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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023092975
(43)【公開日】2023-07-04
(54)【発明の名称】電池用容器及び電池
(51)【国際特許分類】
H01M 50/107 20210101AFI20230627BHJP
H01M 10/30 20060101ALI20230627BHJP
H01M 50/152 20210101ALI20230627BHJP
H01M 50/184 20210101ALI20230627BHJP
H01M 10/28 20060101ALI20230627BHJP
【ＦＩ】
H01M50/107
H01M10/30 Z
H01M50/152
H01M50/184 D
H01M10/28 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021208318
(22)【出願日】2021-12-22
(71)【出願人】
【識別番号】313005282
【氏名又は名称】東洋製罐株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002860
【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 永成
(72)【発明者】
【氏名】大浦 真
【テーマコード（参考）】
5H011
5H028
【Ｆターム（参考）】
5H011AA01
5H011CC06
5H011FF03
5H011GG02
5H011KK00
5H028AA07
5H028BB03
5H028BB17
5H028CC04
5H028CC08
5H028HH09
(57)【要約】
【課題】高圧の水素ガスを容易に充填できる電池用容器及び電池を提供する。
【解決手段】水素ガスが封入され、負極活物質を水素とする電池に使用される電池用容器であって、容器内に前記水素ガスを封入するための開閉バルブを備え、前記開閉バルブは、前記水素ガスを外部から前記容器内に充填可能で内部からの流出を阻止する構成となっていることを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】水素ガスが封入され、負極活物質を水素とする電池に使用される電池用容器であって、容器内に前記水素ガスを封入するための開閉バルブを備え、前記開閉バルブは、前記水素ガスを外部から前記容器内に充填可能で内部からの流出を阻止する構成となっていることを特徴とする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水素ガスが封入され、負極活物質を水素とする電池に使用される電池用容器であって、
容器内に前記水素ガスを封入するための開閉バルブを備え、
前記開閉バルブは、前記水素ガスを外部から前記容器内に充填可能で内部からの流出を阻止する構成となっていることを特徴とする電池用容器。
容器内に前記水素ガスを封入するための開閉バルブを備え、
前記開閉バルブは、前記水素ガスを外部から前記容器内に充填可能で内部からの流出を阻止する構成となっていることを特徴とする電池用容器。
【請求項2】
前記開閉バルブは、外部からの押圧によって開き、押圧を解除すると閉じる構成となっている請求項１に記載の電池用容器。
【請求項3】
電極体が挿入可能な開口部を有する容器本体と、該容器本体の前記開口部を閉塞する蓋体と、を備え、該蓋体に前記開閉バルブが設けられている請求項１または２に記載の電池用容器。
【請求項4】
前記開閉バルブは、前記蓋体外部へ突出する方向及び前記蓋体内へ没入する方向に移動可能なステムと、該ステムを突出方向に付勢するスプリングと、前記蓋体に装着されるガスケットと、を備え、前記ステムには、外部と容器内部とを連通する通路が設けられ、前記通路の容器内部側の通路出口が、前記ステムの突出位置では前記ガスケットによって閉塞され、前記ステムの没入位置側への移動によって前記ステムの容器内部側の通路出口が開く構成となっている請求項３に記載の電池用容器。
【請求項5】
耐圧強度が１ＭＰａ以上に設定されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電池用容器。
【請求項6】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電池用容器に、電極体が収納され、電解液と水素とが充填された電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、たとえば、水素を負極活物質とするニッケル水素電池等に利用可能な電池用容器およびそれを用いた電池に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、この種の水素を負極活物質とする電池としては、たとえば、特許文献１に記載のようなものが知られている。この電池は、水素が封入されているので、正極に含まれるカーボンから成る導電剤は酸化されることがなく、負極の水素吸蔵合金も酸化劣化せず、優れた寿命特性を有する。