專(zhuān)利名稱(chēng)：壓力容器的密封件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及壓力容器的可排氣密封件，更具體而言，涉及密閉密封的電化學(xué)電池的可排氣密封件。
背景技術(shù)：
壓力容器在廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域中得到使用。這些應(yīng)用中包括氣溶膠噴射容器；工業(yè)環(huán)境中通常使用的壓縮氣體的貯存容器；以及包含電化學(xué)活性材料的圓柱形電池，所述電化學(xué)活性材料在化學(xué)物質(zhì)之間發(fā)生反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生氣體。數(shù)百萬(wàn)的消費(fèi)者買(mǎi)來(lái)用于給各種各樣的設(shè)備供電的電池本質(zhì)上形成一類(lèi)獨(dú)特的壓力容器，所述壓力容器必須耐受很高的內(nèi)部壓力，同時(shí)還必須包括在壓力過(guò)大的情況下氣體可以從中排出的可破裂的排氣口。如果壓力容器沒(méi)有可靠的可破裂的排氣口，且壓力超過(guò)容器的爆裂強(qiáng)度，則容器可能以不可預(yù)測(cè)并且具有潛在破壞性的方式破裂。
電化學(xué)電池，例如圓柱形堿性電化學(xué)電池，使用兩種電化學(xué)活性材料和一種含水電解質(zhì)。電化學(xué)活性材料典型為二氧化錳和鋅。這些材料通常裝在細(xì)長(zhǎng)的圓柱形容器中，所述容器一端開(kāi)口以使得電化學(xué)活性材料和電解質(zhì)在電池生產(chǎn)過(guò)程中可以被插入其中。容器的開(kāi)口端由包括圓盤(pán)形彈性密封構(gòu)件，剛性?xún)?nèi)蓋和伸出通過(guò)密封構(gòu)件的中心的細(xì)長(zhǎng)的金屬集流器的封閉組件封閉。通過(guò)將容器的端部卷曲在密封構(gòu)件的周邊上，而將該封閉組件固定在容器的開(kāi)口端上。該密封構(gòu)件通常包括一個(gè)環(huán)繞集流器的轂，以及一個(gè)與密封體的中心區(qū)域一體模制成形的隔膜。隔膜的作用是當(dāng)內(nèi)部壓力過(guò)高時(shí)發(fā)生破裂并使氣體從電池中釋放出來(lái)。集流器提供了鋅與位于電池一端的一個(gè)端蓋之間的導(dǎo)電通路。
電化學(xué)電池的制造商為提高他們的產(chǎn)品在多種電池供電裝置中的性能而不斷努力。大部分電池制造商的主要目的是提高電池的對(duì)設(shè)備供電的時(shí)間。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的一種策略就是使非電化學(xué)活性部件，如電池的排氣組件，所占的容積最小化，從而在電池中給電化學(xué)活性部件留出更多的空間。近年來(lái)，通過(guò)對(duì)排氣組件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)以使該排氣組件需要更少的部件，排氣組件已獲得更大的體積效率，同時(shí)排氣組件比在先已公知的排氣組件工作更為可靠。由于排氣組件所占的體積減少了，由透氣的密封構(gòu)件對(duì)排氣組件的其它部件“重新密封”的問(wèn)題就更為明顯了。這種問(wèn)題在原電池中最為常見(jiàn)，所述原電池在被其它電池充電的情況下，也被稱(chēng)為不可再充電的電池。雖然絕大部分電池以傳統(tǒng)方使用，但是一小部分電池可能被濫用，例如原電池被無(wú)意地放置在裝置中，電池的正極和負(fù)極顛倒。例如在一些可以買(mǎi)到的采用8節(jié)從型堿性電池供電的手電筒中，可能會(huì)產(chǎn)生這種問(wèn)題。典型地，電池被插入兩個(gè)每個(gè)可容納4節(jié)電池的細(xì)長(zhǎng)的腔室中。根據(jù)手電筒的使用說(shuō)明，電池必須以“串聯(lián)”方式插入，意思就是一節(jié)電池的正極和相鄰的一節(jié)電池的負(fù)極相接觸。