JP4223134B2 - 密閉型電池の容器封口構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば密閉型ニッケルカドミウム電池等の密閉型電池における容器封口構造に係り、基本的に、略有底円筒状容器の開口縁部を内方へ絞り込むことによって、ガスケットを介して封口蓋をかしめた容器封口構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
図3には、本発明が適用される一般的な密閉型電池の例が示されている。図3において、密閉型電池は、略有底円筒状の鋼製容器(溝付き缶)1と、この容器1の上部開口10を封口するための略円盤状の金属製封口蓋2と、この封口蓋2の外周部分20と容器1との間に介設される合成樹脂製ガスケット3とを備えている。
【0003】
上記容器1は、その上部開口10側の内周に環状突出部14が形成されると共に、内部に正極材、負極材、セパレータおよび電解液等の電池内容物(図示せず)を収納するようになっている。なお、上記封口蓋2の中央部には、正極端子22が設けられている。
【0004】
次に図4には、上記のような密閉型電池における容器封口構造の従来例が示されている。図4において、容器1の開口縁部12を内方へ絞り込むことにより、封口蓋2の外周部分20が、ガスケット3を介して、容器1の開口縁部12と環状突出部14との間で押圧固定され(かしめられ)ている。
【0005】
図4に示すように、容器1の開口縁部12は、その先端側がほぼ水平となるように絞り込まれている。この場合、容器1の開口縁部12と環状突出部14との間でのガスケット3の圧縮変形量は、例えば、当該圧縮変形による初期圧縮応力が圧縮降伏応力の30〜40%の大きさとなる程度である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の密閉型電池の容器封口構造には、以下のような問題点がある。すなわち、容器内が急激に高圧になったような場合に、容器1の開口縁部12が上方へ押し広げられ、容器1の上部開口10(容器1および封口蓋2とガスケット3との間)から電解液が漏れ出す恐れがある。
【0007】
また、容器内圧が急速に高圧から低圧へ移行する際、極低圧(例えば0〜0.5kg/cm2)において、容器1および封口蓋2の微動(微小な変形や変位)が生ずるが、そのような場合にも容器1の上部開口10からの電解液の漏れが発生する恐れがある。
【0008】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、容器内圧の変動等による容器の上部開口からの電解液の漏れを効果的に防止できるような密閉型電池の容器封口構造を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上部開口側の内周に環状突出部が形成された略有底円筒状の鋼製容器と、前記容器の上部開口を封口するための略円盤状の金属製封口蓋と、前記封口蓋の外周部分と、前記容器との間に介設される合成樹脂製ガスケットとを備えた密閉型電池の容器封口構造であって、前記容器の開口縁部を内方へ絞り込むことにより、前記封口蓋の外周部分が、前記ガスケットを介して、前記容器の開口縁部と環状突出部との間で押圧固定されており、前記容器の開口縁部は、その先端側が水平に対して5〜30°下方を向く状態に絞り込まれていることを特徴とする密閉型電池の容器封口構造である。
【0010】
この発明によれば、容器の開口縁部はその先端側が水平に対して5〜30°下方を向く状態に絞り込まれているので、当該先端側がほぼ水平となるように絞り込まれている場合に比べ、容器の開口縁部と環状突出部との間で、特に封口蓋の外周部分の上下面が、ガスケットを介してより強力に押圧固定される。
【0011】
本発明において、容器の開口縁部と環状突出部との間でのガスケットの圧縮変形量は、当該圧縮変形による初期圧縮応力が圧縮降伏応力の30〜80%の大きさとなるように設定することが好ましい。
【0012】
そのように、ガスケットの圧縮変形量を、当該圧縮変形による初期圧縮応力が圧縮降伏応力より小さくなるように設定することで、ガスケットにおける上記圧縮変形による初期圧縮応力と容器内圧の上昇による圧縮応力との合応力を、圧縮降伏応力以内に抑えることが可能となる。また、容器内圧が急速に高圧から低圧へ移行する際、容器および封口蓋の微動(微小な変形や変位)が生ずるが、ガスケットにそのような微動に追従して変形する余地が残されているので、そのような場合の容器の上部開口からの電解液の漏れを防止することができる。
【0013】
