專利名稱：具有十字形孔和蓋體的電池容器的制作方法
具有十字形孔和蓋體的電池容器
背景技術(shù)：
本發(fā)明大體上涉及電化學(xué)電池(電池)，尤其涉及電池容器內(nèi)形成有卸壓 排氣孔以在過度壓力下能有效排氣的堿性電化學(xué)電池。
堿性電化學(xué)電池使用的容器的通常形式是具有封閉底端、開放頂端以及 在頂端和底端之間延伸的圓柱側(cè)壁的圓柱形鋼罐。罐內(nèi)設(shè)有正電極，也被稱 為陰極，典型的包括有二氧化錳。罐內(nèi)還設(shè)有負(fù)電極，也:f皮稱為陽極，典型 的包括有鋅。在線軸型電池結(jié)構(gòu)中，陰極可能是通過瓶頸模或沖壓成型緊靠 于鋼罐內(nèi)表面，而陽極通常置于罐內(nèi)的中央。隔板位于陽極和陰極之間，且 堿性電解質(zhì)溶液與陽極、陰極和隔板接觸。傳導(dǎo)集電器插入于陽極活性物質(zhì) 內(nèi)。集電器和密封組件，典型的包括有環(huán)狀聚合物密封體、內(nèi)金屬蓋體、集 電器和外蓋體，為鋼罐的開放頂端提供封閉以密封鋼罐。
電器和密封組件置于鋼罐的開放端，并將罐的較高端沿徑向向內(nèi)巻曲并越過 密封體的外圍從而壓緊密封體抵靠于罐上的方式密封。電化學(xué)活性物質(zhì)，如 鋅，可能會產(chǎn)生氫氣和其它氣體。隨著密封罐的封閉，密封罐內(nèi)高壓氣體的 過度累積可能導(dǎo)致電池和/或使用該電池的設(shè)備毀壞。因此，需要提供一種可 控制的排氣裝置，將罐內(nèi)的高壓氣體排出以防止加壓氣體達(dá)到過度水平而導(dǎo) 致罐伸平并釋放過多的電解質(zhì)溶液和顆粒物質(zhì)。
排出電化學(xué)電池內(nèi)過多加壓氣體的常見方法包括有利用形成于集電器和 密封組件的環(huán)狀聚合物密封體上的排氣孔，當(dāng)其承受電池密封空間內(nèi)的過度
壓力時會破裂。專利號為5,667,912的美國專利揭示了一種排氣孔為形成于 環(huán)狀聚合物密封體內(nèi)的薄的部分的例子，當(dāng)壓力超過預(yù)定的壓力極限時排氣 孔會破裂。這種利用密封結(jié)構(gòu)中排氣孔的常規(guī)做法要求的組件通常會占用電 池罐內(nèi)大量的可用容積。這樣的結(jié)果是可用于電化學(xué)學(xué)活性物質(zhì)的空間更少，如此將限制電池的使用壽命。
為了盡量減少集電器和密封組件占用的空間，有人建議在金屬罐封閉的 底壁設(shè)置卸壓排氣孔裝置，并用正極接觸端子覆蓋排氣孔。專利號為
6,620,543的美國專利和公開號為2004/0157115 Al的美國專利申請揭示了設(shè) 置在電池罐封閉的底壁的排氣孔和接觸端子的例子，整個的揭示內(nèi)容在此并 入以供參考。根據(jù)這些方法，作為金屬罐底壁的厚度縮減槽形式的卸壓排氣 孔被加工成一般以罐封閉底端的中央位置為中心的一個或兩個半圓的C形 狀。當(dāng)內(nèi)部的壓力超過預(yù)定的極限(相對于外部大氣壓力)，排氣孔破裂以將 電池罐內(nèi)部的壓力釋放到外部大氣中。前面提到的C形排氣孔在某些情況下 可能要求模壓成薄的厚度，如2.0密耳(mil),以產(chǎn)生可接受的排氣壓力。這 樣的薄排氣孔可能容易受損，例如在電池制造過程中(如沖壓成型)，因此可 能為某些電池所不能接受。
典型的，焊接到常規(guī)電池罐封閉底壁上的是正極接觸端子或包括有向外 突出的片體的蓋體，該片體具有自焊接于罐封閉底壁的外圍凸緣延伸的豎直 壁。按照慣例，外圍凸緣通過3個對稱焊點焊于鋼罐，3個焊點彼此相隔同 樣的距離，即按順序以一百二十度(120°)的角度排列。在一些提及的電池 中，正極接觸端子應(yīng)該允許氣體在接觸端子的外圍凸緣和兩相鄰焊點間的罐 的底壁之間排出。然而，由于罐的膨脹及由此產(chǎn)生的底壁的彎曲，以及進(jìn)一 步由于改進(jìn)的底側(cè)壁和相鄰焊點(如120。)的對稱排布，疊加蓋體的外圍凸 緣可能緊靠于罐的底壁形成密封并且阻止向外部環(huán)境適當(dāng)排氣。因此，過多 氣體的適當(dāng)排出可能會受到抑制而導(dǎo)致巻曲的解除。
