CN1291357A - 用于电池的排气盖 - Google Patents

Abstract

一种用于使气体从薄金属膜电池的各元电池排出的盖板,具有设置在元电池一端中心点上的排气构件。该排气构件包括圆柱形凹穴(72),这些凹穴向内凹,并且基本上填满一电池壳体内的各元电池空腔的顶部。各空腔的尺寸适于可靠地接纳各个元电池,并且是构造成能提供串联的电连接。所述凹穴包括从凹穴底部伸出并从凹穴底部的开口引出的管子(71),管子的开口被柔性阀盖(77)和凹穴罩盖(78)所覆盖。各凹穴的中心点结构使气体可以从各元电池经开口逸出,还可以保持电解液不会从壳体排出。电池壳体的底部没有通气口,并且可以与所述盖子互换,因而电池壳体可以取向为使端子位于壳体的顶部或底部。

Description

用于电池的排气盖

发明背景

本发明涉及蓄电池，更具体地说，涉及一种用于从薄金属膜电池排出气体的结构。

薄金属膜(TMF)电池技术可提供一种小型而高能的电池。此类电池是众所周知的，例如美国专利申请3，494，800、5，045，086、5，047，300、5，198，313和5，368，961就揭示了此类电池的结构和制造，这些专利申请的内容可援引在此以作参考。一薄金属膜电池包括密封在一电池容器内的薄金属膜板，所述电池容器是由阀控制的，并且是密封的。这种电池包括在一电解液缺乏系统中的吸收性玻璃垫(AGM)隔离件。薄金属膜板是由利用活性材料涂敷在两个面上的非常薄的引线薄膜制成的。具有阳性活性材料的板和具有阴性活性材料的板借助隔离材料螺旋卷绕成形，而端子则铸造或焊接于螺旋卷的端部。所述的卷被装入一充满电解液的容器内，随后被密封。

当对薄金属膜电池充电时，阳性和阴性活性材料的激励趋向于加热电解液流体，从而使某些电解液流体从液体转变成气体。这些气体积聚起来，使电池盒内的压力升高。在极端的过度充电的情况下，积聚的气体可能会导致电池的罩壳破裂。已有技术是在电池罩壳上设置开口来释放气体，并防止在罩壳内有内压；然而，这样做同时使电解液也可以从开口排出。因此，本发明的目的在于，在将积聚在薄金属膜电池壳体中的气体排出的同时，防止电解液从壳体排出。

发明概要

本发明的装置包括一电池壳体，该壳体包含至少一个用于容纳电池之空腔。该壳体被一个盖板所封闭，盖板具有一位于一排气凹穴底部的排气口，所述排气凹穴对中地并且内凹地位于空腔的一端，并基本填满空腔的顶部。所述排气凹穴还包括一管子或凹穴孔，在其中心点从所述排气口向外延伸。在凹穴孔的内端设置有一挡板，该挡是定位成可以部分地中断通过所述排气口的流体。

较佳的是，在凹穴孔的上方安装和密封有一柔性的阀盖。该阀盖最好是用柔性的橡胶材料制成，这种材料可以在排气压力下张开，以允许气体从凹穴孔排出，并且可以在压力小于排气压力时收缩而重新密封凹穴孔。一凹穴罩盖或盖子可封闭凹穴的顶部。

可将这样一种排气结构设置在一多单元电池的各个元电池的上方。可将通气构件形成在一封闭本体(安装有各元电池)的顶部中。较佳的是，所述顶部可以与不包括通气口的底部互换。

