CN1048583C - 为封闭可再充电电化学贮氢电池的电池壳而改进密封氢的盖部件 - Google Patents

Abstract

一种用于密封可再充电金属氢化物贮氢合金电化学电池的可再密封开孔不渗透氢的盖部件(10)。盖部件(10)尤其包括多层的通孔隔板(18)，它至少由一层基本不渗透氢高压缩材料(19a，19b)和至少一层显示低压滞后的高测定硬度材料(25)组成。

Description

为封闭可再充电电化学贮氢电池的电池壳而改进密封氢的盖部件

本发明通常是涉及可再充电园筒型电化学电池，特别是关于具有贮氢负电极的可再充电电化学电池，它具有改进的可再封闭通孔的盖部件，以防止氢气从电化学电池内泄漏。

在可再充电电化学电池中，重量和轻便性是重要的考虑因素，而对于这些电池所体现的长运行寿命和不用周期性维护而运行的能力也是有益的，它们可以用来直接代替许多用户装置(如计算器、便携式收音机和手电筒)中的一次性的AA、C和D电池。它们较通常是组合成所设计的相接合的一密封电源装置，或是特殊装置的整体部件。

可再充电电化学电池由于它的尺寸小、重量轻、高电容量和长运行寿命，理想地适用于作为便携式电源，可再充电电池必须起着一种“安装和遗忘”电源的作用，除周期性充电外，可充电电池应该是无需注意地使用，在它供电时很少成为装置寿命上的限制性因素。

采用可再充电贮氢负电极的二次电池在技术上是众所周知的，例如可见美国专利号4,551,400，即贮氢材料及为电化学应用而精整和制备它的方法，它所公开的在这里可结合作为参考。贮氢电池可以采用与铅-酸、镍-镉或其它现有技术的电池系统不同的方式运行。贮氢电化学电池采用金属氢化物负电极，它能够用电化学方法使储存的氢可逆。在一个实施例中，虽然其它正电极材料也可以使用，而电池采用由氢氧化镍制成的正电极。负和正电极在碱性电解液中是相间隔的，并且在其间还包括一适当的分离板、垫片或薄膜。

在给负电极提供电流时，负电极材料(M)通过电解液的水分解而充电，形成氢化物和氢氧根(OH)离子：

M+H₂O+e^-    M-H+OH^-    (充电)

放电时，氢化物分解，在电池内施放出氢气，它与OH离子反应形成水，并施放给外部电路一个电子以提供电流：

M-H+OH^-    M+H₂O+e^-    (放电)

负电极反应是可逆的。

在正电极发生的反应也是可逆的，例如在用于氢可再充电二次电池或蓄电池中的常用氢氧化镍正电极上的反应是：

Ni(OH)₂+OH^-    NiOOH+H₂O+e^-    (充电)

NiOOH+H₂O+e^-   Ni(OH)₂+OH^-

贮氢负电极电池设计是同氢氧化镍正电极一同工作的，并且是一种贮氢合金负电极，它们是通过无纺毡制的尼龙或聚丙烯分离层隔开，电解液通常是碱性电解液，如20-45％重量的氢氧化钾，其中氢氧化锂也可以有限量的存在。

采用电化学可再充电贮氢负电极的电池与通常二次电池相比提供了重要的优点。可再充电贮氢负电极与铅负电极或镉负电极相比提供了明显高得多的比充电容量(可用每单位质量安培小时或每单位体积安培小时来表示)，由于较高的比充电容量，贮氢电池具有比现有技术系统高得多的能量密度(可用每单位质量瓦特小时或每单位体积瓦特小时来表示)是可能的，由此制造的贮氢电池特别适合于许多商业上的应用。贮氢电池具有两种类型，密封电池和通孔电池，除了在基本结构上不同以外，这由其术语而不言而喻，两种类型的电池的不同还在于它们的运行方式不同，在正常运行期间，封闭电池不允许有与大气相通的气孔，相比之下，在通孔电池中，气孔可以是正常运行过程的一部分。由于这种差异，与每种类型的电池相关的气孔部件相互是相当不同的，并且在电池容器中电解液的数量相对于电极的几何形状明显不同。