因此，需要提供一種具有形成于電池罐內(nèi)的有效排氣孔的電化學(xué)電池。 更需要提供一種能排出過多的氣體并具有使過多的氣體有效地釋放到外部環(huán) 境的蓋體的電池罐。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明改進(jìn)電化學(xué)電池的防護(hù)設(shè)施，電化學(xué)電池具有形成于電池容器的 封閉底壁上的增壓排氣孔，能夠允許使用外形不引人注目的密封組件并實現(xiàn)從容器的封閉端壁有效排氣。要實現(xiàn)這一點及其它益處，依照本發(fā)明所體現(xiàn) 和說明的意圖，本發(fā)明提供一種電化學(xué)電池，其包括容器，所述容器具有第 一端、第二端、延伸于所述第一端和第二端之間的側(cè)壁及延伸于所述第一端 上的端壁。所述電池具有正極、負(fù)極和堿性電解質(zhì)溶液，所迷三者皆-沒于所 述容器內(nèi)。所述電池還包括卸壓排氣孔，其具有形成于容器端壁的厚度縮減 的槽。所述厚度縮減的槽具有至少5個自中央位置輻射延伸出的片段。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，所述電化學(xué)電池包括金屬蓋體，其通過至少3 個焊點焊接于所述容器的端壁，其中兩相鄰焊點的角間距大于一百二十度
(120°)。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，兩相鄰焊點的角間距在一百二十度和二百 四十度之間(120°和240°),更具體的是在一百六十度至一百八十度(160° 至180°)的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，金屬罐可用于電化學(xué)電池。該金屬罐包括側(cè)壁、 開放端和具有完整金屬壁的封閉端。卸壓排氣孔形成于罐的封閉端的金屬壁。
卸壓排氣孔具有厚度減小的槽，該槽具有至少5個自中央位置輻射延伸出的 片段。
參照下述說明、權(quán)利要求和附圖，本發(fā)明的這些以及其它特點、益處和 目的將進(jìn)一步為本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員所理解和體會。


在圖示中
圖1為本發(fā)明一個實施例中的一個包括有卸壓排氣孔和設(shè)置于電池罐封 閉底端上的接觸端子蓋體的電化學(xué)電池的縱向剖視圖2為第一實施例中的電池罐底端的立體圖，顯示了形成于底壁內(nèi)表面 上的十字形排氣孔；
圖3為第一實施例中的移去了蓋體的電池的仰視圖，進(jìn)一步顯示了形成 于內(nèi)部的十字形排氣孔；圖4為沿圖3的IV-IV線電池底部的放大剖視圖，進(jìn)一步顯示了厚度縮
減槽排氣孔；
圖5為沿圖3的V-V線電池底部的放大剖視圖，進(jìn)一步顯示了厚度縮減 槽排氣孔；
圖6為第二實施例電池罐底端的立體圖，顯示了形成于底壁外表面的十 字形排氣孔；
圖7為圖6所示的電池移去蓋體后的仰視圖，進(jìn)一步顯示了形成于外部 的厚度縮減槽排氣孔；
圖8為沿圖7VIII-VIII線的放大剖視圖，進(jìn)一步顯示了形成于外部的厚 度縮減槽排氣孔；
圖9為電池底端的立體分解圖，顯示了蓋體接觸端子坪接于電池罐底端 壁上；
圖10為蓋體接觸端子的仰視圖，進(jìn)一步顯示了虛線標(biāo)示的焊點位置；
