CN101425567B - 电池集电体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池集电体，其密封圈为旋转体，其底盖具有凸向所述密封圈的凸起结构，所述底盖的泄气孔设于所述凸起结构。所述密封圈因防爆沟断裂而下落时由所述凸起结构支撑，从而形成连通所述密封圈的断裂开口与所述泄气孔的泄气通道。由于所述密封圈为旋转体，因而注塑加工时密封圈的质量分布更为均匀，可以有效避免现有技术中密封圈易发脆开裂的问题，延长了使用寿命并提高了可靠性。所述泄气孔设于所述凸起结构，与所述底盖的底面不在同一平面上，因此压紧弹簧的末端不易伸入其中。此外，由于密封圈的厚度相对降低，使得电池内部具有更大的活性物质填充空间，显著提高了所述电池的电容量。

Description

电池集电体

技术领域

本发明涉及电池的密封与防爆领域，特别涉及一种电池的集电体结构。

背景技术

集电体是电池中的重要结构，其作用主要包括三个方面：一是收集并向外输送电池内部负极部分产生的电流；二是密封，即将电池壳体底端的开口封闭；三是安全防爆，防止电池因其内部气体压力过高而发生爆炸。

请参考图1、图2以及图3，图1为现有技术的电池集电体的结构示意图；图2为图1所示集电体中密封圈的结构示意图；图3为图2所示密封圈的仰视图。

集电体通常包括密封圈11，密封圈11设置于电池壳体(图中未示出)的底部，其环形侧壁111可以与电池壳体的内壁面紧密配合，以便将电池的底部密封。铜钉13插装于的电池内部，并穿过密封圈11的中心孔112(图1中未示出)，且两者之间保持液密封。铜钉13的底端固定连接底盖12，可以收集并向外输送电池内部活性材料所产生的电流。底盖12位于密封圈11的下部，与密封圈11之间具有适当的间隙，并以其边缘部分将密封圈11压合于所述电池壳体底端的内侧壁。

如上所述，集电体的一个重要作用是安全防爆。众所周知，电池使用过程中其内部的气体压力有可能异常增大，原因包括：电池内部的活性材料中存在杂质、电池短路或者电池受到充电等滥用等。一旦电池内部气体压力异常增大，即有可能导致电池爆炸。为了保证安全，必须采取措施将所述气体释放至外部。

现有技术的密封圈11包括主平面113，主平面113的中心位置设有中心柱体114，中心柱体114具有竖直地贯通密封圈11的中心孔112。主平面113的边缘设有环形侧壁111，且环形侧壁111位于主平面113的下方。

为达到防爆的目的，密封圈11通常包括至少一个设于其主平面113的薄弱部位115，其强度低于主平面113的其他部位。在电池内部气体压力异常增大达到电池爆炸压力之前，薄弱部位115即可断裂，电池内部的气体因而可以从裂口处释放，并经由底盖12上的泄气孔121排至电池外部。泄气孔121应当远离底盖12的中心位置设置，通常将其设置于底盖12的边缘附近，以避免在使用时用电设备的压紧弹簧的末端伸入泄气孔121中，影响正常使用。薄弱部位115通常是环绕密封圈11中心孔111的环形的防爆沟。

薄弱部位115断裂后，由于失去了支撑，密封圈11具体地说是其主平面113在电池内部气体推动下会向底盖12方向移动，并且紧密贴合于底盖12上，从而极易封堵底盖12上的泄气孔121，从而截断泄气通道，集电体因此将起不到安全防爆的作用，极易造成事故。

为了保证泄气孔121以及泄气通道的畅通，现有技术的做法是，在密封圈11朝向底盖12的表面设置若干不连续的凸起结构116，凸起结构116具体可以是弧形突起部，如图3所示。密封圈11的主平面113自薄弱部位115断开并下落时，所述凸起结构116及其之间的导气口117可以保证密封圈11与底盖12之间存在适当的间隙。凸起结构116之间应当具有连通其两侧的导气口117，否则电池内部的气体无法通过环形凸起结构116到达泄气孔121。这样即可保证泄气孔121以及泄气通道的畅通。