また、ガスケットは合成樹脂製であるため、その圧縮変形量を、上記のように当該圧縮変形による初期圧縮応力が圧縮降伏応力の80%以内となるように設定することで、応力緩和現象による当該圧縮応力の過剰な低下を抑制することができる。このため、容器の上部開口からの電解液の漏れの防止を、長期間に亘って確保することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。図1及び図2は本発明による密閉型電池の容器封口構造の実施の形態を示す図である。なお、図1及び図2に示す本発明の実施の形態において、図3に示す一般的な密閉型電池および図4に示す従来の容器封口構造と同一の構成部分には同一符号を付すと共に、適宜図3も参照して説明する。
【0015】
まず、図3において、本発明が適用される一般的な密閉型電池(例えば密閉型ニッケルカドミウム電池)は、略有底円筒状の容器(溝付き缶)1と、この容器1の上部開口10を封口するための略円盤状の封口蓋2と、この封口蓋2の外周部分20と容器1との間に介設されるガスケット3とを備えている。
【0016】
ここで、上記容器1は、例えばニッケルメッキ鋼材等の鋼製であり、封口蓋2は、一般に金属製である。また、上記ガスケット3は、例えばポリサルフォン等の合成樹脂製である。
【0017】
上記容器1は、その上部開口10側において外周に環状溝部16が形成され、これに対応して内周に環状突出部14が形成されている。また、容器1は、内部に正極材、負極材、セパレータおよび電解液等の電池内容物(図示せず)を収納するようになっている。なお、上記封口蓋2の中央部には、正極端子22が設けられている。
【0018】
次に図1には、上記のような密閉型電池に適用される、本実施形態の容器封口構造が示されている。図1において、容器1の開口縁部12を内方へ絞り込むことにより、封口蓋2の外周部分20が、ガスケット3を介して、容器1の開口縁部12と環状突出部14との間で押圧固定され(かしめられ)ている。
【0019】
図1に示すように、本実施形態の密閉型電池の容器封口構造においては、容器1の開口縁部12は、その先端側が水平に対して5〜30°下方を向く状態まで絞り込まれている。なお、この状態においてガスケット3は、封口蓋2の上面側および下面側にそれぞれ対応した上面部30および下面部32と、封口蓋2の外周端面に対応した外周部34とを有している。
【0020】
ここで、上記のような容器封口構造の製造工程が、図2(a)、(b)および図1に順次示されている。まず、図2(a)に示す最初の段階では、容器1の開口縁部12が未だ絞り込まれておらず、真っ直ぐ上方へ延びている。そして、容器1の環状突出部14上に、ガスケット3が載置されている。この段階では、ガスケット3の上面部30も上方を向いている。そして、このガスケット3の下面部32上に封口蓋2が載置されている。
【0021】
次に、図2(b)に示す中間段階では、図示しない第1のプレス型によって、容器1の開口縁部12が、水平に対して例えば45°程度上方を向く状態まで絞り込まれる。そして、図2(b)に示す段階から、図示しない第2のプレス型によって、容器1の開口縁部12が、水平に対して5〜30°下方を向く状態まで絞り込まれ、図1に示したような容器封口構造が完成する。
【0022】
次に、このような構成よりなる本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態によれば、容器1の開口縁部12はその先端側が水平に対して5〜30°下方を向く状態に絞り込まれているため、当該先端側がほぼ水平となるように絞り込まれている場合に比べ、容器1の開口縁部12と環状突出部14との間で、特に封口蓋1の外周部分20の上下面が、ガスケット3を介してより強力に押圧固定される。このため、容器内圧の変動等による容器1の上部開口10(容器1および封口蓋2とガスケット3との間)からの電解液の漏れを効果的に防止することができる。
【0023】
また、特に容器内圧の上昇による容器1の開口縁部12の浮き上がりを抑制する効果が高くなるため、容器内圧が急激に高圧(例えば最大50kg/cm2)になったような場合の電解液の漏れの可能性を極めて少なくすることができる。
【0024】
なお、本実施形態の容器封口構造において、上記のような容器1の絞り込みによる、開口縁部12と環状突出部14との間でのガスケット3の圧縮変形量は、当該圧縮変形による初期圧縮応力が圧縮降伏応力の30〜80%の大きさとなるように設定することが好ましい。
【0025】
ここで、図2(a)に示すガスケット3の上面部30と下面部32の初期厚さ寸法H1,H2と、図1に示すガスケット3の上面部30と下面部32の加工後の最小厚さ寸法H1’,H2’との差ΔH1(=H1―H1’),ΔH2(=H2―H2’)が、それぞれガスケット3の上面部30と下面部32の圧縮変形量である。
