專利名稱：用于電化學(xué)電池的封閉組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電化學(xué)電池的封閉組件。更具體地，公開了一種包含鋰的原電化學(xué)電池。所述電池具有封閉組件，包括蓋板，具有沿其軸向中部布置的支架的密封墊圈，及正溫度系數(shù)(PTC)裝置，其中，所述封閉件的布置將PTC與主軸向壓縮力隔離。通過圍繞蓋板夾物模壓墊圈來制造預(yù)成型的密封組件。
背景技術(shù)：
電化學(xué)電池，包括但不限于具有作為電化學(xué)活性材料的鋰金屬或合金的電化學(xué)電池，常常利用一個或多個正溫度系數(shù)(“PTC”)安全防護(hù)裝置。這些裝置在特定條件下恰當(dāng)?shù)叵拗颇軌蛄鹘?jīng)電池的電流。例如，由于外部短路、嘗試對原電池再充電、對可充電電池不適當(dāng)充電、強(qiáng)制過放電、或者將電池不正確地安裝在設(shè)備中，會在電化學(xué)電池中產(chǎn)生足以激活PTC裝置的過熱。通常，PTC裝置包括含有聚合物和諸如碳之類的導(dǎo)電粒子的層。當(dāng)將PTC裝置的溫度升高到高于激活溫度時，聚合物以將散布在PTC中的導(dǎo)電粒子切斷電連接的方式進(jìn)行熱膨脹，從而切斷通過PTC裝置的電流。因此，電化學(xué)電池設(shè)計必須考慮到PTC裝置的熱膨脹。圓柱形電化學(xué)電池，例如AA或AAA型號的電池組(lottery)，由罐體(S卩，具有閉合底部的圓柱體)和蓋板構(gòu)成，并具有大于罐體直徑的總體罐高。在罐體的底部和蓋板上整體構(gòu)成了電池的電端子。隨后通過在蓋板和罐體的部分開放端之間壓入墊圈或密封件來密封容器(即，罐體和蓋板的組合)。為了確保氣密封，應(yīng)在圓柱的軸向和徑向上都保持壓縮力，通常通過將罐體的側(cè)壁卷邊(bead)，隨后在蓋板上彎曲罐體的開放端的邊緣。通常將 PTC裝置連接到蓋板，這種封閉件會使得PTC裝置受到軸向壓縮力，其不利于PTC的激活。圖7中示出了市場上可買到的鋰鐵二硫化物電池(lithium-iron disulfide cell)的常用封閉件。電化學(xué)電池1包括配置在電池末端(terminal end)的蓋板2和PTC 裝置4。墊圈6具有基本均勻形狀的軸向中間部分。在C形墊圈6中固定、收容或夾持了蓋板2、PTC裝置4和接觸組件8 (其包括反轉(zhuǎn)蓋板和彈簧)。特別地，在電池密封期間必須施加軸向力以便卷曲罐體3的末端邊緣，從而在自身的封閉操作過程中使得PTC裝置4遭受到軸向壓縮力。此外，因為卷曲的邊緣依然保留在原處且彈性墊圈保持軸向受壓，在整個電池壽命期間仍會繼續(xù)軸向約束PTC的激活(其需要PTC的軸向膨脹)。多個方案已經(jīng)嘗試允許PTC裝置消除PTC裝置不想要的軸向壓縮，從而允許其在激活時膨脹。一個此類方案設(shè)想使用額外的導(dǎo)電元件，和/或類似彈簧的裝置，盡管這需要基本上重構(gòu)(并減小尺寸)PTC裝置。還使用了在低于PTC裝置激活的溫度變軟的墊圈材料，但這會無法使用最佳性能的材料。再另一個方案是將PTC定位在容器外，但這需要用于將PTC附接在罐體/蓋板上的裝置，并增加了 PTC受損的可能性。美國專利No. 6，090, 322涉及一種用于將C形墊圈整體夾物模壓到硬幣形電池中金屬密封板的外邊緣上的方法。美國專利No. 6，274，267描述了將問號形的墊圈夾物模壓在圓柱形電池蓋板周圍。在后一專利的一些實施例中，PTC裝置位于卷邊和容器開放端的彎曲部分之間，與一個或多個端蓋相鄰；然而，這種設(shè)置使PTC裝置在電池密封過程中受到軸向壓縮力。美國專利No. 5，376，467描述了一種具有正溫度系數(shù)電阻的有機(jī)電解液電池。在一個實施例中，在導(dǎo)電環(huán)形件上支撐PTC電阻，以使得PTC電阻與彎曲區(qū)域徑向向內(nèi)隔開。 在第二個實施例中，將其布置在蓋板的中心，并由支撐件連接到密封件。在這兩個例子中， 這些布置必須要將PTC電阻焊接或粘接固定到額外的導(dǎo)電密封件上，且PTC電阻必須具有基本上小于電池罐體內(nèi)徑的直徑，從而限制了 PTC電阻的表面積量和總體效果。美國專利No. 5，766，790涉及一種用于在蓄電池中使用的安全防護(hù)裝置，其依賴于一系列的碟形彈簧。來自電池外殼的內(nèi)壓力使彈簧變形，以便斷開外端子與一個碟形彈簧之間的電接觸。特別地，這個裝置需要多個移動部件，并完全依賴于由電解液過熱而引起的電池中的內(nèi)壓力，而不是由設(shè)置在電池上的電力需要(S卩，負(fù)載)而激活。美國專利No. 6，531，242和日本公開No. 05-151944公開了在電池封口中使用多個墊圈。這些墊圈一起工作以使得施加在PTC裝置上的壓縮力最小。在前者中，一系列嵌套的墊圈與鉛板和PTC裝置一起配合工作。在后者中，提供了兩個分離的墊圈，與PTC裝置取得接觸的墊圈具有低于PTC裝置的激活溫度的熔點，從而確保了 PTC裝置可以在必要時膨脹到變軟的墊圈中。