为封闭可再充电电化学贮氢电池的电池壳而改进密封氢的盖部件制造技术

一种用于密封可再充电金属氢化物贮氢合金电化学电池的可再密封开孔不渗透氢的盖部件（１０）。盖部件（１０）尤其包括多层的通孔隔板（１８），它至少由一层基本不渗透氢高压缩材料（１９ａ，１９ｂ）和至少一层显示低压滞后的高测定硬度材料（２５）组成。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常是涉及可再充电园筒型电化学电池，特别是关于具有贮氢负电极的可再充电电化学电池，它具有改进的可再封闭通孔的盖部件，以防止氢气从电化学电池内泄漏。在可再充电电化学电池中，重量和轻便性是重要的考虑因素，而对于这些电池所体现的长运行寿命和不用周期性维护而运行的能力也是有益的，它们可以用来直接代替许多用户装置(如计算器、便携式收音机和手电筒)中的一次性的AA、C和D电池。它们较通常是组合成所设计的相接合的一密封电源装置，或是特殊装置的整体部件。可再充电电化学电池由于它的尺寸小、重量轻、高电容量和长运行寿命，理想地适用于作为便携式电源，可再充电电池必须起着一种“安装和遗忘”电源的作用，除周期性充电外，可充电电池应该是无需注意地使用，在它供电时很少成为装置寿命上的限制性因素。采用可再充电贮氢负电极的二次电池在技术上是众所周知的，例如可见美国专利号4，551，400，即贮氢材料及为电化学应用而精整和制备它的方法，它所公开的在这里可结合作为参考。贮氢电池可以采用与铅-酸、镍-镉或其它现有技术的电池系统不同的方式运行。贮氢电化学电池采用金属氢化物负电极，它能够用电化学方法使储存的氢可逆。在一个实施例中，虽然其它正电极材料也可以使用，而电池采用由氢氧化镍制成的正电极。负和正电极在碱性电解液中是相间隔的，并且在其间还包括一适当的分离板、垫片或薄膜。在给负电极提供电流时，负电极材料(M)通过电解液的水分解而充电，形成氢化物和氢氧根(OH)离子放电时，氢化物分解，在电池内施放出氢气，它与OH离子反应形成水，并施放给外部电路一个电子以提供电流负电极反应是可逆的。在正电极发生的反应也是可逆的，例如在用于氢可再充电二次电池或蓄电池中的常用氢氧化镍正电极上的反应是贮氢负电极电池设计是同氢氧化镍正电极一同工作的，并且是一种贮氢合金负电极，它们是通过无纺毡制的尼龙或聚丙烯分离层隔开，电解液通常是碱性电解液，如20-45%重量的氢氧化钾，其中氢氧化锂也可以有限量的存在。采用电化学可再充电贮氢负电极的电池与通常二次电池相比提供了重要的优点。可再充电贮氢负电极与铅负电极或镉负电极相比提供了明显高得多的比充电容量(可用每单位质量安培小时或每单位体积安培小时来表示)，由于较高的比充电容量，贮氢电池具有比现有技术系统高得多的能量密度(可用每单位质量瓦特小时或每单位体积瓦特小时来表示)是可能的，由此制造的贮氢电池特别适合于许多商业上的应用。贮氢电池具有两种类型，密封电池和通孔电池，除了在基本结构上不同以外，这由其术语而不言而喻，两种类型的电池的不同还在于它们的运行方式不同，在正常运行期间，封闭电池不允许有与大气相通的气孔，相比之下，在通孔电池中，气孔可以是正常运行过程的一部分。由于这种差异，与每种类型的电池相关的气孔部件相互是相当不同的，并且在电池容器中电解液的数量相对于电极的几何形状明显不同。封闭电池通常可以用许多形状来制造，主要包括园筒形和矩形，封闭电池可设计成在缺乏电解液的型式下运行，也就是说，封闭电池设计成只用少量电解液的情况下运行。封闭电池的电池外壳通常是一金属外壳，它设计成在每平方英寸高于约100磅或更高的情况下运行，封闭电池的特征在于基本不用任何所需的维护，而“一次”通孔电池需要一些周期性的维护。相比之下，具有氢氧化镍正电极和贮氢合金负电极的通孔电池典型地具有纺织或无纺分离层，如尼龙的或聚丙烯的。通孔电池非常明显地不同于封闭电池，就在于它是在浸入条件下运行的，“浸入条件”在这里的解释是电极完全地浸没，且由电解液覆盖和浸湿，由此该电池有时被称作“浸入电池”;通孔电池进一步区别于封闭电池还在于，通孔电池设计成通常运行压力只在约25磅/英寸2的范围内，在此之后超过的压力通过通孔机构而释放。镍正电极的放电容量由电解液的量、活性材料的数量以及充电效率来限定，负贮氢合金电极的充电容量是由所用活性材料的数量来限定的，因为它的充电效率接近100%，直到几乎达到完全的充电状态。