CN1985383A - 用于电化学电池的端盖密封组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于电化学电池例如碱性电池的端盖密封组件。该端盖组件包括可用作电池终端的回旋端盖和下面的绝缘密封盘。绝缘密封盘包括中心凸台和径向延伸臂，该径向延伸臂终止于向下倾斜的肘部和向上倾斜的外围边缘。该端盖盘具有至少一个通过其朝向外部环境的排气孔。绝缘盘在其顶部或底部表面具有环形槽，优选地该环形槽围绕着中心凸台。槽的基部限定了绝缘密封盘的可破裂薄膜部分。该可破裂薄膜优选地设计成在电池内部气体压力达到大约150和900psig(1034×103和6206×103帕斯卡表压)之间的水平时破裂，并且有利地在压力为大约150和700psig(1034×103和4827×103帕斯卡表压)之间时破裂。

Description

用于电化学电池的端盖密封组件
技术领域
本申请涉及一种用于密封电化学电池尤其是碱性电池的端盖组件。本申请涉及一种端盖组件中的可破裂装置，该装置允许气体从电池内部逃逸到环境中。
背景技术
传统的电化学电池，例如碱性电池，由具有开口端的圆柱形外壳和插入外壳中以将其密封的端盖组件组成。传统的碱性电池典型地包括包含锌的阳极、包含二氧化锰的阴极和包含氢氧化钾水溶液的碱性电解液。在准备好电池的内容物以后，就将外壳边缘弯折在端盖之上以将电池紧密密封，从而将电池封闭。端盖组件包括用作电池终端的外露端盖板并且典型地包括塑料绝缘插入件，该端该组件密封外壳的开口端。各种电化学电池尤其是碱性电池设计上存在的问题是，在该电池持续放电超过某个时刻时它可能会产生气体，该时刻通常接近电池使用容量完全耗尽的时刻。电化学电池，尤其是碱性电池，按照惯例都在端盖组件中设置有可破裂的隔膜或者可破裂的薄膜。可破裂的隔膜或者薄膜可以形成于塑料绝缘元件中，例如，就象美国专利3617386中所描述的一样。这种隔膜设计成当电池内的气体压力超过预定水平时破裂。端盖组件可以设置有当隔膜或薄膜破裂时让气体逃逸的排气孔。美国专利3617386中公开的这种端盖组件公开了端盖和密封隔膜之间的开槽形成的可破裂密封隔膜和单独的金属接触盘。参考文件中公开的端盖组件没有设计成可以承受径向的压缩力，并且在电池处于极热和极冷气候条件下时容易泄漏。
为了提供紧密的密封，同时期的现有技术典型地公开了一种端盖组件，该组件包括插入端盖板和绝缘元件之间的金属支撑盘。当电池外壳边缘弯折在端盖组件之上时，该单独的金属支撑盘被径向压缩。绝缘插头典型地为塑料绝缘盘的形式，该塑料绝缘盘从电池的中心朝着电池外壳延伸，并且使金属支撑盘与电池外壳电绝缘。如美国专利5759713或5080985所示，金属支撑盘可以具有高度回旋的表面，该表面确保端盖组件在围绕端盖组件弯折电池外壳边缘的过程中可以承受较高的径向压缩力。这样可以一直得到围绕端盖组件的紧密机械密封。
现有技术公开了可破裂的排气元件，该排气元件作为端盖组件所包括的绝缘盘中的变薄区域整体形成于该绝缘盘中。可以将这些排气薄膜定位成位于与电池纵轴垂直的平面中，这种例子如美国专利5589293所示，或者如美国专利4227701中所示，可以将它们定位成相对于电池的纵轴倾斜。在后面的美国专利4227701中，可破裂的排气元件作为环形变薄部分形成于绝缘密封盘的向下倾斜臂上。绝缘密封盘可滑动地安装在穿过其中的细长电流收集器上。随着电池中气体压力的增加，绝缘密封盘的中心部分朝着电池端盖向上滑动，从而拉伸薄膜直到其破裂。美国专利6127062公开了一种绝缘密封盘和整体形成的可破裂薄膜，该薄膜垂直定位，也就是平行于电池的中心纵轴定位。当电池中的气体压力上升到预定水平时，薄膜破裂从而将气体压力释放到外部环境中。
如美国专利5589293所示，可破裂薄膜可以为绝缘盘中由较薄材料形成的一个或多个孤立部分。作为另一种选择，如美国专利5080985所示，可破裂薄膜可以是围绕电池纵轴的较薄部分。如美国专利4237203所示，围绕形成可破裂薄膜的较薄部分可以为绝缘盘中的槽的形式。如美国专利申请公开2002/0127470A1所示，可破裂薄膜还可以是单独的聚合薄膜，该聚合薄膜夹在金属支撑盘和绝缘盘之间并且面向其中的孔口。如美国专利3314824所示，点状或其它突出元件可以设置于可破裂薄膜之上以帮助薄膜破裂。当电池中的气体压力过大时，薄膜就会膨胀并且一旦接触到点状元件就会破裂，从而让气体通过覆盖在上面的终端端盖中的孔从电池逃逸到环境中。
如美国专利5080985和5759713所示，典型地具有回旋表面的单独金属支撑盘已经普遍地包括在端盖组件中。该金属支撑盘可以承受在围绕端盖组件弯折外壳边缘时施加给端盖组件的较高径向压缩力。即使电池中的气体压力增加到非常高的水平，例如在大约1100和1600psig(7585×103和11032×103帕斯卡表压)之间，该较高径向压缩力也可以确保维持端盖组件之间的密封。
在美国专利3314824；3617386；4227701；4237203；4539269和5589293中示出了不包括绝缘密封盘和终端端盖之间的金属支撑盘的碱性电池端盖组件。这些参考文件中公开的端盖组件通常具有较高的外形轮廓，也就是，占据了电池内体积的较大百分比，否则它们就不能可靠地承受电池中甚至几百磅每平方英寸表压(psig)的气体压力的增加，或者在密封处存在比较脆弱的点，而这些点会受到碱性电解液的化学侵蚀和腐蚀。
发明内容
因此，最好是有这样一种碱性电池端盖组件，该组件可以在正常的电池使用过程中给电池提供紧密的密封，然而它具有较小的外形轮廓。
最好是该端盖组件具有其中设置有可破裂排气机构的绝缘密封盘。
最好是该具有可破裂排气机构的端盖组件易于制造并且部件尽可能少以减少成本，但它还可以让气体在所需的压力水平时排出。
本发明一个方面的目的在于提供用于电化学电池优选碱性电池的具有较低外形轮廓的端盖组件。碱性电池，例如，可以包括传统的包含锌的阳极、包含二氧化锰和导电碳例如石墨的阴极。氢氧化钾电解液水溶液被添加到阳极和阴极材料中。电池在阳极和阴极之间包含传统的分离器。电池的外壳典型地为具有开口端和封闭端的圆柱形。电池内容物嵌入到电池外壳中。然后将本发明的端盖组件插入电池外壳的开口端中，并且围绕端盖组件将外壳的外围边缘弯折起来从而产生封闭外壳开口端的紧密密封。端盖组件的特征在于它由很少部件组成，即终端端盖和位于其下面的绝缘密封盘，该盘使端盖与外壳电绝缘。还有一端穿过绝缘密封盘中心并插入阳极的细长电流收集器。端盖和绝缘密封盘被置于径向压缩状态来得到紧密密封。特别地，本发明的端盖组件去除了端盖和绝缘密封盘之间的单独金属支撑盘。(本发明所去除的这种金属支撑盘被典型地用在传统的碱性电池端盖组件中，并且被置于径向压缩状态来加强密封)。
本发明的一个方面在于绝缘密封盘具有较低的外形轮廓，也就是具有相对较浅的深度。本发明特征还在于，由端盖和绝缘密封盘限定的端盖组件占据了电池内体积相对较低的百分比。这就可以让电池内部包括更大量的阳极和阴极材料，从而延长了电池的有效使用寿命。例如，在AA尺寸电池中，端盖组件包括最大深度占电池总长大约百分之8到12的端盖和密封绝缘盘。
端盖的特征在于它比碱性电池所惯用的端盖要厚。然而，端盖可以由传统的材料例如镀镍钢制成。对于AAA电池，本发明端盖组件中端盖的厚度优选地在大约0.37和0.5mm之间。对于AA电池，端盖的厚度优选地在大约0.50和0.60mm之间。对于C和D电池，端盖的厚度理想地在大约0.6和0.7mm之间。
绝缘密封盘的特征还在于它具有中心凸台，该中心凸台具有穿过其中心的孔。凸台形成绝缘密封盘的最厚和最重部分。凸台的圆周外表面终止于第一径向延伸臂，该第一径向延伸臂径向延伸并从凸台表面向下弯曲，并且终止于向下突出的肘部。另一整体形成的臂从肘部向上延伸并且稍稍向外倾斜，并且终止于外围边缘。