包含額外部件(例如，兩個或多個墊圈)增加了制造復(fù)雜性和成本。美國專利No. 6，620，544公開了依賴于接近PTC裝置布置的金屬泡沫材料“減震器”和分離的絕緣環(huán)的電化學(xué)電池。在此，金屬泡沫材料允許PTC裝置在激活時膨脹，同時絕緣環(huán)厚于PTC裝置，以允許在密封電池時部件適當(dāng)?shù)拈g隔。如同以上的U. S. 5，376，467 一樣，這種布置需要使用更小直徑的PTC裝置。最后，日本公開No. 10_16觀05設(shè)想了沿著電池中軸提供PTC裝置。在此，PTC裝置通過限制其總直徑而免于受到彎曲力，但是這個受限的直徑通過限制與電極接觸的表面積量而降低了 PTC裝置的效果。此外，PTC裝置的這個中心位置避免了包括常用的排氣裝置。最后，如參考文獻(xiàn)中指出了，這種布置的一些實施例允許PTC裝置與容納在電池外殼內(nèi)的有機(jī)電解液接觸。在此類例子中，PTC裝置不允許與有機(jī)溶劑反應(yīng)或溶解于其中，從而在化學(xué)相容性方面提出了非常大的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上情況，本發(fā)明特別設(shè)想了一種鋰電化學(xué)電池設(shè)計方案，具有能夠在所需溫度限制流經(jīng)的電流的PTC裝置(通常出現(xiàn)在濫用情況下)，而同時又不限制PTC裝置激活能力，并且基本上不減小其表面積或形狀。另外，該電池設(shè)計方案在PTC裝置激活前后的伸展期間保持了可靠的、壓縮的密封力，而不會使PTC裝置直接暴露于電解液有機(jī)溶劑。本發(fā)明中的PTC裝置通常會經(jīng)歷相變以限制溫度在85°C到175°C之間的電流。依據(jù)該設(shè)計以及其它電池材料的熔點(例如，墊圈聚合物)和/或電池可以排氣的溫度來最終規(guī)定該PTC優(yōu)選的激活溫度。如上所述，應(yīng)使得布置在電池的電氣路徑中的(即，在電極與端子之間)PTC的表面積最大，以確保最有效地利用PTC。所述電池設(shè)計方案包括固定在電池容器的開放端的封閉組件。該封閉組件包括 PTC，并構(gòu)成對電解液蒸汽傳輸?shù)挠行琳?，這確保了電池在受到諸如過流或過高溫度之類的濫用情況時不會爆炸。該封閉組件的設(shè)計方案主要在密封墊內(nèi)部施加徑向和軸向力， 以避免電解液溢出和水汽侵入，但在不干擾排氣機(jī)構(gòu)的情況下，使得出現(xiàn)在端部組件中的 PTC裝置部分或完全避開了主軸向壓縮力。特別地，墊圈必須由電絕緣、耐電解液的化學(xué)降解且長時間內(nèi)不受冷流影響或損失其結(jié)構(gòu)或機(jī)械完整性的材料制成。夾物模壓(insert molding)可以用于將墊圈直接與另一個組件結(jié)合為一體，諸如容器或封閉組件，或者更具體地，如封閉組件的蓋板或反轉(zhuǎn)蓋板。通過改變密封墊圈的橫截面形狀，從PTC裝置消除了在制造及隨后的電池存儲/ 使用期間有效密封電池所必需的壓縮力。這種設(shè)置允許PTC裝置i)避免在制造過程中受損，ii)在激活過程中膨脹及iii)通過使得在電池的內(nèi)部電極與電池外殼的外端子之間的電連接的表面積最大而減小電阻。具體地，所述封閉組件被構(gòu)造為產(chǎn)生兩個軸向壓縮區(qū)域主要區(qū)和次要區(qū)(即，分別來說，在施加軸向壓縮的彎邊下的區(qū)域，和施加最小壓縮的與墊圈的第二壁同心相鄰的區(qū)域)。主要區(qū)負(fù)責(zé)保持電池的封閉密封，并且它會受到連同容器側(cè)壁中產(chǎn)生的環(huán)形卷邊一起進(jìn)行的彎邊或彎曲操作的影響。次要區(qū)比主要區(qū)的壓縮力小。以此方式，PTC裝置受到比封閉組件的其它相應(yīng)部件更小的軸向壓縮力，從而避免了 PTC裝置受損并允許它不受約束地激活。特別地，墊圈材料必須具有足夠的剛性，以允許這些高和低壓縮區(qū)的形成，并且對于雙壁墊圈來說使用單注入成型熱塑性材料是有利的，因為它允許部件的大規(guī)模生產(chǎn)， 同時避免了材料相容性及相關(guān)問題。在一個實施例中，環(huán)形密封件(S卩，密封墊圈)具有E形橫截面(在最終封閉的電池中)，盡管墊圈的最初橫截面形狀可以類似于F形，在此，開放端的彎曲加工在徑向上部分或完全地壓縮墊圈的末端凸緣。在每種情況下，構(gòu)造沿著環(huán)形墊圈的軸向內(nèi)側(cè)壁定向的徑向突出部，以便圍繞PTC裝置同心相配合。墊圈還可以具有上和下凸緣，其在環(huán)的內(nèi)徑的上和下邊界處向內(nèi)徑向突出。與PTC裝置相比，該突出部具有更大的高度(沿容器的軸線測量的)。由于這個突出部，更普遍地由于整個墊圈，由在PTC裝置的激活溫度仍保持其剛性的材料構(gòu)成，這個突出部就有助于在電池制造及其隨后的操作期間，使PTC裝置避開不想要的主要軸向壓縮力。該突出部還允許墊圈接受與PTC裝置相關(guān)的端部組件的其它特征， 從而給予組件、墊圈與容器之間更好的徑向和軸向密封。也可以提供多個突出部。另外或者可替換地，無需特別塑造上和下凸緣以便具有向內(nèi)的突出部，而可以改為通過電池自身的封閉過程(例如，彎曲)來成形。最終，通過參考以下的說明書和權(quán)利要求書，可以獲得包括其多個特點和實施例的本發(fā)明完整說明。


