CN102412373A - 无汞无铅的钮扣电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种无汞无铅的钮扣电池，包括有负极盖、正极材料、密封圈、正极壳、负极材料以及隔膜；该正极壳与负极盖扣合连接；该密封圈夹设于正极壳与负极盖之间，以将正极壳与负极盖彼此隔离分开；该正极材料设置于正极壳的内底部，该隔膜设置于正极材料的上方，该负极材料装设于负极盖和隔膜之间；该负极盖与负极材料之间设置有用于将负极材料与负极盖彼此隔离分开且同时将负极材料与负极盖导通连接的隔离单元；藉此，通过于负极盖与负极材料之间设置有隔离单元，以保证负极材料和负极盖保持隔离分开，有效避免了由于负极材料和负极盖接触而使产品出现气胀、漏液甚至爆炸的现象，杜绝了安全隐患，产品使用的安全性更佳。

Description

无汞无铅的钮扣电池
技术领域
本发明涉及化学电源和电池制造技术领域技术，尤其是指一种无汞无铅的钮扣电池,包括碱性锌锰钮扣电池和氧化银钮扣电池。
背景技术
请参照图1所示，其显示出了现有之钮扣电池的具体结构，包括有负极盖10′、正极材料20′、密封圈30′、负极材料40′、正极壳50′以及用于隔离正极材料20′和负极材料40′的隔膜60′；该正极壳50′与负极盖10′扣合连接；该密封圈30′夹设于正极壳50′与负极盖10′之间，以将正极壳50′与负极盖10′彼此隔离分开；该正极材料20′设置于正极壳50′的内底部，该隔膜60′设置于正极材料20′的上方，该负极材料40′装设于负极盖10′和隔膜60′之间，负极材料40′为无汞无铅的锌膏；通常情况下，该负极盖10′采用铁片或其它铁基金属片冲制而成，负极材料40′与铁等低析氢过电位的金属接触容易发生析氢反应，因此，为了避免负极材料40′与负极盖10′的基体金属接触而发生析氢反应，现有的无汞无铅的钮扣电池需要在负极盖10′的表面镀上一层高析氢过电位的金属，通常对负极盖10′进行镀铟或镀锡处理，以便将负极材料40′与负极盖10′的基体金属隔离分开，避免负极材料40′与负极盖10′的基体金属接触而发生析氢反应。
虽然上述无汞无铅的钮扣电池通过于负极盖上进行镀铟或镀锡处理的方式在一定程度上可以将负极材料与负极盖的基体金属彼此分隔开，但是在实际应用时却发现其自身结构和使用性能上仍存在有诸多不足，造成现有的无汞无铅的钮扣电池在实际应用上，未能达到最佳的使用效果和工作效能，现将其缺点归纳如下：
首先，上述负极盖由于自身结构上的原因，在镀铟或镀锡过程中容易出现电镀不均匀、镀层不致密、有孔隙、易刮伤、易脱落、易氧化、镀后长晶须等电镀不良问题；由于负极盖电镀不良，使得负极材料容易与负极盖的基体金属如铁等低析氢过电位的金属接触而发生析氢反应，析氢反应产生的氢气使得钮扣电池气胀、漏液甚至爆炸。
其次，上述负极盖在镀铟或镀锡过程中，需要将负极盖整体镀上一层铟或一层锡，然后又由于外观或功能上的需要，再将负极盖外表面的铟层或锡层使用化学药水浸蚀掉，只保留负极盖内表面上的铟层或锡层，在这一生产过程中需要排放大量的或含铟或含鉻或含铜等重金属离子的工业污水，对环境造成污染，不环保；同时，由于铟为稀有金属，价格昂贵，使得企业生产成本高，并且浸蚀掉的铟会造成资源浪费，加大了企业负担。
第三，上述无汞无铅的钮扣电池在使用性能上还存在着一个严重的缺点，那就是电池在使用过程中尤其是在重负荷连续放电后，经常会发生严重的气胀甚至爆炸的现象，安全隐患不可忽视。
总之，现有技术存在着上述自身难以克服的严重缺点，需要找到一种新的技术方案来解决这些问题，以使得碱性钮扣电池的无汞化过程既安全又环保。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种无汞无铅的钮扣电池，其能有效解决现有之无汞无铅的钮扣电池由于负极盖电镀不良或由于重负荷连续放电而存在着较大安全隐患的问题。
本发明的另一目的是提供一种无汞无铅的钮扣电池，其能有效解决现有之无汞无铅的钮扣电池需要对负极盖进行镀铟或镀锡处理而导致不环保并增加企业生产成本的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
