用于电化学电池的端盖组件制造技术

本发明专利技术公开了一种用于电化学电池如碱性电池的端盖组件。端盖组件包括盘旋状的金属支撑盘和底层绝缘密封盘。盘旋状的支撑盘具有向下延伸壁，该向下延伸壁具有至少一个贯穿孔，优选该孔面对周围环境。绝缘盘具有形成可破裂薄膜的向下倾斜的延伸壁，该延伸壁位于支撑盘的向下延伸壁的内表面的下方并紧靠该内表面。可破裂薄膜以与电池纵轴呈锐角的方式向下倾斜。可破裂薄膜位于端盖的向下延伸壁中的孔的下方并紧靠该孔。当电池内的气压超过预定值时，可破裂薄膜伸入所述孔并破裂，把气体从电池中释放到外部环境。可将单独的端板层叠在金属支撑盘上并焊接其上。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
用于电化学电池的端盖组件本专利技术涉及用于密封电化学电池尤其是碱性电池的端盖组件。本专利技术涉及在端盖组件中的可破裂构件，该构件使气体从电池内部放出。常规的电化学电池例如碱性电池由圆柱形容器形成，该容器具有一开口端和一插入容器中的端盖组件。在提供了电池内含物之后，通过卷曲容器边缘到端盖组件上以提供对电池的密封，从而密封电池。端盖组件包括用作电池端子的外露端盖板和密封电池容器开口端的典型塑料绝缘构件。与各种电化学电池尤其是碱性电池的设计有关的问题在于，当电池在特定点(通常在电池的使用容量完全耗尽的点附近)之外继续放电时，存在电池产生气体的趋势。电化学电池尤其是碱性电池通常在端盖组件中设置有可破裂的膜片或薄膜。可破裂的膜片或薄膜可形成在例如在US专利3,617,386中描述的塑料绝缘构件中。当电池内的气体压力超过预定值时，设计为使这种膜片破裂。端盖组件可设置有排气孔，用于在膜片或薄膜破裂时放出气体。在US专利3,617,386中公开的端盖组件采用在可破裂膜片上方的可观空间，这样减少了在电池内部用于活性材料的可利用空间的用量。并且，在参考文献中公开的端盖组件不设计成经受径向压力，并且当使电池处于极热或极冷的环境下时所述端盖组件趋向破裂。为了提供紧密密封，现有技术公开了端盖组件，该端盖组件包括插在端盖板和绝缘构件之间的金属支撑盘，上述绝缘构件典型为使金属支撑板与电池容器电绝缘的塑料绝缘盘。金属支撑板可具有高度盘旋状的表面，如US专利5,532081或5080985中所示，这种表面确保在电池容器边缘围绕端盖组件的卷曲过程中端盖组件能够经受住高径向压力。这种支撑板使径向力得以保持。这实现了在所有时间内围绕端盖组件的紧密机械密封。并且，现有技术公开了可破裂的排气构件，该构件作为包括在端-->盖组件内的绝缘盘部分一体地形成。这种排气构件通常以可破裂盘的形式，它位于垂直于电池轴向的平面内，如U.S.专利4,537,841或公开号为WO 00/46864的PCT专利申请。在绝缘构件中的可破裂薄部还可以采取环形排气膜的形式，如在U.S.专利5,080,985中公开的那样。正如在这三篇参考文献所示出的那样，可破裂薄膜位于垂直于电池纵轴的平面内。并且，正如在这些参考文献中所示的那样，需要盘片彻底破裂并使气体从中释放出来。这种设计的缺点在于，在可破裂薄膜之上的显著自由空间代表着不能用于阳极和阴极活性材料的空隙体积。因此，这种自由空间的占有量降低了潜在的电池容量。US6,127,062公开了绝缘密封盘和一体形成的可破裂薄膜，该可破裂薄膜垂直取向，即平行于电池中心纵轴取向。可破裂薄膜是直壁状的，即，不是带切口的，并相对于叠置金属支撑构件中的开口设置。