CN201804924U - 碱性电池密封圈及使用该密封圈的碱性电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种碱性电池密封圈及使用该密封圈的碱性电池，密封圈包括连接封装在外壳内周面的外周部，与电池集流器密合的凸起部，连接外周部和凸起部的连接部；所述连接部设有防爆孔，防爆孔具有内侧壁、外侧壁，内侧壁和外侧壁之间设有防爆膜，内侧壁与凸起部之间设有一定间隔L1，L1>0.5mm。本实用新型所提供的密封圈，由于防爆膜位于连接部的中间区域，这样在生产或安装密封圈时，特别是将集流器穿过密封圈时防爆膜所受应力减小，不易断裂，电池防漏液性能得到提高。

Description

碱性电池密封圈及使用该密封圈的碱性电池

技术领域

本实用新型涉及碱性电池的密封技术，尤其涉及碱性电池所使用的密封圈。

背景技术

碱性电池具有一端开口的外壳，当把内容物装入电池后，在开口端安装端盖，为了防止漏液，在端盖与外壳之间设置绝缘密封圈，然后通过对外壳进行卷边将端盖和密封圈固定从而密封开口。但碱性电池的一个问题是，当电池在高温或过放电时，电池内部产生气体，导致内压增大，电池变形，甚至发生爆炸。因此碱性电池通常设置了防爆结构，例如把密封圈设置薄弱部分，并在端盖上设置通气孔，在薄弱部分断裂时气体可以排出。现有密封圈一般采用尼龙66（PA66）制成，其结构见图1，这种密封圈在凸起部9根部设置有较薄的环状防爆膜8（密封圈薄弱部分），当电池内压超过设定压力时，防爆膜8断裂。但这种结构的缺陷在于，防爆膜在凸起部9根部设置，生产或安装电池时，特别是将集流器穿过密封圈时，由于集流器和密封圈是过盈配合，需要较大的力才能将集流器穿过，若防爆膜在凸起部根部设置，由于其本身具有比其他部分更薄的厚度，防爆膜所受应力过大容易受伤，在电池使用中，受伤的防爆膜会在电池未达到预定压力便断裂，从而导致电池漏液。而如果在凸起部根部位置设置加强筋，则又使得密封圈结构更加复杂。

发明内容

本实用新型为了解决密封圈防爆膜容易受伤导致漏液的技术问题，提供一种防漏液性能好的碱性电池密封圈以及使用该密封圈的碱性电池。

 本实用新型提供的碱性电池密封圈，包括外周部、凸起部、以及连接外周部和凸起部的连接部，所述外周部连接封装在外壳内周面；所述凸起部与电池集流器密合；所述连接部设有防爆孔，防爆孔具有内侧壁、外侧壁，内侧壁和外侧壁之间设有防爆膜，内侧壁与凸起部之间设有一定间隔L1，L1>0.5mm。

更优选地，所述防爆孔形状为腰形、三角形或其他多边形中的一种。

更优选地，所述防爆膜的厚度为0.08-2.8mm。

更优选地，所述防爆膜设置在防爆孔的中间。

更优选地，所述防爆孔数目为多个。

更优选地，所述连接部本体厚度为H2，H2≥1mm。

更优选地，所述密封圈总体厚度为H1，H1<6mm。

更优选地，在所述连接部的外缘设有向下延伸的裙部。

更优选地，所述裙部包括内壁、外壁，所述内壁向外倾斜，并与水平方向靠内侧的夹角为α，α的范围为120°-130°；所述外壁垂直或向外倾斜，向外倾斜时与水平方向靠外侧的夹角为β，β的范围为85°-88°。

本实用新型还提供一种碱性电池，包括具有开口端的外壳，收纳于外壳内的正极、负极、位于正极与负极之间的隔膜、碱性电解液、集流器，所述开口端设有端盖对其封口，所述端盖与外壳之间设有本实用新型所提供的密封圈，所述集流器穿过密封圈插入负极并和端盖电连接。

本实用新型提供的密封圈，由于防爆膜与凸起部之间有一定的间隔，这样在生产或安装密封圈时，特别是将集流器穿过密封圈时，防爆膜所受应力减小，不易破裂，避免了防爆膜在未达到预定压力便断裂导致电池漏液的情况发生，所以电池防漏液性能得到提高。 

附图说明

 图1是现有技术的密封圈剖面图。

图2是本实用新型的碱性电池剖面图。

图3是本实用新型的密封圈剖面图。

图4是实施例一的密封圈剖视图及尺寸图。

图5是实施例一的密封圈俯视图及尺寸图。

图6是实施例二的密封圈剖视图及尺寸图。

图7是实施例二的密封圈俯视图及尺寸图。 

具体实施方式

 图2是本实用新型提供的AA型号碱性电池，包括具有开口端11和封闭端12的圆柱形外壳1，含有二氧化锰的正极2，含有锌的负极3，配置在正极2和负极3之间的隔膜4，碱性电解液（图中未示出），集流器5。所述开口端11设有端盖6对其封口，所述端盖6与外壳1之间设有密封圈7，所述集流器5穿过密封圈7插入负极3并和端盖6电连接。

