專利名稱：堿錳電池封口結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
堿錳電池封口結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域[0001 ] 本實(shí)用新型涉及電池制造領(lǐng)域，尤其涉及一種堿錳電池封口結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有堿錳電池主要由正極本體、隔離管、負(fù)極本體、電解液、封口本體等組成。其中 的封口本體包括負(fù)極底蓋、集流體、金屬支撐體和密封體。這種封口結(jié)構(gòu)中，負(fù)極底蓋中心 與集流體通過高溫熔接工藝技術(shù)結(jié)合，密封體中心的通孔與通孔內(nèi)的集電體結(jié)合處采用特 殊工藝技術(shù)進(jìn)行配合，可以防止中心柱爬堿和漏液。密封體的邊緣處與金屬外殼的頂端相 貼合，兩者共同向上延伸一段距離，而后朝中心方向彎折，并繼續(xù)向下彎折；密封體彎折處 朝向中心的一側(cè)受金屬支撐體的頂撐，因此密封體受到金屬支撐體與金屬外殼的擠壓達(dá)到 密封作用，負(fù)極底蓋的邊緣處也插入密封體及金屬外殼彎折處并受到彎折處的卡緊；金屬 支撐體不僅起到對密封體的擠壓作用，同時由于現(xiàn)有金屬外殼一般由冷軋鋼帶制作，強(qiáng)度 有限，且負(fù)極底蓋同樣強(qiáng)度有限，金屬支撐體同時還起到對負(fù)極底蓋和金屬殼體的支撐作 用，使整個封口機(jī)構(gòu)保持強(qiáng)度。但是該封口結(jié)構(gòu)存在弊端，金屬支撐體將密封體以上的空腔分割為兩部分，上防 爆腔和下防爆腔，金屬支撐體與密封體間為下防爆腔，為防止內(nèi)外壓力差過大引起電池爆 炸，在密封體上設(shè)置有防爆膜，電池內(nèi)壓過大時防爆膜破裂，以平衡電池內(nèi)部與下防爆腔的 壓力，同時金屬支撐體上開口排氣孔連通下防爆腔和上防爆腔，負(fù)極底蓋上也開有排氣孔， 連通上防爆腔和外界大氣，這樣就避免了電池發(fā)生整體爆炸。在放電功率過大或溫度過高 等異常情況下電池內(nèi)壓較大，密封體在壓力作用下產(chǎn)生變形，朝金屬支撐體的方向撐漲，很 容易貼住金屬支撐體表面。密封體貼向了金屬支撐體，則會引起防爆膜不動作，金屬支撐 體上的排氣孔直徑為0. 5 0. 8mm，排氣孔也很容易被堵塞，因此密封體與金屬支撐體的貼 合帶來很大的安全隱患，增大電池爆炸和漏液的風(fēng)險(xiǎn)。如果采取增大密封體與金屬支撐體 的距離的方案，可以減少兩者貼合的可能性，但同時也會減少電池的有效容積，影響電池性 能。確保電池的防爆防漏液性能和增大電池有效容積兩者之間需要得到平衡和優(yōu)化。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提高電池的防爆防漏液的安全性能的同時保證 封口結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是，堿錳電池封口結(jié)構(gòu)，包括金屬外殼、負(fù)極底蓋和密 封體，負(fù)極底蓋、金屬外殼和密封體于邊緣處密封連接，負(fù)極底蓋和密封體合圍成一個防爆腔。密封體邊緣部分向上翻折貼合于金屬外殼的內(nèi)壁。密封體與金屬外殼相貼合部位共同由內(nèi)側(cè)向下彎折形成凹槽狀收口，負(fù)極底蓋的 邊緣插入收口中。所述負(fù)極底蓋的縱截面呈“幾”字形，“幾”字形的兩個下支末端向外彎折的部分與水平方向的夾角為支撐角，支撐角的范圍為10° 35°。所述金屬外殼向下彎折部位與電池軸線夾角為第一收口角，第一收口角的范圍為 65° 到 80°。金屬外殼上還設(shè)置有一道向內(nèi)彎折的環(huán)形凹槽，密封體與金屬外殼相貼合的部 位與凹槽相鄰接，凹槽兩邊的側(cè)壁形成的夾角為第二收口角，第二收口角的范圍是75°到 90°。所述金屬外殼收口部位的壁厚大于筒身部位的壁厚，厚度差為0.05 0. 10mm。所述負(fù)極底蓋2厚度為0.35 0.50mm，所述金屬外殼1的收口 11部位厚度為 0. 30 0. 55mm。本實(shí)用新型的有益效果是，取消了金屬支撐體這一構(gòu)件，所以避免了因排氣不暢 通或防爆膜不動作而引起的電池爆炸和漏液的風(fēng)險(xiǎn)，增大了金屬外殼和負(fù)極底蓋的強(qiáng)度， 保證了整個封口結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，同時增大了電池的有效容積，可以填充更多的活性材料，提高 了電池的性能。
