专利名称：电极上具有安全阀结构的无水电解质电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种密封二次电池，特别是涉及一种用在电动自行车、电动摩托车、不间断电源等上使用的单体容量较大的电极上具有安全阀结构的无水电解质电池。
背景技术：
二次电池，如铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池在电动自行车、电动摩托车、不间断电源等上得到广泛应用。众所周知所述的二次电池是一种在电池内安有正、负金属柱状电极，和充满非水溶液电解质电池，当该电池过充电时，电压过高导致电解质分解而产生气体。如果这种情况不断继续下去，电解质及活性物质就会迅速分解，电池的温度也随之上升，因电池是密封的，电池所置电池壳的内部压力迅速增加，达到一定程度时会引起爆炸、起火等安全事故。人们为了防止发生爆炸、起火等意外事故，在某些二次电池上，如用于汽车启动的铅酸二次电池一般采取设置防爆阀，东洋钢钣株式会社申请的98806528.2(WO98.56055，日1998.12.10)《防爆安全阀装置及采用它的封闭式二次电池》提供了一种防爆安全阀装置以及密封的封闭式二次电池。该防爆安全阀装置具有铅盖等，因为该铅盖是通过将组成电池电流通路的铅板、铅丝等与防爆阀结合起来而形成的，故可建立内置电流通路并可减小精确加工和铅盖定位所需加工工艺的工时。防爆安全阀装置包括防爆阀体、中空的绝缘物以及通过将金属箔片贴置于中心处具有通孔的金属基底而形成的铅盖。密封的封闭式二次电池包括壳体、置于壳体内的由正极、负极及分隔层组成的电极体。壳体用密封盖密封，该密封盖通过绝缘垫圈整体密封并固定于开口处。电池在内部压力达到一定程度时泄压，电解液分解完毕，电池反应中止，不会发生爆炸、起火等安全事故。但是，已有技术提供的安全阀对于锂离子电池，如单体电池容量较大并不适合，电池过度充电导致气体喷出后，如继续充电，将继续产生大量气体和金属锂，电池的温度将继续升高，直至爆炸或起火。因此，电池过充到一定程度时，中断充电是必要的安全措施。
发明内容
本发明的目的在于为了克服一般电池当过充电时易引发电池爆炸和燃烧的缺点，提供一种在电池过充到一定程度时，能自动中断充电的安全阀结构；为了提高电池在正常工作的情况下，耐振动及密封性；从而提供一种在电极上装有安全阀结构的无水电解质电池。
本发明提供的一种电极上具有安全阀结构的无水电解质电池，包括电池外壳和在电池壳内充满无水电解质，以及电极和极耳；其中电极从电池壳壳顶开的孔中穿出，并安装在电池壳上；其特征是还包括一极柱防爆凸垫、极柱密封绝缘垫圈、固定垫片和固定用一螺母；其中所述的电极为一根上部外壁车有螺纹，接近尾部有一帽檐的极柱，极柱帽檐下面固定极耳；该极柱防爆凸垫镶嵌在电池壳开孔内，极柱带螺纹部分穿过一极柱防爆凸垫露在电池壳开孔外，其帽檐卡在极柱防爆凸垫下面，并在极柱上部按顺序套一极柱密封绝缘垫圈、一固定垫圈和用一固定螺母固定。
为了加强电池防爆安全性，还包括一呈半圆形的密封防爆垫，该防爆垫套在极耳与极柱帽檐的连接处。
为了保证耐振动及密封性，还包括一弹簧垫片，该弹簧垫片安装在固定螺母与固定垫圈之间。
所述的一极柱防爆凸垫的底部直径大于电池壳开孔的孔径，突出部分直径略小于电池壳开孔之孔径，以突出部分刚好插入电池壳开孔内为宜，这样较好地固定极柱并加强密封性。为了达到电池防爆更好的效果，还可以在电池的每个电极上都设置该安全阀结构。
