JP3371616B2 - 電池及びその製造方法 - Google Patents
電池及びその製造方法Info
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- JP3371616B2 JP3371616B2 JP12224695A JP12224695A JP3371616B2 JP 3371616 B2 JP3371616 B2 JP 3371616B2 JP 12224695 A JP12224695 A JP 12224695A JP 12224695 A JP12224695 A JP 12224695A JP 3371616 B2 JP3371616 B2 JP 3371616B2
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- battery
- sealing body
- resin sealing
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電池における封口体の改
良に関し、特に正常時においては電池の密閉作用をな
し、電池の内部圧力が異常に高まった時点で部分的に破
れ、内部の発生ガスを電池外に放出させる封口体を備え
た防爆型電池に関する。
良に関し、特に正常時においては電池の密閉作用をな
し、電池の内部圧力が異常に高まった時点で部分的に破
れ、内部の発生ガスを電池外に放出させる封口体を備え
た防爆型電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、発電要素を内蔵した電池ケー
スの開口部を熱可塑性樹脂よりなる封口体を用いて気密
封口を行うようにした電池、例えば、円筒形のアルカリ
乾電池、アルカリ蓄電池、リチウム電池等では、電池が
短絡されたりあるいは過放電、過充電などの異常な使用
状態においては、電池内部でガス発生が急激に起こり、
電池が膨脹あるいは破裂して、使用機器を破損させた
り、人体に害を及ぼす危険があった。これらを防止する
ため、封口体の一部に薄肉部を形成することによって、
異常使用時に過度のガス発生があった際、電池の封口部
が破裂する以前に封口体の薄肉部が低い圧力で破れ、そ
こからガスを逸散させるような構成としていた。そし
て、その際使用される樹脂封口体は射出成形により成形
されている。つまり、融点以上に加熱された熱可塑性樹
脂を成形金型に射出成形後、自然冷却し、封口体として
使用していた。
スの開口部を熱可塑性樹脂よりなる封口体を用いて気密
封口を行うようにした電池、例えば、円筒形のアルカリ
乾電池、アルカリ蓄電池、リチウム電池等では、電池が
短絡されたりあるいは過放電、過充電などの異常な使用
状態においては、電池内部でガス発生が急激に起こり、
電池が膨脹あるいは破裂して、使用機器を破損させた
り、人体に害を及ぼす危険があった。これらを防止する
ため、封口体の一部に薄肉部を形成することによって、
異常使用時に過度のガス発生があった際、電池の封口部
が破裂する以前に封口体の薄肉部が低い圧力で破れ、そ
こからガスを逸散させるような構成としていた。そし
て、その際使用される樹脂封口体は射出成形により成形
されている。つまり、融点以上に加熱された熱可塑性樹
脂を成形金型に射出成形後、自然冷却し、封口体として
使用していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記構成により、異常
使用時の過渡のガス発生を電池外部に逸散させることを
目的に、薄肉部の厚みや封口体自体の形状、封口構造等
種々の検討がなされてきたが、ある特定の環境条件、例
えば、高温の６０℃条件下で過充電された場合、電池内
部で発生したガスが樹脂封口体を押し上げ、応力を薄肉
部に集中させてこの部分を破ろうとするが、高温状態で
は樹脂自体の引っ張り伸びが常温時に比較して大きくな
り、破れない場合があるといった問題があった。
使用時の過渡のガス発生を電池外部に逸散させることを
目的に、薄肉部の厚みや封口体自体の形状、封口構造等
種々の検討がなされてきたが、ある特定の環境条件、例
えば、高温の６０℃条件下で過充電された場合、電池内
部で発生したガスが樹脂封口体を押し上げ、応力を薄肉
部に集中させてこの部分を破ろうとするが、高温状態で
は樹脂自体の引っ張り伸びが常温時に比較して大きくな
り、破れない場合があるといった問題があった。
【０００４】本発明が解決しようとする課題は、複雑な
封口体の形状変更や材質の変更を必要とせず、薄肉部の
引っ張り強度を下げることで電池の安全性を確保するこ
とにある。
封口体の形状変更や材質の変更を必要とせず、薄肉部の
引っ張り強度を下げることで電池の安全性を確保するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の電池は、一部にガス圧により破断する薄肉