一种无汞无铅的钮扣电池，包括有一负极盖、一正极材料、一密封圈、一正极壳、一与负极盖导通的负极材料以及一用于隔离正极材料和负极材料的隔膜；该正极壳与负极盖扣合连接；该密封圈夹设于正极壳与负极盖之间,以将正极壳与负极盖彼此隔离分开；该正极材料设置于正极壳的内底部，该隔膜设置于正极材料的上方，该负极材料装设于负极盖和隔膜之间；该负极盖与负极材料之间设置有用于将负极材料与负极盖彼此隔离分开且同时将负极材料与负极盖导通连接的隔离单元。
作为一种优选方案，所述隔离单元为包括有隔离膜和集电体，该隔离膜设置于负极盖的内表面并覆盖至负极盖的外环体的底部或顶部或底部与顶部之间，该隔离膜将负极材料与负极盖彼此隔离分开，该集电体导通连接于负极材料和负极盖之间。
作为一种优选方案，所述隔离膜为透氢而不透电解液的耐强碱的材料，该材料为PP材料或PVC材料或PA材料或PE材料或PTFE材料或它们的改性材料。
作为一种优选方案，所述集电体为导线，该导线的两端分别与负极盖的外环体或负极盖的珠体导通连接，且该导线的中间部分与负极材料导通连接。
作为一种优选方案，所述导线的中间部分呈拉直状且与电池的中轴线垂直。
作为一种优选方案，所述集电体为一环形体，该环形体的截面为L型，该环形体的底部与负极材料导通连接，该环形体的顶部与负极盖的外环体或负极盖的珠体导通连接。
作为一种优选方案，所述集电体为不与负极材料发生析氢反应的金属材料，该金属材料为纯铜材料或铜基合金材料。
作为一种优选方案，所述集电体上镀铟或镀锡或镀铟锡合金。
作为一种优选方案，所述隔离单元为导电膜，该导电膜设置于负极盖的内表面并覆盖至负极盖的外环体的底部或顶部或底部与顶部之间，该导电膜将负极材料与负极盖彼此隔离分开，且该导电膜导通连接于负极材料和负极盖之间。
作为一种优选方案，所述导电膜为透氢而不透电解液的耐强碱的导电的材料，该材料为石墨基复合材料或炭黑基复合材料或透氢合金材料或透氢合金复合材料。
作为一种优选方案，所述负极盖上设置有排气孔或者该负极盖的外环体与隔离单元之间设置有排气的毛细通道。
作为一种优选方案，所述负极盖采用铁片或其它铁基金属片冲制而成，该负极盖的表面至少镀有一层镍,或者该负极盖直接采用预镀金属片或层压金属片冲制而成。
作为一种优选方案，所述预镀金属片为镀镍钢带或一面镀镍另一面镀镍后加镀铜的钢带。
作为一种优选方案，所述层压金属片为镍/不锈钢/镍，或镍/铁/镍，或镍/不锈钢/铜，或镍/铁/铜的三层复合钢带，或镍/不锈钢的二层复合钢带。
作为一种优选方案，所述负极材料为无汞无铅的锌膏。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：
一、通过于负极盖与负极材料之间设置有隔离单元，利用该隔离单元将负极盖与负极材料隔离分开以防止负极材料与负极盖接触而发生析氢反应，以此取代现有之通过镀铟或镀锡将负极材料和负极盖的基体金属隔离分开的形式。藉此，一方面，有利于保证负极材料和负极盖保持隔离分开，有效避免负极材料和负极盖接触而使产品出现气胀、漏液甚至爆炸的现象，杜绝了安全隐患，产品使用的安全性更佳；另一方面，使得本发明在负极盖制作生产当中不需要使用到镀铟或镀锡，有效避免了由于使用化学药水浸蚀铟层或锡层需要排放或含铟或含鉻或含铜等重金属离子的工业污水而对环境造成的污染，利于环保，同时也降低了企业的生产成本，减轻了企业负担。
二、通过于负极盖上设置有排气孔或者于负极盖的外环体与隔离单元之间设置有排气的毛细通道，利用该排气孔或者该些毛细通道将钮扣电池内部发生析氢反应时产生的氢气排出，避免气体积聚于钮扣电池内部使钮扣电池气胀、漏液甚至爆炸，进一步提高产品使用的安全性。
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是现有之钮扣电池的截面图；
图2是本发明之第一较佳实施例的截面图；
图3是本发明之第二较佳实施例的截面图；
图4是本发明之第三较佳实施例的截面图；
图5是本发明之第四较佳实施例的截面图；
图6是本发明之第五较佳实施例的截面图；
