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CN106058120B - 电池集电体及碱性电池 - Google Patents

电池集电体及碱性电池 Download PDF

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Abstract

本发明公开了电池集电极和碱性电池，包括密封圈组件、负极底盖和导体钉，密封圈组件包括插装导体钉的中心柱体、与电池外壳内壁紧密贴合的外周部和位于中心柱体与外周部之间的连接部，连接部上设置有透气孔，透气孔的中间或侧部设置有由膨体聚四氟乙烯或聚四氟乙烯复合材料制成的透气薄片或透气薄膜，透气薄片或透气薄膜阻止电池内部的碱性液从透气孔向外留出，其优点是采用为膨体聚四氟乙烯或聚四氟乙烯复合材料制作的透气薄片或透气薄膜结合密封圈中的透气孔来替代传统密封圈中的薄弱层，利用聚四氟乙烯抗碱、耐高温、塑料中最不易老化的优势使集电体的寿命大大增加。同时利用聚四氟乙烯良好的透气性，将电池内部缓慢产生的气体释放出去，使电池内部不产生气体堆积。

Description

电池集电体及碱性电池
技术领域
本发明涉及一种电池密封和防爆结构，尤其是涉及电池集电体及碱性电池。
背景技术
碱性电池起到密封作用的结构包括电池底盖、位于电池底盖内侧的密封圈、与所述底盖为一体且穿过密封圈的中心柱的导电钉以及电池的外表面钢壳，且所述钢壳利用其边沿的卷边力将底盖和密封圈的边沿封合在一起。
通常，碱性电池的密封圈是有具有一定回弹能力的塑料制成、如PP和尼龙，可以是尼龙66、尼龙610、尼龙612、尼龙1010。
电池在长期储存和使用过程中，因电池负极的自放电、杂质析氢等原因使电池内的气压增加。为了使电池安全使用，现在的碱性电池的密封圈基本都设有厚度约在0.1～0.3mm的薄弱层。薄弱层和密封圈一次注塑成型。
PP或尼龙材料在碱液中容易老化，薄弱层表面的老化现象会表现得更为严重，而且由于电池内部气压使电池的密封圈时刻承受一个向外的应力，这会导致密封圈的薄弱层加速老化。如果遇上恶劣的外部环境，例如高温、高湿，密封圈薄弱层的老化就更为严重。
当密封圈薄弱层不能承受电池内部压力后，薄弱层就会破开，电池内部气体和电池的电解液就会从电池内释放出来，这样碱性电池就出现漏液。
以往，我们一般是通过减少气体产生量(调整内部配方、减少杂质引入等)、密封圈薄弱层处涂防护胶、改变密封圈材料等方案来实现其储存后防漏性能的提升。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能持续地对电池内部气体进行释放的电池集电体，避免电池内部气压的增大，同时又能防止电池内部的电解液渗漏。本发明进一步的技术问题是提供一种安装有上述电池集电体的碱性电池。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：电池集电极，包括密封圈组件、负极底盖和导体钉，密封圈组件包括插装导体钉的中心柱体、与电池外壳内壁紧密贴合的外周部和位于中心柱体与外周部之间的连接部，其特征在于所述的连接部上设置有透气孔，所述的透气孔的中间或侧部设置有由聚四氟乙烯制成的透气薄片或透气薄膜，所述的透气薄片或透气薄膜阻止电池内部的碱性液从透气孔向外留出。也可以是膨体聚四氟乙烯或聚四氟乙烯复合材料制作成薄片或薄膜形式，在加工工艺上简单。
本发明进一步的优选方案为：所述的透气薄片或透气薄膜贴附并固定于透气孔的内侧或外侧。透气薄片或透气薄膜将透气孔封住，防止电池内部的电解液渗漏出去，并且电池内部的气体通过透气薄片或透气薄膜排出，防止电池内部气压过大。
本发明进一步的优选方案为：所述的密封圈组件包括上密封圈和下密封圈，所述的透气孔由下密封圈的第一透气孔和上密封圈的第二透气孔组成，所述的第一透气孔和第二透气孔对齐，所述的透气薄片或透气薄膜被压在所述的上密封圈和下密封圈之间。透气薄片或透气薄膜能平整地位于上密封圈和下密封圈之间，在保证透气性良好的前提下，能防止内部电解液的渗漏。
本发明进一步的优选方案为：所述的中心柱体位于下密封圈上，所述的外周部位于下密封圈上。
本发明进一步的优选方案为：所述的透气薄片或透气薄膜的内端延伸至中心柱体的外壁，所述的透气薄片或透气薄膜的外端延伸至外周部的内壁。
本发明进一步的优选方案为：所述的透气薄片或透气薄膜的透气量为60-80L/㎡.S。
所述的透气薄片或透气薄膜的厚度为0.01㎜～3㎜。
本发明进一步的优选方案为：所述的上密封圈包括具有中心孔的凸起部和与凸起部相连的圆盘部，多个第二透气孔分布在所述的圆盘部上。
本发明进一步的优选方案为：所述的上密封圈、透气薄片和下密封圈之间用耐碱性的密封胶进一步密封。使得电池内部的电解液不会外泄。
本发明进一步的优选方案为：碱性电池，其特征在于包括权利要求1-7任一所述的电池集电体