本发明端盖组件的一个方面在于它包含包括可破裂薄膜的排气机构，该可破裂薄膜由绝缘密封盘的变薄部分整体形成。变薄部分可以通过在绝缘密封盘径向延伸臂的顶部或底部表面，也就是密封盘从凸台开始径向延伸的部分，切出一个环形槽来形成。(这里提到的顶部和底部应当是对应于电池按照使端盖组件位于电池顶端定位的情况)。绝缘密封盘和与之一体的可破裂薄膜优选地由尼龙66和尼龙612制成。槽优选地由冲切刀和类似物切入绝缘密封盘径向延伸臂的顶部或底部表面。槽优选地形成于靠近径向延伸臂和凸台相交点的地方。槽理想地为环形，从而围绕凸台。槽理想地切入绝缘密封盘的径向延伸臂，并使槽前边缘(最靠近凸台的槽边缘)距离凸台表面在大约2mm之内。绝缘盘径向延伸臂的厚度沿着环形槽基部减少从而形成圆周的可破裂薄膜。作为另一种选择，环形槽可以由多个分隔开的直线段或弧线段切割部形成，从而形成围绕凸台的多个分隔的可破裂薄膜。作为另一种选择，环形槽可以在注模生产密封盘时形成于密封盘径向延伸臂的顶部或底部表面中。
本发明的一个方面在于大约150和900psig(1034×103和6206×103帕斯卡表压)之间的薄膜破裂压力可以容易地通过本发明的端盖组件设计来实现，同时还确保在这种压力水平下电池开口端保持可靠的密封。当使用尼龙612或尼龙66时，对于所需的大约150和900psig(1034×103和6206×103帕斯卡表压)之间的破裂压力，可破裂薄膜的厚度典型地在大约0.04和0.40mm之间，典型地在大约0.13和0.40mm之间。理想地薄膜破裂压力在大约150和700psig(1034×103和4827×103帕斯卡表压)之间，更有利地在大约150和600psig(1034×103和4137×103帕斯卡表压)之间。
在使用本发明端盖组件的AA尺寸碱性电池中，破裂压力优选地在大约400和800psig(2758×103和5516×103帕斯卡表压)之间。在使用本发明端盖组件的AAA尺寸碱性电池中，破裂压力优选地在大约500和900psig(3448×103和6206×103帕斯卡表压)之间。在使用本发明端盖组件的C尺寸碱性电池中，破裂压力优选地在大约200和400psig(1379×103和2758×103帕斯卡表压)之间。在使用本发明的D尺寸碱性电池中，破裂压力优选地在大约150和250psig(1034×103和1724×103帕斯卡表压)之间。
虽然本发明的端盖组件基本上仅仅两个结构部件组成，但仍能得到可以承受任一上述压力水平的可靠密封，这两个部件即为终端端盖和位于其下的绝缘密封盘，它们被置于径向压缩的状态以密封电池外壳的开口端。
附图说明
参照附图可以更好地理解本发明，在这些附图中：
图1是本发明端盖组件的剖视图，
图1A是图1的绝缘密封盘一部分的放大横截面图，该图示出了切入所述密封盘底部表面的槽，
图1B是替换实施例的放大横截面图，该图示出了切入绝缘密封盘顶部表面的槽，
图2是图1所示端盖组件部件的分解图，
图2A是图1所示绝缘密封盘在它弯折入电池中的适当位置之前的放大示图，
图3是包含图1所示的本发明端盖组件的碱性电池的横截面图。
具体实施方式
本发明端盖组件10的优选结构示出于图1中。端盖组件10部件的分解图示出于图2中。绝缘密封盘在弯折入电池之前的放大示图示出于图2A中。与碱性电池100结合的端盖组件10的特殊实施例示出于图3中。端盖组件10可用于圆柱形电化学电池，尤其是标准的AAA(44×9mm)、AA(49×12mm)、C(49×25mm)和D(58×32mm)尺寸的圆柱形碱性电池。端盖组件10为电池外壳(壳体)70的开口端提供密封，并且该组件已经在其中包括了外露的端盖130。如图3所示，端盖130为盘形式并且可以用作电池的一个终端(碱性电池的负极终端)。端盖130还具有使其用作径向弹簧的结构。这让端盖组件10在围绕端盖组件弯折电池外壳70时可以承受较高的径向压缩力，并且即使电池暴露于极冷和极热的环境温度中该端盖组件也可以提供紧密的密封。本发明的端盖组件10具有较低的外形轮廓，也就是相对于电池长度具有较小的深度。并且与碱性电池的传统径向压缩端盖组件相比，端盖组件10在电池中占据的空间也更少。这就允许电池再包括另外的阳极和阴极活性材料以增加电池容量。
本发明的端盖组件10在典型的实施例中(图1-3)由端盖盘130、电绝缘元件120和细长的电流收集器60组成。绝缘元件120优选地为具有回旋表面的绝缘密封盘(绝缘孔圈)的形式。绝缘密封盘120具有较厚的中心凸台122，该中心凸台具有穿过其中以容放金属电流收集器60的孔92。电流收集器60可以是细长钉的形式，优选地在一端具有整体形成的节块或凸缘62。因此，在组装端盖组件10时，通过推动或者敲击尖端63通过孔92将电流收集器60插入通过孔92，并且直到节块62搁靠在凸台122的顶部表面上为止(图1)。优选地，在插入孔92之前电流收集器60的表面涂有密封材料，例如沥青涂料。作为另一种选择，限定孔92的表面可以在电流收集器60插入通过其中之前预先涂上这种沥青涂料。节块62可以焊接到端盖130的底部表面，例如通过电阻焊接，从而使电流收集器60与端盖130电接触。在这个实施例中，凸台122被固定，并且当电池中的气体压力升高时不能沿着电流收集器60滑动。
端盖盘130由金属制成，优选地由具有回旋表面的镀镍钢制成。对于AAA尺寸的电池，端盖130的壁厚理想地在大约0.37和0.50mm之间，优选地为大约0.37mm。对于AA尺寸的电池，端盖130的壁厚理想地在大约0.5和0.6mm之间，优选地为大约0.5mm。对于C和D尺寸的电池，端盖130的壁厚理想地在大约0.6和0.7mm之间，优选地为大约0.6mm。这种厚度高于同时间碱性电池中使用的传统终端端盖的厚度，即典型地大约0.20和0.25mm之间的厚度。端盖盘130优选地具有平的中心表面132，该表面径向延伸以包围盘130的大部分半径，理想地包围盘半径的大约百分之65到75。平的中心表面132终止于向下延伸壁133，如图1所示该壁可以稍稍向外倾斜。壁133还可以竖直对准，也就是平行于电池的纵轴190。优选地在向下延伸壁133上有一个或几个排气孔136。向下延伸壁133终止于径向延伸臂134，该臂组成了端盖130的外围边缘。径向延伸臂134理想地包围端盖盘130半径的大约百分之25到35。外围边缘134终止于末端凸缘135。
在端盖组件10插入外壳开口端178以后，电池外壳边缘72就被弯折到绝缘密封盘120的外围边缘129之上。然后外壳边缘72被径向压缩以使端盖130的末端凸缘135咬入所述外围边缘129的内表面。绝缘密封盘120的外围边缘129使端盖130与外壳70电绝缘。端盖130和绝缘密封盘120被置于径向压缩状态以提供封闭外壳开口端178的紧密密封。总之本发明的端盖130和绝缘密封盘120可以容易地置于径向压缩状态，从而使得密封盘的壁厚被减少其安装(未压缩)厚度的大约百分之35到45，尽管在端盖组件10中没有除端盖130以外的金属支撑盘。
图1-3所示的本发明的优点在于端盖盘130用作电池终端和可以承受较高径向压缩力的金属支撑盘，并且有效地起到径向弹簧的作用，从而无论电池是否暴露于极热和极冷的气候环境中都可以确保紧密的密封。端盖130还优选地包括一个或多个排气孔136，当电池内部的气体渗透通过薄膜121时或者当薄膜121破裂时，气体可以通过这些孔逃逸到环境中。
绝缘密封盘120可以由单片构造的塑料或聚合绝缘材料组成。这种材料必须是阻电的，并且必须足够耐用以承受碱性水溶液典型地为氢氧化钾水溶液的侵蚀。这种材料应当具有良好的抵抗机械应力的性质，并且优选地可以透过氢气。优选地，绝缘密封盘120通过尼龙66注模塑成，该尼龙经久耐用并且可以抵抗碱性腐蚀。作为另一种选择，它可以由尼龙612模制而成。虽然尼龙66或612是模制绝缘密封盘120的优选材料，但本发明意图并不是将盘120限制于这些材料，因为其它级别的尼龙以及聚丙烯、云母填充的聚丙烯、聚乙烯、璜化聚乙烯以及类似物也同样可以使用。
