特許 5701982 電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5701982

(24)【登録日】2015年2月27日

(45)【発行日】2015年4月15日

(54)【発明の名称】電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 6/32 20060101AFI20150326BHJP

【ＦＩ】

   H01M6/32 A

【請求項の数】36

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2013-516984(P2013-516984)

(86)(22)【出願日】2011年6月30日

(65)【公表番号】特表2013-533590(P2013-533590A)

(43)【公表日】2013年8月22日

(86)【国際出願番号】CN2011076696

(87)【国際公開番号】WO2012000446

(87)【国際公開日】20120105

【審査請求日】2013年5月9日

(31)【優先権主張番号】PCT/CN2010/074855

(32)【優先日】2010年6月30日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】512008118

【氏名又は名称】エコ グループ アジア リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100075270

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100096013

【弁理士】

【氏名又は名称】富田 博行

(74)【代理人】

【識別番号】100092967

【弁理士】

【氏名又は名称】星野 修

(74)【代理人】

【識別番号】100162846

【弁理士】

【氏名又は名称】大牧 綾子

(72)【発明者】

【氏名】バッカー，ニールス

【審査官】 前田 寛之

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−３２５７７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３０２３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０９４１９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０７９９２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２２４２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１４３７５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１４３７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１４３７５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０５９５４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１７１７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−３０１７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３１５２９９８（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ６／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体で活性化できる電池であって、
対向する第１及び第２端と、中に液体で活性化できる混合粉が配置されるチャンバを定める内側周囲表面とを有する金属管であって、前記金属管の第１端は第１端キャップによりシールされ、前記金属管の第２端は第２端キャップにより取り外し可能にシールされ、前記金属管の第２端は、シール解除されたとき液体がそこを通って前記金属管から前記チャンバの中へ送られることを可能にする、金属管と、
前記混合粉を前記金属管から絶縁するための透過性のセパレータシートと、
前記金属管の前記第１端付近に位置する第１端を有し、前記混合粉と接触する第２端を有する導電性ロッドと、
前記金属管の前記対向する第１及び第２端の間に延びている通路であって、前記通路は、液体が前記金属管の第２端を介してチャンバ内に送られて、前記混合粉を活性化するために液体が前記通路から流れて前記金属管の長さに実質的に沿った前記透過性のセパレータシートを介して前記混合粉と接触するよう構成され、活性化された前記混合粉が前記導電性ロッドと前記金属管との間に電位差を生成する、通路と
を含むことを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項2】

請求項１記載の液体で活性化できる電池において、前記金属管は、亜鉛、マグネシウム、アルミニウムのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項3】

請求項２記載の液体で活性化できる電池において、前記金属管は、前記金属管の重量パーセントで亜鉛を９９％含むことを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項4】

請求項３記載の液体で活性化できる電池において、前記金属管は前記混合粉を中に受け取る前にインジウムでめっきされることを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項5】

請求項１から４のいずれかに記載の液体で活性化できる電池において、前記金属管の前記第１端はプラスチック材料を含む前記第１端キャップによりシールされることを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項6】

請求項５記載の液体で活性化できる電池において、前記第２端キャップと前記金属管の前記第２端とは同様の直径を含むことを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項7】

請求項６に記載の液体で活性化できる電池において、前記第２端キャップは、前記金属管の前記第２端を取り外し可能にシールするとき前記金属管と電気通信するように構成された金属材料を含むことを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項8】

請求項１から７のいずれかに記載の液体で活性化できる電池において、前記導電性ロッドの前記第１端は、前記第１端キャップに配置された開口を介して前記金属管の前記第１端の外へ延びることを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項9】

請求項１から８のいずれかに記載の液体で活性化できる電池において、前記導電性ロッドの前記第２端は前記混合粉内に埋め込まれることを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項10】

請求項１から９のいずれかに記載の液体で活性化できる電池において、前記導電性ロッドは、真ちゅう、炭素、及びステンレス鋼材料のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれかに記載の液体で活性化できる電池において、前記通路は前記金属管の全長に延びることを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項12】

請求項１から１１のいずれかに記載の液体で活性化できる電池において、前記通路は、前記金属管の前記対向する第１及び第２端の間の実質的な直線路に延びることを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項13】

請求項１２記載の液体で活性化できる電池において、前記通路は、前記金属管の長軸に対する実質的な平行路に延びることを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項14】

請求項１から１１のいずれかに記載の液体で活性化できる電池において、前記通路は曲線路を含むことを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項15】

請求項１から１４のいずれかに記載の液体で活性化できる電池において、前記通路は、前記金属管の前記内側周囲表面に形成された溝を含むことを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項16】

請求項１５記載の液体で活性化できる電池において、該電池は前記金属管の前記内側周囲表面に形成された少なくとも６つの溝を含むことを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項17】

請求項１６記載の液体で活性化できる電池において、前記少なくとも６つの溝は前記内側周囲表面の全体に等間隔に離されていることを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項18】

請求項１から１７のいずれかに記載の液体で活性化できる電池において、前記液体は、水性の液体を含むことを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項19】

請求項１から１８のいずれかに記載の液体で活性化できる電池において、該電池は前記金属管を囲うアウターケーシングを含み、前記アウターケーシングは前記金属管を変形に対して実質的に補強するように構成されることを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項20】

請求項１９記載の液体で活性化できる電池において、前記アウターケーシングは、金属性材料またはプラスチック材料を含むことを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項21】

請求項２０記載の液体で活性化できる電池において、前記金属性材料は、ステンレス鋼であることを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項22】

請求項１９から２１のいずれかに記載の液体で活性化できる電池において、前記アウターケーシングは、０．２から１ｍｍ範囲の厚さを含むことを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項23】

請求項１記載の液体で活性化できる電池において、前記第２端キャップは、前記金属管の前記第２端を取り外し可能にシールすることで前記第２端キャップが前記金属管と電気通信するようにするために、前記金属管の前記第２端とねじ込み係合するように構成されることを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項24】

請求項１から２３のいずれかに記載の液体で活性化できる電池において、前記混合粉は金属酸化物粉を含むことを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項25】

請求項２４記載の液体で活性化できる電池において、前記金属酸化物粉は、二酸化マンガン、酸化鉄、または結晶性の酸化銀を含むことを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項26】

請求項２４又は２５に記載の液体で活性化できる電池において、前記混合粉は、重量パーセントで、塩化アンモニウム粒子３％、塩化亜鉛粒子１６％、二酸化マンガン粒子６８％、アセチレンカーボンブラック１２．４％、及び酸化亜鉛粒子０．６％を含むことを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項27】

請求項１から２６のいずれかに記載の液体で活性化できる電池において、前記混合粉は、４．３２マイクロメートルの直径の粒子を含むことを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項28】

請求項１から２７のいずれかに記載の液体で活性化できる電池において、前記透過性のセパレータシートは、透過性の紙材料、透過性の合成ポリマー材料、または透過性の天然ポリマー材料を含むことを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項29】

請求項１から２８のいずれかに記載の液体で活性化できる電池において、該透過性のセパレータシートは厚さ０．０８ｍｍのクラフト紙の二重層のシートを含むことを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項30】

請求項１から２９のいずれかに記載の液体で活性化できる電池において、前記透過性のセパレータシートは、前記金属管の前記内側周囲表面にぴったりついていることを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項31】

請求項１から３０のいずれかに記載の液体で活性化できる電池において、前記透過性のセパレータシートの一部は前記金属管の第２端付近の前記混合粉に折り重ねられていることを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項32】

請求項３１記載の液体で活性化できる電池において、該電池は、前記金属管の前記第２端付近の前記チャンバに配置された保持部材を含み、前記金属管の前記第２端は前記透過性のセパレータシートの折り重ね部に隣接することを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項33】

