TW424342B - End cap seal assembly for an electrochemical cell - Google Patents

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4243 4 2 A7 B7 五、發明説明（1 ) 本發明係關於一種密封電化學電池，特別驗性電池之 端蓋總成。本發明亦係關於端蓋總成内部之可破裂裝置， 其允許氣體由電池内部逸出以及係關於可提供對整合於電 池標籤之條件測試器提供良好接觸面及端蓋總成。 習知電化學電池，例如鹼性電池，係由圓柱形殼體有 一開口端形成。於供給電池内容物後，藉將殼體邊緣捲邊 於殼體邊緣上提供電池密封而封閉電池"端蓋總成包含暴 露端蓋板，其係做為電池端子且典型為塑膠絕緣膜其將端 蓋板與電池殻體絕緣。多種電化學電池，特别鹼性電池， 設計上之關聯問題為當電池持績放電至超過某點，通常於 電池有用容量完全耗盡點附近時傾向於產生氣體。電化學 電池’特別鹼性電池，習知配備有可破裂隔膜或膜於電池 篋之端蓋總成内部。可破裂隔膜或膜可形成於塑膠絕緣膜 内部，例如述於美國專利3,617,386。此種隔膜係設計成 當電池内部氣體壓力超過預定程度時破裂。端蓋總成可配 備有通風口供於隔膜或膜破裂時允許氣體逃逸《該參考文 獻揭示之端蓋總成使用可破裂隔膜上方有顯著空間，結果 減少電池内部活性材料可利用的空間量*又，該參考文獻 揭示之端蓋總成並未設計成可忍受徑向壓縮力，結果當電 池置於冷及熱氣候之極端限度時傾向於洩露β 為了提供緊密封，先前技術揭示端蓋總成包括金屬支 持圓盤插置於端蓋板與絕緣件如塑膠密封墊圈其可電絕緣 金屬支持圊盤與電池篋。金屬支持圓盤具有盤旋面，如美 國專利5,532,081或5,080,985所示，其確保當電池殼體邊 本紙張尺度逋用中國國家搮準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧财產局員工消費合作社印製 4 424342 A7 _____B7 五、發明説明（2 ) 緣環繞端蓋總成邊緣捲邊時，端蓋總成可忍受高徑向壓縮 力。此種支持圓盤允許維持徑向力。結果可隨時環繞端蓋 總成達成緊密機械封。 又，先前技術揭示可破裂通風膜，可破裂通風膜整合 一想成形為端蓋總成内部涵括之絕緣件部件。此種通風件 典型係呈可破裂圓盤形式，位在垂直電池縱軸平面上’例 如如美國專利4,537,841所表示。如該參考文獻所示，可 破裂圓盤形臈一體成形為薄部構成絕緣塾圈之一部份。又 ，如該參考文獻所示，可破裂圓盤上方有足量空間來允許 園盤倒落地破裂以及氣體由該空間逃逸β絕緣膜内部之可 破裂薄部也呈周邊通風膜形式與絕緣墊圈一體成形，揭示 於美國專利5,080,985。周邊膜形成絕緣塾圈薄部。此種 膜具有切槽緣來輔助於電池内部器體壓力超過預定程度時 膜的破裂。此種可破裂通風膜無論為緣盤形或周邊形或切 槽薄部形其特徵為係由絕緣墊圈之較重較厚結構支持，該 絕緣墊圈緊鄰環繞可破裂膜部。 晚近電化學電池’如驗性電池，之條件測試器整合於 電池標蕺形成標籤/測試器複合體其附接於電池殼體。條 件測試器典型為溫度熱變色測試器，但另外可為電熱變色 測試器、電化學測試器、電量測試器或相當產物而測試器 係附接於標籤内面。條件測試器含有導電層》當導電層末 端被塵迫接觸電池端子時，導電層達平衡溫度，平衡溫度 為電池電壓之函數。若導電層變夠熱，則造成測試器之熱 變色層外觀改變，如此使檢視者獲得電池電力強或弱的視 本紙張逋用中準（CNS ) Α峨^ ( 21GX297公董） ~ (请先閲讀背面之注意事項苒填寫本頁) 訂 經濟部智慧財i局員工消費合作社印製 424342 A7 B7 五、發明説明（ 覺指數。標籤/測試器複合想採用熱變色型附接於電池殼 體’述於美國專利5,612，151及5,614,333。 當標籤/測試器複合體施用於習知鹼性電池時，導電 層一端可永久性電連結至端蓋或允許人工加壓而與端蓋做 電接觸。美國專利5,614,333中顯示標籤/測試器具體例， 其中導電層一端意圖以人工壓縮成接觸端子端蓋。導電端 係藉電絕緣層與端子端蓋隔開，電絕緣層有鑽孔貫穿其中 *為了作動測試器，導電端藉施加手指壓力至標籤部而以 人工加壓通過孔〇接觸端子端蓋。一環可插置於端子端蓋 周緣與電池殼想間做為分隔件而提供接觸層或接觸層伸出 引線之接觸平台，述於U.S. 5,491，038。另外，測試器導 電層一端可使用導電黏著劑永久性牢固固定於電池端子端 蓋’述於美國專利5,543,246。共同讓予的美國專利申請 案第08/897,918號，申請日1997年7月21日揭示一種端子 端板其具有非均勻表面及有一平坦部其可連結整合於電池 標蕺之條件測試器的導電層。 如此’需要有一種端蓋總成其可對電池提供緊密封， 即使電池係暴露於熱與冷氣候之極端條件下亦如此，其中 端蓋總成占有最小量電池内部空間，而額外活性材料可增 加至電池來提高電容量。 也希望有一種可破裂通風機構其占有電池内部最小量 空間’及其容易製造故通風係於預定壓力下發生。 