通过以下的详细描述可以更清楚地理解本发明的目的和优点。在以下描述是结合示出了本发明一较佳实施例的附图来进行的。

附图简要说明

图1是根据本发明的一个带有一中心点排气盖的电池的立体图，其中一个盖子被去除；

图2是图1所示电池的分解立体图，示出了一个薄金属膜电池的没有盖子或罩盖的元电池；

图3是图1所述电池壳体的俯视平面图，为清楚起见，去除了电池壳体的顶部和底部，显示出在每个空腔内的薄金属膜电池的元电池；

图4是图1所示电池的底部平面图，为清楚起见，去除了电池壳体的顶部和底部，显示出在每个空腔内的薄金属膜电池的元电池；

图5是沿图1中的线5-5-5剖取的电池的剖视图；

图6是沿图2中的线6-6剖取的电池顶部的剖视图；

图7是沿图2中的线7-7剖取的电池底部的剖视图；

图8是电池盒顶部的一个排气口的放大剖视图；

如图1所示，电池8包括一盒体10，该盒体具有一本体或壳体12，此壳体具有顶部14和一底部16，顶部和底部都是以本技术领域熟知的方式(例如热封)连结于本体。盒体10是构造成能容纳多个薄金属膜元电池18(图2)，每个元电池均包括一以本技术领域的人员熟知的方式卷成螺旋状的薄金属膜20(为说明起见，该螺旋卷在图中是以多个同心圆来表示的)。金属膜20形成了一总的由标号21表示的外圆柱面，以及第一端22和第二端24。第一和第二导电引线26和28通过焊接或本技术领域熟知的其它等同的技术分别连结于第一端22和第二端24。由于薄金属膜电池是本技术领域众所周知的，因而就不再赘述制造这种电池的技术和它们发电的方式。转让给本申请受让人的、申请日为1997年6月6日的、申请号为08／870，803、题为“模块化的蓄电池”的美国申请大致描述了这样的电池，该专利申请的内容可援引在此以作参考。

现请参见图2和3，本体12包括外侧壁30和32、外端壁34和36以及多个由标号38表示的隔断壁。隔断壁38将外侧壁30和32以及外端壁34和36连接成一种改型的蜂窝结构，其中包括多个大致为八边形的元电池空腔40。

在图示实施例中，外壁30、32、34和36以及多个隔断壁38中的每一个隔断壁都具有相同的壁厚41(图3)，从而简化了盒体10的制作。隔断壁38包括多个第一平面部分46和垂直于第一平面部分46的第二平面部分48。第二平面部分48还垂直于第一和第二外侧壁30和32，并且平行于第一和第二外端壁34和36。类似地，每个平面部分46均垂直于第一和第二外端壁34和36，并且平行于第一和第二外侧壁30和32。多个弧形的连接部分50将第一和第二平面部分46和48连接起来，并将平面部分46和48分别连接于相应的外侧壁30和32以及外端壁34和36。每个弧形的连接部分50都一体地连结于一个或三个其它的弧形连接部分50，从而形成了多个粗略为菱形的通道52或半菱形的通道53，如图所示，每个通道均具有钝圆的角。

平面部分46和48、外侧壁和外端壁、以及弧形连接部分50一起协作而限定了用于容纳元电池18的八边形元电池空腔40。最好如图3所示，元电池18a-18f分别设置在本体12的一个空腔40(图2)内。弧形部分50的弧形构造是预先选定的，以便将元电池18可靠地保持在各空腔40中。更具体地说，在该较佳实施例中，每个空腔的总尺寸和弧形部分50的形状是预先选定的，因此，在将每个元电池18插入各空腔40的过程中，弧形部分50沿着超过金属膜20的外周面积21百分之五十(50％)的表面与元电池18接触配合。借助外壳壁30、32、34和36以及每个隔断壁38的均匀厚度，可在插入过程中均匀地压缩元电池，即，压缩通常包括在元电池内的玻璃纤维隔离件。因此，元电池18可牢牢地抵靠和保持在各空腔40中。最后，如图5所示，顶部14和在下文中将要详细描述的挡止件62纵向地将元电池18保持在空腔40中。

如图所示，本体12的外侧壁30和32、外端壁34和36以及隔断壁38形成为一个整体。较佳的是，壁30、32、34、36和38是用耐热塑料(如聚丙烯)，借助本技术领域熟知的工艺(如冲压、铸造或注塑模制)而形成的。

为了进一步地形成大致为八边形的元电池空腔40，外侧壁30和32通过截头平面角部54连接于外端壁34和36。最好如图2所示，本体12的外壁30、32、34和36具有一限定了上端58和下端60的均匀的长度56。顶部14在壳体12的上端58附近连接于壳体12，而底部16在壳体下端60附近连接于壳体12(图1)。

本发明的这种改型蜂窝构造除了有强度、挡止特征之外，由平面部分46和48所提供的平的表面有利于各元电池18在其各自的空腔40中正确地对准，并且可以提供一个平的表面，以通过焊接等手段而完成各元电池之间的联接。更具体地说，最好如图3和4所示，可以将元电池18a-18f的直立突片27a-27f设置在空腔40中的相邻平面46和48的位置上。在下文中将要描述，并且如图5所示，电池盒10内的相邻突片27之间的焊接连接是通过形成在平面部分46和48上的一个小孔71来进行的。熟悉本技术领域的人员应该理解，表面46和48之间的平面构造有利于相邻突片27之间的完全焊接。

