CN1007390B - 原电池 - Google Patents

Abstract

本发明介绍通过使用一种弹性泡沫塑料(最好用泡沫聚氯乙烯)制做的密封垫片，可有效地改善圆型原电池的防干裂性能。密封垫片安装在去极化电极的上面并被夹紧在正极帽与电池的锌外壳之间。在电池的碳棒上加上一种粘性球状物，以防止电解液沿着穿过密封垫中心孔的碳棒向外渗漏。

Description

本发明涉及的原电池有一个圆柱型的金属套型负极，一个包裹有碳棒的去极化电极。两电极之间有隔板隔开，电池中充有电解液。

这种普通设计的各种干电池已为人们所熟悉。在最为流行的圆型电池中，负极多用锌做成一个金属套，并作为电池的外壳。在传统的电池设计中，在金属壳外面多包上一层纸套，或干脆直接打上标记。在防漏型电池的设计中，则将金属壳（包括其内含物）放入一个金属套中，并在它们之间装入绝缘填充物。

对于金属壳的顶端，许多设计都提出要特别防止电池在储存过程中发生干裂，为此多用蜡、沥青或类似物质作为密封材料。德国专利（NO.1，114，868）介绍的方法，是通过在密封材料与电池外壳之间加上一种用蜡浸透的不透水的纸板垫层，提高了用沥青制作的塑性密封材料的性能。

上述各种设计存在着许多缺点，如要求使用很贵的生产或辅助设备（如加热外壳和导体，测量泵、冷却管线等），或需使用高度一致的预制嵌入零件，而且，这样的部件往往要占据很大的空间，减少了电池有效部分的体积。最后，这种密封系统在长期储存过程中往往会发生变化，致使电池的储电量降低。因此质量的可靠性又要求用非常昂贵的仪器进行检查。

因此，本发明的首要目的就是要找出一种能节约空间的密封结构， 它既能满足以较低的成本进行生产，又能保留目前使用的圆型电池所具有的通用性和防漏性能。

这个目标和其它目标均为本发明所实现。本发明是根据上述等要求设计的一种原电池，它使用了一种用弹性泡沫塑料制作的密封垫。密封垫的中央有一孔，能使电池的去极化电极上端通过，这样就可把电池中的碳棒与金属壳之间的空隙遮盖起来。这样当碳棒通过密封垫中央的孔伸出来，而且把密封垫夹在电池帽的边缘和金属壳之间时，电池帽或盖的边缘即固定在密封垫上表面的边缘上。

根据本发明设计的电池，用于制作密封垫的泡沫塑料属于一类所谓的柔性泡沫材料，它具有封闭的微孔（Closed-Cell）结构。其中主要的材料是聚乙烯、聚苯乙烯、聚醚、聚酯或聚氨酯，但比较常用的为聚氯乙烯。通过调整垫片的厚度和间隙，即可获得需要的渗透性和弹性。垫片的厚度在0.5～3.0毫米之间比较好。因市场销售的这类泡沫塑料为盘状或带状规格，因此本发明所设计的密封垫片可用流水线生产或从带形材料上冲压下来，然后固定在锌壳的边缘上。

根据设计最后装配的电池是在裸露的锌壳上贴上商标，当弹性垫片被压在帽的边缘和锌壳之间时，正极帽就被冲模或类似物体压在锌壳上。这时即可看出泡沫塑料的特性优于其它材料，特别是优于普通塑料。这些特性包括轻微的可压缩性以及永久的剩余弹性。可压缩性使得制作较厚的密封垫片成为可能，这种垫片更容易进行机器加工而不会弄弯或撕裂。永久剩余弹性则可防止材料由于受到因冷流而产生的持续不断的压力而变形。为了提高密封性，锌壳最好向里弯曲一些，根据帽的形状，把密封垫片夹在帽的边缘和锌壳的边缘之间。

和密封式电池外壳的设计有关，最后装配的电池也可用正极帽将垫片压在有卷边的或有凸边的锌壳上，并且金属外壳也压成凸缘，为此在装配前在锌壳与金属外壳之间应用纸板套或热收缩（heat-shrink）管隔离开来。在这种情况下，密封垫片紧靠在锌壳的凸缘并和盖一起压紧在锌壳和金属外壳的边缘之间。

根据本发明制作的电池，除用本发明的密封垫片和固定在正极棒上的盖之外，不需使用其他片状密封件，也不需蜡或沥青。为防止电解液顺着碳棒表面向外渗漏，在碳棒穿过垫片部位放置一个用塑料密封材料制作的小球，它可将垫片粘在碳棒上，并可起到密封作用。制作小球的合适材料有蜡，沥青以及其他可溶于有机溶剂的物质，如聚异丁烯类物质，这些物质在溶剂蒸发后可形成类似橡胶的沉积物。