图7是本发明之第六较佳实施例的截面图；
图8是本发明之第七较佳实施例的截面图；
图9是本发明之第八较佳实施例的截面图。
附图标识说明：
10′、负极盖                    20′、正极材料
30′、密封圈                    40′、负极材料
50′、正极壳                    60′、隔膜
10、负极盖                      11、排气孔
12、毛细通道                    20、正极材料
30、密封圈                      40、负极材料
50、正极壳                      60、隔膜
70、隔离单元                    71、隔离膜
72、集电体。
具体实施方式
请参照图2所示，其显示出了本发明之第一较佳实施例的具体结构，包括有一负极盖10、一正极材料20、一密封圈30、一与负极盖10导通的负极材料40、一正极壳50以及一用于隔离正极材料20和负极材料40的隔膜60。
该正极壳50与负极盖10扣合连接；该密封圈30夹设于正极壳50与负极盖10之间，以将正极壳50与负极盖10彼此隔离分开；该正极材料20设置于正极壳50的内底部，该隔膜60设置于正极材料20的上方，该负极材料40装设于负极盖10和隔膜60之间，负极材料40为无汞无铅的锌膏。
其中，该负极盖10采用铁片或其它铁基金属片冲制而成，该负极盖的表面至少镀有一层镍，当然亦可镀上其它金属层，如镀金，以使得负极盖10的外形更加美观,或者该负极盖10直接采用预镀金属片或层压金属片冲制而成；该预镀金属片为镀镍钢带或一面镀镍另一面镀镍后加镀铜的钢带，该层压金属片为镍/不锈钢/镍，或镍/铁/镍，或镍/不锈钢/铜，或镍/铁/铜的三层复合钢带，或镍/不锈钢的二层复合钢带，不以为限；该负极盖10上设置有排气孔11，该排气孔11位于负极盖10的侧缘，该排气孔11用于排放电池内部发生析氢反应时产生的氢气，避免气体积聚于钮扣电池内部使钮扣电池气胀、漏液甚至爆炸。
以及，该负极盖10与负极材料40之间设置有用于将负极材料40与负极盖10彼此隔离分开且同时将负极材料40与负极盖10导通连接的隔离单元70。在本实施例中，该隔离单元70为包括有隔离膜71和集电体72，该隔离膜71设置于负极盖10的内表面将负极材料40与负极盖10彼此隔离分开，该隔离膜71设置于负极盖10的内表面并覆盖至负极盖10的外环体（即负极盖10之珠径以外的环形体，该珠径为负极盖10之珠体的最大直径，该环形体的截面为J型）的底部，该隔离膜71的周缘与密封圈30密封连接，以防止负极材料40与负极盖10接触而发生析氢反应；该隔离膜71为透氢而不透电解液的耐强碱的材料，该材料为PP材料或PVC材料或PA材料或PE材料或PTFE材料或它们的改性材料；由于负极材料40均含有少量的低析氢过电位的金属杂质，如铁等，这些杂质在电池重负荷连续放电后容易与锌膏发生析氢反应而产生氢气，该气体可透过隔离膜71并通过前述排气孔11向外排出，防止电池气胀、漏液甚至爆炸；该集电体72为不可与负极材料40发生析氢反应的金属材料，该金属材料为纯铜材料或铜基合金材料，该集电体72上镀铟或镀锡或镀铟锡合金；在本实施例中，该集电体72为纯铜材料，当纯铜材料的纯度达到99.999%以上（含99.999%）时，亦可不镀铟或不镀锡或不镀铟锡合金，不以为限；并且，在本实施例中，该集电体72为导线，该导线导通连接于负极材料40和负极盖10之间，该导线的两端分别与负极盖10的外环体导通连接，且该导线的中间部分与负极材料40导通连接，该导线的中间部分呈拉直状且与电池的中轴线垂直。
请参照图3所示，其显示出了本发明之第二较佳实施例的具体结构，本实施例的具体结构与前述第一较佳实施例的具体结构基本相同，所不同的是：在本实施例中，该隔离膜71设置于负极盖10的内表面并覆盖至负极盖10的外环体的顶部，该导线的两端分别与负极盖10的珠体（即从负极盖10之外环体的顶面至负极盖10的顶面之间的实体）导通连接，以此增大了导线与隔离膜71及密封圈30之间的接触面积，使得负极盖10与正极壳50之间的密封性能更佳，更加有效防止漏液现象的出现。