その構成は、外装体（容器）と、集電棒と、外装体内部に収納される電極体とを主な構成要素とし、外装体は、有底の円筒缶（容器本体）と、円筒缶の開口部に取付けられた蓋部材とから構成されている。蓋部材は、電極体を収納後に、円筒缶の開口部において密に嵌合される。蓋部材には、電解液および水素ガスの供給を行うための供給口が設けられていて、この供給口には水素ガスタンクが接続され、外装体内部に水素ガスが充填される構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０―１１３３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１に記載の電池においては、蓋部材に水素を充填する供給口があるというのみで、具体的な構成が記載されていない。
本発明の目的は、高圧の水素ガスを容易に充填できる電池用容器及び電池を提供することにある。
本発明の目的は、高圧の水素ガスを容易に充填できる電池用容器及び電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記目的を達成するために、本発明は、
水素ガスが封入され、負極活物質を水素とする電池に使用される電池用容器であって、
容器内に前記水素ガスを封入するための開閉バルブを備え、
前記開閉バルブは、前記水素ガスを外部から前記容器内に充填可能で内部からの流出を阻止する構成となっていることを特徴とする。
本発明は、開閉バルブを用いることで、水素ガスを容易に容器内に充填することができ、また、充填した水素ガスは、開閉バルブによって流出を確実に阻止することができる。
水素ガスが封入され、負極活物質を水素とする電池に使用される電池用容器であって、
容器内に前記水素ガスを封入するための開閉バルブを備え、
前記開閉バルブは、前記水素ガスを外部から前記容器内に充填可能で内部からの流出を阻止する構成となっていることを特徴とする。
本発明は、開閉バルブを用いることで、水素ガスを容易に容器内に充填することができ、また、充填した水素ガスは、開閉バルブによって流出を確実に阻止することができる。
【0006】
本発明は、次のように構成することができる。
１．開閉バルブは、外部からの押圧によって開き、押圧を解除すると閉じる構成となっている。
このようにすれば、バルブの開閉操作が容易となる。
２．電極体が挿入可能な開口部を有する容器本体と、容器本体の前記開口部を閉塞する蓋体と、を備え、蓋体に前記開閉バルブが設けられている構成とする。
このようにすれば、開閉バルブの容器への装着が容易となる。
３．開閉バルブは、蓋体外部へ突出する方向及び蓋体内へ没入する方向に移動可能なステムと、ステムを突出方向に付勢するスプリングと、蓋体に装着されるガスケットと、を備え、前記ステムには、外部と容器内部とを連通する通路が設けられ、前記通路の容器内部側の通路出口が、前記ステムの突出位置ではガスケットによって閉塞され、ステムの没入位置側への移動によって前記ステムの容器内部側の通路出口が開く構成とする。
このようにすれば、ステムの移動によって、確実に開閉することが可能となる。
４．前記容器の耐圧強度が１ＭＰａ以上に設定されている。
１ＭＰａ以上の耐圧強度があれば、十分な水素を充填可能である。
１．開閉バルブは、外部からの押圧によって開き、押圧を解除すると閉じる構成となっている。
このようにすれば、バルブの開閉操作が容易となる。
２．電極体が挿入可能な開口部を有する容器本体と、容器本体の前記開口部を閉塞する蓋体と、を備え、蓋体に前記開閉バルブが設けられている構成とする。
このようにすれば、開閉バルブの容器への装着が容易となる。
３．開閉バルブは、蓋体外部へ突出する方向及び蓋体内へ没入する方向に移動可能なステムと、ステムを突出方向に付勢するスプリングと、蓋体に装着されるガスケットと、を備え、前記ステムには、外部と容器内部とを連通する通路が設けられ、前記通路の容器内部側の通路出口が、前記ステムの突出位置ではガスケットによって閉塞され、ステムの没入位置側への移動によって前記ステムの容器内部側の通路出口が開く構成とする。
このようにすれば、ステムの移動によって、確実に開閉することが可能となる。
４．前記容器の耐圧強度が１ＭＰａ以上に設定されている。
１ＭＰａ以上の耐圧強度があれば、十分な水素を充填可能である。
【0007】
また、本発明の電池は、上記した電池用容器に、電極体が収納され、電解液と水素とが充填された構成となっている。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、高圧の水素ガスを容易に充填できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
以下の説明では、本発明の電池用容器をニッケル水素・水素電池に適用した例について説明する。ニッケル水素・水素電池は、従来技術に説明したような、ニッケル水素電池に水素ガスを封入した構成の電池である。
以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