圖1為原電池封口結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型封口結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2中A部分局部放大圖。圖中標(biāo)記為1-金屬外殼，2-負(fù)極底蓋，3-密封體，4-集流體，5-金屬支撐體， 6-防爆膜，7-排氣孔，8-防爆腔，81-上防爆腔，82-下防爆腔，11-收口，12-筒身，α -第一 收口角，β-第二收口角。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型對原堿錳電池封口結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，取消了金屬支撐 體5，金屬支撐體5將密封體3與負(fù)極底蓋2之間的空腔分隔為兩部分，上防爆腔81和下防 爆腔82。則金屬支撐本體與密封體之間的距離較小，不利于提升電池內(nèi)部有效容積，制約了 電池內(nèi)部活性物質(zhì)的填充量，更重要的是容易產(chǎn)生電池爆炸事故。本實(shí)用新型的堿錳電池 封口結(jié)構(gòu)，包括金屬外殼1、負(fù)極底蓋2和密封體3，負(fù)極底蓋2、金屬外殼1和密封體3于邊 緣處密封連接，負(fù)極底蓋2和密封體3合圍成一個防爆腔8。撤銷金屬支撐體5，有效增加 了電池的有效容積。由于沒有了金屬支撐體5的阻隔，密封體3與負(fù)極底蓋2之間形成一 個較大的防爆腔8，密封體3很難產(chǎn)生足夠大的變形與負(fù)極底蓋2相貼合，避免了金屬支撐 體5與密封體3的貼合可能引起的防爆膜6不動作，因而避免了電池爆炸、漏液等風(fēng)險(xiǎn)，電 池的安全性能得到提升。由于沒有了金屬支撐體5這一結(jié)構(gòu)，則可以適當(dāng)調(diào)節(jié)密封體3沿 電池軸向所跨越的高度，這樣更能增加電池有效容積，增加量可達(dá) 4. 5%。密封體3邊緣部分向上翻折貼合于金屬外殼1的內(nèi)壁。使金屬外殼1、負(fù)極底蓋2 和密封體3這三者的密封部位處于電池的端面上，結(jié)構(gòu)緊湊。如果將金屬外殼1和密封體 3向外反折，然偶由負(fù)極底蓋2邊緣對其進(jìn)行包覆密封，則所占空間較大。密封體3與金屬外殼1相貼合部位共同由內(nèi)側(cè)向下彎折形成凹槽狀收口 11，負(fù)極4底蓋2的邊緣插入收口 11中。凹槽狀收口可以加大密封部位的強(qiáng)度，提高密封性。由于原結(jié)構(gòu)中的金屬支撐體5起到支撐作用，可以彌補(bǔ)金屬外殼1和負(fù)極底蓋2 的強(qiáng)度不足，在撤銷了金屬支撐體5后就需要加大金屬外殼1和負(fù)極底蓋2的強(qiáng)度。為了提 高其強(qiáng)度，可以對金屬外殼1和負(fù)極底蓋2進(jìn)行冷作硬化，冷作硬化后的負(fù)極底蓋2的維氏 硬度可以到達(dá)HV200 = 300 400，其硬度大于原結(jié)構(gòu)中的金屬支撐體5，完全可以取代金 屬支撐體5的支撐作用。金屬外殼1進(jìn)行冷作硬化后的硬度可以達(dá)到HV200 = 160 195， 金屬外殼1與負(fù)極底蓋2對收口 11部位的密封體3進(jìn)行擠壓，起到密封作用。為了有效提高金屬外殼1和負(fù)極底蓋2的硬度，金屬外殼1和負(fù)極底蓋2都由覆 鎳鋼帶制作。所述負(fù)極底蓋2的縱截面呈“幾”字形，負(fù)極底蓋2呈中心對稱狀，中心部位 形成凸起，邊緣垂直向下翻折，然后向外翻折，向下并向外翻折的部分構(gòu)成“幾”字形的兩個 下支。