JPH078950U - 密閉型電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶縁部材を定位置に配設して、電解液に起因
する、封口体と電池ケースの溶接不良を防止する。 【構成】 電池ケース４の開口部に封口体１の周縁を溶
接して電池ケース４の開口部を密閉している。封口体１
と電極群２の間には、電池ケース４の内面に沿う外形の
絶縁部材３を配設している。絶縁部材３の外周に、電解
液５の浸透を阻止する凹所３Ａを設けている。 【効果】 絶縁部材の凹所が、毛細管現象によって、電
解液が絶縁部材と電池ケースとの間に浸透するのを防止
して、ピンホール等の溶接不良を防止する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、封口体を溶接して電池ケースを密閉している電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】

電池ケースの開口部に封口体を溶接した電池は、図１に示すように、封口体１ と電極群２との間に絶縁部材３を配設している。絶縁部材３は、電極群２を押圧 して電池ケース４の定位置に配設する。したがって、絶縁部材３は、封口体１と 電極群２との間に配設される。ここに配設される絶縁部材３は、電池ケース４の 正確な位置に簡単に配設できるように、電池ケース４の内面に沿う外形に成形さ れる。この形状の絶縁部材３は、電極群２を挿入した後、電池ケース４の開口部 に挿入される。

【０００３】 図１に示す構造の密閉型電池は、電池ケース４に絶縁部材３を挿入した後、電 池ケース４の開口部に封口体１を嵌入する。その後、封口体１と電池ケース４と の境界をレーザー溶接して、電池ケース４を密閉する。密閉された電池ケース４ は、封口体１と電極群２との間に配設された絶縁部材３によって、電極群２を定 位置に配設する。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、図１に示す構造の密閉型電池は、封口体１とケーシングとの境界を 溶接するときに、局部的に溶接不良が発生してピンホールができることがある。 溶接不良は電解液５が原因で発生する。溶接するときに、封口体１と電池ケース ４との境界に電解液５が存在していると、これが封口体１と電池ケース４との完 全な溶接を阻害することが理由である。封口体１と電池ケース４とを理想的な状 態で溶接するには、両者の境界から異物を除くことが大切である。境界に電解液 ５が存在していると、これが封口体１と電池ケース４との完全は溶接を阻害する ことが理由である。また、境界に電解液等の異物があると、封口体１と電池ケー ス４とが溶融されたときに、両者が直接には接触できなくなって、溶接不良の原 因となる。

【０００５】 通常、密閉型アルカリ蓄電池では、正、負極及びセパレータからなる電極群２ が保持できる程度に電解液量が制限されており、絶縁部材３を配設する部分には 、電解液５が満たされていない。にもかかわらず、絶縁部材３の上方に位置する 封口体１と電池ケース４との境界に電解液５が存在するようになる。 この原因としては、図１の点線で示すように、絶縁部材３と電池ケース４との 間の狭い隙間を、電解液５が上昇する毛細管現象、及びアルカリ電解液を用いる ことにより、電池ケース４が負極端子を兼用する場合に、電解液が電池ケースを 這い上がるクリーピング現象が考えられる。 ただ、クリーピング現象による電解液の上昇は、毛細管現象とは比較にならな いほど遅く、封口体１と電池ケース４との溶接においては、特に、毛細管現象に よる電解液の上昇が問題になる。 この毛細管現象を防止する方法としては、絶縁部材３の外形を小さくして、絶 縁部材３と電池ケース４の内面との間に広い隙間を設けることが考えられる。毛 細管現象で上昇する電解液５は広い隙間を上昇することが難しいからである。し かしながら、外形を小さくした絶縁部材３は、電池ケース４の定位置に正確に配 設することができない。電池ケース４の内部で移動するからである。定位置に配 設できない絶縁部材３部分的に電池ケース４の内面に密着する。部分的に密着す ると、その部分で毛細管現象によって電解液５が上昇して溶接不良を発生させる 。

【０００６】 本考案は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本 考案の重要な目的は、絶縁部材を定位置に配設できるようにして、電解液に起因 する封口体と電池ケースの溶接不良を極限できる密閉型電池を提供することにあ る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】 本考案の密閉型電池は、前述の目的を達成するために下記の構成を備える。本 考案は、電極群２を内蔵する電池ケース４の開口部に、封口体１の周縁を溶接し て電池ケース４の開口部を密閉しており、かつ、封口体１と電極群２の間には、 電池ケース４の内面に沿う外形の絶縁部材３を配設している密閉型電池を改良し たものである。