通過結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明的詳細(xì)說明書會更好地理解本發(fā)明，并且其它特點和優(yōu)點會變得顯而易見，其中圖1是具有多個軸向壓縮區(qū)域的本發(fā)明一個實施例的橫截面圖，具有墊圈和包括球形排氣件的端部組件；圖2是圖1的另一實施例的橫截面正視圖；圖3是本發(fā)明一個實施例的橫截面正視圖，其具有墊圈和封閉組件，包括箔片排氣件、多個軸向壓縮區(qū)域；圖4是本發(fā)明一個實施例的橫截面圖，示出了具有硬幣形排氣機(jī)構(gòu)的封閉組件和具有多個軸向壓縮區(qū)域的墊圈；圖5是圖3或圖4的另一實施例的橫截面圖；圖6是圖1的另一實施例的橫截面圖；圖7是現(xiàn)有技術(shù)實施例的橫截面圖；及圖8是本發(fā)明一個實施例的橫截面圖，示出了軸向壓縮力和墊圈的多個直徑，其可以適用于圖1至圖6中示出的任一實施例。
具體實施例方式本說明書中通篇使用的術(shù)語“電化學(xué)電池”具有廣泛意義，包括能夠以正電極、負(fù)電極、隔板和電解液產(chǎn)生電流的任何系統(tǒng)，盡管本發(fā)明最適用于使用非水的電解液的系統(tǒng)。 圓柱形容器是任意管狀容器，具有至少一個開放端，其軸向高度大于其直徑。在墊圈的上下文中，“突出部”或“凸出部”是水平取向特性，其從墊圈的軸向側(cè)壁徑向向內(nèi)凸出；因而，突出部與在墊圈頂部或底部定向的凸緣在結(jié)構(gòu)和功能上不同(不管凸緣是彎曲或定位在徑向上或者多個軸向上的)。本發(fā)明涉及一種電化學(xué)電池，優(yōu)選地包含作為電化學(xué)活性材料的鋰或鋰合金和非水電解液，具有電池封閉組件，所述電池封閉組件包括圓柱形容器，所述圓柱形容器具有由端部組件密封的開放端，端部組件包括壓力釋放排出部件，該部件能夠在電池內(nèi)部壓力達(dá)到或高于預(yù)定壓力時排氣。參考附圖會更好地理解本發(fā)明，其中，圖1示出了本發(fā)明中圓柱形電化學(xué)電池10的一個實施例。電池10是FR-6型圓柱形原電池。但是，應(yīng)該理解，本發(fā)明也適用于其它電池類型、材料和結(jié)構(gòu)。電池10具有外殼12，其包括罐體形式的容器14，該罐體具有閉合的底部和開放的頂端，封閉組件安裝在其中。與圓柱形電池相關(guān)的機(jī)械強(qiáng)度、封閉/密封要求和內(nèi)部電池設(shè)計明顯與硬幣形或紐扣形電池不同，尤其是，圓柱形狀擁有較好的箍強(qiáng)度，且不會經(jīng)受硬幣形和紐扣形電池通常遇到的軸向膨脹。用與開放頂端相配合的端部組件30封閉容器14的開放頂端。容器14在容器頂端附近具有圓周向內(nèi)凸出部或卷邊16，其支撐一部分端部組件30。卷邊16通常認(rèn)為是劃分容器14的頂部和底部。包含容器14和端部組件30的封閉組件安裝在容器14的頂部中，并將電極組件60密封在容器14的底部內(nèi)。在此示出的電極組件60是“卷芯結(jié)構(gòu)(jellyroll construction) ”，其包括螺旋形纏繞在一起的陽極或負(fù)電極62、陰極或正電極64和隔板 66。一層或多層隔板66可以用于允許離子傳導(dǎo)并避免電極62、64之間的直接電接觸。電解液也容置在容器14內(nèi)。容器14可以是多種幾何形狀的端部開放容器中的一種，例如，棱柱形和矩形容器，只要遵循本文與封閉組件相關(guān)的教導(dǎo)。由于端部開放圓柱形電池的密封提出了與產(chǎn)生密封所需的徑向和軸向力有關(guān)的難題，就希望與容器14相配合以使得蒸汽傳輸最小的端部組件30具有對圓柱形容器特殊的適用性。容器14優(yōu)選的是具有一體化封閉底部的金屬罐。然而，在一些實施例中也可以使用最初兩端開放的金屬管。在一個實施例中，容器14是鋼的，例如其可任選地至少在外側(cè)鍍鎳，以保護(hù)容器外露的表面免于腐蝕或者提供所希望的外觀。例如，罐體可以由冷軋鋼 (CRS)制成，并且可以至少在外側(cè)鍍鎳，以保護(hù)容器外側(cè)免于腐蝕。通常，根據(jù)本發(fā)明的CRS 容器對于FR6電池可以具有約7到10密耳(mil)之間的壁厚，或者對于FR03電池可以具有6到9密耳之間的壁厚。可以改變電鍍的類型，以提供不同程度的耐腐蝕性，改善接觸電阻或提供所需的外觀。鋼的類型部分取決于構(gòu)成容器的方式。對于拉伸的罐，鋼可以是擴(kuò)散退火的、低碳的、鋁鎮(zhèn)靜的、SAE 1006或與之等效的鋼，具有ASTM 9到11的晶粒度和等軸至略微伸長的晶粒形狀。