与现有技术相比，本发明的优点是采用聚四氟乙烯制成的透气薄片或透气薄膜结合密封圈中的透气孔来替代传统密封圈中的薄弱层，利用聚四氟乙烯抗碱、耐高温、塑料中最不易老化的优势使集电体的寿命大大增加。在传统工艺中,因电池内部气体无法得到释放,控制内部气体量成为碱性电池发展的瓶颈。一来对原材料的纯净度、钢壳和导电钉镀层致密度、生产过程清洁度、生产设备材料及耐磨性要求都十分高，这就大大增加了原材料成本和生产管理成本，产品质量受人的因素影响很大。二来为了使内部气体产生量小，确保电池的安全性、密封件的耐老化性、电池的耐漏性，不得不减少活性物质的含量，或者加入些抑制剂，这就局限了电池电性能的提高。本发明利用聚四氟乙烯良好的透气性，将电池内部缓慢产生的气体释放出去，使电池内部不产生气体堆积。这样使密封圈的应力减小，老化现象减小。而且内部气压大大减小，不会产生电池爆炸现象，有利于电池的安全性能，也打破电池电性能的提高的阻碍条件。同时本发明对对原材料的纯净度、钢壳和导电钉镀层致密度、生产过程清洁度、生产设备材料及耐磨性要求都大大降低，减少成本，为企业创造更大的利润。
附图说明
图1为本发明的碱性电池的剖视图；
图2为图1中A处放大图；
图3为本发明的下密封圈的剖视图；
图4为本发明的下密封圈的立体图；
图5为本发明的上密封圈的剖视图；
图6为本发明的上密封圈的立体图；
图7为本发明的透气薄片或透气薄膜的立体图；
图8为本发明的负极底盖与导电钉的剖视图；
图9为本发明的负极底盖与导电钉的立体图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
电池集电极，包括密封圈组件1、负极底盖2和导体钉3，密封圈组件1包括插装导体钉3的中心柱体4、与电池外壳5内壁紧密贴合的外周部6和位于中心柱体4与外周部6之间的连接部7，连接部7上设置有透气孔8，透气孔8的中间或侧部设置有由聚四氟乙烯制成的透气薄片或透气薄膜9，透气薄片或透气薄膜9阻止电池内部的碱性液从透气孔8向外留出。透气薄片或透气薄膜9贴附并固定于透气孔8的内侧或外侧。密封圈组件1包括下密封圈11和上密封圈12，透气孔8由下密封圈11的第一透气孔81和上密封圈12的第二透气孔82组成，第一透气孔81和第二透气孔82对齐，透气薄片或透气薄膜9被压在下密封圈11和上密封圈12之间。透气薄膜或透气薄片也可以是膨体聚四氟乙烯或聚四氟乙烯复合材料制成。
中心柱体4位于下密封圈11上，外周部6位于下密封圈11上。
透气薄片或透气薄膜9的内端延伸至中心柱体4的外壁，透气薄片或透气薄膜9的外端延伸至外周部6的内壁。透气薄片或透气薄膜9也可以为膨体聚四氟乙烯或聚四氟乙烯复合材料制成，其呈多孔网状，具有一定的孔隙率。此材料的这些小孔比水分子小，比气体分子大，同时呈不规则排列，是透气不透水的材料。
碱性电池，包括上述结构的电池集电体。
本发明的下密封圈11可以由具有一定回弹能力的热塑性高分子材料一次注塑成型制得。膨体聚四氟乙烯或聚四氟乙烯复合材料制成的透气薄片或薄膜9，中心孔为外径略大于下密封件的中心柱体外径的圆孔。薄片或薄膜9面积必须覆盖下密封圈11的第一透气孔81，其厚度根据每种电池及材料特性情况设定，选择在0.01㎜到3㎜之间，优选为2㎜。
聚四氟乙烯为塑料之王，但其无法注塑成型，本发明薄片或薄膜9的结构简单，加工方式多样便利，成本低廉。聚四氟乙烯的电绝缘性好、耐温跨度大、压缩回弹性好非常适合用于制成电池密封件。而且其具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性和良好的抗老化性、(能在+250℃至-180℃的温度下长期工作)，这使其长期置于电池内部也极难老化。同时所选的聚四氟乙烯膜或片透气不透水，将电池内部缓慢产生的气体释放出去，使电池内部不产生气体堆积。这样密封圈组件的应力减小，老化现象减小。而且内部气压大大减小，不会产生电池爆炸现象有利于安全性能。
上密封圈12包括且具有纵向贯通中心孔的凸起部121、与凸起部121相连的圆盘部122、设于圆盘部122的与下密封圈11相对的贯穿纵向的第二透气孔82。下密封圈11中心柱体4嵌入到上密封圈12的中心孔内，这使得下密封圈11的中心柱体4对导电钉3的作用力加强，密封效果更好。
上密封圈12材质要求宽泛，可为高分子材料或金属材料。其厚度根据材料的强度不同而不同。一般而言采用刚性略好于下密封圈的材质，不仅起到密封作用，更起到一定的支撑作用。
为使密封效果良好，在上密封圈12、膨体聚四氟乙烯或聚四氟乙烯复合材料制成的透气薄片9、下密封圈11之间可用耐碱性的密封胶进行进一步密封。
在上密封圈12之上为负极底盖2，负极底盖2为旋转体，可由钢带一次冲压成型，其包括中间凸台、外周水平面和设置于凸台侧面的通气孔。其中心与导电钉3相连。在集电体组装过程中，导电钉3插入到下密封圈11中心孔内，负极底盖嵌入到上密封圈和下密封圈外周部构成的嵌槽内。
在电池成型过程中，通过折弯卷边封口将上述集电体各部件紧密压在刻线槽上部和钢壳口部折弯处之间。下密封圈外周部外侧和钢壳内壁之间涂有耐碱密封胶。