封闭电池通常可以用许多形状来制造，主要包括园筒形和矩形，封闭电池可设计成在缺乏电解液的型式下运行，也就是说，封闭电池设计成只用少量电解液的情况下运行。封闭电池的电池外壳通常是一金属外壳，它设计成在达到约689kPa或更高的绝对压力下运行，封闭电池的特征在于基本不用任何所需的维护，而“一次”通过电池需要一些周期性的维护。

相比之下，具有氢氧化镍正电极和贮氢合金负电极的通孔电池典型地具有纺织或无纺分离层，如尼龙的或聚丙烯的。通孔电池非常明显地不同于封闭电池，就在于它是在浸入条件下运行的，“浸入条件”在这里的解释是电极完全地浸没，且由电解液覆盖和浸湿，由此该电池有时被称作“浸入电池”；通孔电池进一步区别于封闭电池还在于，通孔电池设计成通常运行压力只在约172kPa的范围内，在此之后超过的压力通过通孔机构而释放。

镍正电极的放电容量由电解液的量、活性材料的数量以及充电效率来限定，负贮氢合金电极的充电容量是由所用活性材料的数量来限定的，因为它的充电效率接近100％，直到几乎达到完全的充电状态。为了保持贮氢电极最佳的容量，所采取的必要措施就是避免在达到完全充电以前氧的再化合或氢气的放出，这通常是通过提供过剩的负电极材料来完成的。然而在设计和制造密封电池时必须采取的措施就是为了避免在危险的高充电率下过量充电的同时引起过压的影响。

典型地，可再充电封闭式园筒形电池采用圆筒形镀镍钢外壳作为负端，并且电池盖作为正端；电极是采用由多孔分离层相互隔开的相反极性电极绕制形成一致密的“胶体状卷筒”，一隔离体将正极盖与负极电池壳分开。

通用的圆筒形可再充电电池构成取决于从每个板上的一点伸出的接头，它会产生一单一电流通路，通过该通路电流在充电和放电期间一定会分配到整个电极区域上。

当在许多应用中采用无有害杂质作用的可再充电电池时，有许多实例说明损坏会出现在上述类型的电池中，例如在误用过度充电延长一段时间的期间，在电池壳的内部会产生剩余压力，由于内部压力的增加，以致还会存在爆炸损坏的危险。因此，必须提供一些装置以安全地释放过剩的压力，由此避免了可称作容器破裂损坏的不安全条件。

现有技术的圆筒形可再充电电池包括一“一次性”的通孔机构，如采用可破裂隔板和刀形装置，当内部电池压力增加时，刀片被压到隔板上，当压力进一步增加时，刀片刺破隔板，使过剩气体通过破裂的隔板而放出。这种破坏型通孔机构从一批到另一批以及同一批内电池与电池均是无法预见的，另外，破坏性通孔比较适合于只有一次过压的情况，在隔板被刺破以后，它不能再恢复到正常电池的运行压力。在这种“一次性”通孔的一个实施例中，隔板是通过向上驱动的活塞来刺破的。在另一实施例中，隔板受力向上到切割刀片，当内部电池压力达到监界水平时，即当隔板达到监界变形时，隔板被压到切割刀片上，隔板将由此而被刺破，使积累的电池压力排出。这种类型的装置的一个例子完全地公开在美国专利号3,415,690中，其公开内容在这里可结合作参考。

在通孔可再充电电化学电池的这种以及其它方法中所存在的一个缺陷是这里所用的通孔机构是“一次性”机构，一旦气孔的完整性被打破，在所述可再充电电池内部的电解液材料会暴露于周围的环境中，电解液的水平将会被干扰，并由此使电池保持和实施电化学充电的能力将受到有害的影响。另一缺陷是通孔依赖于薄的可变形隔板向切割刀片的运动。