图1是按本发明设计的原电池的部分截面图。

图2至图6是按本发明设计的原电池的各种具体装置的部分截面图。

在这些图中，相似的参考数代表相同的结构。

虽然本发明的具体形式已用图作了说明，而且下面还用专用术语对这些形式进行解释，但这种解释并非对已附在权利要求书中本发明权限范围的限制。

图1是按本发明装配的电池1各部分零件的组合图。在端部，构成电池正极的电池帽2和构成负极的金属壳3（通常用锌）相结合将电池密封。在壳3内部装有一个与其同心的隔离物4，它通常被涂上糊状电解液，还装有合适的去极化材料5，和碳棒6。圆片7的位置在隔离物4和碳棒6之间，它将去极化材料5固定在圆壳3的内部。

电池的装配如图2所示。在碳棒6的端部9上涂上粘性的密封材 料8，密封垫10安放在壳3开口端上部，使碳棒6的一端9从垫片10的中心孔11处穿过，这样使密封垫10的边缘12覆盖在壳3的周圈上面。密封帽2如图所示同心地安装在壳3的上面，使帽2中心的凹进部分13覆盖在碳棒6的端部9上，并用合适的冲模14冲压到位。这样帽2的中心凹进部分13，便与碳棒6的端部9接触，并且密封垫10被挤压到位，使垫片10的边缘12固定在帽2的边缘15与壳3的边缘16之间，并使垫片10的中心孔11固定在密封材料8里。然后再将电池1贴上纸板或纸做的商标，这样一个原电池就完成了。

图3和图4是按本发明方法密封的防漏型电池17，18。在这种情况下，锌壳3带有向内的凸缘19，如图所示，密封垫10被固定在凸缘19上。一个金属外壳20与帽2的边缘15联接将壳3和帽2封闭起来，在壳3与壳20之间填有绝缘层。这种绝缘层在图3中是一个纸套21，在图4中，它是一个热收缩（heat-shrink）套22。为了防止在金属壳20制做凸缘时将绝缘层弄破造成壳20与正极之间的短路，事先在交接处放置了一个塑料环23。图4就是这样一个例子，在它的结构中用了一个热收缩（heat-shrink）套做为绝缘材料。

电池24、25如图5、图6所示。它们的结构与图2所表示的结构不同，其电池外壳分两部分，正极帽2也是由两部分构成，它包括一个凸缘帽26（图5），或者甚至是一个仅扣在碳棒6顶端的简单圆帽27（图6）;还包括一个覆盖电池其余部分的特殊盖帽28。图5中，一个绝缘环29安放在凸缘帽26与盖帽28之间，密封电池整体。然而，如图6所示，在这种情况下圆帽27与盖帽28之间 有一接缝，使电池封闭不完全。如果愿意，图5，图6所示的两部分帽结构电池可以和图3、图4所示的密闭式电池联在一起使用。

密封垫10的永久弹性能够克服模压塑料零件冷流性质。另外，本发明的垫片材料的高弹性使垫片密封表面的不均匀性得到补偿。密封材料的永久弹性也为图3和图4所示的具体例子提供了一定程度上的阀门作用。这样，本发明的密封方法与原先使用的冲压纸板垫片进行密封的方法相比，则具有方法很简单等优点，而且用本发明规定的材料生产的预制垫片可以以很高的速度安装到指定位置上并压紧。

按本发明设计的电池的贮存试验同传统的沥青密封电池做了对比，在45℃放置了三个月，本发明的电池在放电实验中电压与新电池没有什么差别，而传统电池就非常差了。

应该认为，本技术领域中的熟练的工作人员可在以上叙述和说明本发明的原理中，材料和部件安装方面做一些改变，但这些改变仍在本发明附录权利要求的原则和范围以内。

Claims (3)

1、一种直流原电池，包括有一个圆柱形金属外壳作为负极、一个同心地包着碳棒的去极化正极、一个隔离物以及电解质，密封垫用具有封闭的微孔结构的柔性泡沫材料制成，其中心有一个孔，密封垫配置在去极化电极的上部碳棒和金属外壳之间，碳棒穿过密封垫的中心孔密封向外伸出，其特征在于塑料密封垫(3)的边缘在金属壳(2)的边缘和压在密封垫(3)上面的正极帽(1)的边缘之间通过夹紧金属壳边缘向内紧固，其特征还在于塑料密封材料(5)穿过密封垫(3)涂在作用范围内的碳棒(11)。

2、根据权利要求1的原电池，其特征在于密封垫的泡沫材料为聚氯乙烯塑料。

3、根据权利要求1至2的原电池，其特征在于密封垫的材料厚度为0.5mm～0.3mm。

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