专利名称：碱锰电池封口结构的制作方法
技术领域：
碱锰电池封口结构技术领域[0001 ] 本实用新型涉及电池制造领域，尤其涉及一种碱锰电池封口结构。
背景技术：
现有碱锰电池主要由正极本体、隔离管、负极本体、电解液、封口本体等组成。其中 的封口本体包括负极底盖、集流体、金属支撑体和密封体。这种封口结构中，负极底盖中心 与集流体通过高温熔接工艺技术结合，密封体中心的通孔与通孔内的集电体结合处采用特 殊工艺技术进行配合，可以防止中心柱爬碱和漏液。密封体的边缘处与金属外壳的顶端相 贴合，两者共同向上延伸一段距离，而后朝中心方向弯折，并继续向下弯折；密封体弯折处 朝向中心的一侧受金属支撑体的顶撑，因此密封体受到金属支撑体与金属外壳的挤压达到 密封作用，负极底盖的边缘处也插入密封体及金属外壳弯折处并受到弯折处的卡紧；金属 支撑体不仅起到对密封体的挤压作用，同时由于现有金属外壳一般由冷轧钢带制作，强度 有限，且负极底盖同样强度有限，金属支撑体同时还起到对负极底盖和金属壳体的支撑作 用，使整个封口机构保持强度。但是该封口结构存在弊端，金属支撑体将密封体以上的空腔分割为两部分，上防 爆腔和下防爆腔，金属支撑体与密封体间为下防爆腔，为防止内外压力差过大引起电池爆 炸，在密封体上设置有防爆膜，电池内压过大时防爆膜破裂，以平衡电池内部与下防爆腔的 压力，同时金属支撑体上开口排气孔连通下防爆腔和上防爆腔，负极底盖上也开有排气孔， 连通上防爆腔和外界大气，这样就避免了电池发生整体爆炸。在放电功率过大或温度过高 等异常情况下电池内压较大，密封体在压力作用下产生变形，朝金属支撑体的方向撑涨，很 容易贴住金属支撑体表面。密封体贴向了金属支撑体，则会引起防爆膜不动作，金属支撑 体上的排气孔直径为0. 5 0. 8mm，排气孔也很容易被堵塞，因此密封体与金属支撑体的贴 合带来很大的安全隐患，增大电池爆炸和漏液的风险。如果采取增大密封体与金属支撑体 的距离的方案，可以减少两者贴合的可能性，但同时也会减少电池的有效容积，影响电池性 能。确保电池的防爆防漏液性能和增大电池有效容积两者之间需要得到平衡和优化。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提高电池的防爆防漏液的安全性能的同时保证 封口结构的强度。本实用新型采用的技术方案是，碱锰电池封口结构，包括金属外壳、负极底盖和密 封体，负极底盖、金属外壳和密封体于边缘处密封连接，负极底盖和密封体合围成一个防爆腔。密封体边缘部分向上翻折贴合于金属外壳的内壁。密封体与金属外壳相贴合部位共同由内侧向下弯折形成凹槽状收口，负极底盖的 边缘插入收口中。所述负极底盖的纵截面呈“几”字形，“几”字形的两个下支末端向外弯折的部分与水平方向的夹角为支撑角，支撑角的范围为10° 35°。所述金属外壳向下弯折部位与电池轴线夹角为第一收口角，第一收口角的范围为 65° 到 80°。金属外壳上还设置有一道向内弯折的环形凹槽，密封体与金属外壳相贴合的部 位与凹槽相邻接，凹槽两边的侧壁形成的夹角为第二收口角，第二收口角的范围是75°到 90°。所述金属外壳收口部位的壁厚大于筒身部位的壁厚，厚度差为0.05 0. 10mm。所述负极底盖2厚度为0.35 0.50mm，所述金属外壳1的收口 11部位厚度为 0. 30 0. 55mm。本实用新型的有益效果是，取消了金属支撑体这一构件，所以避免了因排气不畅 通或防爆膜不动作而引起的电池爆炸和漏液的风险，增大了金属外壳和负极底盖的强度， 保证了整个封口结构的强度，同时增大了电池的有效容积，可以填充更多的活性材料，提高 了电池的性能。
图1为原电池封口结构示意图。图2为本实用新型封口结构示意图。图3为图2中A部分局部放大图。图中标记为1-金属外壳，2-负极底盖，3-密封体，4-集流体，5-金属支撑体， 6-防爆膜，7-排气孔，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。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。如图1、图2所示，本实用新型对原碱锰电池封口结构进行改进，取消了金属支撑 体5，金属支撑体5将密封体3与负极底盖2之间的空腔分隔为两部分，上防爆腔81和下防 爆腔82。