用于电化学电池的端帽密封组件制造技术

本发明专利技术公开了一种用于电化学电池诸如碱性电池的端帽组件。端帽组件插入到电池的圆柱形外壳的开口端中以便密封外壳。端帽组件包括金属支撑盘和下面的绝缘密封盘。绝缘密封盘具有中心毂和所述从毂延伸的径向臂。绝缘密封盘在径向臂内具有变薄部分。变薄部分形成可破裂膜，所述膜在电池内的气体压力升高时可破裂。当以端帽组件位于顶部来观察电池时，可破裂膜为倾斜的而使得其具有高点，所述高点比膜的低点更靠近电池的中心纵向轴线。该倾斜的膜在绝缘盘和金属支撑盘之间提供更多的空间以使膜可在其中破裂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
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帽组件。本 专利技术涉及端帽组件内的可破裂装置，它容许气体从电池的内部逸出到 环境当中。
技术介绍
常规电化学电池例如碱性电池由具有开口端的圆柱形外壳和插入 其中以密封外壳的端帽组件形成。常规碱性电池通常包括包含锌的阳 极、包含二氧化锰的阴极、以及包含含水氢氧化钾的碱性电解质。在 提供了电池内容物之后，通过将外壳边缘巻曲到端帽组件上来使电池 封闭，从而提供电池的紧密的密封。端帽组件包括用作电池末端的暴 露端帽板，并且通常还包括密封电池外壳的开口端的塑料绝缘插头。 与各种电化学电池尤其是碱性电池的设计相关的一个问题是，当电池 继续放电超过某一点，通常是接近电池的可用容量的完全耗尽点时， 电池趋于产生气体。电化学电池尤其是碱性电池在端帽组件内常规地 提供有可破裂隔膜或可破裂膜。可破裂隔膜或膜可在塑料绝缘构件内形成，例如美国专利3,617,386中所述。此类隔膜被设计成当电池内的 气体压力超过预定水平时便会破裂。端帽组件可具有数个排气孔，用 于当隔膜或膜破裂时让气体逸出。公开于美国专利3，617，386中的端帽 组件公开了一种有凹槽的可破裂密封隔膜和位于端帽和密封隔膜之间 的单独的金属触点盘。该参考文献中所公开的端帽组件非设计用以承 受径向压缩力，因此当电池经受冷热气候中的极端因素作用时，它将 趋于'渗漏。为了提供紧密的密封，当代现有技术典型地公开了端帽组件，所 述组件包括插置在端帽板和绝缘构件之间的金属支撑盘。当电池外壳的边缘被巻曲到端帽组件上时，该独立的金属支撑盘可受到径向压缩。 绝缘插头通常呈塑料绝缘盘的形式，其从电池的中心朝电池外壳延伸 并使金属支撑盘与电池外壳电绝缘。金属支撑盘可具有如美国专利5,759,713或5,080,985所示的高度旋绕的表面。所述表面确保在围绕 端帽组件巻曲电池外壳边缘期间端帽组件可承受高径向压缩力。这导 致围绕端帽组件的机械密封始终是紧密的。现有技术公开了可破裂排气膜，其整体成形为绝缘盘内的变薄区 域，该盘包括在端帽组件内。此类排气膜的取向通常使它们位于垂直 于电池的纵向轴线的平面中，例如美国专利5，589，293中所示。在美国 专利4，227，701中，可破裂膜是由位于绝缘盘的臂上的环形狭缝或凹 槽形成，绝缘盘相对于电池的纵向轴线是倾斜的。绝缘盘可滑动地安 装在穿过它的细长的集电器上。当电池内的气体压力增大时，绝缘盘 的中心部分朝着电池端帽的方向向上滑动，从而使薄化的膜凹槽伸展，直至其破裂。美国专利6,127，062和6，887，614B2公开了一种绝缘 密封盘和其中的整体成形的倾斜的可破裂膜，但绝缘盘和金属支撑盘 是邻接的，因此在它们之间不存在顶部空间。当电池内的气体压力升 高时，该膜将会破裂，从而将气体压力释放到外部环境中。