CN1053864A - 碱性电池的高压密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于圆柱形碱性电池的密封装置，包 括一金属支承件，它有一位于其外缘的环形弹簧，弹 簧处于径向卷边产生的压缩下，弹簧适于扩张或收 缩，由此在热交替的期间保持一个密封。还包括一个 塑料密封圈，具有一个在很高的压力下打开的环形排 气部分，由此，所述密封件对于含少量或不含汞而能 产生一个高内压的碱性电池是特别有用的。

Description

本发明涉及一种适于封闭电化电池壳开口端的密封装置，更具体地说，本发明涉及用于能产生高内压的圆柱形碱性电池，例如具有含有少量汞或不含汞的锌阳极的电池的密封装置。

一些圆柱形碱性电池的密封是通过将一个密封装置（例如美国专利4，670，362所图示和描述的）置于恰恰低于电池壳上开口端所形成的沿口上，使壳体上开口端向内卷边，位于密封装置外周边上面，将其压靠在沿口上。

将一个密封装置径向卷边定位是与上述的沿口卷边方法不同的另一方案，它通常产生一个更紧的密封，在这个卷边方法中，在开口端的电池壳壁的一部分被扩张了。一个密封件紧密地装在扩张的开口中，密封件包括一个金属圆盘，它装在一个塑料密封圈的环形外壁内。使扩张的壳体部分恢复至其原始的尺寸，借此，一个径向力使金属圆盘咬入密封圈壁，美国专利3，069，489公开了一种类似于上述装置的径向卷边密封装置。该专利描述了其塑料密封圈必须由一种具有好的冷流特性的材料制成，以致在规定时间之外塑料材料由于压力而流出密封区的量能减至最少，该专利描述了其密封装置能保持其完整性超过几个月。然而，今天碱性电池必须保持其严密的密封多达五年。于是，径向卷边密封装置带来的一个问题是即使用了具有好的低流动性的材料，经过一个长时间之后，仍有一些流动发生，使密封的有效性降低了。

大多数碱性电池也具有一个用于在予定压力下打开的排气口。如果排气口不能打开，也有一些高于排气口压力的压力，能使密封装置从电池壳体中移位出来，这被称之为“反卷边压力”，大多数电池被设计成使反卷边压力足够地大于排气口压力，以确保排气口最先打开。在有低的汞含量的电池中，能遇到比在当前的商业电池中高的多的内压。于是，对于低汞含量电池的设计不仅要有一个能用于高内压的排气口，而且要有能维持一个甚至更高压力的卷边设计。

本发明的一个目的是提供一种用于径向卷边电池的可靠的密封装置，它甚至能在温度升降之后而维持一个高的内压。

在一个推荐实施例中，将密封装置予组装，提供一个在组装电池时能作为一个单个元件装卸的整体部件。一个整体密封装置具有许多尚未提及的优点。例如，在该元件卷边定位后，不需加附加的加工步骤，于是，一旦形成了密封，就不会使其受到破坏。另一个优点是能在集电器和凸台之间得到一个更好的密封。根据本发明，能在集电器和凸台之间形成密封而不会使任何电解液被封闭在其之间，而这一问题当一个钉子型集电器插入一个密封定位的塑料密封圈时是可能发生的。任何以上述方式被封闭的电解液加强了来自电池内的电解液的毛细作用而导致泄漏。

下面参照附图对本发明的其他目的和特征作更充分的描述，其中：

图1是电池壳体的侧视图;

图2是根据本发明的整体密封装置的剖视图;

图3是根据本发明的金属支承件的顶视图;

图3A是图2中所示金属支承件沿A-A线的剖视图;

图3B是图3A的剖面图的放大部分;

图4是塑料密封圈的顶视图;

图4A是图4所示塑料密封圈沿A-A线的剖视图;

图4B是图4A包含在圆圈部分的剖面部分的放大视图;

图4C是穿过具有相邻于凸台的排气膜片的塑料密封圈的一个实施例的中间部分的剖视图;

