CN1171330C - 圆柱型碱性蓄电池 - Google Patents

Abstract

圆柱型碱性蓄电池，包括：螺旋形电极组，由带状正极板(6)、负极板(7)和隔板(8)组成；包含电极组金属外壳(5)以及密封金属外壳的顶部部分的密封板(A1)，密封板包括由顶部部分(3a)和法兰(3b)组成的帽状端板(3)以及盘状过滤器(1)，过滤器位于接合的帽状端板的法兰下侧并在其中心附近具有通气孔(1a)，迫使金属外壳(5)的边缘向内弯曲，用垫圈(4)填充金属外壳(5)与构成密封板(B1)的帽状端板(12)的法兰(3b)边缘和盘状过滤器(1)之间的空间，并完全密封该空间。因此，容易实现结构简单的密封板以及有效内体积最小损失的结构，也可可逆改变法兰与过滤器之间的接触电阻。

Description

圆柱型碱性蓄电池

技术领域

本发明涉及圆柱型碱性蓄电池。

背景技术

目前有多种圆柱型蓄电池，代表性的有镍-镉蓄电池、镍-氢蓄电池等。这些电池适合作为小型设备的电源，广泛在各种场合下应用例如便携式电话、笔记本PC等。当使用电池的设备尺寸变小时，需要圆柱型碱性蓄电池在操作上更安全、尺寸更小以及容量更大。

图5是现有技术圆柱型碱性蓄电池A的截面示意图。图5中，标号A1是密封板，标号1是导电过滤器，标号1a是位于过滤器1的中心的通气孔，标号2是安全阀，标号4是绝缘垫圈，标号5金属外壳，标号6是带状正极板，标号7是带状负极板，标号8是隔板，标号9是将正极板6与过滤器1电连接的引线接头，标号10是将负极板7与外壳5的内表面电连接的引线接头，标号11是绝缘环，标号3是现有技术的密封板A1的帽状端板，标号3a是现有技术的帽状端板3的顶端部分，而标号3b是现有技术的帽状端板3的法兰。

如图5所示，带状正极板6和负极板7螺旋卷绕，隔板8夹在其间，形成电极板组。圆柱型碱性蓄电池包括上述电极板组、含有电极板组的金属外壳5和位于金属外壳5顶端部分上的密封板A1。

安全阀2位于帽状端板3和过滤器1之间，从而封闭通气孔1a，弯曲上述过滤器1，夹住法兰3b的边缘并锻在其上，从而构成密封板A1的单片结构。

绝缘垫圈4位于发生上述锻压的单片结构的密封板A1的部分与金属外壳5之间，强迫金属外壳5的边缘向内弯曲，从而紧密地密封金属外壳5。在发生过滤器1锻压在密封板的边缘上的地方确定帽状端板3和过滤器1之间的电流路径。几乎所有电解质，图5中未示出，保持在电极板内。

在出版的未审查日本专利申请No.H10-261397中，公开了通过将帽状端板的法兰焊接到过滤器而实现的密封板一片设计，从而阐述了结构，其中强迫金属外壳的边缘向内弯曲，通过位于过滤器与金属外壳之间的垫圈只密封单片结构密封板的过滤器。

通常，圆柱型碱性蓄电池需要密封板，以便进行诸如电池密封、电池内压的安全控制以及形成电池充电/放电的电流路径这样的基本功能。产生电池容量的活性材料数量由电池外壳的内体积所限定，容纳活性材料，另一方面，密封板是导致电池内体积下降的因素。因此，为提高电池容量，寻找尽可能简单并可使电池内体积减至最小的密封板结构，而不牺牲上述基本功能，希望以高可靠性完成电池的密封板。从该观点来看，上述的现有技术的密封板已说明了如下问题：

首先，通过在过滤器1的弯曲部分之间夹住将帽状端板3的法兰3b边缘并锻压相互包含的金属片而实现单片密封板所采用的结构设计，由于在边缘上折叠，不仅使所需的部件设计复杂，而且导致过滤器1的锻压部分的笨重结构，从而电池内体积下降到不能容忍的程度，阻碍了电池容量的提高。

