０ｍｍ、連結部１ｃが底面部１ｂとつながる部分の厚みＺ2を０．６ｍｍとした他は、実施例１と同様にして本発明に係るアルカリ乾電池Ｃを作製および評価した。
【００１８】
《比較例１および２》
図２に示す負極端子板１において、鍔状周縁部１ａの厚みＸ、底面部１ｂの厚みＹおよび連結部１ｃの厚みＺをすべて１．０ｍｍまたは０．６ｍｍとした他は、実施例１と同様にして従来のアルカリ乾電池Ｄ（１．０ｍｍ）およびＥ（０．６ｍｍ）を作製および評価した。
【００１９】
［評価］
（１）耐漏液性
それぞれ１００個のアルカリ乾電池Ａ〜Ｅを作製して４５℃の環境下に保存し、１年後および２年後に漏液の有無を目視により確認した。また、１年後および２年後にアルカリ乾電池を分解して封口体にクラックが発生しているか否かも顕微鏡により確認した。１００個中、漏液またはクラックのあった乾電池の割合（％）を、結果として表１に示す。
【００２０】
【表１】
0003795726.tif 000002
【００２１】
（２）溶接強度
表２に示す電力（４〜６ＫＶＡ）および加圧力（１０〜１５Ｋｇ）の条件で、本発明に係るアルカリ乾電池Ａならびに比較用アルカリ乾電池ＤおよびＥに用いた負極端子板に負極集電子の頂部を電気スポット溶接した。
ついで、負極端子板を固定した状態で、負極集電子をその軸方向に引っ張り、負極集電子が負極端子板から分離したときの引張強度（ｋｇｆ）をバネ圧計で測定した。これを１０個の負極端子板および負極集電子について行ない、平均値をとった。
引張強度の平均値が、４０ｋｇｆ未満の場合を×、４０ｋｇｆ以上５０ｋｇｆ未満の場合を△、５０ｋｇｆ以上６０ｋｇｆ未満の場合を○、６０ｋｇｆ以上の場合を◎と評価した。結果を表２に示す。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
（３）飛散度合い
電気スポット溶接をした場合には、火花とともに、負極集電体を構成する銅や真鍮などの溶融微粉末が飛散し、これが負極端子板や封口体に付着することがある。このような溶融微粉末が付着した負極端子板や封口体を用いて電池を封口した場合、正極合剤中に混入して電池が自己消耗してしまうことがある。
そこで、溶接強度の評価においては、併せて溶融微粉末の飛散度合いも目視により確認した。飛散のない場合を○、多少の飛散がある場合を△、かなりの飛散がある場合を×と評価した。結果を表３に示す。
【００２４】
【表３】
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【００２５】
表１から分かるように、本発明のアルカリ乾電池Ａ〜Ｃは、従来のアルカリ乾電池Ｅに比べて、耐漏液性に優れ、クラック発生率も小さいことがわかる。
また、表２からわかるように、本発明のアルカリ乾電池Ａは、比較用のアルカリ乾電池Ｄに比べて、溶接強度が高く耐漏液性に優れ、クラック発生率も小さいことがわかる。
さらに、表３から、本発明のアルカリ乾電池Ａは、比較用のアルカリ乾電池Ｅに比べて、電気スポット溶接時の溶融微粉末の飛散度合いが低いことがわかる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、金属製ワッシャーを用いないアルカリ乾電池において、負極端子板の変形にともなうストレスにより、封口体にクラックを発生させることがなく、さらに、負極端子板と負極集電子との溶接強度の高いアルカリ乾電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアルカリ乾電池の構造を示す部分概略断面図である。
【図２】本発明における負極端子板の概略縦断面図である。
【図３】本発明における別の負極端子板の概略縦断面図である。
【図４】従来のアルカリ乾電池の構造を示す部分概略断面図である。
【符号の説明】
１    負極端子板
１ａ  鍔状周縁部
１ｂ  底面部
１ｃ  連結部
２    封口体
３    正極ケース
４    負極集電子
５    正極合剤
６    セパレータ
７    負極ゲル状物質
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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