CN1491444A - 用于碱性电池的端部密封装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于小尺寸圆筒状碱性电池的端部密封装置。该密封装置不需要单独的端盖，也不需要绝缘垫圈，该绝缘垫圈通常位于端盖与电池开口端部处的外壳之间，以使端盖与外壳绝缘；该密封装置包括一绝缘密封盘，该绝缘密封盘被装入电池外壳的开口端部内；电池外壳的周缘卷曲在密封盘的边缘上，以封闭该电池；该密封盘具有一体形成的中央凸台，该凸台自外壳的开口端部突起；一细长的集流电极经由中央凸台内的孔穿入电池的内部；因此，集流电极的头部暴露于外界，并形成电池的一终(负极)端。该凸台宽于普通的凸台，以防止头部与其它相同电池相互嵌塞。

Description

用于碱性电池的端部密封装置
本发明涉及一种端部密封装置，该装置用于密封小直径的碱性电化学电池。本发明还涉及绝缘密封盘，该绝缘密封盘用于密封碱性电池外壳的开口端部。
传统的碱性电化学电池由具有开口端部的一个圆筒状外壳(外罩)形成。起初，该外壳具有扩张的开口端部。在将电池内容纳的物质放入该外壳内后，将外壳的边缘卷曲在一种端盖装置的边缘上，同时环绕该端盖装置径向地压缩外壳以获得紧封，由此来封闭电池。端盖装置包括一外露的末端盖板以及形式通常为塑料密封盘的一塑料绝缘件，该塑料绝缘件在外壳的开口端部处形成一塞子，同时绝缘末端盖板与电池外壳。这种碱性电池设计的一个问题是：当超过某定点后，电池继续放电时，电池易于产生气体，该定点通常接近于电池有效容量被全部耗尽的那一点。碱性电池的端盖装置内一般具有可破裂的隔膜或薄膜，例如美国专利3617386中所描述的。通常将这种薄膜整体地嵌入密封盘内作为一较薄区域，且将该薄膜设计为当电池内的气压超过预定程度时其就破裂。该可破裂的阀膜也可整体形成为包括在端盖装置内的塑料绝缘件的一部分。这种阀膜通常为环形，如美国专利4537841中所表示的。如后一篇参考文献所示，可破裂薄膜整体形成为塑料绝缘件的一较薄部分。该可破裂薄膜还可为有槽构造或圆环构造，如美国专利5080985中所公开的。该端盖装置还可具有排气孔，用于当隔膜或薄膜破裂时释放气体。
通常在紧邻可破裂薄膜的密封盘上切割出一环形凹穴或空隙空间。这种凹穴或空隙空间为积聚在电池内的气体提供一条用于释放电池内气体的通道。这种环形凹穴的宽度通常要占据密封盘半径的相当大一部分，例如至少为密封盘半径的大约50％。
在用于小直径碱性电池的一种传统(叠层)端盖装置中，这样密封圆筒状外壳的开口端部，将密封盘插入开口端部内，并将外壳的周边卷曲在密封盘的边缘上。接着，可将一种纸或塑料垫圈插入外壳卷曲边缘的上方，构成一种叠层构造，并将端盖插入纸垫圈的上方。在这种叠层构造中，利用垫圈来绝缘端盖(负极)与外壳(正极)。可将端盖焊接在一细长的集流电极上，该集流电极穿透密封盘并进入电池的阳极材料内。US6025090表示了一种代表性的用于小直径电池的叠层端盖装置，在该端盖装置的端盖与外壳边缘之间具有纸垫圈。我们可注意到在US6025090中，在紧邻密封盘150内的可破裂薄膜(152)的上方具有一较大的环形凹穴(79)。该参考文献中所示的环形凹穴(79)的宽度至少为密封盘半径的大约50％。
为获得紧封，该碱性电池的端盖装置包括一金属支撑盘，该金属支撑盘被插入塑料绝缘件中的凹穴内。该金属支撑盘可具有褶皱表面，如美国专利5532081或5080985中所示，这确保了在环绕端盖装置卷曲电池外壳的过程中，该端盖装置可承受较大的径向压缩力。这种支撑盘使得卷曲过程中可施加较大的径向力，结果，就总能获得环绕该端盖装置的机械紧封。如美国专利5080985所示，为在卷曲过程中提供额外的支撑，末端盖的边缘也可位于塑料绝缘件的凹穴内。但是，这种设计会额外地占据电池内的空间，极大地增大了制造复杂度，特别是应用于相当小的电池而言。
如美国专利6025090所披露的，可将用于小直径碱性电池例如AAAA(四A)或AAA尺寸电池的端盖装置设计成其内不具备金属支撑盘。但是，该US6025090中所示的端盖装置包括一纸垫圈(130)，该纸垫圈(130)位于电池开口端部处的外壳边缘与端盖(200)之间。理想的是提供这样一种碱性电池，该碱性电池的末端装置不具备纸垫圈。但是，如果移除纸垫圈，就产生了如何绝缘端盖(200)与外壳的问题。如果再移除该US6025090所示叠层设计中的端盖(200)，在小尺寸电池的批量生产中就会遇到麻烦。具体的，当电池在储存过程中被掺杂在一起时，或者当电池排列在传送带上时，一个电池的头部就有可能嵌塞在另一个电池密封盘的扩张环形凹穴(79)内。