也希望有一種端子端蓋其結構表面部份提供與標藏/ 測試器複合體導電部份之良好電接觸而與是否需要永久性 私紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Λ4规格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本I) 訂 坆 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（4 ) 接觸或人工接觸無關。 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 本發明係針對一種電化學電池，例如鹼性電池，包含 一端蓋密封總成插置於電池圓柱殼體之開放端。一方面， 端蓋總成包含一端蓋圓盤及一絕緣圓盤件（絕緣墊圈）位於 端蓋圓盤下方。絕緣圓盤電絕緣端子端蓋與電池殼體。端 蓋圓盤係由具有盤旋面之單件金屬構造構成。端蓋圓盤可 暴露且做為電池端子。端蓋圓盤具有向下伸展壁，該壁係 由端蓋表面高點向下朝向該表面之低點較為接近電池内部 伸展D絕緣.圓盤具有盤旋面》其厚區接近中心形成一部， 且具有一向下伸展壁其係由絕緣圓盤表面高點向下朝向表 面之較低點其較為接近電池内部伸展。絕緣圊盤之向下伸 展壁係位在端子端蓋向下伸展壁下方且較佳毗鄰且接觸端 子端蓋之向下伸展壁内面部份端蓋圓盤之向下伸展壁至 少有一鑽孔貫穿其中，部份絕緣圓盤之向下伸展壁形成可 破裂膜其係毗連端蓋圓盤孔口。較佳可破裂膜接觸端蓋圓 盤内面之緊鄰孔口部份。孔口及下方可破裂膜由電池外部 可見。當電池内部氣體壓力達預定程度時，孔口下方之可 破裂膜通過孔口擠壓並破裂因而經由該孔口釋放氣體直接 至周圍環境。較佳，可破裂膜係位於絕緣圓盤之向下伸展 壁上。但，可破裂膜也可位於絕緣圓盤部另一部份上，例 如，於園盤表面部份位置係與電池縱轴垂直或任何其它失 角，只要於膜破裂時器體可不受阻礙地由電池内部通至環 境即可 端蓋總成有一凹陷中部，較佳有一中心孔口貫穿其中 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4洗格（210X297公釐） 7 Α7 Β7 4 2 4 3 4 2 五、發明説明（5 ) {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 。端蓋表面有二相對，曲部形成兩相對之"肋於端蓋圓 盤之向下伸展壁兩端。較為接近絕緣園盤中心之助係向外 彎，亦即凸面而另一肋係向内彆曲，亦即凹面。 另一方面，端蓋總成具有類似構造但包括一分開端板 於前述盤旋端蓋圊盤上。端板可熔接至盤旋端蓋之部份表 面。端板較佳有一平坦環形部用於連結整合於電池標藏的 條件測試器之導電層。有一絕緣墊圈係介於端板周緣與電 池殼體周緣間。如前述，盤旋端蓋圓盤具有一向下伸展壁 或由至少一，孔口貫穿其中，及一絕緣圆盤具有至少一向下 伸展壁係赴連端蓋圓盤之向下伸展壁内面。絕緣圓盤之向 下伸展壁部份形成可破裂膜，其係毗連端蓋圓盤孔口 β較 佳’可破裂膜接觸端蓋圓盤内面之緊鄰孔口部份。當電池 内部氣壓達預定程度時’孔口下方之可破裂膜經由孔口擠 壓並破裂因而通過孔口釋放氣體直接至周圍環境。較佳， 可破裂膜係位於絕緣圓盤之向下伸展壁。但，可破裂膜也 可位於絕緣圓盤面之另一部份，例如於圚盤表面之垂直或 與電池縱軸呈任何夾角部份，只要氣體於膜破裂時可毫無 阻礙地由電池内部釋出至環境即可。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖式之簡單說明 本發明參照附圖將更為明瞭，附圖中： 第1圖為本發明之端蓋總成之切除透視圖； 第2圊為分解圖顯示端蓋總成組件之較佳具體例； 第3圖為含有本發明之端蓋總成如鹼性電池之剖面圖 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) Α4^ ( 210X297公釐） A7 B7 424342 五、發明説明（6 ) 第4圖為本發明之端蓋總成另一具體例之剖面圖。 發明之詳細說明 本發明之端蓋總成10之較佳結構示例說明於第1圓。 整合於鹼性電池8之端蓋總成10之特定具體例示例說明於 第3圖。端蓋總成10提供電池殼體70開口端之密封，其中 也合併本發明之暴露端蓋40。端蓋40係呈具有盤旋面之圓 盤形。端蓋40係做為電池之端子之一（鹼性電池之負端子） ，如第3圖所示。端蓋40也較佳具有可做為徑向方向彈黃 的結構。如此允許端蓋總成1 〇於電池殼體7〇環繞端蓋總成 捲邊時忍受徑向壓縮力，以及即使於電池暴露於冷及熱環 境溫度的極端條件時仍可提供緊密封。本發明之端蓋總成 10比習知鹼性電池之高度壓縮端蓋總成於電池内部占據空 間較小。如此允許涵括額外陽極及陰極活性材料來增加電 池電容量。 如第1-3圖最明白具例說明，本發明之端蓋總成10包 含端蓋圓盤40、電絕緣件20，及細長集流器60。絕緣件20 較佳呈絕緣園盤（電圈）形式。絕緣圓盤20及端蓋園盤40有 一孔口92及98分別貫穿其中部用於容納金屬集流器60。較 佳集流器頭端有一凸緣65,其係做為絕緣圓盤20之底座。 如此，當組裝端蓋總成時，集流器60可插入絕緣®盤20之 孔口 92至集流器凸緣65停靠牴座圓盤20中央較厚部份形成 凸部22之牴座為止。