以下の説明では、本発明の電池用容器をニッケル水素・水素電池に適用した例について説明する。ニッケル水素・水素電池は、従来技術に説明したような、ニッケル水素電池に水素ガスを封入した構成の電池である。
【0011】
まず、図１を参照して、電池用容器が使用された電池の全体構成について説明する。図１（Ａ）は、本発明の実施形態１に係る電池用容器が使用された電池の概略断面図、（Ｂ）は（Ａ）の容器本体と蓋体とを分解して示す部分断面図である。
電池用容器１００は、電極体５０が収納される導電性で有底筒状の容器本体１０と、容器本体１０の開口部１２に第１接合部４１を介して接合される導電性の蓋体２０と、蓋体２０に設けられる開閉バルブ３０と、を有している。容器本体１０及び蓋体２０の材料としては、アルミニウムあるいはスチール等、導電性の金属が用いられる。
電池用容器１００は、電極体５０が収納される導電性で有底筒状の容器本体１０と、容器本体１０の開口部１２に第１接合部４１を介して接合される導電性の蓋体２０と、蓋体２０に設けられる開閉バルブ３０と、を有している。容器本体１０及び蓋体２０の材料としては、アルミニウムあるいはスチール等、導電性の金属が用いられる。
【0012】
容器本体１０は、この例では有底円筒形状で、円筒状の胴部１１と、胴部１１の一端に設けられる底部１３と、胴部１１の他端から前記開口部１２に向かって延びる肩部１５と、を有している。容器本体１０は、胴部１１と、底部１３と、肩部１５とに三分割され、胴部１１と肩部１５は、第２接合部４２を介して接合され、胴部１１と底部１３は、第３接合部４３を介して接合されている。開口部１２は胴部１１より小径で、肩部１５を介して胴部径から開口部１２に向かって徐々に縮径されている（図１(Ｂ）参照)。胴部１１と肩部１５とが接合される第２接合部４２、胴部１１と底部１３が接合される第３接合部４３は、それぞれ、二重巻締によって巻締固定されている。第２接合部４２と第３接合部４３は、金属接触しており、胴部１１と肩部１５、胴部１１と底部１３は、導通状態である。
なお、胴部１１と肩部１５が一体となっていてもよいし（第２接合部４２が無い構成）、胴部１１と底部１３が一体となっていてもよい（第３接合部４３が無い構成）。また、胴部１１、肩部１５および底部１３がすべて一体となっていてもよい（第２接合部４２も第３接合部４３も無い構成）。また、開口部１２を縮径する必要が無ければ肩部１５は不要である。
なお、胴部１１と肩部１５が一体となっていてもよいし（第２接合部４２が無い構成）、胴部１１と底部１３が一体となっていてもよい（第３接合部４３が無い構成）。また、胴部１１、肩部１５および底部１３がすべて一体となっていてもよい（第２接合部４２も第３接合部４３も無い構成）。また、開口部１２を縮径する必要が無ければ肩部１５は不要である。
【0013】
蓋体２０は、断面ハット形状の本体部２１と、本体部２１の外周縁から立ち上がる接合筒部２４と、を備え、第１接合部４１において、接合筒部２４が容器本体１０の肩部１５に接合されている。本体部２１は、円筒状の中央突出部２２と、中央突出部２２の付け根側の端部から外向きに張り出すつば部２３と、を備えている。つば部２３は、図示例では斜め下向きに円錐台状に傾斜しているが、水平に張り出す構成でもよい。
また、容器本体１０及び蓋体２０の内面には、容器内に収容される電解液に対する耐性を有する表面処理が施されている。表面処理は、導電性を有する処理であり、この例では、容器本体１０及び蓋体２０の内面はニッケルメッキが施されている。
また、容器本体１０及び蓋体２０の内面には、容器内に収容される電解液に対する耐性を有する表面処理が施されている。表面処理は、導電性を有する処理であり、この例では、容器本体１０及び蓋体２０の内面はニッケルメッキが施されている。
【0014】
次に、第１接合部４１について、図２を参照して説明する。
図２（Ａ）は、第１接合部の部分拡大断面図、（Ｂ）接合前の状態を示す部分拡大断面図である。
図２に示すように、第１接合部４１は、容器本体１０の開口部１２の開口縁に設けられるビード部１２ａと、蓋体２０の周縁に設けられビード部１２ａに嵌り合ってかしめ固定されるカール部２５と、ビード部１２ａとカール部２５の間に挟まれてビード部１２ａとカール部２５の間を電気的に絶縁する絶縁体６０とを備えている。
図２（Ａ）は、第１接合部の部分拡大断面図、（Ｂ）接合前の状態を示す部分拡大断面図である。
図２に示すように、第１接合部４１は、容器本体１０の開口部１２の開口縁に設けられるビード部１２ａと、蓋体２０の周縁に設けられビード部１２ａに嵌り合ってかしめ固定されるカール部２５と、ビード部１２ａとカール部２５の間に挟まれてビード部１２ａとカール部２５の間を電気的に絶縁する絶縁体６０とを備えている。
【0015】
ビード部１２ａは、肩部１５の内径端から容器外方に立ち上がり、外側に断面円形状に曲げ返された構成となっている。蓋体２０のカール部２５は、接合筒部２４の先端部から、外側に向けて断面円弧状に曲げ返された構成で、このカール部２５が、断面円形状のビード部１２ａの上半部に係合している。接合筒部２４は、その上端部外周がビード部１２ａの内周と対向しており、ビード部１２ａの下縁に対応する位置の直下に、径方向外向きに拡径する方向にかしめられたクリンチ部２７を有し、このクリンチ部２７とカール部２５との間で、絶縁体６０を介してビード部１２ａの外周を上下から包むように把持している。