可破裂膜可为绝缘盘内的一个或多个薄材料的岛的形式，如美 国专利4,537,841、美国专利5,589,293、和美国专利6,042,967中所示。 作为另外一种选择，可石皮裂膜可为围绕电池纵向轴线的薄部分的形式， 如美国专利5,080,985和美国专利6,991,872中所示。形成可石皮裂膜的 围绕的变薄部分可为绝缘盘内的狭缝或凹槽的形式，如美国专利 4,237,203和美国专利6，991，872中所示。可石皮裂膜也可为夹置在金属 支撑盘和绝缘盘之间的单片聚合物薄膜，并面对着其中的小孔，如专 利申请公布US 2002/0127470 Al中所示。可以将尖锐的或其它突出的 构件定向到可破裂膜的上方，用以协助膜的破裂，如美国专利 3,314,824中所示。当电池内的气体压力过高时，膜便会膨胀并与尖锐 元件发生接触而破裂，从而使电池内的气体通过上方端子端帽上的孔 逸出到环境当中。通常具有如美国专利5，080，985和5,759,713所示的旋绕表面的独 立金属支撑盘已被广泛地包括在端帽组件内。金属支撑盘提供对塑料 绝缘密封件的支撑并且可承受高径向压缩力，所述压缩力在围绕端帽 组件巻曲外壳边缘期间可施加到端帽组件上。高径向压缩力可确保沿 端帽组件和电池外壳的周边边缘的密封得到保持，即使电池内的气体 压力累积至高水平或很高水平例如超过1000psia( 689.4 x 104帕斯卡)。在美国专利4，537，841中，示出了一种用于封闭圆柱形碱性电池的 开口端的塑料绝缘密封件。在该绝缘密封件上存在金属支撑盘。该塑 料绝缘密封件具有中心毂和整体成形的径向臂，所述径向臂从毂径向 延伸至电池的壳体壁。岛型可破裂膜在绝缘密封件的径向延伸的臂 内整体成形。岛型可破裂膜通过如下方式形成压缩绝缘密封件的 径向延伸的臂的一部分，从而形成小的圆形变薄的岛部分，所述部分 被设计成当电池内的气体压力达到预定水平时便会破裂。此参考文献 中所示的岛型可破裂膜与绝缘密封件的径向延伸的臂齐平。换句话讲， 其取向在垂直于电池的中心纵向轴线的平面中。此外，变薄的可破裂 膜的顶部表面(面向电池的开口端)几乎与径向延伸的绝缘臂的顶部 表面齐平。此设计尽管有效，但在可破裂膜和金属支撑盘之间仅提供 小的有限空间。当电池经受滥用条件诸如异常地高且持续的耗用电流 或暴露于火中时，则可导致电池内部温度的急速升高和放气。在此类 条件下，膜有可能鼓出而不破裂，因为膜会变软，并且存在于膜和金 属支撑盘之间的空间较小。作为另外一种选择，如果在此类滥用条件 下膜的确破裂，则源自电池内部的材料可快速地积聚在破裂的膜和金 属支撑盘之间的小空间内而不会从电池穿出。这种堵塞可导致不可取 的状况，因为其会增大电池壳体破裂和爆炸的可能性。因此，希望具有一种碱性电池端帽组件，该组件具有其中排气机 构包括可破裂膜的塑料绝缘密封件。希望膜可适当地破裂，甚至当电 池经受导致电池温度快速升高和放气的滥用测试条件时。希望端帽组件具有排气机构，所述机构能够足够地排出源自电池 内部的气体和材料，使得它们不会积聚在端帽组件内，甚至当电池经受滥用测试条件时。希望限制由端帽组件占据的空间，即，保持端帽组件的构造紧凑， 从而为电池活性物质提供更多的可用空间。希望当端帽组件插入到电池外壳的开口端中时，隔板的开口边缘 可容易地弯向绝缘密封件的毂。专利技术概述本专利技术涉及一种用于碱性电池的端帽组件，该端帽组件用来封闭 和密封电池的圆柱形外壳的开口端。在一个方面，端帽组件包括金属 支撑盘和绝缘密封盘(塑料索环)，当让外壳的开口端位于顶部而观察 时，所述绝缘密封盘位于金属支撑盘的下面。