图5是铆钉型集电器的剖视图;

图6是通过具有钉子型集电器的整体密封装置中间部分的剖视图;

图7是一个输出端件的顶视图;

图7A是图7中输出端件沿A-A线的剖视图;

图8是按本发明制造的电化电池的剖视图;

图9是显示了另一实施例的密封装置组件的剖视图。

现在参见图1，圆柱电池壳10具有一圆柱形壁12，它有一封闭端14和一位于其上部开口端16的扩张（或台阶）部分18。对于“AA”型电池来说，扩张部分18的直径比主壳体直径大约大0.02英寸。对于比“AA”更大的电池型号，例如“C”或“D”型电池，其扩张部分比主壳体直径大约大0.03英吋，对于更大的电池型号，例如“C”和“D”型电池，壳体10的壁厚最好是大约0.012英吋，而对于更小的电池型号，例如“AA”和“AAA”型电池，壁厚最好是大约0.01英吋，壳体10能用适当的材料制造，例如冷轧钢，不锈钢，和镀镍冷轧钢。扩张部分18的高度应足够，以致上端22能被弯折处于密封件周边之上。

示于图2～8中的本发明的实施例是用于更大的电池型号，例如“C”或“D”型电池的较小电池型号，例如“AA”和更小的型号，只要求稍作变化，如下面参照图9所描述的。现在参照图2，整体密封装置组件24包括一个塑料密封圈30和一个金属支承件40，它们通过一个铆钉型集电器50被紧紧地固定在一起;和一个或者直接的，或者如图所示通过与金属支承件40直接接触而间接与集电器50作电气接触的负极端盖60，通过使密封圈30的上外壁39向内弯折处于端盖60周边之上而将端盖60固定在组件中。

现在参见图3和图3A，金属支承件40包括一个中间圆盘部分41，它具有一在其中央形成的圆形凹下部分42和一个在中间定位的孔43，凹下部分42直径不大于圆盘部分直径的一半，凹下部分42用于加强金属支承件40，特别是在径向卷边时防止中间圆盘部分41向外偏斜。

在一个推荐实施例中，一个向外延伸的环状U形槽45与中央圆盘部分41的外缘相连。槽45起一个弹簧的作用，当形成一个径向的卷边时，能使其部分地压缩。于是，当组装好的电池经受热变化时，槽45能进一步扩张或压缩，借此，在所有时间里保持一个朝外的密封压力。“U”形槽45由一内壁46和一外壁47构成。

一个径向突缘48从外壁47上部向外延伸。在一个卷了边的电池中，由密封圈30的挤压在径向突缘48和壳体10部分18之间的部分而产生一个密封。最好突缘48的直径小于卷边电池的内径，以致于支承件不会切入密封圈30的插入部分。

如图3B所示，“U”形槽45有一个实际半径“b”，如果“U”形槽比图示的更窄和更深，它将更容易产生永久变形，形成于腿部46和中央圆盘部分41之间的角度“a”最好在大约100°至115°之间，当施加一个朝内的径向压力时，这样的角度允许裙部44和槽内壁46向内运动，并有助于防止卷边时中央圆盘部分41向上弯曲。使槽45的深度保持在金属支承件40高度的大约一半有助于裙部44的向内运动。然而，槽的其他形状，和裙部与圆盘部分之间的其他角度也在本发明的范围之中，它们能提供类似的密封特性。

在一个推荐实施例中，金属支承件40由厚度大约为0.02英吋的镀镍冷轧钢制造，其他合适的材料包括冷轧钢，热轧钢，不锈钢，钢合金和铜铍合金，金属支承件40最好具有一个装置，例如孔49，用于当电池排气时释放逸出的气体（下面要进一步讨论）。