端蓋40插過絕緣圓盤20故集流器60之 頭端67a(第2圖）通過端蓋之孔口 82凸起》集流器頭端67a 成形為可嵌合通過端蓋40孔口 82，然後形成於頭端67a之 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 9 4 24 3 4 2 A7 〜 B7 五、發明説明（7 ) 一結節67且直徑係比孔口 82更大。結節67可於頭端67a插 過孔口 82後藉牴住端蓋40之凹陷中部41鎚打頭端67a形成 。端蓋圓盤40之中部41及絕緣圓盤20之凸部22共同夾持於 結節67與凸緣65間，如第1圖最明白示例說明。 端蓋圓盤40表面為盤旋。端蓋40較佳盤旋成為第1及2 圖最明白顯示的形狀。圓盤有一凹陷中部41附有一中孔86 貫穿其中。中部41形成一陷口具有一第一向上伸展壁42。 壁42係止於一平坦面，該平坦面具有彎曲緣構成第一環形 肋44,如第3·圖示例說明.向下伸展壁45係由第一環形肋44 之外周緣伸展。壁45垂直，換言之，平行電池縱轴19〇。 較佳壁45係以與垂直夾角約〇至45度向外伸展。壁45(第1 圖）係止於彎曲面46a，弩曲面46a形成界定第二環形彎曲 肋46之環形槽。壁45至少有一孔口 48貫穿其中。孔口48具 有多種形狀’較佳為圖形、軟形、矩形或平行四邊形。彎 面肋46止於形成端蓋圓盤4〇邊緣的端凸緣49。第一及第二 環形肋44及46具有兩相對區域。由外側檢視時，電池肋44 向外紫曲亦即凸面，而肋46向内弯曲亦即凹面，如第1圖 示例說明。兩相對彎曲肋44及46係止於其共用壁45。 絕緣圓盤20可由塑膠絕緣材料製成的單件構造構成； 較佳係經由注塑尼龍66模製，尼龍耐久且防蝕。如第1及2 圖最明白具例說明，絕緣圆盤2〇有一中央凸部22具有孔口 92貫穿其中心。凸部22形成圊盤20的最厚最重部份。凸部 22周緣係止於第一向上伸展壁23，壁23向内弩曲（第1圊） 兒形成第一環形彎肋25。肋25係止於向下伸展壁26。壁26 本紙張认適用中國國家標準（CNS ) A4^fe· ( 210X297公釐） (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局®工消費合作社印製 10 424342 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（8 ) 較佳與縱軸190之夾角如同端蓋板40之向下伸展壁45之相 同夾角’故與形成端蓋總成時壁26及45彼此平行。向下伸 屐壁26係止於f曲底部27a，其係形成第二環形彆曲肋27 。肋27中止於向上伸展周緣28，其形成圓盤20周緣。環形 肋25及27具有相反曲率。由電池外侧檢視時，環形肋25係 向外彎曲亦即凸面，及環形肋27係向内彎曲亦即凹面，如 第1圊之示例說明。組裝過程中，端蓋4〇插至圓盤2〇表面 上時’肋25嵌合於肋44之弩曲區内部，及肋46嵌合於肋27 之彎曲區内.部，如第1圊所示。較佳，絕緣圓盤2〇之向下 伸展壁26係齊平牴靠端蓋40之向下伸展壁45内面》 壁26之小的可破裂膜部23係位在孔口 48下方且通過孔 口 48可見》可破裂部23之厚度等於向下伸展壁26厚度：或 膜部23厚度可調整為略小於或略大於壁26其餘部份厚度。 孔口 48大小及下方可破裂膜23厚度經調整而當電池内部氣 壓達預定程度時’膜23將擠壓通過孔口 48且破裂。絕緣園 盤20及一體成形壁26較佳由尼龍66製成，測知膜23厚度較 佳為約0·05毫米至0.40毫米，孔口48直徑為約2.0至8.0毫 米，或孔口48之截面積為約3平方毫米至50平方毫米。對 ΑΑΑΑ，AAA ’ ΑΑ，C及D尺寸電池而言，壁26之較佳厚 度為約0,30毫米至0.80毫米。可破裂部23之較佳厚度為約 0.20毫米至0.40毫米。採用此種厚度測知較佳將孔口設定 為圓形構型具有直徑約3.0毫米至5.0毫米。此種組合於電 池内部氣壓大約800 psig(5.4 Χ106巴斯卡）程度時將允許膜 部23擠壓通過孔口48之破裂。電池若為AA鹼性電池，則 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

•1T -線 本纸浪尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 11 4243 4 ? A7 --- B7 五、發明説明（9) 尼龍66製成之膜部23較佳具有厚度約〇.3毫米，及圓形孔 口 48直徑約4毫米。使用此種組合，膜部23將於電池内部 氣壓達約1000 psig(6.75Xl〇6巴斯卡）時破裂。電池若為低 驗性電池，則尼龍66製成之膜部23較佳具有厚度約〇 4毫 米及圓形孔口48直徑為約8毫米。採用此種組合膜部23將 於電池内部氣壓達約500 psig(3.38xl〇6巴斯卡）時破裂。 需了解’孔口 48絕非意圖限於任何特定形狀，其它形狀例 如方形、軟形、矩形、平行四邊形或具有非平行對邊的不 規則形狀例如星形或三角形也適用於孔口 48。孔口 48之其 它構型可具有可媲美前述圓形構型之寬度或截面積。亦需 了解雖然尼龍6 6為絕緣圊盤2 0及整合一體可破裂膜部2 3之 較佳材料，但其它材料較佳為氩氣可透性、防蝕耐久塑膠 材料也適用於本案。