圖U為電池底端的立體分解圖，顯示了排氣過程中在兩相鄰焊點間的孔 破裂和蓋體接觸端子的邊緣變形。
具體實施例
如圖l所示，大體上顯示的本發(fā)明一個實施例中的一個圓柱形堿性電化 學(xué)電池(電池)10包括有一個形成于電池封閉底壁上的應(yīng)力集中卸壓排氣孔 裝置40和一個焊接在罐底壁上的外蓋體50。由厚度縮減槽形成的卸壓裝置， 用作壓力破壞排氣孔以將過多的氣體從電池內(nèi)部排出，結(jié)合使用外蓋體50, 更為有效的釋》文過多的氣體。電化學(xué)電池10可以包括有一個圓柱狀4i電池， 例如在一個實施例中， 一個AA型的電池組電池。根據(jù)本發(fā)明的教示，應(yīng)該 能夠理解，用于單一或復(fù)合電池組的其它形狀和尺寸的電池也可設(shè)置排氣孔 40和蓋體50。
電化學(xué)電池10包括通常為圓柱形鋼罐12的容器，其具有第一或頂端14、第二或底端16以及在頂端14和底端16之間延伸的圓柱形側(cè)壁。在顯示的實
施例中，在鋼罐12的制造過程中，鋼罐12的第二或底端16包括有一個一體 形成的封閉底壁18。這可通過常規(guī)的罐制造工藝實現(xiàn)，例如深沖壓?？商鎿Q 的，封閉底壁18可以通過，例如焊接，連接到圓柱側(cè)壁底端16上以形成罐 12。
罐12和其封閉底壁18可以由能夠形成預(yù)定形狀以及能夠?qū)⑷葜梦锓忾] 于電池10內(nèi)的任何合適的金屬材料制造。如圖示的實施例中，鋼罐12還可 作為負(fù)極集電器，因而具有良好的導(dǎo)電性。鋼罐12的內(nèi)表面可以涂有一層材 料，例如石墨。鋼罐12的外表面可以進(jìn)行電鍍處理以具有抗腐蝕性、高導(dǎo)電 性和吸引人的外觀。在一個實施例中，鋼罐12的內(nèi)表面可鍍鎳和鈷，然后再 進(jìn)行擴(kuò)散退火處理。在一個實施例中，鋼罐12的側(cè)壁和封閉底壁的厚度可以 在0.005至0.014英寸(0.13至0.36毫米)范圍內(nèi)。罐的側(cè)壁和底壁可以具 有相同或不同厚度。
正極接觸端子或是鍍鎳鋼板形成的蓋體50焊接于鋼罐12底壁18的外表 面上。蓋體50在其中央?yún)^(qū)域包括有一個突出的片體(即隆起)54,其用作電 池10的正極接觸端子。組裝于鋼罐12相對頂端16的是一個負(fù)極4^觸端子或 是形成電池10的負(fù)極接觸端子的蓋體30。正極和負(fù)極蓋體50、 30由導(dǎo)電材 料制造并分別形成正極導(dǎo)電端子和負(fù)極導(dǎo)電端子。
在鋼罐12的外表面周圍以及進(jìn)一步在鋼罐12封閉底壁18的邊緣之上形 成有套體28。套體28可以包括有一個依附層，例如金屬化塑料膜標(biāo)簽。
鋼罐12內(nèi)設(shè)置有一個陰極20，也被稱為正極，在一個實施例中，其可 以由二氧化錳(Mn02)、石墨、氫氧化鉀(KOH)溶液以及添加劑的混合物形 成。陰極2 0可以以 一 個圓柱環(huán)狀沖擊鑄型于鋼罐12內(nèi)并抵靠在罐12的內(nèi)側(cè) 壁上。這涉及將陰極混合物壓實于鋼罐12內(nèi)。可替換的，陰極20也可以通 過將一個或多個預(yù)定環(huán)狀陰極混合物插入鋼罐12內(nèi)形成環(huán)狀構(gòu)型。
隔板22設(shè)置于鋼罐12內(nèi)并抵靠于陰極20內(nèi)表面上。隔板22可以由可 防止電池10內(nèi)的固態(tài)粒子移動的非紡織材料形成。陽極24，也^皮稱為負(fù)電極，也設(shè)置于鋼罐12的隔板22內(nèi)。 一個堿性電解液也被設(shè)置于鋼罐12內(nèi)并 與每個陰極20、隔板22和陽極24接觸。陽極24，在一個實施例中，可以由 鋅粉末、膠凝劑和添加劑形成。此處顯示和描述的是一種線軸型電池結(jié)構(gòu)， 應(yīng)該能夠理解，電化學(xué)電池10可以以其他方式形成，例如，巻芯(纏繞)電 極和隔板電池結(jié)構(gòu)。