现在参见图4和4A，说明密封圈30的细节。图4A显示了图4中圆形塑料密封圈30沿A-A线的剖视图，密封圈30包括一个中央圆盘形部分31和在圆盘部分31中央的一个轴向延伸凸台32，凸台32有一穿过该处的轴向孔25。具有一个倒角26便于一个集电器穿过孔25插入，一个“U”形环槽33与圆盘部分31相连，槽33包括一内壁34，一外壁35和一底壁35，由此使内壁34上边缘与中央圆盘部分31的周边相连。槽33的特定形状要依据金属支承件40的槽45的形状而定，因为在组装的密封装置（看图2）中，槽45要装配在槽33中。

一个朝外的台肩28与槽33外壁35的上边缘相连，一个向上延伸的周壁37与台肩28的最外部分相连。周壁37包括一个上部39和一下部38。台肩28的外径接近等于，或略小于壳体10的台阶20的内径。于是，在径向卷边之前或之后，台肩28与壳体10的台阶20的接合都支承这个组件，下壁部分38的内径接近等于，或略大于金属支承件40的外径。

因为密封圈30不需要具有象先有技术的电池顶部那样提供机械强度的厚度，所以具有暴露于电池内部的表面的密封圈30的不同部分可以制得较薄，以致于可以穿过密封圈部分产生一个可观的氢渗透量。根据本发明，密封圈30可用于从电池内部进行氢渗透的部分是中央圆盘部分31和槽33的壁34，35和底36，所以，希望密封圈的这些部分足够地薄，以致能加强氢的渗透。于是，可用于渗透的实际表面区域大于密封圈的表观的表面区域，在一个实施例中，部分34，35和36的厚度是大约0.02英吋，在另一实施例中，环形圆盘是大约0.015英吋厚，而其他部分是0.02英吋厚，后一实施例比具有0.02英吋厚的圆盘31的前一实施例允许甚至更大的氢渗透量通过环形圆盘31。在所有区域的厚度下限是大约0.01英吋，因为低于此限将难于模塑部件，并难于控制排气压力。上限由理想的氢气渗透性所确定，但仍具有合理的氢渗透性的实际的上限是大约0.03英吋。

下壁部分38的厚度大于支承件40直径和壳体10内径之差的一半。于是，当密封装置24被径向卷边定位时，径向突缘48可咬入壁部38。在卷边形成时，在这个区域的塑料变形最好在塑料的弹性极限之中。突缘48最好不压缩壁部38多于其原始厚度的50%，更好地是不多于25%。壁38被压缩的程度依据所用塑料的类型，壁38的厚厚，和金属支承件40直径与壳体10内径之差。然而，一旦塑料材料被选定了，确定其他两项的最佳值属于技工的技术范围，以使塑料保持在其弹性极限之中，具有压缩性能使其保持在弹性极限中，同时又足够地硬能使弹簧装置45处于压缩下的材料包括尼龙，尼龙混合物，聚砜，加填料聚丙烯，及其混合物。

这里使用的术语“尼龙”包括若干尼龙系列中的各种材料，不同的尼龙通常的特征在于用于制备聚合体的二胺和二酸中的碳链的长度，尼龙6-6是通过六亚甲基二胺（6个碳原子）与己二酸（6个碳原子）的反应制备的，尼龙6-12是由与尼龙6-6同样的二胺，但代之与具有12个碳原子的十二双酸反应而制备的。尼龙12-12由各具有12个碳原子的十二亚甲基二胺和十二双酸制备的。已知尼龙要吸收水份，塑料密封圈在成形后最好充分地增加水份，这通常是通过煮沸来完成。尼龙可以与各种聚合体混合，其非限定的例子是其他的尼龙，聚乙烯，聚丙烯，ABS和聚砜。

从强度的观点来看上述所有材料都是有用的，同时，已经发现，这些材料中的某些具有更高的氢渗透性，尼龙6-6具有最差的氢渗透性，为大约1cm³H₂（ STP）·cm/S·cm²·cm·Hg。在低汞含量的电池中，最好采用具有至少3倍于此透气性的材料。具有至少3倍于尼龙6-6氢渗透性的塑料包括尼龙6-6/ABS混合物，尼龙6-12，包括尼龙6-12，尼龙12-12的混合物，包括尼龙12-12的混合物，加矿物填料聚丙烯及其混合物，聚砜及其混合物，下面的表中列出了一些推荐的材料及其氢渗透性。除非另有说明，含尼龙材料都充分地吸收水份，渗透性的单位是cm³H₂（