其它现有技术的通孔部件包括矩形或多边形成型橡胶塞子，它们安装在通孔板矩形四角中的三个角上，这种部件经证明其益处在于它不是“一次性”机构，遗憾的是这种多边形部件在给定的内部电池压力下不能可靠地开孔或“阻塞”开口，从而引起电解液材料的蒸发，这种故障是由于防止电池气体正常排出的塞子的“槽”的变形所造成的，当然，结果使可再充电电池损坏。这种类型的可开孔盖部件的例子完全地公开在Deck-er等人的美国专利号3,944,749中，它所公开的内容在这里可结合作为参考。

不幸的是，象Decker等人公开的或Sugalski等人在美国专利号4,298,662中所公开的电池盖部件只适合于镍-镉(Ni-Cd)电池。这种电池在正电极或负电极不放出氢气，因此，用来封闭Ni-Cd电池的通气孔的通孔隔板不能防止氢气从金属氢化物的贮氢合金电化学电池的内部放出。的确本发明人已经发现，通常用来制造Ni-Cd电池的通孔隔板(如参见Sugalski等人的专利第5栏第53-57行)的乙丙三元橡胶(EPDM)在压力下特别是在设计的通孔释放压力下是相当可渗透氢气的，因此它完全不适于达到防止氢气从贮氢电化学电池中泄漏的目的。值得注意的是，这里所采用的术语“不渗透氢”不仅是指由氢气通过通孔系统扩散引起的损耗，而且是指在通孔隔板与气孔口之间不适当的密封引起的氢的损耗，由此使氢从其渗漏出来。

在选择适合的不渗透氢的材料时，若干因素必须加以考虑，例如：

1.以最小压缩变形的薄型材；

2.对于封闭表面以最适合的弹性；

3.低渗透氢系数；

4.可经受由外壳和压力破裂所引起的几何变形的回弹性；

5.对于上升的苛性汽的大气相容性；以及

6.在许多情形下耐受升温的温度相容性。

适合于达到因素1，2和4-6的材料只有硅树脂，然而遗憾的是硅树脂不适于达到防止渗透氢气的目的。

因此存在一种对于包括一通孔机构的可封闭盖部件的需求，即使得过剩的内部电池压力在预定的压力下不破坏电池地从可再充电金属氢氧化物贮氢合金电池中排掉或释放出去，从而使电化学电池内部的电解液永久地暴露于有保护条件之中。尤其重要的是要求通孔机构包括一不渗透氢的通孔隔板，即由通气口形成密封以抵御氢的泄漏。

这里公开了一种盖部件，用于封闭可再充电圆筒形电化学电池的电池壳。本发明的盖部件包括一具有通孔开口的圆形盖板，最好与所述板的中心相邻。通气开口或小孔最好是环形辐射式的以便尽量减少局部的应力，由此保证了在所述小孔与设置在那里的通孔隔板之间的优良密封，而阻止了在所述隔板上的破裂和打孔，该破裂或打孔将一定会使氢气和电解液从电化学电池的内部泄漏。

盖部件还包括一圆形可压缩电绝缘环，密封地沿其圆周固定，开孔是通过渗氢盘形高测定(high durometer)硬度的多层通孔隔板，多层通孔隔板最好是由至少一层低渗氢高柔软材料和至少一层高测定硬度及具有低压滞后(10W pressure hysteresis)作用的材料制成，并且工作是设置在气孔的顶上。可以理解，为了直接公开的目的，术语“不渗透氢”意味着防止氢气通过通孔隔板本身和由于隔板与气孔不良的密封而放出。