因此，就希望提供这样一种用于小直径碱性电池的密封装置，其不需要单独的端盖，同时在外壳边缘与负极端子之间不需要纸(或塑料)垫圈。
还希望提供这样一种用于小直径碱性电池的末端装置，该端盖装置不包括金属支撑件，在外壳边缘与负极端子之间也不需要纸垫圈。
以下将参照附图更详细地描述本发明，其中：
图1是本发明末端装置的一种特定实施例的剖视图，该末端装置用于密封小直径碱性电池的开口端部；
图2是图1所示末端装置的顶视图；
图3是图1所示末端装置的分解示意图；
图4是内插有图1所示端盖装置的小直径碱性电池；
图5是现有的一种用于直径碱性电池的端盖装置的剖视图。
本发明致力于一种用于小直径碱性电池的端部密封装置。该电池通常包括由锌构成的阳极以及由二氧化锰构成的阴极。电池的直径小于10mm，最好在7至9mm之间。特别的，本发明密封装置应用于AAAA尺寸以及AAA尺寸的碱性电池。
本发明密封装置用于密封小直径圆筒状碱性电池的开口端部。该密封装置包括一绝缘密封盘，当已将活性材料注入该电池内后，将绝缘密封盘装入电池外壳(外罩)的开口端部内。使该电池外壳的周边卷曲在密封盘的边缘上。该密封盘包括一体形成的一中央凸台。所述凸台的一部分自外壳的开口端部突起。一细长的集流电极经由中央凸台内的孔穿入电池的内部(阳极)。该集流电极的头部位于凸台顶面上的凹穴或凹入空间内。因此，该集流电极的头部暴露于外界，并作为电池的负极。
本发明密封装置不需要单独的端盖，该端盖通常位于密封盘上且被焊接到集流电极上。本发明密封装置还不需要单独的绝缘垫圈(纸或塑料垫圈)，该绝缘垫圈通常位于密封盘与端盖之间以使端盖与电池外壳绝缘。该中央凸台比传统用于小直径电池的绝缘密封装置中所采用的凸台要宽。自本发明绝缘密封盘表面突起且一体形成的中央凸台的宽度至少为电池外壳直径的大约60％。该中央凸台的直径优选在电池外壳直径的大约60％至90％之间，更优选在大约70％至90％之间。一环状凹槽或凹穴位于密封盘的顶面内、凸台外表面与密封盘周缘之间。该凹穴暴露于外界。当电池内的气压积聚到预定程度时，该凹穴下方的薄膜就破裂，以将气体释放到凹穴内，经由该凹穴，气体又进入外界。较宽的中央凸台可减小凹穴的宽度。较小的凹穴宽度可防止当电池在储存过程中被掺杂在一起时，或当组装过程中在传送带上输送电池时，终端头部(负极)与其它相同电池相互嵌塞。
本发明端部密封装置10(图1-4)适合应用于小直径的圆筒状碱性电池。本发明主要应用于小直径的碱性电池。这里使用的术语“小直径”碱性电池指直径小于10mm，优选在7mm与10mm之间的碱性电池。这种小直径碱性电池的长度通常在大约41mm于45mm之间。
本发明末端密封装置主要应用于这种圆筒状碱性电池，该电池具有AAAA(LR61)或AAA尺寸电池的直径，或者两者之间的任何直径。因此，本发明主要致力于这种小尺寸碱性电池，该电池的外壳直径等于AAA尺寸电池的直径或更小，即小于10毫米。理想的是，这种小尺寸碱性电池外壳的外直径在大约7毫米至10毫米之间，优选在大约7毫米至9毫米之间。(这并不意味着本发明不能应用于较大尺寸的电池，这取决于塑料强度和/或预期内压)。特别的，AAA电池的直径为大约9mm，其外壳长度为大约42mm。本发明端部密封装置10特别适合应用于圆筒状AAAA(四A)尺寸的碱性电池。这种电池外壳的外直径通常在大约7.7毫米至8.3毫米之间，其长度在大约41.5毫米至42.5毫米之间。(AAAA电池可参照美国国家标准协会(ANSI)的“25A”电池，以及在欧洲可参照国际电工技术委员会(IEC)标识为“LR61”的电池)。通常将六个这种AAAA尺寸(LR61)电池并行排列且串联起来，以形成标准9伏电池组，该标准9伏电池组通常用在便携式收音机、便携式音频唱机、电视和激光唱机的遥控器，玩具以及其它小型电子设备中。这种标准9伏电池组具有长方体外壳，该外壳的直径为4cm，宽度为2cm，厚度为1cm，这符合美国国家标准协会(ANSI)或者在欧洲的国际电工技术委员会(IEC)所设定的9伏碱性电池的标准。