如图1和2最佳示出的，绝缘密封盘120具有中心凸台122，该凸台具有穿过其中心的孔92。凸台122形成盘120的最厚和最重的部分。凸台122的直径包括绝缘盘120直径的大约百分之20到35。凸台122的圆周外表面122a终止于第一径向延伸臂124，该臂径向延伸至突出肘部126，其延伸量为密封盘120半径的大约百分之40到60。当臂124从凸台122径向延伸时，该臂稍稍朝下弯曲。臂124终止于向下突出肘部126。如图1所示，凸台122的底部表面122b或肘部126的底端可以形成绝缘盘120的最低点。在图1所示的实施例中，凸台122的底部表面112b形成了绝缘密封盘120的最低点。臂127从肘部126向上延伸。如图1最佳示出的，臂127在从肘部126径向延伸时稍稍向外倾斜。向上延伸臂127终止于第二径向延伸臂128，该第二径向延伸臂终止于绝缘密封盘120的向上延伸的外围边缘129。应当理解，凸台122、第一径向臂124、肘部126、向上延伸臂127、第二径向延伸臂128和外围边缘129在模制密封盘120的过程中一起整体形成。
优选地，圆周的可破裂薄膜121通过刚好在臂124从凸台122延伸的点处或者靠近该点的地方切割或斫刻径向延伸臂124形成。这种切割或斫刻可以在密封盘120模制完以后通过自动切割工具方便地完成。这种切割在径向延伸臂124中产生环形或圆周槽123。槽123具有开口端和与开口相对的封闭基部，其中槽基部形成变薄的可破裂薄膜部分121。如图1和1A所示，槽123优选地由密封盘120径向延伸臂124底部表面上的连续圆周切割部分组成。作为另一种选择，如图1B所示，槽123可以沿着密封盘120径向延伸臂124的顶部表面形成。槽123可以通过冲切制成，例如在密封盘120已经模制完成以后使用切割刀对径向延伸臂124的底部(或顶部)表面进行处理。在这里这种工艺还可以被称作斫刻。当槽123通过冲切形成时，该槽优选地将其前边缘123c设置在径向延伸臂124和凸台122的接合处122c或靠近该接合处的地方。理想地，槽123的前边缘123c在凸台122的大约2mm内。优选地，槽123的前边缘123c在所述接合处122c的大约0.1到0.5毫米内。
槽123还可以在模制密封盘120的过程中形成，也就是，不需要单独的冲切(斫刻)步骤。在这种情况中，槽123可以设置在径向延伸臂124的底部表面上(图1A)，从而使其靠近的边缘123c非常接近，优选地正好位于径向延伸臂124和凸台122的接合处122c。作为另一种选择，在模制密封盘120的过程中制成的槽123可以位于径向延伸臂124的顶部表面(图1B)，并且将该槽123的靠近边缘123c设置成非常靠近，优选地正好位于径向延伸臂124和凸台122的接合处122c。槽123位于或者靠近接合处122c的位置有助于实现所需的大约150和900psig(1034×103和6206×103帕斯卡表压)之间，优选地为大约150和700psig(1034×103和4827×103帕斯卡表压)之间的较低爆裂压力。虽然槽123可以通过模制或者单独冲切(斫刻)形成，但是冲切(斫刻)方法通常更易于形成具有更深切口的槽，从而有利于制造与槽基部123b相邻的非常薄的可破裂薄膜121。当想要使薄膜121在相对较低的压力例如大约150和600psig(1034×103和4137×103)之间的压力下爆裂时，就需要这种非常薄的可破裂薄膜121(对于尼龙66或612典型地在大约0.04mm和0.08mm之间)。环形槽123可以通过在绝缘密封盘120径向延伸臂124的顶部表面或底部表面上使用切割刀来形成。这种刀自身的切割刀片厚度可以典型地在从剃刀刀片厚度到猎刀刀片厚度的范围内变化。切割刀理想地具有V形切割角度在大约5和30度之间的刀片。槽基部123b处的切割槽宽度，例如，对于尼龙可以理想地在大约0.1和1.0mm之间。如果环形槽123在模制尼龙绝缘密封盘120的过程中形成，则槽基部123b处的槽宽度可以在大约0.1和0.4mm之间，理想地在大约0.25和0.4mm之间。
虽然环形槽123优选地为连续的包围凸台122的圆周槽，但是本发明的意图并不是为了将槽123限制于这种构造。作为连续的圆周槽的替代方案，例如形成了圆形或椭圆形凸台122，则槽123可以由径向延伸臂124顶部或底部表面上的多个直线段或弧线段切割部分形成。这种直线段或弧线段切割部分可以分隔设置，以使它们位于围绕凸台122的圆形或椭圆形路径上。在后一种情况中，多个分割的可破裂薄膜部分121围绕凸台122形成。
如图1和2所示，优选地具有多个分隔部分，该分隔部分优选地为从径向延伸臂124顶部表面突出的细长肋124a。这些肋与绝缘密封盘120整体形成。肋124a用来防止在薄膜121破裂并且臂124的部分向上飞入端盖130附近区域时，径向延伸臂124的任何部分盖住排气孔136。因此，肋124a被对齐，从而在薄膜121破裂导致臂124向上飞时，可以使它们在远离排气孔136的端盖区域内靠着端盖130的下表面容放。
虽然圆周槽123优选地形成于径向延伸臂124的底部表面(图1和1A)，但是如图1B所示，作为替代方案它还可以沿着所述径向延伸臂124的顶部表面形成于臂124和凸台122的接合处或者靠近接合处的地方。在后一种情况中，圆周槽123可以面向电池内部。无论槽123位于径向延伸臂124的顶部表面还是底部表面，在任一种情况中，得到的效果都是臂124在槽基部处的厚度被减少以从其上产生圆周可破裂薄膜121。
槽123的尺寸、形状和深度可以通过切割工具的形状和斫刻径向延伸臂124过程中所用的切割深度来控制。切割工具，例如可以是具有圆周刀片的刀子。这种刀片在一个冲程中可以垂直冲压到径向延伸臂124的顶部表面上以形成限定底层环形可破裂薄膜部分121的切割部或者槽123。限定槽123深度的相对槽壁123a不是必须要有任何特殊的形状或曲率。然而，从易于制造的立场来说，槽壁123a可以使垂直的，也就是平行于电池的中心纵轴190，或者优选地为V形从而使槽口部稍微宽于基部。如图1和1A所示，可破裂薄膜部分121位于这种V形槽的基部(封闭端)之下。这种V形切割部(图1A)形成圆周槽123，该槽易于由外部切割工具制成。图1和1A所示的V形切割部具有几乎垂直的侧壁123a(在大约30度的垂直度内)，但是可以改变V形切割部的角度以使侧壁更缓和一些地倾斜。这种V形槽壁的角度看起来在薄膜121的可破裂性中并不是一个重要的因素，因为薄膜最初是因拉力破裂而不是剪力。可破裂薄膜的宽度由槽123基部的宽度限定。例如，在图1A最佳示出的V形槽123中，底层可破裂薄膜的宽度被限定为V形基部123b的宽度。
抗腐蚀涂料可以有选择地涂敷到绝缘密封盘120的下表面上。这种涂料应当对于阳极150在电化学上是惰性的。虽然作为用于绝缘密封盘120的优选材料，尼龙66或尼龙612可以抵抗碱性电解液的侵蚀，但也还是可以通过涂敷绝缘盘120的下表面来提供额外的保护。如果使用其它的材料，例如聚丙烯、云母填充的聚丙烯、璜化聚乙烯或者除尼龙66或尼龙612以外其它级别的聚酰胺(尼龙)，则这种涂料是尤其理想的。可以从惰性抗腐蚀材料的较宽范围内选择合适的抗腐蚀涂料，这些材料可以方便地喷射或者涂敷到要求的表面上。优选的惰性抗腐蚀不润湿涂料，例如，可以具有特氟纶(聚四氟乙烯)或者沥青或者聚酰胺。这种抗腐蚀涂料可以有利地涂敷到绝缘密封盘120底部表面直接位于可破裂薄膜121下方的那一部分上(图1)。这给薄膜提供了特殊的保护。然而，如果需要，涂料还可以涂敷到绝缘密封盘120的整个下表面上。这种涂料或其他密封剂材料，例如，沥青或聚酰胺涂料也可以涂敷在绝缘密封盘120边缘和外壳70之间。
本发明端盖组件10中可破裂薄膜121的所需破裂压力，理想地在大约150和900psig(1034×103和6206×103帕斯卡表压)之间，优选地在大约150和700psig(1034×103和4827×103帕斯卡表压)之间。有利地，薄膜121的破裂压力可以在大约150和600psig(1034×103和4137×103帕斯卡表压)之间或者甚至在大约200和600psig(1379×103和4137×103帕斯卡表压)之间。
为了得到当电池中气体压力达到大约150和900psig(1034×103和6206×103帕斯卡表压)之间水平时就爆裂的薄膜121(尼龙66或612)，已经确定可以在径向延伸臂124中形成切割部或槽123来形成厚度大约在0.04和0.4mm之间的可破裂薄膜121。为了得到当电池中气体压力达到大约150和700psig(1034×103和4827×103帕斯卡表压)之间水平时就爆裂的薄膜121(尼龙66或612)，可以在径向延伸臂124中形成切割部或槽123来形成厚度大约在0.04和0.32mm之间的可破裂薄膜121。为了得到当电池中气体压力达到大约150和600psig(1034×103和4137×103帕斯卡表压)之间水平时就爆裂的薄膜121(尼龙66或612)，可以在径向延伸臂124中形成切割部或槽123来形成厚度大约在0.04和0.25mm之间的可破裂薄膜121。
