圆柱型镁干电池结构设计制造技术

圆柱形镁干电池结构设计包括：铁壳（１）、热收缩膜（２）、假底（３）、阳极镁筒（４）、底垫（５）、隔膜（６）、碳棒（７）、电芯（８）、纸碗（９）、气室盖（１０）、涂装层（１１）、正极帽（１２）、上垫环（１３）、气室（１４）、杯形纸底（１５）、下垫环（１６）、面垫环（１７），其特征在于，阳极镁筒（４）为开口有底的整体镁合金圆筒，电池在封装时阳极镁筒（４）不需卷边，而是将其同气室盖（１０）粘结。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于化学电源的一种圆柱形镁干电池的结构设计技术背景目前，一次性干电池中最主要的是锌锰电池。锌锰电池是一个老的化学电源系列，因为锌锰电池使用方便，原材料来源丰富，与其它化学电源系列相比价格较低廉、使用范围广，至今仍是一次电池中使用最广、产量最大的一种电池，世界年总产量以百亿只计。在干电池市场中占比例最大的普通锌锰电池有容量不大、不适合长时间大电流放电、因使用汞引起的环境污染问题。因此开发高比能量的环保型并且价格低的干电池有重大意义，是电池行业的重大课题。全世界非常重视高能量电池的发展，高比能量的条件是其理论比能量要高，理论安时电量与电动势的乘积即为理论比能量。为了提高电池的能量，所用电池材料起关键作用。其一正负极活性物质的电化学当量越小，每克物质能发出的电量越大。其二电池的电动势即正负极标准电势之差越大，电池的能量也就越高，显然负极材料的标准电势越负，电池理论比能量越高。金属镁具有理论比能量高，标准电势较负的特点，所以用镁作为电池的阳极材料一直受到重视。在1952年，R.C.Kirk等人发表的研究结果宣称镁干电池的电位高，并可以得到平坦的放电曲线后，业界就研究开发镁电池，后经技术上不断地改进，发展出了使用镁板做阳极的叠层方形干电池。这种镁干电池有良好的放电特性及优异的高温下储存性能，叠层镁干电池已在一些国家的军队得到了应用。但是由于难于制造圆柱形镁干电池，以及镁材料价格昂贵，圆柱形镁干电池没有得到进展，也没有商业化推广。镁干电池具有高功率、高容量、放电电压高且平稳，储存寿命长，低温性能好，环保(无汞无镉)等优点，这些优点一直是人们对干电池所追求的。因此强烈地吸引人们研究镁干电池。此外，这种电池的镁资源非常丰富。最近已在圆柱形镁干电池的研究和生产方面取得了进展(见专利技术专利申请，申请号为02138096.1)。镁干电池的研究历史说明，合理的电池结构决定着圆柱形镁干电池的发展。圆柱形镁干电池在生产和使用中反映的问题明显与锌锰干电池不同，如果完全采用锌锰干电池的结构，会给圆柱形镁干电池的生产和使用带来问题。其一是镁合金的变形加工性能不好。镁为密排六方晶体结构，室温变形只有基面(0001)产生滑移，只有3个滑移系，镁的塑性比锌低得多，锌的伸长率是镁的4倍，所以镁合金室温变形加工很困难。镁合金脆性大，变形加工性能较差，为了获得干电池的整体镁合金阳极筒，需要把镁合金加热到较高的温度变形加工。在干电池封口时，由于干电池本身已处于组装的末期，不允许封口操作时加热。同时变形加工性能较差的阳极镁筒也难于通过卷边封口达到完全的密封目的。其二是镁干电池在储存和放电时有副反应，副反应生成较多的气体，因此要求气体排出通道既要通畅，又要避免空气进入，又能阻止液体外溢。其三是镁合金较贵，要尽可能地提高镁合金的利用率以减少镁合金的用量，包括尽量减少非电化学反应区的镁合金用量。其四是镁合金易腐蚀，需要在电池设计上采取防腐蚀的措施，尽可能地防止因腐蚀造成电池被破坏。
技术实现思路
