封闭通气密封件和组件的制作方法

专利名称：封闭通气密封件和组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于电化学电池的封闭组件，且特别地，本发明涉及 一种适用于非水电化学电池中的可破裂的通气密封件和设备。
背景技术：
被用作电子设备电源的电池组需要贮存大量能量。这种电池组可包 含一个或多个电化学电池。每个电池内部的压力会由于内部压力的变 化、由于电池放电过程中电极内部体积的增加和/或由于在电池充电(对 于二次电池组的情况而言)和/或电池放电过程中产生的气体而增加。 因此，电池组通常包括用于从电池中释放出气体或排出气体的机构以便 限制内部压力的积聚。
一些电化学电池组电池设计具有带开口端部的容器和被设置在该 容器的开口端部处以便封闭该电化学电池组电池的收集器组件.在这种
实例中，收集器(collector)组件(有时也被称作集电器(header)
组件)通常包括用来释放过度压力的安全压力释放通气机构。
具有非水电解质的一次电化学电池和二次电化学电池，例如具有包
含锂金属和锂嵌入材料的电极的电池，通常具有这样的收集器组件，所 述收集器组件具有带薄壁的塑料密封构件以便将蒸汽的传输降至最低 程度且具有压力释放通气装置，该压力释放通气装置能够非常迅速地降 低内部压力。尽管在文献中相对广泛记载了与腐蚀性电解质水溶液相关 的问题，但这种非水电池中所使用的特定化学物质所需的各种非水电解 质和盐的种类、挥发性和反应性却在材料、设计规格和类似方面对电池 的设计者提出了特殊的挑战。
各种收集器组件和压力释放通气设计已被用于电化学电池中，例 如，可再次密封的压力释放通气装置可见于可再充电的水溶液电解质电 池，如镍-镉电池和镍-金属氬化物电池中。在一次(不可再充电)的水 溶液电池，如碱性锌-二氧化锰电池，中已经使用了具有表面积相对较 大的塑料密封件的收集器组件，所述塑料密封件包含薄弱部段，当内部 压力超过预定界限时，该薄弱部段会产生破裂，
7图l示出了现有技术中的典型电化学电池组电池100的顶部部分的 剖视图。该电化学电池组电池100包括壳体102，所述壳体包括容器104, 所述容器具有将容器104的顶部部分与底部部分分开的巻边(bead )107 且具有被收集器组件106封闭的开口端。收集器组件106用作对容器 104的开口端进行封闭的封闭机构且包括具有一个或多个通气孔130的 正极接触端子116、垫闺124、正温度系数(PTC)装置126、电池盖144、 衬套146、通气球148和接触弹簧122，所述接触弹簧与从容器104底 部部分中的电极组件(未示出)延伸出来的集流器(current collector ) 136以物理方式进行接触。另一方面，集流器136通过绝缘体138与容 器104以物理方式隔开'电池盖144具有在电化学电池组电池100内部 向下伸出而远离正极接触端子116的通气井150。通气井150具有在其 中形成的通气孔口 152，当通气球148和通气衬套146位于通气井150 中从而使得该衬套146在通气球148与通气井150的垂直壁之间被压缩 时，所述通气球和通气衬套对所述通气孔口进行密封。当电化学电池组 电池100的内部压力超过预定水平时，通气球148受力，且在有些情况 下村套146和通气球148都受力，而远离该通气孔口 152且至少部分地 离开通气井150，从而通过该电^(匕学电池组电池100的通气孔口 152和 通气孔130而释放出受压气体。
常规的收集器组件和压力释放通气设计的其它实例可见于以下专 利中美国专利No. 4， 963， 446(授权给Roels等，1990年10月16日)、 5, 015,542 (授权给Chaney， Jr.等，1991年5月14日)、5, 156, 930
(授权给Daio等，1992年10月20日)、5， 609， 972(授权给KaschmiUer 等，1997年5月11日)、5， 677， 076 (授权给Sato等，1997年10月 14日)、5， 741， 606(授权给Mayer等，1998年4月21日)和5， 766， 790
(授权给Kameishi等，1998年6月16日)。这些实例中的每个实例 都具有较大的收集器组件体积或尺寸限制，这限制了电池内的用于活性 组分或大量部件的内部体积空间，使得电池的制造成本更高且制造更为 困难。事实上，所属领域中的大多数收集器和封闭组件都需要相当大量 的空间，这与电池的高度相关(且更特别地，在圆柱形电池中，这与轴 向高度相关)，由此减少了可封闭在电池内的电化学活性材料的总量。 此外，依靠多个和/或具有相对较大尺寸的垫團会进一步限制电池在保 持其电解质方面的能力，这是由于垫围材料的蒸汽传输性质造成的。由于大多数的商用 一次电池都必须具有被制成标准化尺寸的容器
(例如"AA，，型号或根据ANSI命名法的R6型号的容器)，因此，能够
极为重要的，特别是^于多种更小的标准化型号(例如"AAA"型号或 根据ANSI命名法的R3型号的容器)来说更是如此。此外，体积问题是 包括锂电极的电化学系统中特别关注的问题，这是因为许多基于锂的系 统(且尤其是那些适于1. 5V平台的系统)在放电过程中存在膨胀的倾 向。
尽管需要通过减少封闭组件的体积一特别是就其轮廓方面而言(即 封闭组件在圓柱形电池中需要的轴向高度量)一的方式使体积容量最大 化，但电池封闭系统仍必须提供长效的密封，该长效的密封不受腐蚀的 影响且能够可靠地既在放电前又在放电后防止任何挥发性电解质或电 池内包含的其它流体出现泄漏和/或出现蒸汽的传输。在更小的标准电 池型号(例如R3和/或"AAAA"型号或特别是根据ANSI命名法的R61 型号电池)中，重量损失问题甚至更为重要，原因在于随着标准电池 型号的体积容量的下降，整个电池的潜在体积和重量下降比表面区域
(即集电器组件)更为明显，蒸汽可被传输穿过该表面区域。
电池封闭系统还必须允许在放电过程中实现挥发性流体的紧急排 放以便防止电池出现突难性的失效。如果没有通气机构，则电池在放电 过程中会出现鼓凸、泄漏或分解的问题。

发明内容
本发明的一个目的是提供一种电池封闭组件，所述电池封闭组件优 化了电池的体积容量，同时并未舍弃以前的已公知系统所提供的长寿性 或安全性中的任何优点。本发明进一步的目的是提供一种通气密封件， 所述通气密封件可与标准电池型号结合在一起，这样做使得由于消除了 部件或减少了制造步骤而简化了制造过程，特别是就某些层压箔片和/ 或热激活密封材料/工艺而言更是如此.本发明预计特别适用于能够在 较宽温度范围内运行的电化学电池系统，尤其是对非水电池且特别地对 于一次非水电池如基于锂-二硫化铁的系统而言更是如此。然而，应该 注意到前面提到的目的仅是示例性的，且所属领域技术人员根据下面 对实施例及其所有各种衍生方式和等效方式进行的描述将易于意识到可净皮包括在本文内的多个优点和可选方式，所有这些实施例及其衍生方 式和等效方式都明确地作为本发明的披露内容的一部分而被预想。