【0016】
絶縁体６０は電気を通さない絶縁性を有するゴム状弾性を備えた樹脂材であり、第１接合部４１のクリンチ部２７の上半部から容器本体１０のビード部１２ａとカール部２５との隙間に介装され、容器本体１０と蓋体２０とを電気的に絶縁するとともに、流体の漏洩を防止するように密封している。シール性を有することで、電解液および充填される水素等のガスを確実に封止することができる。また、絶縁体６０は、容器内に収容される電解液に対する耐性を有する樹脂材によって構成される。また、絶縁体６０の表面に、腐食抑制剤（インヒビター）が塗布されていてもよい。腐食抑制剤を塗布することにより、金属の接合面の腐食による漏洩を防止することができる。
【0017】
次に、図３を参照して、開閉バルブ３０について説明する。
図３（Ａ）は、図１の開閉バルブの閉状態の拡大断面図、（Ｂ）は開状態の拡大断面図である。
開閉バルブ３０は、常時閉弁状態で、外部からの操作によって開弁して、電解液や水素ガスの充填を可能とする。開閉バルブ３０の構成は、蓋体２０の中央突出部２２の内周に嵌合されるバルブハウジング３１と、中央突出部２２の天板部２２ｂに設けられた挿通孔からバルブハウジング３１内に出没可能に挿通されるステム３２と、ステム３２の側面に設けられた弁孔３３と、ステム３２の移動によって開閉される弁孔３３を封止するガスケット３４と、ステム３２を突出方向に付勢するスプリング３５と、を備えている。
バルブハウジング３１は、底部３１ｄにノズル３６を備えた有底円筒形状で、開口端側が中央突出部２２の内周に嵌合され、開口端３１ａと中央突出部２２の天板部２２ｂとの間がガスケット３４によって密封されている。ノズル３６については、無くてもよく、底部３１ｄに通孔が開口しているだけでもよい。また、バルブハウジング３１の開口端近傍の外周には外側に張り出す環状凸部３１ｃが設けられている。また、中央突出部２２には、環状凸部３１ｃの底部側の縁部に係合するかしめ凹部２２ａが局部的に設けられ、環状凸部３１ｃとガスケット３４とが、かしめ凹部２２ａと天板部２２ｂとの間で軸方向に挟むように固定されている。
図３（Ａ）は、図１の開閉バルブの閉状態の拡大断面図、（Ｂ）は開状態の拡大断面図である。
開閉バルブ３０は、常時閉弁状態で、外部からの操作によって開弁して、電解液や水素ガスの充填を可能とする。開閉バルブ３０の構成は、蓋体２０の中央突出部２２の内周に嵌合されるバルブハウジング３１と、中央突出部２２の天板部２２ｂに設けられた挿通孔からバルブハウジング３１内に出没可能に挿通されるステム３２と、ステム３２の側面に設けられた弁孔３３と、ステム３２の移動によって開閉される弁孔３３を封止するガスケット３４と、ステム３２を突出方向に付勢するスプリング３５と、を備えている。
バルブハウジング３１は、底部３１ｄにノズル３６を備えた有底円筒形状で、開口端側が中央突出部２２の内周に嵌合され、開口端３１ａと中央突出部２２の天板部２２ｂとの間がガスケット３４によって密封されている。ノズル３６については、無くてもよく、底部３１ｄに通孔が開口しているだけでもよい。また、バルブハウジング３１の開口端近傍の外周には外側に張り出す環状凸部３１ｃが設けられている。また、中央突出部２２には、環状凸部３１ｃの底部側の縁部に係合するかしめ凹部２２ａが局部的に設けられ、環状凸部３１ｃとガスケット３４とが、かしめ凹部２２ａと天板部２２ｂとの間で軸方向に挟むように固定されている。
【0018】
ステム３２は、バルブハウジング３１内に収納される大径のステム基部３２ａと、中央突出部２２の天板部２２ｂの穴からガスケット３４を介して外部に突出するステム基部３２ａよりも小径のステム軸部３２ｂと、を備えている。ステム軸部３２ｂには、先端開口部から軸方向に所定寸法延びる流路３２ｃが設けられ、ステム基部３２ａとの境界付近の側面に容器内部側の通路出口である弁孔３３が開口している。弁孔３３は、流路３２ｃとバルブハウジング３１内部とを連通し、流路３２ｃと共に、外部空間と容器内部とを連通する通路を構成する。
ステム３２は、通常は、スプリング３５の付勢力で突出方向に付勢され、弁孔３３がガスケット３４の内周によって閉塞される閉弁位置にあり、常時閉弁状態に維持されている。
ステム３２が相対的に容器内方に向かって押し込まれると、図３（Ｂ）に示すように、ガスケット３４の内縁が容器の内方に向けて撓み、ガスケット３４の内周面が弁孔３３の孔縁から離れて開弁する。
なお、蓋体２０には、内圧が異常に過大になると圧力を解放する防爆弁８５が設けられている。防爆弁８５は、たとえば、薄肉部や、スコア等の脆弱部を局部的に設けることによって構成され、図示例では、圧力によって膨らむつば部２３に設けられている。
ステム３２は、通常は、スプリング３５の付勢力で突出方向に付勢され、弁孔３３がガスケット３４の内周によって閉塞される閉弁位置にあり、常時閉弁状態に維持されている。
ステム３２が相対的に容器内方に向かって押し込まれると、図３（Ｂ）に示すように、ガスケット３４の内縁が容器の内方に向けて撓み、ガスケット３４の内周面が弁孔３３の孔縁から離れて開弁する。