不幸的是，一些消費(fèi)者沒(méi)有按照通常設(shè)備上標(biāo)識(shí)出的使用說(shuō)明進(jìn)行操作而意外地將某個(gè)電池放倒了。如果是在容納4節(jié)電池的腔室中的第二或第三節(jié)電池發(fā)生這種情況，那么當(dāng)手電筒開(kāi)關(guān)被推到開(kāi)的位置時(shí)，倒插的電池就會(huì)被一節(jié)或更多節(jié)正確放置的電池充電。對(duì)已倒插的電池充電會(huì)在電池中產(chǎn)生大量的熱量和氣體。舉例來(lái)說(shuō)，電池的外部溫度可能超過(guò)65攝氏度。溫度的升高使電池內(nèi)的壓力上升。除了電池溫度上升外，電池充電過(guò)程中的發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體使電池內(nèi)的壓力大為提高。同時(shí)發(fā)生的氣體的產(chǎn)生和溫度升高導(dǎo)致通常由尼龍制成的彈性密封件變軟并失去部分的結(jié)構(gòu)剛性。密封件的較薄可排氣部分可能由于尼龍的受熱和內(nèi)部壓力的升高而被拉長(zhǎng)。因此，當(dāng)軟化變形的密封件因壓力升高而破裂時(shí)，開(kāi)始一部分的氣體可以從電池內(nèi)釋放出去，但是當(dāng)軟化的破裂的密封件與端蓋光滑的內(nèi)表面相接觸并將端蓋重新密封之后，破裂的密封件的裂開(kāi)處可能被重新密封。這個(gè)問(wèn)題對(duì)于小體積的排氣組件尤其突出，其中密封構(gòu)件與其它部件，如電池蓋之間的距離非常小。如果破裂的密封件重新密封住所述蓋而電池繼續(xù)產(chǎn)生氣體，那么電池的卷邊最終可能會(huì)撐破，其中密封件與容器之間的卷曲連接部發(fā)生破裂，排氣組件從容器中被有力地排出。
根據(jù)美國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)US6,270,919B1的描述，防止破裂的密封體重新密封的在前嘗試包括將密封件內(nèi)部圓盤(pán)形部分改為設(shè)有肋條。肋條的設(shè)計(jì)用于保持破裂的密封體的張開(kāi)，從而防止排氣機(jī)構(gòu)被重新密封。然而，雖然在大多數(shù)電池中在密封件的隔膜上設(shè)置肋條有助于防止產(chǎn)生重新密封，但是有些設(shè)有肋條的電池卻可能因充電過(guò)程中產(chǎn)生的熱量而變形，使得肋條不能使密封件在破裂后保持張開(kāi)。
在美國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)US6,312,850B1所公開(kāi)的密封件的實(shí)施例中，在形成密封組件的一部分的壓縮構(gòu)件的表面上設(shè)有垂直的溝槽。這些溝槽被設(shè)計(jì)用于防止排氣密封件的隔膜產(chǎn)生重新密封。這些溝槽形成允許氣體排出的通道，從而防止排氣隔膜產(chǎn)生重新密封。雖然，該實(shí)施例能防止隔膜重新密封貼靠在壓縮構(gòu)件的表面上，但是這些溝槽卻不能防止撕裂后的隔膜重新密封貼靠在電池端蓋的內(nèi)表面上。
美國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)US6,270,918B1公開(kāi)了一種使用一個(gè)密封構(gòu)件和一個(gè)設(shè)有孔的內(nèi)蓋的密封組件。該密封構(gòu)件直接鄰接內(nèi)蓋。外蓋被固定在該密封組件上并形成電池的接觸端子。如果電池的壓力升高超過(guò)容許的極限，密封構(gòu)件發(fā)生破裂，由此允許氣體通過(guò)內(nèi)蓋和接觸端子上的孔排出。雖然所述密封組件使電化學(xué)電池得以安全地排氣，但是該密封組件有賴(lài)于內(nèi)蓋的使用。不幸的是，內(nèi)蓋在電池中占有一定的空間，而該空間本來(lái)可以更好地用于儲(chǔ)存更多的電化學(xué)活性材料。
