電極上具有安全閥結構的無水電解質電池的製作方法
2023-09-21 04:49:45 2
專利名稱：電極上具有安全閥結構的無水電解質電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種密封二次電池，特別是涉及一種用在電動自行車、電動摩託車、不間斷電源等上使用的單體容量較大的電極上具有安全閥結構的無水電解質電池。
背景技術：
二次電池，如鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池在電動自行車、電動摩託車、不間斷電源等上得到廣泛應用。眾所周知所述的二次電池是一種在電池內安有正、負金屬柱狀電極，和充滿非水溶液電解質電池，當該電池過充電時，電壓過高導致電解質分解而產生氣體。如果這種情況不斷繼續下去，電解質及活性物質就會迅速分解，電池的溫度也隨之上升，因電池是密封的，電池所置電池殼的內部壓力迅速增加，達到一定程度時會引起爆炸、起火等安全事故。人們為了防止發生爆炸、起火等意外事故，在某些二次電池上，如用於汽車啟動的鉛酸二次電池一般採取設置防爆閥，東洋鋼鈑株式會社申請的98806528.2(WO98.56055，日1998.12.10)《防爆安全閥裝置及採用它的封閉式二次電池》提供了一種防爆安全閥裝置以及密封的封閉式二次電池。該防爆安全閥裝置具有鉛蓋等，因為該鉛蓋是通過將組成電池電流通路的鉛板、鉛絲等與防爆閥結合起來而形成的，故可建立內置電流通路並可減小精確加工和鉛蓋定位所需加工工藝的工時。防爆安全閥裝置包括防爆閥體、中空的絕緣物以及通過將金屬箔片貼置於中心處具有通孔的金屬基底而形成的鉛蓋。密封的封閉式二次電池包括殼體、置於殼體內的由正極、負極及分隔層組成的電極體。殼體用密封蓋密封，該密封蓋通過絕緣墊圈整體密封並固定於開口處。電池在內部壓力達到一定程度時洩壓，電解液分解完畢，電池反應中止，不會發生爆炸、起火等安全事故。但是，已有技術提供的安全閥對於鋰離子電池，如單體電池容量較大並不適合，電池過度充電導致氣體噴出後，如繼續充電，將繼續產生大量氣體和金屬鋰，電池的溫度將繼續升高，直至爆炸或起火。因此，電池過充到一定程度時，中斷充電是必要的安全措施。
發明內容
本發明的目的在於為了克服一般電池當過充電時易引發電池爆炸和燃燒的缺點，提供一種在電池過充到一定程度時，能自動中斷充電的安全閥結構；為了提高電池在正常工作的情況下，耐振動及密封性；從而提供一種在電極上裝有安全閥結構的無水電解質電池。
本發明提供的一種電極上具有安全閥結構的無水電解質電池，包括電池外殼和在電池殼內充滿無水電解質，以及電極和極耳；其中電極從電池殼殼頂開的孔中穿出，並安裝在電池殼上；其特徵是還包括一極柱防爆凸墊、極柱密封絕緣墊圈、固定墊片和固定用一螺母；其中所述的電極為一根上部外壁車有螺紋，接近尾部有一帽簷的極柱，極柱帽簷下面固定極耳；該極柱防爆凸墊鑲嵌在電池殼開孔內，極柱帶螺紋部分穿過一極柱防爆凸墊露在電池殼開孔外，其帽簷卡在極柱防爆凸墊下面，並在極柱上部按順序套一極柱密封絕緣墊圈、一固定墊圈和用一固定螺母固定。
為了加強電池防爆安全性，還包括一呈半圓形的密封防爆墊，該防爆墊套在極耳與極柱帽簷的連接處。
為了保證耐振動及密封性，還包括一彈簧墊片，該彈簧墊片安裝在固定螺母與固定墊圈之間。
所述的一極柱防爆凸墊的底部直徑大於電池殼開孔的孔徑，突出部分直徑略小於電池殼開孔之孔徑，以突出部分剛好插入電池殼開孔內為宜，這樣較好地固定極柱並加強密封性。為了達到電池防爆更好的效果，還可以在電池的每個電極上都設置該安全閥結構。