图1-4表示了用于小直径碱性电池100的本发明末端密封装置10的优选实施例。碱性电池100(图1-4)最好为一种AAAA尺寸(LR61)的圆筒状电池，该碱性电池100包括一长度在大约41.5至42.5毫米之间、外直径在大约7.7至8.3毫米之间的圆筒状外壳70。该外壳70的壁厚在大约0.1mm至0.25mm之间。该电池100可采用通常在较大电池例如AA或C以及D电池中使用的碱性电池阳极、阴极、化学电解液以及分离器。因此，电池100(图4)可包括由锌构成的阳极20，由压实的二氧化锰构成的阴极30，阳极内由氢氧化钾水溶液构成的电解液。还可按惯例采用一些添加剂，以改变电池的化学组成。该碱性电池可采用由人造纤维或纤维素构成的多孔离子分离器40。本发明末端装置10并不限于任何特定的碱性电池化学组成。在一种优选实施例中，本发明末端装置10应用于采用传统碱性电池化学组成及其变体的碱性电池。这种代表性的化学组成公开在例如美国专利5401590中，在此引入以供参考。
图1-4所示的末端装置包括一绝缘密封盘150，和一细长的集流电极80。绝缘盘150具有一较厚的中央部分，该中央部分形成了一凸台151，该凸台151具有一中心通孔90。中心孔90供以插入金属集流电极80。中央凸台151为圆柱形。利用外表面1 50b来界定该凸台151。凸台151的顶表面中央具有一外露的凹穴161。凹穴161通常为圆形。凹穴161的直径通常小于凸台151的外直径，这样该凹穴就位于凸台151的外边缘内。凹穴161的深度在大约0.2mm至0.3mm之间，此深度足够容纳集流电极80的头部85。但是，该凹穴161的深度最好小于集流电极头部85的厚度。将集流阳极80插入密封盘150的中心孔90内，直至该集流电极的头部85位于凹穴161内。该凹穴161的深度最好小于头部85的厚度，这样如图1所示，该头部85的一部分就位于凸台151的最高表面150c的上方。该中央凸台151的最高表面150c自外壳的周缘72起延伸大约0.6mm的距离。该中央凸台151的特征在于，其宽度至少为外壳70直径的大约60％。可取的是，该凸台151的直径在外壳70内直径的大约60％至90％之间，优选在大约70％至90％之间。更优选的，该凸台151的直径在外壳70内直径的大约75％至90％之间。凸台151的外表面150b向下延伸以形成凸状的弯曲底面154a，接着该弯曲底面154a又向上弯曲以形成表面155a，该表面155a与凸台的顶面相隔一定距离。由此如图1所示，表面150b、154a和155a限定了凹槽或凹穴79a的边界。因此，凹穴79a由外表面155a、内表面150b以及凸状的弯曲底面154a所界定。表面155a还形成了密封盘150的周缘155的内表面。如图1所最清晰表示的，周缘155限定了密封盘150的外边缘。优选的，一可破裂的薄膜152紧邻凹穴79a且位于该凹穴79a的下方，该薄膜152可为密封盘的较薄外部。因此，当电池内的气体积聚到预定程度，该薄膜152就破裂以将气体释放到凹穴79a内。所释放的气体自凹穴79a直接进入周围环境。
本发明密封盘150的特征在于，其具有与传统相比更宽的凸台151，即该凸台的直径优选在外壳70直径的大约60％至90％之间，更优选在大约70％至90％之间。这使得形成在凸台外表面150b与周缘155内表面155a之间的凹穴79a更窄。因此，该凹穴79a的宽度在外壳70半径的大约10％至40％之间，优选在大约10％至30％之间。凹穴79a具有较窄的宽度可确保：当电池在储存过程中被掺杂在一起时，或者当电池排列在传送带上时，电池内突出的头部例如突出的集流电极头部85不会嵌塞在另一个电池的凹穴79a内。本发明末端装置10的另一个特征在于，在整个电池100中，集流电极80的头部85外露，且形成了电池的负极(图1和4)。因此，具有较宽凸台151的本发明末端装置10不需要单独的末端盖，同时在负极端子与电池开口端部处的外壳边缘之间也不需要纸垫圈。作为比较，图5表示了现有技术中用于小直径碱性电池的端盖装置，该端盖装置内通常包括传统垫圈(垫圈130)以及单独的末端盖(端盖200)。图5在此表示了现有技术中用于小直径碱性电池的端盖装置10。这种现有的用于小直径电池的端盖装置描述在美国专利6025090中。现有技术图5中所示的绝缘垫圈130为端盖200与电池外壳70的周缘72之间提供电绝缘。因此，本发明用于小直径碱性电池的末端装置10(图1-4)取消了两个现有技术组件，a)单独的末端盖，以及b)通常插入末端盖与电池外壳之间的纸垫圈(或塑料垫圈)。
