CN100373680C - 动力型圆柱密封锌镍碱性蓄电池 - Google Patents

动力型圆柱密封锌镍碱性蓄电池 Download PDF

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Abstract

一种动力型圆柱密封锌镍碱性蓄电池，其锌负极的尾部焊接有一条铜箔，该铜箔的长度和金属外壳的内径周长相等，该铜箔将锌负极的最外圈完全包裹，该铜箔的内壁与锌负极的最外圈接触，该铜箔的外壁与金属外壳接触，极组的上方安装有正极集流盘，在正极导电基体的两侧面上附着有正极活性物质，正极导电基体的下端与正极集流盘焊接固定；正极集流盘与防爆盖焊接固定；负极导电基体的两侧面附着有负极活性物质，负极导电基体的下端与负极集流盘焊接固定，负极集流盘与金属外壳的底部焊接固定。本发明在不影响电池容量和大电流放电的前提下，将其金属外壳设计为负极，盖子设计为正极，符合一般电池的正负极安排，给用户带来方便，不容易出错。

Description

动力型圆柱密封锌镍碱性蓄电池
技术领域
本发明涉及动力型锌镍蓄电池。
背景技术
传统的动力型圆柱密封镉镍蓄电池、氢镍蓄电池以及本发明所涉及的锌镍碱性蓄电池，为了加大负极吸气面积，降低内压，方便密封的目的，通常镉负极、氢负极和锌负极比镍正极长20-25％，采取负极包住正极的办法。由于负极比正极长，电池外壳就必然与负极相接触，电池外壳成负极，盖子成正极。对于镉镍电池和氢镍电池来说，镉负极和氢负极接触金属外壳，没有任何副作用，相反会带来更多的方便，不需要采取任何措施。而对于动力型圆柱密封锌镍蓄电池来说，锌负极绝对不能和金属外壳相接触，如果接触，锌负极和金属外壳形成微电池会使电池失效。
动力型圆柱密封锌镍蓄电池，为了不让锌负极直接与金属外壳接触，形成微电池而使锌溶解产生氢气。现有技术采用的方法是：将电池金属外壳设计为正极，电池盖帽设计为负极，同时在金属外壳内壁加一层绝缘层，将金属外壳和锌负极隔开。专利号ZL03267813·4就是采用此种结构，在锌负极最外圈的外面包一层绝缘塑料来隔开锌负极和钢壳，避免其相接触。负极集流盘焊在盖子上，盖子为负极，金属外壳为正极。这种结构存在两个问题：
因一般常用的镉镍电池、氢镍电池以及锌锰干电池往往是盖子为正极，壳子为负极。用户对这些电池正负极的安排已经习以为常，如果锌镍电池采取盖子为负极，壳子为正极的结构，不符合一般电池的正负极的安排，用户使用起来会很不习惯，容易出错。
镍正极和金属外壳的接触完全依靠正极端子的点焊，如果点底工序出现焊接不牢，对于动力型电源来说就是致命的缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种动力型圆柱密封锌镍碱性蓄电池的结构设计，在不影响电池容量和大电流放电的前提下，将其金属外壳设计为负极，盖子设计为正极，符合一般电池的正负极安排，给用户带来方便，不容易出错。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种动力型圆柱密封锌镍碱性蓄电池，包括圆柱形金属外壳，金属外壳内装有极组和电解液，极组由长条形的镍正极、隔膜、锌负极卷绕构成，锌负极位于外侧，镍正极位于内侧，隔膜位于锌负极与镍正极之间，金属外壳的顶部开口处装有防爆盖，其特征在于：锌负极的尾部焊接有一条铜箔，该铜箔的长度和所述金属外壳的内径周长相等，极组装配后，该铜箔将锌负极的最外圈完全包裹，该铜箔的内壁与锌负极的最外圈接触，该铜箔的外壁与金属外壳接触，所述极组的上方安装有正极集流盘，所述镍正极由正极导电基体和正极活性物质组成，正极活性物质附着在正极导电基体的两侧面上，所述正极导电基体的上端与正极集流盘焊接固定；所述正极集流盘与防爆盖的底盘焊接固定；