STP）·cm/s·cm²·cmHg。

材料  渗透性

尼龙6-6/ABS（50/50）  6.1

尼龙6-12  4.4

尼龙6-12（干）  5.5

尼龙12-12  3.2

20%talc充填聚丙烯  14.5

尼龙6-12/12-12（50/50）  4.4

即使当采用了具有高氢渗透性的塑料来模塑密封圈30的时候，它也仍然需要包括一个排气装置，借此，使过大的压力能被更快地释放。现在参看图4，4A和4B，其显示了一个环形排气部分70，图中显示了排气部分70与环形圆盘31的相邻部分相比的减少的厚度，它是通过在中央圆盘31的顶面和底面形成有相重叠的环槽而实现的。每个槽的深度小于中央圆盘31厚度的一半，由此，在槽之间保留一个薄的膜片。已经发现，以这种方式形成的排气膜片比相同厚度的但由仅在一侧的槽形成的膜片更为可靠。与开在环形圆盘31的或底部或顶部的槽相比，其结构能在一个更低的内压下排气，所以其设计是更好的。

图4A和4B显示了中央圆盘31外缘上的环形排气部分70的最优位置，当排气部分70被裂时，环形圆盘31与槽33的内壁34脱离，圆盘31能在铰接于凸台32的同时向上和向内弯曲，图4C显示了另一个实施例，其中，排气部分71直接邻接于凸台32，在该实施例中，当施加了一个内压时，位于排气膜片一侧的凸台32在膜片上产生了一个剪应力，与定位于圆盘部分31周边的膜片相比，这能引起膜片在更低的内压时破裂。按图示定位的环形排气部分71的一个潜在问题是：当排气部分破裂时，存在一个与内槽壁34相连的中央圆盘31的外部，它能向上和向外弯曲，这能引起圆盘31的弯曲部分堵住金属支承件40上作为排气通路的孔49。所以，孔49可能必须重新定位以防止这种情况发生。

密封圈30在台肩28区域的厚度最好大于密封圈的其他部分的厚度，使在那里提供附加的材料，当径向卷边时在剪应力施加于台肩28的位置使破裂减至最低程度，于是，希望台肩28的厚度是大约0.03英吋，然而，台肩28与槽33的壁具有同样的厚度也属于本发明的范围之中，后一个实施例保持了如同具有加厚台肩部分28的实施例的所有密封和排气性能。上外壁39厚度最好为下外壁38厚度的大约一半，以致于它能被更容易地热成形，向内位于负端盖60的周边上，借此使负端盖固定在位，直至径向卷边被形成（下面进一步讨论）。

图4A显示了一个与下槽壁36连接的向下悬垂的裙部27，裙部27不用于电池的密封，而是用于容纳电池隔板的上边缘（看图8），隔板通常为一圆柱体，而圆柱体的上端装配在裙部27内周边之中，裙部也可有其他的设计，均包括在这里描述的密封装置之中。

通过铆钉50（图2）将金属支承件40和密封圈30牢固地固定在一起。图5显示了用于本发明的铆钉的一个实施例的侧视图，铆钉50包括一个上体52，一个突缘53和一个在上体52端部的凹槽54，上体52的直径大致相等于，或略大于凸台32的轴向孔25的内径，以致能产生一个紧配合，将上体52从密封圈30的底面穿过凸台32的轴向孔25插入，直至突缘53接触凸台32的底面，上体52的上端延伸至凸台32的顶部之上，金属支承件40装配在密封圈30的内侧，以致上体52的上端穿过支承件40的孔43伸出，利用上体52上的凹槽54形成一个铆钉头（图2中的55）而使组装完成。图2显示了一个完成的组件，铆钉头55最好不突出于金属支承件40的中央圆盘41的上表面之上。