集電器和密封組件安裝于鋼罐12的第一或開口端14上以封閉鋼罐12 的開口端14。圖示的集電器和密封組件包括有集電器26、環(huán)狀聚合物(例如， 尼龍)密封體32以及負(fù)極接觸端子30。集電器26設(shè)置的與陽極24和外負(fù) 極蓋體30接觸，其可以包括有一個設(shè)有細(xì)長身體和放大頭部的黃銅釘子。外 負(fù)極蓋體30延伸過鋼罐12的開口端14并與尼龍密封體32配接。密封體32， 在一個實施例中，可以是一個具有J形橫截面的環(huán)狀聚合物密封體。密封體 32的安裝可以包括在形成于鋼罐12側(cè)壁徑向內(nèi)側(cè)上的凸緣線腳34上將密封 體32安置于鋼罐12的開口端14內(nèi)，或可替換的，在罐12的外展開口內(nèi)， 將鋼罐12上端向內(nèi)彎曲到密封體32的外緣和負(fù)極蓋體30之上以將密封體 32抵靠在凸緣線腳上。聚合物密封體因而被壓緊于負(fù)極蓋體30的邊緣和鋼 罐12上壁之間。
應(yīng)該能夠理解，負(fù)極蓋體30通過中間聚合物密封體32與鋼罐12電絕緣。 由此產(chǎn)生的圖示的集電器和密封組件對鋼罐12開口端14提供了一個低容量 閉合。也能進(jìn)一步理解，也可使用其它閉合組件密封鋼罐12的開口端14。
根據(jù)本發(fā)明，應(yīng)力集中卸壓排氣孔裝置40形成于鋼罐12的封閉底壁內(nèi)， 且正極蓋體50焊接于封閉的底壁18上并遮蓋卸壓排氣孔裝置40。于圖2和 3中圖示的依照第一實施例的排氣孔裝置40是一個形成于鋼罐12底壁18內(nèi) 表面上的具有8個輻射狀延伸的厚度縮減槽片段42A 42H的十字形厚度縮減 槽。排氣孔裝置40優(yōu)選的包括至少5個輻射狀延伸的厚度縮減槽段，在一個 實施例中，其包括有8個輻射狀槽段。厚度縮減槽排氣孔40用作卸壓裝置， 當(dāng)暴露于過大壓力差下時，排出加壓氣體。排氣孔40設(shè)計為，當(dāng)遭受過大壓 力時，沿一個或多個厚度縮減槽段42A 42H破裂。
卸壓排氣孔裝置40中央的設(shè)置于鋼罐的封閉底壁同時若千厚度縮減槽段42A 42H自底壁18的中央位置44向外輻射延伸。在一個實施例中，卸壓 排氣孔裝置40包括至少5個輻射狀延伸的厚度縮減段。在又一個實施例中， 卸壓排氣孔裝置40包括至少6個輻射狀延伸的厚度縮減段。在圖示的實施例 中，卸壓排氣孔裝置40包括8個輻射狀延伸的厚度縮減段42A 42H,每段 間的分離角度相等cp =45°。在又一個實施例中，十字形排氣孔裝置40可以 包括多于8個的輻射狀厚度縮減段。
參閱圖4和5,其進(jìn)一步圖示了形成于鋼罐12底壁18內(nèi)表面的厚度縮 減槽排氣孔裝置。厚度縮減槽排氣孔裝置40可以由任何適用的在金屬板上形 成厚度縮減槽方法形成。適合的方法包括沖壓、鑄型、鍛造、碾壓、切削、 磨削、激光雕刻和化學(xué)蝕刻。在一個實施例中，厚度縮減槽排氣孔裝置40 由沖壓法形成，例如，模壓。應(yīng)該能夠理解，厚度縮減槽排氣孔裝置既可以 在罐端壁的制作過程中制造，也可以由一個單獨的制程制造。在排氣孔模壓 制造實施例中，力量施加于處于沖壓機和模具之間的金屬端壁18上，在那里 沖壓機和模具兩者中的任一個或兩者均包括有能使罐12金屬流入預(yù)定十字 形形狀的投影。