なお、蓋体２０には、内圧が異常に過大になると圧力を解放する防爆弁８５が設けられている。防爆弁８５は、たとえば、薄肉部や、スコア等の脆弱部を局部的に設けることによって構成され、図示例では、圧力によって膨らむつば部２３に設けられている。
【0019】
次に、図１を参照して、電極体５０について説明する。
本実施形態の電池は、ニッケル水素・水素電池（ニッケル水素電池に水素ガスを充填した電池）であり、電極体５０として、負極に水素吸蔵合金を含む電極が用いられ、正極には、水酸化ニッケル、電解液としては、たとえば水酸化カリウムや水酸化ナトリウム等の水溶液が用いられる。
電極体５０は、積層タイプを例示している。すなわち、複数の正極５１と、負極５２が、セパレータ５３を挟んで、容器本体１０の内部に積層された状態で収納されている。正極５１は、正極集電体５４を介して容器本体１０と電気的に接続され、負極５２は、負極集電体５５を介して蓋体２０と電気的に接続されている。電解液はセパレータ５３に含浸されている。
本実施形態の電池は、ニッケル水素・水素電池（ニッケル水素電池に水素ガスを充填した電池）であり、電極体５０として、負極に水素吸蔵合金を含む電極が用いられ、正極には、水酸化ニッケル、電解液としては、たとえば水酸化カリウムや水酸化ナトリウム等の水溶液が用いられる。
電極体５０は、積層タイプを例示している。すなわち、複数の正極５１と、負極５２が、セパレータ５３を挟んで、容器本体１０の内部に積層された状態で収納されている。正極５１は、正極集電体５４を介して容器本体１０と電気的に接続され、負極５２は、負極集電体５５を介して蓋体２０と電気的に接続されている。電解液はセパレータ５３に含浸されている。
【0020】
正極集電体５４は、筒状部５４ａと底板部５４ｂとを有する有底円筒形状で、筒状部５４ａの内周に各正極５１の外縁部が接触し、筒状部５４ａの外周が容器本体１０の胴部１１内周に接しており、正極５１は、正極集電体５４の筒状部５４ａを介して容器本体１０の胴部１１と電気的に接続され、底板部５４ｂを介して、容器本体１０の底部１３と電気的に接続される。
【0021】
負極集電体５５は、正極集電体５４よりも小径の有底円筒状部材である。負極集電体５５は、ワッシャ状の正極５１、セパレータ５３および負極５２の穴を貫通し、負極集電体５５の外周に、負極５２の内縁部が密着している。負極集電体５５の蓋体側（開放側）の端部は、蓋体２０のつば部２３に接触し電気的に接続されている。負極集電体５５は、たとえば、連続気泡の多孔質金属によって構成され、負極集電体５５の内部空間と、正極５１、負極５２およびセパレータ５３が配置される空間とが連通している。多孔質金属で無くても、負極集電体５５に、負極集電体５５の内部空間と、正極５１、負極５２およびセ
パレータ５３が配置される空間とを連通する連通路が設けられていればよい。
正極集電体５４の底板部５４ｂと負極集電体５５の底部５５ｂは、図示しないが、絶縁部材によって絶縁されている。
なお、上記電極体５０の構成は一例であって、たとえば、負極集電体５５を開閉バルブ３０に接触させてもよく、種々の構成を採用することができる。
パレータ５３が配置される空間とを連通する連通路が設けられていればよい。
正極集電体５４の底板部５４ｂと負極集電体５５の底部５５ｂは、図示しないが、絶縁部材によって絶縁されている。
なお、上記電極体５０の構成は一例であって、たとえば、負極集電体５５を開閉バルブ３０に接触させてもよく、種々の構成を採用することができる。
【0022】
この実施形態では、容器本体１０の開口部１２を構成する肩部１５と蓋体２０との第１接合部４１が、絶縁体６０を介して電気的に絶縁され、胴部１１と肩部１５の第２接合部４２、および胴部１１と底部１３の第３接合部４３は導通状態となっている。
負極５２は、負極集電体５５を介して蓋体２０に電気的に接続され、正極５１は正極集電体５４を介して、胴部１１および底部１３に電気的に接続されている。
したがって、開閉バルブ３０および蓋体２０が負極領域Ｎ１となり、肩部１５、胴部１１および底部１３で構成される容器本体１０全体が正極領域Ｐ１となる。負極領域Ｎ１および正極領域Ｐ１は、負極、正極の電源端子として利用することができる。電源端子としては、負極領域Ｎ１、正極領域Ｐ１の任意の位置を端子として利用することもできるし、一部を絶縁フィルム等で被覆することにより、特定の領域を端子として利用することもできる。
また、電極体５０で発生した熱は、正極集電体５４の筒状部５４ａに接触する胴部１１、底板部５４ｂに接触する底部１３を通じて効率的に放熱される。
負極５２は、負極集電体５５を介して蓋体２０に電気的に接続され、正極５１は正極集電体５４を介して、胴部１１および底部１３に電気的に接続されている。
したがって、開閉バルブ３０および蓋体２０が負極領域Ｎ１となり、肩部１５、胴部１１および底部１３で構成される容器本体１０全体が正極領域Ｐ１となる。負極領域Ｎ１および正極領域Ｐ１は、負極、正極の電源端子として利用することができる。電源端子としては、負極領域Ｎ１、正極領域Ｐ１の任意の位置を端子として利用することもできるし、一部を絶縁フィルム等で被覆することにより、特定の領域を端子として利用することもできる。