【０００８】 本考案の密閉型電池は、絶縁部材３の外周面に、電解液５の浸透を阻止する環 状の凹所３Ａを設けている。絶縁部材３に設けた凹所３Ａは、毛細管現象によっ て、電解液５が絶縁部材３と電池ケース４との間に浸透するのを防止する。それ は、絶縁部材３の外周が電池ケース４の内面に密着するのを防止するからである 。

【０００９】

【作用】

本考案の作用をわかりやすくするために、本考案の好ましい実施例を示す図２ にしたがって、電解液５が浸透する状態を説明する。この図に示す密閉型電池に 内蔵される絶縁部材３は、外周面に沿って、浅いＵ溝状の凹所３Ａを環状に設け ている。この形状の絶縁部材３は、電池ケース４に挿入されたときに、毛細管現 象で電解液５が封口体１と電池ケース４との境界に上昇するのを防止する。この 形状の絶縁部材３を電池ケース４に挿入した場合には、絶縁部材３と電池ケース ４の間のＳ、Ｔ間は、絶縁部材３と電池ケース４との隙間が非常に狭いため、電 解液５が浸透していくものの、その上方のＴ、Ｕ間では、電解液の上昇が制御さ れる。これは、毛細管現象による電解液の上昇が、狭い隙間でしか発生しないか らであり、Ｔ、Ｕ間には凹所３Ａが存在するので、絶縁部材３と電池ケース４と の間隔が広くなり、毛細管現象が起こらない。したがって、前記Ｔ、Ｕ間の凹所 の存在により、封口体１と電池ケース４の溶接部まで電解液５が浸透することが 抑制でき、溶接不良を極力減少させることが可能となる。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例 は、本考案の技術思想を具体化するための密閉型電池を例示するものであって、 本考案は、密閉型電池の構造や使用材料を下記のものに特定しない。

【００１１】 さらに、この明細書は、実用新案登録請求の範囲を理解し易いように、実施例 に示される部材に対応する番号を、「実用新案登録請求の範囲の欄」、「作用の 欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している 。ただ、実用新案登録請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するも のでは決してない。

【００１２】 ［実施例Ａ］ 図２は、密閉型電池であるニッケル水素電池の断面図、図３はその分解斜視図 である。これ等の図に示すニッケル水素電池は、電池ケース４内に電極群２を内 蔵して、電解液５を注液している。電極群２の上には絶縁部材３を配設している 。ケーシングの開口部は、封口体１で気密に閉塞される。

【００１３】 電池ケース４は金属板を、上方開口の角型にプレス成形しもので、負極端子に 兼用される。電極群２は、焼結式ニッケルからなる＋極と、水素吸蔵合金からな る−極とをセパレータを介して積層したものである。電解液５は、３０ｗｔ％の ＫＯＨ水溶液である。電解液５は、電極群２と封口体１との間に隙間ができる量 を注液する。封口体１は、図１と図２とに示すように、絶縁パッキン６を介して 正極端子７を固定している。正極端子７は、ガスケット８をかしめ加工して、封 口体１に固定されている。正極端子７は、図示しないが、内部に安全弁を内蔵す る。安全弁は、密閉型電池の内圧が異常に上昇すると開弁して、電池ケースが破 裂するのを防止する。封口体１は、周縁を電池ケース４にレーザー溶接して電池 ケース４の開口部を気密に閉塞する。

【００１４】 封口体１と電極群２との間には、電極群２を所定の位置に配設するために、絶 縁部材３を配設する。絶縁部材３は、ポリプロピレン樹脂等の絶縁材を成形して 製作される。絶縁部材３は、ポリプロピレン樹脂に代わって、ポリエチレン樹脂 、テフロン樹脂、ナイロン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリスルホ ン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンオキサイ ド樹脂、アクリロニトリルブチレンスタジエン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、塩化ビニル 樹脂、アクリル樹脂等のプラスチックや、セラミック等の絶縁材で製作すること もできる。

