CN1189955C - 锰干电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种锰干电池，它通过使用一种新的垫圈形状及防爆机构而具有高度可靠的防爆性能，这种垫圈容易制造和在尺寸方面进行控制。该锰干电池包括一垫圈，该垫圈具有紧密地粘结在一碳棒上并固定碳棒的内侧圆筒，紧密地粘结在一锌罐开口的内壁上的外侧圆筒，以及连接内侧圆筒和外侧圆筒的连接部分；以及一配合安装在碳棒的顶部表面的阴极端板，该电池借助外侧圆筒的上端并通过折弯锌罐的开口端和阴极端板的外周壁而被密封，其中，在垫圈内侧圆筒的上部的至少一部分上提供一缺口部分，这样，当电池内侧压力增加时，垫圈变形并形成一在垫圈和碳棒之间的间隙，气体通过间隙从形成于阴极端板上的通气孔释放出去。
Description
技术领域
本发明涉及在具有外侧结构的锰干电池上的改进，裸露的电池上覆盖有作为基底材料的热收缩树脂薄膜形成的外壳或标签，本发明特别涉及一种针对电池内压增加的安全机构。
背景技术
在一具有外侧结构锰干电池里，为了降低成本，一裸露的电池(即具有外侧暴露的锌罐的电池)简单地用作为基底材料的热收缩树脂薄膜形成的外壳或标签覆盖，这种电池通常通过在一阳极锌罐的开口里配合安装一垫圈、在作为阴极电流收集器的碳棒顶部突出表面设置一阴极端板、以及压缩锌罐的侧表面或使锌罐的开口端弯曲而被密封。
由于它们高度气密封，这种电池在释放电池内产生的气体方面是困难的。这样，它们需要具有防止电池爆炸的机构，因为在电池误用、例如反接或短路时会产生大量的气体，从而使内侧压力有时候异常升高。因此，已经设计出和建议使用下列机构：
(1)一种防爆机构，垫圈的内侧圆筒的内侧表面和插入垫圈的碳棒之间的粘结在电池内压增加时变得松动，由此形成一间隙，气体通过间隙被释放。
(2)一在垫圈内侧圆筒的内表面上形成一垂直凹槽的机构，以便有助于释放气体。
(3)一种防爆机构，在垫圈的一部分上设置较薄部分，通过内压使其破裂，从而释放气体。
然而，这些防爆机构具有下述问题：
特别是，这些机构在压力上有所不同，即在该压力下由于诸如材料和模制条件等因素气体被释放(下面叫做防爆工作压力)。特别是，第(3)种机构有问题，即垫圈的材料和较薄部分的厚度必须特别仔细地选择，以便在一特定压力或较高压力时使较薄部分破裂，而由于外部因素在防爆工作压力上有大变化也可能发生。
此外，当防爆作用压力的变化防止气体在一适当的压力下释放时，由于内压而使垫圈升高，由此使垫圈内侧圆筒的上表面和阴极端板之间粘结。结果，即使气体向上经过形成于碳棒和内侧圆筒内表面之间的间隙，气体也不可能找到一条气体释放路径，因为垫圈和阴极端板之间的强粘结，这可能导致电池爆炸。
发明内容
为了解决这些问题，本发明的一个目的是提供一种锰干电池，它通过使用一种容易制造和在尺寸方面控制的新的垫圈形状、以及一种防爆机构而具有高度可靠的防爆性能。
本发明的一种锰干电池，包括：一垫圈，它具有紧密地粘结在一碳棒上并固定碳棒的内侧圆筒，紧密地粘结在一锌罐的开口的内壁上的外侧圆筒，以及使所述内侧圆筒与所述外侧圆筒连接的连接部分；以及一配合安装在碳棒的顶部表面的阴极端板，通过使锌罐的开口端和所述阴极端板的外周边折弯并使所述外侧圆筒的上端在它们之间而密封所述电池；其中，在所述垫圈内侧圆筒上部的至少一部分上提供一空隙，所述空隙的深度是所述内侧圆筒紧密地粘结在碳棒上的部分的长度的5至40％，并且设置成从所述内侧圆筒的中心轴线起圆周角为60至270度。该空隙的形成能够启动防爆机构，当电池内侧压力增加时，垫圈变形而在垫圈和碳棒之间形成一间隙，气体通过间隙从形成于所述阴极端板上的通气孔释放出去。