Claims (8)

1.电池集电体，包括密封圈组件、负极底盖和导体钉，密封圈组件包括插装导体钉的中心柱体、与电池外壳内壁紧密贴合的外周部和位于中心柱体与外周部之间的连接部，其特征在于所述的连接部上设置有透气孔，所述的透气孔的中间设置有由膨体聚四氟乙烯或聚四氟乙烯复合材料制成的透气薄片或透气薄膜，透气薄片或透气薄膜将电池内部缓慢产生的气体释放出去，并且所述的透气薄片或透气薄膜阻止电池内部的碱性液从透气孔向外留出；所述的密封圈组件包括上密封圈和下密封圈，所述的透气孔由下密封圈的第一透气孔和上密封圈的第二透气孔组成，所述的第一透气孔和第二透气孔对齐，所述的透气薄片或透气薄膜被压在所述的上密封圈和下密封圈之间。
2.根据权利要求1所述的电池集电体，其特征在于所述的中心柱体位于下密封圈上，所述的外周部位于下密封圈上。
3.根据权利要求2所述的电池集电体，其特征在于所述的透气薄片或透气薄膜的内端延伸至中心柱体的外壁，所述的透气薄片或透气薄膜的外端延伸至外周部的内壁。
4.根据权利要求1所述的电池集电体，其特征在于所述的透气薄片或透气薄膜的透气量为60-80L/㎡.S。
5.根据权利要求1所述的电池集电体，其特征在于所述的透气薄片或透气薄膜的厚度为0.01㎜～3㎜。
6.根据权利要求1所述的电池集电体，其特征在于所述的上密封圈包括具有中心孔的凸起部和与凸起部相连的圆盘部，多个第二透气孔分布在所述的圆盘部上。
7.根据权利要求1所述的电池集电体，其特征在于所述的上密封圈、透气薄片和下密封圈之间用耐碱性的密封胶进一步密封。
8.碱性电池，其特征在于包括权利要求1-7任一所述的电池集电体。
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