例如，絕緣圓盤2〇及可破裂膜部23可 由聚丙烯’滑石填充聚丙烯’確化聚乙稀或其它聚酿胺（ 尼龍）等級製成。膜23厚度及孔口 48大小的組合可隨使用 材料及意圖破裂之氣壓高低調整。測知僅採用單一孔口 48 及相對之單一可破裂膜23即足》但，向下伸展壁45可設置 複數可娘美尺寸之孔口，附有多張下方可破裂膜部23整合 至壁26而膜之大小及厚度係如前述。如此額外保證琪破裂 及通風出現於預定氣體壓力。較佳具有可破裂膜23壓破齊 平抵靠向下伸展壁45底面而使其直接位於孔口 48下方。也 較佳將可破裂膜23定位於絕緣圓盤20之向下伸展壁26，原 因為如此定位允許即使電池連結至另一電池或供電裝置時 氣艘仍可不受阻礙地由電池通至環境。但，可破裂膜23也 本纸張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

，1T -線 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 12 4243^ ^ A7 _______B7 五、發明説明（l〇 ) 係位於絕緣圓盤面之另一部份，例如於圓盤面之平坦部内 部’亦即垂直縱軸190定向。同理，端蓋表面内部之毗連 孔口 48，膜可通過之孔口破裂者也係位於端蓋4〇之另一部 份，例如於端蓋40表面垂直縱軸190定向部份。此種交替 位置為可行’只要即使電池係連結至另一電池或供電裝置 時’氣體仍可由該位置自由通至周圍環境即可。 本發明之端蓋總成10之優點為孔口 48提供使氣體由電 池内部逃逸之可通風通道，及同時設置一通風口，氣艘經 該通風口直接逃逸至環境。如此免除分開通風口來使膜23 破裂時氣體由端蓋總成逃逸的需求。示例說明於第1_3圖 之本發明之另一優點為端蓋圓盤40係做為電池端子以及金 屬支持圓盤用途，支持圓盤可忍受高徑向壓縮力，其效果 如同徑向彈簧，因而無論電池係暴露於冷及熱氣候之極端 條件下仍可確保緊密封。 本發明之端蓋總成1 〇較佳插入驗性電池之開放端。代 表性鹼性電池篋之殼體顯示於第3圖。此種鹼性電池有園 柱形殼體（篋）70最初成形為一端170關閉而相對端開啟。 鹼性電池有含鋅之陽極及含二氧化錳之陰極，氫氧化_之 電解質及分隔器材料典型包含嫘縈或纖維素。電池填裝陽 極及陰極活性材料後，端蓋總成10準備插入開放端而密封 電池。 殼體70之構成材料較佳為鍍鑷鋼。端蓋40係由具有良 好機械強度及防蝕性之導電金屬構成，例如鍍鑷冷軋鋼或 不鏽鋼，較佳為鍍鑷低碳鋼。絕緣圓盤20及整合一體之可 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（2IOX297公釐） (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂· 拽丨. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 2 ^3 Δ^ A7 B7 五、發明説明（ll ) 破裂膜23可由对久防触塑膠組成，該塑膠可透過氩氣.及具 有適當厚度而形成可破裂膜。絕緣圓盤20及整合一體之可 破裂膜23可由聚醯胺（尼龍）’較佳為尼龍66組成。另外， 絕緣圊盤20及膜23可由聚丙烯、滑石填裝聚丙烯、磺化聚 乙烯或其它聚醯胺（尼龍）等級組成。集流器60可選自多種 已知可做為集流器材料之導電金屬，例如黃銅、鑛錫黃銅 、青銅、銅或锻銦黃銅。 製造時，一但端蓋40藉集流器60牢固固定於絕緣圃盤 20而形成前·述總成10時，總成10可嵌合於已填裝的電池殼 體70開放端（第3圖）。端蓋總成10係嵌合於電池8，故周緣 28之底部28a係停靠於周邊珠75上》珠75係由電池殼體70 表面接近電池開放端之周邊凹部形成。周邊珠75提供絕緣 圓盤20之周緣28可停靠架》殼體70周緣72係捲邊於絕緣圓 盤20之周緣28而將端蓋總成垂直鎖定定位，換言之，防止 其於縱轴190方向移動。捲邊後之周緣72沿捲邊線形成電 池肩72a。然後端蓋總成10接受徑向捲邊，其中機械力係 施加於電池殼體與珠75上方部份71(第3圖）。此種徑向力 可藉於表面71推動模具由邊緣72之珠75施加。最初殼體於 珠75上方表面71之直徑係大於殼體77於珠75下方本體直徑 。隨著徑向力的施加，表面71向内壓縮，造成端蓋圓盤40 周緣49咬進絕緣圓盤20之周緣28 »當施加徑向力時，端蓋 40之盤旋面允許端蓋40之向下伸展壁45變成向内彆折，故 端蓋40變成於徑向方向壓縮《端蓋40做為徑向彈簧，換言 之，維持其徑向壓縮力，結果即使電池遭遇冷或熱氣候之 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先M讀背面之注意事項再填客本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -14 4243 4.? A7 ____B7_ 五、發明説明（12) 極端條件時仍獲得密封。 本發明之另一具體例顯示於第4圖之端蓋總成12。端 蓋總成12包含分開端板120，盤旋端蓋圓盤40，絕緣圓盤20 ’集流器60及絕緣電圈130。