附图的简要说明
图1是显示按照本发明一个例子的锰干电池的结构的纵向剖视图；
图2是用于本发明的锰干电池的垫圈的示意的立体图；
图3显示了用于本发明的锰干电池的垫圈的防爆机构；
图4是阴极端板和用于本发明的锰干电池的垫圈之间的连接的示意的剖视图；
图5是显示传统的锰干电池的结构的纵向剖视图。
具体实施方式
图1是按照本发明一个例子的锰干电池的结构的纵向剖视图。图2是用于图1所示的本发明的锰干电池的垫圈3的示意的立体图。图3具有图1所示的垫圈3附近的局部放大图，它显示了用于本发明的锰干电池的垫圈的防爆机构。此外，图5是显示传统的锰干电池的结构的纵向剖视图。
图1所示的本发明的锰干电池的结构与图5所示的传统的锰干电池的结构相同，除了垫圈。
在图1和5所示的锰干电池里，一杯形的底板11配合安装在阳极锌罐4的底部，一分隔件8和一底部绝缘件10安装在阳极锌罐里，而阴极混合物6充填在其中。碳棒1插入阴极混合物6的中心，而与阴极端板2连接的垫圈3插入锌罐4里并将碳棒1固定在其中心。
如图2所示，垫圈3包括一具有通孔12、以便容纳碳棒1的内侧圆筒13，一粘附在锌罐4的开口端处的外侧圆筒14，以及连接两圆筒的连接部分。连接部分可设置环形的较薄部分。然而，图5所示的传统的锰干电池的垫圈没有下面所述的空隙或称缺口部分16。
作为密封剂5的沥青施加在碳棒1和垫圈3的内侧圆筒13之间的粘附表面及其下部，锌罐4和垫圈3的外侧圆筒14之间的粘附表面及其下部。
垫圈3整体地连接在阴极端板2上，然后配合安装在容纳发电元件的阳极锌罐4的开口里。接着，锌罐4的上部侧表面被压缩，以便缩小它的直径，这样，锌罐的内壁与垫圈3的外侧圆筒14牢牢地粘附在一起。然后，使锌罐的开口端向内弯曲，与外侧圆筒14的上端在一起，以便紧密地夹住阴极端板2，从而提供一个密封的裸露的电池。
给由此形成的密封的裸露的电池覆盖一外壳9，外壳9是作为基底材料的热收缩树脂薄膜。
在本发明的一个例子里，至少在垫圈3的内侧圆筒13的上部的一部分处提供缺口部分16，如图2所示。同时，在阴极端板2与垫圈3的连接部分15对应的位置上设置通气孔2a，如图1所示。
换句话说，该干电池形成有缺口部分16，而缺口部分可在垫圈3的内侧圆筒13之上形成一气体释放路径。通过形成缺口部分16，当在干电池误用的情况下、干电池内产生气体并由此使内压升高时，垫圈3的一部分变形并向上升高，在内侧圆筒13和碳棒1之间形成间隙17。然后，气体通过间隙17，从通气孔2a释放至干电池的外侧，从而防止干电池爆炸。
图3显示了本发明的干电池的上述防爆机构。在图3中，(a)是一局部放大图，显示了图1所示的锰干电池的垫圈附近的结构，其中，显示了电池的正常状态。此外，(b)显示了由于某些原因在电池内产生气体时电池的状态，其中，上述缺口部分16的变形允许垫圈3变形和向上升高，从而形成间隙17，以便让气体释放至电池外侧。
相反，按照传统的防爆机构，在由于短路或反接之类的电池误用而引起的电池内的气体产生和内压异常升高时，垫圈将由于内压而升高，从而引起内侧圆筒13的顶部表面与阴极端板2之间的粘连，使连接部分15的较薄部分破裂。由此，较薄部分的破裂允许气体释放至电池外侧。
下面将介绍设置在本发明的锰干电池内的垫圈3上部分的缺口部分16的尺寸。
如图2所示，缺口部分的深度、即从缺口部分16的底部至内侧圆筒13顶部表面的高度α(mm)较佳的是内侧圆筒13牢牢地粘结在碳棒1的部分的长度(对应于图1中的X)的5-40％。
确定5-40％的范围是因为，在小于5％的范围内，垫圈3趋向于较少变形和弯曲，从而不利于气体释放；而在大于40％范围内，碳棒1和内侧圆筒13的接触表面将减少，不利于电池的气密封，从而导致在长期存放后电池的放电容量退化。
