具有盖组件的电池结构及其组装方法技术

本发明专利技术涉及用于关闭和密封电池容器的开口端的低轮廓型封闭盖组件以使其内部体积最大化，同时保持充足的密封特性。电池包括具有底端、开口顶端和在顶和底端之间延伸的侧壁的钢壳。正负极设置在壳体内。外盖设置在壳的开口端。外盖具有在壳壁的外侧上设置的外凸缘和在壳壁的内部设置的内凸缘。密封件设置在壳体和外盖之间，这样密封件靠着外盖的内外凸缘设置。外盖优选朝着壳壁弯曲以压紧在内外凸缘和容器之间的密封件，由此减小了在壳体上的轴向载荷并允许采用薄规格的外壳。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
具有盖组件的电池结构及其组装方法专利技术背景本专利技术一般涉及电池例如电化学电池，尤其涉及用于关闭和密封电池容器开口端的低轮廓型封闭盖组件。图1表示采用典型的电池壳封闭盖组件的常规AA型碱性电池10的结构。正如所述，常规电池10包括具有开口顶端14、封闭底端16、在顶和底端之间延伸的侧壁的柱型钢壳12。钢壳12的封闭底端16包括在其中心区域形成并接触钢壳12的凸块18，以用作电池10的正极接触端子。所示常规电池10是进一步具有正极材料20的电化学电池，所述正极20通常被称为阴极，包括二氧化锰作为活性材料。可以形成阴极20并插入到钢壳12中，或者在适当位置模制阴极20，以便接触壳12的内表面。在钢壳12中设置了正极20之后，将隔板22插入由正极20的内壁限定的空间中。隔板22典型地由非织造织物制成，用于在正极20和负极24之间提供物理分隔。通常称作阳极的负极24被设置在钢壳12的中央，负极24包括作为活性材料的锌粉。在钢壳12中进一步设置碱性电解质、氢氧化钾(KOH)的水溶液。一旦将电极20和24、隔板22、碱性电解质设置在钢壳12中，便将预组装好的集流体组件插入到钢壳12的开口端。为了方便集流体组件的插入，典型地，钢壳12在其开口端14轻微地外张，或者钢壳12包括向内延伸的凸缘或台阶以便按照所需要的方向支撑集流体组件。常规的集流体组件包括集流体钉26、尼龙密封件28、内部金属盖30以及外部金属盖32。集流体钉26向阳极24中延伸并具有加大的头部，此头部与外部金属盖32相焊接或者电连接。集流体26通过在密封件28的中央衬套34中形成的开口中伸展。由刚性金属形成的内盖30设置在中心衬套34和密封件28的外围竖壁36之间以便提高强度并且支撑集流体组件的径向压缩，由此改善密封效果。通过以这种方式构成集流体组件，内部金属盖30用于将中心衬套34朝着集流体26挤压，并且还将密封件28的外围竖壁36朝着钢壳12的内表面支撑挤压。在将集流体组件插入壳12的开口端14之后，将在钢壳12的开口-->端14处的侧壁以向内的方向朝着集流体组件和外盖32径向地挤压，并且使在集流体组件和外壳32的外缘上面的壳12的开口端边缘弯折以便固定好在壳12的开口端中的外盖和集流体组件，由此将组件固定在适当位置。此后，在钢壳12的外表面周围除了钢壳12的端部之外形成金属化塑料膜标签38。在钢壳12的底端16的外缘上形成标签38并且部分地延伸到外部负极盖32上。常规的弯折工艺将壳12的开口端向壳32之上弯曲90度，这样做的目的是使壳12承受轴向载荷。为了经受住在集流体组件上的壳的常规弯折，钢壳12必须足够坚硬以防止其变形，例如在壳底部处侧壁的皱折，一般凭经验来说，这种变形是由于在弯折操作的过程中的轴向压力所引起的。为了在弯折过程中经受住轴向载荷，常规的AA型电池一般需要约0.25mm厚的钢壳。虽然上述集流体组件满意地达到了所有上面注意到的所需要的功能，但是正如从其横截面轮廓显示出的那样，这种特定的集流体组件和钢壳会在电池10的内部占用相当大的空间。因为电池的外围尺寸通常由美国国家标准化组织(ANSI)所确定，所以由钢壳12和集流体组件占用的空间越大，在电池10中电化学材料的可用空间就越小。因此，在电池中可提供的电化学材料的量的减少导致了电池使用寿命的缩短。因此，希望能够达到在电池中可用于电化学活性组分的内部体积的最大化。还希望构成一种电池，使得由集流体组件占有的空间和由电池壳占有的空间变得最小，同时仍旧保持充分的密封特性。再一个希望是，在壳封闭的过程中能使得施加于电池壳的轴向载荷变得最小。专利技术概述本专利技术允许采用更薄规格的外壳，此更薄规格的外壳增加了电池中可用于活性材料的体积。本专利技术的另一方面提供一种集流体组件，该集流体以提高的生产能力、降低的成本和改善的集流体定位有效地密封电池容器的开口端。为了实现这些和其它优点，根据在此具体表达和描述的本专利技术的目的，本专利技术提供一种采用具有底端、开口顶端以及在顶和底端之间伸展的侧壁的容器的电池。正负极设置在容器中。在容器的开口端上设置外盖。外盖具有在容器侧壁的外侧上伸展的外凸缘和在容器侧壁的内侧上伸展的内凸缘。在容器和外盖之间设置密-->封件，这样，密封件靠着外盖的内外凸缘设置。优选将外盖朝着容器侧壁弯折以便压紧在各内外凸缘和容器之间的密封件。根据本专利技术的另一方面，提供一种组装电池的方法。该方法包括形成具有开口顶端、底端、在顶和底端之间伸展的侧壁的容器。该方法还包括形成具有外围凸缘和内凸缘的盖体，在外围凸缘和内凸缘之间设置有沟道。该方法还包括将活性电池材料放入容器中，并将盖体放在容器的开口顶端的上面，这样，外和内凸缘处于容器侧壁的相对侧上并且容器和外盖由密封件分开。该方法还包括对外盖的外和内凸缘朝着密封件施加压力，以便压紧在容器和外盖之间的密封件。所得到的封闭盖组件有利地提供了一种用于封闭电池壳开口端的简化技术，同时提供了增强的密封作用，并且由于减小了轴向闭合力而允许壳减小厚度。因此，与常规电池壳相比，电池可以采用更薄的电池壳。参考下面的说明、权利要求书和附图，本领域的普通技术人员将进一步理解和懂得本专利技术的这些和其它特点、优点和目的。附图的简要说明在附图中：图1是采用常规盖组件的AA-型碱性电化学电池的轴向截面图；图2是采用根据本专利技术第一实施例的盖组件的电化学电池的轴向截面图；图3是描述盖组件装配的图2中的电池的局部截面图；图4是进一步描述电池壳的封闭盖的图2中的电池的局部截面图；图5是进一步描述电池壳的封闭盖的图2中的电池的局部截面图；图6是进一步描述电池壳的封闭盖的图2中的电池的局部截面图；图7是根据本专利技术第二实施例描述盖组件的装配的电池的局部截面图；图8是用于封闭图7中的电池壳的夹具的截面图；图9是在图8中的夹具中安装的电池的局部截面图。图10是进一步描述电池壳的封闭盖的图8中的电池和夹具的局部-->截面图；图11是根据本专利技术第三个实施例具有盖组件的电化学电池的轴向截面图；图12是根据本专利技术第四个实施例具有封闭盖组件的电化学电池的轴向截面图；图13A-13E描述用于形成根据第一实施例的外部负极盖的系列步骤。优选实施例的详细描述参考图2，其中示出了柱型碱性电池110，电池110具有用于密封根据本专利技术第一实施例的电池容器开口端的密封封闭盖。电池110包括柱型钢壳112，钢壳112具有封闭底端116、开口顶端114、在顶和底端之间伸展的侧壁。钢壳112的封闭底端116包括在其中心区域形成的凸块118，用于提供电池110的正极接触端子。在所示出的正极接触端子118焊接或者连接到钢壳112的平底端的同时，应当理解，该端子118可以选择性地在钢壳112的底端116中一体地形成。装配到钢壳112的开口顶端114的是还称为集流体组件的盖组件152，此盖组件152密封闭合钢壳112的开口端114。盖组件152包括聚合物密封件128、外部金属盖132、集流体126。盖组件152可以预先组装好并作为单独元件设置在钢壳112的开口端。可包括尼龙的聚合物密封件128具有中心衬套134，在中心衬套134中形成有用于容纳集流体126的细长轴的中心轴向开口。密封件128从中心衬套134径向地延伸到外部周边，并在外部周边处挤压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池，包括：用于容纳包括正负电极的电池材料的容器，所述容器具有第一端、开口第二端以及在所述第一和第二端之间延伸的侧壁；外盖设置在所述容器的开口第二端上，所述外盖具有外围凸缘和内凸缘以及在外围凸缘和内凸缘之间形成的沟道，其 中沟道容纳容器的开口端，这样外凸缘和内凸缘就位于容器侧壁的相对侧上；以及在外盖和容器之间设置的密封件，其中在内凸缘和容器之间压紧所述密封件，在外凸缘和容器之间压紧所述密封件。

