TW200529484A - Pressure dissipation assembly for electrochemical cell - Google Patents

Description

200529484 ，九、發明說明： 相關申請案之交互參考 本申請案係主張2003年11月13日申請之美國臨時專 利申請案序號第30/5 19,669號之優先權，在此合併參考此 揭不之全部。 有關聯邦贊助的研究或開發之聲明 不適用。 【發明所屬之技術領域】 本發明大致有關於電化電池，而更特別的是有關於在鎳 氫電池操作期間中用來消散增壓的電池内容物之組件。 【先前技術】 傳統的一次錄氫電池包含圓柱狀的蓄電池組之罐體，此 罐體則具有一個包圍著電極群組之封閉末端，此電極群組 則是由一種螺旋狀的捲繞薄板所構成，其中在一種鹼性電 解質液體下將一個正電極、一個隔板、以及一個負電極彼 此相互堆疊在一起。此負電極被配置在電極群組之最外 部，使之與蓄電池組罐體電氣接觸。此罐體的開放末端則 由一個隔離於此罐體的正端子之末端蓋所包圍。將其正電 極連接至此正端子之末端蓋。此種型式的NiMH電池對熟 習此項技術人員而言乃是熟知的。 如此的電池典型地包含一種密封物，其避免設置在電池 内的物質在端板與容器之間的介面洩漏。在電池正常使用 期間，於空腔之内的壓力乃是充分低的，因而對電池架構 的完整性實質呈現出無烕脅之狀態。然而，如果誤用電池， 200529484 如果使 則相當大的壓力便可能會建立在電池之内。例如 用者將電池暴露在極度高溫下，則相當大的壓力便可能累 積於電池之内。如果沒有任何用來消散壓力的機構存在， 則蓄電池組便會以一種無法預測的方式失效。為了避免此 種狀況發[可在電池中安裝一些排放孔，而此電池仍會 保持封閉一直到壓力超過臨界值限制為止，此時，排放孔 便會開啟，藉此允許壓力從電池消散而進入周遭環境。 數種缺點與傳統排放孔有所關連。例如，傳統排放孔包 含大的墊環（grommet)墊環以及其他在電池内會佔有相當大 量的空間的部#，否則該等空間將可被有效的陽極與陰極 物質佔有。此外，傳統的排放孔乃是設計用以在某一壓力 下開啟，而該壓力是排放構件上的排放孔的壓縮之函數。 在製造期間中壓縮量並非容易控制的，而且已經證實了如 此諸多排放孔之操作並非一致且非可預測的。 因此需要一種相較於傳統所實現的方式而能以更可預 測的方式操作的電化電池之排放孔。對排放孔與開關所進 一步期望的是，執行其個別功能，同時佔有最小的對於有 效的電化電池部件有所貢獻之電池内部的體積量。 【發明内容】 根據本發明其中之一觀點，配置一種安裝在電化電池中 的壓力消散系統。此壓力消散系統包含一個控制著電池端 子末端與電池電極之間的電氣交連之開關、以及一個在預 疋棑放壓力作用於排放孔中的排放構件時提供排放通道給 受壓的電化電池内容量之排放孔。 200529484 根據本發明另一個觀點，配置一種安裝在電化電池中的 排放孔機構。排放孔機構包纟個界定有—孔的外殼， 而此：：具有-個由第-直徑所界定的第-區域以及一個 由]方、第直徑之第二直徑所界定的階梯狀區域，以及2) 一個设置在孔中的排放構件，其在預定的壓力作用於排放 構件時提供穿過一個圓孔眼的排放通道。 根據本發明之另一個觀點，一種電化電池係包含一個設 置4近於电池‘子末端之電池端子、一個與此電池端子電 氣又連之電極、以及一個壓力消散系统。此壓力消散系統 包含1卜個控制著電池端子末端與電極電極之間的電氣交 連之開關’以A 2)-個在預定排放壓力作用於 提供排放通道之排放構件。 ^ ' 务明之另一個實施例，提供一種方法以為響應於 電化電池的壓力增加而排放壓力之用，其電池則為包：」 ，電極、一個電池端子、一個可移動地將電極連接至；池 4:子的開關、以及一個會致使電池壓力消散的排放構件之 型式。此方法包含（A)開啟開關用以移除電極與電池端子之 間的電氣連接，（B)經歷電池壓力增加至排放壓力之臨界 值，以及之後（c)啟動排放構件用以提供一個會致使所 的電池壓力消散之通道。 ^ ϋ 依照以下各種實施例細節說明之檢閱，結合所附申嘈專 =牵巳圍，其他的觀點與優點將會是顯而易見的進而得到特 定構造、組成變動、與實際屬性更為完整之認知。在此夂 考以下的圖式’其中相似參考數字對應於整個相似的元件翏 200529484 【實施方式】