在第一实施例中，提供了一种用于电化学电池容器的通气封闭密封 件。该封闭件包括平面构件，所迷平面构件被成形以便可将其用作所述 电池的可破裂密封件。所述构件还具有沿其周部形成的一个或多个伸出 部分，其中所述伸出部分沿该周部在径向方向上延伸超出了未伸出的部 分。
在另一实施例中，预想了一种用于制造和密封电化学电池的方法。 此处，提供了具有伸出的周部部分的可破裂的通气构件、内部集电环和 电池容器，随后在不会使所述通气构件出现褶皱的情况下通过沿所述内
部集电环对所述通气构件的所述伸出部分进行弯边(crimping)而形成 电池密封件且随后将所述电池密封件联接且密封到电池容器上以便在 所述容器与其中一个所述电池电极之间形成电接触，由此形成电化学电 池，
又一实施例涉及一种用于制造和密封电化学电池的方法，其中提供 了集电器组件(所述集电器组件优选是两件式的)和可破裂的通气装置， 除了沿径向延伸超出所述通气装置/集电器组件的外周的多个伸出部分 以外，所述可破裂的通气装置具有与所述集电器组件相同的形状。此处， 同样地，围绕所述集电器组件或在所述集电器组件之间对所迷伸出部分 进行弯边以便形成电池封闭件，从而使得所述多个伸出部分在弯边之后 都不会出现交叠现象，且随后用所述封闭件对所述电池容器内的电化学 电池的部件(例如阳极、阴极、电解质)进行密封。
进一步的实施例涉及一种用于电化学电池容器的通气封闭密封组 件，所述通气封闭密封组件具有封闭杯、具有限定的周部形状的电接触
应该注4到7所述通气装置k固定在;/述封，，闭杯^所J电接触机构之 间，且所述通气装置的所述周部形状的直径必须等于，或在至少一个实 例中大于，所述电接触机构沿给定平面轴线的相应直径，所述平面轴线 与所述电接触机构的共同中心点相交。
又一实施例预想了一种用于电化学电池容器的通气封闭密封件，所 述通气封闭密封件包括圓盘，所述圓盘由在暴露于电化学反应气体的预 定压力时将选择性地产生破裂的材料构成。所述盘还具有沿周部成一整
10体且沿径向从所迷圓盘向外延伸的至少一个伸出部。


结合以下附图将易于理解本发明。图中的部件并不一定是按比例进 行绘制的。此外，在各附图中，使用相似的附图标记表示相应的部件。
特别是
图1是现有技术中的电化学电池组电池和收集器组件的顶部部分 的剖浮见图2是根据本发明的一个实施例的电化学电池组电池的剖视图3是根据本发明的另一实施例的集电器组件的剖视图4是根据本发明的第三实施例的集电器组件的剖视图5是在蒸汽传输速率(VTR)试验中使用的试验膜的剖视图；和
图6是根据本发明的一个实施例的通气构件的顶视图。
具体实施例方式
图2示出了根据本发明的一个实施例的圆柱形电化学电池组电池 200。本发明的电化学电池组电池200具有壳体202，所述壳体包括容 器204和收集器组件206。容器204具有封闭底部和被收集器组件206 封闭的开口顶端，容器204还具有将容器204的顶部部分与底部部分分 开的巻边207。电极组件208被设置在容器204的底部部分内，所述电 极组件包括负电极或阳极210、正电极或阴极212和被设置在阳极210 与阴极212之间的分隔件214。在图2所示的示例性实施例中，阳极210、 阴极212和分隔件214分别为薄板片，所述薄板片被巻绕在一起呈螺旋 状，也被称作"果冻巻筒(jelly roll)"设计。尽管电化学电池组电 池200是圆柱形的，但所属领域技术人员可意识到本发明的其它可选 实施例也可包括具有其它形状的电池和电极。假若遵循与通气构件相对 于这些容器的开口端所具有的形状相关的教导的话，则容器204可具有 用于开口端容器的多种几何形状(例如棱柱形电池和矩形电池)中的一 种形状。尽管如此，但由于目前对开口端圃柱形电池的进行密封在形成 该密封件所需的径向力和轴向力方面提出了特殊的挑战，因此包括通气 构件220在内的收集器组件206预期在圃柱形容器方面有着特殊的适用 性。
ii如果电化学电池组电池是锂电化学电池组电池，则阳极210包含锂 金属或合金化的锂金属，所述金属可以板片或箔片的形式存在。用于锂 电池的阴极212可包含一种或多种活性材料，所述材料通常以颗粒形式 存在。可使用任何适当的活性阴极材料，且所述活性阴极材料可例如包 括FeS2、 Mn02, CF,和(CF)n。适当的分隔件材料是不导电的但对于电解质 而言却具有离子透过性。用于锂电化学电池组电池中的电解质通常包括 有机溶剂，所述有机溶剂倾向于更具腐蚀性且与通常用于碱性电池或水 溶液电池中的许多材料都不相容，且所述电解质还包括相应的盐和/或 助溶剂。尽管下面会对锂电池以及各种其它电化学电池组电池的阳极 210、阴极212、分隔件214和电解质所使用的材料组成物做进一步详 细地描述，但附加的信息还可见于美国专利N0s 5， 290, 414; 5， 514， 491; 和6, 849, 360中，所有这些美国专利在此作为参考被引用。
容器204可以是金属罐，所述金属罐具有一体的封闭底部，然而， 也可使用起初在两端处都呈开口状的金属管道。电池容器204可以是钢 质的，所述钢上可选地至少在外部上具有镀层，所述镀层例如为镍层， 以便保护容器204外部使其不会产生腐蚀或者以便提供所需外观。此 外，钢的类型可部分地取决于容器204的成形方式。例如，利用拉拔工 艺制成的容器可由经过扩散退火的低碳的铝镇静型SAE 2006或等效钢 制成，且该材料的晶粒尺寸为ASTM 9至11并由等轴晶粒组成而形成略 微细长的晶粒形状。可使用其它金属来满足特定需求。例如，对于其中 容器204与阴极212存在电接触的电化学电池组电池200来说，电池的 开路电压为约3伏或更高，或电池是可再充电的，则可能需要比钢更耐 蚀的容器材料，这种材料包括，但不限于，不锈钢、镀镍不锈钢、包镍 或镀镍的不锈钢、铝及其合金。
被设置在壳体202的顶部部分中的收集器组件206可包括正极接触 端子216、限定出开口的保持器218、压力释放通气构件220、限定出 开口的接触弹簧222和被定位在这些部件与容器204之间的垫圏224。 收集器组件206可选地可包括正温度系数(PTC)装置226，所述正温 度系数装置限定出开口 ，所述正温度系数装置被设置在保持器218与正 极接触端子216之间。在容器204上方伸出的正极接触端子216借助于 容器204的向内弯边的顶边缘228和垫闺224而被保持就位。
电极组件208的阴极212通过接触弹簧222被电连接至收集器組件206。接触弹簧222可具有至少一个突部234,所述突部产生偏置而靠 在集流器236的上边缘上，所述集流器被设置在电极组件208的顶部处。 集流器236是导电基板，例如金属基板，阴极材料被设置在所述基板上， 所述导电基板延伸超出了阴极材料和分隔件214。集流器236可由铜、 铜合金、铝、铝合金和其它金属制成，只要所述金属在电池内部保持稳 定且与被置于该电池中的材料相容即可。集流器236可以薄板片、箔片、 丝网或板网金属的形式存在。接触弹簧222可由一种或多种导电材料制 成，所述导电材料优选具有类弹簧特性(例如形状记忆合金或双金属材 料)，但与电池内部部件进行足够的电接触并保持该足够电接触的任何 实施方式同样将会满足本发明的需要。
