TW494594B - Closed alkaline battery - Google Patents
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Description
494594 A7 B7 五、發明說明(1) 【發明背景】 本發明係關於密閉型鹼性蓄電池之安全閥裝置。 鎳-鎘蓄電池或鎳-氫化物蓄電池等密閉型之鹼性蓄 電池’係作爲電解液使用鹼性水溶液之二次電池。 鹼性蓄電池1 0,係如第1圖所示,在有底筒狀之金 屬製電池外裝罐3 0,係將電極體1 2連同電解液L收容 ,將外裝罐3 0之開口由封口體8 0所密閉。 電極體1 2,係如第1圖所示,在正極板1 4與負極 板1 6之間裝設氣體透過性分離器1 8,捲繞爲卷渦狀所 構成。正極板1 4及負極板1 6,係分別將活物質之鎳氧 化物、鎘化合物塡充於導電性極板所形成。 在正極板1 4上端,電方式連接正極集電體2 0,在 正極集電體2 0上側,配備有電方式連接之封口體8〇。 封口體8 0,係具有·_以電方式連接於正極集電體 2 ◦,在中央開設洩氣孔4 2 I之封口板4 0,與封閉洩 氣孔4 2之安全閥裝置6 0,與壓縮安全閥裝置6 0之狀 態下收容於與封口板4 0間之正極帽蓋7 0。封口板4 0 係經由絕緣密墊片7 6塡隙於外裝罐3 0之開口端,來密 閉外裝罐3 0。 於密閉性鹼性蓄電池1 0,由於過充電及過放電在電 池內部發生氣體,若電池內壓超過既定壓力時,安全閥裝 置6 0就動作,電池內部之氣體或電解液等釋出於外裝罐 3 0外部,以防止外裝罐3 0之變形等。 一般,在過充電時在電池內部所產生之氣體,雖然在 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) --------訂---------\ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 494594 A7 B7 五、發明說明(2) 電池內部消費,但是仍然持續其充電時,產生氣體之速度 ,有時爲超過消費氣體之速度,電池之內壓係超過平衡狀 態而上升。因此,電池內壓異常上升時,由於上述安全裝 置,藉釋出氣體,以防止外裝罐之變形或封口體之突出。 作爲此安全閥裝置6 0,有由封閉洩氣孔4 2之橡膠 製之閥板6 2,與施壓該閥板6 2之彈簧6 4所構成者。 於此安全閥裝置,若電池內壓超過既定値時,彈簧6 4就 被壓縮,閥板6 2就向開啓洩氣孔4 2方向移動,氣體或 電解液等爲從封口板4 0之洩氣孔4 2流經設於正極帽蓋 7 0之洩氣孔7 8釋出於外部。 於此,安全閥裝置開始閥動作之動作壓力,係構成安 全閥裝置之彈簧開始位移之壓力。第2圖係表示安全裝置 之彈簧位移量與施加於安全裝置之壓力(電池內壓)之關 係之圖式,如第2 a圖,若將動作壓設定爲低時,在電池 內部產生之氣體,係在內壓變高之初期階段可釋出氣體, 所以,可將上述外裝罐之變形或封口體之突出等之危險在 及早階段回避。然而,在電池內產生之氣體係由於構成電 解液之水之電解所產生者,所以若釋出氣體時間,電解液 量就減少,其結果,安全閥回復爲正常之後,可能會導致 電池之容量降低之虞。另者,如第2 b ||,若將動作壓設 定爲高時,儘管電池內壓上升,很不容易釋出氣體,恐有 外裝罐之變形或封口體之突出等危險之虞。 因此,爲了不會導致容量降低可回避危險,動作壓爲 設定爲適當値。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ---ΪΓ--------|^皿裝 (請先閱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 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 494594 A7 ____ B7 五、發明說明(3 ) 然而,即使將動作壓設定爲適當,電池流動非常大之 充電電流等異常時,因氣體發生速度快速,即使安全裝置 動作,若彈簧之壓縮位移小時,安全閥裝置之氣體排放速 度跟不上氣體之產生速度。因此,電池內壓較安全閥動作 壓上升,外裝罐恐有變形或破裂之虞。 本發明之目的,係提供一種密閉型鹼性蓄電池,其係 藉設定對於彈簧長度位移之壓縮負荷之比例之最佳値,當 內壓超過既定値時,可釋出大量氣體或電解液等。 