請求項３２記載の液体で活性化できる電池において、前記保持部材は流体連通を可能にする少なくとも１つの開口を含み、前記流体連通は前記金属管の前記第２端から前記開口を通り前記透過性のセパレータシートの前記折り重ね部へ接触することを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項34】

請求項３２又は３３のいずれかに記載の液体で活性化できる電池において、前記保持部材は、Ｏリングと係合するよう構成された３次元構成体を含み、前記Ｏリングをシールされた前記第２端キャップ付近の実質的な静止位置に維持できるようにして、前記金属管からの液体の漏出を軽減するようにすることを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項35】

請求項１から３４のいずれかに記載の液体で活性化できる電池において、該電池は、単３形電池または単４形電池の形及び大きさを含むことを特徴とする液体で活性化できる電池。

【請求項36】

電池を活性化する方法であって、前記電池は、
対向する第１及び第２端と、中に液体で活性化できる混合粉が配置されるチャンバを定める内側周囲表面とを有する金属管であって、前記金属管の第１端は第１端キャップによりシールされ、前記金属管の第２端は第２端キャップにより取り外し可能にシールされ、前記金属管の第２端は、シール解除されたとき液体がそこを通って前記チャンバの中へ送られることを可能にするよう構成される、金属管と、
前記混合粉を前記金属管から絶縁するための透過性のセパレータシートと、
前記金属管の前記第１端付近に位置する第１端と、前記混合粉に埋め込まれた第２端とを有する導電性ロッドと、を含み、
前記方法は、
（ｉ）シール解除されたときに前記金属管の第２端を介して液体を前記チャンバに送るステップと、
（ｉｉ）前記チャンバ内に形成された通路に沿って前記液体を導くステップであって、前記液体は、前記混合粉を活性化するために前記通路に沿って流れ、前記金属管の長さに実質的に沿った前記透過性のセパレータシートを介して前記混合粉と接触し、該活性化された前記混合粉が前記導電性ロッドと前記金属管との間に電位差を生成する、ステップと
を含むことを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は再利用可能な電池の分野に関し、特に水等の液体を加えることにより活性化される電池に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の市販タイプの電池、例えば単３、単４、単１電池等の多くには、保管中に時の経過とともに有効性が劣化するという問題がある。これは、緊急事態が発生して、懐中電灯、ラジオ、又は他の救命に役立つような装置に電源供給するために、正常に機能する電池が必要なときに特に問題になる。

【0003】

水電池は不活性状態で―つまり、水又は水性の物質が電解質混合粉にまだ加えられていないとき―比較的長期間保存することができるため、上述の問題に対処しようとするために採用されてきた。このような電池は必要な時に水又は水性の物質を加えることで活性化して使用することができ、電池の性能を大幅に損失することがない。

【0004】

しかし、既存の水電池はいくつかの欠点も示している。例えば、電池内の電解質混合粉に水を加えて電池を活性化するためには、電池の端にある小さな開口を介して電池のケーシングの中に圧力をかけて水を注入するために、ピペットが必要であることが通常である。これは特に小さな子供にとっては厄介で面倒な手順であり、ピペットをうっかり紛失すれば、水を開口に注入して電池を正常に動作させることができなくなる。さらに、既存の内部電池構成では、電池内の電解質粉の大部分に効率的に水を送ることが難しく、これが電池の電気性能に不利な影響を与える。

【0005】

現在の水電池に関するさらなる問題は、ケーシングがマグネシウム又はその他の使用中に時の経過とともに膨張及び変形する材料で作られる傾向にあることである。電池が変形すると、電子装置から外すのが大変になり、外す際に電子装置に損傷を与える場合もある。さらに、マグネシウム陽極を用いた現在の水電池は、水又は水性の物質との反応が強いために劣化しやすく活性状態の寿命が比較的短い。

【発明の概要】

【0006】

本発明は、従来技術に関して上述した問題の少なくとも１つを軽減しようとするものである。

【0007】

本発明は、いくつかの広義の形態を含む。本発明の実施形態は本明細書で述べる異なる広義の形態の１つ又は任意の組み合わせを含むことができる。

【0008】

第１の広義の形態では、本発明は、
対向する第１及び第２端と、中に液体で活性化できる混合粉が配置されるチャンバを定める内側周囲表面とを有する金属管と、
混合粉を金属管から絶縁するための透過性のセパレータシートと、
金属管の第１端付近に位置する第１端を有し第２端へ延びて混合粉と接触する導電性ロッドと、
金属管の対向する第１及び第２端の間に延びてそこを通って液体が流れることを可能にする通路であって、液体は、混合粉を活性化するために通路から送られて金属管の長さに実質的に沿った透過性のセパレータシートを介して混合粉と接触することができ、それにより活性化された混合粉が導電性ロッドと金属管との間に電位差を生成するように構成される、通路と
を含む電池を提供する。

【0009】

好ましくは、金属管は、亜鉛、マグネシウム、アルミニウム、及びその組み合わせのうち少なくとも１つを含む。より好ましくは、金属管は少なくとも亜鉛を９９％含む。さらに、好ましくは金属管は腐食を遅らせる又は軽減するためにインジウムの溶液に浸される。

【0010】

好ましくは、金属管の第１端は第１端キャップにより実質的にシールされ、金属管の第２端は第２端キャップにより取り外し可能にシール可能である。好ましくは、液体は、金属管の第２端から放出されるとき、金属管の第２端を介してチャンバの中へ送られるように構成される。典型的には、第１端キャップはプラスチック材料を含み、第２端キャップはめっきしたステンレス鋼等の腐食を遅らせる又は軽減するのを助ける金属材料を含む。

【0011】

好ましくは、第２端キャップ及び金属管の第２端は、実質的に同様の直径を含む。好ましくは、第２端キャップは、金属管の第２端と直接螺合するよう構成するか、又は金属管を囲うアウターケーシングと螺合するように構成するかのいずれかで構成されて、第２端キャップが金属管の第２端を取り外し可能にシールできるようにする。さらに、好ましくは第２端キャップは金属管の第２端を取り外し可能にシールするとき金属管と電気通信するように構成された金属材料を含む。典型的には、第２端キャップは、使用中の電池の負電極として機能する金属管の第２端を取り外し可能にシールするとき、金属管とも直接物理的に接触する。

【0012】

利点は、シール解除された金属管の第２端を介して液体を金属管の中に注ぐかその他の方法ですくい入れることにより、混合粉を活性化するために液体を比較的簡単に素早く金属管のチャンバの中に送ることができることである。好ましくは、本発明は、理想的には純水に一定期間沈められる。取り外し可能にシール可能な第２端キャップを外すことにより、中へ液体を送るために金属管の第２端を開くことができる便利な性能は、電池のケーシングの比較的小さな開口を介して電池の中に液体をかけるためにピペットを用いる必要があるいくつかの従来技術の電池に付随する、追加的な費用及び包装のスペースを軽減することもできる。この点について、本発明は金属管の中に電池を活性化する適量の水が注入されたかを、目視検査でより容易に判断することが可能であることでも有益である。これに対し、いくつかの既存の水で活性化できる電池では、電池の端キャップは固定され使用者が手動で外して目視検査を行えるように設計されていないので、ピペットを用いて開口を介して電池の中に適量の水がかけられたかを正確に判断することが難しい。過剰な水が電池のケーシングの開口から漏出してはじめて、電池内の水量をある程度指示するものが明らかになるが、これは要領が悪く不正確な手段である。さらに、過剰な水が開口から漏出したことは、電池を正常に機能させるために適量の水が送られて電池内で混合粉と接触したことを必ずしも正確に指示するものではない。