因为铆钉50在负极和电池内部的正极之间有电气馈通，一个集电器也连接于铆钉50，图5示出了一个集电器的实施例，下铆钉体51从突缘53向下延伸，下体51的长度应使在一个组装的电池中它伸入电池（例如一个初级碱性电池）的中央定位的正极。

一旦将密封圈30和金属支承件40铆接在一起，在突缘53和凸台32之间就产生了一个防泄漏的密封，这就防止了电解液通过密封装置而泄漏。在这个压力密封是完全足够的同时，也可以使这个区域包含一种密封胶材料，于是，在铆钉50通过密封圈30插入之前，将密封胶材料涂在突缘53上，于是，当将铆钉插入和形成铆钉头时，一个密封胶材料涂层处于突缘53和凸台31之间，并且密封胶充满塑料密封圈30的倒角26，合适的密封胶的非限定的例子包括聚酰胺和沥青。

因为铆钉50与正极和电解液直接接触，所以，它必须由与电解液和正极可化学相容的材料制造，当正极是锌，和电解液是KOH电解液时，黄铜是最佳的材料，其他的合适材料包括镍-银，硅-青铜，和铜。

不同于刚刚描述的铆钉型集电器的是另一种普通钉子型集电器，图6显示了通过一个密封装置中部的截面，其中，使用了一个钉子型集电器55将金属支承件40和塑料密封圈30固定在一起，在该实施例中，凸台32和金属支承件40上的孔（集电器55从中穿过）的尺寸应与钉子体能产生一个紧的压配合，借此形成一个密封，另外，在钉子插入之前，可将适量的密封胶涂在凸台32的上端。于是，当钉子插入时，能将密封胶向下引导至钉子和凸台之间，借此，能有效地堵塞任何泄漏通道。

现在参见图7和7A，图中显示了一个金属圆形电极端件60，它是电池的外部负电触点，端件60的外径小于金属支承件40的外径，于是，当密封装置24被卷边到位，并且金属支承件40的直径缩小时，基本上没有径向力施加在端件60上。

端件60包括一个中央平台部分61，和一个与其相连的环状“U”形槽63，平台部分61可以有一环槽62，环槽62有一直径，使其能如图2所示嵌套在金属支承件40的中央凹部42的内侧，这种布置用于组装时在将塑料密封圈上壁39向内热成形使端件60固定在位之前，使端件60定位在金属支承件40上，环槽63包括一内壁67，一外壁64和底壁65。内壁67与平台部分61周边相连，底壁65有一组孔66，用于连通排出气体的通路，孔66也可位于内壁67上。

槽内壁63的高度应使：当平台部分61置于金属支承件40中央圆盘部分41之上时，底壁65的下表面不与金属支承件40的突缘48接触，这种布置可从图2看出，其间隔的目的是当密封装置径向卷边时，能防止径向突缘48有任何向上的力施加在端件60上，当进行径向卷边时，径向突缘48的外缘被稍微地向内和向上弯曲，对于图2所示的密封来说，其间隔的距离是大约0.01英吋，最好使间隔的距离保持最小，以使当形成径向卷边时，径向突缘48刚刚能接触槽底壁65，如图8所示。

如图2所示，端件60与金属支承件40有机械的和电气的接触，平台61的外部与金属支承件40中央圆盘部分41的外部接触，能够通过或将部件焊接在一起，或在表面之间放入导电滑脂，导电环氧树脂或类似材料而进一步保证所述区域的接触，一个具有稍微不同的导电通路的实施例是在金属支承件40的中央下凹部42放入适量的导电环氧树脂或类似材料，而使其复盖集电器50的头部，环氧树脂形成了与端件60中央部的接触。于是，可以有各种的布置使端件60与金属支承件40形成电的连接，这都在本发明的范围之中。

为了美观的目的，端件60最好由有光亮表面的金属制造，例如镀镍冷轧钢，其中，成形的元件可以在成形前或成形后镀镍。

一旦端件60定位于金属支承件40上，就可以使密封圈30的上边缘39向内热成形并位于外壁64之上，而完成一个整体的密封装置，如图2所示，可以使用普通的用于塑料热成形的工具进行热成形的步骤。