请参照图4所示，其显示出了本发明之第三较佳实施例的具体结构，本实施例的具体结构与前述第二较佳实施例的具体结构基本相同，所不同的是：在本实施例中，该集电体72为一环形体，该环形体的截面为L型，该环形体的底部与负极材料40导通连接，环形体的顶部与负极盖10的珠体导通连接，藉此，通过利用环形体作为集电体，可以使得产品的组装更加方便，并且导通连接更加可靠。
请参照图5所示，其显示出了本发明之第四较佳实施例的具体结构，本实施例的具体结构与前述第一较佳实施例的具体结构基本相同，所不同的是：在本实施例中，该隔离单元70为导电膜，该导电膜取代了前述第一较佳实施例中的隔离膜71和集电体72，该导电膜设置于负极盖10的内表面将负极材料40与负极盖10彼此隔离分开且该导电膜导通连接于负极材料40和负极盖10之间；在本实施例中，该导电膜设置于负极盖10的内表面并覆盖至负极盖10的外环体的底部，该导电膜的周缘与密封圈30密封连接，以防止负极材料40与负极盖10接触而发生析氢反应；该导电膜为透氢而不透电解液的耐强碱的导电的材料，该材料为石墨基复合材料或炭黑基复合材料或透氢合金材料或透氢合金复合材料；由于负极材料40均含有少量的低析氢过电位的金属杂质，如铁等，这些杂质在电池重负荷连续放电后容易与锌膏发生析氢反应而产生氢气，该气体可透过导电膜并通过前述排气孔11向外排出，防止电池气胀、漏液甚至爆炸。
请参照图6所示，其显示出了本发明之第五较佳实施例的具体结构，本实施例的具体结构与前述第四较佳实施例的具体结构基本相同，所不同的是：在本实施例中，该导电膜设置于负极盖10的内表面并覆盖至负极盖10的外环体的顶部，以此增大了导电膜与密封圈30之间的接触面积，使得负极盖10与正极壳50之间的密封性能更佳，更加有效防止漏液现象的出现。
请参照图7所示，其显示出了本发明之第六较佳实施例的具体结构，本实施例的具体结构与前述第二较佳实施例的具体结构基本相同，所不同的是：在本实施例中，该负极盖10上没有设置排气孔11，而是在负极盖10的外环体与隔离单元70的隔离膜71之间设置有排气的毛细通道12，该些毛细通道12取代了前述第二较佳实施例中的排气孔11，利用该些毛细通道12将钮扣电池内部发生析氢反应时产生的氢气排出，避免气体积聚于钮扣电池内部使钮扣电池气胀、漏液甚至爆炸，进一步提高产品使用的安全性。
请参照图8所示，其显示出了本发明之第七较佳实施例的具体结构，本实施例的具体结构与前述第三较佳实施例的具体结构基本相同，所不同的是：在本实施例中，该负极盖10上没有设置排气孔11，而是在负极盖10的外环体与隔离单元70的隔离膜71之间设置有排气的毛细通道12，该些毛细通道12取代了前述第三较佳实施例中的排气孔11，利用该些毛细通道12将钮扣电池内部发生析氢反应时产生的氢气排出，避免气体积聚于钮扣电池内部使钮扣电池气胀、漏液甚至爆炸，进一步提高产品使用的安全性。
请参照图9所示，其显示出了本发明之第八较佳实施例的具体结构，本实施例的具体结构与前述第五较佳实施例的具体结构基本相同，所不同的是：在本实施例中，该负极盖10上没有设置排气孔11，而是在负极盖10的外环体与隔离单元70的导电膜之间设置有排气的毛细通道12，该些毛细通道12取代了前述第五较佳实施例中的排气孔11，利用该些毛细通道12将钮扣电池内部发生析氢反应时产生的氢气排出，避免气体积聚于钮扣电池内部使钮扣电池气胀、漏液甚至爆炸，进一步提高产品使用的安全性。
结合图7至图9所示的实施例而言，当隔离单元70中隔离膜71或导电膜覆盖至负极盖10的外环体的顶部的情形下，本发明可以在负极盖10的外环体与隔离单元70之间设置排气的毛细通道12来替代排气孔11之设计。