为了保证包含在电池内的氢气不从电池内放出，多层通孔隔板可由不同材料制成，每种材料起着不同的功能。例如，为了防止渗透氢可采用一层高柔软基本不渗氢材料，最好是0.0508mm到0.381mm厚的丁腈橡胶(Buna-N)尼龙；为了保证在通孔隔板和气孔之间优良的密封以及均匀的压力开孔，可采用一层1.016mm到2.54mm厚的粘碳硅树脂。在一最佳实施例中，多层通孔隔板是三层系统，它包括约2.032mm厚的一层粘碳硅树脂夹在两层约0.2032mm厚的丁腈橡胶尼龙之间。

设置在通孔隔板上的是一罩帽，它是安装到所述盖板上，最好是通过凸焊。

盖部件的盖板可进一步包括其形成的至少一个轴向加强肋，以便使所述板在开孔之前和基本没有盖板挠曲时能够经受可达到4137kPa高的内部电池压力。

本发明的盘形多层通孔隔板的尺寸是特别选择的，以保持压力处在预定压力范围内，并且排放内部电池压力达到预定压力范围。盘形硅树脂通过隔板所定尺寸大约是在盖板上所形成开孔直径的2倍。硅树脂通孔隔板可直接地设置在气孔的顶上，以便基本上盖住环形辐射式气孔，并且略微使其凸起。这种多层通孔隔板和气孔的构形已经证明提供了确实的不渗氢的密封。而特别要注意的是多层通孔隔板必须是相对于所述电化学电池内部产生的压力可压缩变形的。理想的是所述通孔隔板相对于1379-4137kPa之间的压力，并且最好是在2413-3792kPa范围内的压力，应该是可压缩变形的。另外，通孔隔板应该具有约7×10^-9m-9×10^-9m的测定硬度。再有，它应该具有不大于10％的最大压缩永久变形。在适合于封闭氢的通孔帽部件中，特别重要的是提供一由高密度低压缩永久变形的介质制成的通孔隔板。可是硅树脂基材作为一组典型地显示出随测定硬度的增加而增加的压缩。

通孔隔板通过罩帽保持与气孔相邻，如上所述，罩帽封闭了通孔隔板，它是沿其顶部和侧面，即具有与盖板和盖开孔相接触的底部，而封闭的。值得特别注意的是，罩帽的几何形状应该是罩帽的体积与通孔隔板的体积比大于约2∶1，并最好是约3∶1，且通孔隔板的压缩百分比小于约30％，然后罩帽可凸焊到所述盖板上。

图1示出了本发明盖部件的分解透视图，所述盖部件包括一盖板，一通孔隔板，一罩帽和一绝缘环；

图2是沿图1线2-2所取的截面图，并且示出了本发明多层的通孔隔板；

图3A是一顶部透视图，示出了本发明完整装配后的盖部件；

图3B是底部透视图，示出了本发明完整装配好的盖部件；

图4是包括本发明盖部件的可再充电可开孔贮氢合金电化学电池的分解透视图；和

图5是采用标示在纵坐标上的利用旧通孔隔板的电化学电池和采用本发明新通孔隔板的电池与标示在横坐标上的重量损耗相比较的曲线图。

图1示出了用于圆筒形电化学电池的盖部件的各组成部分，所述盖部件总的用参考号码10标示。盖部件10包括四个分离元件，第一元件是通常为圆形的平面加筋的盖板12，典型地是由金属导电材料如钢、镍、铜或其化合物制成，并最好是采用镀镍钢。

盖板12进一步包括一环形加强肋14，以加强板12的通常平的表面，最终使所述板经受过度的内部电池压力。盖板12还包括一气孔16，它一般是以穿孔的形式或在近似其中心形成孔。小孔或穿孔应该是环形成圆角，以防止形成的锐边刺破通孔隔板而使氢气泄漏。

盖部件10的第二分离元件是一圆形(还可以采用其它非平行侧面的形式)通常平面的可压缩变形的多层通孔隔板18。多层通孔隔板18设置在相邻于盖板12的气孔16。多层通孔隔板18必须的特征就在于高测定硬度，低压缩永久变形和低剪应变。这里所用的“不渗透氢”意味着通孔隔板可耐受由于隔板和气孔之间不良的密封的变形引起的氢气扩散和氢气泄漏。