現在請參照圖1，一個範例的NiMH(鎳氫）二次電化電 池20之正端子末端22係被描繪，而熟知此技術者將會體 認到本發明能夠應用至其他的二次電池型式，例如，可再 充電的鹼性錳、鋰離子、或者任何一種熟知此技術者所知 的可替代之電池。電池20因而適用於數位相機、可攜式CD 與DVD播放機、手電筒、或者其他以電池供電的裝置，而 且此電池包含任何尺寸之圓柱狀電池，諸如尺寸AAAA、 AAA、AA、C、次C、以及D尺寸之電池。 電池20包含一個具有界定電池負末端的封閉末端之外 部傳導性罐體23、以及一個界定正端子末端22之開放末 立而。罐體23之封閉末端為傳統的，故而未顯示之。將一個 正端子末端帽狀物24固定於負罐體23之開放末端，藉以 提供電池之封閉。特別的是，藉由以圖丨的箭頭A 徑向地折疊捲縮罐體23之開放（上方）末端來封閉電池如， 圖1係彳田繪在折豐捲縮前後兩者之罐體23的開放末端。

正（例如，鎳氫氧化物）電極25係可移動地電氣連接 正鳊子末编帽狀物24，即如經由以下的說明更為顯而易 的。此電池進一步地包含一個電氣連接於罐體幻之負電 27(例如，氫化物電極）、以及單獨一種鹼性電解質（例如 鉀氫氧化物）或者與其他鹼性金屬氫氧化物之組合。將此 極设置於内部空腔29，並且由一個隔板31所分隔。這些 極相對的尺寸能夠調整而吻合於電池之實際與電氣的 格’而電池2G於其内部能夠進—步地包含傳統的=負 10 200529484 繞的電極。 端子末端帽狀物24會覆蓋著壓力消散組件丨〇6，此組 件包含一個在内部電池壓力已經達到第一個臨界值之時可 用來斷開末端帽狀物24與電極之間的電氣連接之壓力響應 開關81。此壓力消散組件106進一步地包含一個排放孔 Π1，在内部電池壓力已經達到第二個臨界值時，此致使增 壓的電池内容物之釋放。 设置在正端子末端22中的部件係大致包含末端帽狀物 24八藉由個墊環42而維持與第一傳導性墊圈32之接 觸。在彈簧構件96所提供的力之下，第二傳導性墊圈72 可移動地接觸於第-傳導性墊圈32,此彈簧構件％是藉由 -個絕緣構件8G分離於第m2。於其巾之―末端上， 將個圓孔眼50連接至第二傳導性塾圈72，並且進一步地 電氣連接至正電極2 s。ϊ目士 ， 电位25。現在將詳細地說明這些部件。 明確地說，正☆山2 I , 而子末鳊帽狀物24為一種環形的構件， 其包含一個界定正電 池而子之中心凸塊20、一個環繞著凸 塊2 6之壓下的搭, 衣狀水平梯階28、以及一個環繞著梯階28 的進一步壓下的之 ^ α ^ 衣狀凸緣3〇。末端帽狀物24界定一個設 置方；凸塊2 ό與梯階 说π比。。t 8之下的内部空隙104。通道1〇3會在 梯階28與凸緣3〇 曰私 笼难、i 間的位置上延伸穿過末端帽狀物24。 弟一傳導墊圈 接於凸緣30之下，同樣也是一種環狀構件，並且設置緊 第-墊圈32會界^與此凸緣3G直接接觸。明確地說， 緣30之上方：屬：一個於其周邊上其上方表面會接觸著* 反34 ’以及一個從上方金屬板34以徑向 11 200529484 向内延伸之下方金屬板38。 含多個向上彎曲之凸綾板8之内部末端係包 F 表（例如，其周圍有三個彼此大約間 隔120之凸緣）。 «42為—種環狀之絕緣構件，並且能夠由任 充靡、非傳導性情性材質所形成 利 予陸貝適用的材質包含而不受限於聚丙烯、 :體二二.I、以及其等效物。墊環42提供-種密封該 從：、也所Λ 猎以避免在操作期間中陽極或者電解質 “池所不要的茂漏。塾環42包含一個環狀較料，並整人 地連接至向外延伸的撓性臂狀物46，其依序地整 -個設置於外部罐體以及凸緣30與塾圈32 之間的外部末端44。臂狀物46外部末端之上方表面提= 圈32之密封。外部末端44會將末端帽狀物“圈、 絕緣於罐體23。唇狀物59從外部末端44徑向地：内圈延伸2 於凸緣30之上方位置。#罐體23折疊捲縮時，外部末# % 料便會向内合攏，此壓縮外部末端44依靠著凸緣％之夕^ 部邊緣，而軸向地I縮著唇狀物59依#著凸緣％。 圓孔眼50包含一個環狀之電氣導體，其界定一個以轴 向延伸而牙過電氣導體之階描爿 梯狀孔55。明確地說，圓孔眼 Μ包卜個順著轂48的徑向内部末端延伸之中心圓柱狀， 此頸部界定第一内部直徑m。繫緊連接器金屬板;2 1合地連接至頸部54之下方末端，而徑向地順著穀48下 方末端延伸。撓性的傳導性突出部53將圓孔眼5Q電 連接至電池20之内部29的正電極乃。 、 η 200529484