其次，焊接接合帽状端板3和过滤器1而实现另一单片密封板所采用的结构设计，使得所需的部件设计如上述方法一样复杂，由于安全阀2的复杂结构，也导致电池内体积的损失。而且，当焊接点处的破裂由生产过程的偶然不良焊接或使用电池期间的腐蚀、振动和受压所引起时，则不能确保电流路径，而且由于只有密封板A1的过滤器1一侧完成密封板A1和金属外壳5之间的密封功能，焊接区的破裂导致密封点的可靠性下降。

此外，对于圆柱型碱性蓄电池，识别象过量电流流动的现象，当使用不合适的充电电路或充电电路发生故障或设定不适合的充电条件时，这导致内压的急剧上升和大量气体的泄漏。为解决异常条件下的该内压异常上升和确保电池的安全操作，通常采用图5所示的安全阀机构。然而，当上述异常过量电流长时间流动时，由于过热不仅释放气体引起安全控制问题，而且电解质干燥和隔板的累积退化引起电池性能问题。在这种情况下，即使充电电流回复到正常水平，不能恢复正常性能。因此，密封板需要包括可逆机构，从而当例如上述的异常过量电流连续时，中断电流电路，当内压回复到正常水平时，优选恢复电流电路。

发明内容

本发明致力于改善内压的安全控制，提高电流路径的可靠性，而简化如上所述的机构，同时，保持电池所需的内体积，而且，也致力于实现新的机构，从而中断过量电流流动，根据内压的下降，恢复电流路径。

本发明解决上述问题，提供一种圆柱型碱性蓄电池，包括：螺旋形电极组，由正极板、负极板和隔板组成；金属外壳，含有所述电极组；和密封板，具有位于其中的安全阀并密封金属外壳的顶部部分，所述密封板包括：由帽盖部分和法兰形成的帽状端板；和盘状过滤器，位于接合的帽状端板的所述法兰之下，在过滤器中心设有通气孔，其中排气孔位于所述帽状端板的表面上并且所述过滤器不与之接触；位于帽状端板和所述过滤器之间的安全阀；和通过迫使所述金属外壳的边缘向内弯曲，密封所述金属外壳与帽状端板的所述法兰边缘之间及所述金属外壳与所述盘状过滤器边缘之间的空间，垫圈夹在所述金属外壳与帽状端板的所述法兰边缘之间及所述金属外壳与所述盘状过滤器边缘之间。

如上所述，采用例如上述的帽状端板和过滤器及垫圈的简单结构的部件和采用例如强迫金属外壳的边缘向内弯曲的简单装置，一次完成固定密封板、形成密封板结构和经垫圈密封密封板与金属外壳之间的空间的所有操作。因此，过滤器不再需要弯曲边缘，在其边缘不再需要双层的一层，而这在现有技术的电池结构中均需要，因此，导致节省容纳复杂结构的部件所需的空间，并能使电池外壳的有效内体积的损失最小。

按照本发明，通过强迫向内弯曲的金属外壳边缘，过滤器的边缘和帽状端板的法兰被迫进入垫圈。此时，由于垫圈的弹性，强压力作用于上述两个接合材料，从而确定过滤器与帽状端板之间的电流路径，这导致相互之间紧密接触。因此，不像现有技术的电池，无论是否焊接或接合过滤器和帽状端板在一起或接合处的条件，都可确保电流路径的高可靠性。此外，过滤器和帽状端板的法兰导致与垫圈分别紧密接触，并可确保高密封可靠性，而没有焊接点处的破裂条件所施加的任何影响。

此外，通过在确定接合结构中使帽状端与过滤器可相互拆卸分离以及使垫圈有弹性，可使帽状端板的法兰两个表面和过滤器之间的接触条件改变。另一方面，过滤器中心附近设置通气孔，在过滤器被受压限制或抑制压力释放之前，帽状端板首先被内压压制。当上述接触条件改变时，相应地帽状端板的法兰和过滤器之间的接触电阻改变，从而根据内压引起例如抑制或中断电流流动的有利反应以及当压力降低时，恢复电流路径。