本技术提供适合圆柱形镁干电池特性的结构设计在符合干电池技术标准规定的前提下，阳极镁筒(4)是用镁合金圆饼挤冲成整体开口有底的圆筒，电池封口不要卷边，采用气室盖(10)与阳极镁筒(4)粘结，同时由铁壳(1)卷边辅助施压，解决了镁干电池阳极镁筒难以卷边密封的问题。镁干电池放电时有副反应，副反应生成较多的气体，因此要保证电池中的气体排出通道既要通畅，又要避免外部空气进入，又能阻止液体外溢，本设计把碳棒7、纸碗9、气室盖10制成具有通气不透水的性能；本设计鉴于镁干电池内气体的正压，设计成迷宫气体通道，首先副反应生成的气体透过碳棒(7)、纸碗(9)富集于气室(14)，气体再从气室(14)出发，穿过碳棒(7)、气室盖(10)，再经过上垫环(13)的缝隙及热收缩膜(2)与铁壳(1)之间的夹隙，由电池底部下垫环(16)的缝隙排出到电池外部，实现了气体畅通，又能阻止液体外溢，储存时不干涸。镁合金价格较贵，就要求尽量减少镁合金的用量，特别尽量减少非电化学反应区的镁合金用量，因此，把电芯(8)上部端面做成下凹形，既留有气室(14)，又使电芯(8)与阳极镁筒(4)的接触面增至最大，使气室周围的阳极镁筒(4)也能在放电时得到利用；为了尽可能减少镁合金的用量，阳极镁筒(4)不采用卷边封口结构，尽可能减薄底部厚度。在阳极镁筒(4)内侧底部置具有憎水性绝缘的底垫(5)以防止腐蚀；在阳极镁筒(4)的外侧涂以聚合物涂装层(11)，提高了镁筒防腐性和强度。为了提高阳极镁筒(4)外侧底部的耐磨强度和抗腐蚀性能以及接触导电性能，加装镀锌或镀铬的金属片假底(3)。采用上述技术和措施后即可使圆柱形镁干电池容易实现工业化大量生产、易于组装、节约材料、降低生产成本、质量可靠、价格低廉。附图说明附图1为本技术镁干电池结构设计所述的结构示意图。附图2为本技术镁干电池结构设计实施例二的结构示意图。具体实施方式实施例一圆柱形镁干电池的结构设计如附图1所示，由铁壳1、热收缩膜2、假底3、阳极镁筒4、底垫5、隔膜6、碳棒7、电芯8、纸碗9、气室盖10、涂装层11、正极帽12、上垫环13、气室14、杯形纸底15、下垫环16、面垫环17组成。阳极镁筒4是用镁合金圆饼挤冲成的整体圆筒，电池在封装时阳极镁筒4上部不卷边，而是将其同气室盖10粘结，粘结剂一般采用强力不干胶，也可采用其它类型的粘结剂，气室盖10与纸碗9形成气室14。气室盖10采用微孔憎水材料，使其具有通气不透水的性能，碳棒7、纸碗9具有憎水透气性能。电池储存和放电时产生的气体采用迷宫式排气系统排放，迷宫出气通道从气室14出发穿过碳棒7和密封气室盖10，上垫环13的缝隙，再经过热收缩膜2与铁壳1之间夹缝由电池底部的下垫环16的缝隙排出到电池外部。阳极镁筒4内侧底部放置一个憎水绝缘底垫5，采用0.1-0.2毫米厚的塑料片冲裁；外侧有涂装层11，采用0.2-0.5毫米厚聚合物基材料。电芯8上部端面是下凹的，该凹坑可在压制电芯时形成，也可在压紧时形成。金属质薄片假底3用厚度为0.15～0.3毫米的铁薄板经冲压和镀锌或镀铬而成。本实施例未述部分与现有技术相同。实施例二圆柱形镁干电池正极用小正极帽18，如附图2，迷宫出气通道从气室14出发穿过碳棒7和气室盖10，从小正极帽18与面盖19之间的缝隙排出。本实施例未述部分与实施例一相同。实施例三圆柱形镁干电池的气室盖10采用普通塑料，气室盖10中心的碳棒孔与碳棒7之间制有气体通道。本实施例未述部分与实施例一、二相同。按本技术的结构设计进行了组装圆柱形镁干电池的实验，各项性能良好，指标明显高于同型号的普通锌锰干电池，接近碱性锌锰干电池，有更好的低温放电性能及耐高温储存性能。实验结果表明，本技术具有设计合理，电池的制造工艺简单，综合性能优良，可用于各种型号的镁干电池。权利要求1.圆柱形镁干电池结构设计包括铁壳(1)、热收缩膜(2)、假底(3)、阳极镁筒(4)、底垫(5)、隔膜(6)、碳棒(7)、电芯(8)、纸碗(9)、气室盖(10)、涂装层(11)、正极帽(12)、上垫环(13)、气室(14)、杯形纸底(15)、下垫环(16)、面垫环(17)，其特征在于，阳极镁筒(4)为开口有底的整体镁合金圆筒，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李书伟，黄育宏，
申请(专利权)人：李书伟，黄育宏，
类型：实用新型
国别省市：