端蓋圓盤40、絕緣圓盤20及 集流器60之結構以及結構關係大致同前文參照第1圖所示 具體例顯示說明。端板120係做為電池端子之一（鹼性電池 之負端子），且具有允許條件測試器155容易電連結之構造 °條件測試器155係整合於電池標籤180用於形成測試器/ 標藏複合體,185(第4圖）。如前述，絕緣圆盤20之向下伸展 壁26係sit連端盘40之向下伸展壁45内面。如前述，有個壁 26之可破裂膜部23其於電池内部壓力超過預定程度時被擠 壓通過壁45之孔口 48並破裂。但，第4圖所示替代具體例 中，分開端板120係熔接至端蓋圓盤40之伸高平坦面部份43 。本具體例中，集流器60僅通過絕緣圓盤20凸部22之孔口 92及通過端蓋圊盤40之孔口 82，而較佳不會通過端板120 之任何部份。端板120係由單片板或單一圓盤構成其具有 平坦面122由圓盤120中心伸展至對應平坦面43邊緣43a之 一點’如第4圊所示。於該點，表面122藉向下伸展壁124 向下傾斜而止於平坦下表面125，表面125較佳平行表面122 。平坦面122及125可垂直電池縱轴。平坦面125構成端板 120周緣。絕緣電圈130可由塑膠或重質紙或卡紙板製成， 電圈置於端板120周緣125與殼體70周緣72間而電絕緣端扳 120與殼體70。電圈130較佳係由塑膠塗層紙，亦即總厚度 約0.2至0.5毫米之聚乙烯塗層紙製成。前文就第1圖所示 本紙張尺度遑用中國國家棣準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 Λ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 42434? A7 _B7 五、發明説明（13 ) 具體例說明之可破裂膜23厚度及孔口 48之大小及形狀也適 用於第4圖所述具體例。通常，第4圖具相同編號元件之構 造材料、結構及大小說明係同第1圖所述α端板120可具有 與端蓋40相同金屬組成’較佳為錄錄冷軋鋼或不錄鋼β 第1及4圖所示具體例可容納電池之薄膜層合物條件測 試器。但’第4圖所示具體例特別適合用於此種用途，原 因為其批鄰殼體70周緣72設置平坦導電面125。此種表面 提供膜狀導電層或其它由條件測試器伸出的導電元件之極 為適當的接，觸點。此種導電元件可永久性連結於端板丨20 ，或者緊密鄰接端板120故可人工壓迫與端板12〇接觸。 電池之條件測試器可整合於電池標籤18〇故契合於標 籤與殼體70間。條件測試器較佳為美國專利5,6〗2,丨51或 5,614,333所述電池之熱變色型測試器，該案併述於此以 供參考。此種測試器示意顯示為測試器155(第4圖）整合於 標籤180而標籤係袠於電池周圍。測試器155具有示意顯示 為導電層158之導電層（第4囷）。介於導電層158與殼體70 間有電絕緣層（圖中未顯示）。測試器i 55之設計細節述於 上述二參考專利案》當導電層158末端或由其中伸出之引 線被壓迫接觸電池端子時，通過導電層產熱（後文以及申 請專利範圍使用的“導電層，’意圚涵括導電塗層或導電膜以 及有導電引線由其中伸出的導電塗層或導電臈卜沿導電 層任一點平衡表面溫度為瓦特密度之函數（每單位導電層 表面積消耗功率卜此又為測試時之電池電壓之函數。若 電池電壓夠高，則導電層夠高的平衡溫度而使上方熱變色 1: I . - In IV-^ 11 n I n 11 产 J —1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 16 A7 —_____B7 五、發明説明（14) 層之色彩改變或產生。如此提供檢視者目測效果可決定電 池為弱或強。此種測試器中，導電塗層一端係與鹼性電池 8之負端子120做永久性電接觸（第4圖）。另外，導電層一 端可接近端子120但未實際接觸端子直到手指壓力施加於 標籤180之覆蓋導電層末端該端部份為止。任一種情況下 ，若測試器15 5係整合於施加於習知驗性電池8之標籤丄8〇 ，則較佳導電層155於電池負端子之接觸面125(第4囷）為 平坦。其它整合於電池標籤之條件測試器也可用於本發明 ，只要其具.有導電層且需電連接至端子120即可。例如， 測試器可為如美國專利5,339,024揭示之電化學測試器或 美國專利5,627,472揭示之電量測試器。 具有下方測試器155之標籤180，亦即標籤/測試器複 合體185，係較佳藉施用標籤環繞電池殼體70周圍並加熱 收縮標籤180於電池肩72a而施用於電池。測定當端板120 之接觸面125為平坦時’端子上有更多有用表面可用於接 觸導電層158，接觸變得更容易且更牢靠。若測試器係設 計成藉施用手指壓力至標·籤之導電層端上該區160或另外 若導電層末端係永久性熔接於端蓋端子120之接觸面125時 作動’則可獲得導電層158與端蓋端子120間更有效且更可 靠的接觸。 第4圊所示包含端蓋總成12之組件可如前文就第1-3围 所示端蓋總成10所述組裝並捲邊於電池開放端，但殼體70 頂段71捲邊於端蓋40及絕緣園盤20周圍後，分開端板120 熔接至端蓋40，絕緣電層130涵括於殼體70之端板120與周 本紙張尺度適用中國囷家標準（CNS ) Α4規格（2丨0X297公釐） *—'~ -17 - <請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -¾’ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 42 43 4 ^ A7 B7 五、發明説明（15 ) 緣72間。