一种筒形电池的密封结构和筒形电池的制作方法

1.本实用新型涉及电池部件领域，尤其涉及一种筒形电池的密封结构和筒形电池。


背景技术：

2.对于筒形电池（例如碱性电池）来说，密封圈、铜针与底盖（也称“负极盖”）的组合体称集电体，密封圈是介于电池铜针、底盖（也称“负极盖”）与电池钢壳之间，主要起着密闭电池内部空间、防止正常使用中电池电液漏出和防止不正常使用中电池爆炸的作用。
3.在电池外部尺寸限定和密封圈占据电池内部部分空间的情况下，负极盖上表面到密封圈除中心柱外的最低点的垂直距离越小，电池内部有效可填充反应物质体积就越大。随着对电池性能的提高需求，原先的密封圈结构影响电池内部物质增加从而影响提升电池性能的方案的实施。另外，由于现有的碱性电池的密封圈的固有结构问题，密封圈罩住隔离管情况也未达到理想状况，电池跌落时，在冲击作用下电池内部有负极材料从隔离管开口部溢出或负极材料将隔离管开口部冲破并从破损处溢出导致电池内部短路的偶发现象，进而影响电池的抗跌落性能和安全性能。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的之一在于提供一种筒形电池的密封结构，该结构能够解决上述现有技术中所存在的问题。
5.一种筒形电池的密封结构，包括为了对电池钢壳的上端开口部进行封口而设置的筒形电池用密封圈；
6.所述密封圈由沿所述电池钢壳的中心轴线方向设置的中心柱、在对所述电池钢壳封口时与所述开口部的内周面接触的电池钢壳接触部以及连接设置在所述中心柱与所述电池钢壳接触部之间的环形盘状部组成；
7.靠近所述中心柱的一段所述环形盘状部沿从外周向中心的径向延伸方向向下倾斜形成环形的斜坡段，所述斜坡段的倾斜下端向下延伸至所述中心柱的外周面处，所述斜坡段的倾斜上端设有负极盖抵触部；
8.在所述斜坡段上设有防爆沟。
9.通常情况，电池内部气压均大于外部大气压，电池内密封圈受到向上的压力。由于本实用新型的靠近所述中心柱的一段所述环形盘状部沿从外周向中心的径向方向向下倾斜形成环形的斜坡段，作用在所述斜坡段处的向上的力将分解为垂直于所述斜坡段向上的力和平行于所述斜坡段的向上的力。随着内部压力逐渐增大，会使所述密封圈的所述负极盖抵触部与负极盖接触并配合贴紧，接触后密封圈受到的于所述斜坡段的向上的力将与负极盖给予的支持力抵消，有效抑制密封圈内部继续向上和向外变形。与现有的碱性电池密封圈的环形盘状部水平设置的结构相比，本实用新型的所述密封圈的所述斜坡段受到电池内部的力经过分解后变小，更有利于电池长期储存不漏液。并且，当电池不正确安装使用时，电池可能被短路或充电从而导致电池内部温度升高和内部气压增加，为防止电池爆炸
电池内部气体需要在电池内部压力大于电池封口力前释放出来，这要求密封圈防爆沟破裂和密封圈不能紧贴负极盖盖顶和负极盖上的防爆孔，以便电池内部压力从密封圈破损处再到负极盖的防爆孔处释放出来。在密封圈破裂前斜坡段会经历向上变形的过程，相对于现有的碱性电池密封圈的环形盘状部水平设置的结构来说，斜坡段设计下密封圈破裂前的变形量更小。此外，所述斜坡段设计有利于增加斜坡段中的防爆沟到负极盖盖顶的距离，即增加密封圈防爆沟破裂时的所需要的变形空间，防止密封圈紧贴负极盖盖顶，也让密封圈在保障电池的不正确安装情况的安全性能下能做到更薄，从而增加电池内部有效可填充反应物质体积，为电池性能提升提供有效路径。另，所述密封圈的结构简易，降低注塑难度。
10.优选的，所述防爆沟位于所述斜坡段的下表面上。
11.优选的，所述防爆沟为一以所述中心柱为中心周向延伸设置的环形沟槽。在具体实施过程中，所述防爆沟的断面优选呈外大内小由外向内逐渐收缩的形状。
12.优选的，所述斜坡段的非防爆沟位置处的厚度与所述防爆沟最薄处的厚度比值为 2～6。