部を持った合成樹脂封口体で封口した電池であって、少
なくともその薄肉部の表面部分および内部が、平均粒径
１〜５μｍの粒状結晶樹脂からなることを特徴とする。
め、本発明の電池は、一部にガス圧により破断する薄肉
部を持った合成樹脂封口体で封口した電池であって、少
なくともその薄肉部の表面部分および内部が、平均粒径
１〜５μｍの粒状結晶樹脂からなることを特徴とする。
【０００６】なお、前記合成樹脂封口体はポリアミド樹
脂であることが好ましい。また、本発明の電池の製造方
法は、一部にガス圧により破断する薄肉部を持った合成
樹脂封口体で封口した電池の製造方法であって、前記合
成樹脂封口体を射出成形後に急冷することを特徴とす
る。
脂であることが好ましい。また、本発明の電池の製造方
法は、一部にガス圧により破断する薄肉部を持った合成
樹脂封口体で封口した電池の製造方法であって、前記合
成樹脂封口体を射出成形後に急冷することを特徴とす
る。
【０００７】なお、前記合成樹脂封口体はポリアミド樹
脂であることが好ましい。
脂であることが好ましい。
【０００８】
【作用】本発明の作用を以下に述べる。
【０００９】熱可塑性樹脂を射出成形する際、その成形
条件やその後の放置、冷却方法により、樹脂封口体内の
高分子の粒状結晶の成長状態が大きく変わる。封口体の
表面は射出成形直後、直ちに成形金型および外気に接し
て急冷されるため非晶質あるいは粒径１μｍ程度の粒状
結晶であるのに対して、内部は比較的徐冷されるため大
きな粒径の球状結晶が成長する。図２は封口体９の薄肉
部９′の断面を示し、内部の粒状結晶１１と表面の非晶
質部分１２を示す模式図である。例えば、封口体が射出
成形後常温で放冷され、表面から固化して内部がゆっく
り冷却される場合は、平均粒径が１０μｍ〜４０μｍ程
度の高分子の球状結晶が成長する。高温状態で電池の内
部ガス圧により引っ張り応力が働いた場合、結晶が大き
く成長した樹脂封口体では、高温で樹脂が伸びやすくな
り薄肉部が破れにくく電池が破裂することがある。とこ
ろが、樹脂成形直後に急冷するなどの方法で非晶質かあ
るいは平均粒径が１〜５μｍの微細な粒状結晶を生成さ
せた場合は、非晶質部分あるいは微細結晶の粒界が脆く
裂けて破れやすいため、高温条件下においても伸びは低
く、ガス圧により薄肉部９′が破断して電池内部のガス
を電池外部に逃がすことができる。
条件やその後の放置、冷却方法により、樹脂封口体内の
高分子の粒状結晶の成長状態が大きく変わる。封口体の
表面は射出成形直後、直ちに成形金型および外気に接し
て急冷されるため非晶質あるいは粒径１μｍ程度の粒状
結晶であるのに対して、内部は比較的徐冷されるため大
きな粒径の球状結晶が成長する。図２は封口体９の薄肉
部９′の断面を示し、内部の粒状結晶１１と表面の非晶
質部分１２を示す模式図である。例えば、封口体が射出
成形後常温で放冷され、表面から固化して内部がゆっく
り冷却される場合は、平均粒径が１０μｍ〜４０μｍ程
度の高分子の球状結晶が成長する。高温状態で電池の内
部ガス圧により引っ張り応力が働いた場合、結晶が大き
く成長した樹脂封口体では、高温で樹脂が伸びやすくな
り薄肉部が破れにくく電池が破裂することがある。とこ
ろが、樹脂成形直後に急冷するなどの方法で非晶質かあ
るいは平均粒径が１〜５μｍの微細な粒状結晶を生成さ
せた場合は、非晶質部分あるいは微細結晶の粒界が脆く
裂けて破れやすいため、高温条件下においても伸びは低
く、ガス圧により薄肉部９′が破断して電池内部のガス
を電池外部に逃がすことができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。
明する。
【００１１】図１は、本実施例で用いた円筒型アルカリ
電池の構造断面図である。図１において１は陽極端子、
２はカップ状セパレータ、３は二酸化マンガンと黒鉛か
らなる正極合剤、４は正極ケースである金属缶、５は外
装ラベル、６はゲル状電解液に粉末状活物質を分散させ
たゲル負極、７は集電子、８は負極端子である底板、９
はポリアミド樹脂からなり、一部に薄肉部９’を設けた
樹脂封口体、１０は金属ワッシャーである。
電池の構造断面図である。図１において１は陽極端子、
２はカップ状セパレータ、３は二酸化マンガンと黒鉛か
らなる正極合剤、４は正極ケースである金属缶、５は外
装ラベル、６はゲル状電解液に粉末状活物質を分散させ
たゲル負極、７は集電子、８は負極端子である底板、９
はポリアミド樹脂からなり、一部に薄肉部９’を設けた
樹脂封口体、１０は金属ワッシャーである。
【００１２】本実施例では、樹脂封口体９としてポリア
ミド樹脂（デュポン社製 ナイロン６６）を使用した場
合を例に述べる。まず、ナイロン６６を射出成形機に供
給し、所定の温度、本実施例では、２５０℃〜２７０℃
で溶融させて樹脂金型に供給し、一部に薄肉部９′をも
った樹脂封口体９を射出成形した。金型から離型した樹
脂封口体９を直ちに０℃程度の循環する氷水に浸し、樹