【0013】

金属管の第２端を取り外し可能にシールするように構成された金属性第２端キャップを使用することも、必要であればリサイクル及び／再利用を簡単にするために使用者が第２端キャップを金属管から容易に分離することができるという点で有益である。つまり、一体に成形された従来の電池を分離するのに通常必要な、金属を粉砕し、溶鉱炉に入れ、磁気分離するなどの比較的費用のかかるリサイクル処理をする必要性が、金属性第２端キャップを電池の金属管から容易に分離することができることにより軽減される。金属管（亜鉛材料から形成されるのが典型的である）は、アウターケーシング（ステンレス鋼材料から形成されるのが典型的である）から比較的容易に外すことができ、金属管を比較的低いエネルギ必要量でリサイクルできるようにし、アウターケーシング及び取り外し可能にシール可能な第２端キャップは、新しい電池の製造に再利用することができる。

【0014】

好ましくは、導電性ロッドの第１端は、第１端キャップに配置された開口を介して金属管の第１端の外へ延びる。好ましくは、導電性ロッドの第２端は、混合粉内に事実上埋め込まれる。典型的には、導電性ロッドは、真ちゅう、炭素、ステンレス鋼材料、及びその組み合わせのうち少なくとも１つを含む。

【0015】

好ましくは、通路は金属管の全長に延びる。さらに、好ましくは、通路は金属管の対向する第１及び第２端の間の実質的な直線路に延びる。典型的には、通路は、金属管の長軸に対する実質的な平行路に延びる。より好ましくは、通路は、金属管の内側周囲表面に形成された溝を含む。典型的には、複数のそのような溝が金属管の内側周囲表面壁に形成される。好適な実施形態では、少なくとも６つの溝を内側周囲表面に形成することができる。典型的には、複数の溝は、内側周囲表面の全体に等間隔に離されている。溝は、適切な機械及び既知の技術を用いて金属管の内側周囲表面からエッチングすることができる。あるいは、金属管をダイカストで鋳造して、ダイカスト処理の間に溝を内側周囲表面に形成することもできる。

【0016】

あるいは、通路は透過性のセパレータシート及び／又は混合粉の表面領域へより多く触れさせることを可能にする金属管の長さに沿った曲線を含むことができる。

【0017】

利点は、通路を含むことで、液体が透過性のセパレータシートを介して送られ金属管の混合粉の表面領域全体にわたりより一様に均等に接触することが可能になることであり、通路は、好適な実施形態では金属管の内側周囲表面に配置された少なくとも１つの溝を含む。これは、液体が実質的に金属管の長さに沿って通路を流れ通ることができるためである。

【0018】

それに対し、いくつかの従来技術の水で活性化できる電池では、混合粉の上部表面のみを介して水が混合粉を貫通するのは難しい。さらに、いくつかの他の従来技術の水電池は金属管内にスポンジを含み、スポンジは水を吸収するとその後簡単には吸収した水を放出して混合粉と接触させない傾向にある。したがって、このような従来技術の電池の電気性能は本発明の電気性能に比べて効率が劣る傾向にある。

【0019】

好ましくは、液体は水又は任意の水性の液体を含む。より好ましくは、液体は蒸留水又は純水を含む。典型的には、本発明の実施形態を適切に活性化させるために少なくとも約１．７グラムの水が電池の金属管の中に送られる。

【0020】

好ましくは、本発明は金属管を囲うアウターケーシングを含み、アウターケーシングは金属管を熱等の影響による変形に対して実質的に補強するように構成される。このようなアウターケーシングを用いない従来技術の電池は、電池が熱による変形の影響をより受けやすくなる可能性があり、電子装置にさらなる損傷を与えることなく電池を電子装置の電池コンパートメントから外すのが難しくなる。さらにいくつかの従来技術の電池は、金属管からアウターケーシングを簡単に分離することができず、したがってリサイクルの間に粉砕する必要がある。典型的には、アウターケーシングは約０．２から１ｍｍの間の厚さを含み、０．５ｍｍの厚さが好ましい。

【0021】

好ましくは、第２端キャップが金属管の第２端を取り外し可能にシールするとき、第２端キャップはアウターケーシングと取り外し可能に係合される。また、好ましくは第２端キャップは螺合によりアウターケーシングと取り外し可能に係合される。さらに、好ましくは、第２端キャップがアウターケーシングと取り外し可能に係合されて金属管の第２端を取り外し可能にシールするとき、第２端キャップは金属管と電気通信している。あるいは、いくつかの実施形態では、第２端キャップはアウターケーシングと取り外し可能に係合されているとき、金属管の第２端と直接物理的に接触している。

【0022】

典型的には、アウターケーシングはステンレス鋼等の金属を含む。利点は、第２端キャップがアウターケーシングと取り外し可能に係合された実施形態では、第２端キャップがアウターケーシングを介して金属管と電気通信することができることである。

【0023】

あるいは、いくつかの実施形態では、アウターケーシングがプラスチック材料を含むのが好ましい。利点は、プラスチックのアウターケーシングは、金属等他の材料を使用することに比べて電池の重量を低減することができることである。したがってこれにより本発明の実施形態を大量に輸送するときに送料を軽減することができる。プラスチックのケーシングを使用することでさらに、金属管内で遊離し得る混合粉がアウターケーシングと接触する場合に起こり得る電池の短絡を軽減することができる。さらにまた、プラスチックのアウターケーシングは、適切な機械を用いて商業的なマークを比較的簡単に安価でデボス加工することができること、及び／又は、必要であればマーケティング及び／又は美観のために製造の間に装飾加工を行うこと（例えば、色を使って）ができる。典型的には、プラスチックのアウターケーシングを用いる場合、第２端キャップがプラスチックのアウターケーシングと取り外し可能に係合されたときに第２端キャップと金属管との間に電気通信を提供するために、プラスチックのケーシングの一部は導電性材料で覆われる。典型的には、導電性材料は、プラスチックのアウターケーシングの内側表面上にあるこのアウターケーシングのネジ山部を覆う。

【0024】

好ましくは、混合粉は金属酸化物粉を含むのが好ましい。典型的には、金属酸化物は、活性炭、二酸化マンガン、酸化鉄、及び結晶性の酸化銀のうち少なくとも１つを含む。

【0025】

典型的には、電解質混合粉は、塩化アンモニウム粒子、塩化亜鉛粒子、二酸化マンガン粒子、アセチレンカーボンブラック粒子、及び酸化亜鉛粒子の混合物から形成される粒子を含む。より典型的には、好適な実施形態では、混合粉は、混合粉の重量パーセントでおよそのところ、塩化アンモニウム粒子３％、塩化亜鉛粒子１６％、二酸化マンガン粒子６８％、アセチレンカーボンブラック１２．４％、及び酸化亜鉛粒子０．６％を含む。

【0026】

典型的には、混合粉は回転又は遊星型のボールミルを用いてボールミルされる。典型的には、混合粉をボールミルするのに用いるボールミルは、セラミックボールを含む。典型的には、混合粉粒子はナノメートルからマイクロメートルの範囲の直径を含む。より典型的には、混合粉は、実質的にナノメートルからマイクロメートルの範囲の直径を有する粒子を含む。より典型的には、混合粉粒子は、実質的に約４．３２マイクロメートルの直径を含む。

【0027】

好ましくは、透過性のセパレータシートは、内側周囲表面の長さに沿って実質的に延びて内側周囲表面にぴったりついており、電解質混合粉を金属管の内側周囲表面から物理的及び電気的に分離する。典型的には、透過性のセパレータシートは、クラフト紙等透過性の紙材料、透過性の合成ポリマー材料、及び透過性の天然ポリマー材料のうち少なくとも１つを含む。好ましくは、透過性のセパレータシートは、実質的に約０．０８ｍｍの厚さを含む。さらに、好ましくは、透過性のセパレータシートは、液体を送って混合粉と接触させるのを助ける二重層の０．０８ｍｍの透過性のセパレータシートを含む。