排氣孔裝置40的厚度縮減槽，例如圖5所示的槽段42A，以厚度G延 伸入鋼罐12的底壁18。鋼罐12不薄的底壁18具有一個厚度T,代表性的 在5到15密爾范圍內(nèi)(0.005 0.015英寸)，更為具體的是在大約6到10密 爾。因此排氣孔裝置40具有了一個等于罐厚度T和槽深度G之差的金屬厚 度。在一個實施例中，排氣孔裝置40的厚度縮減槽的深度G大約為5.8密爾， 為厚度T大約為8.3密爾的鋼罐在排氣孔處留下大約2.5密爾的金屬。當(dāng)槽 形成于底壁18的內(nèi)表面上時，排氣孔裝置40允許金屬厚度大于2.0密爾， 更為具體的是，2.5密爾厚的槽底部以提供大約900磅/平方英寸的預(yù)計排氣 孔破裂壓力。當(dāng)槽形成于底壁18的外表面上時，槽底壁的厚度也可能會更大。 假如當(dāng)槽42處的罐的厚度可以不損壞的承受沖壓形成陰極過程中的力時，十 字形排氣孔裝置允許在過度的壓力下進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐艢狻?br> 在一個實施例中，電化學(xué)電池IO是一種使用了低碳、飽和鋁、里面可鍍 鎳和鈷的SAE1006或是相當(dāng)?shù)匿撘约巴饷驽冩嚨腁A型電池。鋼基材包括重量百分比最多為0.08的碳、重量百分比為0.45的錳、重量百分比為0.025的 磷和重量百分比為0.02的硫，鋼的顆粒尺寸為ASTM 8到12。鋼帶可能包 括有以下機械性能45， 000磅最高屈服強度、60, 000磅極限強度、2英寸 (50.8毫米)內(nèi)百分之二十五的最低伸長率和最大82的鉻氏15T硬度。罐 12的制造高度大體上大約為1.3英寸，外徑大約為0.549英寸。厚度縮減槽 設(shè)置于罐12的封閉端壁18的中央，并被一個直徑大約為0.254英寸或是大 約鋼罐12端壁18 —半直徑的外接圓所限定。圖示的厚度縮減槽排氣孔40 為一個基本上的梯形形狀的鑄造的排氣孔，在一個實施例中，其包括有相互 成大約68。角的側(cè)壁，以及一個基本上平的底部。排氣孔裝置40的基本上平 的底部具有一個大約4密爾的寬度，相較于排氣孔裝置大約11.4密爾的總體 的最寬寬度。
十字形排氣孔設(shè)計實現(xiàn)了在給定金屬厚度下減小的排氣壓力。因此預(yù)定 的排氣壓力可以不用通過具有與其它排氣孔相同深度的槽實現(xiàn)。應(yīng)該能夠理 解的是，罐12的厚度和材料，以及厚度縮減槽排氣孔40的形狀和尺寸可以 根據(jù)不同的需求選擇，例如，電池電化學(xué)學(xué)，封閉和密封罐的方法和尺寸。 應(yīng)該還可進(jìn)一步的理解，可打開卸壓排氣孔40的預(yù)定壓力也可以限定厚度縮 減槽的外形和尺寸以符合特定電池的需要。
當(dāng)排氣孔裝置40形成于鋼罐12的底壁18上時，特別是在端壁18的內(nèi) 表面上時，罐12可能外向膨脹。鋼罐12可能會在插入陰極的過程中重新成 形，特別是在陰極20沖壓成型過程中，以形成如圖4所示的基本上平的罐 12的底壁18。通過在端壁18的內(nèi)表面上形成排氣孔裝置40，陰極20的沖 壓成型可能可以減小由于反轉(zhuǎn)鑄型排氣孔槽對排氣孔造成的損害。此外，在 內(nèi)表面形成鑄型槽具有最小化罐外表面干擾的優(yōu)點，如果鍍鎳表面層被破壞 其可能會在潮濕或是腐蝕環(huán)境下容易生銹。
正極4妾觸端子50焊接于鋼罐12的底壁18上，如此正纟及4妾觸端子50遮 蔽了卸壓排氣孔裝置40。因此，接觸端子50還用作當(dāng)排氣孔裝置破裂時防 止電化學(xué)物質(zhì)(例如，氣體和或液體)直接從電池10內(nèi)噴灑到外面的蓋體。 正極接觸端子50基本上位于底壁18的中央如此使得十字形排氣孔基本上以正極接觸端子為中心進(jìn)行設(shè)置。正極端子50的突出片體54的直徑和高度足 夠允許十字形排氣孔在排氣過程中破裂以充分的將過度加壓的氣體和或液體
乂人電池10內(nèi)釋;故出。