另外，多层通孔隔板18应具有比罩帽10(它是盖部件的第三分离元件，并将在下面详述)的直径小约1/2的直径，并最好比罩帽直径小1/3。通孔隔板18还必须相应于内部电池压力是可压缩变形的，其压力是在约1379-4137kPa的范围内，并最好是在约2413-3792kPa之间的压力下可压缩变形，而特别好是所述通孔隔板18在近似3103kPa的压力下是可压缩变形的。多层通孔隔板18还将在下面相对于图2加以详细讨论。

通孔隔板18借助罩帽20而固定在盖板12的气孔16的顶部位置上，特别是罩帽20通过气孔16压缩通孔隔板使其略微凸起，从而保证了所述气孔的完全封闭。罩帽20的几何构形应当是这样的，帽20以小于约35％的净压力将多层通孔隔板18向盖板12推动。再有，罩帽20与隔板18的体积比应该是在约2∶1和10∶1之间，并最好是约3∶1-10∶1。该压缩比将保证存在适当的体积膨胀，并由此达到适合的密封。罩帽20包括一通常平的环形部分21，和相隔设置的平的圆形表面23，罩帽20的圆形表面23至少包括一个气孔开口22。如此设置的罩帽20从而封闭了所述通孔隔板18的三个侧面，并且推动所述隔板18的上表面使其与加筋盖部件10的盖板12紧密接触。此后，所述罩帽20可借助冶金工艺，如凸焊工艺，而固定到盖板12的圆表面上。

盖部件10的第四个且是最后的分离元件是一般环形可压缩电绝缘环24。环24具有一定形状和尺寸以沿盖板12的圆周区域加以密封固定，绝缘环24一般是由聚合材料制成，如尼龙或聚砜，它们是电气绝缘的，并且能够通过对其施加压力而变形。绝缘环24进一步包括一制动唇(未示出)，它允许环24摩擦地卡入盖板12圆周的位置上。

现参见图2，其中以截面图示出了本发明的不渗透氢的多层通孔隔板18。特别是通孔隔板18包括第一和第二间隔设置的基本不渗透氢的高柔软材料层19a和19b，层19a和19b最好是由相对薄的丁腈橡胶尼龙加强材料如FAIROPRENE(Fairchild制造公司注册商标)制成，层19a和19b一般是在0.0508mm和0.381mm厚度之间，并且最好是约0.2032mm厚。夹在所述层19a和19b之间的是一层由高测定硬度低压力滞后材料25制成的层，所提供的高测定硬度低压力滞后材料保证了良好的密封，在均匀压力下提供可靠的通向大气的开孔。一种最好的可制造层21的材料是一粘碳硅树脂，它具有在约1.016mm和2.54mm之间的厚度，并且最好是约2.032mm厚。

现转到图3A，它示出了盖部件10的顶部透视图，其中盖部件10包括绝缘环24，盖板12和罩帽20。图3B是装配好的盖部件10的底部透视图，其中盖部件10包括绝缘环24和在其上形成开孔16的盖板12，再有还示出了凸起26，它形成一底座，使罩帽20可倚靠在其上，并使所述罩帽焊接到其上。

上面所述类型的盖部件10在与可再充电圆筒形金属氢化物贮氢合金电化学电池的电池壳结合使用时特别适于提供永久性密封，由此能够可靠和均匀地排放电化学电池过剩的内部压力。本发明的通孔隔板18可既耐氢的扩散，又可耐由于气孔的不良密封而导致的氢泄漏。这种新的特征由于防止了通过排气系统使氢泄漏造成的充电不平衡状态从而明显改善了循环寿命。另外，降低氢的泄漏减少了在封闭区域内氢累积(并因此而爆炸)的可能性，如多单元电池壳。这里所示出的加筋盖部件还适合于起可再充电电化学电池正端的作用，其中它是与所述电化学电池的圆筒形电池壳电绝缘的，其电池壳一般是起可再充电电池负端的作用。

