[发明专利]用于电化学电池的低矮型可通气密封件

说明书

本发明总体上涉及一种电化学电池，尤其涉及一种用于密封电池容器开口端的低矮型密封组件，当承受过度的压力时该密封件开孔通气。

普通的碱性电化学电池通常包括有一般由钢制成的圆柱形罐，其具有正电极，称作阴极，通常包含作为活性材料的二氧化锰。该电化学电池还包括有负电极，称作阳极，通常包含作为活性材料的锌粉。阴极通常在钢罐的内表面上形成，而阳极通常居中地设于罐内。或者，在胶质卷状电池(jellyroll cell)中，阳极和阴极螺旋形缠绕。分隔件位于阳极和阴极之间，且碱性电解质溶液同时接触阳极、阴极和分隔件。传导电流收集器通常插入阳极活性材料中，而包含一密封部件的密封组件对电池钢罐的开口端提供密封，从而将活性电化学材料密封在罐的密封的容积内。

圆柱状碱性电池通常通过在电池的开口端附近形成的梗(bead)上放置环形尼龙密封件而封闭，然后将罐的上端向内卷，越过该密封件的外周边，而将该密封件压在该梗上。然而，电化学电池采用电化学活性材料，比如锌，在过度使用条件下的储存过程中和有时在使用过程中或使用之后产生氢。当容器罐密封后，在该密封的容器内积蓄的高压气体可能导致电池和/或使用该电池的装置损坏。

一种避免电池容器内压力潜在地过度积蓄的方案已经采用一种可再次密封的阀系统，该阀系统周期性地释放有效电池体积内的过度的气体压力。然而，在某些情况下周期性地和连续地释放气体压力可能使含有盐和其他颗粒的电解质泄露，这可能堵塞可再次密封的阀，而通常需要补充昂贵的部件。另一种避免压力过度积蓄的方案包括采用一种密封膜，当该膜承受过度的压力时通过刺破或膜自身的破裂而易于爆裂。可以使用刺破机构，比如尖钉状部件，以便一旦压力达到预定值就在薄膜上刺穿一个孔。或者，可以采用薄膜形式的破裂机构，当电池内部压力过大时它就破裂。用作通气机构的这种热成型薄膜的一个例子在名称为“用于一次电池通气的热成型薄膜部件”(THERMOFORMED FILM MEMBER VENT FOR GALVANIC CELLS)的美国专利US4581304中得到了公开。上述专利公开了热成型薄膜部件的使用，该部件盖住电化学电池内盖中的通气孔，使该热成型薄膜部件在高压力下破裂，而形成从密封的内部容积到周围大气的通气通道。

其他排放电池的过度压力的方案已经使用在电池的密封件上形成的通气孔，该密封件在经受电池内积蓄的过度压力时破裂。例如美国专利US5080985公开了一种在塑料孔眼密封件的顶部和底部表面上形成的槽，该槽设计成在非常高的压力下剪切打开。虽然现有的从电池中排放高压气体的方案已经能排放过度的压力，但许多现有技术的方案不能实现该密封部件所占用体积最优化，且其他的方案缺少精确的压力破裂机构。

根据本发明，我们提供了一种具有压力释放机构的电化学电池，该机构占用最小的电池体积。当承受预期的破裂压力时，这样的压力释放机构也可有效地排放气体。

本发明改进了电化学电池的安全保护措施，该电化学电池具有增强了的低矮型密封组件，用于密封电化学电池容器的开口端，实现可控制的压力排放。为达到这一优点和其他优点，本发明提供了一种用于密封电化学电池容器的开口端的密封组件，一种具有低矮型密封组件的电化学电池，和一种组装具有低矮型密封组件的电化学电池的方法。该密封组件包含设于该电池容器的开口端而对该容器的开口端提供密封封闭的密封部件。该密封部件具有应力集中部分(stressconcentrator)，这包括在该密封部件表面上形成的槽。此外，该密封组件具有设于该容器的开口端且靠着该密封部件的支撑部件。支撑部件具有基本上覆盖电池容器的开口端的表面积，和至少一个形成在其内的开口。在密封部件上形成的槽邻靠支撑部件，使槽位于支撑部件上的至少一个开口附近，且在其他位置邻靠该支撑部件。该低矮型密封组件占用了最小的电池体积，且用作精确的压力释放机构。

本发明的电化学电池可以是任何形状或形式，这在本领域是公知的。然而，如今使用的大多数电池都是圆柱形，且这是本发明的优选电池形状。因此，本发明在此参照圆柱形电池进行描述。然而，应当理解本发明加以必要的变更可以应用到其他形状和构造的电池上。盛装电池的活性成分的罐最好由钢制成。

阴极最好由二氧化锰、石墨、氢氧化钾水溶液(其浓度可以变化，这在本领域是公知的，但最好约为45％w/v)和添加剂的混合物制成。阴极通常在罐的内表面周围形成。分隔件设于阴极的内表面周围，该分隔件可以是本领域公知的任何材料，但最好是非织造织物。阳极可以是任何本领域公知的成分，最好是由锌粉、胶凝剂和添加剂制成。阳极与电解质一起设于分隔件内部，且接触电流收集器，例如黄铜钉。