当收集器组件206在组装过程中被置于容器204内时，集流器236 可推靠在接触弹簧222的突部234上，所述突部内包含对力具有回弹性 的组成物。这有助于确保突部234与集流器236之间的接触。接触弹簧 222可具有一个以上的突部234以便与集流器236接触。在一些实施例 中，通过由突部234施加在集流器236上的弹簧状的力来保持突部234 与集流器之间的电接触。在其它实施例中，突部234可被焊接到集流器 236上。在另外的其它实施例中，突部234借助于导电导线被连接至集 流器236，所述导电导线例如为既被焊接到突部234又被焊接到集流器 236上的狭窄金属条或金属丝。通过焊接实现的连接有时可能更为可靠， 尤其是在极端的操控、贮存和使用条件下更是如此，但压力连接使得不 需要附加的组装操作和设备，
阳极210通过金属阳极导线(未示出)被电连接至容器204的内表 面，且电极组件208则另外地通过分隔件214的外层巻绕部分和绝缘体 238与容器204以物理方式隔开，所述绝缘体位于电极组件208的顶部 的周部部分周围以便防止集流器236与容器204接触，通过分隔件214 的向内折叠的延伸部和被置于容器204的底部中的电绝缘底盘(未示 出)防止了阴极212的底边缘与容器204的底部之间产生接触。
在电化学电池组电池200的正常运行过程中，电装置(未示出)可 在一端处与收集器206的正极接触端子216接触，且在容器204的封闭 端处与负极接触端子接触。因此，使得建立起了从负极端子或容器204、 经过阳极导线、经过电极组件208、经过集流器236、并到达收集器组 件206的导电路径。经过收集器组件206的电流路径为经过接触弹簧
13222的突部234、穿过保持器218、围绕压力释放通气构件220延伸、 并到达正极接触端子216。保持器218可由一种或多种导电材料制成， 所述导电材料例如为金属、双金属、和三层层压材料，例如，该保持器 218可以是金属，如镀镍钢、镀镍不锈钢、包镍钢、包镍不锈钢和/或 钢、不锈钢、铜、铝、镍及其合金的任意组合。
正极接触端子216应该对周围环境中的水引起的腐蚀具有良好的 耐受性并具有良好的导电性。正极接触端子216可由导电材料，如包镍 冷轧钢、镀镍冷轧不锈钢、在形成接触端子之后镀镍的钢、铝、铜和类 似材料制成，所使用的材料还可取决于正极接触端子216的形状的复杂 性。如果正极接触端子216具有复杂的形状，则在易于实现金属成形的 情况下例如可使用具有ASTM 8至9晶粒尺寸的304型软退火不锈钢以 便提供所需耐蚀性。 一旦成形之后，则还可在正极接触端子216上镀覆 或包覆各种金属，如镍、铝、铜、合金和类似金属。
垫團224提供了靠在容器204顶部部分上的用于收集器组件206的 密封件。垫團224可从绝缘体238延伸至容器204的顶部部分的边缘 228，所述绝缘体使集流器236与容器204的处在巻边207下方的下部 部分以物理方式分隔开来。容器204的顶部部分的轮廓包括巻边207， 所述巻边提供了用于安置收集器组件206的安置表面240。垫團224使 收集器206的导电部件与容器204的顶部部分以物理方式隔开且还密封 了收集器组件206的部件的周部边缘以便防止电解质在这些部件之间 泄漏和产生腐蚀。垫團224被制成一定尺寸，从而使得在将收集器组件 206插入容器204内且对容器204的顶边缘228和垫圓224进行弯边时， 垫團224被压缩以便在垫團224与容器204之间形成密封且在垫團224 与收集器组件206的其它部件的界面表面之间形成密封。
垫團224可由可形成压缩密封且还具有低蒸汽传输速率(VTR)以 便将进入电池内的水以及电化学电池组电池200中的电解质损失降至 最低程度的材料组成物制成.垫圏224可由聚合物組成物制成，所述聚 合物组成物例如为热塑性聚合物或热固性聚合物，该聚合物组成物的成 分部分地取决于阳极210、阴极212和电化学电池组电池200中使用的 电解质的化学相容性。可用于非水电池，如锂电池或锂离子电池，的垫 圈224中的材料的实例包括，但不限于，聚丙烯、聚苯硫醚、四氟化物 -全氟烃基乙烯醚共聚物、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、乙烯-四氟乙烯、聚邻苯二酰胺及其混合物。 一种可使用的适当的聚丙烯是来自
Wilmington, Delaware, USA的Basel 1 Polyolephins的PRO-FAX 6524. —种适当的聚苯硫醚是可从Shiner, Texas, USA的Boedeker Plastics, Inc,获得的TECHTRON PPS. —种适当的聚邻苯二酰胺是可 从Alpharetta, Georgia的Solvay Advanced Polymers获得的Amodel ET 1001 L。除了基本树脂以外，聚合物还可包含增强无机填料和有机 化合物，如玻璃纤维和类似物。
电化学电池组电池200的压力释放通道242是由保持器218的开口 和接触弹黄222的开口限定出来的.通过被设置而穿过保持器218中的 开口和接触弹簧222中的开口的压力释放通气构件220来实现电化学电 池组电池200和压力释放通道242的封闭。在压力释放通气构件220的 周部部分与保持器218和接触弹黃222中的至少一个部件之间形成了密 封。该密封可能是由于一个或多个界面表面处的紧密压力接触而形成 的，在一些实施例中，可通过压缩压力释放通气构件的周部部分而 增强所述紧密压力接触。可选地，可将粘合剂或密封剂施加到该一个或 多个界面表面上，如下文所述。保持器218或接触弹黃222中的至少一 个部件的周部部分还可用于使压力释放通气构件220的周部部分偏置 而靠在一个或多个密封界面表面上，这是由于在对容器204和垫團224 的顶边缘进行弯边时，轴向力被置于垫團224和收集器组件206的其它
部件的周部部分上而造成的。
在电化学电池组电池200的正常运行过程中，通过化学反应而在电 池内产生了气体，且在某些情况下，由于环境条件例如温度的原因也会 导致产生气体或气体的增多。随着电化学电池组电池200内的内部压力 积聚，压力释放通气构件220使得容纳物大体上被包含在电化学电池组 电池200内。随着内部压力的积聚，压力释放通气构件220可产生变形； 然而，如上文所迷，由容器204施加在收集器組件206上的轴向压缩力 可导致压力释放通气构件220大体上保持就位而防止气体和电池容纳 物通过保持器218的开口逸出电池之外。电化学电池组电池200内的收 集器组件206的压缩可至少防止压力释放通气构件220向内产生蠕变 (creep)从而在电池压力小于预定释放压力时就在保持器218的开口 与接触弹簧222的开口之间的压力释放通道242中形成开口。