“幾”字形的兩個下支末端向外彎折的部分與水平方向的夾角為支撐角Y，負(fù)極底蓋 2向下彎折的部位設(shè)有排氣孔7，如圖3所示，由于開設(shè)排氣孔7的部位與密封體3相靠近， 如果支撐角Y過小，容易被密封體3阻礙，所以支撐角γ同時還影響著排氣孔7的正常工 作；支撐角Y的大小直接影響著負(fù)極底蓋2的支撐強(qiáng)度的大小。綜合考慮上述因素，優(yōu)選 的支撐角Y的大小范圍為10° 35°。作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述金屬外殼1收口 11部位的壁厚大于筒身12部位的壁厚，厚 度差為0. 05 0. IOmm0這樣既可以保證收口 11部位的強(qiáng)度，還可以有效增大筒身12部位 的有效容積，提高電池活性成分的裝載量。由于負(fù)極底蓋2與金屬外殼1所承擔(dān)作用不同，因此其所需硬度不同，所以可以采 用不同的厚度，所述負(fù)極底蓋2厚度為0. 35 0. 50mm，所述金屬外殼1的收口 11部位厚度 為 0. 30 0. 55mm。如圖3所示，金屬外殼1向下彎折部位與電池軸線夾角為第一收口角α，第一收口 角α的范圍為65°到80°。在其它結(jié)構(gòu)不變的情況下，通過對第一收口角α的微調(diào)可以 牽動收口 11尾部的金屬外殼1，使金屬外殼1向內(nèi)收緊或向外放松，從而引起對密封體3的 夾緊力的變化，第一收口角α的角度值愈小則密封體3受到的夾緊力就越大。密封體3在 負(fù)極底蓋2和金屬外殼1的夾緊作用下產(chǎn)生壓縮變形，以密封體3受壓縮產(chǎn)生的厚度的變 化量和密封體3自然狀態(tài)厚度的比值為密封體3的壓縮比，通常情況下，當(dāng)壓縮比為10 % 23%時最為適當(dāng)，即可以保證密封效果又不會超過封口結(jié)構(gòu)強(qiáng)度所能承受的范圍。在本實(shí) 用新型的機(jī)構(gòu)中，最適當(dāng)?shù)姆秶鸀?5% 18%。具體操作中可以根據(jù)各部分的尺寸和相互 配合的關(guān)系對第一收口角α的調(diào)節(jié)得到最適合的壓縮量。為了更好的保證收口 11處的密封性能，如圖3所示，金屬外殼1上還設(shè)置有一道 向內(nèi)彎折的環(huán)形凹槽，密封體3與金屬外殼1相貼合的部位與凹槽相鄰接，凹槽兩邊的側(cè)壁 形成的夾角為第二收口角β，第二收口角β的范圍是75°到90°。與第一收口角α對 密封體3壓縮量的調(diào)節(jié)原理相同，從具體結(jié)構(gòu)看則是第二收口角β愈大，則凹槽處的金屬 外殼1愈向內(nèi)收緊，對密封體3的夾緊力越大，密封體3產(chǎn)生的壓縮量就越大。第一收口角 α和第二收口角β相互配合調(diào)節(jié)更容易將密封體3的壓縮量調(diào)制目標(biāo)范圍。為了增強(qiáng)密封效果，密封體3與金屬外殼1的貼合面上添加有密封膠。密封膠主 要由浙青、石油和含氧化浙青組成。所述密封體3由改性尼龍制成。改性尼龍?zhí)攸c(diǎn)在于韌性好、耐酸堿性強(qiáng)，且其吸水率低于現(xiàn)有封口結(jié)構(gòu)采用的純尼龍，抗堿水水解能力比純尼龍66高等，在高溫和高溫高濕 方面具有良好耐漏液性能。采用改性尼龍使封口結(jié)構(gòu)的密封性更好。實(shí)施例一，取消封口本體中的金屬支撐本體，并對密封體3進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，密封體 3的中心部位向負(fù)極底蓋2方向移動0. 5mm,以便增加高功率電池的有效容積空間，負(fù)極底 蓋2采用厚度為0.4mm的覆鎳鋼帶，負(fù)極底蓋2的支撐角、為25°，其中第一收口角α為 75°、第二收口角β為90°，電池有效容積空間至少增加3%，增加活性物質(zhì)填充量。密封 體3采用改性尼龍。金屬外殼1位于收口 11處的強(qiáng)度經(jīng)冷作硬化后得到的硬度均為V200 =160 195。密封體3的厚度壓縮比為12%，彎折前，將尼龍本體與金屬殼體之間加密封 膠，25°C溫度下，膠的賽氏粘度為70秒，密封膠的成分百分含量為浙青45%、石油15%、氧 化浙青15%。