按照第二實施例，厚度縮減槽排氣孔裝置40可以如圖6~8所示的形成 于鋼罐12底壁18的外(外面的)表面上。在第二實施例中，排氣孔裝置40 為一個包括有若干形成于端壁18外表面上成輻射狀延伸的厚度縮減槽段 42A 42H的十字形厚度縮減排氣孔。圖示的8個輻射狀厚度縮減槽段 42A 42H間的分離角度相等cp = 45°。在外部形成排氣孔裝置40的實施例也 同樣的可以包括5個或多于5個輻射狀延伸的槽段。
在第二或排氣孔形成于外部的實施例中，鋼罐12的端壁18可以由已知 的方式形成，例如上面描述的與在端壁18內(nèi)表面形成槽的第一實施例相關(guān)的 那些方式。如圖8所示，厚度縮減槽排氣孔裝置40在不薄罐厚T的鋼罐12 底壁18處具有深度G。槽的深度G可以與在內(nèi)表面形成排氣孔的實施例中 描述的槽的深度相似。但是，應(yīng)該能夠理解，因為在陰極20沖壓成型過程中 由于受力倒置使得罐12具有更大的對模壓部分的抗損傷性，所以排氣孔裝置 40形成于鋼罐12的端壁18內(nèi)表面可以允許應(yīng)用4交薄的罐和/或較大的槽深 G。
如圖9 11所示，正極蓋體50通過3個特別設(shè)置的可以控制向外部大氣 進(jìn)行氣體排放的焊點58A、 58B和58C與鋼罐12的封閉端壁18連接。具體 的，焊點58A、 58B和58C間的位置是不對稱的因為焊點58A、 58B和58C 間并不以相等角度間隔。第一焊點58 A和第二焊點58B以大約180。的eA角 度空間間隔。第二焊點58B和第三焊點58C以大約等于90°的0B角度空間間 隔，第三焊點58C和第一焊點58A也以大約等于90°的9c角度空間間隔。兩 相鄰焊點58A和58B的間距夾角6a大于120°,具體的，夾角6a在120°和 240°之間，又具體的，夾角0a在160°到180°范圍內(nèi)。角度9a、 eB和9c的測 量是由圖10中所示的焊點58A、 58B和58C的中心點進(jìn)行的。
正極蓋體50的外圍凸緣52的直徑稍微小于鋼罐12端壁18的直徑。焊 點58 A、 58B和58C形成于靠近外圍凸緣52的外邊緣處。根據(jù)上面給出的AA型電化學(xué)電池實施例，片體54的高度大約為0.078英寸直徑大約為0.210 英寸，在這個例子中，焊點58A、 58B和58C位于距直徑為大約0.54英寸的 罐12的封閉端壁18中心0.24英寸的位置。應(yīng)該能夠理解，正極蓋體50調(diào) 整其外圍凸緣52和突出片體54的尺寸以使得鋼罐12能夠適當(dāng)?shù)呐艢?，即?鋼罐12的底壁18由于罐12內(nèi)壓力累積而膨脹。
正極蓋體50的外圍凸緣52由導(dǎo)電材料制造并具有選定的厚度以允許其 在適當(dāng)?shù)呐艢膺^程中彎曲。如此，外圍凸緣52可以向上彎曲當(dāng)正極蓋體50 下有足夠多的壓力氣體和/或液體時。圖11圖示了一個例子中外圍凸緣52在 排氣過程中向上彎曲。應(yīng)該能夠理解，焊點58 A和58B空間夾角0a大于120°, 具體的，夾角6a在120。和240。之間，又具體的，夾角0a在160°到180°的范 圍內(nèi)，正極蓋體50的外圍凸緣52能夠在兩相鄰焊點58 A和58B間更易彎 曲以允許排出的氣體離開排氣孔40通到外面環(huán)境中。
焊點58A 58C可以包括有作為例子的常規(guī)的通過激光或電阻焊接技術(shù) 形成的點焊點。但是，應(yīng)該能夠理解，其他焊接材料也可以用于連接外蓋體 50的外圍凸緣52到鋼罐12的底壁18外表面上。應(yīng)該能夠進(jìn)一步理解，可 以使用超過3個的焊點，其中兩相鄰焊點分離距離具有的角度ec大于120°, 或具體的，角度0c在120°和240°之間，或又具體的，夾角9c在160。到180° 的范圍內(nèi)。通過使用至少3個焊點，蓋體50在界定維持蓋體50在底壁18 上的平面的連接點處連接到鋼罐12的底壁18上，同時允許外圍凸緣52在焊