因此，需要一種便宜而簡(jiǎn)單易于制造的排氣組件，所述排氣組件在壓力容器，如電化學(xué)電池中占據(jù)最小的體積，并且能可靠地防止排氣密封件發(fā)生重新密封。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種具有能可靠防止排氣密封構(gòu)件重新密封的排氣組件的壓力容器。該排氣組件在容器中占據(jù)最小空間并且制造成本較低。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明為壓力容器。該容器包括壁部，所述壁部限定了穿透所述壁部的開(kāi)口。排氣組件被固定在容器的壁部上并密閉所述開(kāi)口。該組件包括一個(gè)剛性蓋和一個(gè)可破裂的密封構(gòu)件。所述蓋限定出一個(gè)從其中穿過(guò)的孔并位于壁部開(kāi)口內(nèi)。該密封構(gòu)件是柔性圓盤(pán)形可破裂的，并且覆蓋于容器的開(kāi)口上。該密封構(gòu)件具有一個(gè)環(huán)形可破裂的隔膜區(qū)域，其同心地與所述開(kāi)口對(duì)齊。隔膜位于蓋的下方，且被設(shè)置在與容器相接觸的密封構(gòu)件周邊和自密封構(gòu)件向蓋突出的位于正中的管狀延伸部之間。該延伸部和隔膜區(qū)域相互鄰接形成360°的界面。隔膜區(qū)域的上表面位于密封構(gòu)件最靠近蓋的一側(cè)。在隔膜的上表面上至少有兩個(gè)凸出部。所述凸出部距隔膜和延伸部的界面一定距離，由此確保鄰近延伸部的可破裂隔膜的環(huán)形部分保持不受所述凸出部的防礙。設(shè)置所述凸出部以響應(yīng)容器內(nèi)壓力的增加而與所述蓋相接觸，該壓力的增加導(dǎo)致隔膜沿360°界面與延伸部分離。在密封構(gòu)件已破裂后，所述凸出部限定出并保持在隔膜和蓋之間的間隙。容器內(nèi)的壓力隨著容器內(nèi)的氣體通過(guò)破裂的密封構(gòu)件，然后再通過(guò)密封構(gòu)件與蓋之間的間隙，再通過(guò)蓋上的孔排出而減小。


圖1是本發(fā)明的壓力容器中所使用的不排氣的密封構(gòu)件的透視圖；圖2是圖1所示的密封構(gòu)件的俯視圖；圖3是包括圖1所示的密封構(gòu)件的本發(fā)明的壓力容器的縱向剖面圖；圖4是本發(fā)明的電化學(xué)電池中所使用的不排氣的密封構(gòu)件的剖面圖；以及圖5是包括圖4所示的密封構(gòu)件的本發(fā)明的電化學(xué)電池的縱向剖面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1至圖6示出了密封構(gòu)件和包括一個(gè)所述密封構(gòu)件的壓力容器的各種視圖。總之，這些附圖和下面的說(shuō)明教導(dǎo)本領(lǐng)域的技術(shù)人員如何來(lái)實(shí)踐請(qǐng)求權(quán)利保護(hù)的本發(fā)明。一方面，本發(fā)明為一個(gè)具有排氣組件52的壓力容器50，所述排氣組件52包括一個(gè)密封構(gòu)件10和至少一個(gè)蓋42。排氣組件覆蓋在壓力容器壁部56上的開(kāi)口54上并固定在容器上。排氣組件的功能是由壓力致動(dòng)的安全閥，當(dāng)壓力超過(guò)預(yù)定值時(shí)釋放容器內(nèi)的壓力。密封構(gòu)件10具有可以沿著密封構(gòu)件的隔膜區(qū)域28中的薄弱線32破裂的設(shè)計(jì)。被撕裂的隔膜隨后響應(yīng)從容器內(nèi)排出的氣體而朝向蓋42彎曲。由于存在從密封構(gòu)件的上表面14伸出的兩個(gè)或多個(gè)凸出部22和24，使得撕裂后的隔膜不能與蓋相接觸。該凸出部的位置和形狀限定出并保持了撕裂的隔膜與蓋之間的間隙，從而使容器內(nèi)的氣體通過(guò)該密封構(gòu)件排出。蓋中的孔58使氣體排出蓋之外進(jìn)入蓋周?chē)拇髿庵?。下面?duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地說(shuō)明。