下面的例子适于冲切制成的槽123，也就是，用切割刀对绝缘密封盘120径向延伸臂124的顶部或底部表面进行加工。
通过举例的方式来说，对于AA电池，其第一径向延伸臂124的厚度理想地在0.35和0.45mm之间，并且由冲切径向延伸臂124得到的环形可破裂薄膜121的厚度理想地在0.04和0.08mm之间，则该电池的预期爆裂压力将在对应在400和800psig(2758×103和5516×103帕斯卡表压)之间。保持这些尺寸(径向延伸臂124厚度在0.35和0.45mm之间而环形薄膜的厚度在0.04和0.08mm之间)和使用相同的切割刀，但是改变电池尺寸，则会得到这样结果，即对于D电池，相应地当电池内压力达到150到250psig(1034×103和1724×103帕斯卡表压)之间时密封会爆裂；对于C电池，相应地在200到400psig(1379×103和2758×103帕斯卡表压)之间时密封会爆裂；以及对于AAA电池，相应地在500到900psig(3448×103和6206×103帕斯卡表压)之间时密封会爆裂。优选地，切割刀具有V形刀片边缘，该边缘形成的角度大约在5和30度之间。切割刀典型地具有锋利的切割刀片边缘，以使V字顶点处槽基部123b的宽度非常狭窄，例如大约在0.1和1.0mm之间。作为任选的，切割刀可以预加热到一温度，优选地高于绝缘密封件120的熔点，例如大约在450和600之间或者甚至更高的温度以利于其切入尼龙绝缘密封件120中。
下面的例子适于位于径向延伸臂124顶部或底部表面的槽123，其中槽123在绝缘密封盘120的模制过程中形成。
通过举例的方式来说，对于AA电池，其第一径向延伸臂124的厚度理想地在0.35和0.45mm之间，并且由模制绝缘密封盘120过程中形成环形槽123得到的环形可破裂薄膜121的厚度理想地在0.15和0.25mm之间，则电池的预期爆裂压力将相应地在400和800psig之间(2758×103和5516×103帕斯卡表压)。对于这个例子，槽123在其基部123b具有0.30mm的宽度。保持这些尺寸(径向延伸臂124厚度在0.35和0.45mm之间、环形薄膜厚度在0.15和0.25mm之间并且相同的槽宽度)不变但是改变电池尺寸，则会得到这样结果，即对于D电池，相应地当电池内压力达到150到250psig(1034×103和1724×103帕斯卡表压)之间时密封会爆裂；对于C电池，相应地在200到400psig(1379×103和2758×103帕斯卡表压)之间时密封会爆裂；以及对于AAA电池，相应地在500到900psig(3448×103和6206×103帕斯卡表压)之间时密封会爆裂。
对于模制槽123，薄膜121厚度理想地大约在0.15和0.4mm之间，优选地在0.15和0.25mm之间。对于这里所述的模制槽，槽基部123b处的宽度可以在大约0.25和0.4mm之间，优选地在大约0.25和0.30mm之间。理想的是使槽基部123b的宽度较小，因为在破裂发生前越小的槽基部宽度会产生越少的延长部分。而这会减少密封件上所需的排气空间。当薄膜121厚度在大约0.15和0.25mm之间时，模制的槽基部123b的宽度优选地在大约0.1和0.25mm之间。当槽123通过模制形成时，槽侧壁123a优选地与纵轴190形成大约0和20度之间的角度。
薄膜121的宽度可以由槽123基部表面123b处的槽123宽度限定。槽123可以具有变化的形状。槽123可以方便地为V形，因为这种形状易于通过可得到的切割工具来制成。如果将槽123制成V形切割部，则由侧壁123a形成的角度理想地为小于大约30度。当槽123通过模制形成时，侧壁123a可以方便地与垂直方向(与纵轴190)成大约0到20度的角度。理想的是使槽侧壁123a靠近垂直方向，因为在薄膜121爆裂压力到达时这样会倾向于产生干净的裂口。
下面是由尼龙66或尼龙612组成的绝缘密封盘120的优选尺寸。
对于(图1)所示的AA尺寸碱性电池，在径向延伸臂124和凸台122的接合处或者靠近接合处的地方有圆周的可破裂薄膜121。可破裂薄膜121可以设计成当电池内气体达到大约150和900psig(1034×103和6206×103帕斯卡表压)之间的压力时破裂。然而，对于AA尺寸电池，理想的是具有当电池内气体达到大约400和800psig(2758×103和5516×103帕斯卡表压)之间压力时破裂的圆周薄膜121。第一径向延伸臂124的厚度理想地在大约0.35和0.45mm之间。对于AA碱性电池径向臂124从凸台122到肘部126的长度为大约3.41mm。径向延伸臂124向下倾斜并且凹入，从而与垂直方向也就是纵轴190成大约45和85度之间的角度。绝缘密封盘120和薄膜121优选地由尼龙66和尼龙612制成。对于AA碱性电池，肘部126的垂直厚度在大约0.5和1.5mm之间，典型地为大约1.25mm。第二径向延伸臂128的厚度在大约0.4和0.6mm之间，并且其长度在大约1.0和1.5mm之间。凸台122的直径理想地在大约3和4mm之间，优选地在大约3.8和4.0mm之间。凸台122(图1)的长度在大约3和5mm之间，优选地为大约4.5mm。如果电流收集器60设置有搁靠在凸台底部表面122b上的凸缘(未示出)，则凸台122的长度可以缩短大约1.5和3.5mm之间的长度，从而得到长度典型地为大约1.75mm的凸台122。该凸缘，例如，可以制成搁靠在凸台122底部表面而不是象图1所示搁靠在凸台122顶部表面上的凸缘或铆钉62。在这种情况下(未示出)，电流收集器60可以插入通过孔92的底部，然后再将突出的电流收集器60的顶部焊接到端盖130上。这种设计为凸台122提供了另外的应力支撑和另外的抗腐蚀保护，从而允许凸台122减少长度。
在图1所示的构造中，端盖130理想地为镀镍钢，并且对于AA尺寸的碱性电池其厚度在大约0.5和0.6mm之间。这大约是AA尺寸电池端盖所惯用厚度的两倍。外壳70壁厚度以及外壳外围边缘72可以在大约0.15和0.25mm之间，理想地为大约0.2mm。对于AA尺寸电池，图1所示绝缘密封盘120的总深度(凸台122顶部和底部表面之间的距离)优选地在大约3和5mm之间。这可以转换成电池总长度的大约百分之6到10。对于AA电池端盖组件10的最大深度(对于图1的实施例就是端盖130顶部表面和凸台122最底部表面122b之间的距离)在大约4和6mm之间。这可以转换成电池总长度的大约百分之8到12。
图1所示的具有上述构造和尺寸的本发明端盖组件可以实现将更大量的阳极和阴极材料插入到电池内部。这可以带来电池使用寿命的增加。尤其是，通过这里所描述的端盖组件设计方案，对于AA尺寸电池，可行的是阳极和阴极材料的总量可以包括由外壳70所限定的电池内体积的大约百分之80到95。为了进行这种计算，电池内体积由从外壳卷边72底部表面到相对封闭端170内表面的外壳70内表面所限定。
AAA尺寸碱性电池可以设计成具有电池内的气体压力达到大约150和900psig(1034×103和6206×103帕斯卡表压)之间时破裂的圆周排气薄膜121。然而，对于AAA电池优选的是排气薄膜121应设计成当电池内的气体压力达到500和900psig(3448×103和6206×103帕斯卡表压)之间压力水平时破裂。对于图1实施例中的AAA尺寸碱性电池，在径向延伸臂124和凸台122的接合处或靠近接合处的地方有圆周可破裂薄膜121。第一径向延伸臂124的厚度理想地在大约0.35和0.45mm之间。径向延伸臂124向下倾斜并且凹入，从而与垂直方向也就是纵轴190成大约45和85度之间的角度。绝缘密封盘120和薄膜121优选地由尼龙66或尼龙612制成，在图1所示的构造中，端盖130优选地由镀镍钢制成并且理想地具有大约0.37和0.50mm之间的厚度。这种端盖130厚度大于AAA尺寸碱性电池端盖所惯用的厚度。外壳70壁厚度以及外壳外围边缘72可以在大约0.15和0.25mm之间，理想地为大约0.2mm。对于AAA尺寸电池，端盖组件10的最大深度(对于图1的实施例就是端盖130顶部表面和凸台122底部表面122b之间的距离)在大约3.8和4.2mm之间。这可以转换成电池总长度的大约百分之8到10。