本发明还提供一种圆柱型碱性蓄电池，包括：螺旋形电极组，由正极板、负极板和隔板组成；金属外壳，含有所述电极组；和密封板，紧密地密封金属外壳的顶部部分，所述密封板包括：没有排气孔并由帽盖部分和法兰形成的帽状端板；和盘状过滤器，位于接合的帽状端板的所述法兰下侧，在过滤器中心设有通气孔，其中通过迫使所述金属外壳的边缘向内弯曲，密封所述金属外壳与帽状端板的所述法兰边缘之间及所述金属外壳与所述盘状过滤器边缘之间的空间，垫圈夹在所述金属外壳与帽状端板的所述法兰边缘之间及所述金属外壳与所述盘状过滤器边缘之间。

本发明还提供一种圆柱型碱性蓄电池，包括：螺旋形电极组，由正极板、负极板和隔板组成；金属外壳，含有所述电极组；和密封板，密封金属外壳的顶部部分，所述密封板包括：帽盖部分；法兰；和盘状过滤器，位于接合的帽状端板的所述法兰下侧，在过滤器中心设有通气孔，其中至少一个排气孔位于与所述过滤器接合的帽状端板的所述法兰上；和通过迫使所述金属外壳的边缘向内弯曲，密封所述金属外壳与帽状端板的所述法兰边缘之间及所述金属外壳与所述盘状过滤器边缘之间的空间，垫圈夹在所述金属外壳与帽状端板的所述法兰边缘之间及所述金属外壳与所述盘状过滤器边缘之间。

本发明的特征还在于使帽状端板的法兰外径与第一至第三实施例的过滤器的外径相同，从而提高由本发明实现的各个功能的可靠性。

本发明的特征还在于将密封剂涂覆在第一至第四实施例的帽状端板的法兰和过滤器之间的部分。从而该效果提高了防止本发明电池的电解质泄漏的可靠性。

本发明的特征还在于使用从氟树脂、氧化沥青和硅树脂的组中选择的材料作为第五实施例的密封剂，从而提高本发明电池的密封可靠性。

本发明的特征还在于按照激光焊接法或电阻焊接法，焊接帽状端板的法兰与过滤器之间的界面部分，从而提高本发明电池的电流路径的可靠性，通过部件的集成处理也有助于简化生产过程。

附图说明

图1是本发明第一实施例的圆柱型碱性蓄电池A的横截面图。

图2是本发明第二实施例的圆柱型碱性蓄电池A的横截面图。

图3是本发明第三实施例的圆柱型碱性蓄电池A的横截面图。

图4是本发明第四实施例的密封板A1的位置状态的示意图。

图5是现有技术的圆柱型碱性蓄电池A的横截面图。

具体实施方式

接着，参考图1-图4，详细描述应用于镍-氢蓄电池的本发明的优选

实施例。

图1-图4中，标号A1是本发明的第一至第三实施例的镍-氢蓄电池的密封板，标号1是过滤器，标号1a是通气孔，标号2是橡胶制成的安全阀，标号3是密封板A1的帽状端板，标号3a是帽状端板3的帽盖部分，标号3b是帽状端板3的法兰，标号3c是帽状端板3的排气孔，标号4是垫圈，标号5是金属外壳，标号6是正极板，通过在带状多孔金属部件中填充主要由氢氧化镍形成的活性材料膏而制备，标号7是带状负极板，通过在冲压金属板上涂覆吸氢合金膏而制备，标号8是聚丙烯制成的隔板，标号9是引线接头，标号10是引线接头，而标号11是由聚丙烯制成的绝缘环。

对于图2的密封板A1，标号3是帽状端板，而标号3a和标号3b分别是帽状端板3的帽盖部分和法兰。

对于图3和图4的密封板A1，标号3是帽状端板，标号3a和标号3b分别是帽状端板3的帽盖部分和法兰，标号3c是排气孔，而标号13e是缝隙。

带状正极板6和负极板7螺旋卷绕，隔板8夹在其间，形成电极板组。上述电极板组装在金属外壳5内。尽管在图中未示出电极板组，正极板6的末端部分从负极板7的上端伸出，并经引线接头9连接过滤器1的底部。当卷绕电极板并经引线接头10连接电池外壳5的底部时，安置负极7的底端从正极板6的底端伸出。在电极板组的顶部放置绝缘环11，在顶上放置了构成密封板A1的帽状端板3和过滤器1。用垫圈4填充金属外壳5与构成密封板A1的帽状端板3的法兰3b边缘和盘状过滤器1之间的空间，并通过强迫将金属外壳5的边缘向内弯曲而完全密封该空间。在图中未示出的电解质保持在电极板组中。