当电池内的气压升高至预定值时，该薄膜伸入开口中并破裂，由此释放气压。通过该薄膜的竖直取向限制了叠置开口的尺寸以便当该薄膜破裂时获得气体的良好外流。因此，需要有一种端盖组件，即使电池暴露在极冷和极热的气候下，该端盖组件也可以为电池提供紧密密封。希望可破裂排气机构在电池中占用最少量的空间，这样电池就可以装入更多量的阳极和阴极材料，从而增加电池容量。希望可破裂排气机构易于制造，以便在特定的预定压力值下出现排气。本专利技术旨在一种电化学电池，例如碱性电池，该电池包括插入到电池用圆柱容器(壳体)开口端的端盖密封组件。在一个方案中，端盖组件包括金属支撑盘和底层绝缘密封盘(绝缘垫圈)，当以金属支撑盘位于顶部的竖直设置方式观察电池时，所述底层绝缘密封盘位于金属盘的底部。端盖组件还包括位于金属支撑盘之上的接线端盖。作为优选，接线端盖叠加在金属支撑盘之上，绝缘垫圈设置在它们之间。可将端盖焊接到金属支撑盘。金属支撑盘优选由单片金属构造的盘形成，所述单片金属构造的-->盘具有盘旋状的表面和贯穿其表面的至少一个孔。绝缘密封盘具有盘旋状的表面，其中，当以端盖组件位于顶部的竖直状态观察电池时，绝缘密封盘的表面的一部分位于金属支撑盘中的孔之下。在所述孔之下的所述绝缘密封盘部分在其面向电池内部的内表面上具有凹槽。凹槽具有开口端和相对的封闭底部，其中凹槽的底部形成薄的可破裂薄膜。可破裂薄膜紧靠金属支撑盘中的孔。当电池中的气体压力升高时，所述可破裂薄膜伸入所述孔并破裂，由此通过所述孔直接向周围环境释放气体。绝缘密封盘包括具有向下延伸壁的塑料材料，所述向下延伸壁以小于90度的角度从电池的中心纵轴倾斜并且不与所述纵轴平行。当以端盖组件位于顶部的竖直状态观察电池时，所述绝缘盘的向下延伸壁从绝缘盘表面上的高点向下延伸并朝向在其接近于电池内部的表面上的低点。金属支撑盘还具有向下延伸壁，该向下延伸壁以小于90度的角度从电池的中心纵轴倾斜。当以端盖组件位于顶部的竖直状态观察电池时，金属支撑盘的向下延伸壁从其表面上的高点向下延伸。在金属支撑构件的所述向下延伸壁中至少有一个孔，可破裂膜紧靠该孔。作为优选，绝缘密封盘的向下延伸壁可以以在约40和80度之间的角度从电池的中心纵轴倾斜。希望叠置其上的金属支撑盘的向下延伸壁以同样的角度倾斜，优选和绝缘密封盘的向下延伸壁一样，以在约40和80度之间的角度从电池的中心纵轴倾斜。这使得绝缘密封盘的向下延伸壁的可破裂薄膜紧靠并平齐于在金属支撑构件的向下延伸壁中的孔设置。优选在形成可破裂薄膜部分的绝缘密封盘的向下延伸壁的内表面上制成凹槽，使其围绕绝缘盘的中心。当电池压力升高至预定值时，至少紧靠金属支撑盘中所述孔的这种围绕可破裂薄膜部分破裂。可破裂薄膜优选是尼龙或聚丙烯。本专利技术的端盖组件使爆裂孔变大、可破裂薄膜的厚度变薄，由此减小了阈值爆裂压。这也使得电池容器壁厚度减小，由此增加了可用于活性阳极和阴极材料的电池内部体积的大小。-->金属支撑盘优选具有基本上平的中心部分，该中心部分的中央设置有小尺寸的凹陷。作为优选，在金属支撑盘的向下延伸壁中设置一对直径对应的相同尺寸孔48。在放入电池活性组分之后，将端盖组件插入电池容器开口端。将容器的外围边缘卷绕在绝缘密封盘的外围边缘之上，使得金属支撑盘的边缘咬入密封盘。金属支撑盘的向下倾斜壁使得金属支撑盘边缘呈径向压缩，从而有助于获得紧密密封。本专利技术的突出端盖组件10使得钢性容器70壁厚度减小到例如在约8和8mil之间(0.10-0.20mm)的值，端盖组件10自身比常规电池占有更小的电池内部体积。