【發明槪要】 爲了解決上述問題,本發明之密閉型鹼性蓄電池,係 具有:收容於有底筒狀之電池外裝罐內部,在正極板與負 極板之間設分離器所成之電極體以電方式連接之封口板, 與封閉開設於此封口板之洩氣孔之安全裝置,與在封口板 之間將安全閥裝置以壓縮狀態收容之正極帽蓋所成之封口 體。安全閥裝置係具有:封閉洩氣孔之閥板,與將此閥板 向洩氣孔施壓之彈簧。對於該彈簧長度位移之壓縮負荷之 比例係定爲5 0 N /m m以下。 因以上之密閉型鹼性蓄電池,係將對於安全閥裝置之 彈簧長度位移之壓縮負荷之比例(壓縮k荷/長度位移量 )定爲5 0 N / m m以下,所以,當電池之內壓超過既定 値時,可將可移動之閥板距離取大。因此,閥板大爲開放 &氣孔,就可將大量氣體或電解液等釋出於電池外部。其 結果,就可防止因電池內壓上升之電池外裝罐之變形或破 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) · --------訂---------. 494594 A7 _ B7 五、發明說明(4) 裂。 【發明之詳細說明】 本發明係司較佳地適用於鎳-鎘蓄電池或鎳_氫化物 蓄電池等密封型鹼性蓄電池。 . 第3圖係表示本發明之密閉型鹼性蓄電池i 〇 a之一 部以剖面表示之圖。 如第3圖所示,密閉型鹼性蓄電池1 〇 A係在金屬製 之有底圓筒狀外裝罐3 Ο A內部,收容卷渦狀之電極體 1 2 A與電解液L,將外裝罐3 Ο A之上部開口由封口體 8 Ο A密閉構成。 電極體1 2 A係在沖壓金屬等導電性極板之芯體,分 別塡充正極活物質、負極活物質之正極板1 4 A與負極板 1 6 A設氣體透過性之分離器1 8 A捲繞成卷渦狀製作( 參照第3圖)。在電極體1 2 A之正極板1 4 A連接有正 極集電體2 0 A、在負極板1 6 A以電方式連接負極集電 體(未圖示)。電極體1 2 A係正極集電體2 Ο A能夠變 成開口側,收容於外裝罐3 0 A,外裝罐3 Ο A底面與負 極集電體係由焊接等以電方式連接。 在正極集電體2 0A上,具有封口if 8 0A以電方式 連接之狀態。封口體8 0 A,係在中央開設洩氣孔4 2 A 之封口板4 0 A,與封閉洩氣孔4 2 A之安全閥裝置 6 0 A,與在與封口板4 Ο A之間將安全閥裝置6 Ο A以 壓縮狀態收容之正極帽蓋7 Ο A所構成。 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) « — — — — — — I —
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 494594 A7 B7 五、發明說明(5) 封口板4 Ο A係以導電性材料構成,如第3圖所示, 在中央具有開設洩氣孔4 2 A之凹部4 4 A,在該凹部 4 4A外周,形成有嵌合正極帽蓋7 0A之高低差部 4 6 A,與在該高低差部4 6 A外周,在外裝罐3 Ο A加 以塡隙之緣部4 8 A。 安全閥裝置6 0 A,係在與封口板4 Ο A之後述正極 帽蓋7 Ο A之間以壓縮狀態配備,封閉洩氣孔4 2 A之閥 裝置,如第3圖所示,可由:封閉洩氣孔4 2A之橡膠製 閥板6 2 A,與推壓該閥板6 2 A之彈簧6 4 A所構成。 彈簧6 4 A係對於長度位移之壓縮負荷之比例爲5〇 N /m m以下,較佳爲使用3 5 N /m m以下。 彈簧6 4A係可將鋼琴線等捲繞成螺旋狀形成,其形 狀係如第4圖所示,閥板6 2 A側縮徑之圓錐型之彈簧 6 4 A,或第5圖所示,可例示如鼓型螺旋彈簧之彈簧 6 4 A。 正極帽蓋7 Ο A係由導電性材料所構成’中央爲向上 突出,在該凸部7 2 A外周,形成有可嵌合於封口板 4 0A之高低差部4 6A之緣部7 4A。又,在凸部 7 2 A外周,開設有從電池內部釋出之氣體或電解液等排 出於外部之洩氣孔7 8 A。 封口體8 Ο A係在封口板4 Ο A與正極帽蓋7 Ο A之 間將安全閥裝置6 Ο A以壓縮狀態收容之後’將封口板 4 Ο A與正極帽蓋7 Ο A以電阻焊接或雷射以電方式連接 製作。 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) 裝 ----訂---------_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 494594 A7 B7 五、發明說明(6) 封□板4 0A與正極集電體2 0A之電方式連接,係 在正極集電體2 〇 A形成簧片(reed tab ) 8 2 A,如第6 圖所示’將簧片8 2 A焊接於封口板4 Ο A將正極集電體 2 Ο A與封口板4 〇 a以電方式連接後,將簧片8 2 a彎 曲將封口體8 Ο A安裝於外裝罐3 Ο A即可進行。 