接着，在图1的结构形状中，详细描述密封板的结构和功能。

密封板A1包括帽状端板3和盘状过滤器1，过滤器1在其中心附近具有通气孔，通气孔位于帽状端板3的法兰3b之下。安全阀2放置在帽状端板3和过滤器1之间的适当位置。在金属外壳与相互邻接的帽状端板3的法兰边缘和过滤器1之间备有绝缘弹性垫圈4。当迫使金属外壳5的边缘向内弯曲时，相互放置在一起的帽状端板3的法兰3b边缘和过滤器1进入垫圈4。从而，该特性完成了密封板结构的形成、密封板结构固定到位以及同时进行的金属外壳5的密封，密封板结构备有安全阀并使金属外壳5的内体积损失较少。在与垫圈4配合的上述密封板结构的边缘上，将法兰3b的两个表面与过滤器1压制在一起，导致高可靠性电流路径的确定。

图2的结构形状与圆柱型碱性蓄电池A有关，圆柱型碱性蓄电池A包括螺旋形电极板组、包含电极板组的金属外壳5以及紧密地密封金属外壳5的顶部部分的密封板A1。

密封板A1由没有排气孔的帽状端板3和盘状过滤器1组成，过滤器1位于紧密附着其上的帽状端板3的法兰3b的下侧。在其中心附近备有通气孔1a。密封板A1以图1的结构形状所采用的相同方法形成，也经垫圈4进行密封板A1和金属外壳5之间的密封。该结构形状采用没有排气孔和安全阀的帽状端板3。

因此，当内压增加时，较高的内压经过滤器1的通气孔1a施加给帽状端板3。此时，产生推动帽状端板3以及将帽状端板3与过滤器1分离的强力。当异常过量充电电流在上述条件下通过时，由于帽状端板3的法兰和过滤器1之间的接触电阻提高，抑制了充电电流的流动，最后可中止。然而，当内压下降使得充电电流回复到正常水平时，电流路径可恢复到原来状态。因此，按照本发明，通过不同于现有技术的采用安全阀的机构的简单机构，可进行抵制压力和电流的安全控制功能。

图3的结构形状与圆柱型碱性蓄电池A有关，圆柱型碱性蓄电池A包括螺旋形电极板组、包含电极板组的金属外壳5以及紧密地密封金属外壳5的顶部部分的密封板A1，螺旋形电极板组由正极板6、负极板7和隔板8组成。

密封板A1包括由帽盖部分3a和法兰3b形成的帽状端板3与过滤器1，过滤器1位于紧密附着其上的法兰3b的下侧并具有通气孔1a。此外，至少一个排气孔3c位于帽状端板3的法兰3b表面上，在该处法兰3b与过滤器1接触。按照图2的结构形状的相同步骤，通过迫使金属外壳的边缘向内弯曲，同时进行形成密封板结构、将密封板结构固定到位以及密封使金属外壳5工作。

对于该结构的密封板A1，当内压过量提高时，其压力经过滤器的通气孔攻击帽状端板3。当向上推帽状端板3时，抑制过量电流的通过，最终中止电流流动。当内压下降时，按照与图2的结构形状所述的操作原理，实现恢复电流路径的功能。而且，除上述电流限制功能之外，通过所形成的缝隙e和排气孔3c释放气体，按图3的结构提供了控制内压的功能。图4表示当内压提高时密封板A1的运行状态。

通过选择排气孔3c的尺寸、金属外壳5的壁厚、垫圈4的厚度和弹性以及将金属外壳5的边缘向内弯曲的力的强度等，可产生抑制和中止电流的对应压力水平。

为提高根据抵抗液体泄漏和密封的性能的可靠性，希望使帽状端板3的法兰3b的外径与过滤器1的外径相同。

此外，为有效防止电解质泄漏，将密封剂涂覆在帽状端板3的法兰3b与过滤器1之间的部分。重要的是通过选择位置、密封剂的量，使导电率不受损害。密封剂可以是从氟树脂、氧化沥青(将石油沥青等溶解在例如甲苯的溶剂中所制备)和硅树脂中选择，硅树脂在防止长期电解质泄漏方面性能优良。