また、電極体５０で発生した熱は、正極集電体５４の筒状部５４ａに接触する胴部１１、底板部５４ｂに接触する底部１３を通じて効率的に放熱される。
【0023】
次に、図４を参照して、電池の組み立て工程の一例について説明する。
まず、容器本体１０の胴部１１と底部１３を接合して第１の予備成形体１０Ａを成形する（図４（Ａ）、（Ｂ）参照）。胴部１１と底部１３の第３接合部４３は、二重巻締である。
次いで、第１の予備成形体１０Ａの胴部１１の開口部から、電極体５０を収納し、胴部１１の開口部に肩部１５を接合して、電極体５０が収納された状態の容器本体１０を成形する（図４（Ｂ）、（Ｃ）参照）。胴部１１と肩部１５との第２接合部４２も二重巻締である。
次に、容器本体１０の肩部１５の開口部１２に、予め開閉バルブ３０が組付けられた蓋体２０を接合し、電池の組み立てが完了する（図４（Ｃ），（Ｄ）参照）。肩部１５と蓋体２０との第１接合部４１の接合は、クリンチ加工によってなされる。
まず、容器本体１０の胴部１１と底部１３を接合して第１の予備成形体１０Ａを成形する（図４（Ａ）、（Ｂ）参照）。胴部１１と底部１３の第３接合部４３は、二重巻締である。
次いで、第１の予備成形体１０Ａの胴部１１の開口部から、電極体５０を収納し、胴部１１の開口部に肩部１５を接合して、電極体５０が収納された状態の容器本体１０を成形する（図４（Ｂ）、（Ｃ）参照）。胴部１１と肩部１５との第２接合部４２も二重巻締である。
次に、容器本体１０の肩部１５の開口部１２に、予め開閉バルブ３０が組付けられた蓋体２０を接合し、電池の組み立てが完了する（図４（Ｃ），（Ｄ）参照）。肩部１５と蓋体２０との第１接合部４１の接合は、クリンチ加工によってなされる。
【0024】
電池の組立完了後、容器内部に電解液が充填され、次いで、水素ガスが充填される。
図５及び図６は、電解液および水素ガスの充填工程を模式的に示すもので、図５（Ａ）は脱気工程、図５（Ｂ）は電解液の充填工程、図６は水素ガスの充填工程を示している。
まず、電解液の充填前に、電池内部が脱気（バキューム）される。
この脱気工程では、図５（Ａ）に示すように、開閉バルブ３０を開き、不図示の吸引ポンプによって電池内部の空気が吸引される。すなわち、電池の内部空間の空気は、図中破線矢印で示すように、負極集電体５５の内部に吸引され、開閉バルブ３０のノズル３６、バルブハウジング３１とステム基部３２ａとの隙間、弁孔３３、ステム軸部３２ｂの流路３２ｃを通じて、外部に流出する。
なお、バキューム時の容器本体１０に作用する陰圧は、図１に示す電極体５０の正極集電体５４によって保持され、容器本体１０の変形は阻止される。
図５及び図６は、電解液および水素ガスの充填工程を模式的に示すもので、図５（Ａ）は脱気工程、図５（Ｂ）は電解液の充填工程、図６は水素ガスの充填工程を示している。
まず、電解液の充填前に、電池内部が脱気（バキューム）される。
この脱気工程では、図５（Ａ）に示すように、開閉バルブ３０を開き、不図示の吸引ポンプによって電池内部の空気が吸引される。すなわち、電池の内部空間の空気は、図中破線矢印で示すように、負極集電体５５の内部に吸引され、開閉バルブ３０のノズル３６、バルブハウジング３１とステム基部３２ａとの隙間、弁孔３３、ステム軸部３２ｂの流路３２ｃを通じて、外部に流出する。
なお、バキューム時の容器本体１０に作用する陰圧は、図１に示す電極体５０の正極集電体５４によって保持され、容器本体１０の変形は阻止される。
【0025】
バキュームが終了すると、電解液が充填される。
電解液の充填は、図５（Ｂ）に示すように、開閉バルブ３０が開いた状態で、不図示の電解液供給ラインから所定量の電解液が供給される。電解液の供給は、不図示の供給ポンプによって供給される。電解液は、脱気とは逆に、図中実線矢印で示すように、ステム軸部３２ｂの流路３２ｃ、弁孔３３、バルブハウジング３１とステム基部３２ａとの隙間、バルブハウジング３１の底部のノズル３６を通じて負極集電体５５内部に流入する。負極
集電体５５内部に流入した電解液は、負極集電体５５の壁面を通過して容器の内部空間に流入し、図１に示すセパレータ５３に含浸された状態で保持される。
電解液の充填は、図５（Ｂ）に示すように、開閉バルブ３０が開いた状態で、不図示の電解液供給ラインから所定量の電解液が供給される。電解液の供給は、不図示の供給ポンプによって供給される。電解液は、脱気とは逆に、図中実線矢印で示すように、ステム軸部３２ｂの流路３２ｃ、弁孔３３、バルブハウジング３１とステム基部３２ａとの隙間、バルブハウジング３１の底部のノズル３６を通じて負極集電体５５内部に流入する。負極
集電体５５内部に流入した電解液は、負極集電体５５の壁面を通過して容器の内部空間に流入し、図１に示すセパレータ５３に含浸された状態で保持される。
【0026】
電解液の充填が終了すると、水素ガス充填前の脱気工程に進む。
脱気工程は、図５（Ａ）に示したように、開閉バルブ３０が開いた状態で、再度、電池内部の空気、すなわち、酸素、窒素が脱気される。この実施形態では電解液はセパレータ５３に含浸されているが、電解液が滞留している場合には、電解液を除くヘッドスペースの空気である。