也可以使用其它金屬以滿足本領(lǐng)域中已知的特定需要；例如，在將電池的開路電壓設(shè)計為大于或約為3伏時，或者電池是可再充電的，可以使用不銹鋼，以便提供相對更大的耐腐蝕性。可替換的容器材料的實例包括但不限于，不銹鋼、鍍鎳不銹鋼、 包鎳不銹鋼、鋁及其合金。具體地如圖1和2所示，卷邊16向內(nèi)凸出，優(yōu)選地圍繞圓柱形容器的圓周延伸。 卷邊16具有上壁18、下壁20和過渡部件22，所述過渡部件將上壁18連接到下壁20。上壁18可以朝向電池的徑向中心向上傾斜。卷邊16在上壁18與容器14的彎曲端對之間提供了所需的軸向壓縮?？傊峁┚磉?6以幫助在容器14和端部組件30的密封過程中及之后產(chǎn)生并保持軸向閉合力。在于2008年6月11日提交的美國專利申請序列號 No. 12/136，910(美國公開號未決)中可以找到有關(guān)于卷邊的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)，其由此通過參考并入本文。將端部組件30布置在容器14的頂部中，并包括端蓋32，其具有充當(dāng)一個電池端子的導(dǎo)電接頭；PTC裝置34，其限制或切斷通過電池的電流；可破裂的壓力釋放排氣機(jī)構(gòu) 36;墊圈或密封件40和接觸件50，例如焊接的導(dǎo)線或彈簧，其定義了圖1的裝置中所示的開口。電絕緣聚合物墊圈40可以位于容器14與端部組件30的部件之間，以使得端部組件 30具有與容器14不同的極性。PTC裝置34布置在接觸端蓋32與電極組件60的正電極64之間的電氣路徑中。 因此，當(dāng)由于濫用情況而激活PTC裝置時，如果不是完全消除的話，就嚴(yán)格限制從電極組件 60流向端蓋32的電流。以此方式，當(dāng)電池受到諸如由例如電池外部短路、誤充電、安裝顛倒或強(qiáng)制放電所引起的過流和/或過高溫度情況之類的濫用情況時，PTC保護(hù)電池10免于受損或解體。導(dǎo)電接觸端32優(yōu)選地在容器14的末端上突出，并由容器14的向內(nèi)彎曲端M 支撐在適當(dāng)?shù)奈恢?，絕緣墊圈40位于其之間。如上所述，彎曲端M施加軸向閉合力。在電池10的封閉操作中進(jìn)行這個彎曲；就是說，容器14隨著端部組件30安裝在適當(dāng)位置而卷邊，隨后彎曲端部M以產(chǎn)生如上所述的軸向壓縮力。電化學(xué)電池，具體的包括鋰或基于鋰的合金的電池，會遭受到由內(nèi)部或外部短路、 非故意的充電、制造或不良設(shè)計的裝置等所引起的濫用的情況(例如，高溫、過流等)。因此，PTC裝置34是電池10中的關(guān)鍵安全部件。PTC裝置34是呈現(xiàn)出正溫度系數(shù)性質(zhì)的可重置裝置，其中，裝置的電阻隨著溫度升高而增加。在一個優(yōu)選實施例中，PTC裝置34包括具有導(dǎo)電粒子散布于其中的聚合物。具體地，PTC裝置34包括聚乙烯和諸如碳之類的導(dǎo)電粒子。也可以使用諸如導(dǎo)電金屬之類的其它類型的粒子，例如鎳。低于大多數(shù)PTC的通?？刹僮鳒囟确秶?5-170°C，以及在大約85-125°C之間的最優(yōu)選溫度(這與大多數(shù)電化學(xué)電池用戶的所需最大操作溫度范圍一致)，PTC中散布的導(dǎo)電粒子構(gòu)成了通過聚合物的相對低電阻的電氣路徑。依據(jù)希望電池在約85°C的溫度下的功能來規(guī)定通常溫度范圍的下限。依據(jù)諸如密封和電化學(xué)活性材料的電池部件的熔點來規(guī)定通常溫度范圍的上限。PTC裝置解扣能力取決于PTC上的壓縮力及其它因素，包括PTC裝置的密度。如果或當(dāng)PTC裝置34的溫度升高到高于切換溫度時(本文也稱為裝置的“激活”)，聚合物就改變相。該相變增大了聚合物的體積，以使得大多數(shù)散布的導(dǎo)電粒子分離， 切斷低電阻電氣路徑，并顯著增大PTC裝置的電阻。隨著電阻增大，可以流過PTC裝置的電流量減小。當(dāng)PTC裝置的溫度減小到操作范圍時，聚合物再結(jié)晶，導(dǎo)電粒子彼此移近且恢復(fù) PTC裝置的低電阻狀態(tài)。用于圓柱形電化學(xué)電池的優(yōu)選PTC裝置34成為具有中心孔的環(huán)形形狀，以允許流體通過其中。具體地，孔容納排氣機(jī)構(gòu)，以確保在密封容器中不會蓄積爆炸壓力。然而，構(gòu)成電氣路徑的PTC的表面積量應(yīng)最大，以有助于將PTC在電池自身上的電阻降至最小。因此，優(yōu)選的PTC裝置具有相對接近于容器允許的最大直徑的直徑，同時使得中心孔最小?？梢詮脑S多來源獲得以及在市場上買到適合的PTC裝置。美國加州河濱的伯恩斯公司 (Bourns, Inc. of Riverside,CA,USA)和美國加州門羅公園的泰科電子(Tyco Electronics in Menlo Park，CA，USA)銷售適合的 PTC 裝置。PTC裝置為電池增加了內(nèi)電阻。