當二次電池在充電過程中，一旦電池過充電，電池內壓升高到一定程度時，一極柱防爆凸墊從所處電池殼孔中滑出，電池內壓釋放，同時極耳斷裂，中斷電流，從而達到防爆的目的。
本發明效果本發明的電極上具有安全閥結構的無水電解質電池由於在極柱與電池殼的開孔處安裝了密封絕緣墊圈、固定墊圈和用一固定螺母固定住，因此，在正常工作的情況下，電池承受振動的能力和密封性能得以提高。特別是在電極上安裝有安全閥，該安全閥具有如下結構一極柱防爆凸墊、柱極密封絕緣墊圈、固定墊片和固定用一螺母；其中所述的電極為一根上部外壁車有螺紋，底部有一帽簷的極柱。極柱帽簷下面固定極耳；該極柱防爆凸墊鑲嵌在電池殼開孔內，極柱帶螺紋部分穿過一極柱防爆凸墊露在電池殼開孔外，其帽簷卡在極柱防爆凸墊下面，並在極柱上部按順序套一極柱密封絕緣墊圈、一固定墊圈和用一固定螺母固定。或還可以在該極柱防爆凸墊下套有一呈半圓形的防爆墊套，這樣當電池內部壓力上升到一定程度時，內壓可以洩出電池殼，電流中斷，電池不發生爆炸和燃燒，確保電池使用安全。
圖1是本發明的電池結構局部剖視2是本發明的電池在處於過充電時，當壓力升高到一定值時電極脫出，極耳拉斷的示意3是實施例1具有一個安全閥電極的局部剖視的電池結構示意4是實施例2具有兩個安全閥電極的電池的局部剖視面說明1-極柱 2-螺母3-彈簧墊片4-固定墊片 5-極柱密封絕緣墊圈6-電池殼7-極柱防爆凸墊 8-密封防爆墊 9-極耳10-負極柱 11-螺釘 12-極柱帽簷具體實施方式
實施例1下面結合圖3描述一種根據本發明製造的一個電極上含有安全閥結構的方型二次電池。
本實施例的正極柱1用不鏽鋼製作的最大外徑是8mm，其上有螺紋；電池殼6頂部開有一孔，其孔徑是11mm。極柱防爆凸墊7底部直徑是13mm，突出部分外徑是10.9mm，它的底部直徑大於極柱所處電池殼孔之孔徑，直徑略小於極柱所處電池殼6孔之孔徑，突出部分與電池殼6上的孔徑配合，鑲嵌在電池殼6孔內；極柱密封絕緣墊圈5的外徑是13mm，內徑與極柱防爆凸墊7的突出部分配合，可以起到固定極柱並加強密封作用。正極柱1上部穿過極柱防爆墊圈7，露在所述電池殼6開孔外，並在極柱1上部按順序套一密封絕緣墊圈5、一固定墊片4和用一固定螺母2與極柱1外壁上的螺紋螺合固定。極耳9用焊接或鉚接的方式連接在極柱1的帽簷12下。一半圓形的密封防爆墊8用較柔軟的橡膠材料製成，並套在極耳上與極柱帽簷12的連接處；電池殼內充滿非水溶性的介質。
本實施例1所做的安全、密封及振動實驗，其實驗數據如附表1、2、3所示；在充電過程中，當電池內壓升高到一定程度時，極柱防爆凸墊7從所處電池殼6孔中滑出，電池內壓釋放，同時極耳9斷裂，中斷電流。如圖2所示本發明的電池在處於過充電時，極柱1在電池殼內部高壓的作用下按箭頭的指向向上運動，極柱防爆凸墊7在極柱1的作用下產生變形，這時極耳9在極柱1的作用下發生斷裂，充電被中斷，從而避免發生爆炸和著火事故。
實施例2本實施例按圖4製作，在電池殼6頂部對稱開有孔徑是11mm的兩個孔，正負極柱均安裝安全閥，其結構如圖3所示。圖中說明該安全閥電極的正極柱1的最大外徑是8mm，其上有螺紋；極柱防爆凸墊7底部直徑是13mm，其突出部分外徑是10.9mm，凸出部分鑲嵌在電池殼6孔內，與電池殼6上的孔徑密切配合，既可以固定極柱又加強電池密封。密封絕緣墊圈5的外徑是13mm，內徑與防爆凸墊7突出部分外徑配合，可以固定極柱並加強密封。正極柱1上部穿過極柱防爆凸墊7，露在所述電池殼6開孔外，並在極柱1上部按順序套一密封絕緣墊圈5、一固定墊圈4、彈簧墊片3和用一固定螺母2與極柱1外壁上的螺紋螺合固定在電池殼上。極耳9用焊接或鉚接的方式連接在極柱帽簷12下面。負極柱10的最大外徑是13mm，比電池殼6上的孔徑大。負極耳用螺釘11與負極柱固定在極柱帽簷12下；其餘部分結構同實施例1。另外，還包括呈半圓形的密封防爆墊8用較柔軟的塑膠材料製成，套在極耳9與極柱1帽簷12的連接處。本實施例已做了安全、密封及振動實驗，其實驗數據如表1、2、3所示。