【００１５】 絶縁部材３は、電池ケース４の開口部の正確な位置に配設できるように、図４ の斜視図に示すように、電池ケース４の内面に沿う方形状の枠形状に形成されて いる。枠形状の絶縁部材３は、長片の中央を連結して補強した形状としている。 さらに、図２ないし図４に示す絶縁部材３は、外周に沿って浅いＵ溝状の凹所３ Ａを環状に設けている。この構造の絶縁部材３は、中央に沿って設けた凹所３Ａ によって、毛細管現象による電解液５の上昇を阻止する。

【００１６】 図２と図３に示すニッケル水素電池は、下記の工程で組み立てられる。 電池ケース４に電極群２を挿入する。 電池ケース４に電解液５を注液する。 電池ケース４の開口部に絶縁部材３を挿入する。 電極群２の正極リードを封口体１の正極端子７に連結する。 電池ケース４の開口部に封口体１を嵌入する。 封口体１の周縁を電池ケース４にレーザー溶接して、電池ケース４の開口部 を密閉する。

【００１７】 ［実施例Ｂ］ 絶縁部材３の形状を、図５に示す形状とする以外、実施例Ａと同じようにして 、ニッケル水素電池を製作する。この図に示す絶縁部材３は、上縁と下縁に沿っ て環状の凹所３Ａを設けている。

【００１８】 ［従来例Ｃ］ 絶縁部材３の形状を図６に示すようにする以外、実施例Ａと同じようにして、 ニッケル水素電池を製作する。この図に示す絶縁部材３は、外周に凹所３Ａがな く、外周面が電池ケース４の内面に接近する。

【００１９】

【表１】

【００２０】 実施例Ａ、Ｂと、従来例Ｃのニッケル水素電池を製作するにあたり、電池ケー ス４の開口部に絶縁部材３を挿入した後、電池ケース４の溶接部に電解液５が上 昇するまでの時間を測定した。本考案の実施例Ａ、Ｂの密閉型電池は、毛細管現 象による電解液５の上昇が阻止され、電解液５は、クリーピング現象によって電 池ケース４の溶接部に上昇する。従来例Ｃの密閉型電池は、毛細管現象とクリー ピング現象の両方で電解液５が電池ケース４の溶接部に上昇する。測定結果を表 １に示す。

【００２１】 この表に示すように、本考案の密閉型電池は、電解液５が電池ケース４の上端 に上昇するまでに５５〜９０分もかかる。毛細管現象による電解液５の上昇が効 果的に阻止されているからである。これに対して、従来例Ｃの密閉型電池は、わ ずかに１〜１０分で電解液５が電池ケース４の上端に上昇してしまう。毛細管現 象による電解液５の上昇は、クリーピング現象とは比較にならないほど、ほとん ど瞬時に電解液５を上昇させるからである。

【００２２】 実施例Ａの密閉型電池において、電解液５が電池ケース４の溶接部に上昇する 状態を、図２に示している。この図に示すように、実施例Ａの密閉型電池は、電 極群２の上部に存在する余剰の電解液５が、絶縁部材３と電池ケース４の間のＳ 、Ｔ間に浸透するが、絶縁部材３のＴ部分よりも上には凹所３Ａを設けているの で、この部分では、毛細管現象によって電解液５が上昇することがない。凹所３ ＡのあるＴ、Ｕ間は、クリーピング現象によって電解液５はゆっくりと上昇する 。したがって、実施例Ａ、Ｂの密閉型電池は、電池ケース４の溶接部分に電解液 ５が上昇するのに著しく時間がかかる。

【００２３】 ところが、図１に示す実施例Ｃの密閉型電池は、絶縁部材３の外周を電池ケー ス４の内面に接近させるので、電極群２の上部に存在する余剰の電解液５は、毛 細管現象によってほとんど瞬時に溶接部分まで上昇してしまう。

【００２４】 本考案の密閉型電池は、以上のように、電池ケース４の溶接部分に電解液５が 上昇する時間を著しく遅らせることができる。したがって、絶縁部材３と封口体 １とを電池ケース４の開口部に装着して溶接するとき、溶接部にピンホール等が 発生して溶接不良となる確率を極限できる特長がある。表２は、実施例ＡＢと、 従来例Ｃの密閉型電池のピンホールなどの溶接不良発生率の実測値を示している 。