點58A和58B間延伸的一部分彎曲并顧及排氣操作過程中排出的氣體和/或 液體的排放。
圖11進(jìn)一步圖示了鋼罐12的底壁18的排氣孔裝置40在排氣過程中沿 開口 70破裂。圖示的排氣孔裝置40沿兩個排氣段42 A和42E的破裂限定 了排氣開口 70。應(yīng)該能夠理解，排氣破裂開口 70可能發(fā)生在任意厚度縮減 排氣段42A 42H,且通常的排氣裝置40會沿至少兩個槽段42A 42H破裂。 圖11所示的典型的模壓排氣孔破裂是一個對排氣操作的舉例性說明。在排氣 操作之前，罐12的封閉端壁18會隨著罐12內(nèi)壓力增加向外膨脹，當(dāng)達(dá)到預(yù) 定排氣壓力時，排氣孔將破裂并排出加壓的氣體和/或液體。應(yīng)該能夠理解，其它排氣破裂也會在排氣孔40內(nèi)發(fā)生。
因此，本發(fā)明電化學(xué)電池10有利的達(dá)成了增強的和有效的氣體和/或液
體的排放，當(dāng)?shù)竭_(dá)過度壓力限制時。電池10使用十字形排氣孔和外蓋體50 來提供有效的排氣，這使得當(dāng)電池IO內(nèi)承受過度壓力時，能夠盡可能的減小 抑制適當(dāng)排氣的可能性。
應(yīng)該能夠理解，那些實施本發(fā)明的人和本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不背離揭示 的概念的精神下，可以做出各種不同的對本發(fā)明的修改和改進(jìn)。給出的保護(hù) 范圍應(yīng)由權(quán)利要求和法律所允許的最寬解釋而定。
權(quán)利要求
1、一種電化學(xué)電池，其包括容器，其具有第一端、第二端、延伸于所述第一端和第二端之間的側(cè)壁及延伸于所述第一端上的端壁；置于所述容器內(nèi)的正極；置于所述容器內(nèi)的負(fù)極；置于所述容器內(nèi)的堿性電解質(zhì)溶液；和卸壓排氣孔，其包括形成于所述容器的端壁的厚度縮減的槽，其中所述厚度縮減的槽具有至少5個自中央位置輻射延伸出的片段。
2、 如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中所述卸壓排氣孔包括至少6 個自所述中央位置輻射延伸出的片段。
3、 如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中所述卸壓排氣孔包括至少8 個自所述中央位置輻射延伸出的片段。
4、 如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中所述卸壓排氣孔包括8個基本 上等角間隔的片段。
5、 如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中所述厚度縮減的槽形成于所述 容器端壁的內(nèi)表面。
6、 如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中所述電化學(xué)電池還包括蓋體， 其通過3個焊點焊接于所述容器的端壁，其中兩個相鄰焊點的間隔角度大于 120。。
7、 如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中所述容器由鋼罐組成，其內(nèi)表 面具有鎳和鈷的涂層。
8、如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中所述容器基本上是圓柱形。
9、 如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中所述正極包括有二氧化錳且負(fù) 極包括有鋅。