现在参照图8，该图显示了根据本发明的具有径向卷边定位的密封装置的电化电池的剖面图，电化电池80具有一个圆柱形壳体10，和装在其中的一个正极82，一个负极84和在所述正、负极之间的一个隔板85，通过径向地卷边而进入电池上端的是一个例如图2中所示的整体的密封装置。

电池壳10有一形成于其上端的凹槽86，凹槽86是由台阶20（图1）在径向向内卷边后所形成的，可作为一个支承，借此防止密封装置向下运动。电池壳10还包括一个与凹槽86相连的向上延伸的壁部88，这个部分是电池80的密封区域，相邻于壁部88内表面的是被压在壁部88与金属支承件40的径向突缘48之间的密封圈30的下外壁38的部分。根据本发明，弹簧装置45（图3A）是处于其弹性极限之中的部分压缩下。

从图2和图8所示的金属支承件的比较中可以看出，在一个已卷边的电池中，支承件40的直径已减小了，径向突缘48的外缘朝着端件60稍微向上运动，突缘48的内部向下弯曲，使槽45的最低部分被向下推，同时，裙部44和内槽壁46被向内推，并且壁46和47被相互相对地压缩，槽45的向下运动和裙部44以及壁46的向内运动的相互作用能防止支承件40的中间部分呈球形隆起，否则这种情况将发生，使这些运动放松的倾向通过突缘48在密封圈壁38上施加。一个朝向外的压力。

将电池壳10的最上部90向内翻转，处于密封圈30向内成形的上壁39之上，重要的是形成于壁部88和上部90之间的角度要少于90°，并且最好少于60°，在使密封装置固定在位时，这样的角度能给予一个很高的强度，由此，要使电池卷边脱开则需要很高的内压。另外，上壳体部分90的折叠将端件60向下压靠在金属支承件40上，以在其之间确保一个良好的电接触。

如图8所示，端件60的上表面从壳体10的沿口92凹进，因为端件60是电池80的负电触点，所以这种布置能防止使用者将电池在一个向后的位置与另一电池形成电的连接，希望能防止这样的情况发生，因为其他的电池或电池组能迫使电流通过这个朝后的电池而使这个颠倒的电池泄放，通常，使端件的上表面从沿口92凹进0.002～0.004英吋就足以达到所希望的效果。

根据本发明制造的电池具有在1600psi范围内的脱开卷边的压力，排气压力是在600psi范围内，而用于类似尺寸电池排气的普通的圆排气口压力是大约400psi。于是，本发明更适用于涉及在其正极有少量或没有汞的碱性电池的更高的内压。

对具有本发明的密封装置的在正极有0%汞的径向卷边碱性电池进行的大范围的泄漏试验已经显示：密封没有泄漏，试验电池经受了各种环境试验，对于未排放的电池已进行了热冲击试验，没有发现泄漏。相反，63%的具有普通的沿口卷边和在正极有1.5%汞的电池有泄漏的迹象。所以，如果用正极不含汞的沿口电池，予计甚至会有更大的泄漏。

根据本发明制造的有0%汞的未排放电池也经受了有温度循环的温度和湿度试验。在4个延长的蓄电期结束时，对电池进行定期的泄漏检查，没有一个电池有任何泄漏的迹象，相反，37%的有沿口卷边和正极含1.5%汞的普通电池显示了泄漏的迹象。

用排放过的电池作了同样的试验，已知这种电池在蓄电时能比未排放的电池产生更高的内压，使根据本发明的并且不含汞的电池排放，直至其原始容量减少了25%。使电池经受热循环试验，没有发现泄漏迹象，与之相比，有1.5%汞含量的排放了的普通电池试验后有90%有泄漏。

