CN102064287A

CN102064287A - 可替换内芯式碱性电池

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Publication number: CN102064287A
Application number: CN2010105767721A
Authority: CN
Inventors: 乔丹洋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2030-12-07
Also published as: CN102064287B

Abstract

本发明涉及一种可替换内芯式碱性电池，它包括设有带顶的空心圆筒型结构的钢壳、套置于钢壳内的内芯和设于钢壳开口端的密封盖，所述的密封盖上设有集电铜针，其特征在于：所述钢壳与密封盖之间以可拆卸的结构连接。本发明可替换内芯式碱性电池，它可更换电池内芯，较之原有的破坏性拆除回收方法，本发明不仅从节省了大量的成本资金，而且更换下来的内芯也便于厂商对内芯中的二氧化锰、锌、氢氧化钾等进行重新回收利用。

Description

可替换内芯式碱性电池

技术领域

本发明涉及一种可替换内芯式碱性电池。

背景技术

我国是碱性锌锰电池的生产和消费大国。碱性锌锰电池的生产和消费占据一次电池的主导地位，碱性锌锰电池大量生产和使用，却无法解决回收循环生产再利用的问题，从而造成环境严重污染和矿物资源过度开发对社会的可持续发展是最严重的威胁。目前尚无根本解决电池回收后的再生处理办法，多数研究的回收方法主要还是将废旧电池彻底破碎，然后经煅烧、酸浸出等工艺，再从浸出液中回收金属或化合物等，经此方法回收后的二氧化锰、锌、氢氧化钾等还需再经过提炼，回收利用价值不高。从经济角度上考虑废旧电池经过破碎之后，电池钢壳外与内芯、以及内芯之间各种元素再回收利用则需要花费更大的成本，就显得回收废旧电池变得毫无意义，从而造成了废旧电池随意丢弃且无人回收的现象越发普遍。

发明内容

为了解决现有技术所存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种可更换电池内芯的可替换内芯式碱性电池。

本发明的目的通过如下技术方案实现：一种可替换内芯式碱性电池，它包括设有带顶的空心圆筒型结构的钢壳、套置于钢壳内的内芯和设于钢壳开口端的密封盖，所述的密封盖上设有集电铜针，其特征在于：所述钢壳与密封盖之间以可拆卸的结构连接。

本发明的优点在于，当碱性电池放电结束后，此时只需将钢壳与密封盖拆卸分离，然后取出套置于钢壳内的内芯并更换一个新的内芯，将密封盖上的集电铜针插入新的内芯中，并将密封盖与钢壳连接，即可获得新的碱性电池，新的碱性电池又可继续进行放电工作。取出后的内芯可便于回收重新利用。本发明碱性电池除钢壳与密封盖连接处之外，如正极帽、负极盘等其他部分的外部形状、结构和尺寸大小均采用现有的各种规格制作而成。

本发明上述技术方案可采用以下两种优选结构：

结构1：所述钢壳与密封盖之间的可拆卸结构为螺纹连接结构；螺纹连接为在钢壳的开口端、钢壳外壁上设有外螺纹，在密封盖的内侧壁上设有与钢壳外壁上的外螺纹相配合的内螺纹。

结构2：所述钢壳与密封盖之间的可拆卸结构为卡接结构；卡接为在钢壳的开口端、钢壳外壁上设有卡槽或卡扣，在密封盖的内侧壁上设有与钢壳外壁上的卡槽或卡扣相配合的卡扣或卡槽。

本发明中钢壳与密封盖之间的可拆卸方式不仅局限于上述的两种方式，还可采用其它的连接方式使得钢壳与密封盖之间既能拆卸，又能紧密配合连接。

本发明上述技术方案还具有以下改进之处：

为了保证在膨胀时钢壳与密封盖的密封性，所述密封盖侧壁的金属材料与钢壳所采用的材料一致，这样就能保证密封盖与钢壳之间热膨胀系数无差异，所以当电池放电过程中，能保证了钢壳与密封盖之间在膨胀时碱性电池的密封性。

电池在放电的过程中，内芯会慢慢的膨胀变大，为了便于放电结束后，在更换内芯时，所更换的内芯能方便从钢壳中取出，所述的内芯沿外表面的径向上开设有多个凹槽，在凹槽内分别设有尼龙绳，所设尼龙绳横截面的直径大于其所对应凹槽开设的深度。考虑到尼龙绳可能会接触到内芯中的碱性电解液，本发明所采用的尼龙绳优选取耐碱性的尼龙绳。

为了防止电解液的漏出，发生爬碱的现象，所述内芯处于独立包装时采用无氧真空密封包装。在所述的内芯下端面上开设有小孔，所述的小孔采用柔性材料密封封口。集电铜针通过此孔插入新替换的内芯中，使得集电铜针作为构成原电池的一部分伸进负极溶液中从而构成闭合回路。