然而，现有的密封圈通常由径向注塑工艺加工而成，注塑加工时注塑材料自其中心向四周发散流动，上述存在于凸起结构116之间的导气口117，会局部改变模具中注塑材料的径向流向，导致形成的密封圈出现密度不均匀的现象。但密封圈11的质量分布却要求达到较高的均匀度，其原因在于密度不均匀将会导致密封圈出现易于开裂、易于发脆等问题，显著缩短其使用寿命，并很可能造成漏液，降低电池的可靠性。现有技术的集电体无法克服这一矛盾，其密封圈的使用寿命必然较短、可靠性必然较差。

因此，如何保持在泄气通道畅通的同时提高密封圈质量分布的均匀度，即如何在保证电池的安全防爆性能的同时延长密封圈的使用寿命并提高其可靠性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池集电体，该电池集电体不仅能保证电池的安全防爆性能和延长其使用寿命，而且能够避免用电设备压紧弹簧的末端伸入泄气孔中。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电池集电体，包括具有防爆沟的密封圈，其中心孔中插装导体钉，所述导体钉的底端固定地电连接于底盖的中心位置，所述底盖具有泄气孔，所述密封圈为旋转体；所述底盖具有凸向所述密封圈的凸起结构，所述凸起结构的顶部具有凹陷部位，所述凹陷部位的底面高于所述底盖的底面，所述泄气孔设于所述凹陷部位；所述密封圈因所述防爆沟断裂而下落时，所述凸起结构将其支撑，从而形成连通所述密封圈的断裂口与所述泄气孔的泄气通道。

优选地，所述凸起结构为环形凸台。

优选地，所述凸起结构为环形凸棱。

优选地，所述凹陷部位的数目三个，且均匀分布于所述凸起结构。

优选地，所述密封圈由尼龙材料制成。

优选地，所述泄气孔为狭长的泄气缝。

相对上述背景技术，本发明所提供的电池集电体取消了密封圈底部的凸起结构，并进一步将所述密封圈设为旋转体。由于所述密封圈为旋转体，因而注塑加工时模具中的材料可以自中心部位沿径向向四周均匀发散流动，所述密封圈的质量分布可以更为均匀，这样就有效避免了现有技术的密封圈易发脆、易开裂的问题，显著延长了使用寿命并提高了可靠性。

本发明所提供的电池集电体同时在所述底盖上的适当位置设置了凸向所述密封圈的凸起结构，当电池内部气体压力异常增大并致使所述密封圈自其薄弱部位断裂并进而下落后，所述凸起结构可以将其支撑，使所述底盖与所述密封圈之间间隔适当的距离；由于所述底盖的泄气孔设置于所述凸起结构上，或者设置于所述凸起结构的侧面，或者设置与所述凸起结构顶部的凹陷面，因此所述密封圈的断裂部位与所述泄气孔之间不存在任何障碍，可以确保所述泄气通道的畅通，使电池内部的高压气体顺利排出。另一方面，虽然所述泄气孔位于靠近所述底盖的中心位置，但由于其设置于所述凸起结构之上，其所处的位置高于所述底盖的底面，因此可以有效避免用电设备压紧弹簧的末端伸入所述泄气孔中，影响正常使用。