一個=!56係整合地連接至頸部54之上方末端並且包含 ::::?4向上與徑向向内延伸的下方部分60。下方部 刀/ ^個於其最窄點上具有小於頸部54第一直徑D1 弟一内部直徑D2之漸細的咽喉狀部分。因而藉由第一與 弟一直^ D1與D2來界定階梯狀孔55。壁56進一步地包 含一個上方部分64’其向上彎曲並且從咽喉狀物62徑向地 向外f至到達上方末端66為止。外部端子部分68會向下 亚且從上方部分66徑向地向外f曲。壁％因而界定一個 棱向面朝外之内凹表面57。 、一個柔性排放構件73設置於孔55之内，並且具有一個 車乂大於孔55的第一直徑D1之未壓縮外部直徑。在其中之 方觀點上，排放構件73具有一個較大於第一直徑D1 10% 與範圍的無壓縮直徑。圓孔眼5〇目此同樣也能夠概括 地稱為-種保留著排放構件73之外殼。排放構件Μ會變 形以便在插入孔55之時適合於頸部54徑向内部表面之輪

廓以及壁56之下方部分6〇。儘管根據本發明其中之一觀 點，排放構件73為一種球狀體，然而應該體認到的是，排 冓牛7 3 了#代地能夠假設為任何一種可適用的形狀，諸 如一種卵形體，能夠阻隔經過圓孔眼50之流體流動，直到 内。卩電池壓力達到預定臨界值為止，即如同以下更為詳細 說明的。 儘官根據本發明之一觀點，實現階梯狀孔55是經過圓 孔眼50以及鉤構件56，但熟知此技術者將會體認到能夠使 用任何一種提供在此所說明的電氣連接之架構或架構組合 13 200529484 來實現階梯狀孔，此電n洁 丸連接會界定一個内部孔，而此^丨 則會具有較大於第二直徑的笛 b孔 l的弟一直徑，並且在壓力消 間中設置於第一直徑相對於妞妨捃从/ 月放期 對方、排放構件行進方向的下游， 如同以下更為詳細說明的。 ρ 構件73之下方位置上，^ ΰ $、、’日的’在排放 月匕夠將一個保持彈簧71安 放構件73與圓孔眼50之間的介面上，藉：在排 73對著階梯狀孔55之壓 9 文構件 &鈿，進而稭以改善密封，而避 效電池内容物在常態操作期間中沒漏於空隙ι〇4之中。有 :二傳導環狀塾圈72包含一個水平延伸的板A其會 、者較48上方表面仃進。板74之徑向内部末端會向上彎 延伸於内凹表面57之中，而接觸著圓孔眼5〇之外 口Ρ 4为68。板74的外部末端之方 表面係可移動地接觸著 弟一傳導性墊圈32之凸緣4G。所以，傳導性墊圈32 跳，關81響細部電池壓力之接觸，即如同以下更 ό羊細纟兄明的。 ”、 —因此應該體認到的是’在常態操作期間中，藉由一條分 別經由第一與第二傳導性 ^ , 延伸於端子末端帽 ^ 肖電極25之間的電氣傳導性路徑、圓孔眼50、以 =:。53來完成其電化電路’藉以致能電池2。放電以 ^撺構件80為環形的，並且能夠由任何—種絕緣材質 例如塑膠或者橡膠。支撐構件8〇包含中心設置的 貝貝0柱狀穀90,此被定位於圓孔眼5〇上方末端“之上， 亚且界定-個徑向對齊於階梯狀孔55之内部孔仏將—個 14 200529484 水平臂狀物82徑向地從數9〇 84則會從臂狀物82徑向 下方末端延伸出’而凸緣 順著板74之上方表面延伸，並且=下延伸。、臂狀物82會 則會牢固於第：傳導,㈣ 疋其尺寸為致使凸緣84 . 至圈72之毪向外部末端。 问樣也麥照圖5,其能夠 96 Λ Ji ^ ， 疋傳導性或者絕緣的彈簧構件 外為早穩悲的，並且包含— 9S，+认广口 固一有波浪輪廓之環形主體 此輪廓王現相對凸起的. 的相㈣w (的表面99以及間隔該上方表面90。 的相對低的表面95。由於環形 在階梯28上，並且由於中心…二並不會平坦地搁置 因此介隙、 中。工孔97會延伸穿過主體98， 二隙1 04與通道1 〇3便會透 連通肤能, 吏曰透過弹百構件96而處於流體 =狀您。可替代的是’彈簧96能夠由—種細她彈菩 成’即如習知技術中所周知的，此為雙穩態的。 * ’…目1 ’在吊憑操作期間中’傳導性墊圈32與 :更會接觸’因此完成凸塊26與電極25之間的電化電路。 恭、’將排放構件73設置在圓孔眼50中’藉此避免增壓 、黾'也内谷物行進而進入空隙1 04之中。 現在請參照® 2，本發明人已體認到的是，在諸如使用 、將電池暴露於極度高熱或其他種濫用的情形、或者以超 合兒池接收充電能力的速率對電池充電之時，内部壓力便 曰累積於空腔29之中。由於增加的電池壓力最後便會達到 捲細鬆開的壓力，此係致使電池罐體23以不可預測的方式 氣、開捲縮，因此壓力消散組件106係提供電池2〇受控之 除壓力的裝置。 明確地說，隨著内部壓力累積於空腔29之内，麼力便 15 200529484 會作用於墊環42之ίγ本^ 頭B所指示的，二：：祕^ ，、並且由弹黃96向下的力量所位移。一旦 内部電池壓力逵至，丨：fg αΑ 刀運到預疋的切換臨界值並且克服 物46便會向著凸塊％而向下游升高，藉此致使 =8順者圓孔眼50與排放構件73而升高。 性塾圈7 2之7Ic承却八〜X Ί哥导 第m轨 順著較48上方表面行進’因此 、圈72同樣也會抵著彈簧構件96之力而向上 偏私。這樣的移動會移降 曰移除弟一傳導性墊圈72與第—傳導性 的凸緣4〇之接觸’因此中斷上述的電化電路。 炊止ΙΐΓ因此會在塾環42處於圖2所描緣的偏移位置時 电與放電兩者。本發明人進-步體認到壓力婵 I::::是暫時的。例如，由於以超過電池充電= 門㈣，2〇充電，因此内部電池壓力可能會累積。笋由 Τι導性墊圈…之間的接觸，便會避免充電I ::電池，此會致能電池厂堅力消散至一個能夠持續安= 電。