继续参阅图2，电池的外壳1典型地为圆柱形。为了固定密封圈7的位置，在距离外壳开口端11一定距离处进行滚压切槽，槽13距开口端11的距离应足够，以致开口端11能被弯折处于密封圈7周边之上。外壳1的任一部分可构成正极端子，优选地，正极端子位于外壳1的封闭端12上的凸起121。外壳由本技术领域人员所公知的材料制成，优选为镀镍钢。

密封圈7的结构请参阅图3，密封圈7由连接封装在外壳1内周面的外周部71，与集流器5密合的凸起部72，连接外周部71和凸起部72的连接部73组成。下面详细介绍密封圈7各部分的结构。

密封圈7有一个厚的中央凸台部分，形成了所述的凸起部72。凸起部72中间具有穿过其中以容放集流器5的中心孔721。在凸起部72顶部优选设置与中心孔721相通的凹槽724，用于容纳集流器5较大的一端（即下文提到的集流器的头部51）。为了防止凸起部72产生应力开裂现象，在凸起部72底部设有两个圆周斜坡722、723，用以加强插入的集流器5强度。凸起部72底部所在的位置构成密封圈7的最低点。

从连接部73外缘向下延伸一个圆周裙部74，提供附加的柔性部分使密封圈7可更好的经受在卷边时施加的径向压缩力而不会开裂。裙部74包括内壁74a、外壁74b及水平的底壁74c。裙部74可以稍微向外倾斜，即内壁74a、外壁74b均向外倾斜，并且优选地，参阅图2，在外壁74b和外壳1主壳体的内表面之间有间隙741，即裙部74的最大外径（最下端）小于外壳1主壳体的直径，这样在安装时，只需少量的力就可把密封圈7插入壳内。底壁74c的位置在连接部73底面与凸起部72底部之间，即最短不得短于连接部73底面，最长不超过凸起部72底部，优选为与凸起部72底部处于同一水平面。内壁74a与水平方向靠内侧的夹角为α，α的范围为120°-130°；外壁74b与水平方向靠外侧的夹角为β，β的范围为85°-88°。裙部也可以不向外倾斜，参阅图6实施例二提供的密封圈7′，此时只有内壁74a′向外倾斜，而外壁74b′垂直。

继续参阅图3，所述外周部71从连接部73外缘向上延伸。外周部71的内表面与连接部73顶面接合处形成一个台阶711，用于放置端盖6。外周部71的外表面与裙部74的外壁74b接合处形成另一个台阶712，当密封圈插入外壳1内后，台阶712搁置在槽13上。外周部71顶部所在位置构成密封圈的最高点，整个密封圈7的厚度H1即从外周部71顶部到凸起部72底部之间的距离，H1<6mm。

密封圈的连接部73位于凸起部72和外周部71之间，其整体水平设置。连接部73本体的厚度为H2，H2≥1mm。连接部73设有防爆膜732，防爆膜732的形成是在连接部73上设有防爆孔731，防爆孔731具有垂直的内侧壁731a、外侧壁731b，内侧壁731a和外侧壁731b之间设有具有较薄厚度的膜片，这个膜片就是所述的防爆膜732。所述内侧壁731a与凸起部72之间有一定的间隔L1，L1>0.5mm；外侧壁731b与台阶711之间的间隔为L2，L2大致等于L1，即防爆孔731位于连接部73的中间区域。防爆孔731的形状可以为腰子形、三角形或其他多边形中的一种。可以相信在要求的内压力水平下发生断裂，单个的防爆孔是足够的，但是，密封圈也可设置多个隔绝的防爆孔，作为附加的安全性能来确保在要求的电池内压力下发生断裂。

所述防爆膜732可以形成于防爆孔731顶部，也可以形成于防爆孔731底部，或者在防爆孔731中间。已经发现，当防爆膜732设于防爆孔731中间时，其结构比防爆膜732在防爆孔731顶部或底部更为可靠，是更为优选的方式。防爆膜732不能厚，否则起不到防爆作用，而太薄又容易造成电池漏液，防爆膜732的厚度范围为0.08-2.8mm，在这种设计中，防爆压力达到4-10Mpa；防爆膜732厚度更优选为0.1-0.5mm，在这种设计中，防爆压力达到4-7MPa。