所述极组的下方安装有负极集流盘，所述锌负极由负极导电基体和负极活性物质组成，负极活性物质附着在负极导电基体的两侧面上，所述负极导电基体的下端与负极集流盘焊接固定，所述负极集流盘与金属外壳的底部焊接固定。
本发明有以下积极有益的效果：
本发明的电池：是在锌负极尾部加一条比锌负极宽1毫米至1.5毫米，长度和金属外壳内径周长相等的铜箔。铜箔采用纯铜，在极组卷绕装配时，锌负极外圈紧靠铜箔而铜箔和金属外壳接触，锌负极和金属外壳不能形成微电池。较好的解决了锌负极不直接接触壳子的问题，同时金属外壳又变成了负极，盖子变成了正极，符合一般电池的正负极安排，给用户带来方便，不容易出错。
本发明的电池：将锌负极的下端面与一个镀锡的负极集流盘焊接固定，负极集流盘再和金属外壳底部焊接固定，镍正极上端与一个镀镍的正极集流盘焊接固定，正极集流盘的连接板再和防爆盖的底盘焊接固定，提高了焊接的可靠性，铜箔和金属外壳接触又和锌负极接触，提高了动力型电池的可靠性。
本发明改变了传统动力型圆柱密封锌镍碱性蓄电池的设计思路。大胆的将锌负极和金属外壳的隔离物由绝缘材料改成镀锡的厚度为0.03毫米至0.06毫米的铜箔，增加了锌负极和金属外壳的导电性；大胆的将正负极的汇流带改成集流盘，由单一的点焊改成多处点焊，增加了正、负极与集流盘的接触面积，所以提高了大电流放电性能和电池的可靠性，有效地利用了电池空间，为提高电池容量创造了条件。
附图说明
图1是本发明一实施例的结构示意图；
图2是图1的A-A半剖视图；
图3是图1中防爆盖的结构示意图；
图4是图1中绝缘密封圈的结构剖视图；
图5是图1中绝缘隔断圈的结构剖视图；
图6是本发明正极集流盘一实施例的主视图；
图7是图6中沿B-B剖视图；
图8是图6中沿C-C剖视图；
图9是本发明负极集流盘一实施例的主视图；
图10是图9中沿D-D剖视图；
图11是图9中沿E-E剖视图；
图12是本发明镍正极的主视图；
图13是图12的侧视图；
图14是本发明锌负极的主视图；
图15是图14的侧视图；
图16是本发明极组的组成结构示意图。
具体实施方式
附图编号
1：绝缘隔断圈    2：金属外壳    3：铜箔
4：负极活性物质    5：负极导电基体
501：负极导电基体与铜箔焊接处
6：隔膜    7：正极活性物质    8：正极导电基体
9：焊点((负极导电基体与负极集流盘焊点)
10：负极集流盘    101：圆孔    102：突点
11.焊点(正极导电基体与正极集流盘的焊点)
12：正极集流盘    121：圆孔    122：连接板  123：突点
13：防爆盖    131：小帽    132：透气孔
133：小孔    134：底盘    135：防爆球
14：绝缘密封圈    15：锌负极    16：镍正极
请参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11，本发明是一种动力型圆柱密封锌镍碱性蓄电池，包括圆柱形金属外壳2，金属外壳2内装有极组和电解液，电解液为氢氧化钾。
极组为圆筒形状，极组由长条形的烧结镍正极16、隔膜6、锌负极15卷绕构成，锌负极15位于外侧，镍正极16位于内侧，隔膜6位于锌负极15与镍正极16之间。
金属外壳2的顶部开口处安装有防爆盖13，锌负极15的尾部焊接有一条铜箔3，该铜箔3的长度和金属外壳2内径周长相等，极组装配后，该铜箔3将锌负极15的最外圈完全包裹，该铜箔3的内壁与锌负极的最外圈接触，该铜箔的外壁与金属外壳接触，极组的上方安装有正极集流盘12，所述镍正极16由正极导电基体8和正极活性物质7组成，正极活性物质7附着在正极导电基体8的两侧面上，正极导电基体8的上端与正极集流盘12通过多个焊点焊接固定；正极集流盘12有延伸的连接板122，该连接板122与防爆盖13的底盘134焊接固定。
