CN109616676B - 一种防爆碱性锌锰电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锌锰电池的防爆结构领域，尤其涉及一种防爆碱性锌锰电池，包括正极结构、负极结构、密封垫和隔膜；正极结构包括金属外壳和锰环，金属外壳呈筒状，金属外壳内设置有若干同轴布置的锰环；负极结构包括负极集流体、负极锌膏层和防爆结构；连接轴中部具有连通外部环境的排气盲孔，在排气盲孔的侧壁上设置有若干排气细孔，在环形气膜的中部具有环状部，该环状部可沿连接轴移动以使充气腔与排气盲孔连通；金属外壳内产生气体时，气流通过进气孔进入充气腔，并推动环形气膜的环状部沿连接轴移动，直至充气腔依次通过排气细孔和排气盲孔向外部环境排气；在电池内产生气体的时候，将所产生的气体排出，减少电池鼓包或爆炸的情况发生。

Description

一种防爆碱性锌锰电池
技术领域
本发明涉及锌锰电池的防爆结构领域，尤其涉及一种防爆碱性锌锰电池。
背景技术
碱性电池亦称为碱性干电池、碱性锌锰电池、碱锰电池，是锌锰电池系列中性能最优的品种。适用于需放电量大及长时间使用。电池内阻较低，因此产生之电流较一般碳性电池更大，此类电池因不含汞，因此可随生活垃圾处理，无须刻意回收。碱性电池是以其碱性电解液而得名的，与所有干电池一样，碱电池的主要结构主要有正极、负极、和电解液组成，比较常见的碱性电池形状是圆筒形的。
碱锰电池在使用过程中，如果其放电过程中产生气体，则会发生电池鼓包甚至电池爆炸等事故，因此，为了防止碱性锌锰电池爆炸，需要及时对锌锰电池中产生的气体进行排除，必要时阻断电池的对外供电；从而有效的降低电池放电过程恶化的概率，减少放电过程中气体产生过多而发生爆炸的情况。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种防爆碱性锌锰电池，能够在电池内产生气体的时候，将所产生的气体排出，减少电池鼓包或爆炸的情况发生。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种防爆碱性锌锰电池，包括正极结构、负极结构、密封垫和隔膜；
正极结构包括金属外壳和锰环，金属外壳呈筒状，金属外壳内设置有若干同轴布置的锰环；
负极结构包括负极集流体、负极锌膏层和防爆结构；负极锌膏层与锰环通过隔膜隔开，负极集流体呈针状倒插在负极锌膏层内且位于金属外壳的中轴处；
防爆结构包括支撑帽、负极端盖、环形气膜和弹片；负极集流体的下端穿过密封垫的中部连接到支撑帽的中部，支撑帽的边缘翻起并固定环形气膜的边缘，负极端盖的边缘通过密封垫抵于金属外壳的内侧，负极端盖的中部通过连接轴连接到支撑帽的下端面中部，该连接轴穿过环形气膜；在支撑帽与环形气膜之间形成充气腔，在支撑帽和密封垫上对应设置有多个进气孔，各个进气孔均连通充气腔，该连接轴中部具有连通外部环境的排气盲孔，在排气盲孔的侧壁上设置有若干排气细孔，在环形气膜的中部具有环状部，该环状部可沿连接轴移动以使充气腔与排气盲孔连通；
金属外壳内产生气体时，气流通过进气孔进入充气腔，并推动环形气膜的环状部沿连接轴移动，直至充气腔依次通过排气细孔和排气盲孔向外部环境排气。
进一步：在连接轴外套有弹片，弹片的上下两端分别抵于负极端盖上和环形气膜的环状部处。
进一步：在连接轴的上端靠近支撑帽的位置具有拉断部，充气腔中的气体压力达到设定值时，拉断部承受设定的拉断力并且被拉断。
进一步：在金属外壳内远离负极的一端设置有呈T型的绝缘卡位器，在负极集流体的上端具有塔型卡位部，该塔型卡位部与绝缘卡位器卡接配合以相对固定。
进一步：在锰环的顶部设置有第一隔离圈，该第一隔离圈位于隔膜与导电壳体之间且不与负极锌膏层发生化学反应；在负极集流体与隔膜之间设置有第二隔离圈，第二隔离圈位于负极锌膏层的下方且具有若干用于排气的透气孔。