通常，這個增加的電阻在AA形狀因子中應(yīng)不超過約36πιΩ，現(xiàn)在可以獲得AA形狀因子中約18πιΩ的更低電阻裝置。最佳地，裝置會限制電壓最大15V DC，電流最大20Α。如下詳述的，PTC的直徑應(yīng)對應(yīng)于端部組件的直徑。排氣孔大小應(yīng)與排氣機(jī)構(gòu)相配合，具有2. 5到5. 5毫米之間的直徑是適當(dāng)?shù)摹TC裝置的厚度(或如下使用的“軸向高度”)范圍應(yīng)在約0. 25到0. 50毫米之間(1到2密耳)，更優(yōu)選地，在 0. 30到0. 35毫米之間，這取決于端部組件30中元件的準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)。將PTC裝置34保持在端部組件30中所存在的問題是在容器14與端部組件30之間必須保持密封，以避免電池電解液的泄漏。由于通常在電池的軸向和徑向上利用壓力來形成密封，通常通過在容器14與端部組件30之間形成壓縮密封，PTC裝置34就會受到確保形成可靠密封所必需的壓縮力。然而，PTC裝置34被端部組件30和容器壓縮，更具體地，被彎曲端Μ、墊圈40的剛性和卷邊16的上壁18的合并軸向壓縮效應(yīng)，會限制膨脹從而影響其性能。于是，本發(fā)明的難題是在端部組件中提供PTC裝置；用以防止PTC裝置與電解液的接觸(從而影響PTC裝置的激活)、電池外的周圍環(huán)境和外部物理接觸(以避免活性部分周圍的短路)，并將對PTC裝置中的壓縮力降至最小，同時將PTC保持在電池中的預(yù)期位置，以允許激活時預(yù)期的膨脹(及由此的PTC裝置的最終預(yù)期性能)。如上述參考文獻(xiàn)中建議的， 使用剛性更低的聚合物材料會導(dǎo)致不希望出現(xiàn)的墊圈冷流、電解液的泄漏以及普遍不可接受的端部組件30的密封性能。此外，墊圈的材料必須具有足夠的剛性，以滿足本文所述的標(biāo)準(zhǔn)。為了允許PTC裝置34實現(xiàn)預(yù)期的膨脹，將PTC裝置34定位在端部組件30中，以便使其消除主要軸向壓縮力。本文將術(shù)語主要軸向壓縮力定義為在端部組件30的密封過程中沿著圓柱形容器的軸線施加的最高或最大軸向壓力，以及結(jié)果產(chǎn)生的維持在密封的電池中的壓縮力。例如，圖8示出了在通過線A-A延伸的軸線上的主要軸向壓縮力，軸向壓縮區(qū)域由卷邊16的上壁18和容器14的彎曲端M來定界，盡管施加的力的精確量部分取決于容器的材料、彎曲狀況和墊圈的材料的剛性。然而，應(yīng)該理解，在整個端部組件的部件上仍施加了較少的(或者如本文使用的“次要”)軸向壓縮力。力的量會小于主要壓縮區(qū)域， 從而允許PTC裝置的激活。如上所述，PTC裝置34具有環(huán)形結(jié)構(gòu)，PTC裝置34的外徑或外圍同心定位在一個或多個分離的軸向延伸的壁段或突出部46內(nèi)，其由凹進(jìn)處82上下限界，在凹進(jìn)處82中容納端部組件30的不同部件，它們?nèi)吭谝韵录右愿敿?xì)地說明。以此方式，從施加在電池封閉組件上的主要軸向壓縮力向內(nèi)徑向布置PTC，PTC處于次要軸向壓縮區(qū)域中。這個區(qū)域包括由端蓋32的部分來限界的部件，其與彎曲端M、PTC裝置34和排氣機(jī)構(gòu)36徑向同心。用于減小PTC裝置34上的軸向壓力的優(yōu)選結(jié)構(gòu)包括墊圈40，其i)不導(dǎo)電且隔離相反極性的所需電池部件，及ii)由可以可靠壓縮的塑料構(gòu)成，以幫助構(gòu)成密封的封閉組件，但耐冷流及其它不希望出現(xiàn)的變形。用于塑造墊圈40的熱塑性塑料還必須即使在經(jīng)受到PTC裝置34的激活溫度時也保持足夠的剛性。將墊圈40構(gòu)成為中空的圓柱形或環(huán)形，具有一個或多個朝內(nèi)的徑向突出部46，定向在基本上垂直于墊圈的軸向長度的(即水平的) 平面中。在優(yōu)選實施例中，可以連續(xù)圍繞墊圈的內(nèi)徑形成突出部，從而導(dǎo)致突出部與直接處于突出部之上以及之下的墊圈的軸向區(qū)域相比的更小的內(nèi)徑。參考圖8，可以更準(zhǔn)確地定義墊圈40每一部分的具體直徑。上凸緣43和下凸緣 49從墊圈40的軸向側(cè)壁向內(nèi)徑向延伸，所述側(cè)壁可包括軸向內(nèi)側(cè)壁部分41、44。連同突出部46 —起，壁部分41、44限定了凹進(jìn)處82(圖1和圖6中示出)，在其中可以容納端部組件的部分，以形成軸向和徑向壓縮密封。墊圈40的軸向外側(cè)壁42與容器14配合以完成壓縮密封，優(yōu)選地具有限定外側(cè)壁42的恒定直徑。因此，墊圈的軸向內(nèi)壁可包括5個不連續(xù)的直徑，如線1R-1R、2R-2R、3R-3R、4R-4R和5R-5R所示。為了使PTC避開主要軸向壓縮，直徑 3R-3R必須小于2R-2R和4R-4R的直徑。優(yōu)選的，2R-2R近似等于4R-4R。