则金属支撑本体与密封体之间的距离较小，不利于提升电池内部有效容积，制约了 电池内部活性物质的填充量，更重要的是容易产生电池爆炸事故。本实用新型的碱锰电池 封口结构，包括金属外壳1、负极底盖2和密封体3，负极底盖2、金属外壳1和密封体3于边 缘处密封连接，负极底盖2和密封体3合围成一个防爆腔8。撤销金属支撑体5，有效增加 了电池的有效容积。由于没有了金属支撑体5的阻隔，密封体3与负极底盖2之间形成一 个较大的防爆腔8，密封体3很难产生足够大的变形与负极底盖2相贴合，避免了金属支撑 体5与密封体3的贴合可能引起的防爆膜6不动作，因而避免了电池爆炸、漏液等风险，电 池的安全性能得到提升。由于没有了金属支撑体5这一结构，则可以适当调节密封体3沿 电池轴向所跨越的高度，这样更能增加电池有效容积，增加量可达 4. 5%。密封体3边缘部分向上翻折贴合于金属外壳1的内壁。使金属外壳1、负极底盖2 和密封体3这三者的密封部位处于电池的端面上，结构紧凑。如果将金属外壳1和密封体 3向外反折，然偶由负极底盖2边缘对其进行包覆密封，则所占空间较大。密封体3与金属外壳1相贴合部位共同由内侧向下弯折形成凹槽状收口 11，负极4底盖2的边缘插入收口 11中。凹槽状收口可以加大密封部位的强度，提高密封性。由于原结构中的金属支撑体5起到支撑作用，可以弥补金属外壳1和负极底盖2 的强度不足，在撤销了金属支撑体5后就需要加大金属外壳1和负极底盖2的强度。为了提 高其强度，可以对金属外壳1和负极底盖2进行冷作硬化，冷作硬化后的负极底盖2的维氏 硬度可以到达HV200 = 300 400，其硬度大于原结构中的金属支撑体5，完全可以取代金 属支撑体5的支撑作用。金属外壳1进行冷作硬化后的硬度可以达到HV200 = 160 195， 金属外壳1与负极底盖2对收口 11部位的密封体3进行挤压，起到密封作用。为了有效提高金属外壳1和负极底盖2的硬度，金属外壳1和负极底盖2都由覆 镍钢带制作。所述负极底盖2的纵截面呈“几”字形，负极底盖2呈中心对称状，中心部位 形成凸起，边缘垂直向下翻折，然后向外翻折，向下并向外翻折的部分构成“几”字形的两个 下支。“几”字形的两个下支末端向外弯折的部分与水平方向的夹角为支撑角Y，负极底盖 2向下弯折的部位设有排气孔7，如图3所示，由于开设排气孔7的部位与密封体3相靠近， 如果支撑角Y过小，容易被密封体3阻碍，所以支撑角γ同时还影响着排气孔7的正常工 作；支撑角Y的大小直接影响着负极底盖2的支撑强度的大小。综合考虑上述因素，优选 的支撑角Y的大小范围为10° 35°。作为进一步改进，所述金属外壳1收口 11部位的壁厚大于筒身12部位的壁厚，厚 度差为0. 05 0. IOmm0这样既可以保证收口 11部位的强度，还可以有效增大筒身12部位 的有效容积，提高电池活性成分的装载量。由于负极底盖2与金属外壳1所承担作用不同，因此其所需硬度不同，所以可以采 用不同的厚度，所述负极底盖2厚度为0. 35 0. 50mm，所述金属外壳1的收口 11部位厚度 为 0. 30 0. 55mm。如图3所示，金属外壳1向下弯折部位与电池轴线夹角为第一收口角α，第一收口 角α的范围为65°到80°。在其它结构不变的情况下，通过对第一收口角α的微调可以 牵动收口 11尾部的金属外壳1，使金属外壳1向内收紧或向外放松，从而引起对密封体3的 夹紧力的变化，第一收口角α的角度值愈小则密封体3受到的夹紧力就越大。密封体3在 负极底盖2和金属外壳1的夹紧作用下产生压缩变形，以密封体3受压缩产生的厚度的变 化量和密封体3自然状态厚度的比值为密封体3的压缩比，通常情况下，当压缩比为10 % 23%时最为适当，即可以保证密封效果又不会超过封口结构强度所能承受的范围。在本实 用新型的机构中，最适当的范围为15% 18%。具体操作中可以根据各部分的尺寸和相互 配合的关系对第一收口角α的调节得到最适合的压缩量。为了更好的保证收口 11处的密封性能，如图3所示，金属外壳1上还设置有一道 向内弯折的环形凹槽，密封体3与金属外壳1相贴合的部位与凹槽相邻接，凹槽两边的侧壁 形成的夹角为第二收口角β，第二收口角β的范围是75°到90°。与第一收口角α对 密封体3压缩量的调节原理相同，从具体结构看则是第二收口角β愈大，则凹槽处的金属 外壳1愈向内收紧，对密封体3的夹紧力越大，密封体3产生的压缩量就越大。第一收口角 α和第二收口角β相互配合调节更容易将密封体3的压缩量调制目标范围。