本发明的设计重点在于：首先，通过于负极盖与负极材料之间设置有隔离单元，利用该隔离单元将负极盖与负极材料隔离分开防止负极材料与负极盖接触而发生析氢反应，以此取代现有之通过镀铟或镀锡将负极材料和负极盖的基体金属隔离分开的形式。藉此，一方面，有利于保证负极材料和负极盖保持隔离分开，有效避免负极材料和负极盖接触而使产品出现气胀、漏液甚至爆炸的现象，杜绝了安全隐患，产品使用的安全性更佳；另一方面，使得本发明在负极盖制作生产当中不需要使用到镀铟或镀锡，有效避免了由于使用化学药水浸蚀铟层或锡层需要排放或含铟或含鉻或含铜等重金属离子的工业污水而对环境造成的污染，利于环保，同时也降低了企业的生产成本，减轻了企业负担。其次，通过于负极盖上设置有排气孔或者于负极盖的外环体与隔离单元之间设置有排气的毛细通道，利用该排气孔或者该些毛细通道将钮扣电池内部发生析氢反应时产生的氢气排出，避免气体积聚于钮扣电池内部使钮扣电池气胀、漏液甚至爆炸，进一步提高产品使用的安全性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (15)

1.一种无汞无铅的钮扣电池，包括有一负极盖、一正极材料、一密封圈、一正极壳、一与负极盖导通的负极材料以及一用于隔离正极材料和负极材料的隔膜；该正极壳与负极盖扣合连接；该密封圈夹设于正极壳与负极盖之间，以将正极壳与负极盖彼此隔离分开；该正极材料设置于正极壳的内底部，该隔膜设置于正极材料的上方，该负极材料装设于负极盖和隔膜之间；其特征在于：该负极盖与负极材料之间设置有用于将负极材料与负极盖彼此隔离分开且同时将负极材料与负极盖导通连接的隔离单元。
2.根据权利要求1所述的无汞无铅的钮扣电池，其特征在于：所述隔离单元为包括有隔离膜和集电体，该隔离膜设置于负极盖的内表面并覆盖至负极盖的外环体的底部或顶部或底部与顶部之间，该隔离膜将负极材料与负极盖彼此隔离分开，该集电体导通连接于负极材料和负极盖之间。
3.根据权利要求2所述的无汞无铅的钮扣电池，其特征在于：所述隔离膜为透氢而不透电解液的耐强碱的材料，该材料为PP材料或PVC材料或PA材料或PE材料或PTFE材料或它们的改性材料。
4.根据权利要求2所述的无汞无铅的钮扣电池，其特征在于：所述集电体为导线，该导线的两端分别与负极盖的外环体或负极盖的珠体导通连接，且该导线的中间部分与负极材料导通连接。
5.根据权利要求4所述的无汞无铅的钮扣电池，其特征在于：该导线的中间部分呈拉直状且与电池的中轴线垂直。
6.根据权利要求2所述的无汞无铅的钮扣电池，其特征在于：所述集电体为一环形体，该环形体的截面为L型，该环形体的底部与负极材料导通连接，该环形体的顶部与负极盖的外环体或负极盖的珠体导通连接。
7.根据权利要求2所述的无汞无铅的钮扣电池，其特征在于：所述集电体为不与负极材料发生析氢反应的金属材料，该金属材料为纯铜材料或铜基合金材料。
8.根据权利要求7所述的无汞无铅的钮扣电池，其特征在于：所述集电体上镀铟或镀锡或镀铟锡合金。
9.根据权利要求1所述的无汞无铅的钮扣电池，其特征在于：所述隔离单元为导电膜，该导电膜设置于负极盖的内表面并覆盖至负极盖的外环体的底部或顶部或底部与顶部之间，该导电膜将负极材料与负极盖彼此隔离分开，且该导电膜导通连接于负极材料和负极盖之间。
10.根据权利要求9所述的无汞无铅的钮扣电池，其特征在于：所述导电膜为透氢而不透电解液的耐强碱的导电的材料，该材料为石墨基复合材料或炭黑基复合材料或透氢合金材料或透氢合金复合材料。
11.根据权利要求1所述的无汞无铅的钮扣电池，其特征在于：所述负极盖上设置有排气孔或者该负极盖的外环体与隔离单元之间设置有排气的毛细通道。
12.根据权利要求1所述的无汞无铅的钮扣电池，其特征在于：所述负极盖采用铁片或铁基金属片冲制而成，该负极盖的表面至少镀有一层镍,或者该负极盖直接采用预镀金属片或层压金属片冲制而成。
13.根据权利要求12所述的无汞无铅的钮扣电池，其特征在于：所述预镀金属片为镀镍钢带或一面镀镍另一面镀镍后加镀铜的钢带。
14.根据权利要求12所述的无汞无铅的钮扣电池，其特征在于：所述层压金属片为镍/不锈钢/镍，或镍/铁/镍，或镍/不锈钢/铜，或镍/铁/铜的三层复合钢带，或镍/不锈钢的二层复合钢带。
15.根据权利要求1所述的无汞无铅的钮扣电池，其特征在于：所述负极材料为无汞无铅的锌膏。
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