【0028】

典型的には、透過性のセパレータシートは、金属管の内側周囲表面の輪郭を補うようにプリフォームされるか又は折り重ねられる。好ましくは、金属管の第２端付近に位置するよう構成された透過性のセパレータシートの一部は、遊離混合粉が金属管の第２端の外へ漏出することを軽減するために、金属管の第２端付近の混合粉の上部領域に折り重ねられるように構成される。

【0029】

好ましくは、保持部材は金属管の第２端付近のチャンバに配置され、金属管の第２端は透過性のセパレータシートの折り重ね部の終端になる。好ましくは、保持部材は流体連通を可能にする少なくとも１つの開口を含み、この流体連通はシール解除された金属管の第２端からこの開口を通り透過性のセパレータシートの折り重ね部へ接触し、その後混合粉と接触するものである。典型的には、複数の開口が保持部材に配置され、好適な実施形態では４つの開口が提供される。

【0030】

利点は、保持部材は、例えば子供が本発明をうっかりいじるなどして金属管の第２端から第２端キャップによるシールが解除されている場合、保持部材が透過性のセパレータシートを第２端付近の混合粉の上部領域にしっかり折り重ねられた状態に維持する助けをするという点で、安全機構の提供に役立つことである。したがって混合粉は、子供が口に入れること又は他の方法で金属管から漏れ出す可能性が潜在的にない。さらに、保持部材の開口は、そこを液体が通って、混合粉の上部を介して混合粉と接触することも可能にする。

【0031】

好ましくは、保持部材は、Ｏリングと係合するよう構成された３次元構成体を含み、Ｏリングを電池の金属管内の実質的な固定位置に維持して、使用中の電池の金属管からの液体の漏出を軽減するようにする。典型的には、３次元構成体は、Ｏリングを装着するためのくぼみ、ほり、又は溝を含む。典型的には、３次元構成体は、保持部材の周囲に沿って配置され、典型的には金属管の第２端の外に面するように構成された保持部材の面上に配置される。典型的には、Ｏリングは厚さ約０．５ｍｍで、それにより金属管の第２端を取り外し可能にシールする第２端キャップの圧力により、保持部材の３次元構成体に装着されたＯリングを押し付け平らにしてアウターケーシングの内側表面にぴったり寄り添うようにさせ、金属管とアウターケーシングの内側表面との間の隙間を介した漏出を軽減する。

【0032】

第２の広義の形態では、本発明は、
対向する第１及び第２端であって、第１端は第１端キャップにより実質的にシールされ、第２端第２端キャップにより取り外し可能にシール可能である第１及び第２端と、中に液体で活性化できる混合粉が配置されるチャンバを定める内側周囲表面とを有する金属管と、
混合粉と内側周囲表面との間に配置され、混合粉を金属管から絶縁するための透過性のセパレータシートと
第１端キャップに配置された開口を介して金属管の第１端の外に位置する第１端を有し、第１端は混合粉に埋め込まれた第２端へ延びる、導電性ロッドと
金属管の内側周囲表面に形成された溝であって、対向する第１及び第２端の間に延びてそこを通って液体が流れることを可能にし、液体は、混合粉を活性化するために溝から送られて金属管の長さに実質的に沿った透過性のセパレータシートを介して混合粉と接触することができ、それにより活性化された混合粉が導電性ロッドと金属管との間に電位差を生成するように構成される、溝と
を含む電池を提供する。

【0033】

第３の広義の形態では、本発明は電池を活性化する方法を提供し、電池は、
対向する第１及び第２端と、中に液体で活性化できる混合粉が配置されるチャンバを定める内側周囲表面とを有する金属管と、
混合粉を金属管から絶縁するための透過性のセパレータシートと、
金属管の第１端付近に位置する第１端と、混合粉に埋め込まれた第２端とを有する導電性ロッドと、を含み、
この方法は、
（ｉ）液体をチャンバに送るステップと、
（ｉｉ）通路に沿って液体を導くステップであって、液体は、混合粉を活性化するために通路から送られて金属管の長さに実質的に沿った透過性のセパレータシートを介して混合粉と接触することができ、それにより活性化された混合粉が導電性ロッドと金属管との間に電位差を生成するように構成される、ステップと
を含む。

【0034】

第４の広義の形態では、本発明は中に取り外し可能に電池をシールするコンパートメントを含む、包装を提供する。

【0035】

好ましくは、電池は、本発明の第１及び第２の広義の形態のうちいずれかに従い形成された電池を含む。

【0036】

好ましくは、包装コンパートメントは中にシールした電池のまわりに液密及び／又は気密のシーリングを提供するように構成される。好ましくは、電池のコンパートメント内への取り外し可能なシーリングは、水分がコンパートメント内に閉じ込められるのを軽減するために湿度制御された環境で行われる。典型的には、本発明は、少なくともいくらかの水分をコンパートメントから吸収するように構成されたゲルパック等の水分吸収性材料を含み、中で電池が早発活性化することを軽減する。

【0037】

好ましくは、包装は、ストリップ状に構成された複数の包装コンパートメントを含む。典型的には、複数のコンパートメントは、実質的に同じ形及び大きさである。典型的には、ストリップは長方形を形成する。

【0038】

好ましくは、本発明は空きを有するディスペンサを含み、ディスペンサは包装コンパートメントを空きから徐々に出すように構成される。典型的には、ディスペンサはストリップを巻きつける糸巻きを含む。

【0039】

好ましくは少なくとも第１及び第２の隣接するコンパートメントは、包装材料の第１及び第２の隣接するコンパートメントの間に配置された引き裂き線を介して互いから分離される。

【0040】

本発明は、以下に添付図面とともに詳細に述べる本発明の好適であるが限定的ではない実施形態からより完全に理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】本発明に従った第１の実施形態である水で活性化できる電池の分解斜視図を示す。

【図2a】第１の実施形態の亜鉛の円筒金属管の斜視図を示す。

【図2b】第１の実施形態の亜鉛の円筒金属管の斜視断面図を示す。

【図2c】金属管の内側周囲表面に配置された溝が見える状態の、第１の実施形態の亜鉛の円筒金属管の側面断面図を示す。

【図2d】金属管の内側周囲表面に等間隔に離された溝が見える状態の、第１の実施形態の亜鉛の円筒金属管の端面図を示す。

【図3a】第１の実施形態の金属管を囲って補強する鋼の円筒アウターケーシングの斜視図を示す。

【図3b】第１の実施形態の鋼の円筒アウターケーシングの斜視断面図を示す。

【図3c】ネジ山領域が見える状態の、鋼の円筒アウターケーシングの斜視図を示す。

【図4a】第１の実施形態の鋼の円筒アウターケーシングに取り外し可能にシール可能に取りつけるように構成された第２端キャップの形態図を示す。

【図4b】第１の実施形態の第２端キャップの側面断面図を示す。

【図4c】第１の実施形態の第２端キャップの側面図を示す。

【図4d】第１の実施形態の第２端キャップの形態斜視図を示す。

【図4e】第１の実施形態の第２端キャップの底面斜視図を示す。

【図5a】第１の実施形態の保持部材の底面図を示す。

【図5b】第１の実施形態の保持部材の形態図を示す。

【図5c】第１の実施形態の保持部材の第１の形態斜視図を示す。

【図5d】第１の実施形態の保持部材の第２の形態斜視図を示す。

【図6a】第１の実施形態の保持部材の３次元装着部構成体と係合するように構成されたＯリングの斜視図を示す。

【図6b】図６（ａ）に示すＯリングの側面図を示す。

【図7a】プラスチックの第１端キャップ、鋼接触、及びカーボンスティックからなる組立体であって、カーボンスティックは電解質混合粉と接触するように構成され、鋼接触は第１端キャップの開口から突出する組立体の側面図を示す。