进一步：负极集流体与支撑帽设置为一体成型，负极端盖通过连接轴与支撑帽连接并电导通。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
1.本电池结构中，由于采用环形气膜的结构，使得环形气膜能够发生膨胀，然后其环形气膜沿着连接轴向下移动，当向下移动至一定程度后，排气细孔能够与充气腔相互连通，使得气体能够从排气细孔经排气盲孔排出到电池以外，从而减少电池结构内的气压，从而减少电池鼓包或爆炸的概率；2.连接轴采用拉断结构的设计，使得当电池内的气压达到一定结构时，能够将该连接轴拉断，从而使得该电池不再对外供电，进而避免电池对外供电对电池内产生气体速度的影响，进一步降低电池鼓包或爆炸的概率；
3.电池中设置第一隔离垫圈和第二隔离垫圈，能够使得正极锰环和负极锌膏隔离性更好，避免负极锌膏越过隔膜的上下边缘直接与锰环接触，造成电电池内产生过多气体而发生爆炸。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
图1为本防爆碱性锌锰电池的结构图；
图2为图1中局部A的放大结构图；
图3为图2中局部C的放大结构图；
图4为图1中局部B的放大结构图。
附图标记：1-金属外壳，2-锰环，3-第一隔离垫圈，4-绝缘卡位器，5-负极锌膏层，6-隔膜，7-负极集流体，8-负极端盖，9-环形气膜，10-密封垫，11-进气孔，12-塔型卡位部，13-拉断部，14-弹片，15-排气细孔，16-排气盲孔，17-第二隔离圈，18-支撑帽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如附图所示：一种防爆碱性锌锰电池，包括正极结构、负极结构、密封垫10和隔膜6。
正极结构包括金属外壳1和锰环2，金属外壳1呈筒状，金属外壳1内设置有若干同轴布置的锰环2。
负极结构包括负极集流体7、负极锌膏层5和防爆结构；负极锌膏层5与锰环2通过隔膜6隔开，负极集流体7呈针状倒插在负极锌膏层5内且位于金属外壳1的中轴处；
防爆结构包括支撑帽18、负极端盖8、环形气膜9和弹片14；负极集流体7的下端穿过密封垫10的中部连接到支撑帽18的中部，支撑帽18的边缘翻起并固定环形气膜9的边缘，负极端盖8的边缘通过密封垫10抵于金属外壳1的内侧，负极端盖8的中部通过连接轴连接到支撑帽18的下端面中部，该连接轴穿过环形气膜9；在支撑帽18与环形气膜9之间形成充气腔，在支撑帽18和密封垫10上对应设置有多个进气孔11，各个进气孔11均连通充气腔，该连接轴中部具有连通外部环境的排气盲孔16，在排气盲孔16的侧壁上设置有若干排气细孔15，在环形气膜9的中部具有环状部，该环状部可沿连接轴移动以使充气腔与排气盲孔16连通。
在连接轴外套有弹片14，弹片14的上下两端分别抵于负极端盖8上和环形气膜9的环状部处。
本防爆碱性锌锰电池的排气原理如下：
当金属外壳1内的正负极材料发生化学反应并产生气体时，气体的气流能够通过进气孔11进入充气腔，使得环形气膜9能够发生膨胀，环形气膜9膨胀过程中推动环形气膜9的环状部沿连接轴向下移动，同时推动环状部压缩弹片14，当向下移动至一定程度后，排气细孔15能够与充气腔相互连通时，充气腔内的气体能够依次通过排气细孔15和排气盲孔16向金属壳体的外部环境排气；从而降低金属壳体内的气压，从而减少电池鼓包或爆炸的概率。
当排气完成后，充气腔中的气压恢复正常，此时，弹片14能够推动环形气膜9的环状部回到初始位置，再次断开充气腔与排气细孔15之间的连通关系，实现电池各个部分复位的效果。
实施例2