：靡V如果例如致使所增加的電池屢力免於過度充 然而比怎4體§忍到的是，力同樣作用而抵著排放構件73， 行進孔55(而特別是直徑D2)便會避免排放構件73 订遵牙過圓孔眼而進入空隙】〇4。 克服力會錢到預定的臨界值之τ，則彈簧96將會 移，此：：:：t偏移力*，並且將支撐構件8〇向下偏 段4。相接觸。塾環4…乂向下偏移而輿彎曲區 消散至預定臨界值之其在内部電池厂堅力 ’值之下4便會轉回至β 1中所描緣的原始 26 200529484 位置。由於相對於咽喉狀直徑D1而縮減的直徑Ο:尺寸， 階梯狀孔55會# γ ^ ^ ^ 免 更侍切換壓力不足以迫使排放構件73穿過 土兄、口此排放構件73便會持續避免增壓的電池内容物流 入空隙104中。 冉者，由於突出部53會摺曲，因此正電極 2 5 會在墊環 4 0额 ^ ^ 曰應於切換壓力而摺曲之後維持與圓孔眼 电氣連接。所以，響應於所提高的電池壓力，開關8 1 有利地提供-種可逆與非激變之系統，以作為中斷電池操 作之用。 根據數種因數可判斷出需要用來開啟並且閉合開關81 之内部壓力（亦即，切換的臨界值），該些因數包含墊環臂狀 物46的彈性以及彈簧％之偏移力。根據本發明之某些觀 點’配置開關81用以在内部電池廢力達到第—個升高的内 部電池壓力臨界值之時開啟，此臨界值是在下限由34仙 或可替代地由688 kPa、丨〇3 mPa、或丨55㈣以及上限由 1·9 mPa、或可替代地由2 76 mpa、或4 14爪以所界定的範 圍之内。根據本發明其他的觀點，切換壓力是在下限為相 對於罐體23鬆開捲縮所需壓力的2%以及而上限為該壓力 的40%所界定的範圍之内。 可替代的是，如果彈簧96為一種Bellville彈簧，則各 開關8 1開啟時，切換壓力將會致使彈簣96為不可逆地偏 向。由於在切換壓力消散之後，彈簧96並不會將第二傳導 性塾圈72偏移回至接觸第一傳導性墊圈32，因此開關$ ^ 會不可逆地呈現開啟狀態。 現在請參照圖3，本發明人所體認到的是，内部電、、也承 17 200529484 力之增加可能不是快速充電4 士 之竽用㈣^ 成的’而可能會是由電池20 之决用所引起的。在如此的實 加+ 例中，如果誤用中斷，則內 口电池壓力便會消散，且隨著開關81為可逆^且在_ 開啟時增壓的電池内容物並不會從電池2〇排放，電池 2〇便能夠重新開始常態操作。 卞I卜然而，如果誤用持續，則擗 加電池壓力便會致使電池2 〇 曰 ^ 以不可預測且爆炸的方式鬆開 捲縮狀態。所以，如果壓力達到第二個排放臨界值(小於 開捲縮之塵力），則作用於排放構件73的塵力便會透過咽喉 狀物54以及下方釣部“〇之縮減的直徑D2偏移排放構件 73,直到將棑放構件73移入空隙1〇4之中以及階梯狀孔兄 清空為止。 旦排放構件73被移開，則階梯狀孔乃便會透過圓孔 眼50提供-個導管’此係使得内部空腔29與末端帽狀物 空隙104處於流體連通之狀態。所以，增壓的氣體以及電 解質便會從内部空腔29流進空障:1〇4之中。增壓的電池内 容物之後則會從空隙丨〇4經過形成於彈簧93與階梯28之 間的氣體而行進（或者可替代的是，經過延伸穿越BeUviiie參 彈黃96之孔），進而經由出口 1〇3而離開電池2〇。有利的 是，由於能夠將排放壓力設定在低於鬆開捲縮外部罐體所 需的壓力之位準，因此内部電池壓力會以一種可預測、且 非的方式消散。 雖然内部電池壓力可能會在排放至小於切換臨界值（因 此允許開關8 1閉合）的位準時消散，然而所要體認到的是， 電解質以及其他電池内容物的排放會妨礙電池提供有用的 18 200529484 放電或者接收有用的充電。 如同以上所指明的，排放臨界值較大於切 小於鬆開捲縮之塵力。有利的是，階梯狀孔55會確= =放：會在較低的切換臨界值上發生，而當然此電池將 ，僅依照内部電池壓力達到排放臨界值才排放。 將排放構件73移至空隙1〇4之中所需的内部 即，排放壓力)能夠為某些因數所控制，諸如排放構件73 之硬度與材質以及在I縮之前相對於排放構件以直徑的 系侣;咸直徑D2。根據本發明某些觀點，排放構件η呈有在下 限由35IRHD(國際橡膠硬度）或可替代地由4〇1刪以及在 上限由8〇IRHD或可替代地由9〇irhd所界定的範圍内之 硬度。選擇用以啟動排放構件73所需的力，以維持排放壓 力與可能會鬆開捲縮的點之間的安全邊限。根據本發明某 些觀點’排放臨界值在於下限由688咖或可替代地由（Μ 及於上限由6.89 mPa或可替代地由ΐ3 Μ他所界 疋的靶圍之内。根據本發明其他之觀點，排放壓力是在下 限為相對於罐體23鬆開捲縮所需的内部電池壓力之而 上限為該壓力t 85%所界定的範圍之内。根據本發明其他 之觀點’排放壓力大於開啟開關所需的壓力至少344 kPa並 且小於可能會鬆開捲縮的壓力至少344 kpa。根據本發明直 他n當㈣電池壓力處於其下限由2·75他以及於 /、上限由1 7.93 mPa所界定的範圍之内時，罐體便會鬆開捲 縮。 之中所需的氦 圖4 “繪迫使排放構件乃進入空隙1 19 200529484 2力為第二直徑D2之函數，根據本發明某些觀點，第二直 a可以在於.8 1 3 mm與1 · 12 mm之間的範圍。應該體認 到的疋，排放構件73相對於直徑⑽之直徑同樣也是部分 端視排放構件73與圓孔眼50的材質而定，而本發明並不 曰。被解釋為侷限於在此所揭示的數值。進—步體認到的 是，儘管在運行的電池内部在使用期間會產生氯而對於排 放構件73施加壓力’但氦乃為—種對實驗使用而言方便的 非爆炸性氣體。

