[发明专利]用于电化学电池的封闭装置无效

专利信息
申请号: 201080009087.9 申请日: 2010-01-27
公开(公告)号: CN102334212A 公开(公告)日: 2012-01-25
发明(设计)人: 马修·T·温德林;马克·A·舒伯特 申请(专利权)人: 永备电池有限公司
主分类号: H01M2/04 分类号: H01M2/04;H01M2/12;H01M2/34;H01M6/16;H01M6/50
代理公司: 北京邦信阳专利商标代理有限公司 11012 代理人: 毋二省
地址: 美国密*** 国省代码: 美国;US
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摘要:
搜索关键词: 用于 电化学 电池 封闭 装置
【说明书】:

技术领域

本发明涉及一种用于电化学电池(cell)的装置。更具体地,公开了一次含锂电化学电池。所述电池具有装置,该装置包括盖子、沿着轴向中间部分带有可变化直径的密封垫圈和正温度系数(PTC)设备封闭,其中所述封闭的布置将所述PTC与主要轴向压力分离。通过将所述垫圈嵌件注塑在所述盖子周围制造预成型的密封装置。

背景技术

包括但不限于带有锂金属或合金作为电化学活性材料的那些电化学电池,电化学电池通常使用一种或多种正温度系数(“PTC”)安全设备。这些设备限制能够在某些条件下正常地流过所述电池的电流。例如,由于外部短路、试图为一次电池充电、不恰当地为可充电电池充电、强迫过放电、或在设备中不恰当的电池安装,导致足够激活PTC设备的过剩热可能在电化学电池中形成。

通常,PTC设备包括包含聚合物和如碳的导电颗粒的层。当PTC设备的温度升高超过激活温度时,聚合物热膨胀使分散在PTC内的导电颗粒电断开,从而切断流过PTC设备的电流。因此,电化学电池设计必须考虑到PTC设备的热膨胀。

圆柱体电化学电池,如AA和AAA型号的电池组(battery),由罐子(即带有封闭底部的圆柱体)和盖子形成,并具有大于罐子的直径的总罐高。电池组的电端子整体式形成于罐子的底部和盖子上。然后通过在盖子和罐子的部分开口端之间压缩垫圈或密封元件将容器(即罐子和盖子的组合)密封。为了确保密封性,应该在圆柱体的轴向和径向都保持压力,通常通过使罐子在侧壁形成卷边(bead)并然后将罐子的开口端边缘弯曲到盖子上。就PTC设备通常被连接到所述盖子上而言,这个封闭可以使PTC设备经受压缩轴向力,从而对PTC的激活产生不利影响。

用于可购买的Li/FeS2电池的普通封闭显示于图6中。电化学电池1包括被配置在所述电池末端盖子2和PTC设备4。垫圈6具有带有基本均匀形状的轴向中间部分。将所述盖子2、PTC设备4和接触装置8(包括回卷盖子和弹簧)被承载、承装或保持在所述C-型垫圈6内。特别地,在所述电池密封的过程中必须施加轴向力使所述罐子3的末端边缘弯曲,从而在自身的封闭操作过程中使所述PTC设备4受到轴向压力。而且,因为所述弯曲边保持到位(in place)并且所述弹性体的垫圈保持轴向压缩,所以贯穿所述电池组的整个寿命将会持续轴向限制所述PTC的激活(要求所述PTC轴向膨胀)。

各种途径已经尝试允许PTC设备消除PTC设备不希望的轴向压缩,从而使其在激活时膨胀。一个这样的途径考虑到使用附加的导电元件、和/或弹簧状设备,尽管这要求所述PTC设备基本重新配置(减小尺寸)。也已经使用在低于所述PTC设备激活的温度下软化的垫圈材料,但这样可能无法使用最佳性能的材料(performing materials)。而另一种途径是使所述PTC位于所述容器的外侧,但这需要用于将所述PTC连接到所述罐子/盖子上的方法,并增加了所述PTC损坏的可能性。

专利号为5,376,467的美国专利描述了具有正温度系数电阻器的有机电解液电池组。在一个实施方案中,将所述PTC电阻器承载在导电环状元件上从而使所述PTC电阻器在径向向内的位置,远离弯曲的区域。在第二个实施方案中,它被设置在所述盖子(lid)的中心并通过支撑元件被连接到所述密封元件上。在这两个例子中,这些布置必须将所述PTC电阻器焊接或黏附地固定到附加的导电密封元件上,并且所述PTC电阻器的直径必须基本小于所述电池组罐子的内径,从而限制所述PTC电阻器的表面区域面积和整体效用。

专利号为5,766,790的美国专利涉及用在依赖一系列光盘型弹簧的蓄电池组中的安全设备。来自所述电池组外壳的内部压力使所述弹簧变形从而破坏所述外部接线端和一个所述光盘型弹簧之间的电接触。特别地,这个设备要求多个移动零件并且仅依赖于所述电解液过热导致的电池内部压力,而不是被位于所述电池上的电力需求(即负载)激活。

专利号为6,531,242的美国专利和公开号为05-151944的日本公开文本公开了电池组密封中多个垫圈的用途。这些垫圈一起工作将施加在所述PTC设备上的压力最小化。在前者中,一系列互相套叠的垫圈与引线板和所述PTC设备连接起来。在后者中,设置了两个独立垫圈,其中与激活PTC设备接触的垫圈的熔点低于PTC设备的激活温度,从而确保所述PTC设备可以按需要膨胀为软化的垫圈。附加零件(例如两个或更多个垫圈)的添加增加了制造的复杂性和成本。

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