密封圈由抗腐蚀的塑料制成，优选为尼龙66（PA66），因为尼龙66具有高的机械强度，耐热，耐酸，耐碱，电绝缘性好，有自熄性，无毒，无臭，耐候性好，PA66还具有高吸湿性能，在碱锰电池中吸水自涨，有利于填补密封圈与外壳之间的空隙，提高封口防漏液性能。所述外周部71、凸起部72、连接部73、防爆膜732、裙部74都是在模制密封圈的过程中一体注射成型。

与现有技术不同的是，参阅图1，现有技术中防爆膜8非常接近，或正好位于凸起部9根部，且为连续的环状，在生产或安装时，特别是在将集流器穿过密封圈时，防爆膜8容易受伤断裂；而本实用新型还存在一定的间隔L1，优选为防爆孔正好在连接部73中间位置，且可以为多个隔绝的防爆膜，这样应力不会集中在薄弱的防爆膜上，防爆膜不容易受伤断裂。另外连接部73本体的厚度H2≥1mm，比通常密封圈设计的要厚，这样能加强密封圈的强度，取消原有辅助垫片。此外，本实施例的密封圈总厚度H1<6mm，有效减小了密封圈的体积从而增加了电池内活性物质填充量，提高了电池的整体性能。

下面接合实施例来对本实用新型进行进一步详细说明。

实施例一。

参阅图4，本实施例的凸起部72的外径为3.8mm，中心孔721直径为1.35mm。

裙部74的内壁74a与水平方向靠内侧的夹角α为125°，外壁74b与水平方向靠外侧的夹角β为85°，底壁74c与凸起部72底部处于同一水平面。

外周部71高度为2.6mm，外径为13.6mm。台阶711的高度为0.6mm。

密封圈7的厚度H1为5mm。

连接部73本体的厚度H2为1.36mm。防爆膜732厚度为0.15mm，防爆压力达到6MPa，即当电池内压达到6MPa时，防爆膜732会断裂。

本实施例防爆孔731的形状为腰子形，如图5所示，具体为圆环的大约四分之一部分，该圆环围绕凸起部72并与中心孔721同心设置。圆环的外圆直径为8.45mm，内圆直径为6.85mm。腰子形防爆孔731两端为圆弧，半径为0.4mm，两个圆弧的圆心直线距离为2.4mm。L1、L2为1.5mm。本实施例提供的密封圈具有两个防爆孔731，这两个防爆孔731处在围绕凸起部72的同一圆环上，并且对称设置。

实施例二。

参阅图6，本实施例的凸起部72′的外径为3.8mm，中心孔721′直径为1.35mm。

裙部74′的内壁74a′与水平方向靠内侧的夹角α′为130°；外壁74b′垂直设置；底壁74c′位于连接部73′底面与凸起部72′底部之间，具体的底壁74c′与凸起部72′底部之间的距离为1.2mm。

外周部71′高度为2.6mm，外径为13.6mm。

密封圈7′的厚度H1′为5.2mm。

连接部73′本体的厚度H2为1mm。防爆膜732′厚度为0.15mm，防爆压力达到6MPa，即当电池内压达到6MPa时，防爆膜732′会断裂。

本实施例防爆孔731′的形状为三角形。如图7所示，为了便于设计，三角形为等腰三角形，底边高位于径向方向，顶角朝向凸起部72′，三角形的高为1.75mm，底边长为1.75mm。并且L1′为1.18mm，L2′为1.22mm。需要说明的是，当防爆孔731′为三角形或其他多边形时，其内侧壁731a′和外侧壁731b′并不像腰子形防爆孔明显，此时，内侧壁731a′指的是从整体上看靠近凸起部72′的一侧，外侧壁731b′指的是从整体上看靠近台阶711′的一侧；而L1指的是内侧壁731a′与凸起部72′之间的最短距离（腰子形防爆孔的内侧壁上的每一点与凸起部72之间的距离都是相等的），L2′指的是外侧壁731b′与台阶711′之间的最短距离。本实施例提供的密封圈具有两个防爆孔731′，这两个防爆孔731′对称设置。

以上是本实用新型的两个实施例，下面介绍使用该密封圈的碱性电池。

参阅图2，端盖6为盘形式，具有一中心平台61和环绕该平台的径向延伸部63，所述径向延伸部63低于中心平台61所在的平面。在中心平台61外缘设有向下延伸部62，并通过它连接径向延伸部63。在径向延伸部63外缘设有向上延伸的周边631。在端盖6上还设有一个或多个排气孔64，排气孔64优选对称设置于向下延伸部62上，当防爆膜断裂后，电池内部的气体可通过排气孔64排出。端盖6不仅可以作为电池的负极端子，还起到径向弹簧的作用，使得密封圈7在外壳进行卷边时可以承受较高的径向压缩力。端盖6由具有好的机械强度及抗腐蚀性的导电材料制成，如SPCC、SPCE。