此外，缺口部分较佳的是与内侧圆筒的中心轴线成60至270度的角度设置。换句话说，缺口部分16的角宽度、即其顶点在内侧圆筒13的中心轴线处的角度β(度)(如图2所示)较佳的是60至270度。
60至270度的范围是通过类似于上述理由而确定的。在小于60度的范围内，垫圈3趋向于较少变形和弯曲，从而不利于气体释放。在大于270度的范围内，碳棒1和内侧圆筒13的接触表面将减少，不利于电池的气密封，而当垫圈3与阴极端板2连接时阴极端板2容易弯曲。
如图1所示，当制造本发明的锰干电池时，首先在锌罐4里安装分隔件8和底部绝缘件10，然后充填阴极混合物6，再安装上部绝缘件7和碳棒1。此后，将与阴极端板2预先连接的垫圈3配合安装在锌罐4的上部。
图4显示了阴极端板2和垫圈3的连接。如图4所示，为了通过形成凹陷18将阴极端板2牢牢地连接在垫圈3上，角度β较佳的是60至270度，如上面所述的。在图4中，为了介绍阴极端板2和垫圈3之间的连接，锌罐、密封剂等被省略，而垫圈3也未被向内卷曲。
例子1和比较例子1
下面将介绍本发明的一个具体例子。
在图1所示的AAA尺寸的锰干电池里，首先在锌罐4里安装分隔件8和底部绝缘件10，然后充填阴极混合物6，并在其中心安装碳棒1。此外，阴极端板2与在内侧圆筒3上形成有缺口部分16的垫圈3连接。接着，在密封剂5施加在垫圈3的外侧圆筒14的下部外侧表面和碳棒1的上部外侧表面后，将与阴极端板2连接的垫圈3配合安装在锌罐4的上部。最后，将锌罐4的上部向内卷曲和折弯，从而产生本发明的锰干电池“A”。
垫圈3的缺口部分16的高度α是0.6mm，即内侧圆筒13紧密地粘附在碳棒1的部分的高度(图1中的X)2.7mm的22％。此外，缺口部分16的角宽度、即顶点在内侧圆筒13的中心轴线上的角度β是180度。这里，垫圈3内侧圆筒13未粘附在碳棒1的一侧的高度(图1中的Y)是3.2mm。
为了比较，制造一如图5所示的AAA尺寸的传统的锰干电池“B”，其中，垫圈3的内侧圆筒13上没有缺口部分16。
让干电池“A”和“B”经受反接试验，其中，4个电池中的一个被反向连接，以便检查电池爆炸事件的速率。试验显示，100节干电池“A”没有诸如爆炸的问题。另一方面，100节干电池“B”中的一些由于锌罐的松动、局部破裂或分离而出现变形。
其次，将干电池“A”和“B”在45℃的高温下储存3个月，检查断路电压和短路电流。检查显示，干电池“A”和“B”之间没有不同。
工业适用性
如上所述，本发明可提供一种高度安全的锰干电池，当由于反接、短路等原因在电池内产生气体、从而使内压异常增加时，通过安全地释放气体可防止电池爆炸。
Claims (1)
1.一种锰干电池，包括：一垫圈，它具有紧密地粘结在一碳棒上并固定碳棒的内侧圆筒，紧密地粘结在一锌罐的开口的内壁上的外侧圆筒，以及使所述内侧圆筒与所述外侧圆筒连接的连接部分；以及一配合安装在碳棒的顶部表面的阴极端板，通过使锌罐的开口端和所述阴极端板的外周边折弯并使所述外侧圆筒的上端在它们之间而密封所述电池；
其特征在于，在所述垫圈内侧圆筒上部的至少一部分上提供一空隙，所述空隙的深度是所述内侧圆筒紧密地粘结在碳棒上的部分的长度的5至40％，并且设置成从所述内侧圆筒的中心轴线起圆周角为60至270度，这样，当电池内侧压力增加时，所述垫圈变形而在所述垫圈和所述碳棒之间形成一间隙，气体通过所述间隙从形成于所述阴极端板上的通气孔释放出去。
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