在碱性电池100中，外壳70的任何部分都可形成正极。优选的，正极为位于外壳70封闭端74上的尖头(表面凸起)76(图4)。绝缘盘150的中部区域154位于凸台151和周缘155之间，且紧靠凹穴79a的下方。该凹穴79a和中部区域154都远远窄于在设计用于小直径碱性电池的密封盘时所采取的传统宽度。如图1所示，一环状脚部157自周缘155起向下延伸，并形成了一环状边缘157a，该环状边缘157a位于环状凹槽75的下方且环绕绝缘盘150的底部。该脚部157朝向电池的内部延伸至位于凸台151底面159下方的一个平面。该脚部157不接触电池的外壳70，且最好不与该环状凹槽75形成搭扣配合，从而允许在电池组装过程中能轻易地将绝缘盘150的周缘155插入到环状凹槽75上。也就是说，由于该脚部157最好不与环状凹槽75形成搭扣配合，因此仅需要较小的力就能将绝缘盘150的周缘155插入到环状凹槽75上(如果位于环状凹槽75下方的环状边缘157a的最大外直径大于所述环状凹槽75平面上的电池内直径，就发生搭扣配合。本发明也可应用于这种绝缘盘150，该绝缘盘的边缘157a发生所述的搭扣配合。相反，如果位于所述环状凹槽75下方的环状边缘157a的最大外直径小于所述凹槽75平面上的电池内直径，就不会发生搭扣配合，如图1和4所示)。该脚部157为绝缘盘150提供额外的结构支撑，并允许在环绕所述密封盘卷曲电池的外壳顶部71的过程中，可施加更大的径向力。中部区域154具有至少一个一体形成的较薄部分152，该较薄部分152形成了可破裂薄膜，优选的，将该可破裂薄膜定向成与电池的纵轴190相垂直。优选的，使该可破裂薄膜152与凹穴79a在垂直方向上对齐，且紧靠该凹穴79a的下方。理想的，可破裂薄膜152为环形岛状构造，如图2所最清晰表示的。可破裂薄膜152也可为其它形状，例如，椭圆形、矩形或多边形。选择性的，可破裂薄膜152可为在一部分绝缘盘150内形成的直槽或弧形槽，该直槽或弧形槽构成了可破裂较薄区域。有利的是，在优选利用注射模塑法来模塑绝缘盘1 50的过程中形成该可破裂薄膜152。
由单个部件(图3)组装该末端装置10(图1)时，首先将塑料绝缘盘150插入到圆筒状外壳70的开口端部79内。外壳70的表面上具有环状凹槽，该环状凹槽用以形成靠近开口端部79的环状凸缘(circumferential bead)75。环绕绝缘盘150的周缘155的外表面具有环状槽156(图3)。将绝缘盘150插入，槽156就位于环状凸缘75上，该环状凸缘75形成了绝缘盘150的支承座。起初，外壳70的开口端部79处具有一扩张部分71。即，起初，开口端部79处的外壳70直径大于外壳其它部分的直径。环绕绝缘盘150的周缘155径向压缩该外壳70的扩张部分71，直至外壳该部分71的内表面相当坚实地压在周缘155的外表面158上。接着，将电池外壳70的周缘72卷曲在绝缘盘150的周缘155上。然后，向下插入集流电极80，使该集流电极80穿过凸台151内的孔90。起初，凸台151内该孔90的底部可具有一薄壁，这样孔90起初就不穿透该凸台151。在这种情况下，当用力使集流电极穿过孔90时，该薄壁就被刺穿，因而在集流电极80与限定孔90的壁之间形成一种摩擦配合。起初，该孔90的直径可略小于集流电极80的直径。这有助于集流电极80与限定孔90的壁之间的摩擦配合。使集流电极80穿过孔90，直至该集流电极的头部85靠在凸台151的顶表面153上，这样该头部85就位于环形凹穴161内。
绝缘盘150以及一体形成的可破裂薄膜152可由耐磨、抗腐蚀的塑料制成。理想的，绝缘盘150以及一体形成的可破裂薄膜152由聚酰胺(尼龙)，优选为尼龙66或尼龙612，更优选为尼龙612制成。选择性的，绝缘盘150以及一体形成的可破裂薄膜152也可由聚丙烯、填充滑石粉的聚丙烯、磺化聚苯乙烯或其它类型的聚酰胺(尼龙)制成。但是，我们已经认定对于AAAA碱性电池100的绝缘盘150以及薄膜152而言，尼龙66或尼龙612是较为理想的材料。这些材料较理想是因为它们耐磨，但比填充聚合物例如填充滑石粉的聚丙烯要软。尼龙66或尼龙612还表现出这样一种特性：在正常操作过程中电池可能经受的任何温度下，其蠕变程度都低于非填充或填充聚丙烯。与采用填充聚合材料例如填充滑石粉的聚丙烯来形成绝缘盘150相比，由较软的材料即尼龙66或尼龙612来形成绝缘盘150使得通常所需要的力更小。已认定，这能更轻易且更可靠地密封相当小直径的AAAA电池100。尼龙612是更优选地制造绝缘盘150的材料，因为其吸水性较强，化学稳定性较强，且抵抗破裂的能力较强。绝缘盘150的直径等于电池外壳70的内直径。对于小于AAA尺寸的电池而言，绝缘盘150的直径小于10mm，通常在7mm与9mm之间。特别的，对于AAA尺寸的电池，绝缘盘150的直径在大约7.6mm与8.2mm之间，其总厚度在大约3mm与5mm之间，优选为大约4mm。