脂封口体９の表面温度が０℃〜２０℃になるまで２分以
内に完全に冷却させた。
ミド樹脂（デュポン社製 ナイロン６６）を使用した場
合を例に述べる。まず、ナイロン６６を射出成形機に供
給し、所定の温度、本実施例では、２５０℃〜２７０℃
で溶融させて樹脂金型に供給し、一部に薄肉部９′をも
った樹脂封口体９を射出成形した。金型から離型した樹
脂封口体９を直ちに０℃程度の循環する氷水に浸し、樹
脂封口体９の表面温度が０℃〜２０℃になるまで２分以
内に完全に冷却させた。
【００１３】次に、このようにして得られた樹脂封口体
９を切断し、表面を研磨して偏向顕微鏡により結晶の大
きさを測定した。
９を切断し、表面を研磨して偏向顕微鏡により結晶の大
きさを測定した。
【００１４】その後、乾燥処理で樹脂封口体９の水分を
調湿した後、これを用いて電池を組み立て、安全性試験
を実施した。この安全性試験としては、アルカリ乾電池
４個の直列の回路において、その中の１個だけを逆向き
に接続させて短絡させる試験を実施した。このような回
路では、逆に接続された電池が残り３個の電池により充
電されるため、電池内で水の電気分解反応が進行し水素
ガスと酸素ガスが発生して、電池内部の圧力が高まり、
その結果、常温領域では薄肉部９′が裂けてガスが逸散
されて電池の破裂現象を未然に防ぐことができる。本実
施例では、薄肉部９′の樹脂条件を変化させて、２０
℃、４５℃、６０℃、８０℃の各温度条件下で各２０セ
ットづつこの安全性試験を実施した。その結果を表１に
示す。なお、表中には、分母に試験セット数、分子に破
裂したセット数を示した。
調湿した後、これを用いて電池を組み立て、安全性試験
を実施した。この安全性試験としては、アルカリ乾電池
４個の直列の回路において、その中の１個だけを逆向き
に接続させて短絡させる試験を実施した。このような回
路では、逆に接続された電池が残り３個の電池により充
電されるため、電池内で水の電気分解反応が進行し水素
ガスと酸素ガスが発生して、電池内部の圧力が高まり、
その結果、常温領域では薄肉部９′が裂けてガスが逸散
されて電池の破裂現象を未然に防ぐことができる。本実
施例では、薄肉部９′の樹脂条件を変化させて、２０
℃、４５℃、６０℃、８０℃の各温度条件下で各２０セ
ットづつこの安全性試験を実施した。その結果を表１に
示す。なお、表中には、分母に試験セット数、分子に破
裂したセット数を示した。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１に示すように、比較例１，２では、２
０℃の常温領域においては、全数薄肉部が破断し破裂し
なかったが、４５℃以上の高温領域では薄肉部が破断せ
ず破裂した。しかしながら、本実施例１，２では、高温
を含む広い温度領域で全数薄肉部９′が破断して、電池
内部のガスを電池外部に逃がすことができ、破裂しなか
った。すなわち、薄肉部の表面部分および内部の粒状結
晶の平均粒径が５μｍ以下であれば、全て薄肉部が破断
して安全性を確保することができることが確認された。
０℃の常温領域においては、全数薄肉部が破断し破裂し
なかったが、４５℃以上の高温領域では薄肉部が破断せ
ず破裂した。しかしながら、本実施例１，２では、高温
を含む広い温度領域で全数薄肉部９′が破断して、電池
内部のガスを電池外部に逃がすことができ、破裂しなか
った。すなわち、薄肉部の表面部分および内部の粒状結
晶の平均粒径が５μｍ以下であれば、全て薄肉部が破断
して安全性を確保することができることが確認された。
【００１７】なお、実施例では、封口体としてナイロン
６６を用いたが、ポリエチレン、ポリプロピレンでもほ
ぼ同様の結果が得られた。
６６を用いたが、ポリエチレン、ポリプロピレンでもほ
ぼ同様の結果が得られた。
【００１８】また、樹脂封口体の製造は、本実施例以外
の方法、例えば、成形条件を変更することによっても同
様の効果が得られた。
の方法、例えば、成形条件を変更することによっても同
様の効果が得られた。
【００１９】また、ガス圧により破断する防爆用薄肉部
を有する他の電池系、例えばリチウム電池や角型電池に
おいても同様の効果が得られることは言うまでもない。
を有する他の電池系、例えばリチウム電池や角型電池に
おいても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電池内
部が高圧となっても、高温を含む広い温度領域で樹脂封
口体の薄肉部が確実に裂けて内部のガスを逸散させるこ
とができ、破裂することのない安全性に優れた電池を提
供することができる。
部が高圧となっても、高温を含む広い温度領域で樹脂封
口体の薄肉部が確実に裂けて内部のガスを逸散させるこ
とができ、破裂することのない安全性に優れた電池を提
供することができる。
【図１】本発明の実施例における筒形アルカリ乾電池を
示す側断面図。
示す側断面図。
【図２】図１の筒形アルカリ乾電池の樹脂封口体の薄肉