然而，当电化学电池组电池200内的压力至少高达预定释放压力时，压力释放通气构件220会产生破裂且允许电池内的以气体形式存在 或以液体形式存在或者以气体形式存在和以液体形式存在的物质通过 保持器218的开口逸出。电池内的物质可通过正极接触端子216中的一 个或多个通气孔230而溢出。在考虑到安全需求和环境需求的情况下， 预定释放压力可根据电化学电池组电池200的化学类型和整体性而产 生变化，优选的下限为将会避免由于在周围环境中进行的正常操控或周 围环境中的极端条件而出现失效事件的压力，而优选的上限则是基于容 器材料和被施加到集电器组件上的封闭力而本着避免电池解体的原则 进行选择的。例如，在AA级锂电池组中，在室温下，预定释放压力， 即使得压力释放通气构件220例如借助于破裂而形成开口时所处的压 力，可在约10. 5 kg/cm2( 150 lbs/in2 )至约112. 6 kg/cm2( 1600 lbs/in2) 的范围内，且在一些实施例中，该压力可处在约14.1 kg/cm2 (200 lbs/in2)至约56. 3 kg/cm2 ( 800 lbs/in2)的范围内。可通过对电池进 行加压的方式来确定使得压力释放通气构件产生破裂所处的压力，这例 如是通过容器中的冲孔来实施的。
如上所述，电化学电池组电池200可选地可包括正温度系数装置 226，所述正温度系数装置限定出开口且被设置在保持器218与正极接 触端子216之间。在电化学电池组电池200的正常运行过程中，电流流 动通过正温度系数装置226。如果电4t学电池組电池200的温度达到不 正常的较高水平，则正温度系数装置226的电阻会增加而减少电流量。 正温度系数装置226可减慢或防止由于用电不当例如外部短路、不正常 的充电和强制深放电而造成的电池的持续内部加热和压力积聚，然而， 如果内部压力继续积聚达到预定释放压力，则压力释放通气构件220会 产生破裂而释放该内部压力，
被设置在保持器218与接触弹簧222之间的压力释放通气构件220 包括由金属、聚合物或其混合物的组成物制成的至少一个层，压力释放 通气构件220还可能包括两个或多个由不同材料组成物制成的层。例 如，具有与第一层不同的组成物的第二层可用于实现将压力释放通气构 件220连结至保持器218或连结至接触弹簧222的目的。在另一实例中，
可使用具有与第一层不同的组成物的第二层和第三层以便将压力释放 通气构件220既连结至保持器218又连结至接触弹簧222。此外，可使
用具有两种或更多种组成物的多个层以适应压力释放通气构件220的
16性能性质，例如强度和柔性。在理想状态下，可基于与电解质的相容性、
防止蒸汽传输的能力和/或改进收集器组件206内的通气构件220的密 封特性的能力而设置单独的层。例如，通过压力、超声波和/或热量而 被激活的粘合剂，例如聚合物或在粘合剂领域中的任何其它已公知的与 本文披露的元件相容的材料，可被设置作为通气构件220的层以便连结 收集器206内的通气构件220。
适用于压力释放通气构件220中的组成物可包括，但不限于，金属 如铝、铜、镍、不锈钢及其合金；和聚合材料如聚乙烯、聚丙烯、聚对 苯二曱酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、乙烯丙烯酸、 乙烯甲基丙烯酸、聚乙烯甲基丙烯酸及其混合物，压力释放通气构件 220的组成物还可包括通过金属增强的聚合物，以及金属或聚合物或者 金属和聚合物构成的单层或多层层压物。例如，该单层可以是大体上不
可透过水、二氧化碳和电解质的金属箔片，所述金属箔片优选为铝箔片， 或者该单层可以是涂覆有防止蒸汽传输的氧化材料层的聚合物非金属 化膜，所述氧化材料层例如为SiO，或A120,。此外，压力释放通气构件 220可包含粘合剂层，所述粘合剂层包含接触结合粘合剂材料，例如聚 氨酯，或通过热量、压力和/或超声波而被激活的材料，例如低密度聚 烯烃。另一种可选方式是，可将这些或其它粘合剂或密封剂材料独立地 施加到压力释放通气构件的一部分(例如与保持器218和/或弹簧222 接触的外周)、保持器218、弹簧222或其任意组合上以便增强收集器 组件内的密封。优选的层状通气构造将具有四个层，这包括定向聚丙烯、 聚乙燁、铝箔片和低密度聚乙烯。
无论其具有怎样的组成物，压力释放通气构件220都应该对电池 200中包含的电解质具有化学耐受性且应该具有低蒸汽传输速率(VTR) 以便在较宽的环境温度范围内都能保证电池200具有较低的重量损失 速率 例如，如果压力释放通气构件220是蒸汽无法传输透过其中的金 属，则通过压力释放通气构件220的厚度的蒸汽传输速率大体上为零。 然而，压力释放通气构件220可包括至少一个由可透过蒸汽的材料制成 的层，所述可透过蒸汽的材料例如为如上所述的聚合材料，所述层例如 可用作粘合剂或用作弹性体层以便在压力释放通气构件220与保持器 218和接触弹簧222中的至少一个部件之间实现密封。
在75°C的温度下对根据本发明的示例性实施例的压力释放通气构件220的层的蒸汽传输速率进行测量，测得的蒸汽传输速率可小于约 11.81 g.mm/(天.mm2) {3000 g.迈i 1/(天.in2))，且在一些实施例中，该传 输速率可在约0.1969 g.mm/(天.mm2)(50 g.mi 1/(天.in2)}至约0.1181 g.mm/(天.,2) {3000 g.mi 1/(天.in2)}的范围内，且在一些实施例中，该 传输速率可在约0.001969 g.mm/(天.nun2) {50 g.mil/(天.in2)}至约 0. 1181 g,mm/(天W) {3000 g.mil/(天.in2))的范围内，在其它可选实施 例中，该传输速率为约0. 003543 g.mm/(天.咖2) {90 g.mi 1/(天.in2)}至 约0.0984 g.咖/(天.mm2) {2500 g.mi 1/(天.in2)}，且在另外的其它可选 实施例中，该传输速率为约0. 003543 g.咖/(天W) {90 gmil/(天.in2)) 至约0.059 g.mm/(天.1111112) {1500 g.mi 1/(天.in2))。除了压力释放通气构 件220的可透过蒸汽的层的组成物以外，该蒸汽传输速率可根据电化学 电池组电池200中包含的电解质的组成物而产生变化，对于所述可透过 蒸汽的层的组合物来说，可选择所述组合物以使蒸汽传输速率处在所需 界限内。尽管所提供的蒸汽传输速率的数据测量值是在75°C的温度下 测得的，但应该理解蒸汽传输速率是取决于温度的，因此这使得在不
偏离本发明的原理的情况下，其它蒸汽传输速率值也是可能的。下面对 具有一个以上材料层的压力释放通气构件和用于计算蒸汽传输速率的 试验过程进行更详细地描述。
所述预定释放压力，或者使得压力释放通气构件220试图破裂时所 处的压力，是其物理性质(例如强度)、其物理尺寸(例如厚度)以及 由保持器218限定的开口的面积和由正温度系数装置226限定的开口的 面积的函数，其中这两个开口的面积都较小。保持器218和正温度系数 装置226使得压力释放通气构件220被暴露出的面积越大，则由于电化 学电池组电池200的内部气体所施加的聚集力越大而导致预定释放压 力更低。因此，可对这些变量中的任何变量进行调节以便在不偏离本发 明的原理的情况下制造收集器组件和通气构件.