这些因素也能使更多的阳极和阴极活性材料放入到电池中，由此增加电池的容量。附图的简要说明参考附图更好的理解本专利技术，其中：图1是本专利技术的端盖组件的透视图中的切开图。图2A是当从示出可破裂薄膜的盘的下部观察时图1的密封盘的平面图。图2B是当从示出可破裂薄膜的另一实施例的密封盘下部观察时密封盘的平面图。图2是示出端盖组件的各组成部分的优选实施例的分解图。图3是包括本专利技术的端盖组件的碱性电池的截面图。本专利技术的端盖组件10的优选结构示于图1中。本专利技术的端盖组件10特别适用于电化学电池，该电化学电池包括具有开口端73和相对的封闭端170的圆柱形容器70，其中端盖组件10插入所述开口端73以密封电池。端盖组件10特别适用于标准AAA(44×9mm)、AA(49×12mm)、C(49×25mm)和D(58×32mm)尺寸的圆柱形碱性电池。这种碱性电池如电池5(图3)最好具有含锌阳极150、含M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学电池，包括一端部开口的圆柱形容器和一插入其中以封闭所述容器的端盖组件，当以端盖组件位于顶部的竖直状态观察电池时，所述端盖组件包括一含金属的支撑盘和一底层电绝缘密封盘，其中所述支撑盘具有向下延伸的表面，所述向下延伸的表面从其上的高点向下延伸到其上的低点，所述向下延伸的表面是倾斜的，从而当以端盖组件位于顶部的竖直状态观察电池时所述高点比所述低点更接近于电池的中心纵轴，所述向下延伸的表面不平行于电池的中心纵轴，所述向下延伸的表面具有至少一个贯穿孔，其中所述密封盘具有向下延伸壁，其中所述向下延伸壁紧靠着朝向电池内部的一侧上的所述支撑盘的所述向下延伸表面，其中所述密封盘的所述紧靠壁在其朝向电池内部的内表面上具有凹槽，所述凹槽形成了紧靠所述孔的可破裂薄膜，这样当电池内的气体压力升高时，所述可破裂薄膜穿过所述孔并破裂，由此将气体通过所述孔释放到周围环境中。

【技术特征摘要】
US 2001-7-30 09/918,0721.一种电化学电池，包括一端部开口的圆柱形容器和一插入其中以封闭所述容器的端盖组件，当以端盖组件位于顶部的竖直状态观察电池时，所述端盖组件包括一含金属的支撑盘和一底层电绝缘密封盘，其中所述支撑盘具有向下延伸的表面，所述向下延伸的表面从其上的高点向下延伸到其上的低点，所述向下延伸的表面是倾斜的，从而当以端盖组件位于顶部的竖直状态观察电池时所述高点比所述低点更接近于电池的中心纵轴，所述向下延伸的表面不平行于电池的中心纵轴，所述向下延伸的表面具有至少一个贯穿孔，其中所述密封盘具有向下延伸壁，其中所述向下延伸壁紧靠着朝向电池内部的一侧上的所述支撑盘的所述向下延伸表面，其中所述密封盘的所述紧靠壁在其朝向电池内部的内表面上具有凹槽，所述凹槽形成了紧靠所述孔的可破裂薄膜，这样当电池内的气体压力升高时，所述可破裂薄膜穿过所述孔并破裂，由此将气体通过所述孔释放到周围环境中。2.根据权利要求1的电池，其中所述支撑盘的所述向下延伸表面以在40和80度之间的角度从电池的中心纵轴倾斜。3.根据权利要求1的电池，其中所述容器包括钢，所述容器具有在4和8密耳(mil)(0.10和0.20mm)之间的壁厚。4.根据权利要求1的电池，其中所述密封盘的向下延伸壁的紧邻所述凹槽的部分具有比所述可破裂薄膜更厚的厚度，其中由所述凹槽形成的可破裂薄膜的厚度与紧邻所述凹槽的所述向下延伸壁的厚度之比小于1/2。