图1所示的具有上述构造和尺寸的本发明端盖组件可以实现将更大量的阳极和阴极材料插入到电池内部。这可以带来电池使用寿命的增加。尤其是，通过这里所描述的端盖组件10设计方案，对于AAA尺寸电池，可行的是阳极和阴极材料量可以包括由外壳70所限定的电池内体积的大约百分之80到85。(电池内体积由从外壳卷边72底部表面到相对封闭端170内表面的外壳70内表面所限定。)
C尺寸碱性电池可以设计成具有在电池内的气体压力达到大约150和900psig(1034×103和6206×103帕斯卡表压)之间时破裂的圆周排气薄膜121。然而，对于C电池优选的是排气薄膜121应设计成当电池内的气体压力达到200和400psig(1379×103和2758×103帕斯卡表压)之间压力水平时破裂。对于图1实施例中的C尺寸碱性电池，在径向延伸臂124和凸台122的接合处或靠近接合处的地方有圆周可破裂薄膜121。第一径向延伸臂124的厚度理想地在大约0.6和0.8mm之间。径向延伸臂124向下倾斜并且凹入，从而与垂直方向也就是纵轴190成大约45和85度之间的角度。绝缘密封盘120和薄膜121优选地由尼龙66或尼龙612制成，在图1所示的构造中，端盖130优选地由镀镍钢制成并且理想地具有大约0.6和0.7mm之间的厚度。这种端盖130厚度大于C尺寸碱性电池端盖所惯用的厚度。外壳70壁厚度以及外壳外围边缘72可以在大约0.15和0.25mm之间，理想地为大约0.2mm。对于C尺寸电池，端盖组件10的最大深度(对于图1的实施例就是端盖130顶部表面和凸台122底部表面122b之间的距离)在大约5和6mm之间。这可以转换成电池总长度的大约百分之10到12。
图1所示的具有上述构造和尺寸的本发明端盖组件可以实现将更大量的阳极和阴极材料插入到电池内部。这可以带来电池使用寿命的增加。尤其是，通过这里所描述的端盖组件10设计方案，对于C尺寸电池，可行的是阳极和阴极活性材料的量可以包括由外壳70所限定的电池内体积的大约百分之80到88。(电池内体积由从外壳卷边72底部表面到相对封闭端170内表面的外壳70内表面所限定。)
D尺寸碱性电池可以设计成具有电池内的气体压力达到大约150和900psig(1034×103和6206×103帕斯卡表压)之间时破裂的圆周排气薄膜121。然而，对于D电池优选的是排气薄膜121应设计成当电池内的气体压力达到150和250psig(1034×103和1724×103帕斯卡表压)之间压力水平时破裂。对于图1实施例中的D尺寸碱性电池，在径向延伸臂124和凸台122的接合处或靠近接合处的地方有圆周可破裂薄膜121。第一径向延伸臂124的厚度理想地在大约0.7和0.8mm之间。径向延伸臂124向下倾斜并且凹入，从而与垂直方向也就是纵轴190成大约45和85度之间的角度。绝缘密封盘120和薄膜121优选地由尼龙66或尼龙612制成。在图1所示的构造中，端盖130优选地由镀镍钢制成并且理想地具有大约0.6和0.7mm之间的厚度。这种端盖130厚度大于D尺寸碱性电池端盖所惯用的厚度。外壳70壁厚度以及外壳外围边缘72可以在大约0.15和0.25mm之间，理想地为大约0.2mm。对于D尺寸电池，端盖组件10的最大深度(端盖130顶部表面和凸台122底部表面122b之间的距离)在大约5.3和6.0mm之间。这可以转换成电池总长度的大约百分之8.5到10.5。
图1所示的具有上述构造和尺寸的本发明端盖组件10可以实现将更大量的阳极和阴极材料插入到电池内部。这可以带来电池使用寿命的增加。尤其是，通过这里所描述的端盖组件10设计方案，对于D尺寸电池，可行的是阳极和阴极活性材料的量可以包括由外壳70所限定的电池内体积的大约百分之85到93。(电池内体积由从外壳卷边72底部表面到相对封闭端170内表面的外壳70内表面所限定。)
本发明的端盖组件10优选地插入碱性电池的开口端中。有代表性的碱性电池壳体的外壳表示在图3中。这种碱性电池具有圆柱形外壳(壳体)70，该外壳最初形成有封闭的一端170和开口的相对端178。碱性电池具有包括锌的阳极、包括二氧化锰的阴极、氢氧化钾电解液以及分离器140材料。该用于碱性电池的分离器是已知的并且典型地包括纤维素和聚乙烯醇纤维。分离器140可以由双层形成，一层是纤维素纤维而另一层包括聚乙烯醇和纤维素纤维。在电池填充好阳极和阴极活性材料以后，就可以准备好将端盖组件10插入开口端以密封电池。
外壳70的构造材料可以优选地为镀镍钢。端盖130由具有良好机械强度和抗腐蚀性的导电金属构成，例如镀镍钢冷轧钢或不锈钢，优选地使用镀镍低碳钢。绝缘密封盘120和与之一体的可破裂薄膜121可以由耐用的抗腐蚀塑料组成，该塑料可透过氢气并且以合适的厚度形成可破裂薄膜。绝缘盘120和与之一体的可破裂薄膜121可以由聚酰胺(尼龙)组成，优选地由尼龙66组成，但也可以由尼龙612组成。作为另一种选择，绝缘盘120和薄膜121可以由聚丙烯、云母填充的聚丙烯、璜化聚乙烯或其它等级的聚酰胺(尼龙)组成。电流收集器60可以从已知的可用作电流收集器材料的各种导电金属中选择，例如黄铜、镀锡黄铜、青铜、紫铜或镀铟黄铜。
在制造过程中，一旦电流收集器60被插入通过绝缘密封盘120并且焊接到端盖130上形成端盖组件10，然后就可以将端盖组件10装配入已填充好的电池外壳70的开口端中(图3)。端盖组件10被插入电池100中，并使绝缘密封盘外围边缘129的底部搁在圆周珠缘75上。珠缘75由电池外壳70中靠近电池开口端的圆周缩进部分形成。圆周珠缘75提供了可让外围边缘129搁放的搁板。外壳70的外围边缘72弯折于绝缘盘120的外围边缘129之上，从而将端盖组件锁在垂直方向上的合适位置，也就是，使其不能沿纵轴190的方向移动。弯折的外围边缘72沿着弯折线形成电池肩部72a。然后可以对端盖组件进行径向的弯折，即给电池外壳高于珠缘75的部分71(图1和3)施加机械力。这种径向力可以通过在从边缘72到珠缘75的表面71上推动冲模来施加。起初，珠缘75上方表面71处的外壳体直径大于珠缘75下方外壳主体77的直径。随着径向力的施加，表面71被向内压缩，导致端盖盘130的末端凸缘135咬入绝缘盘120的外围边缘129。端盖130和绝缘密封盘120因此被置于径向压缩状态。端盖130用作径向弹簧，也就是维持其径向压缩并得到紧密的密封，即使电池置于极冷或极热的气候环境中亦是如此。
下面是碱性电池100的阳极150、阴极110和分离器140的具有代表性的化学成分的描述，这些成分无论电池尺寸如何都可以使用。下面的化学成分是用在具有本发明端盖组件10的电池中的代表性基本成分，并且同样其意图不是用来进行限制。
在上述实施例中，阴极110可以包括二氧化锰、石墨和碱性水电解液；阳极150可以包括锌和碱性水电解液。水电解液包括传统的KOH、氧化锌和胶凝剂的混合物。阳极150的材料可以是包含水银游离锌合金(添加锌的水银)粉末的胶质混合物的形式。也就是，电池可以具有小于电池总重量百万分之50的总水银含量，优选地小于电池总重量的百万分之20。电池还优选地不包含任何加量的铅，因而它基本上是无铅的，也就是，铅的总含量小于阳极总金属含量的30ppm，理想地小于15ppm。这种混合物可以典型地包含KOH水电解溶液、胶凝剂(例如可以从B.E.Goodrich公司买到的商标名称为CARBOPOL C940的丙烯酸共聚物)以及表面活性剂(例如，可以从Rhone Poulenc公司买到的商标名称为GAFAC RA600的基于有机磷酸脂的表面活性剂)。这种混合物仅仅是作为示例给出的，其意图不是为了限制本发明。其它具有代表性的用于锌阳极的胶凝剂公开于美国专利4563404中。