根据通气构件220相对于由保持器218限定的开口而暴露出的面 积，压力释放通气构件220的厚度可小于约0. 254 mm ( 0. 010英寸)， 且在一些实施例中，该压力释放通气构件的厚度可处在约0. 0254咖 (0. OOl英寸)至约0.127 mm ( 0. 005英寸)范围内，且在另外的其它 实施例中，该厚度可处在约0. 0"4咖(0. 001英寸)至约0. lb mm( 0. 002 英寸)范围内。所属领域技术人员可在考虑蒸汽传输速率(VTR)和预
18定释放压力需求的情况下确定压力释放通气构件220的组成物和厚度。 压力释放通气构件可包括由组成物制成的至少一个层，所述组成物 包含金属、聚合物及其混合物，可用于压力释放通气构件的适当的三层 层压材料是聚对苯二甲酸乙二酯/铝/乙烯丙烯酸共聚物，所述聚对苯二 甲酸乙二酯/铝/乙烯丙烯酸共聚物可作为LIQUIFLEX Grade 05396 35C-501C而从0shkosh， Wisconsin, USA的Curwood处获得。由聚丙 烯/聚乙烯/铝/低密度聚乙烯构成的适当的四层材料是来自Columbus, Georgia, USA的Ludlow Coated Products的FR-2175，该公司是 Princeton, New Jersey, USA的Tyco International, Ltd.的全资子 公司。适当的五层层压材料是作为BF-48而同样可从Columbus, Georgia, USA的Ludlow Coated Products获得的聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯/ 铝/聚乙烯/线型低密度聚乙烯。然而，如上所述，特别地还预想到了聚 丙烯、聚乙烯、涂覆有防止蒸汽传输的氧化材料层(例如Si0,或A1A) 的非金属聚合物膜和/或铝基箔片的层压物的任意组合，
可利用根据ASTM E96-80 (用于测试材料的水蒸汽传输性质的标准 试验方法)改变后的方法来确定如上所述的压力释放通气构件220 (图 1) 、 320 (图3)和420 (图4)的任何可透过蒸汽的层的蒸汽传输速 率范围。具有压力释放通气构件，例如压力释放通气构件220、 320、 420，的可透过层的组成的这样一种试验膜501 (图5)被置于体积为 15 ml的瓶(例如Wheaton Serum Bottle,直径25 mmx高54 mm, Cat. No. 06-406D )的顶部上，所述瓶的直径为25 mm且高54mm并且包含8ml要 用于电池中的电解质。通气膜501具有壁503、轮毂形部件505和试验 表面507,所述试验表面被制成一定尺寸以便提供靠在瓶上的密封件。 壁503的外径为19. 56 mm且壁503的内径为14. 33。轮毂形部件505 具有3. 23 mm的直径和低于试验表面507的1. 91咖的长度，试验表面 507具有0. 508 mm的厚度和面积为1.529 cm"的试验表面区域，所述试 验表面区域即为壁503与轮毂形部件505之间的环形区域。真空润滑脂 被施加到瓶的唇缘上，且具有直径为15.88 mm的中心孔的密封件(例 如Wheaton Aluminum Seal Cat. No. 060405-15 )被置于试验膜上且 该密封件的边被紧紧地巻曲而包到瓶上从而使得试验膜501在试验过 程中将保持密封到瓶上的状态。称量该密封的瓶的重量且在75°C的温 度下贮存该瓶并且在预定试验时期期间以规则的时间间隔来称量该瓶
19的重量(例如，在六个月的时间内每月称量一次、在两周的时间内每天 称量一次，等)。确定该试验时期期间的重量变化并计算第一实验蒸汽 传输速率。
对于上述密封的空瓶实施同样的试验并确定在相同的时间间隔下 和相同的试验时期期间内的重量变化，并计算第二实验蒸汽传输速率。 利用平均总重量损失来计算第一实验蒸汽传输速率和第二实验蒸汽传 输速率中的每种实验蒸汽传输速率。最后，从对于在包含电解质的瓶上 实施的试验而言所计算出的第一实验蒸汽传输速率中减去对于在空瓶 上实施的试验而言所计算出的第二试验蒸汽传输速率，从而获得试验膜 的蒸汽传输速率。
应该注意可根据上面的方法计算任何温度下的蒸汽传输速率。优 选地，所选定的温度将使蒸汽传输速率的计算值的准确性和可靠性得到 优化，而不会使电池和/或试验方法中所使用的材料产生严重的偏置或 对该材料产生负面影响。
可通过任何适当的工艺来组装电化学电池组电池200。例如，可通 过将电极组件208和绝缘体238插入电池容器204内且随后将电解质分 配进入容器204内而制造图2所示的电化学电池组电池200。垫團224、 接触弹簧222、保持器218、压力释放通气构件220且可选地该正温度 系数装置226随后被置于容器204的开口端中。该容器204在巻边207 处具有支承构造，同时，包括垫闺224和正极接触端子216的收集器组 件206被向下推靠在巻边207的安置部分240上，且使容器204的经过 弯边的顶边缘228向内弯曲从而将容器204的该经过弯边的顶边缘以机 械方式压靠在垫團224上以便完成对壳体的开口端进行的密封。可利用 任何适当的方法来密封电化学电池组电池200，例如通过借助于夹头或 其它适当加工手段而进行弯边、型锻或再拉拔的方式使容器204产生变 形。正如下面将要更详细地进行描述地那样，通气构件220的独特形状 将使得可沿径向方向和轴向方向都获得优越的机械强度。
在另一可选实施例中，可通过一种或多种方法，例如通过热熔、超 声波焊接、通过施加粘合剂或通过这些方法的任意组合而将压力释放通 气构件220连结到保持器218上。如上所述，压力释放通气构件220可 以是单层构件，或另一种可选方式是，该构件可以是两个或多个材料层 的层压构件。在这种情况下，压力释放通气构件220可被连结到保持器218上以便形成子组件，在垫團224和接触弹簧222被插入容器204内 之后，所述子组件随后被插入容器204内。正温度系数装置226和正极 接触端子216随后被置于容器204的开口端中以便密封该电化学电池组 电池200。另一种可选方式是，压力释放通气构件220可通过上述方法 中的一种方法而既被连结到接触弹簧222上又被连结到保持器218上。
电化学电池組电池300 (图3)的示例性实施例包括弯边的保持器 318，所述弯边的保持器是通过将压力释放通气构件320放置到保持器 318上、将接触弹簧322放置到压力释放通气构件320上并且随后使保 持器318的边缘319弯曲以使其与接触弹簧310的折叠边缘332接触从 而形成子组件的方式而形成的，在通气构件220上存在(下文所述的) 伸出部的情况下，通气构件220在保持器318与弹簧322之间沿轴向方 向和径向方向都受到机械压缩。压力释放通气构件320可选地可被连结 到保持器318上或被连结到接触弹簧322上或既被连结到保持器上又被 连结到接触弹簧上。