參照附圖，特別是圖1，圖中示出了適用于本發(fā)明的壓力容器，如電化學(xué)電池中的密封構(gòu)件10的透視圖。該密封構(gòu)件大致上是圓盤(pán)形的單一部件，其外徑基本上大于其厚度。該密封構(gòu)件包括數(shù)個(gè)區(qū)域和/或功能部件，這使得該密封構(gòu)件具備作為壓力容器中的可破裂閥的功能。密封構(gòu)件10的周邊為直立的壁部12。壁部12表面大體上垂直于圓盤(pán)形密封構(gòu)件的上表面14和下表面(未示出)。自壁部12向內(nèi)設(shè)置有鄰接壁部12且與密封構(gòu)件10的中心同心的第一環(huán)形區(qū)域16。圓形的脊部18鄰接第一環(huán)形區(qū)域。與脊部18并列設(shè)置的是朝向密封構(gòu)件的中心傾斜的環(huán)形區(qū)域20。在區(qū)域20的表面上設(shè)有至少兩個(gè)凸出部。第一凸出部22和第二凸出部24相互之間大約呈120°。如后面將要說(shuō)明的，凸出部的確切數(shù)量、大小、形狀和位置可進(jìn)行改變，以適應(yīng)密封件的設(shè)計(jì)參數(shù)，例如密封體的外徑、密封件的設(shè)計(jì)排氣壓力、制造密封件所用的材料等。自圓形區(qū)20沿徑向向內(nèi)為第二環(huán)形區(qū)26，該區(qū)域?qū)^(qū)域20與鄰接延伸部30的隔膜區(qū)28相隔開(kāi)。區(qū)域28的厚度是不均勻的。區(qū)域28下表面上的溝槽32(如圖3所示)形成一個(gè)與延伸部30的中心同心的變薄的密封材料環(huán)，該延伸部30與密封構(gòu)件10的中心同心。當(dāng)密封構(gòu)件10在內(nèi)部壓力增大的作用下破裂時(shí)，該密封構(gòu)件沿溝槽32裂開(kāi)，由此使得延伸部與密封構(gòu)件10的徑向外部部分，例如凸出部22和24、第一環(huán)形區(qū)域16和直立的壁部12至少部分地分開(kāi)。溝槽32可以位于延伸部的圓周表面與第二環(huán)形區(qū)域26和隔膜區(qū)域28的連接處之間的任何位置。
在圖1示出的密封構(gòu)件的一個(gè)實(shí)施例中，凸出部位于密封構(gòu)件的上表面上。盡管其它實(shí)施例也是可能的，但是需要考慮某些特定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以保證密封構(gòu)件起到適當(dāng)?shù)淖饔谩Ｊ紫?，隔膜區(qū)域28的下表面上的溝槽應(yīng)該圍繞延伸部30設(shè)置，這樣當(dāng)它排氣時(shí)就會(huì)形成圓形的撕裂痕。優(yōu)選地，該撕裂行為形成圍繞延伸部的360°的撕裂痕。但是，小于360°而大于270°的撕裂也能起到作用。第二，在溝槽和任一凸出部之間必須有一個(gè)無(wú)障礙的距離，這里所用的術(shù)語(yǔ)“無(wú)障礙”的意思是沒(méi)有妨礙密封構(gòu)件沿溝槽32撕開(kāi)的物理元件。在圖1所示的實(shí)施例中，第二環(huán)形區(qū)域26提供了溝槽與凸出部之間的無(wú)障礙距離。第三，至少必須有兩個(gè)凸出部，且必須設(shè)置這些凸出部的相對(duì)位置，以確保在密封件破裂后隔膜的撕裂邊緣與蓋之間形成并維持一個(gè)間隙。間隙出現(xiàn)在凸出部之間最短的距離處。如果凸出部之間分隔過(guò)開(kāi)，那么隔膜的撕裂邊緣就會(huì)接觸蓋的底面并產(chǎn)生重新密封。如果只采用一個(gè)凸出部，那么撕裂的隔膜會(huì)在凸出部的任意一側(cè)重新密封貼靠在蓋上。因此，密封構(gòu)件必須包括兩個(gè)或更多個(gè)凸出部。第四，凸出部在隔膜撕裂處周?chē)欢ú荒苄纬蛇B續(xù)或者近似連續(xù)的屏障。第五，位于正中的延伸部須有足夠的高度，從而能夠直接或者間接接觸位于密封體上表面上的蓋。
可改變凸出部的位置以與其數(shù)量相適應(yīng)。兩個(gè)凸出部可以相近至相互間隔20°或者相遠(yuǎn)至相互間隔180°。通過(guò)觀察密封體的上表面，也稱(chēng)為“俯視圖”，然后，確定自每個(gè)凸出部的中心至延伸部的中心畫(huà)出直線形成的角度，從而確定凸出部的位置。參見(jiàn)圖2，適當(dāng)?shù)耐钩霾课恢梅謩e為相距45°，60°，90°，120°或180°。優(yōu)選地，所有凸出部與密封構(gòu)件中心的距離相同。在AA型電池中，其尺寸大致為直徑14.5毫米，高50.5毫米，在插入電池容器中之前，密封構(gòu)件的直徑為14.3毫米，且優(yōu)選地，具有相隔120°的三個(gè)凸出部。