【0026】
そして、ガスケット3の圧縮変形量ΔH1,ΔH2を、上記のように、当該圧縮変形による初期圧縮応力が圧縮降伏応力より小さくなるように設定することで、ガスケット3における上記圧縮変形による初期圧縮応力と容器内圧の上昇による圧縮応力との合応力を、圧縮降伏応力以内に抑えることが可能となる。
【0027】
また、容器内圧が急速に高圧から低圧へ移行する際、極低圧(例えば0〜0.5kg/cm2)において、容器1および封口蓋2の微動(微小な変形や変位)が生ずるが、ガスケット3にそのような微動に追従して変形する余地が残されているので、そのような場合の容器1の上部開口10からの電解液の漏れを防止することができる。
【0028】
ここで、ガスケット3は合成樹脂製であるため、上記圧縮変形による応力は、応力緩和現象によって初期圧縮応力から徐々に低下して行く。この場合、初期圧縮応力が大きいほど応力緩和の度合いも大きくなる。
【0029】
そこで、ガスケット3の圧縮変形量ΔH1,ΔH2を、上記のように、当該圧縮変形による初期圧縮応力が圧縮降伏応力の80%以内となるように設定することで、応力緩和現象による当該圧縮応力の過剰な低下を抑制することができる。このため、容器1の上部開口10からの電解液の漏れの防止を、長期間に亘って確保することができる。
【0030】
以上のような構成の密閉型電池の容器封口構造によって、例えば環境温度―20℃〜60℃、使用期間10年の電解液漏れ保証を達成することができる。
【0031】
【発明の効果】
本発明によれば、従来の密閉型電池の容器封口構造に比べ、容器の開口縁部と環状突出部との間で、特に封口蓋の外周部分の上下面が、ガスケットを介してより強力に押圧固定される。このため、容器内圧の変動等による容器の上部開口からの電解液の漏れを効果的に防止することができる。また、特に容器内圧の上昇による容器の開口縁部の浮き上がりを抑制する効果が高くなるため、容器内圧の急上昇時の電解液の漏れの可能性を極めて少なくすることができる。
また、ガスケットの圧縮変形量を、当該圧縮変形による初期圧縮応力が圧縮降伏応力より小さくなるように設定することで、ガスケットにおける上記圧縮変形による初期圧縮応力と容器内圧の上昇による圧縮応力との合応力を、圧縮降伏応力以内に抑えることが可能となる。また、容器内圧が急速に高圧から低圧へ移行する際、容器および封口蓋の微動(微小な変形や変位)が生ずるが、ガスケットにそのような微動に追従して変形する余地が残されているので、そのような場合の容器の上部開口からの電解液の漏れを防止することができる。
また、ガスケットは合成樹脂製であるため、その圧縮変形量を、上記のように当該圧縮変形による初期圧縮応力が圧縮降伏応力の80%以内となるように設定することで、応力緩和現象による当該圧縮応力の過剰な低下を抑制することができる。このため、容器の上部開口からの電解液の漏れの防止を、長期間に亘って確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による密閉型電池の容器封口構造の一実施形態を示す部分縦断面図。
【図2】図1に示す容器封口構造の製造工程を示した、図1と同様の図であって、(a)は最初の段階を示す図、(b)は中間段階を示す図。
【図3】本発明が適用される一般的な密閉型電池を示す縦断面図。
【図4】従来の密閉型電池の容器封口構造を示す部分縦断面図。
【符号の説明】
1 容器(溝付き缶)
10 上部開口
12 開口縁部
14 環状突出部
2 封口蓋
20 外周部
3 ガスケット
30 上面部
32 下面部
34 外周部
36 下方突出部
H1 上面部の初期厚さ寸法
H2 下面部の初期厚さ寸法
H1’ 上面部の加工後の厚さ寸法
H2’ 下面部の加工後の厚さ寸法
Claims (1)
- 上部開口側の内周に環状突出部が形成された略有底円筒状の鋼製容器と、
前記容器の上部開口を封口するための略円盤状の金属製封口蓋と、
前記封口蓋の外周部分と、前記容器との間に介設される合成樹脂製ガスケットと
を備えた密閉型電池の容器封口構造であって、
前記容器の開口縁部を内方へ絞り込むことにより、前記封口蓋の外周部分が、前記ガスケットを介して、前記容器の開口縁部と環状突出部との間で押圧固定されており、
前記容器の開口縁部は、その先端側が水平に対して5〜30°下方を向く状態に絞り込まれており、
前記容器の開口縁部と環状突出部との間での前記ガスケットの圧縮変形量を、当該圧縮変形による初期圧縮応力が圧縮降伏応力の30〜80%の大きさとなるように設定したことを特徴とする密閉型電池の容器封口構造。
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