采用上述實(shí)例制備的堿錳電池，分別取樣品5件，編號并分別進(jìn)行下述試驗(yàn)，耐漏 液發(fā)生的時間見下表。表1高溫80°C存放，漏液發(fā)生的時間記錄(單位天)項(xiàng)目Itt2#5#平均時間原封口結(jié)構(gòu)開 始漏液天數(shù)252425242725專利結(jié)構(gòu)開始343534373535漏液天數(shù)表2高溫高濕(60°C、RH90% )存放，漏液發(fā)生的時間記錄(單位天)項(xiàng)目Itt平均時間原封口結(jié)構(gòu)開 始漏液天數(shù)555759546057專利結(jié)構(gòu)開始 漏液天數(shù)737072717272表3 氣候-溫度循環(huán)(71°C，4h —常溫，2h — -20 °C，4h)(單位天)項(xiàng)目Itt2#3#4#5#平均時間
權(quán)利要求1.堿錳電池封口結(jié)構(gòu)，包括金屬外殼(1)、負(fù)極底蓋( 和密封體(3)，負(fù)極底蓋O)、 金屬外殼(1)和密封體C3)于邊緣處密封連接，其特征在于負(fù)極底蓋( 和密封體(3)合 圍成一個防爆腔⑶。
2.如權(quán)利要求1所述的堿錳電池封口結(jié)構(gòu)，其特征在于密封體(3)邊緣部分向上翻 折貼合于金屬外殼(1)的內(nèi)壁。
3.如權(quán)利要求2所述的堿錳電池封口結(jié)構(gòu)，其特征在于密封體(3)與金屬外殼⑴ 相貼合部位共同由內(nèi)側(cè)向下彎折形成凹槽狀收口(11)，負(fù)極底蓋⑵的邊緣插入收口(11)中。
4.如權(quán)利要求3所述的堿錳電池封口結(jié)構(gòu)，其特征在于所述負(fù)極底蓋O)的縱截面 呈“幾”字形，“幾”字形的兩個下支末端向外彎折的部分與水平方向的夾角為支撐角(Y)， 支撐角(Y)的范圍為10° 35°。
5.如權(quán)利要求3或4所述的堿錳電池封口結(jié)構(gòu)，其特征在于所述金屬外殼(1)向下 彎折部位與電池軸線夾角為第一收口角(α)，第一收口角(α)的范圍為65°到80°。
6.如權(quán)利要求5所述的堿錳電池封口結(jié)構(gòu)，其特征在于金屬外殼(1)上還設(shè)置有一 道向內(nèi)彎折的環(huán)形凹槽，密封體⑶與金屬外殼⑴相貼合的部位與凹槽相鄰接，凹槽兩邊 的側(cè)壁形成的夾角為第二收口角(β )，第二收口角(β)的范圍是75°到90°。
7.如權(quán)利要求3或4所述的堿錳電池封口結(jié)構(gòu)，其特征在于所述金屬外殼(1)收口 (11)部位的壁厚大于筒身(12)部位的壁厚，厚度差為0. 05 0. 10mm。
8.如權(quán)利要求7所述的堿錳電池封口結(jié)構(gòu)，其特征在于所述負(fù)極底蓋(2)厚度為 0. 35 0. 50mm，所述金屬外殼(1)的收口(11)部位厚度為0. 30 0. 55mm。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種防爆性能良好的堿錳電池封口結(jié)構(gòu)，包括金屬外殼、負(fù)極底蓋和密封體，負(fù)極底蓋、金屬外殼和密封體于邊緣處密封連接，負(fù)極底蓋和密封體合圍成一個防爆腔。密封體邊緣部分向上翻折貼合于金屬外殼的內(nèi)壁。密封體與金屬外殼相貼合部位共同由內(nèi)側(cè)向下彎折形成凹槽狀收口，負(fù)極底蓋的邊緣插入收口中。負(fù)極底蓋的縱截面呈“幾”字形，“幾”字形的兩個下支末端向外彎折的部分與水平方向的夾角為支撐角，支撐角的范圍為10°～35°。所述金屬外殼收口部位的壁厚大于筒身部位的壁厚，厚度差為0.05～0.10mm。本實(shí)用新型的堿錳電池封口結(jié)構(gòu)適用于電池封口。
文檔編號H01M2/08GK201829557SQ20102026928
公開日2011年5月11日 申請日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月23日
發(fā)明者王勝兵, 蔡紹雄, 雷聲 申請人:四川長虹電器股份有限公司