本發明提供增進的設計彈性，藉以可靠地且可預測地: ’開始排放電池20所需的内部電池塵力，並且進一步地: 斗材質選擇之彈性。儘管排放構件73乃是撓性的，並且負 夠由柔性橡膠或者可變形的塑膠(諸如聚乙烯或鐵氟龍)戶 構成，然而此排放構件73仍可替代地由一種諸如可壓出白 鋼鐵之堅硬材質所形成，在此狀況中，圓孔眼5〇將會由* ，的傳導性材質所製成，此材f則會在内部電池麼力下起 著排放構件被偏移至空隙1〇4之中而變形。

整體的設計彈性允許排放構件ln與開關Μ整合在一 起’致使壓力消散構件1〇6能夠安裝成單一個組件。：者 由於開關81與排放組件⑴實質以徑向排列於電化電池綠 子末端’因此相較於具有分離的排放與壓力消散組件之謂 統電池，空隙1 〇 4較；^墙诘，雷从9 Λ门 孕乂為細減電池20因而提供增加的體卷 以為有效的電化材質之用。特別是’已根據實驗判斷" 於尺寸ΑΑ的電池而言，壓力消散組件1〇6會钻據電池體彩 百分比在下限由4%而上限由8%或可替代地由5%所界芳 20 200529484 的範圍之内。根據本發明之一窄範圍觀點，壓力消散㈣ 會佔據4篇的電池體積。未㈣力消散組件⑽所佔 據的電池體積能夠由有效的電化電池部件所佔有。然而， 該體認到本發明所思及的是，能夠將此壓力消散組件安 裝在包含任一種麼力消散部件(亦即’開關8 i或者排放組件 111)而無其他部件之電池中。 儘管以上描緣一種與消費者電池中所用的狹窄凸塊26 相組合的螺旋狀繞製之N1MH電池，然而本發明同樣也可 應用至其他應用中所使用的N1MH，諸如電池組，其中需要 較大的凸塊26以為焊接動作之用。 /、而 例如，現在凊參照圖6，描繪一種具有使用於電池組中 的較大凸塊126之電化電池12〇,其具有相應於圖1_3相似 構件而加上1〇〇之參考&件圖號，以為清楚與方便目的之 用。驗性電池能夠是一次或者二次電池，而且目6中所描 繪的壓力消散組件206之部件相似於圖2中所描繪的壓力 消散組件106。 @ 6中所描緣的電池12〇與圖i中所描繪的電池2〇之 3 -中之木構上的差異在於正端子末端之帽狀物！ 24。明 確地說’壓下的的環狀水平凸緣130會從凸塊126以徑向 °卜1伸。在凸塊126與凸緣13〇之間的介面上，通道2〇3 則延伸而穿過末端帽狀物124。壓力消散組件2〇6以上述參 照圖1-3中所描繪以及所說明的壓力消散組件ι〇6之方式操 作。 有鑑於上述的内容，可知達成本發明數種優點，而且獲 21 200529484 得其他的有利結果。 事各種改變，而不m 方法及合成物上來從 包含在„Lii•… &離本發明之範脅，因此其目的是所有