外壳70优选为镀镍钢。集流电极80可从已知的各种用作集流电极材料的导电金属中选出，例如，黄铜、镀锡黄铜、未精选的铅矿石(bonze)、铜或镀铟黄铜。为增强绝缘盘150与外壳70之间的密封性，采用传统的防水密封剂比如沥青基密封剂，例如，该沥青基密封剂可包括沥青以及一种合适的芳香族溶剂比如甲苯。可在将绝缘盘150插入外壳70的开口端部内之前，将密封剂涂覆在绝缘盘150的周缘155的外壁上或者外壳70的内表面上。还可在将集流电极80插入孔90内之前，将相同的密封剂涂覆到形成孔90的壁上或集流电极80的外表面上。
在以上所述的实施例中，已经确定如果绝缘盘150由尼龙66或尼龙612形成，则理想的是，环形可破裂薄膜152的直径在大约1毫米与2毫米之间，其厚度在大约0.03毫米与0.2毫米之间。上述范围允许薄膜152在电池内部气压到达大约500至2000磅/平方英寸之间(3.45×10+6至13.8×10+6帕斯卡之间)时破裂(随着薄膜厚度的增大，薄膜发生破裂时的压力增大；随着薄膜厚度的减小，薄膜发生破裂时的压力降低)。在一个优选实施例中，环状构造的薄膜152(图2)具有大约0.08mm的厚度以及大约1.5mm的直径。在这种设计中，当小直径电池的内压到达大约1100磅/平方英寸(7.6×10+6帕斯卡)时，该薄膜152就破裂。我们认为绝缘盘150内具有单独一个可破裂薄膜152就足以在内压到达预定程度时进行有效的破裂。但应认识到的是，作为一种附加安全措施，该绝缘盘150可具有许多独立的可破裂薄膜，以确保薄膜在电池内压强到达预定程度时发生破裂。
本发明装置(图1-4)与现有装置(图5)的比较
图5表示了一种现有的用于小直径碱性电池的端盖装置，美国专利6025290对该装置作了较为详细的说明。在此给出这种现有的端盖装置是为了更好地说明对这种现有装置作出改进的本发明末端装置10(图1-4)的特征。在图5所示的现有装置10中，具有单独的端盖200以及位于该端盖200下方的绝缘垫圈130，该绝缘垫圈130位于电池的外壳周缘72与端盖200之间。可将现有技术图5中所示的集流电极80的头部85焊接到端盖200平坦中央部分205的底表面上。当电池内气压到达预定程度时，密封盖150内的整个薄膜将破裂，从而允许气体释放到外界。绝缘垫圈130通常为塑料涂覆纸例如聚乙烯涂覆纸或纸板。端盖200(图5)由具有良好机械强度和耐蚀性的导电金属构成，例如镀镍冷轧钢或不锈钢。现有技术中的末端盖200通常为具有平坦中央部分205的“帽状”导电金属，一平坦的环状边缘230位于平坦中央部分205的下方，与该平坦中央部分205成阶梯状，且自该平坦中央部分205起延伸，如现有技术图5所示。如上所述，图1-4所示的本发明末端装置10不需要单独的端盖200，也不需要单独的绝缘垫圈130。本发明末端装置10(图1-4)的再一改进之处在于，本发明的凸台151较宽，从而使得中部凹穴79a比现有技术实施例(图5)所示的凹穴要窄。这可防止电池在储存过程中被掺杂在一起时，或者当电池排列在传送带上时，一个电池的头部85嵌塞在另一个电池的凹穴内。
尽管已参照特定实施例对本发明进行了说明，但应认识到的是，在本发明原理范围内，可对本发明作出各种变型。因此，本发明并不限定在此所述的特定实施例，而是由权利要求书及其等效装置所限定。

Claims (38)

1.一种碱性电化学电池，所述电池具有一端部开口的圆筒状电池外壳，以及一插入在所述开口端部内的封闭住所述外壳的端部密封装置，所述电池具有一正极和一负极，所述端部密封装置包括一电绝缘的密封盘，所述密封盘内具有一可破裂的薄膜，并且所述密封盘具有一穿过其的细长的导电集流电极，所述绝缘密封盘封闭所述外壳的开口端部并提供所述集流电极与所述外壳之间的电绝缘；所述外壳的边缘卷曲在所述绝缘密封盘的周缘上，从而沿着卷曲线形成一电池肩部，改进包括：
所述端部密封装置包括一绝缘密封盘，所述绝缘密封盘具有一体形成的中央凸台，其特征在于，所述凸台的一部分伸出所述外壳的开口端部，一细长的集流电极穿过所述凸台，所述集流电极的一部分自所述凸台突起并形成所述负极，至少所述绝缘密封盘的一部分位于所述电池的外壳内，所述突起的中央凸台的宽度至少为电池外壳直径的大约60％。
2.如权利要求1所述的电化学电池，其特征在于，所述凸台的直径为所述电池外壳直径的大约60％至90％。
3.如权利要求1所述的电化学电池，其特征在于，所述凸台的直径为所述电池外壳的内直径的大约70％至90％。