极组的下方安装有负极集流盘10，锌负极15由负极导电基体5和负极活性物质4组成，负极活性物质4附着在负极导电基体5的两侧面上，负极导电基体5的下端通过多个焊点9与负极集流盘10焊接固定，负极集流盘10与金属外壳2的底部焊接固定。
隔膜6采用有孔的聚乙烯辐射接枝复合膜或聚丙烯辐射接枝复合膜。
正极集流盘12与电池外壳2之间有绝缘隔断圈1。绝缘隔断圈1的作用是防止正极集流盘12在操作或使用过程中和电池外壳2相接触造成电池短路。
正极集流盘12的材质为镀镍钢片，镀镍的目的是为了防止生锈，请参照图6、图7、图8，正极集流盘12冲有圆孔121，通过冲孔而使正极集流盘的一面(焊接面)形成0.5毫米左右的突点123，以便正极集流盘12和正极导电基体8端面牢牢焊接固定。
负极集流盘10的材质为镀锡的铜片，镀锡的目的是为了点焊时更牢固可靠；请参照图9、图10、图11，负极集流盘10冲有圆孔101，通过冲孔而使负极集流盘10的一面(焊接面)形成0.5毫米左右的突点102。以便负极集流盘10和负极导电基体5端面牢牢焊接固定。
请参照图1、图2、图12、图13、图14、图15、图16，本实施例中，金属外壳2采用镀镍钢壳，镀镍的目的是为了钢壳不生锈；镍正极16采用成熟的烧结镍正极工艺，其厚度为0.55毫米；锌负极15的宽度同镍正极16，厚度为0.45毫米，长度比镍正极长20-25％；铜箔3：宽度比锌负极宽1毫米至1.5毫米，长度同金属外壳2内径周长，紧靠锌负极15的尾部，将锌负极15的外圈包住，不让锌负极和金属外壳2直接接触。采用错位的圆柱形电容器的卷绕办法，卷成锌镍蓄电池极组，极组的外径小于金属外壳2的内径。极组装入金属外壳2内，用焊机将锌负极15的负极导电基体5的下端牢固地焊接在金属外壳2底部。加入电解液(氢氧化钾水溶液)，将正极端子焊在正极盖子上，在金属外壳2顶部开口的内壁四周涂上密封胶，进行封口而成。
铜箔3的表面可以镀锡，镀锡的作用是为了提高氢过电位，防止氢气的析出，铜箔3必须是紫铜箔，不能是铜合金，铜箔3把锌负极15包严，让锌负极15不与金属外壳2接触。
如果铜箔3的厚度大于0.06毫米，则会过多的占据电池内部空间而影响电池容量。如果铜箔3的厚度小于0.03毫米，则机械强度不够，也不能够有效的防止锌负极15和金属外壳2之间形成微电池。
所以，铜箔3的厚度必须在0.03毫米至0.06毫米之间，0.03毫米至0.06毫米的铜箔能够有效的防止锌负极和金属外壳直接接触，避免它们之间形成微电池，又不会过多的占据电池内部空间而影响电池容量。铜箔3还有一个作用：铜箔3同时和金属外壳2、锌负极15接触，可以增加了锌负极15和金属外壳2的导电性，也就提高了动力型电池的可靠性。
正极活性物质7为氢氧化镍，正极导电基体8为冲孔钢带。本发明采用的是烧结镍正极。镍正极16的制造方法是：将镍粉和粘合剂和成浆液，涂敷在正极导电基体上，经950±50℃高温烧结而成多孔的基体，将氢氧化镍填充在基体的孔中。粘合剂可以采用现有技术。
负极导电基体5为冲孔铜带，负极活性物质4为锌粉和氧化锌。锌负极15的制造方法是：将负极活性物质4与粘合剂和成膏状物，涂敷在负极导电基体5上，负极导电基体5冲孔的目的是为了负极活性物质4能和负极导电基体5结合牢固一些。粘合剂可以采用现有技术。
请参照图3，防爆球13由底盘134，小帽131和橡胶球135组成，橡胶球135安装在小帽131和底盘134之间，底盘134和小帽131通过点焊或铆接固定，底盘134的中心有透气孔132，橡胶球135安装在透气孔132上方的小帽131的内腔中，该橡胶球将所述透气孔132遮盖住，小帽131的侧面有小孔133，当电池内气压超过防爆盖13泄气压力时，气体就从底盘134下面的透气孔132中将橡胶球135压缩而从小帽侧面的小孔133放出，从而达到防爆的目的。底盘134和小帽131可由钢板制成，橡胶球135由耐碱橡胶制成。