13.优选的，所述防爆沟位于所述斜坡段的靠近所述中心柱外周面的位置处。
14.优选的，对所述电池钢壳封口时，在由所述电池钢壳接触部的内周面、所述环形盘状部的上表面以及所述中心柱的外周面三者一起无缝隙围合成的密封圈内腔内还嵌置扣合有一筒形电池用负极盖，所述负极盖的最外沿为盖檐。在具体实施过程中，所述电池钢壳接触部的上边缘向所述负极盖侧翻折形成环形的密封圈翻边，所述盖檐的上周面边缘与所述密封圈翻边的内周面相贴合；所述电池钢壳的上边缘向所述密封圈侧翻折形成环形的电池钢壳翻边，所述电池钢壳翻边压抵在所述密封圈翻边的外周面上并提供向下压紧所述密封圈翻边以及所述盖檐的上周面边缘的作用力，从而实现电池的封口。进一步的，所述负极盖还包括从所述盖檐的内周沿向上延伸形成的环形的盖侧壁，所述盖侧壁与所述盖檐的连接位置处设有圆弧过渡部，所述负极盖抵触部为一与所述圆弧过渡部的下表面相适配的弧形槽。所述密封圈的所述斜坡段与所述负极盖的所述圆弧过渡部配合贴紧效果更好，接触稳定性更好，应力分散效果更好。更进一步的，在所述密封圈的所述斜坡段未发生变形时，所述圆弧过渡部的下表面与所述负极盖抵触部之间存在0.02-0.3mm宽的间隙；在所述密封圈的所述斜坡段在电池内压作用下发生变形时，所述圆弧过渡部的下表面与所述负极盖抵触部相抵触配合。随着内部压力逐渐增大，会使所述密封圈的所述负极盖抵触部与所述负极盖逐渐靠拢、接触直至配合贴紧，而在所述密封圈的所述斜坡段未发生变形时，所述圆弧过渡部的下表面与所述负极盖抵触部之间则不相抵触。当然，在所述密封圈的所述斜坡段未发生变形时，所述圆弧过渡部的下表面与所述负极盖抵触部之间也可以相抵触。所述负极盖还包括位于所述盖侧壁的上端开口处的盖顶，所述盖顶的下表面上垂直设有一铜针，所述中心柱上沿其中心轴线方向开设有供所述铜针插入的中心孔，在装配电池时，所述铜针的下端穿过所述中心孔并插入位于隔离管内的负极材料中。
15.优选的，所述负极盖的所述盖檐沿自外向中心的径向方向依次分为盖檐水平段和盖檐向下倾斜延伸段组成；所述盖檐水平段的外周面与所述密封圈的所述电池钢壳接触部的内周面相贴合；所述盖檐向下倾斜延伸段与水平面的夹角为5
°
～45
°
。本实用新型的盖檐设计有利于电池集电体更加轻薄的前提下，还有利于位于负极盖外侧的、用于防止电池钢壳与负极盖被金属物质连接造成外部短路的电池底圈的套入。
16.优选的，在所述盖侧壁上沿其周向间隔开设有数个防爆孔。所述防爆孔通常为长条状。所述防爆孔的个数优选为偶数，且均匀对称的发布在所述盖侧壁上。防爆孔的设置是为了电池内部气量较大至使密封圈破裂后，内部气体可以释放出，减小安全隐患。
17.优选的，所述密封圈的所述环形盘状部上沿其周向向下凹陷形成环形凹陷段；所述凹陷段沿自外向中心的径向方向依次分为下行段、中间过渡段和上行段三段，所述上行段的下表面与所述斜坡段的下表面之间圆弧过渡相连从而在所述密封圈的环形盘状部的下表面上形成一弧形的隔离管端部容置槽。在将密封圈装入电池钢壳时，所述电池钢壳内同轴嵌置有一筒状的隔离管；在所述密封圈垂直向下插入所述正极钢壳的上端开口内时所述隔离管的上端与所述上行段的下表面抵触并在所述隔离管端部容置槽内侧面的导向作用下向中心侧弯折形成隔离管上沿翻边，使得所述隔离管上沿翻边的上表面与所述斜坡段的下表面贴紧配合。在电池封口时，电池受到的外力由所述电池钢壳向所述密封圈的所述电池钢壳接触部再向所述防爆沟处由外到内传导。防爆沟处是密封圈最薄弱的位置。所述凹陷段的设计不仅能够让密封圈受到的外力在该部位缓冲后不再继续向防爆沟处传导，减小封口时防爆沟处受损的概率。并且，本实用新型的所述隔离管的上端部在所述隔离管端部容置槽内侧面的导向作用下向内弯折，隔离管向内向下弯折角度更大，与所述密封圈的贴合效果更好，改善密封圈罩住隔离管的情况，降低电池跌落后位于所述隔离管内腔中的负极材料从隔离管上端溢出或隔离管破损负极材料溢出造成内短概率，提升电池品质。