集流器5为铆钉的形式，具有一端突出的头部51和细长的尾部52。参阅图2，首先把集流器的头部51焊接到端盖的中心平台61内表面，从而使集流器5与端盖6形成电连接，随后集流器5插入密封圈凸起部的中心孔721，并且直到集流器头部51抵接凹槽724的底部为止。当集流器5穿过中心孔721后，端盖6的周边631对着密封圈的外周部71的内表面，端盖6搁置在密封圈外周部的台阶711上。为了防止电解液的爬碱现象，中心孔721与集流器5形成过盈配合，并且优选地，在插入中心孔721之前，集流器的尾部52表面或中心孔721内表面涂有密封材料，例如沥青涂料，以进一步提高防漏液性能。随后，密封圈7与集流器5及端盖6的组合件一起插入外壳的开口端11，直到密封圈外周部的另一台阶712搁置在外壳的槽13上，集流器5插入负极3。为提高密封圈和外壳之间的密封性，可用密封剂，如沥青涂料，在组合件插到开口端11之前，把密封剂涂在密封圈外周部71的外壁或开口端11的内表面。然后对开口端11进行卷边，即外壳的开口端11经由密封圈外周部71在端盖6的周边631收敛，将外壳的开口端封口，使密封圈外周部71形成在端盖6和外壳1之间的紧密封，同时也使得端盖6与外壳1绝缘。集流器的材料为本技术领域所熟知的SPCC，但不限于此。

使用本实用新型的密封圈的碱性电池，其制备工艺是将正极材料插入电池外壳1，利用加压工具将正极材料再成形为正极2，使其与外壳1的内壁密合。在与外壳1的内壁密合的正极2的中央配置有底圆筒形的隔膜4。在隔膜4内注入规定量的碱性电解液，在经过规定的时间后，将负极3填充到隔膜4内。将端盖6、集流器5、以及本实用新型提供的密封圈7安装好的组合件插入外壳1，并进行封口得到本实用新型的碱性电池。当碱性电池在高温或过放电时，电池内部产生气体，当电池内压力达到一定值时，密封圈的防爆膜断裂，气体从端盖的排气孔排出，从而电池内压降低到正常值，实现密封圈防爆功能。

为检验本实用新型的碱性电池防漏液性能，准备好使用实施例一、实施例二提供的密封圈的碱性电池各50支做高温测试，在高温60℃烘烤10天，20天，30天，40天，然后分别观察电池是否漏液，结果发现电池经过烘烤后，均没有出现漏液现象。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (10)

1.碱性电池密封圈，其特征是：包括外周部（71）、凸起部（72）、以及连接外周部（71）和凸起部（72）的连接部（73），所述外周部（71）连接封装在外壳（1）内周面；所述凸起部（72）与电池集流器（5）密合；所述连接部（73）设有防爆孔（731），防爆孔具有内侧壁（731a）、外侧壁（731b），内侧壁和外侧壁之间设有防爆膜（732），内侧壁（731a）与凸起部（72）之间设有一定间隔L1，L1>0.5mm。

2.如权利要求1所述的碱性电池密封圈，其特征是：所述防爆孔（731）形状为腰形、三角形或其他多边形中的一种。

3.如权利要求1所述的碱性电池密封圈，其特征是：所述防爆膜（732）的厚度为0.08-2.8mm。

4.如权利要求1所述的碱性电池密封圈，其特征是：所述防爆膜（732）设置在防爆孔（731）的中间。

5.如权利要求1所述的碱性电池密封圈，其特征是：所述防爆孔（731）数目为多个。

6. 如权利要求1所述的碱性电池密封圈，其特征是：所述连接部（73）本体厚度为H2，H2≥1mm。

7.如权利要求1所述的碱性电池密封圈，其特征是：所述密封圈总体厚度为H1，H1<6mm。

8.如权利要求1所述的碱性电池密封圈，其特征是：在所述连接部（73）的外缘设有向下延伸的裙部（74）。

9.如权利要求8所述的碱性电池密封圈，其特征是：所述裙部（74）包括内壁（74a）、外壁（74b），所述内壁（74a）向外倾斜，并与水平方向靠内侧的夹角为α，α的范围为120°-130°；所述外壁（74b）垂直或向外倾斜，向外倾斜时与水平方向靠外侧的夹角为β，β的范围为85°-88°。

10.一种碱性电池，包括具有开口端（11）的外壳（1），收纳于外壳（1）内的正极（2）、负极（3）、位于正极与负极之间的隔膜（4）、碱性电解液、集流器（5），所述开口端（11）设有端盖（6）对其封口，所述端盖（6）与外壳（1）之间设有密封圈（7），所述集流器（5）穿过密封圈（7）插入负极并和端盖电连接，其特征在于：所述密封圈（7）为权利要求1-9任一项所述的碱性电池密封圈。

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