只要凸出部能夠在密封構(gòu)件破裂后起到保持蓋與密封構(gòu)件之間的間隙的作用，那么凸出部的形狀并不重要。如圖1所示，可行的是，凸出部可以大致上呈矩形、圓柱形、三面錐體形或四面錐體形。優(yōu)選的是，凸出部從凸出部的底部向最接近蓋的凸出部的端部漸縮。優(yōu)選的凸出部形狀為錐體形。錐體形的凸出部具有四個(gè)側(cè)面的底部。四個(gè)大致為三角形的側(cè)面從底部朝向一個(gè)共同的頂點(diǎn)延伸，該共同的頂點(diǎn)為凸出部的遠(yuǎn)端。圖1所示的凸出部24具有第一側(cè)面34，第二側(cè)面36，第三側(cè)面38和第四側(cè)面40。第一側(cè)面34和第二側(cè)面36的形狀相互一致。第三側(cè)面38與第四側(cè)面40的形狀相互不同，與第一側(cè)面和第二側(cè)面也不相同。凸出部的頂點(diǎn)被修成一個(gè)小平坦面，在這個(gè)平坦面處凸出部在隔膜破裂后與蓋相接觸。盡管圖1所示出的密封構(gòu)件具有三個(gè)大小和形狀相同的凸出部，但是密封構(gòu)件也可以包含不同大小和/或形狀的凸出部。例如，一個(gè)設(shè)有四個(gè)等間距相隔的凸出部的密封構(gòu)件可包括兩個(gè)錐體形的凸出部和兩個(gè)矩形的凸出部。
延伸部30位于密封構(gòu)件10的中心。如圖3所示，延伸部30的作用是用來(lái)和蓋42相接觸，從而在蓋42與隔膜區(qū)域28之間形成排氣致動(dòng)區(qū)。該排氣致動(dòng)區(qū)需要提供當(dāng)容器內(nèi)的壓縮空氣通過(guò)裂開(kāi)的隔膜排出時(shí)使隔膜破裂并朝向蓋移動(dòng)的空間。優(yōu)選地，該延伸部為圓筒形，這樣當(dāng)電池的內(nèi)部壓力增大時(shí)，可對(duì)隔膜施加均勻的抗力。延伸部30的中心可以如圖1所示是實(shí)心的，或者也可以如圖4所示是空心的。如果延伸部的中心是空心的，那么另一結(jié)構(gòu)元件可被插入到由延伸部限定出的管形開(kāi)口中。一種適合的結(jié)構(gòu)元件可以是圖5中所示的集流器44，圖5示出了電化學(xué)電池的剖面圖。
密封構(gòu)件可通過(guò)將例如尼龍、聚丙烯、聚砜或者抗沖擊改性的聚苯乙烯等材料注入一個(gè)具有所需形狀的模腔中模制成形。冷卻之后，從模具中取出的密封構(gòu)件為單一部件，其至少包括上述的凸出部、延伸部和排氣隔膜區(qū)域。通過(guò)在密封件模制成形時(shí)設(shè)計(jì)所述密封構(gòu)件以包括凸出部，就無(wú)需采用單獨(dú)的部件以防止排氣后的密封構(gòu)件重新密封貼靠在蓋上。因此，排氣組件的大小和成本就可以降至最小。
如圖5所示，襯套46是一個(gè)可以與密封體10一起使用的可選擇的部件。該襯套為被設(shè)計(jì)以在襯套內(nèi)徑和延伸部外徑之間形成干涉配合的空心管形部件。選擇襯套壁部厚度，以使得襯套的外壁與隔膜區(qū)域28中的溝槽32對(duì)齊。將襯套與溝槽相對(duì)齊使襯套有利于密封構(gòu)件在溝槽的位置的破裂。
在密封構(gòu)件10的上表面14和壓力容器周?chē)h(huán)境之間是至少一個(gè)通常已公知作為端蓋且在此也被稱(chēng)為第一蓋的剛性結(jié)構(gòu)元件。如圖5所示，第一蓋位于容器50的開(kāi)口54內(nèi)。如果第一蓋覆蓋密封體，這樣第一蓋會(huì)防止壓力容器中的氣體通過(guò)該密封件排到電池的外部環(huán)境中，因此，第一蓋必須限定出至少一個(gè)從其中穿過(guò)的孔。除了與密封構(gòu)件的延伸部接觸之外，蓋的周邊可以與密封構(gòu)件的直立壁部相接觸，該直立壁部限定出密封構(gòu)件的周邊。另外，在第一蓋和密封體之間可以設(shè)有第二蓋。該第二蓋可描述為用于電化學(xué)電池中的內(nèi)蓋。該第二蓋也可限定出位于正中的第二孔，一部分密封體的延伸部穿過(guò)所述孔伸出。