阴极110可以理想地具有以下成分：87-93质量百分比的电解二氧化锰(例如，Kerr-McGee公司的Trona D)，2-6质量百分比(总共)的石墨、5-7质量百分比的7-10标准的KOH浓度大约为30-40质量百分比的KOH水溶液以及0.1到0.5质量百分比的可选的聚乙烯粘合剂。电解二氧化锰典型地具有大约1到100微米之间的平均粒子尺寸，优选地在大约20和60微米之间。石墨典型地为天然形式，或者膨胀石墨或者它们的混合物。石墨还可以仅包括石墨碳纳米纤维或者它与天然或膨胀石墨的混合物。这些阴极混合物都是示例性的而不是用来限制本发明的。
阳极150的材料包括：锌合金粉末为62到69质量百分比(99.9质量百分比的锌，该锌包含200到500ppm作为合金和镀层材料的铟)、包括38质量百分比KOH和大约2质量百分比ZnO的KOH水溶液、可以从B.F.Goodrich公司买到的商标名称为“CARBOPOL C940”的交联丙烯酸聚合物胶凝剂(例如0.5到2质量百分比)、可以从GrainProcessing公司买到的商标名称为“Waterlock A-221”的接合到淀粉主干上的水解聚丙烯腈(在0.01和0.5质量百分比之间)、可以从Rhone-Poulenc公司买到的商标名称为“RM-510”的苯酚磷酸盐酯表面活性剂(50ppm)。锌合金的平均颗粒尺寸优选地在大约30和350微米之间。阳极中的锌容积密度(阳极孔隙度)在大约1.75和2.2克锌每立方厘米阳极之间。阳极中水电解溶液所占体积百分比优选地为阳极体积的百分之69.2到75.5。
电池可以以传统的方式进行平衡，以使MnO2的毫安时容量(基于每克MnO2的308毫安时)除以锌合金的毫安时容量(基于每克锌合金的820毫安时)大约等于1。
分离器140可以是传统的由内层和外层组成的离子多孔分离器，该内层由具有纤维素和聚乙烯醇纤维的无纺材料制成，该外层由玻璃纸制成。这种材料仅仅是示例性的而不是用来限制本发明的。电流收集器60是黄铜制成的，优选地由镀锡或镀铟的黄铜制成。

Claims (77)

1.一种电化学电池，该电池具有末端开口的圆柱形外壳和插入所述外壳中以将其封闭的端盖组件，所述端盖组件包括用作电池终端的端盖和使端盖与电池外壳电绝缘的绝缘密封部件，所述绝缘密封部件具有穿过其中的细长导电电流收集器，该电流收集器与端盖电接触，并且所述外壳的边缘弯折于所述端盖的外围边缘之上，从而沿着弯折线形成电池肩部，其改进包括：
端盖组件包括端盖和绝缘密封部件，当从端盖组件位于顶部的垂直位置观察电池时，该绝缘密封部件位于所述端盖之下；所述端盖由单片金属构造的盘形成，该盘具有回旋表面和至少一个穿过其表面的排气孔；其中在所述电池外壳上的位于开口端的任何部分中，所述端盖组件没有包括除所述端盖以外的金属盘；所述绝缘元件包括邻接电池外壳并且使所述端盖与电池外壳电绝缘的绝缘密封盘；所述绝缘密封盘具有中心凸台和从所述凸台延伸的整体形成的径向延伸臂；其中，所述径向延伸臂形成连续的表面；所述径向延伸臂具有变薄部分，该变薄部分形成可破裂薄膜，当从端盖组件位于顶部的垂直位置观察电池时，该可破裂薄膜位于所述端盖下方；其中，当电池内的气体压力达到大约150和900psig(1034×103和6206×103帕斯卡表压)之间的范围内时，所述薄膜破裂，从而通过所述端盖中的排气孔将气体直接释放到周围环境中。
2.根据权利要求1所述的电化学电池，其特征在于当从端盖组件位于顶部的垂直方向观察电池时，形成所述薄膜的所述变薄部分由槽的基部形成，该槽切入所述径向延伸臂的顶部表面和底部表面中的至少一个中。
3.根据权利要求2所述的电化学电池，其特征在于所述槽是围绕电池纵轴的环形槽。
4.根据权利要求3所述的电化学电池，其特征在于所述环形槽被定位成使所述槽的前边缘，即所述槽最靠近凸台的边缘，距离所述表面在2mm以内。
5.根据权利要求1所述的电化学电池，其特征在于当电池内的气体压力达到大约150和700psig(1034×103和4827×103帕斯卡表压)之间的范围内时，所述薄膜破裂。
6.根据权利要求1所述的电化学电池，其特征在于当电池内的气体压力达到大约150和600psig(1034×103和4137×103帕斯卡表压)之间的范围内时，所述薄膜破裂。。
7.根据权利要求1所述的电化学电池，其特征在于所述电池具有包括锌的阳极、包括二氧化锰的阴极和包括氢氧化钾的水电解液。
8.一种电化学电池，该电池具有末端开口的圆柱形外壳和插入所述外壳中以将其封闭的端盖组件，所述电池具有正极和负极终端，所述端盖组件包括用作电池终端的端盖和使端盖与电池外壳绝缘的绝缘密封部件，所述绝缘密封部件具有穿过其中的细长导电电流收集器，该电流收集器与端盖电接触，并且所述外壳的边缘弯折于所述端盖的外围边缘之上，从而沿着弯折线形成电池肩部，其改进包括：
端盖组件包括端盖和绝缘密封部件，当从端盖组件位于顶部的垂直位置观察电池时，该绝缘密封部件位于所述端盖之下；所述端盖由单片金属构造的盘形成，该盘具有回旋表面和至少一个穿过其表面的排气孔；其中在所述电池外壳上的位于开口端的任何部分中，所述端盖组件没有包括除所述端盖以外的金属盘；所述绝缘元件包括具有外围边缘的绝缘密封盘，该外围边缘邻接电池外壳并且使所述端盖与电池外壳电绝缘；所述绝缘密封盘包括中心凸台和从所述凸台延伸的整体形成的径向延伸臂；其中，所述径向延伸臂围绕所述凸台形成连续的表面；所述径向延伸臂具有位于其中的变薄部分，该变薄部分形成可破裂薄膜，当从端盖组件位于顶部的垂直位置观察电池时，该可破裂薄膜位于所述端盖下方；其中，所述可破裂薄膜围绕所述凸台圆周的至少一部分；其中当电池内的气体压力达到大约150和900psig(1034×103和6206×103帕斯卡表压)之间范围内的压力时，所述薄膜破裂，从而通过所述端盖中的排气孔将气体直接释放到周围环境中。
9.根据权利要求8所述的电化学电池，其特征在于所述端盖是金属的，并且用作电池终端；其中绝缘密封盘的外围边缘具有内侧和外侧表面，其中所述端盖具有邻接所述绝缘密封盘外围边缘内侧表面的外围边缘；其中绝缘密封盘的外围边缘的外侧表面被靠着电池外壳压缩，并且绝缘密封盘的所述外围边缘使所述端盖与电池外壳电绝缘。
10.根据权利要求8所述的电化学电池，其特征在于所述端盖组件在所述端盖和所述绝缘密封盘之间没有包括另外的盘，其中所述其它盘具有压靠绝缘密封盘的外围边缘的边缘。
11.根据权利要求8所述的电化学电池，其特征在于当从端盖组件位于顶部的垂直位置观察电池时，所述径向延伸臂的顶部表面具有位于其中的环形槽，所述槽在围绕所述凸台的槽基部形成可破裂薄膜部分。
12.根据权利要求8所述的电化学电池，其特征在于当从端盖组件位于顶部的垂直位置观察电池时，所述径向延伸臂的底部表面具有位于其中的环形槽，所述槽在围绕所述凸台的槽基部形成可破裂薄膜部分。
13.根据权利要求11所述的电化学电池，其特征在于所述环形槽被定位成使所述槽的前边缘，即所述槽最靠近凸台的边缘，距离所述凸台表面在2mm以内。
14.根据权利要求12所述的电化学电池，其特征在于所述环形槽被定位成使所述槽的前边缘，即所述槽最靠近凸台的边缘，距离所述凸台表面在2mm以内。
15.根据权利要求8所述的电化学电池，其特征在于当电池内的气体压力达到大约150和700psig(1034×103和4827×103帕斯卡表压)之间范围内的压力时，所述薄膜破裂。。
16.根据权利要求8所述的电化学电池，其特征在于当电池内的气体压力达到大约150和600psig(1034×103和4137×103帕斯卡表压)之间范围内的压力时，所述薄膜破裂。
17.根据权利要求8所述的电化学电池，其特征在于所述电池是AA尺寸的电池，并且所述端盖由壁厚在大约0.5和0.6mm之间的钢制成。
18.根据权利要求8所述的电化学电池，其特征在于当从端盖组件位于顶部的垂直位置观察电池时，所述端盖具有平的中心表面，该表面径向延伸并且终止于一个向下延伸壁，该向下延伸壁终止于一个肘部。