【図7b】プラスチックの第１端キャップ、鋼キャップ、及びカーボンスティックからなる組立体であって、カーボンスティックは電解質混合粉と接触するように構成され、鋼接触は第１端キャップの開口から突出する組立体の第１の斜視図を示す。

【図7c】プラスチックの第１端接触、鋼接触、及びカーボンスティックからなる組立体であって、カーボンスティックは電解質混合粉と接触するように構成され、鋼接触は第１端キャップの開口から突出する組立体の第２の斜視図を示す。

【図7d】第１端キャップの形態図を示す。

【図7e】第１端キャップの底面図を示す。

【図8】第１の実施形態に従って用いられる、二重層のクラフト紙からなるプリフォームされた透過性のセパレータシートの斜視図を示す。

【図9】第１の実施形態に従って形成された電池等の電池の例示的なストリップ包装を示す。

【発明を実施するための形態】

【0042】

本発明の好適な実施形態を図面を参照して説明する。ここで述べる例示的な実施形態は、市販タイプの単３及び単４電池の形、大きさ、及び電力出力の要件に応じて使用するのに適した、水で活性化できる電池を含む。ただし、当業者であれば本発明の実施形態が、異なる形及び大きさで従来の単４形電池等に匹敵する電気出力を有する他のタイプの電池を含んでもよいことが分かるであろう。

【0043】

まず図１を参照すると、第１の実施形態電池（１）が分解斜視図で示されている。電池（１）は、水又は任意の他の適切な水性の液体等の液体が加えられるまで不活性のままであり、初めは不活性状態であるため、類似したタイプのアプリケーション向けの従来電池よりもかなり長い保存可能期間を享受することが可能であり、これは従来型電池には製造のほぼ直後から劣化していく傾向があるためである。水が送られて電池内部に配置された混合粉（１１）と接触するとき、混合粉（１１）が活性化して電池の絶縁された正電極と負電極との間に電位差を生成し、それで電池を懐中電灯、ラジオ、及び他の電気装置の電源として用いることができる。この実施形態の特徴及び動作を以下に詳細に述べる。

【0044】

電池（１）は、図１及び図２（ａ）〜（ｃ）に示すように対向する第１及び第２端を有する円筒形金属管（２）を含む。金属管の第１端（２ａ）は、ＡＢＳ材料（３ｂ）及びそこに配置された開口（３ａ）とを含む円盤形の第１端キャップ（３）によりシールされる。金属管（２）の第２端（２ｂ）は、第２端キャップ（４）により取り外し可能にシールでき、第２端キャップ（４）は、金属管（２）を囲うアウターケーシング（６）の一端に位置する内側表面上の相補的ネジ山と螺合するように構成される。第１端キャップ及び第２端キャップ（３，４）は、金属管（２）の第１端及び第２端（２ａ，２ｂ）の形及び大きさを実質的に補うような形にされている。第１端キャップ及び第２端キャップ（３，４）を図１、図４（ａ）〜（ｅ）及び図７（ａ）〜（ｅ）に示す。

【0045】

第２端キャップ（４）は、ステンレス鋼等の金属性材料から形成され、金属管（２）の第２端（２ｂ）付近のシーリング位置にねじ込まれたとき、金属管（２）及び第２端キャップ（４）が電気通信するようにする。この実施形態では、第２端キャップ（４）が取り外し可能に金属管（２）の第２端（２ｂ）をシーリングするとき、第２端キャップ（４）は、金属管（２）を囲む鋼のアウターケーシング（６）に螺合により実際に取り付けられる。鋼のアウターケーシング（６）については以下でより詳細に述べる。第２端キャップ（４）が鋼のアウターケーシング（６）へねじ込まれたとき、第２端キャップ（４）は金属管（２）の第２端（２ｂ）とも直接物理的に接触しており、第２端キャップ（４）と金属管（２）との間の電気通信を可能にして、第２端キャップ（４）と金属管（２）とがともに、使用中の電池の負電極を形成する。

【0046】

図２（ａ）〜（ｄ）を参照すると、金属管（２）は、混合粉（１１）を格納するためのチャンバ（２ｄ）を定める内側周囲表面（２ｃ）を含むことがわかる。６つの等間隔の溝（２ｅ）は、金属管（２）の内側周囲表面（２ｃ）に沿って形成され、金属管（２）の第１端と第２端（２ａ，２ｂ）との間の実質的な直線路に延びる。溝（２ｅ）は、水が自由にそこを流れて金属管（２）の第２端（２ｂ）から第１端（２ａ）へ向かうことを可能にするのに適したサイズ及び大きさになるように、内側周囲表面から切削又はエッチングされる。いくつかの実施形態では、溝が形成されている金属管（２）をダイカストで鋳造することもできる。

【0047】

本発明の実施形態の電解質混合粉（１１）は、二酸化マンガン、酸化鉄又は結晶性の酸化銀等の金属酸化物粉を含み、これが金属管（２）のチャンバ（２ｄ）を実質的に充填する。好適な実施形態では、混合粉（１１）は、混合粉（１１）の重量パーセントでおよそのところ、塩化アンモニウム粒子３％、塩化亜鉛粒子１６％、二酸化マンガン粒子６８％、アセチレンカーボンブラック粒子１２．４％、及び酸化亜鉛粒子０．６％含む。

【0048】

混合粉は、回転又は遊星型のボールミル及びめのう（カーネリアン）等のセラミックボールを用いてボールミルされる。テストでは、容積５００ｍｌの実験室のボールミルマシンに、重さ１１０ｇ直径２２．４ｍｍのセラミック製粉砕用ボール、又は、重さ１９０ｇ直径１０．０ｍｍの小さいサイズのボールを用いた。さらに、テストでは、どんな場合も１５０ｇの混合粉が粉砕された。混合粉のボールミルは、はるかに大きな製品に適合するように工業用のサイズに適宜スケールアップできることが分かるであろう。

【0049】

ボールミルの結果生じた混合粉粒子は、ナノメートルからマイクロメートルの範囲の直径を含む。好適な実施形態では、混合粉粒子の直径は約４．３２マイクロメートルである。

【0050】

いくつかの実施形態では、透過性のセパレータシート（９）が金属管（２）の内側周囲表面（２ｃ）を覆うように位置された後に、混合粉（１１）がマシンにより金属管（２）のチャンバ（２ｄ）内へ配置される。それから、チャンバ（２ｄ）内に混合粉（１１）がより均一に分布するように金属管を振ることができる。次にプランジャを用いて混合粉（１１）を圧縮してもよい。これらのステップは、金属管（２）のチャンバ（２ｄ）内の混合粉の量を最大化するのを補助するために必要であれば、１又は複数回繰り返すことができる。

【0051】

混合粉（１１）は、透過性のセパレータシート（９）により、金属管（２）の内側周囲表面（２ｃ）から実質的に物理的かつ電気的に分離される。透過性のセパレータシートは、０．０８ｍｍクラフト紙の二重層を含む。１枚のクラフト紙を２つに折ってこの目的を果たしてもよい。透過性のセパレータシート（９）の外側表面は、金属管（２）の内側周囲表面（２ｃ）にぴったりついており、内側表面は金属管（２）内の混合粉（１１）に接触する。

【0052】

透過性のセパレータシート（９）は透過性の紙からなるが、代替的な実施形態では合成又は天然のポリマー材料を用いてもよい。

【0053】

好都合なことに、透過性のセパレータシート（９）は、そこを通る液体のウィッキングを可能にして使用中の混合粉（１１）と接触させることができ、スポンジ状材料の場合のように液体を過度に保つことがない。図８に示すように、透過性のセパレータシート（９）の端部（９ａ）は、金属管（２）の第２端（２ｂ）付近の混合粉（１１）の領域に対して折り重ねられ、シール解除されたときに、遊離混合粉（１１）が金属管（２）の第２端（２ｂ）から漏れ出ないように補助する。