於捲邊作業後也可將端板120熔接至端蓋40及插 入電圈130。 雖然已經就特定具體例說明本發明，但需了解於本發 明範圍内可做多種變化。如此，本發明絕非意圖囿限於此 處所述特定具體例反而係由申請專利範圍及其相當範圍界 定0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS ) A4C格（210X297公釐） 18 A7 B7 4 243 71 五、發明説明（16) 元件標號對照 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 8...鹼性電池 60... 集流器 10.., .端蓋總成 65... 凸緣 12.., 端蓋總成 67... 结節 20… ,絕緣件 67a., .頭 22..· .凸部 70... 殼體 23·.· 膜部 71... 表面部分 25.., .肋 . 72... 周緣 26.., .壁 72a·. ，•肩 27... ，肋 75... 珠 27a. ..彎曲底部 77... 殼體 2 8… _周緣 82... 孔σ 40…端蓋圓盤 92... 孔σ 41... 沖心部 120. ..端板 42... 壁 122. ..表面 43… ，表面部分 125. ..表面 43a. .緣 130.. .絕緣墊圈 44..· 肋 155., ..條件測試器 45.., .壁 158. ..導電層 46.., ，肋 170. ·. 一端 46a. 曲面 180.. .標籤 48.., .孔口 185., ..測試器/標籤複合體 49.., .凸緣 190., ..縱軸 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格{ 210X297公釐） 19

Claims (1)

1. 42^ 42^ AS B8 C8 D8

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用_國國家標準（CNS)A4規格（2】0 χ297公釐） 申請專利範圍 第88104607號專利發明案申請專利範圍修正本 修正日期：89年11月 1，一種電化學電池，其具有一開放末端圓柱形殼體及一 端蓋總成插入其令封閉該殼體，該電池有一正及一負 端子，該端蓋總成包含一端蓋及一電絕緣密封件，該 絕緣密封件具有細長導電集流器通過其中，集流器係 與端蓋作電接觸，該絕緣密封件係電絕緣端蓋與殼體 ，殼體邊緣係捲邊於端蓋周緣周圍而形成沿著捲邊線 之電池肩，其改良部份包含： 該端蓋總成包含一端蓋，及當電池於垂直位置檢 視且端蓋總成位於頂上時有一絕緣密封件位於端蓋下 方，其中該絕緣件係電絕緣端蓋與電池殼體；端蓋係 由具有盤旋面之單件金屬構造圊盤形成且有至少一孔 口貫穿其表面；該絕緣件包含一具有盤旋面之絕緣圓 盤，其中當電池係於垂直位置檢視且端蓋總成位於頂 上時’其部份表面係位於端蓋圓盤之孔口下方，孔口 下方之絕緣圓盤部份形成可破裂件，因此當電池内部 乳體愿力達預疋程度時’可破裂膜通過孔口及破裂如 此經由孔口直接釋放氣體至周圍環境。 2. 如申請專利範圍第1項之電化學電池，其中該端蓋係暴 露於環境及該端蓋係做為電池端之功能》 3. 如申請專利範圍第1項之電化學電池，其令該可破裂膜 係毗鄰端蓋圊盤孔口。 4. 如申請專利範圍第1項之電化學電池，其令該可破裂膜 20 -

   424342 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 部份接觸端蓋圓盤於端蓋圓盤表面之緊鄰孔口區。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 5·如申請專利範圍第1項之電化學電池，其中該絕緣圓盤 包含塑膠材料具有向下伸展壁，其由絕緣圓盤表面高 點向下朝向表面較低點伸展，該較低點當於垂直位置 檢視電池而端蓋總成位於頂上時係較為接近電池内部 ’當電池係於垂直位置而端蓋總成位於頂上檢視時， 端蓋圓盤具有向下伸展壁其係由表面高點向下伸展， 其中絕緣圓盤之向下伸展壁係位在端蓋圓盤之向下伸 展壁至少實質部份下方，其中該至少一孔口貫穿端蓋 圓盤之向下伸展壁，其中絕緣圓盤之部份向下伸展壁 構成可破裂膜於孔口下方，如此當電池内部氣體壓力 達到預定程度時’於孔口下方之可破裂膜穿透孔口而 破裂’如此經由孔口直接將氣體釋放至周圍環境。 6. 如申請專利範圍第5項之電化學電池，其中該可破裂膜 係毗鄰絕緣圓盤之孔口。 7. 如申請專利範圍第5項之電化學電池，其中部份可破裂 膜係接觸端蓋圓盤位於端蓋圓盤表面之緊鄰孔口部份 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8. 如申請專利範圍第丨項之電化學電池，其中於端蓋之孔 口具有截面積為約3至50平方毫米及可破裂膜之厚度為 約0.05至0.40毫米* 9. 