[发明专利]具有负极罐体的圆柱形镍锌电池

说明书

技术领域

本发明总体上涉及镍锌蓄电池。更具体地，本发明涉及圆柱形镍锌电池的物理设计和构造。

背景技术

便携设备的最近趋势对适合用户使用以代替一次蓄电池或不可再充电蓄电池的环境友好的可再充电蓄电池提出了增加的需求和要求。常规可再充电碱性蓄电池，例如镍-金属氢化物或镍镉蓄电池，具有负极罐体和正极盖体。圆柱形镍锌电池可被设计为与常规碱性蓄电池反向或相反的极性。在反向极性设计中，蓄电池的排气盖体为负极端而圆柱形壳体或罐体为蓄电池正极端。该反向极性设计在负极端处提供了低阻抗和低的析氢。当反向极性设计用于电动便携设备如电动工具(power tool)时，由于可再充电蓄电池可以内置于设备中或被独立地包装或装入，因此并不会对用户产生影响。然而，当单独提供电池时，用户可能会误操作反向极性电池，以及因将反向极性电池当作常规极性电极使用或充电而导致对电池或装置产生损害。

为了制造可被大量用户使用的单体电池，需要为镍锌电池寻找常规极性电池设计，该设计在负极端处提供良好阻抗和氢复合。

发明内容

由负极罐体、正极盖体、以及内部的电化学活性正极材料和负极材料的卷绕体(jelly roll)构成镍锌蓄电池组电池。罐体的内表面用可通过涂覆或镀覆到罐上的防腐蚀材料保护。通过折叠镍基材以接触正极集流盘来实现卷绕体与盖体之间的良好电接触。

一方面，本发明涉及蓄电池组电池，其包括罐体、位于罐体底部的负极集流盘、位于负极集流盘上方的卷绕体、位于卷绕体上方的正极集流盘、与集流盘相连接但与罐体电绝缘的排气组件。电池在排气组件与罐体边缘的交界处密封。该罐体包括底部和圆柱形侧面。罐体包括防腐蚀材料。负极集流盘与罐体电接触。卷绕体包括正电极、负电极以及一个或多个位于其间的分隔体。负电极与负极集流盘电接触，且正电极与正极集流盘电接触。排气组件位于正极集流盘顶部。

可以包括防腐蚀材料作为电池一部分，要么作为罐体的一部分，要么作为独立元件。作为罐体的一部分，防腐蚀材料可以具有罐体本身或涂层的组成或者至少镀覆在罐体内表面上。可以涂布涂层或者另外用如焊接、包覆或其它粘接技术的技术来施加涂层。还以通过电镀或无电镀覆的方式向罐体的内表面上镀覆该材料。防腐蚀材料可以是铜、锡、铜/锡合金、锌、银、导电碳、黄铜或其组合。在一个实施方案中，防腐蚀材料是涂覆或喷涂在罐体上的导电碳涂料。在其它实施方案中，防腐蚀材料是镀覆锡或者锡和铜的镀覆双层。在另外的实施方案中，防腐蚀材料是镀覆锌、铜或银。其它实施例包括具有组成基本为超过50％，优选超过75％的铜、锌、锡或黄铜的罐体。作为独立元件，所述防腐蚀材料可以是在周边包裹卷绕体的分隔体、金属片或箔。所述防腐蚀材料可附着于卷绕体或罐体。

需要防腐蚀材料，因为锌负电极材料与负极罐体接触以更好地导电和导热。然而如上所述，锌和罐体材料之间的腐蚀反应可对电池造成损害。

防腐蚀材料也可以是负极集流体的一部分。所述负极集流体的防腐蚀材料可以是与罐体的防腐蚀集流器相同或不同的材料。通常，向罐上附加或施加防腐蚀材料的方法也适用于集流体。

以下将通过参考附图进一步讨论这些和其它的特征和优点。

附图说明

图1是锌电极中的电荷传递和质量传递反应的图解。

图2A是依据本发明不同实施方案的电池的分解图。

图2B是依据本发明不同实施方案的电池的横截面图。

图3A和3B是依据本发明不同实施方案的电池各部分的横截面图。

图4是从电池顶部看到的排气盖体图。

图5是依据本发明不同实施方案的示例性电池设计的分解图。

6是依据本发明不同实施方案的卷绕体部件的相关位置示意图。

具体实施方式

在此，在设计和制造镍锌电池的背景中描述本发明的实施方案。本领域普通技术人员会认识到本发明的以下描述仅为说明性的而并不意图以任何形式进行限制。本发明的其它实施方案具有本公开中的优点，这对于本领域技术人员是显而易见的。例如，防腐蚀材料可以采用其它工序施加在电池罐体内部。

下面将详细参考在附图中所说明的本发明的具体实施。在本申请中，可交换地使用术语“蓄电池”和“电池”，这样的术语使用在讨论的上下文中是清楚的。

简介