19.根据权利要求8所述的电化学电池，其特征在于当从端盖组件位于顶部的垂直位置观察电池时，所述绝缘密封盘的所述径向延伸臂终止于形成一个肘部的一个向下弯曲表面，该肘部终止于一个向上延伸臂，其中所述向上延伸臂终止于一个第二径向延伸臂，该第二径向延伸臂终止于一末端，该末端形成与所述外壳内侧表面邻接的外围边缘。
20.根据权利要求17所述的电化学电池，其特征在于当从端盖组件位于顶部的垂直位置观察电池时，所述端盖组件的深度由所述端盖顶部表面和所述绝缘密封盘最底部表面之间的垂直距离限定，该深度包括电化学电池长度的大约百分之8和12之间的长度，其中所述电池是AA尺寸的电池。
21.根据权利要求11所述的电化学电池，其特征在于所述槽通过切割所述径向延伸臂的所述顶部表面形成。
22.根据权利要求12所述的电化学电池，其特征在于所述槽通过切割所述径向延伸臂的所述底部表面形成。
23.根据权利要求21所述的电化学电池，其特征在于所述槽基部处的所述可破裂薄膜包括厚度在大约0.04和0.40mm之间的尼龙。
24.根据权利要求22所述的电化学电池，其特征在于所述槽基部处的所述可破裂薄膜包括厚度在大约0.04和0.40mm之间的尼龙。
25.根据权利要求8所述的电化学电池，其特征在于所述电池具有包括锌的阳极、包括二氧化锰的阴极和包括氢氧化钾的水电解液。
26.一种AA尺寸的碱性电池，该电池具有末端开口的圆柱形外壳和插入所述外壳中以将其封闭的端盖组件，所述电池具有正极和负极终端，所述端盖组件包括用作电池终端的端盖和使端盖与电池外壳绝缘的绝缘密封部件，所述绝缘密封部件具有穿过其中的细长导电电流收集器，该电流收集器与端盖电接触，并且所述外壳的边缘弯折于所述端盖的外围边缘之上，从而沿着弯折线形成电池肩部，其改进包括：
端盖组件包括端盖和绝缘密封部件，当从端盖组件位于顶部的垂直位置观察电池时，该绝缘密封部件位于所述端盖之下；所述端盖由单片金属构造的盘组成，该盘具有回旋表面和至少一个穿过其表面的排气孔；其中在所述电池外壳上的位于开口端的任何部分中，所述端盖组件没有包括除所述端盖以外的金属盘；所述绝缘元件包括具有外围边缘的绝缘密封盘，该外围边缘邻接电池外壳并且使所述端盖与电池外壳电绝缘；所述绝缘密封盘包括中心凸台和从所述凸台延伸的整体形成的径向延伸臂；其中所述径向延伸臂围绕所述凸台形成连续的表面；所述径向延伸臂具有位于其中的变薄部分，该变薄部分形成可破裂薄膜，当从端盖组件位于顶部的垂直位置观察电池时，该可破裂薄膜位于所述端盖下方；其中，所述可破裂薄膜围绕所述凸台圆周的至少一部分；其中当电池内的气体压力达到大约400和800psig(2758×103和5516×103帕斯卡表压)之间范围内的压力时，所述薄膜破裂，从而通过所述端盖中的排气孔将气体直接释放到周围环境中。
27.根据权利要求26所述的电化学电池，其特征在于当从端盖组件位于顶部的垂直位置观察电池时，所述径向延伸臂的顶部和底部表面中的至少一个具有位于其中的环形槽，所述槽通过切割所述径向延伸臂的所述表面中的至少一个形成，其中所述槽在所述槽的基部形成所述可破裂薄膜部分，所述可破裂薄膜围绕所述凸台。
28.根据权利要求27所述的电化学电池，其特征在于所述环形槽被定位成使所述槽的前边缘，即所述槽最靠近凸台的边缘，距离所述凸台表面在2mm以内。
29.根据权利要求27所述的电化学电池，其特征在于所述槽在槽基部的宽度在大约0.1和1.0mm之间。
30.根据权利要求27所述的电化学电池，其特征在于所述槽基部处的所述可破裂薄膜包括厚度在大约0.04和0.08mm之间的尼龙。
31.根据权利要求27所述的电化学电池，其特征在于绝缘密封盘包括尼龙，并且包括所述可破裂薄膜的径向延伸臂的厚度在大约0.35和0.45mm之间。
32.根据权利要求27所述的电化学电池，其特征在于所述槽通过用刀子对所述径向延伸臂的顶部和底部表面中的至少一个进行加工制成，其中，所述刀子具有V形切割刀片，并且所述刀片的相对侧形成大约5和30度之间的角度。
33.根据权利要求27所述的电化学电池，其特征在于所述槽通过用加热的刀子对径向延伸臂的顶部和底部表面中的至少一个进行加工制成。
34.根据权利要求26所述的电化学电池，其特征在于当从端盖组件位于顶部的垂直位置观察电池时，所述径向延伸臂的顶部和底部表面中的至少一个具有位于其中的环形槽，所述槽在模制所述绝缘密封盘的过程中形成，其中所述槽在所述槽的基部处形成所述可破裂薄膜，所述可破裂薄膜围绕所述凸台。
35.根据权利要求34所述的电化学电池，其特征在于所述环形槽被定位成使所述槽的前边缘，即所述槽最靠近凸台的边缘，距离所述凸台表面在2mm之内。
36.根据权利要求34所述的电化学电池，其特征在于所述槽在槽基部处的宽度在大约0.25和0.4mm之间。
37.根据权利要求34所述的电化学电池，其特征在于所述槽基部处的所述可破裂薄膜包括厚度在大约0.15和0.4mm之间的尼龙。
38.根据权利要求34所述的电化学电池，其特征在于绝缘盘包括尼龙，并且包括所述可破裂薄膜的径向延伸壁的厚度在大约0.35和0.45mm之间。
39.一种AAA尺寸的碱性电池，该电池具有末端开口的圆柱形外壳和插入所述外壳中以将其封闭的端盖组件，所述电池具有正极和负极终端，所述端盖组件包括用作电池终端的端盖和使端盖与电池外壳绝缘的绝缘密封部件，所述绝缘密封部件具有穿过其中的细长导电电流收集器，该电流收集器与端盖电接触，并且所述外壳的边缘弯折于所述端盖的外围边缘之上，从而沿着弯折线形成电池肩部，其改进包括：
端盖组件包括端盖和绝缘密封部件，当从端盖组件位于顶部的垂直位置观察电池时，该绝缘密封部件位于所述端盖之下；所述端盖由单片金属构造的盘组成，该盘具有回旋表面和至少一个穿过其表面的排气孔；其中在所述电池外壳上的位于开口端的任何部分中，所述端盖组件没有包括除所述端盖以外的金属盘；所述绝缘元件包括具有外围边缘的绝缘密封盘，该外围边缘邻接电池外壳并且使所述端盖与电池外壳电绝缘；所述绝缘密封盘包括中心凸台和从所述凸台延伸的整体形成的径向延伸臂；其中所述径向延伸臂围绕所述凸台形成连续的表面；所述径向延伸臂具有位于其中的变薄部分，该变薄部分形成可破裂薄膜，当从端盖组件位于顶部的垂直位置观察电池时，该可破裂薄膜位于所述端盖下方；其中，所述可破裂薄膜围绕所述凸台圆周的至少一部分；其中当电池内的气体压力达到大约500和900psig(3448×103和6206×103帕斯卡表压)之间范围内的压力时，所述薄膜破裂从而通过端盖中的所述排气孔将气体直接释放到周围环境中。
40.根据权利要求39所述的电化学电池，其特征在于当从端盖组件位于顶部的垂直位置观察电池时，所述径向延伸臂的顶部和底部表面中的至少一个具有位于其中的环形槽，所述槽通过切割所述径向延伸臂的所述表面中的至少一个形成，其中所述槽在所述槽的基部形成所述可破裂薄膜部分，所述可破裂薄膜围绕所述凸台。
41.根据权利要求40所述的电化学电池，其特征在于所述环形槽被定位成使所述槽的前边缘，即所述槽最靠近凸台的边缘，距离所述凸台表面在2mm以内。
42.根据权利要求40所述的电化学电池，其特征在于所述槽在槽基部处的宽度在大约0.1和1.0mm之间。
43.根据权利要求40所述的电化学电池，其特征在于所述槽基部处的所述可破裂薄膜包括厚度在大约0.04和0.08mm之间的尼龙。
44.根据权利要求40所述的电化学电池，其特征在于绝缘密封盘包括尼龙，并且包括所述可破裂薄膜的径向延伸臂的厚度在大约0.35和0.45mm之间。
45.根据权利要求40所述的电化学电池，其特征在于所述槽通过用刀子对所述径向延伸臂的顶部和底部表面中的至少一个进行加工制成，其中，所述刀子具有V形切割刀片，并且所述刀片的相对侧形成大约5和30度之间的角度。
46.根据权利要求40所述的电化学电池，其特征在于所述槽通过用加热的刀子对径向延伸臂的顶部和底部表面中的至少一个进行加工制成。
47.根据权利要求39所述的电化学电池，其特征在于当从端盖组件位于顶部的垂直位置观察电池时，所述径向延伸臂的顶部和底部表面中的至少一个具有位于其中的环形槽，所述槽在模制所述绝缘密封盘的过程中形成，其中所述槽在所述槽的基部处形成所述可破裂薄膜部分，所述可破裂薄膜围绕所述凸台。