按’封口板4 Ο A與正極集電體2 Ο A之電方式連接 ’係並非限定於上述者,例如,將所製作之封口體8 〇 A 載置於正極集電體2 Ο A上,使用電阻焊接或雷射焊接等 將封口板4 Ο A與正極集電體2 Ο A直接以電方式連接。 又’並非將封口體8 Ο A預先裝配之後安裝於外裝罐 3〇A,只將封口板4 Ο A載置於正極集電體2 Ο A,使 用電阻焊接或雷射焊接等接合之後,將安全閥裝置6 Ο A 配置於封口板4 Ο A之凹部4 4 A,邊壓縮安全閥裝置 6 Ο A之弓早黃6 4 A將正極帽蓋7 Ο A安裝於封口板 4〇A ’也可將封口板4 Ο A與正極帽蓋7 Ο A使用電阻 焊接或雷射焊接等加以接合。此時,就可省略簧片之形成 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 將封口體8 Ο A安裝於正極集電體2 Ο A之後,在封 口板4 Ο A之緣部4 8 A外周安裝絕緣密墊片7 6 A,彎 曲外裝罐3 Ο A之開口端藉將封口板4 Ο A塡隙固定,就 可製作如第3圖所示之密閉型鹼性電池1 〇 A。 於上述構成之密閉型鹼性蓄電池1 Ο A,若因高充電 及高放電等在電池內部產生氣體,或內部短路等發生由於 發熱致使分離器樹脂之熔化或電解液之膨張等時,電池內 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ___ 137494594 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(7) 壓就會上升。當電池內壓變成既定値以上時,由於其內壓 ,閥板6 2 A被推壓以壓縮彈簧6 4 A,閥板6 2 A就會 向開啓洩氣孔4 2 A之方向移動。若開放洩氣孔4 2 A時 ’內部之氣體等就從洩氣孔4 2 A通過正極帽蓋7 Ο A之 洩氣孔7 8 A釋出於外部。 於本發明,安全閥裝置6 Ο A之彈簧6 4 A,係將對 於長度位移之壓縮負荷之比例成爲5 0 N /m i η以下, 所以因內壓之上升使彈簧6 4 Α大爲壓縮,閥板6 2 Α也 大爲移動。所以,洩氣孔4 2 A也大爲開放,就可將大量 氣體等釋出於外部。 如第7圖所示,準備壓縮負荷/彈簧位移量之値爲 2 5 N / m i η (發明例 A ) 、3 5 N /m i η (發明例 B ) 、4 5 N / m i η (發明例 C ) 、5 Ο N / m i η ( 發明例D )及5 5 N / m i n (比較例E )之彈簧6 4 A ,進行高充電測試,調查了外裝罐3 0 A之變形狀態與封 口體8 Ο A之狀態。 彈簧6 4 A係將線徑爲〇 · 8 m m之鋼琴線,如第4 圖所示使用了捲繞成圓錐型之彈簧。彈簧6 4 A之各端部 ,爲了使安定性良好,使其具有分別1 / 2捲繞之捲座。 各個彈簧,雖然使用了對於長度位移之壓縮負荷之比例不 同者,但是,安全閥裝置開閥之壓力爲設定成相同。因對 於長度位移之壓縮負荷之比例小之彈簧爲容易變形,所以 ,未壓縮狀態將彈簧總長變長者變短壓縮使用,因對於長 度位移之壓縮負荷之比例大,在未壓縮狀態將彈簧總長變 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) « -裝 • . 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 494594 A7 B7 五、發明說明(8) 短將安全閥裝置開閥之動作壓設定爲相同。唯有,各個彈 黃之壓縮負荷/彈簧位移量之値,係如下式所不,依所使 用之線材之種類或線徑,彈簧之中心徑或捲數可變更爲種 種。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 k 但 係線材 係彈簧 因 增多彈 負荷/ 或,將 値就會 彈 6 4 A 爲壓縮 裝置6 1 0 A 3 0 0 (G X d