在图4中以部件分解透视图的形式示出了用于储存电化学能量的圆筒形可开孔金属氢化物贮氢合金电化学电池。电化学电池70特别适合于采用上述的盖部件来密封，特别是采用图1-3的盖部件10，从而为可再充电电化学电池提供了可开孔不渗透氢的密封。盖部件10包括罩帽20，最好由镀镍钢制成。罩帽20还包括一个并最好是三个排气孔22，它适于使内部所产生压力放出。盖部件10还包括本发明的不渗氢盘形通孔隔板18，它是由高测定硬度低压缩永久变形低剪变形材料制成。通孔隔板18在至少施加大于约2068kPa的压力下是可以压缩变形的。最好是通孔隔板18在约2413-3792kPa范围内的内部电池压力下应该是可压缩变形的。

电化学电池70还包括一电池壳72，它一般是镀镍钢壳，并且是园筒形的工作形状。用作电池壳72的圆筒形镀镍钢壳还适合于起可再充电电化学电池负端的作用。电池壳72进一步包括在其圆筒形电池壁部分的顶部附近形成的加强密封唇74，加强密封唇74适合于支撑和密封上面所述的盖部件10。设置在所述圆筒形壳72内部的是一绝缘垫76，它适合于使圆筒形电池壳72与也设置在其内工作的电极卷筒80基本上电绝缘，特别是电绝缘垫76可如由有机聚合材料的薄平绝缘板来制成，它具有一缝的开口部分78，它提供了在胶质卷的负电极接头片84与电池壳72之间的电接触。在较佳实施例中，绝缘垫大约0.254mm厚，尼龙6型的，并且还包括一小孔79通过其中心，通孔79便于电接触接头片84与电池壳72的焊接。

电化学电池72还包括一镍正电极和金属氢化物贮氢负电极，所述电极通过一隔带而相互隔开。所述电极和隔带绕成一胶质卷式电极单元80。胶质卷式电极单元80特别包括一负电极88，它本身是一种可逆的多成分多相电化学贮氢合金，它包括如钛、钒、锆、镍和铬，以及具有标称组成；(Ti_2-xZr_xV_4-yNi_Y)_xCR_1-x，其中(Ti_2-xZr_xV_4-yNi_y)_z的数值归一化为1；0.0≤x≤1.5；0.6≤y≤3.5；和z是等于小于合金20％的有效数量。贮氢合金在碱性含水介质中能够电化学地充和放氢气，电解液材料在下面讨论，钒和所述多成分贮氢相通常是可溶于碱性含水介质中，并且铬起着阻止钒溶入含水碱性介质中的作用，这种类型的贮氢电极完全公开在美国专利号4728586，即Venkatesan.等人的专利中，它们公开的内容在这里可结合作为参考。

胶质卷式电极单元80还包括正电极90，它一般是由本技术领域共知类型的氢氧化镍材料制成的。还包括在胶质卷式电极单元80内的是一隔带92，它是设置在负电极88和正电极90之间。隔带一般是由毡制的或无纺材料如尼龙制成，具有厚度在约1.27-0.508mm范围内。值得特别注意的是当尼龙作为最好的隔带材料时，也可以采用其它具有相同优点的材料。无论选择什么材料作为隔带92，必要的是它要有足够厚以防止正和负电极88和90之间的电短路，但也不要太厚以致出现电解液传透性的问题。另外，隔带92所以不要太厚以致出现在胶质卷式构成中的高电阻。胶质卷式电极单元80可与负电极连接，它适于通过绝缘垫76的切口部分78伸出，以致实现与电池壳72的电接触。胶质卷式电极单元80还备有一正电极接触接头片86，它可与正电极连接，并适于实现与电化学电池的盖部件10的电接触。