【００２５】 この表に示すされるように、本考案の密閉型電池は、従来品に比較して、ピン ホール等に起因する不良品の発生率を３〜５％に極限できる。従来品の不良率を １００％とするので、本考案の密閉型電池は、従来の品の１／３０〜１／２０に 極減できることになる。

【００２６】

【表２】

【００２７】 本考案の密閉型電池は、以上のように絶縁部材３の外周に凹所３Ａを設けるこ とによって、電解液５に起因する不良率を著しく改善できる。ただ、本考案の密 閉型電池は、絶縁部材３の構造を前記の形状に特定せず、毛細管現象による電解 液５の上昇を阻止する環状の凹所３Ａを設けた全ての形状とすることができる。 たとえば、図示しないが、絶縁部材の外周に小凸起を設け、この小凸起によって その間に凹所を設けた構造等も使用できる。

【００２８】 さらに、前記の実施例は、密閉型電池をニッケル水素電池としたが、本考案の 密閉型電池は、電池のタイプをニッケル水素電池に特定しない。本考案の密閉型 電池は、電極群２と封口体１との間に絶縁部材３を配設して封口体１を電池ケー ス４に溶接して密閉する全てのタイプ、例えばニッケルカドミウム電池、ニッケ ル亜鉛電池、ニッケル鉄電池、鉛蓄電池、銀電池等とすることもできる。さらに 電池ケース４の形状も角型に特定せず、円筒型の密閉型電池とすることもできる 。

【００２９】

【考案の効果】

本考案の密閉型電池は、封口体をケーシングに溶接するときに、ピンホール等 の溶接不良を極減して、歩留を著しく向上できる特長がある。それは、本考案の 密閉型電池が、電池ケースの内面に沿う形状をしている絶縁部材の外周に凹所を 設け、この凹所によって、電解液が毛細管現象によって電池ケースの溶接部部に 移動するのを効果的に防止しているからである。電池ケースに注入した余剰の電 解液が電池ケースの溶接部分に移動すると、封口体を電池ケースに確実に溶接で きなくなる。電解液が封口体と電池ケースの溶接を阻害するからである。本考案 の密閉型電池は、極めて簡単な構造で、電解液に起因する溶接不良を極減する。 絶縁部材の凹所が、余剰の電解液の上昇を確実に阻止するからである。本考案の 密閉型電池は、毛細管現象による電解液の上昇を阻止し、電解液はクリーピング 現象によってのみ上昇する。クリーピング現象による電解液の移動は、毛細管現 象とは比較にならない程遅い。このため、電解液が封口体と電池ケースとの溶接 部分に移動する前に、封口体を電池ケースに溶接できる。表１は、電解液が電池 ケースの溶接部分に移動する時間を示していてる。この表に示すように、本考案 の密閉型電池は、従来の電池とは比較にならない程遅く電解液が溶接部分に移動 する。さらに、図２は本考案の密閉型電池の不良率が従来例に比較して極めて優 れていることを明示する。従来例のピンホール等の不良率を１００％とするとき に、本考案の密閉型電池はわずかに数十分の１に極限する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の密閉型電池の一例を示す断面図

【図２】本考案の密閉型電池の実施例を示す断面図

【図３】図２に示す密閉型電池の分解斜視図

【図４】図２に示す密閉型電池の絶縁部材の斜視図

【図５】本考案の他の実施例の密閉型電池に使用する絶
縁部材の斜視図

【図６】図１に示す従来の密閉型電池に使用する絶縁部
材の斜視図

【符号の説明】

１…封口体 ２…電極群 ３…絶縁部材 ３Ａ…凹所 ４…電池ケース ５…電解液 ６…絶縁パッキン ７…正極端子 ８…ガスケット

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極群(2)を収納する電池ケース(4)の開
   口部に、封口体(1)の周縁を溶接して電池ケース(4)の開
   口部を密閉してなり、かつ、封口体(1)と電極群(2)の間
   には、電池ケース(4)の内面に沿う外形の絶縁部材(3)を
   配設した密閉型電池において、 前記絶縁部材(3)の外周面には、環状の凹所(3A)を有す
   ることを特徴とする密閉型電池。