可形成相似的子组件以便将其用于电化学电池组电池400中(图 4),在接触弹簧322和422分别包括折叠边缘332和432的情况下， 在接触弹簧被用于形成子组件之前，接触弹簧322和422的周部凸缘被 制成一定形状以便形成多种可能的几何形状中的一种几何形状，例如环 形或多边形，且具有多种可能轮廓中的一种轮廊，例如V形沟槽或折叠 边缘，应该注意，在图2至图4中，本发明利用了附图标记的后两位数 字以使这些图彼此对应(而图2-图4的附图标记的第一位数字对应于 图号本身)。
通气构件220必须提供穿过整个蒸汽释放通道242的蒸汽屏障，在 该通气构件将受到机械压缩的程度上，重要的是将该通气构件220制成 一定尺寸以使其阻挡通道242并且留出足够的过多表面以便与包括收 集器组件206在内的零部件实现良好的密封。然而，通气构件"0必须 不产生褶皱或折叠，因为这种褶皱或折叠会使电解质泄漏出电池，而这 是不希望出现的。
因此，该通气构件必须因此被制成一定尺寸。在图6所示的一个特 别适用于圆柱形电池的实施例中，通气构件620具有大体上呈圆形或盘 形的本体660，所述本体具有沿该本体660的圓周周部形成的一系列伸 出部662。应该注意圆形本体660被制成一定尺寸以便对应于压力释放通道的尺寸，如虚线664所示.也可能实现通气构件620的其它可选 设计，只要本体形状和虚线664对应于容器罐的开口端的形状即可，而 由伸出部662形成的该通气构件620的整体轮廓相对于虚线664具有不 同的形状(应该注意术语形状指的是明显不同的几何形状)。使通气 构件220的批量生产过程中的废料降至最低程度的伸出部，例如对于成 形的通气构件220而言形成了大体上呈方形或六边形的形状的伸出部， 可能是特别有用的。
在电池的组装过程中，伸出部662将至少部分地折回且被压缩地保 持在垫團与收集器组件之间，更特别地，伸出部662可在以下部件之间 受到弯边处理或以其它方式被压缩弹簧122与保持器118 (如图2所 示)；弹簧周部的折叠边缘332与保持器318 (如图3所示)以及弹簧 周部的折叠边缘432与保持器418 (如图4所示)。在每种情况下，都 要确保在不至于在通气构件620中形成褶皱或折叠部的情况下进行弯 边。优选地，该弯边将导致通气构件在至少两个不同的空间平面中且优 选在与容器的径向尺寸和轴向尺寸平行的平面中与弹簧相接触，但采用 其它构型也是可能的。
保持器218、 318、 418可被成形为内部集电环，所述内部集电环被 制成一定尺寸以便装配在外部集电环或电池200、 300、 400的开口端内 部。另一种可选方式是，保持器218、 318、 418可被制成封闭杯的形状， 并在底部中形成孔口以便允许气体流动通过该孔口。在任一种情况下， 保持器与通气构件和弹簧协同作用以便形成电池封闭件，所述电池封闭 件随后被装配在电池容器的开口端内。在弹簧的任一侧或在其两侧上被 同心地装配在保持器内部的垫围还可被用来进一步提高将通气构件机 械地密封在收集器组件内的压缩力。
通气构件620上的伸出部662具有沿其最外边缘的限定周部形状。 对于每个单独的伸出部来说，该形状可以是相同的(如图6所示)，或 该伸出部也可具有不同形状。适当的形状包括，但不限于，如图6所示 的三角形或锯齿构型、凹形抛物线、凸形抛物线或具有多条边的多边形 (例如方形、六边形等)。应该注意该伸出部的形状可为通气构件 620提供非圓形的径向轮廓，只要通气构件620在组装过程中不会出现 褶皱，则任何形状或形状的组合都是可以接受的。
可根据封闭杯或内部集电环的轴向侧壁的相应长度来制造伸出部的径向长度尺寸。理想状态下，封闭杯/集电环将包括具有轴向高度的
侧壁，而伸出部662将沿径向延伸超出虚线664达一定距离，所述距离 最优选地为该侧壁的轴向高度的一半。正如本文所使用地，术语"径向" 指的是通气构件620的基本空间平面(即宽度)，而"轴向"指的是与 通气构件620的厚度平行的空间平面。
通气构件的伸出部还可能使用其它构型。如上所述，通气构件的关 键特征是其在封闭过程中能够避免褶皱或折叠的性能。基本上来说，这 意味着该伸出部沿通气构件的周部是隔开的，从而使得当伸出部朝向通 气构件上的共同中心点至少部分地折回时，不会有伸出部交叠或产生物 理接触。
图2所示的收集器组件206比图l所示的现有技术中的收集器组件 106所占据的垂直高度或肩部高度更少，由此使得在电化学电池组电池 200中的容器204的顶部部分中留出了更大的体积空间来容纳活性电极 材料。大体上扁平的压力释放通气构件220 (图2)比具有通气井150 (图1)的电池盖144占据的垂直空间更少。结果是，常规的AA级锂 /FeS2电化学电池组电池100的顶部部分具有约3. 175 mm ( 0. 125英寸) 的肩部高度h2，而本发明的示例性实施例中的AA级锂/FeS2电化学电池 组电池200的顶部部分则可具有约2. 667 mm ( 0.105英寸)的肩部高度 或更少的肩部高度hl。这种集电器组件高度的减少使得可将更多的电 化学活性材料插入在电池中，由此延长了服役寿命。此外，收集器组件 206 (图2)具有比现有技术中的收集器组件106 (图1)更少的零部件 数量，这使得组装和制造更为容易且使得具有更大的组装柔性和制造柔 性，由此降低了成本。
正如本说明书中所使用地那样，应该理解保持器和弹簧的组合被 可互换地称作收集器组件或集电器组件。此外，本发明的某些实施例可 能并不必需将实际的弹簧或电触点整合在内或者使用实际的弹簧或电 触点，这使得可在不偏离本发明的原理的情况下在形成集电器组件的过 程中使用简单的内部保持环或一些其它一体部件(例如该正温度系数装 置)；因此，该元件可在一般意义上被称作接触机构，
包括但不限于上述示例性实施例的本发明的实施例中的电极组件 和电解质所可以使用的材料包括以下情况中的任何情况
锂电化学电池组电池中的阳极包含锂金属，所述锂金属通常以板片
23或箔片的形式存在。锂的组成物可能发生变化，但其却总具有高纯度。 可通过其它金属如铝对该锂进行合金化，以便提供所需的电池电性能。 锂离子电池的阳极包括一种或多种锂可嵌入材料。所谓锂可嵌入材料意 味着该材料能够将锂离子插入其晶体结构内并从其晶体结构内去除该 锂离子。适当材料的实例包括，但不限于，碳如石墨、中间相和/或无
定形碳；过渡金属氧化物如镍、钴和锰；过渡金属硫化物，例如铁、钼、 铜和钛的那些金属硫化物；和无定形金属氧化物，例如包含硅酮和锡的 那些无定形金属氧化物。这些材料通常是颗粒状的材料，所述颗粒状的 材料被成形为所需形状。