脱気工程は、図５（Ａ）に示したように、開閉バルブ３０が開いた状態で、再度、電池内部の空気、すなわち、酸素、窒素が脱気される。この実施形態では電解液はセパレータ５３に含浸されているが、電解液が滞留している場合には、電解液を除くヘッドスペースの空気である。
【0027】
脱気工程が終了すると、水素ガスが充填される。
水素ガスの充填工程は、図６に示すように、開閉バルブ３０が開いた状態で、不図示の水素ガス供給源から水素ガスが供給される。水素ガスは、図中破線矢印で示すように、ステム軸部３２ｂの流路３２ｃ、弁孔３３、バルブハウジング３１とステム３２のステム基部３２ａとの隙間、バルブハウジング３１の底部のノズル３６を通じて、負極集電体５５の内部空間に流入する。負極集電体５５内に流入した水素ガスは、負極集電体５５の壁面を通じて容器の内部空間に流入し、容器内が水素で満たされる。
水素ガスの充填工程は、図６に示すように、開閉バルブ３０が開いた状態で、不図示の水素ガス供給源から水素ガスが供給される。水素ガスは、図中破線矢印で示すように、ステム軸部３２ｂの流路３２ｃ、弁孔３３、バルブハウジング３１とステム３２のステム基部３２ａとの隙間、バルブハウジング３１の底部のノズル３６を通じて、負極集電体５５の内部空間に流入する。負極集電体５５内に流入した水素ガスは、負極集電体５５の壁面を通じて容器の内部空間に流入し、容器内が水素で満たされる。
【0028】
封入される水素ガスの圧力は、最低１ＭＰａ、１ＭＰａ以上とすることが好ましい。容器の耐圧強度は、水素ガスのガス圧以上の１ＭＰａ以上に設定される。容器の耐圧強度は、容器の内圧によってバックリングが生じない圧力である。バックリングは、たとえば、図３（Ａ）に、二点鎖線で示すように、蓋体２０の、つば部２３と接合筒部３４の角部が外向きに反転する変形である。防爆弁８５の作動圧は耐圧強度より大きく、内圧が耐圧強度より増大すると蓋体２０にバックリングが生じ、さらに内圧が増大し所定圧以上となると防爆弁８５が作動し、容器の破壊による内容物の漏洩が防止される。水素ガスの圧力が１ＭＰａ程度であれば、防爆弁８５の作動する圧力は、１．２～１．５ＭＰａ程度に設定される。
ガス圧が作用しても、蓋体２０と容器本体１０との第１接合部４１は、ビード部１２ａに嵌り合ってかしめ固定されるカール部２５を備えた構成であり、接合強度が高く、高い耐圧性を保持できる。さらに、このビード部１２ａとカール部２５に絶縁体６０を挟むことにより、絶縁体６０を確実に固定でき、絶縁の信頼性を高めることができる。
ガス圧が作用しても、蓋体２０と容器本体１０との第１接合部４１は、ビード部１２ａに嵌り合ってかしめ固定されるカール部２５を備えた構成であり、接合強度が高く、高い耐圧性を保持できる。さらに、このビード部１２ａとカール部２５に絶縁体６０を挟むことにより、絶縁体６０を確実に固定でき、絶縁の信頼性を高めることができる。
【0029】
容器内に充填した水素ガスは、負極５２の水素吸蔵合金に吸蔵され、負極５２は満充電状態になるとともに、水素ガスは、容器の内部空間、たとえば、電極体５０と肩部１５および蓋体２０とのスペース、正極５１、負極５２、セパレータ５３間の隙間、負極集電体５５とセパレータ５３、正極５１との隙間、正極集電体５４とセパレータ５３、負極５２との隙間等に入り込んだ状態となる。
この状態で、充電を行うと、負極５２から水素ガスが発生する。開閉バルブ３０は閉弁状態となっているので、充電が進むにつれて、電池内部の水素ガス濃度は上昇し、負極５２の電位が低下し、その結果、端子電圧が上昇する。このとき、容器内の隙間に保持されている水素ガスによって、正極で発生する酸素は、水素と結合して水となり、正極５１の導電剤の酸化、負極５２の水素吸蔵合金の酸化が防止される。
この状態で、充電を行うと、負極５２から水素ガスが発生する。開閉バルブ３０は閉弁状態となっているので、充電が進むにつれて、電池内部の水素ガス濃度は上昇し、負極５２の電位が低下し、その結果、端子電圧が上昇する。このとき、容器内の隙間に保持されている水素ガスによって、正極で発生する酸素は、水素と結合して水となり、正極５１の導電剤の酸化、負極５２の水素吸蔵合金の酸化が防止される。
【0030】
アダプタキャップについて
図７には、上記実施形態の電池用容器の第1接合部４１に適用されるアダプタキャップ
が示されている。図７（Ａ）は、第1接合部４１の内周に嵌合する第１例のアダプタキャ
ップ、図７（Ｂ）は、第１接合部の外周に嵌合する第２例のアダプタキャップである。
まず、図７（Ａ）を参照して、第１例のアダプタキャップ８１について説明する。
このアダプタキャップ８１は、断面ハット形状に成形された金属製で、ステム３２を覆う中央凸部８１ａと、中央凸部８１ａの下縁から円板状に張り出すつば部８１ｂと、つば部８１ｂの外縁から直角に垂下する係止筒部８１ｃと、を備えている。係止筒部８１ｃの
下縁には、外向きに突出する係合突部８１ｄが設けられている。係止筒部８１ｃの外周は第1接合部４１の内周に嵌合し、係合突部８１ｄは、つば部８１ｂが蓋体２０の中央突出
部２２の端面に当接した状態で、クリンチ部２７内周に係合し、上下方向に固定される。
図７には、上記実施形態の電池用容器の第1接合部４１に適用されるアダプタキャップ