通过保持帽状端板3的法兰3b与过滤器1接触的连接，确定电流路径。但如果电流路径控制不是用于中止和恢复，通过电阻焊接或激光焊接，将帽状端板3的法兰3b与过滤器1接合在一起，从而使电流路径能实现对大放电电流的处理。同时，通过焊接暂时连接以形成上述电流路径，密封同时可实现部件的简单处理。因此，即使失去了控制电流通过的功能，利用焊接方法，不会牺牲实现简单结构且有效内体积的损失最小的本发明特征。

如上所述，本发明可实现密封板的结构形状，其特征是结构简单和有效内体积损失最小以及安全性和可靠性优良，从而能实现尺寸小、储存容量大和安全性高的圆柱型碱性蓄电池。

Claims (7)

1.圆柱型碱性蓄电池，包括：

螺旋形电极组，由正极板、负极板和隔板组成；

金属外壳，含有所述电极组；和

密封板，具有位于其中的安全阀并密封金属外壳的顶部部分，所述密封板包括：由帽盖部分和法兰形成的帽状端板；

和盘状过滤器，位于接合的帽状端板的所述法兰之下，在过滤器中心设有通气孔，其中排气孔位于所述帽状端板的表面上并且所述过滤器不与之接触，在所述法兰和所述过滤器之间设置由内压形成的缝隙；

位于帽状端板和所述过滤器之间的安全阀；和

通过迫使所述金属外壳的边缘向内弯曲，密封所述金属外壳与帽状端板的所述法兰边缘之间及所述金属外壳与所述盘状过滤器边缘之间的空间，垫圈夹在所述金属外壳与帽状端板的所述法兰边缘之间及所述金属外壳与所述盘状过滤器边缘之间。

2.圆柱型碱性蓄电池，包括：

螺旋形电极组，由正极板、负极板和隔板组成；

金属外壳，含有所述电极组；和

密封板，紧密地密封金属外壳的顶部部分，所述密封板包括：

没有排气孔并由帽盖部分和法兰形成的帽状端板；和

盘状过滤器，位于接合的帽状端板的所述法兰下侧，在过滤器中心设有通气孔，在所述法兰和所述过滤器之间设置由内压形成的缝隙，其中

通过迫使所述金属外壳的边缘向内弯曲，密封所述金属外壳与帽状端板的所述法兰边缘之间及所述金属外壳与所述盘状过滤器边缘之间的空间，垫圈夹在所述金属外壳与帽状端板的所述法兰边缘之间及所述金属外壳与所述盘状过滤器边缘之间。

3.圆柱型碱性蓄电池，包括：

螺旋形电极组，由正极板、负极板和隔板组成；

金属外壳，含有所述电极组；和

密封板，密封金属外壳的顶部部分，

所述密封板包括：

帽盖部分；

法兰；和

盘状过滤器，位于接合的帽状端板的所述法兰下侧，在过滤器中心设有通气孔，其中

至少一个排气孔位于与所述过滤器接合的帽状端板的所述法兰上，在所述法兰和所述过滤器之间设置由内压形成的缝隙；和

通过迫使所述金属外壳的边缘向内弯曲，密封所述金属外壳与帽状端板的所述法兰边缘之间及所述金属外壳与所述盘状过滤器边缘之间的空间，垫圈夹在所述金属外壳与帽状端板的所述法兰边缘之间及所述金属外壳与所述盘状过滤器边缘之间。

4.按照权利要求1-3中任一个的圆柱型碱性蓄电池，其中密封板的帽状端板的所述法兰的外径与所述过滤器的外径相同。

5.按照权利要求1-3中任一个的圆柱型碱性蓄电池，其中将密封剂涂覆在密封板的帽状端板的所述法兰与所述过滤器之间的空间。

6.按照权利要求5的圆柱型碱性蓄电池，其中所述密封剂是从氟树脂、氧化沥青和硅树脂的组中选择出的化合物。

7.按照权利要求1-3中任一个的圆柱型碱性蓄电池，其中按照电阻焊接法或激光焊接法，焊接密封板的帽状端板的所述法兰和所述过滤器。

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