锂电池的阴极包含一种或多种活性材料，所述材料通常以颗粒形式 存在。可使用任何适当的阴极活性材料，且所述阴极活性材料可包括例 如FeS2、 Mn02、 CF，和(CFh。锂离子电池的阴极包含一种后多种锂嵌入 材料或锂可嵌入材料，所述材料通常以颗粒的形式存在。实例包括金属 氧化物如钒和鴒；锂化过渡金属氧化物，例如镍、钴和钛；锂化金属硫 化物，例如铁、钼、铜和钛的那些金属硫化物；和锂化碳。应该注意
质产生直接影响，这使得集电器组件必须被特制以便适合所选择的材 料。
适当的分隔件材料是可透过离子且不导电的.适当分隔件的实例包 括多微孔的膜，所述多微孔的膜由例如聚丙烯、聚乙烯和超高分子量聚 乙烯的材料制成。用于Li/FeS2电池的适当的分隔件材料可作为 CELGARD 2400多微孔聚丙烯膜而从Charlotte, North Carolina, USA 的Celgard Inc.处获得且可作为Setella F20DHI多微孔聚乙烯膜而从 Macedonia, New York, USA的Exxon Mobil Chemical Company处获得。 固体电解质层或聚合物电解质层也可被用作分隔件，
用于锂电池和锂离子电池的电解质是非水电解质且包含作为污染 物而仅以极少量存在的水，例如就重量而言，含水量小于约百万分之五 百。适当的非水电解质包含溶解在有机溶刑中的一种或多种电解质盐。
的盐.实例包括溴化锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、六氟磷酸钾、六氟胂 酸锂、三氟甲磺酸锂和碘化锂，适当的有机溶剂包括以下溶剂中的一种 或多种二甲基碳酸盐；二乙基碳酸盐；二丙基碳酸盐；甲基乙基碳酸
24盐；碳酸次乙酯；碳酸丙二酯；1， 2-丁烯碳酸酯；2， 3-丁烯碳酸酯；
甲酸甲酯(methaformate) ; y-丁内酯；环丁砜；乙腈；3， 5-二甲基 异嚼唑；n，n-二甲基甲酰胺；和醚。盐和溶剂的组合应该提供足够的电
解传导性和导电性以便满足所需温度放范围下的电池放电需求。当在溶 剂中使用醚时，它们通常提供了较低的粘性、良好的润湿性能、良好的 低温放电性能和高速率放电性能。适当的醚包括，但不限于脂肪醚例如 1，2-乙二醇二甲醚(DME) ; 1，2-二乙氧基醚；二 (甲氧基)瞇；三甘 醇二甲醚、四乙二醇醚和二乙基醚；环醚例如l，3-二氧戊环(DI0X)、 四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃和3-曱基-2-噁唑烷鲷及其混合物，
尽管本发明最适于非水电池，但对于除了锂电池和锂离子电池以外 的其它电化学电池组电池而言也是可适用的。这样的实例既包括具有水 溶液电解质的一次电池也包括具有水溶液电解质的可再充电的电池，如 锌/Mn02碱性电池、锌/NiOOH碱性电池、镍/镉碱性电池和镍/金属氢化 物碱性电池。这些类型的电池可具有碱性电解质，且溶质例如为氢氧化 钾、氢氧化钠及其混合物。在这种实例中，收集器组件优选使用的材料 仍应该被优化以便确保足够的化学相容性并将原材料的成本降至最低 程度。例如，使用尼龙垫闺(代替上述材料)将会与水溶液电解质相结 合产生足够的性能。所属领域技术人员将易于理解其它潜在的替代方 式。
尽管前面已经出于易于理解的目的而对本发明的一些细节进行了 描述，但应该意识到可在所附权利要求书的范围内实施某些变化和变 型。例如，尽管本说明书主要描述了锂电池和锂离子电池，但本发明也 可应用于其它电池类型。此外，尽管上述实施例描述了与正极接触端子 相关联的压力释放通气构件，所述正极接触端子在放电时被连接至阴 极，但该释放机构也可被用于负极电池端子处。因此，本发明的实施例 被认为是描述性而非限制性的，且本发明不限于本文提供的细节，而是 可产生变化，且仅受到所附权利要求书的范围的限制。
权利要求
1、一种用于电化学电池容器的通气封闭密封件，所述通气封闭密封件包括具有中心点的平面构件，所述平面构件适于形成用于圆柱形电化学电池容器的可破裂蒸汽密封件；且其中所述平面构件包括至少一个伸出部分，所述至少一个伸出部分相对于所述平面构件的非伸出部分而言从所述中心点延伸出更大的距离。
2、 根据权利要求1所述的通气封闭密封件，其中存在多个伸出部 分且其中所述伸出部分沿所述平面构件的周部边缘隔开一定距离，从而 使得当每个伸出部分沿所述周部朝向所述中心点至少部分地折回时，所 述被折叠的伸出部分中不会有伸出部分出现交叠现象。
3、 根据权利要求1所述的通气封闭密封件，其中所述伸出部分具有选自包括以下形状的组群的周部形状锯齿、凹形抛物线、凸形抛物 线和具有多条边的多边形形状。
4、 根据权利要求3所述的通气封闭密封件，其中存在多个伸出部 分且每个伸出部分具有大体上相同的形状.
5、 根据权利要求3所述的通气封闭密封件，其中存在多个伸出部 分且所述伸出部分中的至少两个伸出部分具有不同的形状.
6、 根据权利要求3所述的通气封闭密封件，其中所述伸出部分沿 层状构件的周部边缘隔开一定距离，从而使得当每个伸出部分沿所述周 部朝向所述中心点至少部分地折回时，所述被折叠的伸出部分中不会有 伸出部分出现交叠现象。
7、 根据权利要求1所述的通气封闭密封件，其中所述构件包括堆 叠成平面构型的多个层状构件。
8、 根据权利要求7所述的通气封闭密封件，其中金属箔片层状构 件被设置在聚合材料层状构件与粘合剂层状构件之间。
9、 根据权利要求7所述的通气封闭密封件，其中至少一个层状构 件却选自包括以下材料的组群的材料制成蒸汽屏障、粘合剂和聚合材 料。
10、 根据权利要求7所迷的通气封闭密封件，其中至少一个层状构 件由选自包括以下材料的组群的材料制成聚丙烯、聚乙烯、涂覆有氧化材料的非金属膜、铝基箔片及其组合。
11、 一种用于制造和密封电化学电池的方法，所述方法包括 提供通气构件、内部集电环和具有开口端的圃柱形电化学电池容 器；其中所述电化学电池容器被构造以便保持阳极、阴极和电解质；其 中对所述内部集电环进行选择以使其具有限定的集电器直径和成形孔口；且其中所述通气构件具有周部和至少一个伸出部分，所述周部与成形孔口相匹配以便形成蒸汽屏障，所述至少一个伸出部分沿径向延伸超出非伸出部分；通过将所述内部集电环定位在与所述通气构件相邻的位置处并且行弯边处理从而对所述孔口进行密封的方式形成电池封闭件；将所述电池封闭件定位在与所述开口端相邻的位置处以便在所述 电池封闭件与以下部件即阳极或所阴极中的一个部件之间形成电接触； 并且将所述电池封闭件密封到所述电化学电池容器上，
12、 根据权利要求11所述的方法，进一步包括提供外部集电环， 对所述外部集电环进行选择以使其与所述内部集电环相符，且其中所述 形成电池封闭件的步骤包括对通气箔片进行定位以便在所述内部集电 环与所述外部集电环之间对所迷伸出部分进行弯边。