18.本实用新型的目的之二在于提供一种筒形电池，其具有本实用新型目的之一所述的筒形电池的密封结构。
附图说明
19.图1是本实用新型的筒形电池用密封圈的纵向剖视结构示意图；
20.图2是本实用新型的筒形电池的密封结构及筒形电池的纵向剖视结构示意图；
21.其中图1和图2中的点划线均为所述密封圈的中心轴线。
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型的筒形电池的密封结构和筒形电池的最佳具体实施方式作详细的说明：
23.结合图1和图2，一种筒形电池的密封结构，包括为了对电池钢壳10的上端开口部进行封口而设置的筒形电池用密封圈20；
24.所述密封圈20由沿所述电池钢壳10的中心轴线方向设置的中心柱21、在对所述电池钢壳10封口时与所述开口部的内周面11接触的电池钢壳接触部22、以及连接设置在所述中心柱21与所述电池钢壳接触部22之间的环形盘状部23组成；
25.靠近所述中心柱21的一段所述环形盘状部23沿从外周向中心的径向延伸方向向下倾斜形成环形的斜坡段231，所述斜坡段231的倾斜下端向下延伸至所述中心柱21的外周面处，所述斜坡段231的倾斜上端设有负极盖抵触部232；
26.在所述斜坡段231上设有防爆沟24；
27.对所述电池钢壳10封口时，在由所述电池钢壳接触部22的内周面、所述环形盘状部23的上表面以及所述中心柱21的外周面三者一起无缝隙围合成的密封圈内腔内还嵌置
扣合有一筒形电池用负极盖30，所述负极盖30的最外沿为盖檐33；
28.所述负极盖30还包括从所述盖檐33的内周沿向上延伸形成的环形的盖侧壁32，所述盖侧壁32与所述盖檐33的连接位置处设有圆弧过渡部34，所述负极盖抵触部232为一与所述圆弧过渡部34的下表面相适配的弧形槽；
29.在所述密封圈20的所述斜坡段231未发生变形时，所述圆弧过渡部34的下表面与所述负极盖抵触部232之间存在0.02-0.3mm宽的间隙100；在所述密封圈20的所述斜坡段231在电池内压作用下发生变形时，所述圆弧过渡部34的下表面与所述负极盖抵触部232相抵触配合。
30.如图2所示，一种筒形电池，具有上述的筒形电池的密封结构。
31.对所述电池钢壳10封口时，所述电池钢壳接触部22的上边缘向所述负极盖30侧翻折形成环形的密封圈翻边221，所述盖檐33的上周面边缘与所述密封圈翻边221的内周面相贴合；所述电池钢壳10的上边缘向所述密封圈20侧翻折形成环形的电池钢壳翻边12，所述电池钢壳翻边12压抵在所述密封圈翻边221的外周面上并提供向下压紧所述密封圈翻边221以及所述盖檐33的上周面边缘的作用力，从而实现电池的封口。
32.通常情况，电池内部气压均大于外部大气压，随着内部压力逐渐增大，会使所述密封圈20的所述负极盖抵触部232与所述负极盖30逐渐靠拢、接触直至配合贴紧。与现有的碱性电池密封圈的环形盘状部23水平设置的结构相比，本实用新型的所述密封圈20的所述斜坡段231受到电池内部的力经过分解后变小，更有利于电池长期储存不漏液；并且，相对于现有的碱性电池密封圈的环形盘状部23水平设置的结构来说，斜坡段231设计下密封圈20破裂前的变形量更小避免密封圈20变形紧贴负极盖盖顶31和负极盖30上的防爆孔321；同时，电池内部有效可填充反应物质体积也更大；另外，所述密封圈20的结构简易，降低注塑难度。
33.当然，在所述密封圈20的所述斜坡段231未发生变形时，所述圆弧过渡部34的下表面与所述负极盖抵触部232之间也可以相抵触。另外，在所述负极盖抵触部232与所述负极盖30相抵触时，二者可以为点接触、线接触或任意形状的面接触均可，但所述密封圈20的所述斜坡段231与所述负极盖30的所述圆弧过渡部34配合贴紧效果更好，接触稳定性更好，应力分散效果更好。