如图3和5所示，本体12还包括一体形成的多个半圆形挡止件62，它们从弧形连接部分50和截头平面角部分54向内延伸。挡止件62从这些相应部分的下端60凹入(图5)，以便将元电池18正确地定位到元电池空腔40中，从而有利于元电池18之间的电连接。

下面将结合图1、5、6和8来描述顶部14的构造。顶部14最好是用与本体12相同的塑料，借助冲压、铸造、注塑模制或其它熟知的方法来形成。顶部14包括一上平面构件64、一从上构件64的外周向下延伸的连接凸缘66、以及当顶部14连接于本体12时设置于元电池空腔40内的多个排气构件68(图6)。排气构件68可允许在各元电池的充电和放电过程中产生的气体散发出去。排气构件68包括由直立的圆柱形管子71限定的排气通道70，通过该通道即可有选择地进入元电池空腔40，藉以将电解液放入每个元电池空腔40。

排气构件68部分地由一个圆柱形的凹穴72所形成，这个圆柱形凹穴将上平面构件64和凹穴底部73连接起来。相邻排气构件68的圆柱形凹穴72相互隔开，从而分别限定一可接纳导电引线26或28上的直立突片27的凹腔74，以便如下所述地实现各元电池18之间的电连接。每个凹穴底部73一体地形成有上下两组肋条81和83，这两组肋条分别从凹穴底部73向上和向下凸伸。两组肋条81和83垂直地对准，并且从凹穴72的边缘伸出而为排气构件68提供结构支承。在将两个平行的平面分开时，上肋条81将下肋条83所形成的角度平分成两半。肋条81和83在其中点附近被排气构件68的敞开的排气通道70所中断。肋条81和83和凹穴72可提高盒体10的耐压性能。

每个排气通道70的底部都是由一挡板75限定的。当要把电解液流体加入电池8时，挡板75可使流体横向地流过排气通道70，从而防止流体损坏元电池18。一排气口76从凹穴底部73向上延伸，并且横向地围绕挡板75。在位于排气口76上方的管子71的顶部设置有一橡胶盖77。由诸如EPDM之类的聚丙烯／聚乙烯材料制成的橡胶盖77可作为一个能维持空气密封的阀，其所维持的气密性可达15psi。EPDM材料可允许橡胶盖77张开，在20psi的压力下排出气体，随后再恢复密封。每个凹穴72均由一密封于圆柱形凹穴72之敞开端的罩盖78所封闭。罩盖78具有至少一个横向偏移的、用于排出气体的开口78’。为了减少在极端充电情况下的发生破裂的可能性，将盖子罩盖设计成能承受大约50-60psi的快速排出气体。挡板75、橡胶盖77和罩盖78一起合作而防止电解液流体在排气或倒置时排出电池。

如图7所示，底部16以基本上类似于顶部14的方式构造而成，并包括一下平面构件79、一连接凸缘80、以及一从下平面构件79内凹并通过渐缩圆柱连接壁84连接于下平面构件的上侧构件82。有上下两组肋条85和87分别从上侧构件82的顶面和底面凸伸出一定的厚度，与肋条81和83相类似，各组肋条在上侧构件82的中心点垂直地相交。底部16不包括形成在顶部14上的排气结构。

顶部14和底部16例如通过热封或本技术领域熟知的其它方法连接于本体12。更具体地说，顶部14和底部16的连接凸缘分别构造成可与外侧壁30、32和外端壁34、36相配合，因此，可以在围绕排气构件68的凸起面89处将顶部14和底部16热封于本体12，从而形成一个可通过顶部14上的排气口68来排气的密封盒体。

下面将结合图3和4来描述盒体10中的各元电池的相互之间的电连接。如图所示，相邻的TMF电池以本技术领域熟知的方式相对地取向，以便串联。因此，元电池18a通过第二导电引线28a电连接于外端子86(图3)，并通过第一导电引线26a和26b电连接于元电池18b。其余元电池18b-18f的串联电连接也是基本上以类似的方式实现的，并在附图中表示出来。