10、 一種電化學(xué)電池，其包括金屬容器，其具有第一端、第二端、延伸于所述第一端和第二端之間的 側(cè)壁及延伸于所述第一端上的端壁；置于所述容器內(nèi)的正極；置于所述容器內(nèi)的負(fù)極；置于所述容器內(nèi)的堿性電解質(zhì)溶液；卸壓排氣孔，其包括形成于所述容器端壁上的厚度縮減的槽，其中所述 厚度縮減的槽具有至少5個自中央位置輻射延伸出的S片段；和金屬蓋體，其通過3個焊點焊接于所述容器的端壁，其中每兩個相鄰焊 點的角間距大于120°。
11、 如權(quán)利要求10所述的電化學(xué)電池，其中所述卸壓排氣孔包括至少6 個自所述中央位置輻射延伸出的片段。
12、 如權(quán)利要求10所述的電化學(xué)電池，其中所述卸壓排氣孔具有自所述 中央位置輻射延伸出的8個基本上等角間隔的片段。
13、 如權(quán)利要求10所述的電化學(xué)電池，其中所述蓋體通過至少3個焊點 焊^接，其中兩個相鄰焊點的間隔角度在120。和240。之間。
14、 如權(quán)利要求10所述的電化學(xué)電池，其中所述兩個相鄰焊點的間隔角 度在160°至180。的范圍內(nèi)。
15、 如權(quán)利要求10所述的電化學(xué)電池，其中所述蓋體包括突起片體，其 具有接觸面和位于所述接觸面和外圍凸緣之間的豎直壁。
16、 如權(quán)利要求IO所述的電化學(xué)電池，其中所述金屬容器基本上是圓柱 形鋼罐。
17、 一種用作電化學(xué)電池容器的金屬罐，其包括 側(cè)壁；開放端；包含完整金屬壁的封閉端；和卸壓排氣孔，其形成于所述罐的封閉端的金屬壁，所述卸壓排氣孔包括 厚度縮減的槽，所述厚度縮減的槽具有至少5個自中央位置輻射延伸出的片段。
18、 如權(quán)利要求17所述的罐，其中所述卸壓排氣孔包括至少6個自所述 中央位置輻射延伸出的片段。
19、 如權(quán)利要求17所述的罐，其中所述卸壓排氣孔包括8個基本上等角 間隔的片段。
20、 如權(quán)利要求17所述的罐，其中所述厚度縮減的槽形成于所述容器的 封閉端的內(nèi)表面。 ，
21、 如權(quán)利要求17所述的罐，其中所述罐還包括蓋體，其通過3個焊點 焊接于所述金屬罐的封閉端，其中兩個相鄰焊點的間隔角度大于120°。
22、 如權(quán)利要求21所述的罐，其中所述兩個相鄰焊點的間隔角度在120° 和240。之間。
23、 如權(quán)利要求22所述的罐，其中所述兩個相鄰焊點的間隔角度在160° 至180。的范圍內(nèi)。
24、 如權(quán)利要求17所述的罐，其中所述金屬罐由鋼罐組成，其內(nèi)表面具 有鎳和鈷的涂層。
25、如權(quán)利要求17所述的罐，其中所述金屬罐基本上是圓柱形。
全文摘要
一種電化學(xué)電池具有在電池容器封閉端形成的實現(xiàn)從容器內(nèi)封閉端有效排氣的增強卸壓排氣孔。該電化學(xué)電池包括有一個設(shè)有第一端、第二端、在第一端和第二端之間延伸的側(cè)壁以及延伸過第一端的端壁的容器。該電池包括有全部容置于該容器內(nèi)的正電極、負(fù)電極和水堿性電解液。該電池還進(jìn)一步包括具有形成于容器端壁內(nèi)的厚度縮減槽的卸壓排氣孔。厚度縮減槽包括有8個自中央位置向外輻射延伸的片段。蓋體通過至少3個焊點焊接于容器的端壁上，其中兩相鄰焊點的間隔角度大于120°。
文檔編號H01M10/28GK101595579SQ200780018752
公開日2009年12月2日 申請日期2007年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月24日
發(fā)明者J·C·斯蒂爾恩斯, R·E·雷, R·J·貝格, R·L·布法德, W·B·埃布納 申請人:永備電池有限公司;H&T沃特伯里公司;H&T電池元件美國公司