这里描述的密封装置很容易与所有圆柱电池型号相配合。然而，对于“AA”型或更小型号的电池的细小的直径，为了保持其同样的密封性能，最好有一些小的变化。

现在参见图9，图中显示了适用于“AA”型电池的密封组件100的剖面。组件100包括一个塑料密封圈110，金属支承件120，和将密封圈110与金属支承件120固定在一起的集电器130，组件100在金属支承件120和密封圈110的形状上不同于图2所示的整体组件，虽然图9没有图示一个端件，但和图2所示相同的用于“AA”型电池的直径减小了尺寸的端件60是适用的。

金属支承件120包括一台阶122，它连接在向下悬垂的裙部124和“U”形环槽125的内壁126之间，台阶122在裙部124和槽125之间提供了一个连接而不必改变裙部124和中央圆盘部分127之间的角度。如上所述，该角度最好在100°～115°之间，如果没有台阶122，要连接内槽壁26，其角度就要增加至大于120°，这样，金属支承件的弹簧性能就改变了。台阶122还有第二个作用，就是当电池内压增加时，用于支承密封圈140的外圆盘部分128。已经发现，在一个给定压力下，它与外圆盘部分128不被支承的情况相比，排气的发生更为可靠。为此目的，图3A所示的用于更大电池的金属支承件也可以包括有一台阶，然而，包含台阶122也有一个缺点，就是使金属支承件120的成形更困难。

图9也显示了一个塑料密封圈中的与方“U”形槽33（图4A中所示的）不同的V形槽142。V形槽142比“U”形槽具有更大的表面区域，所以允许更多的氢气扩散，塑料密封圈中槽的这种或其他形状之间的选择只是技术人员选择的问题，如果氢扩散是重要的，最好用V形槽，但在其他情况下，“U”形槽可能是更好的。

上面的描述仅用于说明和解释的目的，不能理解为对本发明有任何限制。本领域技术人员可以制出许多变型，均在本发明范围之中。

Claims (19)

1、一种用于电化电池壳开口端的绝缘密封装置，包括：

一个圆形塑料密封圈，具有一个上表面，一个下表面，一个在其边缘的向上延伸的周壁，和一个轴向孔，其中所述密封圈的直径应使其能紧密地配合在电池壳的开口端里：

一个金属支承件，具有一个中央圆盘部分，位于元件周边的弹簧装置，一个轴向孔，和位于所述圆盘部分的加强装置，当所述弹簧处于朝内的径向施加的压力下时，所述加强装置适于阻止支承件中部向上运动；其中，所述金属支承件装在所述密封圈周壁之中，并与之同轴。

2、如权利要求1所述的密封装置，其特征在于：还包括延伸穿过金属支承件和密封圈的孔的集电器，所述集电器与所述支承件作机械的和电气的接触，与密封圈的孔处于密封关系。

3、如权利要求2所述的密封装置，其特征在于：所述集电器包括一个铆钉部分，所述铆钉部分将所述密封圈和金属支承件固定在一起，所述铆钉包括一个轴，一个靠近轴一端定位的突缘，和在轴另一端的铆钉头，其中，所述突缘与凸台下表面接合，铆钉头成形于靠着金属支承件的上表面，借此，将支承件和凸台在轴向压在一起，以致在突缘和凸台之间形成一个防泄漏的密封。

4、如权利要求2所述的密封装置，其特征在于：还包括一个圆形导电端件，它位于所述支承件与所述密封圈相反的一侧，所述端件直径小于金属支承件的直径。并且所述端件与集电器或支承件中央圆盘部分的至少一个相接触;通过所述密封圈向上延伸周壁的向下折的边缘而将所述端件压靠在支承件上，由此提提供一个整体的密封组件，该组件适于作为一个单一元件插入电化电池的开口端。

5、如权利要求1所述的密封装置，其特征在于：所述支承件还包括一个与中央圆盘部分外边缘相连的向外并向下悬垂的裙部，所述弹簧装置并与裙部的下端相连，由此，在施加在支承件外缘的朝内的径向压力下，所述裙部向内运动，并且所述弹簧装置向下运动，其中，当所述压力释放时，所述弹簧装置有一个向上运动的倾向，和所述裙部有一个向外运动的倾向。