5.根据权利要求1的电池，其中所述密封盘的向下延伸壁的紧邻所述凹槽的部分具有比所述可破裂薄膜更厚的厚度，其中由所述凹槽形成的可破裂薄膜的厚度与紧邻所述凹槽的所述向下延伸壁的厚度之比在1/2和1/10之间。6.根据权利要求1的电池，其中由所述凹槽形成的所述可破裂薄膜的厚度在约0.08和0.15mm之间。-->7.根据权利要求1的电池，其中在所述支撑盘中的所述孔具有在7和60mm2之间的面积。8.在具有一端部开口的圆柱形容器和插入其中以封闭所述容器的端盖组件、并具有一正端子和一负端子的电化学电池中，所述端盖组件包括一电绝缘密封盘，所述绝缘密封盘具有贯穿其中的细长导电集流体，集流体与一电池端子电接触，改进点包括：当以端盖组件位于顶部的竖直状态观察电池时，所述端盖组件包括一含金属的支撑盘和位于所述支撑盘下面的绝缘密封盘，其中所述绝缘盘将支撑盘与电池容器电绝缘；所述支撑盘是单片金属结构，具有盘旋状表面和至少一个贯穿孔；所述绝缘盘具有盘旋状的表面，其中当以端盖组件位于顶部的竖直状态观察电池时绝缘盘的表面的一部分位于所述支撑盘中所述孔之下，所述绝缘盘位于所述孔下的所述部分在其朝向电池内部的表面的一侧上具有凹槽，所述凹槽具有一开口端和相对的封闭基底，其中所述凹槽的基底形成了紧靠所述支撑盘中的所述孔的薄可破裂膜，这样当电池内的气体压力升高时，所述可破裂薄膜穿过所述孔并破裂，由此将气体通过所述孔释放到周围环境中。9.根据权利要求8的电化学电池，其中在所述绝缘盘表面上的所述凹槽环绕所述密封盘的中心。10.根据权利要求8的电化学电池，其中由所述凹槽形成的所述可破裂薄膜的宽度与厚度之比在约2.5和12.5之间。11.根据权利要求10的电化学电池，其中在所述绝缘盘表面上的所述凹槽的宽度在约0.1和1mm之间。12.根据权利要求8的电化学电池，其中所述容器包括钢，所述容器具有在4和8密耳(mil)(0.10和0.20mm)之间的壁厚。13.根据权利要求8的电化学电池，其中在所述支撑盘紧邻所述孔的表面区域中一部分绝缘盘接触所述支撑盘。14.根据权利要求8的电化学电池，其中所述绝缘盘包括具有向下延伸表面的塑料材料，所述向下延伸表面以小于90度的角度从电池的中心纵轴倾斜并且不平行于所述纵轴，所述绝缘盘的所述向下延伸表面-->从其上的高点向下延伸到其上的低点，当以端盖组件位于顶部的竖直状态观察电池时所述高点比所述低点更接近于电池的中心纵轴，其中所述支撑盘具有向下延伸的表面，所述向下延伸表面以小于90度的角度从电池的中心纵轴倾斜并且不平行于所述纵轴，所述支撑盘的所述向下延伸表面从其上的高点向下延伸到其上的低点，当以端盖组件位于顶部的竖直状态观察电池时所述高点比所述低点更接近于电池的中心纵轴，其中绝缘盘的向下延伸表面位于所述支撑盘的向下延伸表面的至少主要部分，其中所述至少一个孔穿过所述支撑盘的所述向下延伸表面，其中一部分所述可破裂薄膜位于所述孔之下并紧靠所述孔。15.根据权利要求14的电化学电池，其中所述绝缘密封盘的向下倾斜表面从电池的中心纵轴以约40...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯文杜普雷，约翰A赫辛，罗伯特A约波罗，
申请(专利权)人：吉莱特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]