之用= 兄明乃至於顯示於附”的事物僅解釋為舉例 之用而非限制之意。 7牛W 【圖式簡單說明】 電池八種^常操作條件期間令所操作的錄氨電化 並且入面圖’此電池包含一個正端子末端 σ併有—個壓力消散組件； 操作期門：Α内邛電池壓力已經超過第-個臨界值時之 :中圖丨所描緣的正端子末端之概要側面立視圖； α 3為内部電池壓力已經 期間中Ρ! Ί k弟一個界值時之操作 j T圖1所描繪的正端子山—， m ^子末知之概要側面立視圖； 回 為描繪小孔的直徑盥需 池壓力 ，、而要啟動排放構件的内部電 土刀之間的關係之圖表； :5為騎圖1-3中所描繪的彈簣之立體圖；以及 件之替代Λ正常條件期間中操作的合併有-個塵力消散組 代的電化電池正端子末端之概要剖視圖。 1主要元件符號說明】 2〇 . 22 23 24 25 26

NiMH(鎳氫）二次電化電池 正端子末端 外部傳導性罐體 正端子末端帽狀物 正電極 中心凸塊 22 200529484 27 負電極 28 壓下的環狀水平梯階 29 内部空腔 30 進一步壓下之環狀凸緣 31 隔板 32 第一傳導性墊圈 34 上方金屬板 38 下方金屬板 40 向上彎曲之凸緣 42 墊環 44 外部末端 46 向外延伸之柔軟臂狀物 48 壞狀毅 50 圓孔眼 52 繫緊連接器金屬板 53 柔軟的傳導性突出部 54 中心圓柱狀頸部 55 階梯狀之孔 56 鉤狀壁 57 徑向面朝外之内凹表面 59 唇狀物 60 障壁之下方部分 62 咽喉狀物 64 障壁之上方部分

23 200529484 66 上方末端 68 外部端子部分 71 保持彈簧 72 第二傳導性墊圈 73 順應排放構件 74 第二傳導環狀墊圈之水平延伸板 8 0 絕緣支撑構件 81 壓力響應開關

82 水平臂狀物 84 凸緣 90 圓柱狀轂 92 階梯狀孔之内部孔 95 低的表面 96 彈簧構件 98 彈簧構件之環形主體

99 凸起的表面 103 出口通道 104 内部空隙 106 壓力消散組件 111 排放孔 120 電化電池 124 末端帽狀物 126 凸塊 130 壓下的環狀水平凸緣 24 200529484 203 通道 206 壓力消散組件

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Claims (1)

1. 200529484 十、申請專利範圍： 1 · 一種配置用以安裝於包含有效電化電池内容物的電 化電池中之壓力消散系統，該壓力消散系統係包含： 一個開關，其係控制一個電池的一端子末端與一個電池 電極之間的電氣連通； 一個排放孔，其係在一預定的排放壓力作用於設置在該 排放孔中的一排放構件時提供增壓的電化電池内容物一條 排放通道。 的開關 末端以 的開關 〇 的開關 點以及 第二接 的切換 的排放 第一直 二直徑 的排放

   2·如申請專利範圍第1項之壓力消散系統，其中 係響應於該電池中的切換壓力，而致使一條於端子 及電極之間的電氣路徑開路。 ^ 3·如申請專利範圍第2項之壓力消散系統，其中 係響應於小於該排放壓力的壓力而開路該電氣路徑 、4·如申請專利範圍第2項之壓力消散系統，其^ 進一步地包含一個與端子帽狀物電氣連通之第一接 一個與該電極電氣連通之第二接點，其中該第一與 二則係響應於該切換壓力而分離。 人 曰、5·如申請專利範圍帛i項之壓力消散系統，其中 i力疋在344 kPa以及4·14 mPa的範圍之内。 6.如申請專利範圍帛！項之壓力消散系統，其中 構件係設置在一個圓孔眼中，該圓孔眼具有一個由 後所界定的第一區域以及一個由小於第一直經之第 所界定之階梯狀區域。 7·如申請專利範圍帛6項之壓力消散系統，其中 26 200529484 構件為實質球狀的， 第二直徑之間的直徑 其具有尺寸制定於該圓孔眼的第一與 .如申請專利範圍第7項之壓力消散系統，其中當該排 構件插人該圓孔眼之中時，該排放構件係、受㈣縮，而 遠排放構件受到壓縮之時，其直徑係實質料於該第一 直經。 勺入9.如申請專利範圍第6項之壓力消散系統，其進一步地 包3 —個保持構件，其係嚙合該排放構件，藉以強化由該 排放構件所形成的密封。 1〇·如申請專利範圍第9項之壓力消散系統，其中的排 構件係设置於該保持構件與圓孔眼的階梯狀區域之間。 U·如申請專利範圍第1項之壓力消散系統，其中在該 排放壓力發生之前，該排放構件係被設置於該階梯狀區域 中。 12·如申請專利範圍第1項之壓力消散系統，其中該排 構件係響應於該排放壓力而被偏移經過該階梯狀區域。 1 3 .如申請專利範圍第1項之壓力消散系統，其中的圓 孔眼實質中心地設置於該電化電池中。 1 4.如申請專利範圍第丨項之壓力消散系統，其中的排 放壓力是在688 kPa以及13.79 mPa的範圍之内。 1 5 ·如申請專利範圍第1項之壓力消散系統，其中的排 放I力至少大於開啟該開關並且切斷該端子與電池電極之 間的電氣連通所需的預定壓力344 kPa。 1 6 ·如申請專利範圍第1項之壓力消散系統，其中的排 27 200529484 放構件係界定一種從球狀體 群組中所選擇的形狀。 印形體以及圓柱體所構成的 17·如申請專利範圍第1項之壓力消散系統，其中的排 放壓力為一種正壓力。 18.如申請專利範圍第1項之壓力消散系統，其中的排 放構件具有實質處於35與90 IRHD範圍之内的硬度。 19·—種配置用以安裝在電化電池中的排放孔機構，該 排放孔機構係包含：