4.如权利要求1所述的电化学电池，其特征在于，所述凸台为圆柱形，且具有一朝向电池的外部的顶面。
5.如权利要求4所述的电化学电池，其特征在于，所述凸台的顶面内具有一凹穴，所述集流电极具有一细长主体和位于其一端且带凸缘的头部，所述头部位于所述凹穴内，所述细长主体伸入所述电池的内部。
6.如权利要求2所述的电化学电池，其特征在于，所述圆筒状电池的外壳为AAAA(LR61)尺寸，位于所述开口端部处的所述端部密封装置不具有位于所述电池外壳的任一部分内的金属盘。
7.如权利要求2所述的电化学电池，其特征在于，所述密封盘具有一自所述凸台起径向延伸的中部区域，以及一具有外表面的周缘，所述外表面与所述开口端部处的所述外壳的内表面邻接。
8.如权利要求7所述的电化学电池，其特征在于，所述中部区域的顶面朝向所述电池的外部，其底面朝向所述电池的内部。
9.如权利要求8所述的电化学电池，其特征在于，所述中部区域的顶面内具有一凹槽，所述凹槽位于所述凸台的外表面与所述周缘之间。
10.如权利要求9所述的电化学电池，其特征在于，所述凹槽形成一环状空间。
11.如权利要求9所述的电化学电池，其特征在于，所述凹槽的宽度为所述电池外壳直径的大约10％至40％。
12.如权利要求7所述的电化学电池，其特征在于，所述绝缘密封盘具有一体形成的可破裂薄膜部分，所述可破裂薄膜部分位于所述中部区域内，当所述电池内的气压超过预定程度时，所述薄膜就破裂。
13.如权利要求12所述的电化学电池，其特征在于，所述可破裂薄膜部分在所述中部区域的一部分内形成一岛状物。
14.如权利要求13所述的电化学电池，其特征在于，所述可破裂薄膜为圆形或椭圆形。
15.如权利要求13所述的电化学电池，其特征在于，所述可破裂薄膜为多边形。
16.如权利要求7所述的电化学电池，其特征在于，所述端部密封装置还包括在所述绝缘密封盘周缘与所述外壳之间的密封剂，所述密封剂含有沥青材料。
17.如权利要求7所述的电化学电池，其特征在于，所述外壳的表面上具有一环状凹槽，所述绝缘盘的一部分周缘位于所述凹槽上。
18.如权利要求7所述的电化学电池，其特征在于，所述外壳的位于其开口端部处的一部分径向压靠在所述绝缘密封盘的周缘上。
19.如权利要求2所述的电化学电池，其特征在于，自所述凸台突起的所述集流电极的头部形成所述电池的负极。
20.如权利要求2所述的电化学电池，其特征在于，所述电池不包括与所述集流电极电连通的端盖。
21.如权利要求2所述的电化学电池，其特征在于，所述电池不包括位于所述电池外壳的卷曲边缘上方的绝缘垫圈。
22.如权利要求2所述的电化学电池，其特征在于，所述绝缘密封盘包括尼龙66。
23.如权利要求2所述的电化学电池，其特征在于，所述绝缘密封盘包括尼龙612。
24.如权利要求6所述的电化学电池，其特征在于，所述AAAA(LR61)电池外壳的外直径在大约7.7毫米至8.3毫米之间。
25.如权利要求6所述的电化学电池，其特征在于，所述绝缘密封盘的总厚度在大约3mm至5mm之间，其直径在大约7.6mm至8.2mm之间。
26.如权利要求12所述的电化学电池，其特征在于，所述绝缘密封盘内的所述可破裂薄膜的厚度在大约0.03mm至0.2mm之间。
27.一种小直径碱性电化学电池，其直径在7mm至10mm之间，所述电池具有一端部开口的圆筒状电池外壳，以及一插入在所述开口端部内的封闭住所述外壳的端部密封装置，所述电池具有一正极和一负极以及一电绝缘的密封盘，所述密封盘内具有一可破裂的薄膜，并且所述密封盘具有一穿过其的细长的导电集流电极，所述绝缘密封盘封闭所述外壳的开口端部并提供所述集流电极与所述外壳之间的电绝缘；以及所述外壳的边缘卷曲在所述绝缘密封盘的周缘上，从而沿着卷曲线形成一电池肩部，改进包括：
所述端部密封装置包括一绝缘密封盘，所述绝缘密封盘具有一体形成的中央凸台，其特征在于，所述凸台的一部分伸出所述外壳的开口端部，一细长的集流电极穿过所述凸台，所述集流电极的一部分自所述凸台突起并形成所述负极，至少所述绝缘密封盘的一部分位于所述电池的外壳内，所述突起的中央凸台的宽度至少为电池外壳直径的大约60％。
28.如权利要求27所述的电化学电池，其特征在于，所述凸台的直径为所述电池外壳的内直径的大约70％至90％。
29.如权利要求27所述的电化学电池，其特征在于，所述碱性电池的外壳直径在大约7毫米至9毫米之间。
30.如权利要求27所述的电化学电池，其特征在于，所述电池外壳为AAAA(LR61)尺寸，外直径在大约7.7毫米至8.3毫米之间。