为了增强密封效果，密封体3与金属外壳1的贴合面上添加有密封胶。密封胶主 要由浙青、石油和含氧化浙青组成。所述密封体3由改性尼龙制成。改性尼龙特点在于韧性好、耐酸碱性强，且其吸水率低于现有封口结构采用的纯尼龙，抗碱水水解能力比纯尼龙66高等，在高温和高温高湿 方面具有良好耐漏液性能。采用改性尼龙使封口结构的密封性更好。实施例一，取消封口本体中的金属支撑本体，并对密封体3进行结构优化，密封体 3的中心部位向负极底盖2方向移动0. 5mm,以便增加高功率电池的有效容积空间，负极底 盖2采用厚度为0.4mm的覆镍钢带，负极底盖2的支撑角、为25°，其中第一收口角α为 75°、第二收口角β为90°，电池有效容积空间至少增加3%，增加活性物质填充量。密封 体3采用改性尼龙。金属外壳1位于收口 11处的强度经冷作硬化后得到的硬度均为V200 =160 195。密封体3的厚度压缩比为12%，弯折前，将尼龙本体与金属壳体之间加密封 胶，25°C温度下，胶的赛氏粘度为70秒，密封胶的成分百分含量为浙青45%、石油15%、氧 化浙青15%。采用上述实例制备的碱锰电池，分别取样品5件，编号并分别进行下述试验，耐漏 液发生的时间见下表。表1高温80°C存放，漏液发生的时间记录(单位天)项目Itt2#5#平均时间原封口结构开 始漏液天数252425242725专利结构开始343534373535漏液天数表2高温高湿(60°C、RH90% )存放，漏液发生的时间记录(单位天)项目Itt平均时间原封口结构开 始漏液天数555759546057专利结构开始 漏液天数737072717272表3 气候-温度循环(71°C，4h —常温，2h — -20 °C，4h)(单位天)项目Itt2#3#4#5#平均时间
权利要求1.碱锰电池封口结构，包括金属外壳(1)、负极底盖( 和密封体(3)，负极底盖O)、 金属外壳(1)和密封体C3)于边缘处密封连接，其特征在于负极底盖( 和密封体(3)合 围成一个防爆腔⑶。
2.如权利要求1所述的碱锰电池封口结构，其特征在于密封体(3)边缘部分向上翻 折贴合于金属外壳(1)的内壁。
3.如权利要求2所述的碱锰电池封口结构，其特征在于密封体(3)与金属外壳⑴ 相贴合部位共同由内侧向下弯折形成凹槽状收口(11)，负极底盖⑵的边缘插入收口(11)中。
4.如权利要求3所述的碱锰电池封口结构，其特征在于所述负极底盖O)的纵截面 呈“几”字形，“几”字形的两个下支末端向外弯折的部分与水平方向的夹角为支撑角(Y)， 支撑角(Y)的范围为10° 35°。
5.如权利要求3或4所述的碱锰电池封口结构，其特征在于所述金属外壳(1)向下 弯折部位与电池轴线夹角为第一收口角(α)，第一收口角(α)的范围为65°到80°。
6.如权利要求5所述的碱锰电池封口结构，其特征在于金属外壳(1)上还设置有一 道向内弯折的环形凹槽，密封体⑶与金属外壳⑴相贴合的部位与凹槽相邻接，凹槽两边 的侧壁形成的夹角为第二收口角(β )，第二收口角(β)的范围是75°到90°。
7.如权利要求3或4所述的碱锰电池封口结构，其特征在于所述金属外壳(1)收口 (11)部位的壁厚大于筒身(12)部位的壁厚，厚度差为0. 05 0. 10mm。
8.如权利要求7所述的碱锰电池封口结构，其特征在于所述负极底盖(2)厚度为 0. 35 0. 50mm，所述金属外壳(1)的收口(11)部位厚度为0. 30 0. 55mm。
专利摘要本实用新型公开了一种防爆性能良好的碱锰电池封口结构，包括金属外壳、负极底盖和密封体，负极底盖、金属外壳和密封体于边缘处密封连接，负极底盖和密封体合围成一个防爆腔。密封体边缘部分向上翻折贴合于金属外壳的内壁。密封体与金属外壳相贴合部位共同由内侧向下弯折形成凹槽状收口，负极底盖的边缘插入收口中。负极底盖的纵截面呈“几”字形，“几”字形的两个下支末端向外弯折的部分与水平方向的夹角为支撑角，支撑角的范围为10°～35°。所述金属外壳收口部位的壁厚大于筒身部位的壁厚，厚度差为0.05～0.10mm。本实用新型的碱锰电池封口结构适用于电池封口。
文档编号H01M2/08GK201829557SQ20102026928
公开日2011年5月11日 申请日期2010年7月23日 优先权日2010年7月23日
发明者王胜兵, 蔡绍雄, 雷声 申请人:四川长虹电器股份有限公司