[发明专利]用于电化学电池的端盖密封组件

说明书

本发明是中国发明专利申请号为200480008132.3、名称为“用于电化学电池的端盖密封组件”、申请日为2004年3月18日专利申请的分案申请。

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。