31.如权利要求27所述的电化学电池，其特征在于，所述圆筒状电池的外壳为AAAA(LR61)尺寸，位于所述开口端部处的所述端部密封装置不具有位于所述电池外壳的任一部分内的金属盘。
32.如权利要求27所述的电化学电池，其特征在于，所述电池不包括与所述集流电极电连通的端盖。
33.如权利要求27所述的电化学电池，其特征在于，所述电池不包括位于所述电池外壳的卷曲边缘上方的绝缘垫圈。
34.如权利要求27所述的电化学电池，其特征在于，所述绝缘密封盘包括尼龙66。
35.如权利要求27所述的电化学电池，其特征在于，所述绝缘密封盘包括尼龙612。
36.如权利要求27所述的电化学电池，其特征在于，所述绝缘密封盘的总厚度在大约3mm至5mm之间。
37.如权利要求27所述的电化学电池，其特征在于，所述绝缘密封盘具有一体形成的可破裂薄膜，所述可破裂薄膜的厚度在大约0.03mm至0.2mm之间。
38.如权利要求27所述的电化学电池，其特征在于，所述外壳的表面上具有一环状凹槽，所述绝缘盘的一部分周缘位于所述凹槽上。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101789498A (zh) * 2009-01-23 2010-07-28 松下能源(无锡)有限公司 电池的绝缘盖帽、带有该绝缘盖帽的电池以及电池组
CN102195013A (zh) * 2010-03-09 2011-09-21 日立车辆能源株式会社 非水电解液圆筒型电池
CN105103331A (zh) * 2013-03-29 2015-11-25 吉列公司 用于电化学电池的端帽组件
CN106256030A (zh) * 2014-05-30 2016-12-21 松下知识产权经营株式会社 圆筒形锂离子二次电池
CN106935736A (zh) * 2015-12-29 2017-07-07 深圳市沃特玛电池有限公司 一种圆柱动力电池的外壳及圆柱动力电池
CN107919483A (zh) * 2016-10-10 2018-04-17 瓦尔达微电池有限责任公司 锂电池

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003071653A2 (en) * 2002-02-15 2003-08-28 Eveready Battery Company, Inc. Cylindrical alkaline cells with increased discharge performance
EP2375470A1 (en) * 2010-04-07 2011-10-12 ABC Taiwan Electronics Corporation Secondary battery end cap assembly
US10547042B2 (en) 2016-10-14 2020-01-28 Tiveni Mergeco, Inc. Hybrid contact plate arrangement configured to establish electrical bonds to battery cells in a battery module
WO2019112910A1 (en) 2017-12-05 2019-06-13 A. Schulman, Inc. High performance polyamide compounds and uses thereof
CN110233212A (zh) * 2019-05-15 2019-09-13 广东微电新能源有限公司 针型电池
US11817591B2 (en) 2020-05-22 2023-11-14 Duracell U.S. Operations, Inc. Seal assembly for a battery cell

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5133248B2 (zh) * 1972-02-14 1976-09-18
DE2619177C2 (de) * 1976-04-30 1977-09-29 E. Schlüter Fachhandel für Schweißtechnik, 3014 Laatzen Schweiß-, Schneid-, Heiz- oder Flämmbrenner