48.根据权利要求47所述的电化学电池，其特征在于所述环形槽被定位成使所述槽的前边缘，即所述槽最靠近凸台的边缘，距离所述凸台表面在2mm之内。
49.根据权利要求47所述的电化学电池，其特征在于所述槽在槽基部处的宽度在大约0.25和0.4mm之间。
50.根据权利要求47所述的电化学电池，其特征在于所述槽基部处的所述可破裂薄膜包括厚度在0.15和0.4mm之间的尼龙。
51.根据权利要求47所述的电化学电池，其特征在于绝缘盘包括尼龙，并且包括所述可破裂薄膜的径向延伸壁的厚度在大约0.35和0.45mm之间。
52.一种C尺寸的碱性电池，该电池具有末端开口的圆柱形外壳和插入所述外壳中以将其封闭的端盖组件，所述电池具有正极和负极终端，所述端盖组件包括用作电池终端的端盖和使端盖与电池外壳绝缘的绝缘密封部件，所述绝缘密封部件具有穿过其中的细长导电电流收集器，该电流收集器与端盖电接触，并且所述外壳的边缘弯折于所述端盖的外围边缘之上，从而沿着弯折线形成电池肩部，其改进包括：
端盖组件包括端盖和绝缘密封部件，当从端盖组件位于顶部的垂直位置观察电池时，该绝缘密封部件位于所述端盖之下；所述端盖由单片金属构造的盘组成，该盘具有回旋表面和至少一个穿过其表面的排气孔；其中在所述电池外壳上的位于开口端的任何部分中，所述端盖组件没有包括除所述端盖以外的金属盘；所述绝缘元件包括具有外围边缘的绝缘密封盘，该外围边缘邻接电池外壳并且使所述端盖与电池外壳电绝缘；所述绝缘密封盘包括中心凸台和从所述凸台延伸的整体形成的径向延伸臂；其中所述径向延伸臂围绕所述凸台形成连续的表面；所述径向延伸臂具有位于其中的变薄部分，该变薄部分形成可破裂薄膜，当从端盖组件位于顶部的垂直位置观察电池时，该可破裂薄膜位于所述端盖下方；其中，所述可破裂薄膜围绕所述凸台圆周的至少一部分；其中当电池内的气体压力达到大约200和400psig(1379×103和2758×103帕斯卡表压)之间范围内的压力时，所述薄膜破裂从而通过端盖中的所述排气孔将气体直接释放到周围环境中。
53.根据权利要求52所述的电化学电池，其特征在于当从端盖组件位于顶部的垂直位置观察电池时，所述径向延伸臂的顶部和底部表面中的至少一个具有位于其中的环形槽，所述槽通过切割所述径向延伸臂的所述表面中的至少一个形成，其中所述槽在所述槽的基部形成所述可破裂薄膜部分，所述可破裂薄膜围绕所述凸台。
54.根据权利要求53所述的电化学电池，其特征在于所述环形槽被定位成使所述槽的前边缘，即所述槽最靠近凸台的边缘，距离所述凸台表面在2mm以内。
55.根据权利要求53所述的电化学电池，其特征在于所述槽在槽基部处的宽度在大约0.1和1.0mm之间。
56.根据权利要求53所述的电化学电池，其特征在于所述槽基部处的所述可破裂薄膜包括厚度在大约0.04和0.08mm之间的尼龙。
57.根据权利要求53所述的电化学电池，其特征在于绝缘密封盘包括尼龙，并且包括所述可破裂薄膜的径向延伸臂的厚度在大约0.35和0.45mm之间。
58.根据权利要求53所述的电化学电池，其特征在于所述槽通过用刀子对所述径向延伸臂的顶部和底部表面中的至少一个进行加工制成，其中，所述刀子具有V形切割刀片，并且所述刀片的相对侧形成大约5和30度之间的角度。
59.根据权利要求53所述的电化学电池，其特征在于所述槽通过用加热的刀子对径向延伸臂的顶部和底部表面中的至少一个进行加工制成。
60.根据权利要求52所述的电化学电池，其特征在于当从端盖组件位于顶部的垂直位置观察电池时，所述径向延伸臂的顶部和底部表面中的至少一个具有位于其中的环形槽，所述槽在模制所述绝缘密封盘的过程中形成，其中所述槽在所述槽的基部处形成所述可破裂薄膜部分，所述可破裂薄膜围绕所述凸台。
61.根据权利要求60所述的电化学电池，其特征在于所述环形槽被定位成使所述槽的前边缘，即所述槽最靠近凸台的边缘，距离所述凸台表面在2mm之内。
62.根据权利要求60所述的电化学电池，其特征在于所述槽在槽基部处的宽度在大约0.25和0.4mm之间。
63.根据权利要求60所述的电化学电池，其特征在于所述槽基部处的所述可破裂薄膜包括厚度在0.15和0.4mm之间的尼龙。
64.根据权利要求60所述的电化学电池，其特征在于绝缘盘包括尼龙，并且包括所述可破裂薄膜的径向延伸壁的厚度在大约0.35和0.45mm之间。
65.一种D尺寸的碱性电池，该电池具有末端开口的圆柱形外壳和插入所述外壳中以将其封闭的端盖组件，所述电池具有正极和负极终端，所述端盖组件包括用作电池终端的端盖和使端盖与电池外壳绝缘的绝缘密封部件，所述绝缘密封部件具有穿过其中的细长导电电流收集器，该电流收集器与端盖电接触，并且所述外壳的边缘弯折于所述端盖的外围边缘之上，从而沿着弯折线形成电池肩部，其改进包括：
端盖组件包括端盖和绝缘密封部件，当从端盖组件位于顶部的垂直位置观察电池时，该绝缘密封部件位于所述端盖之下；所述端盖由单片金属构造的盘形成，该盘具有回旋表面和至少一个穿过其表面的排气孔；其中在所述电池外壳上的位于开口端的任何部分中，所述端盖组件没有包括除所述端盖以外的金属盘；所述绝缘元件包括具有外围边缘的绝缘密封盘，该外围边缘邻接电池外壳并且使所述端盖与电池外壳电绝缘；所述绝缘密封盘包括中心凸台和从所述凸台延伸的整体形成的径向延伸臂；其中，所述径向延伸臂围绕所述凸台形成连续的表面；所述径向延伸臂具有位于其中的变薄部分，该变薄部分形成可破裂薄膜，当从端盖组件位于顶部的垂直位置观察电池时，该可破裂薄膜位于所述端盖下方；其中，所述可破裂薄膜围绕所述凸台圆周的至少一部分；其中当电池内的气体压力达到大约150和250psig(1034×103和1724×103帕斯卡表压)之间范围内的压力时，所述薄膜破裂从而通过端盖中的所述排气孔将气体直接释放到周围环境中。
66.根据权利要求65所述的电化学电池，其特征在于当从端盖组件位于顶部的垂直位置观察电池时，所述径向延伸臂的顶部和底部表面中的至少一个具有位于其中的环形槽，所述槽通过切割所述径向延伸臂的所述表面中的至少一个形成，其中所述槽在所述槽的基部形成所述可破裂薄膜部分，所述可破裂薄膜围绕所述凸台。
67.根据权利要求66所述的电化学电池，其特征在于所述环形槽被定位成使所述槽的前边缘，即所述槽最靠近凸台的边缘，距离所述凸台表面在2mm以内。
68.根据权利要求66所述的电化学电池，其特征在于所述槽在槽基部处的宽度在大约0.1和1.0mm之间。
69.根据权利要求66所述的电化学电池，其特征在于所述槽基部处的所述可破裂薄膜包括厚度在大约0.04和0.08mm之间的尼龙。
70.根据权利要求66所述的电化学电池，其特征在于绝缘密封盘包括尼龙，并且包括所述可破裂薄膜的径向延伸臂的厚度在大约0.35和0.45mm之间。
71.根据权利要求66所述的电化学电池，其特征在于所述槽通过用刀子对所述径向延伸臂的顶部和底部表面中的至少一个进行加工制成，其中，所述刀子具有V形切割刀片，并且所述刀片的相对侧形成大约5和30度之间的角度。
72.根据权利要求66所述的电化学电池，其特征在于所述槽通过用加热的刀子对所述径向延伸臂的顶部和底部表面中的至少一个进行加工制成。
73.根据权利要求65所述的电化学电池，其特征在于当从端盖组件位于顶部的垂直位置观察电池时，所述径向延伸臂的顶部和底部表面中的至少一个具有位于其中的环形槽，所述槽在模制所述绝缘密封盘的过程中形成，其中所述槽在所述槽的基部处形成所述可破裂薄膜部分，所述可破裂薄膜围绕所述凸台。
74.根据权利要求73所述的电化学电池，其特征在于所述环形槽被定位成使所述槽的前边缘，即所述槽最靠近凸台的边缘，距离所述凸台表面在2mm之内。
75.根据权利要求73所述的电化学电池，其特征在于所述槽在槽基部处的宽度在大约0.25和0.4mm之间。
76.根据权利要求73所述的电化学电池，其特征在于所述槽基部处的所述可破裂薄膜包括厚度在0.15和0.4mm之间的尼龙。
77.根据权利要求73所述的电化学电池，其特征在于绝缘盘包括尼龙，并且包括所述可破裂薄膜的径向延伸壁的厚度在大约0.35和0.45mm之间。
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