端蓋42是由鍍鎳鋼制成的大體上呈杯形的部件。蓋42的周邊78是通過(guò)將蓋自身邊緣卷回來(lái)以形成與蓋42的中心部分80大致垂直的雙層厚的材料而形成的。在蓋的中心部分與其周邊之間，蓋的輪廓形成一系列彎折。該蓋的中心區(qū)域80相對(duì)于蓋卷回的邊緣82是凹進(jìn)的。當(dāng)蓋42被插入密封構(gòu)件的蓋接收腔84(見(jiàn)圖4)，且排氣組件被卷入容器50的開(kāi)口端時(shí)，蓋就像一個(gè)彈簧將密封體直立的壁部12壓靠在容器50的內(nèi)表面上。通過(guò)使蓋的輪廓具有類(lèi)似于彈簧的特征，排氣組件無(wú)需包括單獨(dú)的部件以將密封構(gòu)件的周壁壓靠在容器上。
參見(jiàn)圖5，圖中示出了本發(fā)明的一個(gè)組裝好的電化學(xué)電池的剖面圖。從電池的外部開(kāi)始，電池部件為容器50、鄰近容器50的內(nèi)表面的第一電極62、與第一電極62的內(nèi)表面66相接觸的隔板64、設(shè)置在由隔板64和固定在容器50上的排氣組件52限定出的空腔中的第二電極68。容器50具有一個(gè)開(kāi)口端54、一個(gè)封閉端74和兩者之間的側(cè)壁56。封閉端74、側(cè)壁56和排氣組件52限定出一個(gè)內(nèi)裝電池電極的空腔。
容器50由已成形為具有一個(gè)封閉端和一個(gè)開(kāi)口端的圓筒形狀的鍍鎳鋼制成。當(dāng)排氣組件已插入容器的開(kāi)口端后，通過(guò)將容器向內(nèi)卷曲在排氣組件上和/或通過(guò)將組件粘固在容器上的方式使該組件固定在容器上。該容器可以相當(dāng)于電池的一個(gè)電極的集流器。
第一電極62是二氧化錳、石墨和含有氫氧化鉀的水溶液的混合物。該電極的成形是通過(guò)將一定量的混合物放入開(kāi)口端容器中，然后用沖錘將混合物模制成限定出一個(gè)與容器的側(cè)壁同心的空腔的實(shí)心管狀件。另一種選擇是，也可以將含二氧化錳的混合物預(yù)成形出多個(gè)環(huán)，然后將這些環(huán)插入容器中以形成管形的第一電極，從而成形出陰極。
第二電極68是由含水堿性電解質(zhì)、鋅粉、和凝膠劑如交叉聯(lián)聚丙烯酸的均質(zhì)混合物。含水堿性電解質(zhì)包括一種堿性金屬氫氧化物，如氫氧化鉀、氫氧化鈉或者其混合物。優(yōu)選的是氫氧化鉀。適用于本發(fā)明的電池中使用的凝膠劑可以是一種交聯(lián)聚丙烯酸，如美國(guó)俄亥俄州的克里夫蘭(Cleveland)市的Noveon公司銷(xiāo)售的Carbopol 940。適用于堿性電解溶劑中的其它凝膠劑的例子有羧甲基纖維素、聚丙烯酰胺和聚丙烯酸鈉。鋅粉可以是純鋅粉或者含有適當(dāng)量的選自于包括銦，鉛，鉍，鋰，鈣和鋁所組成的組中一種或多種金屬的合金。合適的陽(yáng)極混合物包含67％重量百分比的鋅粉、0.50％重量百分比的凝膠劑和32.5％重量百分比的其中含有40％重量百分比的氫氧化鉀的堿性電解質(zhì)。鋅的量的范圍在陽(yáng)極重量的63％至70％之間。上述成分列表中還可選擇加入的其它組分，如析氣緩蝕劑、有機(jī)或無(wú)機(jī)抗蝕劑、粘合劑或表面活性劑。析氣緩蝕劑或抗蝕劑的例子可包括銦鹽(如氫氧化銦)、全氟化烷基銨鹽、堿金屬硫化物等。表面活性劑的例子可包括聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯烷基醚、全氟化烷基化合物等?？赏ㄟ^(guò)將上述成分混入絲帶式攪拌機(jī)或鼓式混合器中進(jìn)行混合，然后將該混合物加工成濕漿，制造出第二電極。
適用于本發(fā)明的電池中使用的電解質(zhì)可以是37％重量百分比的氫氧化鉀水溶液。該電解質(zhì)可通過(guò)將一定量的流體電解質(zhì)放入由第一電極限定出的空腔中而被引入到電池中。該電解質(zhì)還可以在制造第二電極的工藝過(guò)程中由凝膠介質(zhì)吸收氫氧化鉀水溶液的方式而被引入到電池中。只要電解質(zhì)與第一電極62、第二電極68和隔板64相接觸，用什么方法將電解質(zhì)引入電池不是關(guān)鍵所在。