【0054】

電池（１）は、鋼接触（５ａ）からなる第１端とカーボンスティック（５ｂ）からなる第２端とを有する導電性ロッド（５）も含む。カーボンスティック（５ｂ）は、金属管（２）の第１端（２ａ）から実質的に金属管（２）の第２端（２ｂ）へ向かって金属管（２）の中へ延び、混合粉（１１）内に埋め込まれている。カーボンスティック（５ｂ）と結合された鋼接触（５ａ）は、第１のプラスチックの端キャップ（３）の開口（３ａ）を介して金属管（２）の第１端（２ａ）の外に突出する。導電性ロッド（５）は、金属管（２）及び金属第２端キャップ（４）から絶縁されている。この実施形態の電池を組み立てる際には、鋼接触（５ａ）とカーボンスティック（５ｂ）とからなる導電性ロッド（５）は、開かれた第２端（２ｂ）から第１端（２ａ）の方向へ、鋼接触（５ａ）がプラスチックの第１端キャップ（３）の開口（３ａ）から突出するまで金属管（２）の中で動かされる。開口（３ａ）は、導電性ロッド（５）が開口（３ａ）を完全に貫通することは不可能なサイズになっている。

【0055】

第１端キャップ（３）の開口（３ａ）の直径は、金属管（２）の第１端（２ａ）付近の任意の遊離混合粉（１１）が逃げ出るのを軽減するように、鋼接触（５ａ）の直径とぴったり合うように設計されている。Ｏリングが、シーリングのために第１端キャップ（３）と金属管（２）の第１端（２ａ）との間に配置される。

【0056】

電池（１）が動作中は、導電性ロッド（５）は電池（１）の正電極として機能し、そこに金属管（２）で化学反応の結果生成された正イオンが、透過性のセパレータシート（９）及び混合粉（１１）を介して流れる。

【0057】

電池（１）を活性化するために、第２端キャップ（４）はねじって鋼のアウターケーシング（６）から外され、水が金属管（２）に送られて混合粉と接触できるようにする。最適な電気性能を得るためには、シール解除された電池をコップ１杯の純水又は蒸留水に少なくとも５分間沈めて、金属管のシール解除された第２端（２ｂ）を介して、水が金属管（２）の内側周囲表面（２ｃ）の溝（６ｅ）の長さに実質的に沿って流れ、それから透過性のセパレータシート（９）を介して溝（６ｅ）から流れて混合粉に接触するようにすることが好ましい。これは水が金属管（２）の内側周囲表面（２ｃ）の溝をより完全に流れ通ることを助けることになる。ただし、この電池の実施形態が水に完全には沈められれなかった場合、金属管（２）を第２端（２ｂ）の第２端キャップ（４）で再びシールする前に、少なくとも約１．７グラムの水をシール解除された金属管（２）の第２端（２ｂ）にすくい入れる又は注ぐことにより混合粉（１１）を活性化することが可能である。

【0058】

水は、溝（２ｅ）から電池（１）の全長に実質的に沿って流れ、ウィッキング効果により透過性のセパレータシート（９）を通り、混合粉（１１）と接触する。別の実施形態では、溝は、水が混合粉（１１）と接触できる量をさらに増大させるために曲線路を含んでもよい。水が接触して浸透することができる混合粉（１１）の表面領域は、混合粉（１１）の上部表面のみで水を混合粉に浸透させる必要がある従来技術の水で活性化できる電池の場合よりも、相当大きいことが分かるであろう。

【0059】

第２端キャップ（４）が、金属管（２）の第２端（２ｂ）を取り外し可能にシールするために鋼のアウターケーシング（６）に再びねじ込まれると、電池（１）は活性化されて電子装置の電源供給に使える状態になる。いくつかの実施形態では、シールされた金属管（２）の第２端（２ｂ）の比較的小さめの空きに差し込まれたピペットを用いることにより、圧力をかけて水をチャンバ（２ｄ）に注入することができると考えられる。しかし、金属管に水をかけるために追加のピペットが必要であることと、電池（１）に適量の水が注入されたかの判断を助けるような視覚的に指示するものがないことを考慮すると、このオプションはあまり好ましくない。

【0060】

水が混合粉（１１）と接触すると、混合粉（１１）は金属管（２）と化学反応を起こし、それにより、導電性ロッド（５）からなる正電極と第２端キャップ（４）と金属管（２）との組み合わせからなる負電極との間に電位差が生成される。電池（１）の正電極（すなわち導電性ロッド）と負電極（すなわち金属管及び第２端キャップ）の間に配置された透過性のセパレータシート（９）は、電池の正電極及び負電極を物理的及び電気的に分離し、さらに、化学反応の結果作り出された正イオンが、使用中の金属管（２）の負電極から正電極へ自由に流れて電位差を引き続き生成かつ維持すことを可能にする。負電極で形成された電子はしたがって負電極から負荷装置を通って流れ電池（１）の正電極へ戻ることができる。

【0061】

好適な実施形態では、金属管（２）は、金属管（２）の重量パーセントで少なくとも９９％は亜鉛から形成される。金属管（２）に亜鉛材料を用いると、電池（１）内で生じるエネルギ化学反応が比較的小さくなり、このことが電池の活性化後の動作寿命を延ばす助けとなるが、これは金属管（２）の亜鉛材料が、マグネシウムの金属管を用いるような従来の電池よりも使用中に腐食にいたるまでの時間が長いからである。亜鉛の金属管（２）はさらにインジウムに浸して腐食を軽減する。代替的な実施形態では、金属管（２）はマグネシウム、アルミニウム、又はこれらの任意の組み合わせから実質的に形成することができる。しかしマグネシウムを用いて金属管（２）を形成すると、電池（１）内で比較的活発な化学反応が発生し、そのためマグネシウムの金属管（２）の消耗がより早くなり活性化後の電池（１）の動作寿命を短くしがちである。

【0062】

亜鉛の金属管（２）の使用はさらに、比較的長い活性化時の寿命を通して比較的低いがより制御された従来型の電気出力を提供し、これに比べてマグネシウムの金属管（２）の使用は比較的短い活性化時の寿命を通して比較的高い出力電力を提供する。マグネシウムの金属管の使用は非従来型の２．１Ｖの初期電圧を生じることもあり、この電圧は直列で用いると製品に損傷を与えかねない。典型的には、金属管（２）がマグネシウムから形成される場合、このような実施形態の使用可能な寿命は、活性化後約２〜３週間であるが、金属管（２）に亜鉛を用いた実施形態の使用可能な寿命は活性化後約６〜１２か月である。本発明のさらなる代替的な実施形態では、金属管材料の腐食を遅らせる働きをする犠牲陽極を電池に含むこともできる。

【0063】

電池（１）の両端間の電位差が使用不可能なレベルまで降下すると、上述したように水を電池（１）に補充して、混合粉（１１）を再活性化させ、電池（１）の正電極と負電極との間に使用可能な電位差を再び生成することができる。

【0064】

上述したように、鋼のアウターケーシング（６）が、熱による変形及び使用中に典型的に生じるその他のひずみに対し金属管（２）を補強するものとして、金属管（２）を囲っている。この実施形態では、鋼のアウターケーシング（６）はぴったり合う外側スリーブとして金属管（２）の上をスライドするように構成される。図９に示すように、アウターケーシング（６）は、金属管及び第１端キャップがアウターケーシング（６）の端から出ることを防止するために、金属管（２）の第１端（２ａ）と第１端キャップ（３）の周辺エッジとに折り重ねられる。アウターケーシング（６）の反対側のネジ山（６ａ）が位置する端は、下記で詳しく述べるリサイクルの目的で分離する間に、金属管（２）がアウターケーシング（６）のこの端から出ることを妨げないようにするために、金属管（２）の第２端（２ｂ）に折り重ねられていない。