此外，由于取消了现有技术中密封圈底部的凸起结构，整个密封圈的厚度可以相对降低，使得电池内部具有更大的活性物质填充空间，显著提高了所述电池的电容量。

附图说明

图1为现有技术的电池集电体的结构示意图；

图2为图1所示集电体中密封圈的结构示意图；

图3为图2所示密封圈的仰视图；

图4为本发明所提供的密封圈一种具体实施方式的结构示意图；

图5为图4所示密封圈的仰视图；

图6为本发明所提供的底盖一种具体实施方式的结构示意图；

图7为图6所示底盖沿A-A面的剖视示意图；

图8为本发明所提供的集电体一种具体实施方式的结构示意图；

图9为图8所示集电体防爆原理示意图；

图10为本发明所提供的底盖另一种具体实施方式的结构示意图；

图11为图10所示底盖沿B-B面的剖视示意图。

具体实施方式

本发明核心是提供一种能够在保证电池的安全防爆性能的同时，延长密封圈的使用寿命和可靠性的电池集电体。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参见图4和图5，图4为本发明所提供的密封圈一种具体实施方式的结构示意图；图5为图4所示密封圈的仰视图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的密封圈21可以由尼龙材料制得，具体可以选用尼龙6、尼龙66或者尼龙610等。

密封圈21包括大体呈环形的主平面213，主平面213垂直于电池的纵轴。密封圈21还包括中心柱体214，中心柱体214具体可以是圆柱体，且具有纵向贯通的中心孔212。

为了避免所述电池因壳体内部气体压力过高而发生爆炸，主平面213上设置强度低于其他部位的薄弱部位，所述薄弱部位具体可以是围绕并靠近中心柱体214的环形防爆沟215。

主平面213的边缘设有大体与其垂直的环形侧壁211，且其位于主平面213的下方。环形侧壁211的外径应当与所述电池壳体底端内壁的内径相适应，以便两者紧密配合。

中心孔212中插装作为中心导体的导体钉，具体可以是铜钉23(示于图8中)或者其他具有适宜形状和材料的导体。铜钉23可以收集并向外输送电池内部活性材料所产生的电流，且其外径应等于或者略大于中心孔212的内径，以便两者紧密配合，为了确保两者之间的密封，还可以在两者的接触部位涂抹粘合剂。

铜钉23的底端固定连接于底盖22的中心位置，两者之间具体可以是焊接。底盖22位于密封圈21的下部，且其与密封圈21之间具有适当的间隙。底盖22以其边缘部分221将密封圈21的环形侧壁211压合于所述电池壳体底端的内壁。

众所周知，在一个平面内定义一条母线，然后将该母线绕某一旋转轴旋转一周即可得到一旋转面；该旋转面和垂直于所述旋转轴的平面所围成的立体图形，或者由封闭的旋转面所围成的立体图形即为旋转体。

本发明所提供的密封圈21的一个关键特征即在于，密封圈21为旋转体。如前所述，凸起结构116之间必须导气口117，因此现有技术的密封圈11并非所述旋转体。而本发明的上述具体实施方式中所提供的密封圈21取消了所述凸起结构116，以及凸起结构116之间的导气口117，因此可以将本发明所提供的密封圈22设为所述旋转体。

请参考图6和图7，图6为本发明所提供的底盖一种具体实施方式的结构示意图；图7为图6所示底盖沿A-A面的剖视示意图。

如上所述，现有技术中凸起结构116以及凸起结构116之间的导气口117的作用是保证所述泄气通道的畅通，避免发生爆炸事故。在上述本发明的具体实施例所提供的密封圈21将其取消的情况下，为了保证所述泄气通道仍然畅通，本发明所提供的底盖22在其朝向密封圈21的表面设置了凸起结构。所述凸起结构的作用，是当密封圈21的主平面213因环形防爆沟215断裂而下落时，支撑密封圈21的主平面213，以在密封圈21与底盖22之间保留适当的距离，从而保证环形防爆沟215断裂所产生的断裂口与底盖22的泄气孔221之间的泄气通道的畅通。

底盖22大体为与所述电池底端开口形状相适应的圆形，其边缘部分的外径应当与密封圈21环形侧壁211的内径相适应，以便将后者压合于所述电池壳体底端的内侧壁。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的底盖22的凸起结构具体可以是图6及图7所示的环形凸棱222。环形凸棱222围绕底盖22的中心位置而设置，并凸向密封圈21，具体可以是冲压形成。