由于凸緣43的彎曲，直徑1R-1R會小于2R-2R的直徑。為達(dá)到墊圈40安裝在卷邊16內(nèi)的程度，由凸緣49 限定的直徑5R-5R會小于4R-4R的直徑。以此方式，墊圈40的優(yōu)選實施例在以橫截面觀察時具有E型形狀。在沒有提供卷邊16和/或凸緣49的情況下，在以橫截面觀察時，墊圈可以替代地具有F形形狀，在沒有凸緣43和/或彎曲沒有延伸超過壁部分41的內(nèi)徑的情況下，突出部46可以是直徑減小的僅有的實質(zhì)區(qū)域。圖1示出了位于卷邊16的上壁18與容器14的彎曲端M之間的電池部件的堆疊。 依據(jù)其在電池中的位置與突出部46在界面85鄰接的這個優(yōu)點，PTC裝置34保持在次要軸向壓縮區(qū)域(即，小于主要軸向壓縮力的壓縮區(qū)域)中的突出部46內(nèi)同心定向。如圖所示的，沿著PTC裝置34的整個長度方向上施加較小的軸向壓縮力。如上所述，凹進(jìn)處82由突出部46和內(nèi)側(cè)壁部分41、44來限定。每一凹進(jìn)處的徑向深度足以使得位于凹進(jìn)處中的端部組件部件的一部分受到施加到封閉組件上的主要軸向壓縮力。在一個實施例中，密封件內(nèi)表面44在凹進(jìn)處82中容納端蓋32。端蓋32支撐在由突出部46形成的支座45上。所述支座可以進(jìn)一步包括環(huán)形槽86(圖2中示出)，其容納端蓋并與之配合。同樣如圖2所示，可以使端蓋32的外圍邊緣35適合于安裝在槽86 中和/或更好地施加徑向壓縮力于壁部44。類似地，排氣機(jī)構(gòu)36配合在側(cè)壁部41處的較低的凹進(jìn)處82中，從而使得端部組件30圍繞突出部46所有外露的邊緣。同樣在此，排氣機(jī)構(gòu)可以包括內(nèi)蓋72，其以“反轉(zhuǎn)”部分79終止。在存在的情況下，凸緣49可以構(gòu)成支座 47。支座47也可具有環(huán)形槽86，其與排氣件36配合，更具體地是反轉(zhuǎn)蓋板79，以使得端部組件30與墊圈40之間的配合更為精確。特別地，突出部46具有至少與PTC裝置34的軸向高度相匹配的軸向高度。在突出部46的軸向高度超過PTC 34的軸向高度的情況下，可以實現(xiàn)減輕主要軸向壓縮。此外， PTC裝置34應(yīng)與突出部46沿著其內(nèi)徑在界面85鄰接，以使得PTC的尺寸/表面積最大。電極組件60產(chǎn)生的電流通過以下優(yōu)選路徑流經(jīng)端部組件30 電極組件60 (正電極或負(fù)電極)、接觸件50 (圖1中，以彈簧形式提供)、導(dǎo)電內(nèi)排氣蓋72、PTC 34及輸出到達(dá)端蓋32。以這個布置，可以借助PTC 34的激活來停止來自電池的電流，PTC的激活可以由上述條件來觸發(fā)。鑒于圖1的描述，顯然，主要軸向壓縮力施加在封閉組件部件的堆疊上，包括容器 14的彎曲端對、密封件40、端蓋32、突出部46、排氣件36和卷邊16的上壁18 ；PTC裝置34 由于其在電池中的位置，而不會經(jīng)受到主要軸向壓縮力。因此，密封件40在封閉組件部件之間，即容器14與包括密封件40的端部組件30之間，提供了多個徑向和軸向壓縮區(qū)域，包括主要和次要軸向壓縮區(qū)域。這個設(shè)計方案適于降低電解液蒸汽從電池中泄漏的能力，以及降低水進(jìn)入電池的能力，并進(jìn)一步將PTC裝置34與封閉組件的主要軸向壓縮力相隔離。密封件40由可以與封閉組件的其他電池部件一起構(gòu)成壓縮密封的材料成分制成，它還具有低蒸汽傳輸率，以使得例如，進(jìn)入電池中的水和電解液從電化學(xué)電池的損耗最少。密封件40可以包括聚合物成分，例如，熱塑性聚合物，其成分部分基于諸如與電極組件的部件的化學(xué)相容性之類的因素，即負(fù)電極、正電極以及電解液，例如電化學(xué)電池10中使用非水電解液。密封件由提供所需密封和絕緣特性的任何適合的材料構(gòu)成。密封件材料必須保持足夠的剛性，其大于PTC裝置的剛性(即，在電池封閉時，墊圈材料不能過于順從， 以致于不能使PTC裝置避開主要軸向壓縮)。適合的材料的實例包括但不限于，聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚、四氟全氟烴乙烯醚共聚物(tetrafluorid印erfluoroalkyl vinyl ether copolymer)、聚對苯二甲酸丁二醇酯、四氟乙烯、聚鄰苯二甲酰胺或其任意組合。由于它們較好的剛性，優(yōu)選的墊圈材料是聚鄰苯二甲酰胺(例如，來自美國喬治亞州阿爾法理塔的蘇威高級聚合物公司(Solvay Advanced Polymers of Alpharetta, GA, USA)的 Amodel ET 1001 L)，或者可以是聚苯硫醚(例如，來自美國德州時納伯德克塑料(Boedeker Plastics, Inc.，Shiner, TX, USA)的 TECHTR0N PPS)，在美國專利公開 No. 20050079404 和20050079413中說明了它們，由此通過參考并入本文。