【0065】

アウターケーシング（６）が金属材料の場合、アウターケーシングの内側周囲表面が金属管（２）の外側周囲表面に対してぴったりと隣接してその間の電気通信を促進するため、アウターケーシングは金属管（２）と電気通信することになる。

【0066】

アウターケーシング（６）は、図３（ｃ）に示す内部のネジ山（６ａ）を含み、これは図４（ｂ）〜（ｅ）に示す第２端キャップ（４）に配置された相補的ネジ山構成（４ａ）と取り外し可能に係合するためのものである。第２端キャップ（４）は、外に面した表面に配置された十字形のへこみ（４ｄ）を含み、スクリュードライバの先端、コイン又は指の爪で鋼のアウターケーシング（６）に第２端キャップ（４）をねじり入れる又はそこから外すことが可能である。第２端キャップ（４）は周辺エッジの周りに構成された畝も含み、使用者は指でこの畝をつかみ、アウターケーシング（６）から第２端キャップ（４）をねじって外すことができる。

【0067】

いくつかの実施形態では、プラスチックのアウターケーシング（６）を用いてもよい。プラスチックのアウターケーシングは金属管（２）の周りにぴったり合うようにプリフォーム及び／又はモールドすることができる。プラスチックのアウターケーシング（６）が用いられる場合、確実に第２端キャップ（４）がプラスチックのアウターケーシング（６）の中へしっかりとねじ込まれて金属管（２）の第２端（２ｂ）と接触するようにし、これらが電気的に接続されて第２端キャップ（４）及び金属管（２）が使用中の負電極として機能するようにすることが望ましい。いくつかの実施形態では、第２端キャップ（４）と金属管（２）との間に電気通信を提供するのを助けるために、プラスチックのアウターケーシング（６）のネジ山部（６ａ）は導電性材料で覆われる。利点は、プラスチックのアウターケーシング（６）の外側表面には、ブランドを示すマーク及び／又は他の商業的なマークを比較的容易にデボス加工及び／又は装飾加工することができることである。さらに、プラスチックのアウターケーシングは比較的重量が軽く、分解したプラスチックのアウターケーシングを新しい電池の製造に再利用するために工場に返送する際に、費用の節約になるため望ましい場合がある。

【0068】

金属のアウターケーシング（６）が用いられる場合、第２端キャップ（４）が第２端キャップ（４）と金属管（２）との間に電気通信を提供し、第２端キャップ（４）は金属管（２）と直接的に接触している必要はない。第２端キャップ（４）は依然としてしっかりねじ込まれアウターケーシング（６）と取り外し可能に係合されていなければならず、圧力が図６ａ及び図６ｂに示すＯリング（１０）にかかりＯリングを実質的に静止位置に保つのを助け、Ｏリングが亜鉛の金属管（２）とアウターケーシング（６）の内側表面との間の隙間からの液体の漏出を軽減するようにする。

【0069】

アウターケーシングを用いない代替的な実施形態では、第２端キャップ（４）は、螺合又は任意の他の適宜の取りつけ手段により、金属管（２）の第２端（２ｂ）へ直接取り外し可能に係合される。

【0070】

図５（ａ）〜（ｄ）を参照すると、プラスチックの円形保持部材（８）が示され、この保持部材は、金属管（２）の第２端（２ｂ）付近の電解質混合粉（１１）の上部を包囲する透過性のセパレータシート（９）の折り重ね部（９ａ）の上に乗るように構成される。保持部材（８）は、金属管（２）の第２端（２ｂ）の直径と同様の直径の円筒横断面を含み、金属管（２）の第２端（２ｂ）にぴったり合うようにされる。

【0071】

保持部材（８）は、一方の面からもう一方の面へ完全に貫通する４分割された形の開口（８ａ）も含む。利点は、保持部材（８）は透過性のセパレータシート（９）の折り重ね部（９ａ）を適所に保つ補助をし、遊離混合粉（１１）が金属管（２）の第２端（２ｂ）を介して逃げ出ることを防ぐこと、及び水が保持部材（８）を通って流れ透過性のセパレータシート（９）の折り重ね部（９ａ）を介して混合粉（１１）と接触できるようにすることである。水がシール解除された金属管（２）の第２端（２ｂ）の中へ送られると、水は金属管（２）の長さに沿って金属管（２）の内側周囲表面（２ｃ）の溝（２ｅ）を介して流れ、さらに、いくらかの水が保持部材（８）の開口（８ａ）を通って流れ、透過性のセパレータシート（９）の折り重ね部（９ａ）で覆われた混合粉（１１）の上部を介して混合粉（１１）と接触することができる。いくつかの代替的な実施形態では、水は金属管（２）の内側周囲表面の溝（２ｅ）に沿って流れ込む前に、まず保持部材（８）の開口（８ａ）を通る。

【0072】

また上述したように、保持部材（８）は別のＯリング（１０）と係合するように構成された３次元構成体（８ｂ）を含む。したがって、３次元構成体は、保持部材（８）の周囲の外に面した面の周りに広がる装着部を含む。Ｏリング（１０）は、厚さ約０．５ｍｍで、したがって金属管（２）の第２端（２ｂ）を取り外し可能にシールする第２端キャップ（４）の圧力により、保持部材（８）の３次元構成体（８ｂ）に装着されたＯリング（１０）を押し付け平らにしてアウターケーシング（６）の内側表面にぴったり寄り添うようにさせ、金属管（２）とアウターケーシング（６）の内側表面との間の隙間を介した漏出を軽減する。

【0073】

電池（１）の動作中に、金属管（２）の腐食は金属管（２）に老廃物が蓄積する結果を生じる傾向があり、これが時の経過とともに溝（２ｅ）を介した液体の流れを少なくとも部分的に塞ぐ可能性があることが分かるであろう。この点で、保持部材（８）の水を通過させて混合粉（１１）の上部表面と接触させる能力が有益である。

【0074】

本発明の実施形態は、通常「乾燥室」と呼ばれる湿度制御された環境で組み立てられ、混合粉（１１）を活性化させる水分のリスクを軽減し、したがって電池が機能しなくなるリスクを軽減する。

【0075】

実際の電池の実施形態が湿度制御された環境で組み立てられることに加え、電池の実施形態はさらに、過剰な水分が包装内に閉じ込められるリスクを軽減するために、湿度制御された環境で包装される。

【0076】

図９に示した好適な実施形態では、包装（１２）は、ストリップを形成する複数の実質的に同一のコンパートメント（１２ａ）を含む。コンパートメント（１２ａ）のそれぞれが、第１の実施形態に従って形成された電池（１）のまわりに液密及び気密のシーリングを提供する。コンパートメント（１２ａ）は、環境にやさしい透明プラスチック材料から形成される。コンパートメント（１２ａ）は、例えば適宜の機械類を用いてプラスチック材料を電池（１）のまわりにヒートシールすることで形成される。

【0077】

包装（１２）のコンパートメント（１２ａ）のそれぞれは、引き裂き線（１２ｂ）に沿って引き裂くことにより互いから分離することができる。

【0078】

利点は、本発明の実施形態は、懐中電灯、ラジオ、携帯電話等の使用に適した標準的な単３、単４形電池等の物理的パラメータに応じて設計することができ、同時にこれらの装置への電源供給に適した出力性能を提供することができることである。例えば、亜鉛の金属管を含む本発明の単３形電池の実施形態は、１．７Ｖで４５００〜５０００ｍＡ短絡（最大アンペア）の電気出力を生成し、２５ｍＡの定電流ドレインはおよそ６００〜７００ｍＡｈに達することが確認され、この６００〜７００ｍＡｈの電気出力は類似のアプリケーションで使用される通常の単３形電池の電気出力に匹敵するものである。