/ ( 8 x η x D 是,k係對於彈簧長度位移之壓縮負荷之比例,G 之剛性率,d係線材之直徑,η係彈簧之捲數,D 之中心徑。 此,於使用線徑爲0 . 8 m m之鋼琴線之彈簧,就 簧之捲數η,或,增大彈簧之中心徑D就可使壓縮 彈簧位移量之値。相反地,使彈簧之捲數η變少, 彈簧之中心徑D變小時,壓縮負荷/彈簧位移量之 變大。 簧6 4 Α之壓縮負荷,係使用壓縮試驗機將彈簧 以每分鐘1 m m壓縮加以測定,將所測定之値,成 負荷/彈簧位移量。將各彈簧6 4 A使用於安全閥 〇A之2 0 0 OmAh — S C尺寸之鹼性蓄電池 分別製作3 0 0元件,在充電速0A ’充電量 %之條件下,實施過充電測試。茲將結果表示於表
請 先 閱 讀 背 之 注 意 事 項4 再C 寫裝 本衣 頁 I I I 訂
本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 494594 A7 B7 五、發明說明(9 ) 【表1】 批次 A B C D E 壓縮負荷(N ) 彈簧位移量(m m ) 25 35 45 50 55 外裝罐底變形數(% ) 50 70 85 95 100 封口體脫落數(個) 〇 0 0 0 1 參照表1時,就曉得發明例A〜D,係與比較例E, 外裝罐底之變形數爲少,又,發明例A〜D,係封口體 8 Ο A未發生脫落。此係由於過充電電池內壓上升時,彈 簧6 4 A大爲位移,閥板6 2 A就移動,從洩氣孔4 2 A 大量釋出氣體或電解液等所致,因電池內壓之上升看得出 外裝罐底發生變形,但是,曉得了封口體8 Ο A不至於脫 落。若發明例互相比較時,曉得了壓縮負荷/彈簧位移量 愈小,可使外裝罐底變形數變少。 另者,比較例E,係對於所有之電池其外裝罐底發生 變形,又,關於其中之1個,封口體8 Ο A脫落。此係, 因壓縮負荷/彈簧位移量太大所致,閥板6 2 A之移動爲 不充分,因氣體等未能充分釋出於外部所致。 如上述,將安全閥裝置6 Ο A之壓縮負荷/彈簧位移 量藉成爲5 0 N/ mm以下,由於過充電時所發生之氣體 或電解液之膨脹等,即使電池內壓上升’因可從安全閥裝 置6 Ο A向外部釋出大量氣體等,所以可抑止外裝罐之變 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -------------裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
>§!111 I I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 -12 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 494594 A7 _____ B7 五、發明說明(10) 形,又,也不會發生封口體8 0A之脫落。 上述實施例之說明,係適用於說明本發明者,並非p艮 定申請專利範圍所記載之發明,或不能解釋爲縮減其範圍 。又,本發明之各部構成係並非限定於上述實施例,可在 申請專利範圍內所記載之技術範圍內進行種種變更。 本發明係在不脫離其精神下可進行種種變更,所說明 之貫ί也例並非限疋其軔圍者’所有變更皆包含在範圍內或 相等者都應包含在申請專利範圍內。 圖式之簡單說明 桌1圖係表7Κ將以往密閉型鹼性蓄電池之一部剖面表 示之圖。 第2圖係表示以往安全閥裝置成開閥狀態之圖表。 第3圖係將本發明之密閉型鹼性蓄電池之一部剖面表 示之圖。 第4圖係表示圓錐型彈簧之側面圖。 第5圖係表示鼓型彈簧之側面圖。 第6圖係表示封口體與正極集電體之連接方法之剖面 圖。 第7圖係表示本發明實施例之安全if裝置爲開閥狀態 之圖表。 主要元件對照表 1 〇 鹼性蓄電池 本紙張尺度適用中國國家標準規格(210 X 297公釐) -------------裝·-------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 494594 A7 _B7 五、發明說明(11) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 2 電 極 體 1 4 正 極 板 1 6 負 極 板 1 8 分 離 器 2 〇 正 極 集 電 體 8 〇 封 □ 體 4 〇 封 □ 板 7 6 絕 緣 密 墊 片 3 〇 外 裝 罐 7 〇 正 極 帽 芸 _dxl 6 4 彈 簧 4 2 洩 氣 孔 6 0 安 裝 裝 置 4 4 A 凹 部 4 6 A 局 低 差 部 4 8 A 緣 部 8 2 A 簧 條 片 —---------裝·— (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(210 X 297公釐)