当二次电池在充电过程中，一旦电池过充电，电池内压升高到一定程度时，一极柱防爆凸垫从所处电池壳孔中滑出，电池内压释放，同时极耳断裂，中断电流，从而达到防爆的目的。
本发明效果本发明的电极上具有安全阀结构的无水电解质电池由于在极柱与电池壳的开孔处安装了密封绝缘垫圈、固定垫圈和用一固定螺母固定住，因此，在正常工作的情况下，电池承受振动的能力和密封性能得以提高。特别是在电极上安装有安全阀，该安全阀具有如下结构一极柱防爆凸垫、柱极密封绝缘垫圈、固定垫片和固定用一螺母；其中所述的电极为一根上部外壁车有螺纹，底部有一帽檐的极柱。极柱帽檐下面固定极耳；该极柱防爆凸垫镶嵌在电池壳开孔内，极柱带螺纹部分穿过一极柱防爆凸垫露在电池壳开孔外，其帽檐卡在极柱防爆凸垫下面，并在极柱上部按顺序套一极柱密封绝缘垫圈、一固定垫圈和用一固定螺母固定。或还可以在该极柱防爆凸垫下套有一呈半圆形的防爆垫套，这样当电池内部压力上升到一定程度时，内压可以泄出电池壳，电流中断，电池不发生爆炸和燃烧，确保电池使用安全。
图1是本发明的电池结构局部剖视2是本发明的电池在处于过充电时，当压力升高到一定值时电极脱出，极耳拉断的示意3是实施例1具有一个安全阀电极的局部剖视的电池结构示意4是实施例2具有两个安全阀电极的电池的局部剖视面说明1-极柱 2-螺母3-弹簧垫片4-固定垫片 5-极柱密封绝缘垫圈6-电池壳7-极柱防爆凸垫 8-密封防爆垫 9-极耳10-负极柱 11-螺钉 12-极柱帽檐具体实施方式
实施例1下面结合图3描述一种根据本发明制造的一个电极上含有安全阀结构的方型二次电池。
本实施例的正极柱1用不锈钢制作的最大外径是8mm，其上有螺纹；电池壳6顶部开有一孔，其孔径是11mm。极柱防爆凸垫7底部直径是13mm，突出部分外径是10.9mm，它的底部直径大于极柱所处电池壳孔之孔径，直径略小于极柱所处电池壳6孔之孔径，突出部分与电池壳6上的孔径配合，镶嵌在电池壳6孔内；极柱密封绝缘垫圈5的外径是13mm，内径与极柱防爆凸垫7的突出部分配合，可以起到固定极柱并加强密封作用。正极柱1上部穿过极柱防爆垫圈7，露在所述电池壳6开孔外，并在极柱1上部按顺序套一密封绝缘垫圈5、一固定垫片4和用一固定螺母2与极柱1外壁上的螺纹螺合固定。极耳9用焊接或铆接的方式连接在极柱1的帽檐12下。一半圆形的密封防爆垫8用较柔软的橡胶材料制成，并套在极耳上与极柱帽檐12的连接处；电池壳内充满非水溶性的介质。
本实施例1所做的安全、密封及振动实验，其实验数据如附表1、2、3所示；在充电过程中，当电池内压升高到一定程度时，极柱防爆凸垫7从所处电池壳6孔中滑出，电池内压释放，同时极耳9断裂，中断电流。如图2所示本发明的电池在处于过充电时，极柱1在电池壳内部高压的作用下按箭头的指向向上运动，极柱防爆凸垫7在极柱1的作用下产生变形，这时极耳9在极柱1的作用下发生断裂，充电被中断，从而避免发生爆炸和着火事故。
实施例2本实施例按图4制作，在电池壳6顶部对称开有孔径是11mm的两个孔，正负极柱均安装安全阀，其结构如图3所示。图中说明该安全阀电极的正极柱1的最大外径是8mm，其上有螺纹；极柱防爆凸垫7底部直径是13mm，其突出部分外径是10.9mm，凸出部分镶嵌在电池壳6孔内，与电池壳6上的孔径密切配合，既可以固定极柱又加强电池密封。密封绝缘垫圈5的外径是13mm，内径与防爆凸垫7突出部分外径配合，可以固定极柱并加强密封。正极柱1上部穿过极柱防爆凸垫7，露在所述电池壳6开孔外，并在极柱1上部按顺序套一密封绝缘垫圈5、一固定垫圈4、弹簧垫片3和用一固定螺母2与极柱1外壁上的螺纹螺合固定在电池壳上。极耳9用焊接或铆接的方式连接在极柱帽檐12下面。负极柱10的最大外径是13mm，比电池壳6上的孔径大。负极耳用螺钉11与负极柱固定在极柱帽檐12下；其余部分结构同实施例1。另外，还包括呈半圆形的密封防爆垫8用较柔软的塑胶材料制成，套在极耳9与极柱1帽檐12的连接处。本实施例已做了安全、密封及振动实验，其实验数据如表1、2、3所示。