が示されている。図７（Ａ）は、第1接合部４１の内周に嵌合する第１例のアダプタキャ
ップ、図７（Ｂ）は、第１接合部の外周に嵌合する第２例のアダプタキャップである。
まず、図７（Ａ）を参照して、第１例のアダプタキャップ８１について説明する。
このアダプタキャップ８１は、断面ハット形状に成形された金属製で、ステム３２を覆う中央凸部８１ａと、中央凸部８１ａの下縁から円板状に張り出すつば部８１ｂと、つば部８１ｂの外縁から直角に垂下する係止筒部８１ｃと、を備えている。係止筒部８１ｃの
下縁には、外向きに突出する係合突部８１ｄが設けられている。係止筒部８１ｃの外周は第1接合部４１の内周に嵌合し、係合突部８１ｄは、つば部８１ｂが蓋体２０の中央突出
部２２の端面に当接した状態で、クリンチ部２７内周に係合し、上下方向に固定される。
【0031】
次に、図７（Ｂ）を参照して、第２例のアダプタキャップ８２について説明する。
このアダプタキャップ８２も、断面ハット形状に成形された金属製で、ステム３２を覆う中央凸部８２ａと、中央凸部８２ａの下縁から円板状に張り出すつば部８２ｂと、つば部８２ｂの外縁から直角に垂下する係止筒部８２ｃと、を備えている。係止筒部８２ｃの下縁には、内向きに突出する係合突部８２ｄが設けられている。係止筒部８２ｃの内周は第１接合部４１の外周に嵌合し、係合突部８２ｄは、つば部８２ｂが第１接合部４１のカール部２５上端に当接した状態で、第１接合部４１のカール部２５の下端に係合し、上下方向に固定されている。
これらのアダプタキャップ８１、８２によって、ステム３２が保護され、ステム３２が不用意に押し込まれることを防止する。また、アダプタキャップ８１、８２は、蓋体２０と接触しているので、蓋体２０と電気的に接続され、電池の端子としても機能する。
このアダプタキャップ８２も、断面ハット形状に成形された金属製で、ステム３２を覆う中央凸部８２ａと、中央凸部８２ａの下縁から円板状に張り出すつば部８２ｂと、つば部８２ｂの外縁から直角に垂下する係止筒部８２ｃと、を備えている。係止筒部８２ｃの下縁には、内向きに突出する係合突部８２ｄが設けられている。係止筒部８２ｃの内周は第１接合部４１の外周に嵌合し、係合突部８２ｄは、つば部８２ｂが第１接合部４１のカール部２５上端に当接した状態で、第１接合部４１のカール部２５の下端に係合し、上下方向に固定されている。
これらのアダプタキャップ８１、８２によって、ステム３２が保護され、ステム３２が不用意に押し込まれることを防止する。また、アダプタキャップ８１、８２は、蓋体２０と接触しているので、蓋体２０と電気的に接続され、電池の端子としても機能する。
【0032】
なお、上記実施形態では、ニッケル水素電池について説明したが、正極は二酸化マンガン等の酸化金属であればよく、ニッケル水素電池には限定されない。本発明は、負極活物質が水素で、水素ガスを封入した二次電池について適用可能である。
【符号の説明】
【0033】
１０ 容器本体、１０Ａ 第１の予備成形体
１１ 胴部、１２ 開口部、１２ａ ビード部、１３ 底部、１５ 肩部
２０ 蓋体
２１ 本体部、２２ 中央突出部、２２ａ 凹部、２２ｂ 天板部
２３ つば部、２４ 接合筒部、２５ カール部、２７ クリンチ部
３０ 開閉バルブ
３１ バルブハウジング
３１ａ 開口端、３１ｃ 環状凸部、３１ｄ 底部、３６ ノズル
３２ ステム
３２ａ ステム基部、３２ｂ ステム軸部、３２ｃ 流路
３３ 弁孔、
３４ ガスケット
３５ スプリング
４１ 第１接合部、４２ 第２接合部、４３ 第３接合部
５０ 電極体
５１ 正極、５２ 負極、５３ セパレータ
５４ 正極集電体、５４ａ 筒状部、５４ｂ 底板部
５５ 負極集電体、５５ａ 小径筒状部、５５ｂ 底部
６０ 絶縁体
８１ アダプタキャップ
８１ａ 中央凸部、８１ｂ つば部、８１ｃ 係止筒部、８１ｄ 係合突部
８２ アダプタキャップ
８２ａ 中央凸部、８２ｂ つば部、８２ｃ 係止筒部、８２ｄ 係合突部
８５ 防爆弁
１００ 電池用容器
Ｎ１ 負極領域、Ｐ１ 正極領域
１１ 胴部、１２ 開口部、１２ａ ビード部、１３ 底部、１５ 肩部
２０ 蓋体
２１ 本体部、２２ 中央突出部、２２ａ 凹部、２２ｂ 天板部
２３ つば部、２４ 接合筒部、２５ カール部、２７ クリンチ部
３０ 開閉バルブ
３１ バルブハウジング
３１ａ 開口端、３１ｃ 環状凸部、３１ｄ 底部、３６ ノズル
３２ ステム
３２ａ ステム基部、３２ｂ ステム軸部、３２ｃ 流路
３３ 弁孔、
３４ ガスケット
３５ スプリング
４１ 第１接合部、４２ 第２接合部、４３ 第３接合部
５０ 電極体
５１ 正極、５２ 負極、５３ セパレータ
５４ 正極集電体、５４ａ 筒状部、５４ｂ 底板部
５５ 負極集電体、５５ａ 小径筒状部、５５ｂ 底部
６０ 絶縁体
８１ アダプタキャップ
８１ａ 中央凸部、８１ｂ つば部、８１ｃ 係止筒部、８１ｄ 係合突部
８２ アダプタキャップ
８２ａ 中央凸部、８２ｂ つば部、８２ｃ 係止筒部、８２ｄ 係合突部
８５ 防爆弁
１００ 電池用容器
Ｎ１ 負極領域、Ｐ１ 正極領域
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】