Claims (1)
- 494594 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 1 · 一種密閉型鹼性蓄電池,其係具有以下者: (1 )有底筒狀之電池外裝罐, (2 )收容於電池外裝罐內部,且,在正極板與負極 間設有分離器所成之電極體, (3 )對於上述電極體以電方式連接之封口板, (4 )封閉開設於上述封口板之洩氣孔之閥板,與具 有將上述閥板向洩氣孔施壓之彈簧之安全閥裝置, (5 )於與封口板間,將安全閥裝置以壓縮狀態加以 收容之正極蓋, (6 )上述彈簧係對於長度位栘之壓縮負荷之比例, 爲5 0 N / m m以下。 2 .如申請專利範圍第1項之密閉型鹼性蓄電池,其 中彈簧(6 4 A ),係對於長度位移之壓縮負荷之比例爲 3 5 N / m m 以下。 3 ·如申請專利範圍第1項之密閉型鹼性蓄電池,其 中封口板(4 0 A )係導電性材料,在中央具有開設洩氣 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印?衣 ) 其 其 其 A ? ϊ J 4 池池。池 4 部 電 電者電 (差 蓄 蓄狀蓄 部低 性 性旋性 凹高 鹼 鹼螺鹼 述之 \型 型成型 上.} 閉 閉繞閉 在 A 密 密捲密 ,ο 之 之等之 )7 項 項線項 A ( ^~一 ο τ—一琴 1—_ 4 蓋 第製第鋼第 4 帽 圍膠圍將圍 {極 範橡範係範 部正 利爲利 ,利 凹合 專 } 專 } 專 之嵌 請 A 請 A 請 }司 。 申 2 申 4 申 A 有} 如 6 如 6 如 2 設 A · C · C · 4 , 6 4 板 5 簧 6 { 周 4 閥 彈 孔外 C 中 中 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 494594 A8 B8 C8 D8 __ 六、申請專利範圍 中彈簧(6 4 A ),爲縮徑閥板(6 2 A )側之圓錐型。 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 7 .如申請專利範圍第1項之密閉型鹼性蓄電池’其 中彈簧(6 4 A ),爲鼓型螺旋彈簧。 8 ·如申請專利範圍第1項之密閉型鹼性蓄電池’其 中正極帽蓋(7 〇 A )係導電性材料,將中央向上突出設 有凸部(7 2 A ),在此凸部.(7 2 A )配設有彈簧 (6 4 A )。 9 .如申請專利範圍第1項之密閉型鹼性蓄電池,其 中正極帽蓋(7 0A)係具有將中央向上突出之凸部 (7 2 A ),在上述凸部(72A)外周,具有可嵌合封 口板(4 0 A )之高低差部(4 6 A )之緣部(7 4 A ) ,並且,在凸部(7 2 A )外周,開設有將從電池內部釋 出之氣體或電解液等排出於外部之洩氣孔(7 8 A )。 1 0 ·如申請專利範圍第1項之密閉型鹼性蓄電池, 其中封口板(4 0 A )與正極帽蓋(7 0 A )之間將安全 閥裝置(6 0 A )成壓縮狀態收容,將封口板(4 0 A ) 與正極帽蓋(7 0 A )使用電阻焊接以電方式連接。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 1 ·如申請專利範圍第1項之密閉型鹼性蓄電池, 其中封口板(4 0 A )與正極帽蓋(7 〇 A )之間將安全 閥裝置(6 0 A )成壓縮狀態收容,將封口板(4 〇 A ) 與正極帽蓋(7 0 A )使用雷射焊接以電方式連接。 1 2 ·如申請專利範圍第1項之密閉型鹼性蓄電池, 其中d 口板(4 0 A )之緣部(4 8 A )外周安裝絕緣密 塾片(7 6 A ) ’將外裝罐(3 0 A )開口端彎曲塡隙封 16 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 x 297公釐) 494594 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 口板(4 0 A )固定。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) :裝 訂· 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) -17-
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