34.优选的，如图1和图2所示，所述斜坡段231的下表面上设有防爆沟24。当然，所述防爆沟24也可以位于所述斜坡段231的上表面上。
35.优选的，所述防爆沟24为一以所述中心柱21为中心周向延伸设置的环形沟槽。如图1和图2所示，所述防爆沟24的断面优选呈外大内小由外向内逐渐收缩的形状。
36.优选的，所述斜坡段231的非防爆沟位置处的厚度a与所述防爆沟最薄处的厚度d比值为 2～6。
37.优选的，如图1和图2所示，所述防爆沟24位于所述斜坡段231的靠近所述中心柱21外周面的位置处。当然，所述防爆沟24位于所述斜坡段231上的任意位置处均可。
38.优选的，所述负极盖30还包括位于所述盖侧壁32的上端开口处的盖顶31，所述盖顶31的下表面上中心垂直处设有一铜针40（负极盖30和铜针40通常通过焊接的方式连接），所述中心柱21上沿其中心轴线方向开设有供所述铜针40插入的中心孔211，在装配电池时，所述铜针40的下端穿过所述中心孔211并插入位于隔离管50内的负极材料中。
39.优选的，如图2所示，所述盖檐33沿自外向中心的径向方向依次分为盖檐水平段331和盖檐向下倾斜延伸段332组成；所述盖檐水平段331的外周面与所述密封圈的所述电池钢壳接触部22的内周面相贴合；所述盖檐向下倾斜延伸段332与水平面的夹角为5
°
～45
°
。本实用新型的盖檐33设计有利于电池集电体更加轻薄的前提下，还有利于位于负极盖30外侧的、用于防止电池钢壳10与负极盖30被金属物质连接造成外部短路的电池底圈的套入。
40.在具体实施过程中，如图2所示，在所述盖侧壁32上沿其周向间隔开设有数个防爆孔321。所述防爆孔321通常为长条状。所述防爆孔321的个数优选为偶数，且均匀对称的发布在所述盖侧壁上。防爆孔321的设置是为了电池内部气量较大至使密封圈破裂后，内部气体可以释放出，减小安全隐患。
41.优选的，如图1和图2所示，所述密封圈20的所述环形盘状部23上沿其周向向下凹陷形成环形凹陷段233；所述凹陷段233沿自外向中心的径向方向依次分为下行段、中间过渡段和上行段三段，所述上行段的下表面与所述斜坡段231的下表面之间圆弧过渡相连从而在所述密封圈的环形盘状部23的下表面上形成一弧形的隔离管端部容置槽26。在将密封圈装入电池钢壳时，所述电池钢壳10内同轴嵌置有一筒状的隔离管50；在所述密封圈20垂直向下插入所述正极钢壳10的上端开口内时所述隔离管50的上端与所述上行段的下表面抵触并在所述隔离管端部容置槽26内侧面的导向作用下向中心侧弯折形成隔离管上沿翻边51，使得所述隔离管上沿翻边51的上表面与所述斜坡段231的下表面相贴合。在电池封口时，电池受到的外力由所述电池钢壳10向所述密封圈20的所述电池钢壳接触部22再向所述防爆沟24处由外到内传导。防爆沟24处是密封圈最薄弱的位置。所述凹陷段233的设计不仅能够让密封圈20受到的外力在该部位缓冲后不再继续向防爆沟24处传导，减小封口时电池密封圈防爆沟24受损的概率。并且，本实用新型的所述隔离管50的上端在所述隔离管端部容置槽26内侧面的导向作用下向内弯折，隔离管50向内弯折角度更大，与所述密封圈20的贴合效果更好，改善密封圈20罩住隔离管50的情况，降低电池跌落后位于所述隔离管50内腔中的负极材料从隔离管上端溢出或隔离管破损负极材料溢出造成内短概率，提升电池品质。当然，本实用新型的所述环形盘状部23也可以不设置凹陷段233。
42.此外，本实用新型的所述凹陷段233的形状不限于附图中的“u”字形，其也可以为“v”字形等。
43.本实用新型对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。