如申請專利範圍第1項之電化學電池，其中於端蓋圓盤 之孔口由端蓋總成外側可見。 10. 如申請專利範圍第5項之電化學電池，其中該端蓋 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） 21 4 2 43 4 2 as § ~~ 国 D8 I ---------- 六、申請專利範圍 表面具有凹陷中部。 U·如申請專利範圍第1〇項之電化學電池，其令該端蓋具 有一孔口通過凹陷中部及部份集流器通過孔口，集流 器具有-頭部座落於凹陷令部頂面，此時電池係以垂 直位置檢視而端蓋總成係位於頂上，丨中該頭部直徑 係大於貫穿凹陷中部的孔口直徑β 12·如申請專利範圍第叫之電化學電池，其#該絕緣圓 盤有一相對厚部位於其令心形成一凸部及其中該端蓋 之凹陷中部係藉集流器頭部壓迫牴住凸部。 13. 如申請專利範圍第12項之電化學電地，其中該集流器 有一凸緣部環繞細長集流器本體部份周圍，其十該凸 緣係wth鄰凸部底面’及其中該端蓋圓盤之凹陷令心係 加壓牴住介於集流器頭端與凸緣間之凸部。 14. 如申請專利範圍第1〇項之電化學電池，其中該端蓋圓 盤具有兩.相對曲面部份形成一對兩相對之彎曲環形肋 ’當電池係於垂直位置檢視且端蓋總成位於頂端時， 環形肋之一係向外彎（凸面），及環形肋之另一者係向 内弩（凹面），該向外彎曲（凸面）肋係較為接近凹陷中部 及向内彎曲（凹面）肋係較為接近端蓋圓盤之周緣，其 中該端蓋圓盤之向下伸展壁係介於成對環形肋間構成 一共用壁β 15. —種電化學電池，具有一末端開口之圊柱形殼體及一 端蓋總成插入其中封閉殼體，該電池具有一正及一負 端子及一標籤環繞電池殼體，該端蓋總成包含一端子 22 i紙張义度_中關家標举(CNS)A4規格(210 * 297公《 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 n. 3 4 2 as B8 -—__S_ … I - 六、申請專利範圍 件及一電絕緣密封件，該絕緣件具有細長導電集流器 貫穿其中，集流器係與端子件做電接觸’該絕緣密封 件係電絕緣端蓋與殼體，及殼體邊緣係捲邊於端蓋周 緣形成沿捲邊線之電池件，其改良部份包含. 端蓋總成包含一端板做為電池端子，端件金屬構 造之端蓋因盤具有盤旋面至少一孔口貫穿其中，當電 池係於垂直位置檢視且端蓋總成位於頂上時，端蓋圓 盤係位於端板下方’及絕緣密封件係位於該端蓋圓盤 下方’其中該絕緣件將端蓋圓盤與電池殼體電絕緣； 絕緣件包含一絕緣圊盤具有盤旋面，其中當電池係於 垂直位置檢視且端蓋總成位於頂上時，部份表面倍位 於端蓋圓盤之孔口下方，該位於孔口下方之絕緣圓盤 部份形成一個破裂膜，如此當電池内部氣體壓力達預 定程度時’可破裂膜經孔口貫穿及破裂，如此將氣體 經由孔口直接釋放至周圍環境。 16·如申請專利範圍第15項之電化學電池，其中該可破裂 膜係毗鄰端蓋圓盤孔口。 17. 如申請專利範圍第15項之電化學電池，其中該可破裂 膜部份接觸端蓋圓盤於端蓋圓盤表面之緊鄰孔口區。 18. 如申請專利範圍第15項之電化學電池，其中該絕緣圓 盤包含塑膠材料具有向下伸屐壁，其由絕緣圓盤表面 高點向下朝向表面較低點伸展，該較低點當於垂直位 置檢視電池而端蓋總成位於頂上時係較為接近電池内 部，當電池係於垂直位置而端蓋總成位於頂上檢視時 _- 23 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) — — — — —--« I-------I 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 4 2 4 3 4 2 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 _§申請專利範圍 ，端蓋圓盤具有向下伸展壁其係由表面高點向下伸展 ，其中絕緣圓盤之向下伸展壁係位在端蓋圓盤之向下 伸展壁至少實質部份下方，其中該至少一孔口貫穿端 蓋圓盤之向下伸展壁，其中絕緣圓盤之部份向下伸展 壁構成可破裂膜於孔口下方，如此當電池内部氣體壓 力達到預定程度時，於孔口下方之可破裂膜穿透孔口 而破裂，如此經由孔口直接將氣體釋放至周圍環境。 19. 如申請專利範圍第18項之電化學電池，其中該可破裂 膜係毗鄰絕緣圓盤之孔口。 20. 如申請專利範圍第18項之電化學電池，其中部份可破 裂膜係接觸端蓋圓盤位於端蓋圓盤表面之緊鄰孔口部 份。 21_如申請專利範圍第18項之電化學電池，其中該端板具 有部份表面平坦且係與電池的縱軸夾角直角及位於電 池肩附近’該平坦面設置電池條件測試器之導電層用 之電接觸區。 22·如申請專利範圍第21項之電化學電池 至少部份係附接於標籤之内側面。 23. 如申請專利範圍第21項之電化學電池 平坦部形成圓環形階。 24. 如申請專利範圍第15項之電化學電池 係熔接至端蓋圓盤。 25. 如申請專利範圍第15項之電化學電池 盤表面具有凹陷中部。 