13、 根据权利要求12所述的方法，其中所述对所述电池封闭件和 电化学电池容器进行密封的步骤包括将热量、压力和超声波能量中的至 少 一种施加到所述外部集电环上。
14、 根据权利要求12所述的方法，其中所述外部集电环包括具有 限定长度的侧壁且其中所述伸出部分沿径向延伸超出所述通气构件的 非伸出部分达一定距离，所述距离不超过所述侧壁的所述限定长度的一 半。
15、 根据权利要求12所述的方法，进一步包括提供至少一个垫團且其中所述形成电池封闭件的步骤包括将所述垫團定位在所述内部集 电环与所述外部集电环之间。
16、 根据权利要求11所述的方法，其中所述对所述电池封闭件和 电化学电池容器进行密封的步骤包括施加热量、压力和超声波能量中的 至少一种。
17、 根据权利要求11所述的方法，其中所述对所述电池封闭件和和所述电化;电池容器:'、…-,.''',
18、 根据权利要求17所述的方法，进一步包括提供垫围且其中所机械压缩。
19、 一种用于电化学电池容器的通气封闭密封组件，所述组件包括 封闭杯，所述封闭杯具有孔口以便允许电化学反应气体流动通过所 述孑L口 ；具有限定周部形状的接触构件；所述组件的所述电化学反应气体流的可破裂通气件，所述可破裂通气件 具有与所述接触构件的所述限定的周部形状并不相同的周部形状；其中所述可破裂通气件的第一直径等于所述接触构件的所述限定 的周部形状沿第一共同平面轴线的相应的第一直径；其中所述可破裂通气件的第二直径大于所述接触构件的所述限定 的周部形状沿第二共同平面轴线的相应的第二直径；且其中所述第一共同平面轴线与所述第二共同平面轴线在所述接触 构件的中心点处相交。
20、 根据权利要求19所述的组件，其中所述通气件并不具有矩形 形状且多个平面伸出部沿所述可破裂通气件的周部边缘成一整体。
21、 根据权利要求20所述的组件，其中所述平面伸出部具有大体 上相同的尺寸和形状，所述封闭杯包括具有限定长度的侧壁且所述平面 伸出部沿径向延伸超出所述可破裂通气件的非伸出部分达一定距离，所 述距离不超过所述侧壁的所述限定长度的一半。
22、 根据权利要求19所述的组件，其中通过机械压缩将所述可破裂通气件保持在所述封闭杯内。
23、 根据权利要求22所述的组件，其中所述机械压缩包括进行周 部弯边，所述周部弯边导致所述可破裂通气件在至少两个分开的空间平 面中与所迷接触构件形成密封接触，
24、 根据权利要求19所述的组件，其中所述可破裂通气件以粘结方式被保持在所述封闭杯内.
25、 根据权利要求24所述的组件，其中所述可破裂通气件还通过 机械压缩被保持在所述封闭杯内，
26、 根据权利要求25所述的组件，其中所述机械压缩包括进行周 部弯边，所述周部弯边导致所述可破裂通气件在至少两个空间平面中与 所述接触构件形成密封接触，
27、 根据权利要求19所述的组件，其中所述可破裂通气件是包括 金属箔片、粘合剂和聚合材料的层压件。
28、 根据权利要求27所述的组件，其中各层被布置以使得所述聚 合材料位于与所述接触构件相邻的位置处且使得所述金属箔片被设置 在所述聚合材料与所述粘合剂之间。
29、 根据权利要求19所述的组件，其中所述可破裂通气件包括铝。
30、 根据权利要求19所述的组件，其中所述可破裂通气件包括粘 合剂。
31、 根据权利要求19所述的组件，其中所述可破裂通气件包括聚 合物。
32、 根据权利要求19所述的组件，进一步包括被定位在与所述接 触构件相邻的位置处的垫團。
33、 一种用于电化学电池容器的通气封闭密封件，所述通气封闭密 封件包括具有圆周的大体上呈圆形的盘，所述盘由在暴露于电化学反应气体 的预定压力时将会选择性地破裂的材料构成；和至少 一个伸出部，所述至少 一个伸出部沿所述圃周成一整体且从所 述圆盘沿径向向外延伸.
34、 根据权利要求33所述的通气封闭密封件，其中所述伸出部具 有第一边缘和第二边缘，所述第一边缘与所述圆周的一部分相邻且由与 所述圓周的所述部分相符的圓弧限定，所述第二边缘形成了所述通气封 闭密封件的非圓形的最外周部且由选自包括以下形状的组群的形状限 定锯齿、凹形抛物线、凸形抛物线、具有多条边的多边形形状和弯曲 的不规则形状。
35、 根据权利要求33所述的通气封闭密封件，其中存在多个伸出 部，每个伸出部具有大体上相同的形状。
36、 根据权利要求33所述的通气封闭密封件，其中存在多个伸出 部，每个伸出部具有不同的形状。
37、 根据权利要求33所述的通气封闭密封件，其中存在多个伸出 部且其中每个伸出部沿所述圓周是间隔开的，从而使得当任何伸出部在 不与所述圆盘平行的任何平面中沿所述圆周被至少部分地折叠时，单个 被折叠的伸出部将不会与任何其它的被折叠伸出部相接触。
38、 根据权利要求33所述的通气封闭密封件，其中所述盘包括叠置成平面构型的多个层状构件。
39、 根据权利要求38所述的通气封闭密封件，其中至少一个层状构件由选自包括以下材料的组群的材料制成蒸汽屏障、粘合剂和聚合 材料。
40、 根据权利要求39所述的通气封闭密封件，其中金属箔片层状 构件被设置在聚合材料层状构件与粘合剂层状构件之间。
41、 根据权利要求39所述的通气封闭密封件，其中至少一个层状 构件由选自包括以下材料的组群的材料制成聚丙烯、聚乙烯、除聚丙 烯和聚乙烯以外的聚烯烃、涂覆有氧化材料的非金属膜、铝基箔片和基 于除铝以外的金属的箔片。
42、 一种用于制造和密封电化学电池的方法，所述方法包括 提供电化学电池容器、集电器组件和通气构件；其中所述电化学电池容器保持着阳极、阴极和电解质且所述电化学电池具有开口端；其中 所述集电器组件具有孔口，所述孔口具有预定形状；且其中所述通气构 件适于穿过所述孔形成可破裂的蒸汽密封件且所述通气构件具有周部， 所述周部具有穿过所述孔而形成蒸汽屏障的至少一个非伸出部分和沿 径向延伸超出所述非伸出部分的至少一个伸出部分；通过将所述集电器组件定位在与所述通气构件相邻的位置处以便 对所述孔口进行密封并且在不至于导致折叠的伸出部分出现任何交叠 的情况下沿所述周部将所述伸出部分压靠在所述集电器组件上从而形 成电池封闭件；将所述电池封闭件定位在穿过所述开口端的位置处以便在所述电池封闭件与以下部件即阳极或阴极中的一个部件之间形成电接触；并且 将所述电池封闭件密封到所述电化学电池容器上。
全文摘要
本发明涉及封闭通气密封件和组件。本发明披露了一种适用于电化学电池组电池中的封闭组件和可破裂的通气密封件。所述通气密封件包括一系列周部伸出部，所述一系列周部伸出部可被折叠以确保在不至于出现褶皱或导致被折叠的部分交叠的情况下对所述通气件进行适当密封。本发明还预想了实施本发明的方法。
文档编号H01M2/02GK101501887SQ200780029599
公开日2009年8月5日 申请日期2007年6月6日 优先权日2006年6月8日
发明者J·L·马丁森, J·X·吴, R·A·兰根 申请人:永备电池有限公司