【0079】

本発明の実施形態について、電解質混合粉のさまざまな配合を用いてテストを行い、それらが電気性能に与える影響を評価した。

【0080】

テストした実施形態で用いた第１の粉の配合は、混合粉の重量パーセントでおよそのところ、酸化マンガン６０％、塩化アンモニウム３％、塩化亜鉛１６％、酸化亜鉛０．６％、及びアセチレンカーボンブラック２０％からなる。この電解質混合粉には比較的少量の酸化マンガン及び比較的多量のアセチレンカーボンブラックがあり、初期電圧１．６２Ｖ及び最大又は短絡アンペア１．７５Ａで電気出力２５０ｍＡｈが生じた（定電流ドレイン２００ｍＡ及びカットオフ電圧０．９Ｖに基づく）。初期電圧１．６１Ｖ及び最大又は短絡アンペア２．０５Ａでは、電気出力２５４ｍＡｈが生じた。（定電流ドレイン２００ｍＡ及びカットオフ電圧０．９Ｖに基づく）。

【0081】

テストした実施形態で用いた第２の粉の配合は、混合粉の重量パーセントでおよそのところ、酸化マンガン７１％、塩化アンモニウム３％、塩化亜鉛１６％、酸化亜鉛０．６％、及びアセチレンカーボンブラック９．２％からなる。この電解質混合粉には若干多い量の酸化マンガン及び若干少ない量のアセチレンカーボンブラックがあり、初期電圧１．６５Ｖ及び最大又は短絡アンペア１．６２Ａで電気出力２８０ｍＡｈが生じた（定電流ドレイン２００ｍＡ及びカットオフ電圧０．９Ｖに基づく）。初期電圧１．６４Ｖ及び最大又は短絡アンペア１．５３Ａでは、電気出力２７９ｍＡｈが生じた（定電流ドレイン２００ｍＡ及びカットオフ電圧０．９Ｖに基づく）。

【0082】

テストした実施形態で用いた第３の粉の配合は、混合粉の重量パーセントでおよそのところ、酸化マンガン６８％、塩化アンモニウム３％、塩化亜鉛１６％、酸化亜鉛０．６％、及びアセチレンカーボンブラック１２．４％からなる。初期電圧１．７５Ｖ及び最大又は短絡アンペア３．７８Ａで電気出力３６８ｍＡｈが生じた（定電流ドレイン２００ｍＡ及びカットオフ電圧０．９Ｖに基づく）。初期電圧１．７５Ｖ及び最大又は短絡アンペア３．３Ａでは、電気出力３７５ｍＡｈが生じた（定電流ドレイン２００ｍＡ及びカットオフ電圧０．９Ｖに基づく）。この粉の配合が、テストした本発明の実施形態のうち最良の電気性能を提供すると認められた。

【0083】

利点は、本発明の実施形態に従う液体で活性化される電池は、液体を電池の中の混合粉に加えるとき初めて活性化することを考えると、従来の電池よりも比較的長い保存可能期間を提供することである。これに対し、従来の電池は製造後すぐに劣化が始まる傾向にあり、比較的短い保管期間がたつと使用不可能になる場合がある。本明細書で述べた本発明の実施形態は保存可能期間が長いため、緊急事態での使用に特によく適しており、そのためのものであるが、このような電池の実施形態の実際の出力性能は、いくつかの従来の電池に期待される電力出力に匹敵するか又はそれより優れている場合がある。

【0084】

さらなる利点は、本発明の実施形態の機械的設計が、構成部品の容易な再利用性及びリサイクル性の提供を助けることである。例えば、第２端キャップ（４）を鋼のアウターケーシング（６）からねじって外した後、保持部材及びＯリングを金属管（２）から容易に取り除くことができ、次に導電性ロッド（５）及び第１端キャップ（３）を、金属管（２）の第２端（２ｂ）を介してアウターケーシング（６）から打ち出し、続いて透過性のセパレータシート（９）を外すことができる。金属管（２）も、金属管（２ｂ）の第２端に折り重ねられていない鋼の外管（６）の端を介して、鋼のアウターケーシング（６）から容易に分離することができる。構成部品の分離は、手を使って手動で、自動機械を使って、又はこれらの組み合わせにより行うことができる。

【0085】

その後、アウターケーシング、第２端キャップ（４）、及び導電性ロッドを回収して工場に送返して新しい電池の製造に再利用することができ、このような部品のリサイクルにかかる時間、費用及びエネルギを負担しなくてよい。これらの再利用可能な構成部品を回収して費用効果の高い製造管轄の工場にまとめて輸送することで、さらに費用を節約することができる。

【0086】

プラスチックのアウターケーシングを用いた実施形態では、金属と比べてプラスチックの重量が比較的軽いことで、比較的長距離を輸送する場合は特に、再利用のためにアウターケーシングを工場に返送する費用をさらに軽減することができる。プラスチックのアウターケーシングは、亜鉛の金属管と係るボンディングやフュージングがないのが通常であり、これにより再利用のために工場へ返送する前に亜鉛の金属管（２）から比較的分離しやすくなるため、再利用又はリサイクルがより容易である。

【0087】

亜鉛の金属管、透過性のセパレータシート、及びプラスチックの第１端キャップは、従来の電池のリサイクルと比べて、比較的便宜的でエネルギ効率のよい方法でリサイクルすることができる。すなわち従来の電池は、まず粉砕してから溶鉱炉に入れて、さまざまな材料を異なる温度で取りださなければならない。亜鉛の金属管（２）はアウターケーシング（６）から簡単に分離することができるので粉砕する必要がない。さらに、亜鉛の金属管の融解温度は、従来の電池の金属管の融解温度よりも低い傾向にあるので、亜鉛管のリサイクルの間に使われるエネルギはより少ない。

【0088】

上で概説した利点に加え、本発明の実施形態は、電気・電子機器に含まれる特定有害物質の使用制限に関する指令２００２／９５／ＥＣ（Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ Ｕｓｅ ｏｆ Ｈａｚａｒｄｏｕｓ Ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ ２００２／９５／ＥＣ（ＲＯＨＳ））の要件を満たすことがテストで確認された。したがって、電池の実施形態はＲＯＨＳ指令に従いリサイクル／再利用できる構成部品の割合が高いため、従来技術の電池に対する環境にやさしい代替物を提供するものと考えられる。さらに、本発明の実施形態は、電池の水銀量に関する電池指令２００６／６６／ＥＣ第４条１項及びＥＮ７１パート３（Ａｒｔｉｃｌｅ ４（１） ｏｆ Ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ ２００６／６６／ＥＣ ａｎｄ ＥＮ ７１ Ｐａｒｔ ３）の要件を満たすことがテストで確認された。実施形態は所定の制限を超えたレベルの水銀を含んでおらず、そのため人間が安全に使用できると考えられることが確認された。

【0089】

当業者であれば、本明細書で述べた発明は、本発明の範囲から逸脱することがなければ、特に述べたもの以外にも変形及び修正が可能であることが分かるであろう。当業者には明らかなこのような変形及び修正は全て、本明細書で広く述べた発明の精神及び範囲内にあるものとすべきである。本発明は、これらの変形及び修正を全て含むものとする。本発明はさらに本明細書で言及された又は示されたステップ及び特徴を、個別に又は集合的に含み、複数の上記ステップ又は特徴の任意の及び全ての組み合わせを含む。

【0090】

本明細書で任意の従来技術を参照しても、これは、その従来技術が技術常識の一部をなすことを認めるもの又はそれを何らかの形で示唆するものではなく、またそう解釈すべきではない。

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図2c】

【図2d】

【図3a】

【図3b】

【図3c】

【図4a】

【図4b】

【図4c】

【図4d】

【図4e】

【図5a】

【図5b】

【図5c】

【図5d】

【図6a】

【図6b】

【図7a】

【図7b】

【図7c】

【図7d】

【図7e】

【図8】

【図9】