也设置在电池壳72中，以使浸湿和淹没胶质卷式电极单元80的是一电解液材料(未示出)。电解液材料是一种碱性水溶液，例如含有约20％-40％氢氧化钾的蒸馏水溶液。

设置在电池壳72内胶质卷式电极单元80顶部的是第二电绝缘垫94，它具有切掉的正割部分96，它允许正极的电接触接头片86从其伸出而与盖部件10相连接，由此制成所述盖部件10的电池正端。电绝缘垫94类似于上面讨论的绝缘垫76，它一般是由电绝缘材料制成，如有机聚合绝缘材料，即尼龙。

例1

这里所采用的通孔帽部件除了用来制造通孔隔板的材料以外均是相互相同的，这些通孔帽部件在经过前述的电池壳组装以后，是可以经受氢气泄漏率试验的，其中壳是浸在油中，并且放出的气体收集在一倒置的烧杯中。在所有情况下，金属氢化物贮氢合金负电极材料都是一种VTiZrNiCr合金。

特别是所有通孔帽都放置在一自动氦泄漏检测器的真空部分内。所获真空是3.6×10^-8Pa。然后氦在101kPa绝对压力下导入5分钟。氦泄漏率可采用Veeco型MS-170氦泄漏检测器。在测试之前，设备可采用Veeco型SC-4标准泄漏源即以5.4×10^-8cm³/秒的速率加以校准。对于每种隔板材料的测量泄漏率的数值列表如下：

材料类型              泄漏率(cc/sec)

A.硅树脂               8.7×10^-8

B.粘碳硅树脂           2.1×10^-8

C.具有尼龙或丁腈橡     1.5×10^-9

胶叠层的硅树脂

D.粘碳并具有尼龙/丁腈

橡胶叠层的硅树脂       3.3×10^-9

例2

C尺寸(size)标准内部结构的电化学电池可采用各种各样变化的通孔帽部件结构来进行试验。

所有所述电化学电池可经受在350×10^-3安培下的连续过充电。气体可通过将电池浸在油中来收集，并可在倒置的烧杯下收集任何排放的气体。经过24小时试验后的泄漏率数据如下：

材料

A.盖板(无孔)          电池1：0.01

                      电池2：0.008

                      电池3：0.011

B.标准硅树脂          电池1：0.8

                      电池2：0.6

                      电池3：7.6

C.乙丙三元橡胶(EPDM)  电池1：2100

D.具有聚四氟乙烯      电池1：0.7

  覆盖的硅树脂          电池2：1.5

                        电池3：0.3

                        电池4：0.7

E.采用机械抛光盖板      电池1：0.75

  的硅树脂隔板          电池2：0.5

                        电池3：0.75

                        电池4：0.6

                        电池5：0.9

                        电池6：0.3

F.具有尼龙叠层的硅树脂  电池1：0.007

                        电池2：0.014

G.具有沥青的硅树脂      电池1：0.7

H.具有真空油脂叠层      电池1：1.0

  的硅树脂              电池2：0.8

                        电池3：0.9

                        电池4：2.5

I.具有脱水铜叠层的      电池1：1.3

  硅树脂                电池2：0.7

J.具有溅射铜叠层的      电池1：0.09

  硅树脂                电池2：0.08

例3

对于下列材料重复与例2所述的相同试验，并且给出如下结果：

材料                      泄漏率(cc/24hrs)

A.标准硅树脂              电池1：0.8

                          电池2：1.0

B.具有尼龙叠层的硅树脂    电池1：0.00

                          电池2：0.10

C.具有溅射铜覆层的硅树脂  电池1：0.15

                          电池2：0.6

                          电池3：0.4

                          电池4：0.9

                          电池5：1.0

例4

为了再现上面详述的大试样尺寸上氢密封度的结果，可以构成许多相同的C尺寸的电化学电池，每个电池包括一负电极，它是由金属氢化物贮氢合金材料制成的。所有电池可经受连续过充电2周。

在该例中的泄漏率可通过重量损耗测量来确定。由于从电池壳中泄漏的氢既使很小的量(重量计)都会显著影响内部充电的平衡，因此“旧隔板”与“新隔板”应用的改善可通过图5中曲线的比较而明显地看到。