隔板64可以由無(wú)紡織物制成。隔板的一個(gè)功能是在第一和第二電極的界面處設(shè)置屏障。該屏障必須是電絕緣而且是離子可透過(guò)的。
以上僅是對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員以及制造和使用本發(fā)明的人來(lái)說(shuō)，可能對(duì)本發(fā)明進(jìn)行一些改動(dòng)。因此，應(yīng)該理解附圖中示出的實(shí)施例以及上述描述僅出于說(shuō)明的目的而不能用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍由下面的權(quán)利要求限定并根據(jù)專(zhuān)利法律包括等同原則予以解釋。
權(quán)利要求
1.一種壓力容器，包含氣體且具有壁部和排氣組件，所述壁部上設(shè)有穿過(guò)所述壁部的圓形開(kāi)口，所述排氣組件被固定在容器的壁部上并密閉所述開(kāi)口，所述組件包括a)剛性蓋，限定出至少一個(gè)穿過(guò)其中的孔，從而提供了通過(guò)所述蓋的通路，所述蓋位于所述壁部的開(kāi)口內(nèi)，以及b)固定在容器上并覆蓋于容器中的開(kāi)口上的柔性可破裂的圓盤(pán)形密封構(gòu)件，所述密封構(gòu)件具有一個(gè)與所述容器的壁部中的開(kāi)口共心對(duì)齊的環(huán)形可破裂的隔膜區(qū)域，所述隔膜位于蓋的下方，并且位于與容器接觸的密封構(gòu)件周邊和自密封構(gòu)件向蓋突出且與隔膜區(qū)域相互鄰接形成360°的界面的位于正中的管狀延伸部之間，在所述界面處，所述延伸部與所述隔膜相互接觸，所述可破裂的隔膜區(qū)域的上表面位于密封構(gòu)件最靠近蓋的一側(cè)，在隔膜的上表面上至少有兩個(gè)凸出部，所述凸出部距隔膜和延伸部的界面一定距離，由此確保鄰近延伸部的可破裂隔膜的環(huán)形部分保持不受所述凸出部的防礙，設(shè)置所述凸出部以響應(yīng)容器內(nèi)壓力的增加而與所述蓋相接觸，該壓力的增加導(dǎo)致所述隔膜沿360°界面與所述延伸部分離，在密封構(gòu)件已破裂后，所述凸出部限定出并保持在隔膜和蓋之間的間隙，由此使容器內(nèi)的壓力隨著容器內(nèi)的氣體通過(guò)破裂的密封構(gòu)件，然后再通過(guò)密封構(gòu)件與蓋之間的間隙，再通過(guò)所述蓋上的所述孔排出而減小。
2.如權(quán)利要求1所述的壓力容器，其中當(dāng)基于所述密封構(gòu)件的中心進(jìn)行測(cè)量時(shí)，所述凸出部的中心相隔的角度不超過(guò)120°。
3.如權(quán)利要求1所述的壓力容器，其中當(dāng)基于所述密封構(gòu)件的中心進(jìn)行測(cè)量時(shí)，所述凸出部的中心相隔的角度不超過(guò)90°。
4.如權(quán)利要求1所述的壓力容器，其中當(dāng)基于所述密封構(gòu)件的中心進(jìn)行測(cè)量時(shí)，所述凸出部的中心相隔的角度不超過(guò)45°。
5.如權(quán)利要求1所述的壓力容器，其中至少一個(gè)所述凸出部包括鄰接密封構(gòu)件上表面的底部，和位于與所述底部相對(duì)的凸出部的另一端的遠(yuǎn)端，所述凸出部漸縮以形成寬底部和窄遠(yuǎn)端。
6.如權(quán)利要求5所述的壓力容器，其中所述凸出部具有至少三個(gè)朝向一個(gè)共同的頂點(diǎn)漸縮的側(cè)面。
7.如權(quán)利要求1所述的壓力容器，其中所述間隙位于相鄰?fù)钩霾恐g的最短距離內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的壓力容器，其中所述密封構(gòu)件包含至少三個(gè)凸出部。
9.如權(quán)利要求1所述的壓力容器，其中所述密封構(gòu)件包含至少四個(gè)凸出部。
10.如權(quán)利要求9所述的壓力容器，其中所述凸出部包含全部朝向一個(gè)共同的頂點(diǎn)漸縮的第一側(cè)面、第二側(cè)面、第三側(cè)面和第四側(cè)面，所述第一側(cè)面和第二側(cè)面的形狀相互一致，而所述第三側(cè)面與第四側(cè)面的形狀不相同，且與所述第一側(cè)面和第二側(cè)面也同樣互不相同。