为了保持贮氢电极最佳的容量，所采取的必要措施就是避免在达到完全充电以前氧的再化合或氢气的放出，这通常是通过提供过剩的负电极材料来完成的。然而在设计和制造密封电池时必须采取的措施就是为了避免在危险的高充电率下过量充电的同时引起过压的影响。典型地，可再充电封闭式园筒形电池采用圆筒形镀镍钢外壳作为负端，并且电池盖作为正端;电极是采用由多孔分离层相互隔开的相反极性电极绕制形成一致密的“胶体状卷筒”，一隔离体将正极盖与负极电池壳分开。通用的圆筒形可再充电电池构成取决于从每个板上的一点伸出的接头，它会产生一单一电流通路，通过该通路电流在充电和放电期间一定会分配到整个电极区域上。当在许多应用中采用无有害杂质作用的可再充电电池时，有许多实例说明损坏会出现在上述类型的电池中，例如在误用过度充电延长一段时间的期间，在电池壳的内部会产生剩余压力，由于内部压力的增加，以致还会存在爆炸损坏的危险。因此，必须提供一些装置以安全地释放过剩的压力，由此避免了可称作容器破裂损坏的不安全条件。现有技术的圆筒形可再充电电池包括一“一次性”的通孔机构，如采用可破裂隔板和刀形装置，当内部电池压力增加时，刀片被压到隔板上，当压力进一步增加时，刀片刺破隔板，使过剩气体通过破裂的隔板而放出。这种破坏型通孔机构从一批到另一批以及同一批内电池与电池均是无法预见的，另外，破坏性通孔比较适合于只有一次过压的情况，在隔板被刺破以后，它不能再恢复到正常电池的运行压力。在这种“一次性”通孔的一个实施例中，隔板是通过向上驱动的活塞来刺破的。在另一实施例中，隔板受力向上到切割刀片，当内部电池压力达到监界水平时，即当隔板达到监界变形时，隔板被压到切割刀片上，隔板将由此而被刺破，使积累的电池压力排出。这种类型的装置的一个例子完全地公开在美国专利号3，415，690中，其公开内容在这里可结合作参考。在通孔可再充电电化学电池的这种以及其它方法中所存在的一个缺陷是这里所用的通孔机构是“一次性”机构，一旦气孔的完整性被打破，在所述可再充电电池内部的电解液材料会暴露于周围的环境中，电解液的水平将会被干扰，并由此使电池保持和实施电化学充电的能力将受到有害的影响。另一缺陷是通孔依赖于薄的可变形隔板向切割刀片的运动。其它现有技术的通孔部件包括矩形或多边形成型橡胶塞子，它们安装在通孔板矩形四角中的三个角上，这种部件经证明其益处在于它不是“一次性”机构，遗憾的是这种多边形部件在给定的内部电池压力下不能可靠地开孔或“阻塞”开口，从而引起电解液材料的蒸发，这种故障是由于防止电池气体正常排出的塞子的“槽”的变形所造成的，当然，结果使可再充电电池损坏。这种类型的可开孔盖部件的例子完全地公开在Decker等人的美国专利号3，944，749中，它所公开的内容在这里可结合作为参考。不幸的是，象Decker等人公开的或Sugalski等人在美国专利号4，298，662中所公开的电池盖部件只适合于镍-镉(Ni-Cd)电池。这种电池在正电极或负电极不放出氢气，因此，用来封闭Ni-Cd电池的通气孔的通孔隔板不能防止氢气从金属氢化物的贮氢合金电化学电池的内部放出。的确本专利技术人已经发现，通常用来制造Ni-Cd电池的通孔隔板(如参见Sugalski等人的专利第5栏第5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于封闭可再充电圆筒形金属氢化物贮氢合金电化学电池的电池壳（７２）的不渗透氢的可再密封的盖部件（１０），所述盖部件包括：一圆形盖板（１２），它包含一贯通其形成的一环形圆角开孔（１６）；一圆形可压缩电绝缘环（２４），它可沿所述盖板（１２）的圆周密封固定；一基本不渗透氢的高测定硬度通孔隔板（１８），它相应于内部电池压力而可压缩变形，所述隔板设置在所述开孔（１６）的顶部；和一罩帽（２０），它包括气孔（２２），设置在所述通孔隔板的上面。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：K迪安，A荷兰，HC奥夫辛斯基，M费特申科，S文卡特桑，S达尔，
申请(专利权)人：双向电池公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]