为了避免电池在使用过程受潮从而影响到电池电路的工作，所述钢壳外部涂有防锈材料。

本发明上述技术方案具有以下几个优点：

1、本发明中，当碱性电池放电完后，只需更换碱性电池的内芯就可继续投入使用，无须将整个电池丢弃，避免了丢弃的废旧电池对环境造成的污染。

2、本发明从根本解决电池回收后的再生处理办法，较之原有的破坏性拆除，不仅从节省了大量的成本资金，而且更换下来的内芯也便于厂商对内芯中的二氧化锰、锌、氢氧化钾等进行重新回收利用。

3、本发明中钢壳与密封盖之间改变了原有的连接方式，以可拆卸的方式进行连接，通过增加螺旋的匝数，使得钢壳与密封盖之间的螺旋力大于安全阀的额定压力进而保证碱性电池的安全性。

附图说明

图1是本发明实施例中钢壳的结构示意图。

图2是本发明实施例中密封盖的结构示意图

图3是本发明实施例中内芯的结构示意图。

图4是图3中A的局部放大示意图。

标号说明：1-钢壳，2-开口端，3-钢壳外壁，4-密封盖，5-集电铜针，6-内侧壁，7-内芯,8-凹槽,9-尼龙绳。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明内容进行详细说明：

如图1-3所示是本发明提供的一种可替换内芯式碱性电池的示意图，它包括设有带顶的空心圆筒型结构的钢壳1、套置于钢壳1内的内芯7和设于钢壳1开口端2的密封盖4，所述的密封盖4上设有集电铜针5，所述钢壳1与密封盖4之间以可拆卸的结构连接。集电铜针5是原电池导电的重要组成部分，所以要深入到内芯7中。

如图1-2所示，在本实施例中，所述钢壳1与密封盖4之间的可拆卸结构为螺纹连接结构；螺纹连接为在钢壳1的开口端2、钢壳外壁3上设有外螺纹，在密封盖4的内侧壁6上设有与钢壳外壁3上的外螺纹相配合的内螺纹。本实施例中，以1号碱性电池为例，为了使钢壳1能打上外部螺旋。钢壳1的厚度较市面上的0.25-0.3mm提高至0.5mm。但在保证与现有用电器的电池槽的尺寸进行吻合，即达到国家标准，在不改变内芯7的各组分比例的前提下，对电池的容量进行部分缩减，但不至影响整个碱性电池的放电过程。

所述密封盖4侧壁的金属材料与钢壳1所采用的材料一致。

如图3-4所示，所述内芯7沿外表面的径向上开设有多个凹槽8，在凹槽8内分别设有耐碱的尼龙绳9，所设耐碱的尼龙绳9的直径大于其所对应凹槽8开设的深度。本实施例中尼龙绳9的材料为注拉吹法生产的聚偏二氯乙烯（PVDC），这种材料硬度高，可以承受较大拉力，并且不影响环跟钢壳的接触。把这种材料涂布在尼龙或聚酯上再与PE复合，就可以制出薄厚均匀的耐碱的尼龙绳9了。

内芯7处于独立包装时采用无氧真空密封包装。在内芯7下端面上开设有小孔，所述的小孔采用纸塑铝三层复合后封口。

所述钢壳1外部涂有防锈材料。

可替换内芯式碱性电池的电池性能、密封性能、安全性能的试验：

在本实施例中，选用了满电的1号（LR20）、5号（LR6）、7号（LR03）的可替换内芯式碱性电池进行电池性能、密封性能、安全性能的试验。

一、试验的项目及其方法：

（一）可替换内芯式碱性电池放电检测试验：

碱性电池放电检测方法与镍氢、锂离子电池的恒电流放电方法不同，采取的是恒电阻放电测试，将电池和一规定的阻值的电阻串联进行放电，在测量放电电压降到某一电压值时的放电时间来衡量。

第一组：测试温度：20℃±5℃、串联电阻阻值：1Ω、电压值：0.9V。

编号⑴：5个满电的1号可替换内芯式碱性电池；

编号⑵：5个市面上购回满电的1号(LR20)南孚碱性电池。

第二组：测试温度：20℃±5℃、串联电阻阻值：10Ω、电压值：0.9V。

编号⑶：5个满电的1号可替换内芯式碱性电池；

编号⑷：5个市面上购回满电的1号(LR20)南孚碱性电池。

（二）耐漏液性能

1.2.1高温高湿下贮存试验

选取5个满电的1号、5号、7号的可替换内芯式碱性电池分别进行试验。

试验条件：60±2℃ 90±5 RH 试验周期：20天

观察电池外表面是否有漏液现象。

1.2.2高温试验

试验条件：70±2℃ 试验周期：7天

观察电池外表面是否有漏液现象。

（三）安全性能

1.3.1 短路试验

在标准环境条件下，分别把1号、5号、7号的可替换内芯式碱性电池放入防爆箱内，然后将电池的两极（正、负极）进行短路。

测量电池表面最高温度；测量反应延续时间；观察电池是否发生爆炸；观察电池是否有漏液。

1.3.2 安全阀试验

标准环境条件下，在防爆箱内以四节相同型号的可替换内芯式碱性电池联成一个回路，并接入一电阻，其中一节电池反向，通过开关将电路连通至规定时间。

1号可替换内芯式碱性电池接入电阻2.2Ω，连通时间24h；

5号可替换内芯式碱性电池接入电阻3.9Ω，连通时间24h；

7号可替换内芯式碱性电池接入电阻3.9Ω，连通时间24h。

观察电池是否发生爆炸及其外表面是否有漏液现象。

1.3.3 强制过放电试验

标准环境条件下，在防爆箱内以四节相同型号的可替换内芯式碱性电池联成一个回路，并接入一电阻，其中一节电池反向，并且该反向电池经过3.9欧姆连续放电至其负荷电压为0.9伏。