应当恰当地选择环形凸棱222的位置，比如可以将其设于密封圈21中环形防爆沟215的正下方，以保证在密封圈21的主平面213因环形防爆沟215断裂而下落时，环形凸棱222的顶部可以将其支撑。

底盖22包括至少一个泄气孔221。相对于现有技术，本发明提供的底盖22改变了泄气孔221的设置位置，将其设置于所述凸起结构。具体地说，在图6、图7所示的具体实施方式中，是将其设置于环形凸棱222朝向底盖22中心的侧壁上。

请参考图8、图9，图8为本发明所提供的集电体一种具体实施方式的结构示意图；图9为图8所示集电体防爆原理示意图。

由于密封圈21的环形防爆沟215设于靠近中心柱体214的位置，而底盖22的泄气孔221设于环形凸棱222朝向底盖22中心的侧壁上，因此环形防爆沟215断裂所产生的断裂口与泄气孔221之间不存在阻隔物，电池内部的高压气体可以顺利排出。

泄气孔221的数目可以是一个，但是，为了进一步提高防爆效果，可以设置多个泄气孔221。较佳地，可以将泄气孔221的数目设置为三个，且三者最好均匀分布于环形凸棱222的侧壁。

由于泄气孔221是设置于环形凸棱222的侧壁上，其所处的位置高于底盖22的底面，因此虽然其靠近底盖22的中心位置，但却可以有效地避免用电设备压紧弹簧的末端伸入其中，保证了所述电池的正常使用。

泄气孔221的形状可以是圆形孔，为了进一步避免用电设备压紧弹簧的末端伸入其中，当然也可以将其设为其他形状，比如扁圆形、三角形甚至可以将其设为一条泄气缝。总之，在保证足够的横截面积的前提下，可以尽可能地减小泄气孔221的宽度。

需要指出的是，上述第一种具体实施方式中，所述凸起结构具体是环形凸棱222，其顶部为为一条环形的棱，其径向纵剖面大体为三角形。然而，所述环形凸棱222也可以由环形凸台代替，即将所述凸起结构的顶部设为水平的环形面，此时其径向纵剖面大体为梯形。所述环形凸棱通过其顶部的水平的环形面支撑密封圈21的主平面213。其他结构可以不变。

请参考图10、图11，图10本发明所提供的底盖另一种具体实施方式的结构示意图；图11为图10所示底盖沿B-B面的剖视示意图。

相对于上述第一种具体实施方式，本发明所提供的底盖的第二种具体实施方式改变了所述泄气孔的具体位置。

在另一种具体实施方式中，本发明所提供的底盖22的凸起结构仍然可以是图6及图7所示的环形凸棱。与第一种具体实施方式不同的是，所述环形凸棱的顶部进一步设有若干凹陷部位224，凹陷部位224将所述环形凸棱分隔为若干弧形凸棱223。底盖22的泄气孔221具体设于凹陷部位224的底面上，凹陷部位224的底面应当高于底盖22的底面，以避免用电设备压紧弹簧的末端伸入泄气孔221中。

显然，也应当恰当地选择弧形凸棱223的位置。比如，可以将其设于密封圈21中环形防爆沟215的正下方，以保证在密封圈21的主平面213因环形防爆沟215断裂而下落时，弧形凸棱223可以将其支撑。

可以仅设置一条所述凹陷部位224。为了进一步保证所述泄气通道的畅通，可以设置多个凹陷部位224。较佳地，可以将凹陷部位224的数目设置为三个，每一凹陷部位224的底面均设一泄气孔221，且三者最好均匀分布，即三者两两均成120度夹角。

需要指出的是，上述第二种具体实施方式中，所述凸起结构具体是弧形凸棱223，其顶部为水平面，其横截面大体为三角形。然而，所述弧形凸棱223也可以由弧形凸台代替，即将所述凸起结构的顶部设为围绕底盖22中心位置的弧形平面，此时其横截面大体为梯形。所述弧形凸台通过其顶部的弧形平面密封圈21的主平面213。其他结构可以不变。