6、如权利要求5所述的密封装置，其特征在于：所述弹簧装置包括一个具有一内壁和一外壁的U形环槽，其中，所述槽内壁与裙部下端相连，借此，在朝内的径向压力下，所述内、外槽壁相靠近地运动。

7、如权利要求6所述的密封装置，其特征在于：所述槽的高度大约为支承件高度的一半。

8、如权利要求5所述的密封装置，其特征在于：所述支承件还包括一个与弹簧装置相连的径向突缘，其中，突缘的外缘是支承件的密封部分。

9、如权利要求5所述的密封装置，其特征在于：所述中央圆盘部分上的加强装置包括一圆形下凹部，其直径不大于圆盘部分直径的一半。

10、如权利要求1所述的密封装置，其特征在于：所述密封圈包括一个中间定位的在所述圆盘部分上、下延伸的凸台，其中，所述轴向孔穿过凸台，还包括在所述圆盘部分上、下表面上的围绕凸台的重叠的环状排气槽，由此，一个排气膜片定位于槽之间。

11、如权利要求10所述的密封装置，其特征在于：所述环形排气部分定位于圆盘部分的外缘。

12、如权利要求10所述的密封装置，其特征在于：所述密封圈由包括尼龙6-6，尼龙6-12，尼龙12-12，聚砜，加矿物填料的聚丙烯，以及其混合物在内的一组中选出的塑料制成。

13、如权利要求10所述的密封装置，其特征在于：所述密封圈由具有至少3cm³H₂（

STP）·cm/s·cm²·cmHg的氢渗透性的塑料制成。

14、如权利要求10所述的密封装置，其特征在于：所述塑料密封圈还包括具有一内壁和一外壁的U形槽，其中，所述内壁与中央圆盘部分相连，中央圆盘部分和槽壁具有大致相同的截面厚度，由此，可用于氢扩散的表面区域大于密封圈的表观的表面。

15、一种用于电化电池壳开口端的密封装置，包括一个圆形塑料密封圈，其中，所述密封圈由包括尼龙12-12，具有尼龙12-12的塑料混合物，尼龙6-6和ABS的混合物，以及它们的混合物在内的一组中选出的塑料制成。

16、一种电化电池，包括具有一开口端的圆柱形壳体，一个正极，一个负极，位于所述正，负极之间的隔板，和一个装在壳体开口端的处于径向压力下的密封元件：所述密封件包括一个具有一周壁的圆形塑料密封圈，和一个座落在密封圈周壁之中的圆形金属支承件：所述支承件包括一个中央圆盘部分，一个向外径向延伸的连续的环形突缘，和在所述突缘和圆盘部分周边之间的弹簧装置：其中，密封圈周壁的下部被压在所述突缘和壳体之间，所述弹簧处于其弹性极限之中的部分压缩之下，借此，所述弹簧可根据温度的升降而扩张或压缩，以致能保持对密封圈壁下部的压力。

17、如权利要求16所述的电池，其特征在于：还包括一个靠着支承件上表面安置的圆形金属端件：所述端件在其周边有一向上延伸的壁，其中，使壳体开口端的上边缘向内弯曲，处于端件的壁之上，而使密封圈壁的上部处于它们之间，由此，通过壳体的弯曲而将端件向下压靠在支承件上，其中，电池壳和壳体向内弯曲的上边缘之间的角度小于60°。

18、如权利要求16所述的电池，其特征在于：在密封圈中央圆盘部分的中心有一轴向延伸的凸台，一个轴向孔从其中穿过：金属支承件有一中间定位的孔：还包括一个集电器，它具有一个穿过密封圈和支承件的孔的体部，其中，体部的上端与金属支承件作机械的和电气的接触，体的下部与正极作机械的和电气的接触。

19、如权利要求17所述的电池，其特征在于：所述端件下凹低于由壳体的弯曲而形成的边沿。

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