   一個界定孔之外殼，該孔具有一個由第一直徑所界定的 品或以及個由弟一直徑所界定的階梯狀區域，該第 二直徑則是小於第_直徑； 一個設置於該孔中的排放構件，其中的預定壓力係作用 於該排放構件，藉以迫使該排放構件退出該孔之外，並且 經由該外殼而提供一條排放通道。

   20·如申請專利範圍第1 9項之排放孔機構，其中的排放 構件與该階梯狀區域對齊。 2 1 ·如申請專利範圍第1 9項之排放孔機構，其中的排放 構件係響應於該預定壓力的發生而偏移經過該第一區域與 階梯狀區域。 22.如申請專利範圍第19項之排放孔機構，其中的預定 壓力係大於切斷電極之間的電氣連通所需之壓力。 23 ·如申請專利範圍第1 9項之排放孔機構，其中的外殼 以實質中心地設置於該電化電池中。 24.如申請專利範圍第23項之排放孔機構，其中的外殼 28 200529484 係包含一個圓孔眼。 25. 如申請專利範圍第1 9項之排放孔機構，其中的預定 壓力在688 kPa以及13.79 mPa的範圍之内。 26. 如申請專利範圍第19項之排放孔機構，其中的排放 構件為實質球狀的，其具有以大於第一直徑所制定的尺寸 之直徑。 27. 如申請專利範圍第26項之排放孔機構，其中的排放 構件具有一個在大於該圓孔眼第一直徑1〇%與5〇%之範圍 内的未壓縮直徑。 _ 28·如申請專利範圍第26項之排放孔機構，其中當該排 放構件插入該圓孔眼之中時，該排放構件係受到壓縮，而 在叉到壓縮之時，其尺度係實質地等於該第二直徑。 29·如申請專利範圍第1 9項之排放孔機構，其中的排放 二界疋種彳文球狀體、彡卩形體以及圓柱體所構成的群 組中所選擇的形狀。 3〇.如申請專利範圍第19項之排放孔機構，其中的預定 壓力為一種正壓力。 _ 3 1 ·如申请專利範圍第19項之排放孔機構，其進一步地 ^ S個保持構件，其係嚙合該排放構件，藉以改善由該 排放構件形成的密封。 3 2七 ’ D申睛專利範圍第3 1項之排放孔機構，其中的排放 構件ϋ又置於該保持構件與該外殼的第一區域之間。 3 3女 、 .D申請專利範圍第1 9項之排放孔機構，其中的排放 構件具有眘暂A 貝貝在40與8〇 IRIiD範圍之内的硬度。 29 200529484 種電化電池，其係包含： -個配置於電池端子末端近側之電池端子· -個與該電池端子電氣連通的電極；’ -個壓力消散系統，其係包含： 個開關’其係控制該端子末端與 電氣連通； 包，也電極之間的 個排放構件’其係在-預定排放壓力作用 件時提供一條排放通道。 ；該排放構 35 ·如申請專利範圍第34項之電化電池 響應於電池t # @ & 一中的開關係 力，而致使一條於該心 私極之間的電氣路禋開路。 及 36·如申請專利範圍第乃項之電化 塑旛私鈐11 其中的開關係 曰心、較小方；该排放壓力的壓力而開路該 一牛=請專，圍第35項之電化 乂匕3 ^與4端子電氣連通之第-接點以及-個盘 =極電氣連通之第二接點，而其中的第—與第二接點係 響應於該切換壓力而分離。 38.如申請專利範圍第35項之電化電池，其中該等接點 中之-是由-個撓性的墊環構件所支樓，其係響應於該切 換壓力而位移所支撐的接點。 θ39·如申請專利範圍第35項之電化電池，其中的切換壓 力是在344 kPa以及4.14 mPa的範圍之内。 40.如申請專利範圍第34項之電化電池，其中的排放構 件係設置在一個圓孔眼中，該圓孔眼則具有—個由第一直 30 200529484 I所’I定的第一區域以及一個由小於第一直徑之第二直徑 所界定之階梯狀區域。 4 1 ·如申％專利範圍第4〇項之電化電池，其中的圓孔眼 是由封該電池端子末端的墊環構件所支撐著。 42.如申巧專利範圍第4〇項之電化電池，其中的排放構 件係與階梯狀區域對齊。 ·如申明專利範圍第42項之電化電池，其中響應於該 排放壓力而將该排放構件偏移經過該階梯狀區域而退出該 圓孔眼之外。 44. 如申請專利範圍第43項之電化電池，其中的排放壓 力係至少一部份為該第二直徑所決定。 45. 如申請專利範圍第4〇項之電化電池，其中的圓孔眼 以實質中心地設置於該電化電池中。 46·如申請專利範圍第4〇項之電化電池，其中的排放構 件為實質球狀的，其具有以較大於第一直徑所制定的尺寸 之直徑。 47_如申請專利範圍第46項之壓力消散系統，其中的排 放構件具有一個在較大於該圓孔眼第一直徑1〇%與5〇%範 圍之内的未壓縮直徑。 48·如申請專利範圍第46項之電化電池，其中當該球狀 體插入該圓孔眼之中時，該球狀體係受到壓縮，該受到屙 縮之球狀體的直徑係實質地等於第一直徑。 49.如申請專利範圍第40項之壓力消散系統，其中的排 放構件界定一種從球狀體、卵形體以及圓柱體所構成的群 200529484 組中所選擇的形狀。 50.如申請專利範圍第 含—個# # m . 貝之电化電池，其進一步地包 提"：其㈣合該排放構件之下方末端，藉以 杈仏％繞者該排放構件之密封。 51·如申請專利範圍第50項之命作+ 件係机罢认斗 貝之兒化電池，其中的排放構 ，、口又置於该保持構件與外殼 ^域之間0 •如申請專利範圍第34項之 力在688 kPa以及μ 7〇 、電化電池，其中的排放壓 乂及13.79 mPa的範圍之内。 53. 如申請專利範 放厣六s , 阁弟員之壓力消散系統，其中的排 土力至少大於該切換壓力344 kpa。 54. 如申請專利範圍第 力A 貝之甩化電池，其中的排放壓 7芍一種正壓力。 55. 如申請專利範圍第 件I 士 一 乐 貝之電化電池，其中的排放構 貫質在40與80IRHD範圍之内的硬度。 A — ^ Μ 圍第3 5項之電化電池，其進-步地包 ^ 個折疊捲縮的外部保持哭 ^ ^ - 其係保持該電極與壓力消 月又序、統之狀態，其中的外立 ^ ^ 0 h ^卩保持為係在一鬆開捲縮的壓力 卜而鬆開捲縮。 57. 如申請專利範圍第5“員之電化電池，其中的排放壓 77敎小於該鬆開捲縮之壓力。 58. 如申请專利範圍f 57歡電化電池，其中的排放壓 刀疋在該鬆開捲縮壓力的3%與85的範圍之内。 59·如申請專利範圍第57項之電化電池，其中的切換壓 疋在該鬆開捲縮壓力的2%與40%的範圍之内。 200529484 60. 如申請專利範圍第57項 ^广丄3 + 电池，其中的鬆開捲 、'、值壓力疋在2.75mP4 17.93mpa的範圍之内。 61. 如申請專利範圍第6〇項 ^ H ^ 貝心电化電池，其中的排放壓 力疋在688 kPa與i3,79mPa的範圍之内。 62·如申請專利範圍第6〇 甩化電池，其中的切換壓 力疋在344 kPa與4.14 mPa的範圍之内。 63 -種響應於電化電池内部壓力的增加用來騰力 之方法，f亥電池型式則包含一個電極、一個電池端子'一