部の断面を模式的に示した図
部の断面を模式的に示した図
１ 陽極端子
２ セパレータ
３ 正極合剤
４ 金属缶（正極ケース）
５ 外装ラベル
６ ゲル負極
７ 集電子
８ 底板（負極端子）
９ 樹脂封口体
９′薄肉部
１０ 金属ワッシャー
１１ 薄肉部内部の粒状結晶
１２ 薄肉部表面の非晶質部分
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 大窪 威
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(56)参考文献 特開 平１−173565（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−132765（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−136453（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 2/08
H01M 2/12 101
B29C 33/42
B29C 45/00
Claims (5)
- 【請求項１】一部にガス圧により破断する薄肉部を持っ
た合成樹脂封口体で封口した電池であって、少なくとも
その薄肉部の表面部分および内部が、平均粒径１〜５μ
ｍの粒状結晶樹脂からなる電池。 - 【請求項２】前記合成樹脂封口体がポリアミド樹脂であ
ることを特徴とする請求項１記載の電池。 - 【請求項３】一部にガス圧により破断する薄肉部を持っ
た合成樹脂封口体で封口した電池の製造方法であって、
前記合成樹脂封口体を射出成形後に急冷することを特徴
とする電池の製造方法。 - 【請求項４】金型から離型した前記合成樹脂封口体を、
樹脂封口体の表面温度が０〜２０℃なるまで２分以内に
冷却させて急冷することを特徴とする請求項３記載の電
池の製造方法。 - 【請求項５】前記合成樹脂封口体がポリアミド樹脂であ
ることを特徴とする請求項３または４記載の電池の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12224695A JP3371616B2 (ja) | 1995-05-22 | 1995-05-22 | 電池及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12224695A JP3371616B2 (ja) | 1995-05-22 | 1995-05-22 | 電池及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08315791A JPH08315791A (ja) | 1996-11-29 |
| JP3371616B2 true JP3371616B2 (ja) | 2003-01-27 |
Family
ID=14831216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12224695A Expired - Fee Related JP3371616B2 (ja) | 1995-05-22 | 1995-05-22 | 電池及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3371616B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6042967A (en) * | 1998-07-29 | 2000-03-28 | Duracell Inc | End cap seal assembly for an electrochemical cell |
| JP6083024B2 (ja) * | 2013-07-25 | 2017-02-22 | 新生化学工業株式会社 | アルカリ乾電池用ガスケット |
| WO2016038793A1 (ja) * | 2014-09-09 | 2016-03-17 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | アルカリ乾電池 |
-
1995
- 1995-05-22 JP JP12224695A patent/JP3371616B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08315791A (ja) | 1996-11-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071122 Year of fee payment: 5 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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