在实施例1的结构的基础上，还具有用于实现与外部负载电路断开的结构，其具体包括以下结构和连接方式：在连接轴的上端靠近支撑帽18的位置具有拉断部13，充气腔中的气体压力达到设定值时，拉断部13承受设定的拉断力并且被拉断；在金属外壳1内远离负极的一端设置有呈T型的绝缘卡位器4，在负极集流体7的上端具有塔型卡位部12，该塔型卡位部12与绝缘卡位器4卡接配合以相对固定；在锰环2的顶部设置有第一隔离圈，该第一隔离圈位于隔膜6与导电壳体之间且不与负极锌膏层5发生化学反应；在负极集流体7与隔膜6之间设置有第二隔离圈17，第二隔离圈17位于负极锌膏层5的下方且具有若干用于排气的透气孔；负极集流体7与支撑帽18设置为一体成型，负极端盖8通过连接轴与支撑帽18连接并电导通。
本防爆碱性锌锰电池在排气量过快时，切断对外供电的工作原理如下：
当金属外壳1内的正负极材料发生化学反应过快，并且所产生的气体排出速度慢于产生速度时，充气腔中的气体过量膨胀，在环形气膜9膨胀至一定程度，并使得充气腔内的气压达到一定程度后，拉断部13能够被拉断，从而电池不再通过负极端盖8向外供电，能够有效的避免电池持续工作对电池内产生气体的速度的影响，进而能够在一定程度上较少电池爆炸的概率；当以上情况发生的时候，电池将无法继续使用。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种防爆碱性锌锰电池，包括正极结构、负极结构、密封垫(10)和隔膜(6)；
正极结构包括金属外壳(1)和锰环(2)，金属外壳(1)呈筒状，金属外壳(1)内设置有若干同轴布置的锰环(2)；
负极结构包括负极集流体(7)、负极锌膏层(5)和防爆结构；负极锌膏层(5)与锰环(2)通过隔膜(6)隔开，负极集流体(7)呈针状倒插在负极锌膏层(5)内且位于金属外壳(1)的中轴处,其特征在于：
防爆结构包括支撑帽(18)、负极端盖(8)、环形气膜(9)和弹片(14)；负极集流体(7)的下端穿过密封垫(10)的中部连接到支撑帽(18)的中部，支撑帽(18)的边缘翻起并固定环形气膜(9)的边缘，负极端盖(8)的边缘通过密封垫(10)抵于金属外壳(1)的内侧，负极端盖(8)的中部通过连接轴连接到支撑帽(18)的下端面中部，该连接轴穿过环形气膜(9)；在支撑帽(18)与环形气膜(9)之间形成充气腔，在支撑帽(18)和密封垫(10)上对应设置有多个进气孔(11)，各个进气孔(11)均连通充气腔，该连接轴中部具有连通外部环境的排气盲孔(16)，在排气盲孔(16)的侧壁上设置有若干排气细孔(15)，在环形气膜(9)的中部具有环状部，该环状部可沿连接轴移动以使充气腔与排气盲孔(16)连通；
金属外壳(1)内产生气体时，气流通过进气孔(11)进入充气腔，并推动环形气膜(9)的环状部沿连接轴移动，直至充气腔依次通过排气细孔(15)和排气盲孔(16)向外部环境排气。
2.根据权利要求1所述的防爆碱性锌锰电池，其特征在于：在连接轴外套有弹片(14)，弹片(14)的上下两端分别抵于负极端盖(8)上和环形气膜(9)的环状部处。
3.根据权利要求2所述的防爆碱性锌锰电池，其特征在于：在连接轴的上端靠近支撑帽(18)的位置具有拉断部(13)，充气腔中的气体压力达到设定值时，拉断部(13)承受设定的拉断力并且被拉断。
4.根据权利要求3所述的防爆碱性锌锰电池，其特征在于：在金属外壳(1)内远离负极的一端设置有呈T型的绝缘卡位器(4)，在负极集流体(7)的上端具有塔型卡位部(12)，该塔型卡位部(12)与绝缘卡位器(4)卡接配合以相对固定。
5.根据权利要求4所述的防爆碱性锌锰电池，其特征在于：在锰环(2)的顶部设置有第一隔离圈，该第一隔离圈位于隔膜(6)与导电壳体之间且不与负极锌膏层(5)发生化学反应；在负极集流体(7)与隔膜(6)之间设置有第二隔离圈(17)，第二隔离圈(17)位于负极锌膏层(5)的下方且具有若干用于排气的透气孔。
6.根据权利要求5所述的防爆碱性锌锰电池，其特征在于：负极集流体(7)与支撑帽(18)设置为一体成型，负极端盖(8)通过连接轴与支撑帽(18)连接并电导通。
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