密封件成分可以可任選的包含增強(qiáng)填料，例如無機(jī)填料和/或有機(jī)化合物?？梢杂妹芊鈩┩糠竺芊饧?0，以進(jìn)一步增強(qiáng)密封性。三元乙丙橡膠(EPDM)是適合的密封劑材料，但也可以使用其他的材料。導(dǎo)電端蓋32可設(shè)有一個或多個排氣孔33，以允許在排氣機(jī)構(gòu)36破裂情況下釋放流體。端蓋32可以由與確認(rèn)為適合于容器的相同或類似的材料構(gòu)成；例如，鍍鎳?yán)滠堜?預(yù)鍍或后鍍的)，鍍鎳不銹鋼或鎳合金。在一個實施例中鍍鎳不銹鋼是優(yōu)選的?？傊?，端蓋應(yīng)具有對周圍環(huán)境中的水的良好耐腐蝕性，包括具有良好導(dǎo)電性的導(dǎo)電部和在消費電池上可見時具有吸引人的外觀。端蓋的導(dǎo)電部常常由鍍鎳?yán)滠堜摶蛟跇?gòu)成蓋板后鍍鎳的鋼制成。提供壓力釋放排氣機(jī)構(gòu)36以使得低于預(yù)定壓力時電池內(nèi)容物可以基本上包含在電化學(xué)電池10中。壓力釋放排氣機(jī)構(gòu)36例如可以是球形排氣件或箔片排氣件。由于諸如溫度之類的環(huán)境條件而在電池中產(chǎn)生氣體，在特定情況下，在通過化學(xué)反應(yīng)而正常操作期間產(chǎn)生氣體。當(dāng)電化學(xué)電池中的壓力至少與預(yù)定釋放壓力同樣高時，排氣機(jī)構(gòu)36的一部分破裂并允許電池中的流體以液體或氣體或其組合的形式通過在排氣機(jī)構(gòu)36中產(chǎn)生的開口而漏出。預(yù)定釋放壓力可以根據(jù)電池的化學(xué)成分而變化。預(yù)定壓力優(yōu)選地高于會避免起因于正常操作和使用或暴露于周圍空氣中的誤排氣的壓力。例如，在FR6型含鋰電化學(xué)電池中，預(yù)定釋放壓力，例如，排氣機(jī)構(gòu)36產(chǎn)生開口(例如借助破裂)的壓力，可以在約10. 5kg/ cm2(1501bs/in2)到約 112. 6kg/cm2 (16001bs/in2)范圍之間，在一些實施例中，在約 21°C的室溫下范圍在約14. lkg/cm2(2001bs/in2)到約56. 3kg/cm2(8001bs/in2)之間?？梢酝ㄟ^使電池加壓，例如，通過在容器中穿設(shè)的孔，能夠確定壓力釋放排氣機(jī)構(gòu)36破裂時的壓力?？梢栽诿绹鴮＠_No. 20050244706,20060228620和20080213651中找到箔片排氣件設(shè)計方案的實例，其全部通過參考并入本文。圖1中所示的排氣機(jī)構(gòu)36是球形排氣件。球形排氣件70包括徑向密封部、中心排氣井74和由排氣球76密封的排氣孔75。排氣軸襯78可以由類似于上述適于墊圈的熱塑性材料構(gòu)成。排氣軸襯78允許排氣井74的垂直壁和排氣球76的外圍有足夠的可壓縮性，以便在正常(即，非濫用)條件下保持密封。當(dāng)電池內(nèi)壓力超過預(yù)定程度時，迫使排氣球76或球76和軸襯78 二者脫離孔75，以便從電池10中釋放受壓流體。排氣密封部72在其外圍以U形壁(也稱為“反轉(zhuǎn)蓋板”)79終止。反轉(zhuǎn)蓋板79如上所述地與墊圈40接合。外圍壁79的結(jié)構(gòu)有助于形成電解液遷移屏障并擁有類似彈簧的特性，且有助于連同相鄰側(cè)壁或容器14 一起為密封件40提供徑向壓縮。電化學(xué)電池可以包括導(dǎo)電接觸件50，其電連接到排氣機(jī)構(gòu)36，更具體地，連接到徑向密封部72和反轉(zhuǎn)蓋板 79中的一個或二者。因而，排氣件的這些部分必須是導(dǎo)電的。容器14、密封件40和排氣機(jī)構(gòu)36協(xié)作以便將電極組件60和電解液保持在容器12的下部中。排氣球76可以由與電池內(nèi)容物接觸時穩(wěn)定并提供所需的電池密封和排氣特性的任何適合的材料構(gòu)成?？梢允褂弥T如不銹鋼之類的玻璃或金屬。排氣球應(yīng)是高度球形的， 并且不具有諸如放大10倍情況下可見的擦傷、劃痕或孔洞之類缺陷的光滑表面拋光。所需球形度和表面拋光部分取決于球直徑。特別地，圖2中所示的結(jié)構(gòu)相對于卷邊確定端蓋的高度，以使得層疊高度和電池高度變化最小。這使得PTC裝置上的壓縮的變化最小。通過使得密封件在兩個區(qū)域中受到壓縮，一個與內(nèi)蓋72相鄰，第二個與端蓋32相鄰，這個布置還為圍繞密封件的內(nèi)表面的蒸汽傳輸提供了相對長的路徑。在圖3中闡述了本發(fā)明另一實施例，其包括排氣機(jī)構(gòu)36，具體為箔片排氣件。本發(fā)明使用的術(shù)語箔片排氣件指代具有一層或多層的排氣結(jié)構(gòu)，且例如包括具有兩個或多個不同層的層壓薄片箔片排氣件，一部分箔片排氣件可以響應(yīng)于受到至少預(yù)定量的壓力而破裂。