在该例中，“旧隔板”是指现有技术的标准通孔隔板，它是由单层硅树脂制成的，与其相比，“新隔板”是指本发明的新型多层复合隔板，它是由具有尼龙/丁腈橡胶复合叠层的硅树脂层制成的。

图5的柱形图解将在下面以表格的形式再现。

旧隔板(克)    新隔板(克)

0.428          0.011

0.180          0.011

0.225          0.003

0.405          0.038

0.118          0.010

0.922          0.001

0.357          0.008

0.287          0.070

0.023          0.009

0.666          0.301

最后要注意的是，这里所公开的和所要求保护的通孔机构在极端条件下仍可有效工作，即将其投入火中，或是被短路。如果压力不释放出来，电池将会爆炸。新的并改进了的通孔结构的设计已经在这样的极端条件下进行了试验并具有优异的结果。

本发明对一些最佳实施例和所有合理的等同物做了描述，但本发明的保护范围不受实施例的限制而由所附的权利要求加以确定。

Claims (18)

1.一种用于封闭可再充电圆筒形金属氢化物贮氢合金电化学电池的电池壳的不渗透氢的可再密封的盖部件，其中包括圆形盖板，该圆形盖板中包括贯通其形成的环形圆角开孔；圆形可压缩电绝缘环，该电绝缘环可沿所述盖板的圆周密封固定；通孔隔板以及罩帽，其中包括可操作地设置在所述通孔隔板上面的气孔，其特征在于所述通孔隔板是基本上不渗透的高测定硬度多层通孔隔板，而该多层通孔隔板相应于内部电池压力而可压缩变形，并且所述多层通孔隔板位于所述开孔的顶部。

2.如权利要求1的盖部件，其特征在于所述多层通孔隔板由至少一层氢渗透性低的高柔软性材料和至少一层具有低压滞后的高测定硬度材料制成。

3.如权利要求1的盖部件，其特征在于所述至少一层氢渗透性低的高柔软性材料是丁腈橡胶加强材料。

4.如权利要求3的盖部件，其特征在于所述丁腈橡胶加强材料层厚度为0.0508mm-0.381mm。

5.如权利要求4的盖部件，其特征在于所述丁腈橡胶加强材料层厚度为0.2032mm。

6.如权利要求3的盖部件，其特征在于所述高测定硬度材料层由粘碳硅树脂制成。

7.如权利要求6的盖部件，其特征在于所述粘碳硅树脂层厚度为1.016mm-2.54mm。

8.如权利要求1的盖部件，其特征在于所述通孔隔板包括丁腈橡胶第一层，粘碳硅树脂层和丁腈橡胶第二层。

9.如权利要求1的盖部件，其特征在于所述电绝缘环由电绝缘聚合材料制成。

10.如权利要求9的盖部件，其特征在于所述电绝缘聚合材料是聚砜。

11.如权利要求1的盖部件，其特征在于所述盖板由镀镍钢制成。

12.如权利要求1的盖部件，其特征在于所述通孔隔板置于所述开孔上，该通孔隔板基本上覆盖所述开孔并且通过所述开孔突出。

13.如权利要求12的盖部件，其特征在于所述通孔隔板的直径是罩帽直径的至少一半。

14.如权利要求13的盖部件，其特征在于所述通孔隔板在2413-3792kPa压力下基本上可压缩变形。

15.如权利要求14的盖部件，其特征在于所述通孔隔板在3103kPa压力下基本上可压缩变形。

16.如权利要求1的盖部件，其特征在于所述罩帽的几何构形使所述通孔隔板顶着所述盖板，其净压力小于35％。

17.如权利要求16的盖部件，其特征在于所述罩帽与所述通孔隔板的体积比为10∶1-2∶1。

18.如权利要求1的盖部件，其特征在于所述罩帽焊接到所述盖板上。

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