US4112200A (en) * 1977-06-30 1978-09-05 Union Carbide Corporation Galvanic cell having a primary radial seal and a secondary resealable vent closure
DE2941757C2 (de) * 1979-10-16 1982-06-16 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Verschlußanordnung für galvanische Elemente und Verfahren zu deren Herstellung
US4251602A (en) * 1980-03-14 1981-02-17 Union Carbide Corporation High pressure safety vent for galvanic dry cells
CA1164936A (en) * 1981-12-23 1984-04-03 Charles Markin Sealing and insulating member for galvanic cells
US5198314A (en) * 1989-01-04 1993-03-30 Alexander Manufacturing Company Seal for cells containing alkaline electrolyte
US5080985A (en) * 1989-12-07 1992-01-14 Duracell Inc. High pressure seal for alkaline cells
US6025090A (en) 1998-05-15 2000-02-15 Duracell Inc. End cap assembly for an alkaline cell
US6042967A (en) 1998-07-29 2000-03-28 Duracell Inc End cap seal assembly for an electrochemical cell

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101789498A (zh) * 2009-01-23 2010-07-28 松下能源(无锡)有限公司 电池的绝缘盖帽、带有该绝缘盖帽的电池以及电池组
CN102195013A (zh) * 2010-03-09 2011-09-21 日立车辆能源株式会社 非水电解液圆筒型电池
CN102195013B (zh) * 2010-03-09 2014-08-06 日立车辆能源株式会社 非水电解液圆筒型电池
CN105103331A (zh) * 2013-03-29 2015-11-25 吉列公司 用于电化学电池的端帽组件
CN106256030A (zh) * 2014-05-30 2016-12-21 松下知识产权经营株式会社 圆筒形锂离子二次电池
CN106256030B (zh) * 2014-05-30 2020-12-29 松下知识产权经营株式会社 圆筒形锂离子二次电池
CN106935736A (zh) * 2015-12-29 2017-07-07 深圳市沃特玛电池有限公司 一种圆柱动力电池的外壳及圆柱动力电池
CN107919483A (zh) * 2016-10-10 2018-04-17 瓦尔达微电池有限责任公司 锂电池

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Publication number Publication date
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US6495284B2 (en) 2002-12-17
ATE452429T1 (de) 2010-01-15
DE60234754D1 (de) 2010-01-28
JP4357839B2 (ja) 2009-11-04
US20020110727A1 (en) 2002-08-15
BR0207093A (pt) 2004-01-20

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