11.如權(quán)利要求1所述的壓力容器，其中所述隔膜與所述延伸部的分離在所述隔膜上產(chǎn)生至少270°的撕裂。
12.如權(quán)利要求1所述的壓力容器，其中所述組件包含第二剛性蓋。
13.如權(quán)利要求12所述的壓力容器，其中一個(gè)所述蓋包括至少兩個(gè)從其中穿過(guò)的孔。
14.如權(quán)利要求13所述的壓力容器，其中一個(gè)所述孔位于所述蓋 的中心。
15.如權(quán)利要求1所述的壓力容器，其中所述密封構(gòu)件是一體模制成形的彈性部件。
16.如權(quán)利要求15所述的壓力容器，其中所述密封構(gòu)件由包括尼龍、聚丙烯、聚砜和沖擊改性的聚苯乙烯的組中的一種材料制成。
17.如權(quán)利要求1所述的壓力容器，其中所述容器包括與所述容器物理接觸的第一電極、與延伸穿過(guò)所述密封構(gòu)件延伸部的導(dǎo)電構(gòu)件相接觸的第二電極、位于所述第一電極和所述第二電極之間的隔板，以及與所述電極相接觸的電解質(zhì)。
18.如權(quán)利要求17所述的壓力容器，其中當(dāng)所述第一電極與所述第二電極之間形成導(dǎo)電通路時(shí)，所述第二電極產(chǎn)生氫氣。
19.一種壓力容器，具有限定出一個(gè)開(kāi)口的壁部和固定在容器的開(kāi)口上的排氣組件，所述組件包括a)位于開(kāi)口內(nèi)的剛性蓋，以及b)固定在容器的開(kāi)口上并位于所述蓋下方的柔性可破裂的密封構(gòu)件，所述密封構(gòu)件包括當(dāng)密封構(gòu)件在容器內(nèi)的壓力增大的情況下沿著密封構(gòu)件正中部分破裂后，保持蓋與密封構(gòu)件之間的間隙的裝置，所述保持間隙的裝置包括設(shè)在最接近蓋的密封構(gòu)件表面上的兩個(gè)或多個(gè)凸出部。
20.如權(quán)利要求19所述的壓力容器，其中所述凸出部位于與密封構(gòu)件的中心距離相等的位置。
21.如權(quán)利要求19所述的壓力容器，其中所述凸出部自密封構(gòu)件朝向蓋漸縮。
22.如權(quán)利要求19所述的壓力容器，其中所述蓋限定出至少一個(gè)從其中穿過(guò)的開(kāi)口。
23.如權(quán)利要求19所述的壓力容器，其中所述保持間隙的裝置包括一個(gè)位于所述密封構(gòu)件中心的延伸部，所述延伸部接觸所述蓋。
24.如權(quán)利要求2 3所述的壓力容器，其中所述保持間隙的裝置包括一個(gè)位于所述延伸部和所述凸出部之間的密封構(gòu)件的無(wú)障礙環(huán)形部分。
25.如權(quán)利要求19所述的壓力容器，其中所述容器還包括與所述容器物理接觸的第一電極、與延伸穿過(guò)所述密封構(gòu)件的導(dǎo)電構(gòu)件相接觸的第二電極、位于所述第一電極和所述第二電極之間的隔板，以及與所述電極相接觸的電解質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種壓力容器，所述壓力容器具有能可靠地防止已排氣的密封構(gòu)件重新密封的排氣組件。在一個(gè)實(shí)施例中，該排氣組件密封住該容器的一端，所述容器包括第一電極、第二電極、位于第一和第二電極之間的隔板、以及與電極和隔板相接觸的電解質(zhì)。該密封構(gòu)件包括至少兩個(gè)設(shè)置在密封構(gòu)件表面上的凸出部。在密封構(gòu)件已破裂之后，該凸出部限定出并保持了在蓋與密封構(gòu)件之間的間隙，從而使得容器內(nèi)的壓力減小。
文檔編號(hào)H01M2/12GK1802760SQ200480006452
公開(kāi)日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2004年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月11日
發(fā)明者R·M·詹米 申請(qǐng)人:永備電池有限公司