1号可替换内芯式碱性电池接入电阻2.2Ω，连通时间 3天；

5号可替换内芯式碱性电池接入电阻3.9Ω，连通时间 3天；

7号可替换内芯式碱性电池接入电阻3.9Ω，连通时间 3天。

观察电池是否发生爆炸及其外表面是否有漏液现象。

二、试验结果：

（一）电池电性能：

	编号①	编号②	编号③	编号④
					电阻（Ω）	1	1	10	10
平均终止电压（V）	0.9	0.9	0.9	0.9
					平均放电时间（H）	1.8	2	16	16.3

（二）耐漏液性能：

2.2.1高温高湿下贮存试验

试验期间内选用的5个满电的1号、5号、7号的可替换内芯式碱性电池不漏液即电池的任何外表面无电解质、密封剂或其它电池内部成分。

2.2.2高温试验

（三）安全性能：

2.3.1短路试验结果：

	表面最高温度（℃）	延续时间（h）	爆炸（有/无）	漏液
					1号可替换内芯式碱性电池	101	6	无	微漏
5号可替换内芯式碱性电池	149	6	无	微漏
					7号可替换内芯式碱性电池	123	6	无	微漏

2.3.2安全阀试验结果：

	爆炸（有/无）	漏液
			1号可替换内芯式碱性电池	无	微漏
5号可替换内芯式碱性电池	无	微漏
			7号可替换内芯式碱性电池	无	微漏

2.3.3强制过放电试验结果：

三、试验结果分析：

在电池电性能试验中选用1号可替换内芯式碱性电池进行实验，其放电结果正好与国标相符。在市面上购回的1号南孚其放电结果大于国标，本发明中由于替芯设计因为造成了电池的内部留有一定间隙至使放电性能受到一定影响但在使用方面还是符合生产要求。

在耐漏液性能试验中，选择高温高湿下贮存、高温试验的两种试验进行检测。选用的1号、5号、7号的可替换内芯式碱性电池不漏液即电池的任何外表面无电解质、密封剂或其它电池内部成分。说明本发明的可替换内芯式碱性电池其耐漏液性能符合国家要求。

在安全性能试验中，选择短路试验、安全阀试验、强制过放电试验的三种试验方式进行检测，选用的1号、5号、7号的可替换内芯式碱性电池均无发生爆炸的现象，部分可替换内芯式碱性电池发生漏液情况是在国标允许的范围内。

上述试验表明本发明一种可替换内芯式碱性电池具有良好的电性能、耐漏液性能、安全性能。能够取代市面上的碱性电池，可适用于高级电子产品如：遥控器、电子照相机、电动剃须刀等，特别适用于需要持续大电流放电的场合。

Claims

1.一种可替换内芯式碱性电池，其特征在于：它包括设有带顶的空心圆筒型结构的钢壳（1）、套置于钢壳（1）内的内芯（7）和设于钢壳（1）开口端（2）的密封盖（4），所述的密封盖（4）上设有集电铜针（5），所述钢壳（1）与密封盖（4）之间以可拆卸的结构连接。

2.根据权利要求1所述的可替换内芯式碱性电池，其特征在于：所述钢壳（1）与密封盖（4）之间的可拆卸结构为螺纹连接结构；螺纹连接为在钢壳（1）的开口端（2）、钢壳外壁（3）上设有外螺纹，在密封盖（4）的内侧壁（6）上设有与钢壳外壁（3）上的外螺纹相配合的内螺纹。

3. 根据权利要求1所述的可替换内芯式碱性电池，其特征在于：所述钢壳（1）与密封盖（4）之间的可拆卸结构为卡接结构；卡接为在钢壳（1）的开口端（2）、钢壳外壁（3）上设有卡槽或卡扣，在密封盖（4）的内侧壁（6）上设有与钢壳外壁（3）上的卡槽或卡扣相配合的卡扣或卡槽。

4. 根据权利要求2或3所述的可替换内芯式碱性电池，其特征在于：所述密封盖（4）侧壁的金属材料与钢壳（1）所采用的材料一致。

5. 根据权利要求4所述的可替换内芯式碱性电池，其特征在于：所述内芯（7）沿外表面的径向上开设有多个凹槽（8），在凹槽（8）内分别设有尼龙绳（9），所设尼龙绳（9）横截面的直径大于其所对应凹槽（8）开设的深度。

6. 根据权利要求5所述的可替换内芯式碱性电池，其特征在于：在内芯（7）下端面上开设有小孔，所述的小孔采用柔性材料密封封口。

7. 根据权利要求6所述的可替换内芯式碱性电池，其特征在于：所述钢壳（1）外部涂有防锈材料。