實施例3按圖1製作一圓柱型電池，其中極柱1的最大外徑是8mm，其上有螺紋，電池殼6頂部上開有一個孔徑是11mm的孔；極柱防爆凸墊7底部直徑是13mm，突出部分外徑是10.9mm，它的底部直徑大於極柱所處電池殼孔之孔徑，突出部分直徑略小於極柱所處電池殼6孔之孔徑，與電池殼6上的孔徑配合鑲嵌在電池殼孔內，固定極柱並加強密封；極耳9與極柱連接方式、密封凸片8與極耳9連接方式同實施例1。一個極柱密封絕緣墊圈5，其直徑大於極柱1所處電池殼6孔之孔徑，可以固定極柱並加強密封；一個螺母與極柱1外上的螺紋螺合，用於固定電極柱；一個固定墊片4，和一彈簧墊片3直徑大於極柱1所處電池殼孔之孔徑，置於密封絕緣墊圈和螺母之間，用於固定電極柱；極柱突出部分直徑小於其所處電池殼孔之孔徑；充電過程中，當電池內壓升高到一定程度時，防爆凸墊從所處電池殼孔中滑出，電池內壓釋放，同時極耳斷裂，中斷電流。
本實施例已做了安全、密封及振動實驗，其實驗數據如表1、2、3所示。
表1安全實驗
表2密封實驗
表3振動實驗試驗條件振幅0.8mm，頻率50±5Hz
權利要求
1.一種電極上具有安全閥結構的無水電解質電池，包括電池外殼和在電池殼內充滿無水電解質，以及電極和極耳；其中電極從電池殼殼頂開的孔中穿出，並安裝在電池殼上；其特徵是還包括一極柱防爆凸墊、極柱密封絕緣墊圈、固定墊片和固定用一螺母；其中所述的電極為一根上部外壁車有螺紋，接近尾部有一帽簷的極柱。極柱帽簷下面固定極耳；該極柱防爆凸墊鑲嵌在電池殼開孔內，極柱帶螺紋部分穿過一極柱防爆凸墊露在電池殼開孔外，其帽簷卡在極柱防爆凸墊下面，並在極柱上部按順序套一極柱密封絕緣墊圈、一固定墊圈和用一固定螺母固定。
2.按權利要求1所述的電極上具有安全閥結構的無水電解質電池，其特徵是還包括一呈半圓形的密封防爆墊，該防爆墊套在極耳與極柱帽簷的連接處。
3.按權利要求1或2所述的任一項電極上具有安全閥結構的無水電解質電池，其特徵是還包括一彈簧墊片，該彈簧墊片安裝在固定螺母與固定墊圈之間。
4.按權利要求1所述的電極上具有安全閥結構的無水電解質電池，其特徵是所述的極柱防爆凸墊的底部直徑大於電池殼開孔的孔徑，以突出部分剛好插入電池殼開孔內為宜。
全文摘要
本發明涉及一種電極上具有安全閥結構的無水電解質電池，包括電池外殼和在電池殼內衝滿無水電解質，以及電極和極耳；其中電極從電池殼殼頂開的孔中穿出，並安裝在電池殼上；其特徵是還包括一極柱防爆凸墊、柱極密封絕緣墊圈、固定墊片和固定用一螺母；其中所述的電極為一根上部外壁車有螺紋，接近尾部有一帽簷的極柱。極柱帽簷下面固定極耳；該極柱防爆凸墊鑲嵌在電池殼開孔內，極柱帶螺紋部分穿過一極柱防爆凸墊露在電池殼開孔外，其帽簷卡在極柱防爆凸墊下面，並在極柱上部按順序套一極柱密封絕緣墊圈、一固定墊圈和用一固定螺母固定。當電池內部壓力過大，極柱防爆凸墊脫落，極耳斷裂，電流中斷。
文檔編號H01M2/00GK1437276SQ0210424
公開日2003年8月20日 申請日期2002年2月25日 優先權日2002年2月9日
發明者劉昌國, 勞耀新, 黃學傑 申請人:北京星恆電源有限公司