如图5所示，在将元电池18c和18d分开的平面部分46上设有一小孔71，以便以一种本技术领域熟知的方式(如焊接)将直立突片27c和27d电连接。熟悉本技术领域的人员应该理解，多个元电池18a-18f中的每一个通过第二平面部分48进行的电连接都是用一种与图5所示的连接于第一平面部分46的那种方式相类似的方式来进行的。如图3所示，元电池18a-18f的串联电连接是这样实现的，即，以本技术领域的人员熟知的一种方式将元电池18f的第二引线电连接于端子88，而端子88则连接至电池盒12的外侧，更具体地说，连接于端壁34。

如上所述，在各自空腔40中的元电池18a-18f位置是由最好如图3和5所示的挡止件62的定位作用来决定的。更具体地说，将各元电池18a-18f设置到相应的空腔40中，直到第一和第二引线26和28之一与向内伸入空腔40的挡止件62相配合。挡止件62有利于TMF的各元电池18相互之间的正确定位，从而可以相对方便和简单地实现精确的电连接。

从以上的文字和附图中可以看出，每个排气构件68都是对中地覆盖在元电池18上，并向下朝着一元电池18的顶部凹入。这样就导致未排出的气体只能积聚在一个很小的自由空间内。排气构件68可接纳排出的气体，但是会限制电解液的排出。由于顶部14和底部16的连接于本体12的结构相同，所以在将它们热封于本体12之前，只要简单地将顶部14和底部16倒过来，就可以使端子86和88位于顶部。

上面已经非常详细地描述了本发明的说明性实施例，以揭示本发明的有利的、实用的、可操作的结构。但这些设计仅仅是为了说明。本发明的新颖特征也可以用其它方式来实现而不会偏离由所附权利要求书所限定的保护范围。

Claims (12)

1．一种用于将气体从一电池中排出的电池壳体的盖板，所述盖板包括：

至少一个排气凹穴，它们形成于所述电池壳体盖板中，并具有一个带有至少一个排气口的底板；

一凹穴孔，该凹穴孔与所述排气凹穴同心，并从所述排气口向外延伸；以及

一挡板，该挡板设置在所述凹穴孔的内端，并且定位成可以部分地中断通过所述排气口的液体流。

2．如权利要求1所述的用于将气体从一电池中排出的电池壳体的盖板，其特征在于，还包括一设置在所述凹穴孔上的阀盖以及一固定于所述凹穴的罩盖。

3．如权利要求2所述的用于将气体从一电池中排出的电池壳体的盖板，其特征在于，所述阀盖是用柔性材料制成的，其尺寸适于密封所述凹穴孔。

4．如权利要求3所述的用于将气体从一电池中排出的电池壳体的盖板，其特征在于，所述柔性的阀盖可以张开以允许气体从所述凹穴孔排出，并且可以收缩而重新密封所述凹穴孔。

5．一种用于将气体排出一电池的装置，该装置包括：

一电池壳体，该壳体包含至少一个用于容纳一电池的空腔；

至少一个排气凹穴，所述凹穴形成在一基本上对中地和凹入在所述空腔第一端的电池壳体盖板中，所述排气凹穴具有一带有至少一个排气口的底板；

一凹穴孔，该凹穴孔与所述排气凹穴基本上同心，并从所述排气口向外延伸；以及

一挡板，该挡板设置在所述凹穴孔的内端，并且定位成可以部分地中断通过所述排气口的液体流。

6．如权利要求5所述的用于将气体排出一电池的装置，其特征在于，该装置还包括一设置在所述空腔内的薄金属膜元电池。

7．如权利要求5所述的用于将气体排出一电池的装置，其特征在于，该装置还包括一设置在所述凹穴孔上方的阀盖和一固定于所述凹穴的凹穴罩盖。

8．如权利要求7所述的用于将气体排出一电池的装置，其特征在于，所述阀盖是用柔性材料制成的，其尺寸适于密封所述凹穴孔，直至空腔内达到一定的排气压力。

9．如权利要求8所述的用于将气体排出一电池的装置，其特征在于，所述柔性的阀盖可以在排气压力下张开以允许气体从所述凹穴孔排出，并且可以在压力小于排气压力时收缩而重新密封所述凹穴孔。

10．如权利要求5所述的用于将气体排出一电池的装置，其特征在于，所述电池壳体包含多个空腔和具有凹穴孔的排气凹穴，后者与位于空腔内的元电池对中。

11．如权利要求5所述的用于将气体排出一电池的装置，其特征在于，所述空腔包含一平面部分，以便于对准所述元电池的端子突片。

12．如权利要求5所述的用于将气体排出一电池的装置，其特征在于，所述盖板可与一底板互换。

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