   個可移動地連接該電極與電池 电见而于之開關、以及一個致使 笔池壓力消散之排放構件，該方法係包含·· (A)開啟開關，用以移除女 ^ Λ移除孩電極與電池端子之間的電氣 連通； (Β)經歷電池遂力的增加至一排放屡力臨界值；以及 ,()啟動排放構件’藉以提供一條致使所增加的電池壓 力消散之通路。 6 4 ·如申睛專利範圍第$ ne、+ 丄 图弟63項之方法，其中的排放壓力臨 μ值較大於該切換壓力之臨界值。 _ j申明專利&圍第64項之方法，其中的開關係包含 弟-與第二接點，而且其中的步驟㈧包含將其中一個接點 偏移而脫離與另一個接點之連通。 w 66·如申請專利範圍第65項之方法，其中該被偏移的接 可私動地由一個密封著一電池端子末端之墊環所支撐， 而步私(A)則進一步地包含偏移該墊環，藉以開啟開關。 67.如申凊專利範圍第64項之方法，其中的排放構件係 33 200529484 遠圓孔眼則具有一個由第一直徑所 個由小於該第一直徑之第二直徑所 設置在一個圓孔眼中， 界定的第一區域以及— 界定之階梯狀區域。 68·如申請專利範圍第67 一步地包含將該排放構件傳遞 孔眼之外。 項之方法，其中的步驟（C)進 通過該階梯狀區域而於該圓 69. 如申明專利範圍第68項之方法，其中的步驟（C)進 -步地包含將所增加的電池壓力傳遞通過該圓孔眼。 70. 如申吻專利範圍第67項之方法，其進一步地包含唾籲 合該排放構件的-末端與一個保持器之步驟，藉以抵靠該 圓孔眼之階梯狀區域而壓縮該排放構件。 71. 如申請專利範圍帛63項之方法，其中的步驟㈧進 一步地包含在電池壓力處於344 kPa與4.14 mPa的範圍内 之時開啟該開關。 72·如申請專利範圍第63項之方法，其中的步驟（c)進 一步地包含在電池壓力處於688 kPa4與13.79 mPa的範圍 内之時啟動該排放孔。 · 十一、圖式： 如次頁 34