密封盘由电绝缘材料， 优选地由耐用塑料构成，所述塑料可耐受碱性电解质的腐蚀。在一个 具体的实施方案中，端帽组件也包括位于金属支撑盘之上的端帽和位 于端帽和金属支撑盘之间的塑料或纸质的绝缘垫圏。绝缘密封盘在其中具有形成岛型可破裂膜的整体变薄部分。膜 旨在当电池内的气体压力累积至希望排出气体以保持电池安全的水平 时便会破裂。具体地讲，如果气体压力急剧升高，例如，如果电池经 受滥用操作的滥用测试诸如故意短路或使电池经受很高的外部温度， 则膜旨在适当地破裂并且快速且安全地释放气体压力。绝缘密封盘和 其中的倾斜的可破裂膜理想地由聚丙烯、优选地由滑石填充的聚丙烯 构成，所述材料比尼龙具有更高的性价比。在一个主要方面，金属支撑盘的大部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碱性电化学电池，所述电池包括具有开口端和相对的封闭端以及它们之间的圆柱形侧壁的外壳和插入所述开口端中封闭所述外壳的端帽组件；其特征在于所述端帽组件包括支撑盘，当以所述端帽组件位于顶部的竖直位置观察所述电池时，所述支撑盘包括金属和下面的电绝缘密封盘；其中所述金属支撑盘的至少基本部分与所述绝缘密封盘成并置的间隔开的关系；其中所述绝缘密封盘具有中心毂和从所述毂径向延伸的径向臂；并且其中所述绝缘密封盘在所述径向臂中具有形成可破裂膜的变薄部分，所述可破裂膜具有向下延伸的表面，所述表面从所述表面上的高点向下延伸至其上的低点，当以所述端帽组件位于顶部的竖直位置观察所述电池时，所述向下延伸的表面为倾斜的，使得所述高点比所述低点更靠近所述电池的中心纵向轴线；其中所述可破裂膜与所述金属支撑盘呈间隔开的关系并且不接触所述支撑盘；从而当所述电池内的气体压力升高时，所述可破裂膜破裂，从而将气体释放进所述绝缘密封盘和所述金属支撑盘之间的空间中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-10-5 11/543,6471. 一种碱性电化学电池，所述电池包括具有开口端和相对的封闭端以及它们之间的圆柱形侧壁的外壳和插入所述开口端中封闭所述外壳的端帽组件；其特征在于所述端帽组件包括支撑盘，当以所述端帽组件位于顶部的竖直位置观察所述电池时，所述支撑盘包括金属和下面的电绝缘密封盘；其中所述金属支撑盘的至少基本部分与所述绝缘密封盘成并置的间隔开的关系；其中所述绝缘密封盘具有中心毂和从所述毂径向延伸的径向臂；并且其中所述绝缘密封盘在所述径向臂中具有形成可破裂膜的变薄部分，所述可破裂膜具有向下延伸的表面，所述表面从所述表面上的高点向下延伸至其上的低点，当以所述端帽组件位于顶部的竖直位置观察所述电池时，所述向下延伸的表面为倾斜的，使得所述高点比所述低点更靠近所述电池的中心纵向轴线；其中所述可破裂膜与所述金属支撑盘呈间隔开的关系并且不接触所述支撑盘；从而当所述电池内的气体压力升高时，所述可破裂膜破裂，从而将气体释放进所述绝缘密封盘和所述金属支撑盘之间的空间中。2. 如权利要求l所述的电池，其中所述可破裂膜具有位于平面 中的表面，所述平面以介于约10度和65度之间的锐角与所述电池的 中心纵向轴线相交。3. 如权利要求l所述的电池，其中所述径向延伸的臂具有面向 所述外壳的开口端的顶部表面，...

【专利技术属性】
技术研发人员：CL德帕尔马，
申请(专利权)人：吉莱特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]