其中該測試器 其中該端板之 其中部份端板 其中該瑞蓋圓 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------訂---------線_ • ^1— ·n H —λ· m ^^1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 24 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 2 4 3 4 2 I _ D8 六、申請專利範圍 26. 如申請專利範圍第25項之電化學電池，其中該端蓋圓 盤具有一孔口通過凹陷中部及部份集流器通過孔α， 集流器具有一頭部座落於凹陷中部頂面，此時電池係 以垂直位置檢視而端蓋總成係位於頂上，其中該頭部 直徑係大於貫穿凹陷中部的孔口直徑。 27, 如申請專利範圍第26項之電化學電池，其中該絕緣圓 盤有一相對厚部位於其中心及其中該端蓋之凹陷中部 係藉集流器頭部壓迫牴住凸部。 28. 如申請專利範圍第27項之電化學電池，其中該集流器 有一凸緣部環繞細長集流器本體部份周圍，其中該凸 緣係毗鄰凸部底面，及其中該端蓋圊盤之凹陷中心係 加壓牴住介於集流器頭端與凸緣間之凸部β 29, 如申請專利範圍第18項之電化學電池，其中該端蓋圓 盤具有一凹陷中部及二相對之彎曲面部份形成一對相 對彆曲之環形肋，當電池係於垂直位置檢視而端蓋總 成位於頂端時’環形肋之一係向外弩曲（凸面），及另 一係向内彎曲（凹面），該向外彆曲（凸面）肋係較為接近 凹陷中部’及該向内彎曲（凹面）肋係較為接近端蓋圓 盤周緣，其中該端蓋圓盤之向下伸展壁係介於該對環 形肋間形成一共用壁》 3〇.—種端蓋總成，其係用於插入鹼性電池之圓柱形殼趙 之開放知I ’該端蓋總成包含一端蓋圓盤，及一絕緣密 封件’當電池係於垂直位置檢視且端蓋總成位於頂上 時，該絕緣密封件係位於端蓋下方，其_該絕緣件 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規烙（210 X 297公爱） 25 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I---I--— —III — — —— · 424W2 §

   、申請專利範圍 電絕緣端蓋與電池殼體；端件金屬構造之端蓋圓盤具 有盤旋面及至少一孔口貫穿其表面：該絕緣件包含一 絕緣圓盤具有一盤旋面，其中當電池係於垂直位置檢 視且端蓋總成位於頂上時，該盤旋面之部份係位於端 蓋圓盤之孔口下方，該絕緣圓盤之位於孔口下方部份 形成一個破裂膜，如此當電池内部之氣體壓力達到預 定程度時’可破裂膜貫穿通過孔口且破裂，如此氣體 經由孔口直接釋放至周圍環境。 31. 如申請專利範圍第30項之端蓋總成，其命該端蓋圓盤 係暴露於環境及該端篕圍盤係做為電池端子。 32. 如申請專利範圍第30項之端蓋總成，其中該可破裂膜 係毗鄰端蓋圓盤之孔口。 33. 如申請專利範圍第30項之端蓋總成，其中部份可破裂 膜係接觸端蓋圓盤於端蓋圓盤表面之緊鄰孔口區域。 34. 如申請專利範圍第30項之端蓋總成，其中該絕緣圓盤 包含一種塑耀材料其具有至少一向下伸展壁，當電池 係於垂直位置檢視且端蓋總成位於頂上時，該壁係由 絕緣圓盤表面高點向下朝向表面較緊較低點且較為接 近電池内部之點伸展，該端蓋圓盤具有至少一向下伸 展壁其係由表面高點向下伸展，此時電池係於垂直位 置檢視而端蓋總成係位於頂上，其中該絕緣圓盤之向 下伸展壁係位於端蓋圓盤之向下伸展壁至少實質部份 下方，其中該至少一孔口貫穿通過端蓋圓盤之向下伸 展壁，其中絕緣圓盤之向下伸展壁部份形成可破裂膜 26 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 - — — I — — — —^OJ— — — — — til — - . —hllLili— — n I I I I I 424342 Α8 Β8 C8 D8 、申請專利扼圍 於孔口下方，且當電池内部氣體壓力達到預定程度時 1孔口下方之可破裂膜穿過孔口破裂，如此經由孔口 將氣體直接釋放入周圍環境β 35. 如申請專利範圍第34項之端蓋總成，其中該可破裂膜 係毗鄰端蓋圓盤之孔口。 36. 如申請專利範圍第34項之端蓋總成，其中部份可破裂 膜係接觸端蓋圓盤於端蓋圊盤表面之緊鄰孔口區域《 37. 如申請專利範圍第34項之端蓋總成，其中該可破裂膜 具有厚度為約0.05至0.40毫米，及破裂時貫穿之孔口 具有截面積約3至50平方毫米。 38. 如申請專利範圍第34項之端蓋總成，其中該端蓋圊盤 具有一凹陷中部及兩相對曲面部份形成一對兩相對之 彎曲環形肋，當電池係於垂直位置檢視且端蓋總成位 於頂端時，環形肋之一係向外彎（凸面），及環形肋之 另一者係向内彆（凹面），該向外彎曲（凸面）肋係較為接 近凹陷中部及向内彎曲（凹面）肋係較為接近端蓋圓盤 之周緣，其中該端蓋圓盤之向下伸展壁係介於成對環 形肋間構成一共用壁。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I I J tv —IT 1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 27 線！ —ill·---'—I.------------