所述凸起结构具体还可以采用其他形式。比如，可以将所述凸起结构设为沿底盖22的径向设置的条形凸台，同时将泄气孔221设于所述条形凸台的侧面。这样可以进一步保证所述泄气通道的畅通，其原因在于当密封圈21的主平面213因环形防爆沟215断裂而下落时，其很难落于在底盖22的径向延伸的所述条形凸台之外，因此提高了所述集电体的可靠性。显然，所述条形凸台也可以用条形凸棱代替，具体不再赘述。

所述凸起结构具体还可以设为点状凸起部，即所述凸起结构为圆台或者棱台。具体地，所述凸起结构可以是围绕底盖22中心位置并且均匀分布的若干圆台。所述圆形凸台的位置应当保证密封圈21的主平面213因环形防爆沟215断裂而下落时，其顶面可以将其支撑。应当将泄气孔221设于所述条形凸台的侧面。所圆台的顶面是自然是圆形，但是显然也可以将其设为方形或者其他形状，比如三角形，此时所述凸起结构为棱台。无论采用哪种具体的形状，其顶面都应具有足够的面积，以保证能够将密封圈21的主平面213支撑。

本发明所提供的电池集电体取消了密封圈底部的凸起结构，并进一步将所述密封圈设为旋转体。由于所述密封圈为旋转体，因而注塑加工时模具中的材料可以自中心部位沿径向向四周均匀发散流动，所述密封圈的质量分布可以更为均匀，这样就有效避免了现有技术的密封圈易发脆、易开裂的问题，显著延长了使用寿命并提高了可靠性。

本发明所提供的电池集电体同时在所述底盖上的适当位置设置了凸向所述密封圈的凸起结构，当电池内部气体压力异常增大并致使所述密封圈自其薄弱部位断裂并进而下落后，所述凸起结构可以将其支撑，使所述底盖与所述密封圈之间间隔适当的距离；由于所述底盖的泄气孔设置于所述凸起结构上，或者设置于所述凸起结构的侧面，或者设置与所述凸起结构顶部的凹陷面，因此所述密封圈的断裂部位与所述泄气孔之间不存在任何障碍，可以确保所述泄气通道的畅通，使电池内部的高压气体顺利排出。另一方面，虽然所述泄气孔位于靠近所述底盖的中心位置，但由于其设置于所述凸起结构之上，其所处的位置高于所述底盖的底面，因此可以有效避免用电设备压紧弹簧的末端伸入所述泄气孔中，影响正常使用。

此外，由于取消了现有技术中密封圈底部的凸起结构，整个密封圈的厚度可以相对降低，使得电池内部具有更大的活性物质填充空间，显著提高了所述电池的电容量。

以上对本发明所提供的电池集电体进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种电池集电体，包括具有防爆沟的密封圈，其中心孔中插装导体钉，所述导体钉的底端固定地电连接于底盖的中心位置，所述底盖具有泄气孔，其特征在于，所述密封圈为旋转体；所述底盖具有凸向所述密封圈的凸起结构，所述凸起结构的顶部具有凹陷部位，所述凹陷部位的底面高于所述底盖的底面，所述泄气孔设于所述凹陷部位；所述密封圈因所述防爆沟断裂而下落时，所述凸起结构将其支撑，从而形成连通所述密封圈的断裂口与所述泄气孔的泄气通道。

2.如权利要求1所述的电池集电体，其特征在于，所述凸起结构为环形凸台。

3.如权利要求1所述的电池集电体，其特征在于，所述凸起结构为环形凸棱。

4.如权利要求2或者3所述的电池集电体，其特征在于，所述凹陷部位的数目三个，且均匀分布于所述凸起结构。

5.如权利要求1、2或3所述的电池集电体，其特征在于，所述密封圈由尼龙材料制成。

6.如权利要求5所述的电池集电体，其特征在于，所述泄气孔为狭长的泄气缝。

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