实施例3按图1制作一圆柱型电池，其中极柱1的最大外径是8mm，其上有螺纹，电池壳6顶部上开有一个孔径是11mm的孔；极柱防爆凸垫7底部直径是13mm，突出部分外径是10.9mm，它的底部直径大于极柱所处电池壳孔之孔径，突出部分直径略小于极柱所处电池壳6孔之孔径，与电池壳6上的孔径配合镶嵌在电池壳孔内，固定极柱并加强密封；极耳9与极柱连接方式、密封凸片8与极耳9连接方式同实施例1。一个极柱密封绝缘垫圈5，其直径大于极柱1所处电池壳6孔之孔径，可以固定极柱并加强密封；一个螺母与极柱1外上的螺纹螺合，用于固定电极柱；一个固定垫片4，和一弹簧垫片3直径大于极柱1所处电池壳孔之孔径，置于密封绝缘垫圈和螺母之间，用于固定电极柱；极柱突出部分直径小于其所处电池壳孔之孔径；充电过程中，当电池内压升高到一定程度时，防爆凸垫从所处电池壳孔中滑出，电池内压释放，同时极耳断裂，中断电流。
本实施例已做了安全、密封及振动实验，其实验数据如表1、2、3所示。
表1安全实验
表2密封实验
表3振动实验试验条件振幅0.8mm，频率50±5Hz
权利要求
1.一种电极上具有安全阀结构的无水电解质电池，包括电池外壳和在电池壳内充满无水电解质，以及电极和极耳；其中电极从电池壳壳顶开的孔中穿出，并安装在电池壳上；其特征是还包括一极柱防爆凸垫、极柱密封绝缘垫圈、固定垫片和固定用一螺母；其中所述的电极为一根上部外壁车有螺纹，接近尾部有一帽檐的极柱。极柱帽檐下面固定极耳；该极柱防爆凸垫镶嵌在电池壳开孔内，极柱带螺纹部分穿过一极柱防爆凸垫露在电池壳开孔外，其帽檐卡在极柱防爆凸垫下面，并在极柱上部按顺序套一极柱密封绝缘垫圈、一固定垫圈和用一固定螺母固定。
2.按权利要求1所述的电极上具有安全阀结构的无水电解质电池，其特征是还包括一呈半圆形的密封防爆垫，该防爆垫套在极耳与极柱帽檐的连接处。
3.按权利要求1或2所述的任一项电极上具有安全阀结构的无水电解质电池，其特征是还包括一弹簧垫片，该弹簧垫片安装在固定螺母与固定垫圈之间。
4.按权利要求1所述的电极上具有安全阀结构的无水电解质电池，其特征是所述的极柱防爆凸垫的底部直径大于电池壳开孔的孔径，以突出部分刚好插入电池壳开孔内为宜。
全文摘要
本发明涉及一种电极上具有安全阀结构的无水电解质电池，包括电池外壳和在电池壳内冲满无水电解质，以及电极和极耳；其中电极从电池壳壳顶开的孔中穿出，并安装在电池壳上；其特征是还包括一极柱防爆凸垫、柱极密封绝缘垫圈、固定垫片和固定用一螺母；其中所述的电极为一根上部外壁车有螺纹，接近尾部有一帽檐的极柱。极柱帽檐下面固定极耳；该极柱防爆凸垫镶嵌在电池壳开孔内，极柱带螺纹部分穿过一极柱防爆凸垫露在电池壳开孔外，其帽檐卡在极柱防爆凸垫下面，并在极柱上部按顺序套一极柱密封绝缘垫圈、一固定垫圈和用一固定螺母固定。当电池内部压力过大，极柱防爆凸垫脱落，极耳断裂，电流中断。
文档编号H01M2/00GK1437276SQ0210424
公开日2003年8月20日 申请日期2002年2月25日 优先权日2002年2月9日
发明者刘昌国, 劳耀新, 黄学杰 申请人:北京星恒电源有限公司