【技术特征摘要】
US 2000-6-21 09/598,5591.一种电池，包括：用于容纳包括正负电极的电池材料的容器，所述容器具有第一端、开口第二端以及在所述第一和第二端之间延伸的侧壁；外盖设置在所述容器的开口第二端上，所述外盖具有外围凸缘和内凸缘以及在外围凸缘和内凸缘之间形成的沟道，其中沟道容纳容器的开口端，这样外凸缘和内凸缘就位于容器侧壁的相对侧上；以及在外盖和容器之间设置的密封件，其中在内凸缘和容器之间压紧所述密封件，在外凸缘和容器之间压紧所述密封件。2.根据权利要求1所述的电池，其中通过将内外凸缘相对彼此挤压，将所述外壳组装到所述容器中。3.根据权利要求2所述的电池，其中在挤压内外凸缘之前所述容器具有基本上竖直的侧壁。4.根据权利要求1所述的电池，其中所述容器具有在容器的开口端向内呈一角度的侧壁。5.根据权利要求1所述的电池，其中所述内凸缘包括双金属厚度。6.根据权利要求1所述的电池，还包括与外壳电连接的集流体。7.根据权利要求6所述的电池，其中所述密封件具有中心衬套，该中心衬套具有用于容纳所述集流体的开口。8.根据权利要求7所述的电池，其中所述电池不包含设置在衬套和外围壁之间的用于支撑密封件的内盖。9.根据权利要求1所述的电池，其中所述容器还包括在开口端形成的折回边缘。10.根据权利要求1所述的电池，其中所述外盖还包括在所述内凸缘的端部处...

【专利技术属性】
技术研发人员：MR马莱，
申请(专利权)人：永备电池有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]