Claims (10)

1.一种动力型圆柱密封锌镍碱性蓄电池，包括圆柱形金属外壳，金属外壳内装有极组和电解液，极组由长条形的镍正极、隔膜、锌负极卷绕构成，锌负极位于外侧，镍正极位于内侧，隔膜位于锌负极与镍正极之间，金属外壳的顶部开口处装有防爆盖，其特征在于：锌负极的尾部焊接有一条铜箔，该铜箔的长度和所述金属外壳的内径周长相等，极组装配后，该铜箔将锌负极的最外圈完全包裹，该铜箔的内壁与锌负极的最外圈接触，该铜箔的外壁与金属外壳接触，所述极组的上方安装有正极集流盘，所述镍正极由正极导电基体和正极活性物质组成，正极活性物质附着在正极导电基体的两侧面上，所述正极导电基体的上端与正极集流盘焊接固定；所述正极集流盘与防爆盖的底盘焊接固定；
所述极组的下方安装有负极集流盘，所述锌负极由负极导电基体和负极活性物质组成，负极活性物质附着在负极导电基体的两侧面上，所述负极导电基体的下端与负极集流盘焊接固定，所述负极集流盘与金属外壳的底部焊接固定。
2.如权利要求1所述的动力型圆柱密封锌镍碱性蓄电池，其特征在于：所述铜箔厚度在0.03毫米至0.06毫米之间。
3.如权利要求1所述的动力型圆柱密封锌镍碱性蓄电池，其特征在于：所述正极集流盘的材质为镀镍的钢片，正极集流盘的焊接面带有突点。
4.如权利要求1所述的动力型圆柱密封锌镍碱性蓄电池，其特征在于：所述负极集流盘的材质为镀锡的铜片；负极集流盘的焊接面带有突点。
5.如权利要求1所述的动力型圆柱密封锌镍碱性蓄电池，其特征在于：所述正极导电基体为冲孔钢带，所述正极活性物质为氢氧化镍。
6.如权利要求1所述的动力型圆柱密封锌镍碱性蓄电池，其特征在于：所述负极导电基体为冲孔铜带，所述负极活性物质为锌粉和氧化锌。
7.如权利要求1所述的动力型圆柱密封锌镍碱性蓄电池，其特征在于：所述电解液为氢氧化钾水溶液，所述铜箔的表面镀有锡。
8.如权利要求1所述的动力型圆柱密封锌镍碱性蓄电池，其特征在于：所述隔膜采用有孔的聚乙烯辐射接枝膜或聚丙烯辐射接枝膜。
9.如权利要求1所述的动力型圆柱密封锌镍碱性蓄电池，其特征在于：所述防爆盖由底盘，小帽和橡胶球组成，底盘和小帽通过点焊或铆接固定，底盘的中心有透气孔，橡胶球安装在透气孔上方的小帽内腔中，该橡胶球将所述透气孔遮盖住，小帽的侧面有小孔。
10.如权利要求1所述的动力型圆柱密封锌镍碱性蓄电池，其特征在于：所述正极集流盘与电池外壳之间有绝缘隔断圈。
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