圖3中所示的排氣機(jī)構(gòu)36是層壓薄片型箔片排氣件，具有在受到來自電池內(nèi)(即容納電極組件的隔室)的預(yù)定壓力時適于破裂的中心區(qū)域。如圖3所示的，可以將電接觸件38認(rèn)為是排氣機(jī)構(gòu)36的分離補(bǔ)檢，其在一側(cè)經(jīng)由 PTC裝置34電連接到導(dǎo)電接觸終端32，在相反側(cè)(未示出)連接到電極組件60?？傊佑|件38具有符合墊圈40 (具體的，內(nèi)壁和座)、排氣機(jī)構(gòu)36和端蓋32的形狀。圖3中所示的“橫向J”形是一個優(yōu)選實施例，其中件38的頂端沿基本上徑向平面定向，以使得與PTC 34接觸的表面積最大(從而減小電阻)，同時件38的凸片部或下腿部39在軸向和徑向上延伸進(jìn)容器14的內(nèi)部，以便建立與其中一個電極(通常，正電極)的電接觸。例如，正電極 64的集電器可以是導(dǎo)電基底，諸如銅、鋁或其他金屬箔或網(wǎng)絲，其伸展超過正電極材料和隔板66。隨后將電化學(xué)活性正電極材料涂敷在這個基底上。如果使用的話，接觸件38和50可以由一個或多個導(dǎo)電材料制成，優(yōu)選地具有類似彈簧的特性，但是也可以使用與所需部件產(chǎn)生并保持足夠電接觸的任何部件。這些部件38、 50可以僅僅保持與電極組件60的壓力接觸，或者它們可以借助焊接、粘接或其他方式獲得與組件60的固定連接。當(dāng)在組裝過程中將端部組件30設(shè)置在容器14中時，集電器相對于接觸件38的凸片部39而傾斜，如上指出的，凸片部39回彈和/或抵抗所述力。凸片部39的特性有助于在接觸件38與集電器之間保持接觸?？扇芜x地，可以將凸片部39焊接到集電器，借助彈簧彈力或者通過使用中間導(dǎo)線而保持接觸，例如可以焊接到凸片部39和集電器的窄金屬條或?qū)Ь€。焊接連接有時可以更為可靠，尤其是在相對苛刻的操作、存儲和使用條件下，但壓力連接無需額外的組裝操作和設(shè)備。如圖3所示的，將排氣機(jī)構(gòu)36布置在由接觸件38的外圍凸緣限定的開口中。更具體地，排氣機(jī)構(gòu)36外圍由接觸件38的外圍凸緣的折疊端來固定。在排氣機(jī)構(gòu)36與接觸件38之間的密封可以是在分界面表面的緊密壓力接觸所導(dǎo)致的，在一些實施例中，其可以由排氣機(jī)構(gòu)36的外圍部分的軸向壓縮來增強(qiáng)。可任選地，粘接或密封劑可以應(yīng)用于所需的分界面表面，以便將排氣機(jī)構(gòu)36連接到接觸件38，并從而構(gòu)成所需的密封。在電池組裝期間在容器14的彎曲或封閉過程中產(chǎn)生的主要軸向壓縮力也設(shè)置在排氣機(jī)構(gòu)36的外圍部分和接觸件38上。圖5示出了本發(fā)明另一實施例，特別適用于將箔片排氣件用作排氣機(jī)構(gòu)36。在此， 將固定器杯88用于構(gòu)成夾有箔片排氣件(總體上標(biāo)記為排氣機(jī)構(gòu)36)和接觸件38的子組件。這樣，固定器88與墊圈40的座47接合。形成固定器88包括導(dǎo)電材料，將其布置在接觸件38與PTC裝置34之間的電氣路徑中。使用這個固定器可以簡化制造過程。圖3中所示的箔片型壓力釋放排氣機(jī)構(gòu)36包括至少一層金屬成分、聚合物或其混合物。也可能是，箔片型壓力釋放排氣機(jī)構(gòu)36可以包括兩層或多層不同材料成分。例如，可以將具有與第一層不同成分的第二層用于將壓力釋放排氣機(jī)構(gòu)36結(jié)合到固定器88(例如圖5中所示的)或者接觸件38的目的。在另一個實例中，可以將具有與第一層不同成分的第二層和第三層用于將壓力釋放排氣機(jī)構(gòu)36結(jié)合到固定器88和接觸件38 二者上。并且， 可以將具有兩種或多種成分的多個層用于調(diào)整壓力釋放排氣機(jī)構(gòu)36的性能特性，例如，強(qiáng)度和彈性。理論上，可以在與電解液的相容性、避免蒸汽傳輸?shù)哪芰?或改進(jìn)排氣機(jī)構(gòu)36 在端部組件中的密封特性的能力的基礎(chǔ)上提供分離的層。例如，可以提供由壓力、超聲波和 /或熱激活的粘接劑，諸如聚合物或者粘接劑領(lǐng)域中與本文公開的元素相容的任何其他已知的材料，作為排氣結(jié)構(gòu)36的一層，以便將排氣件結(jié)合到端部組件。適合在箔片型壓力釋放排氣機(jī)構(gòu)36中使用的成分可包括但不限于，諸如鋁、銅、 鎳、不銹鋼及其合金的金屬；和諸如聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、乙烯丙烯酸、乙烯甲基丙烯酸、聚乙烯甲基丙烯酸及其混合物的聚合物材料。壓力釋放排氣機(jī)構(gòu)36的成分還可以包括以金屬強(qiáng)化的聚合物，以及單層或多層層壓的金屬或聚合物或者二者。例如，單層可以是金屬箔，優(yōu)選的是鋁箔，其基本上不透水、二氧化碳和電解液，或者涂敷了防止蒸汽傳輸?shù)难趸牧蠈拥木酆衔锏姆墙饘倌?，例?5土0!￡或々120!￡。壓力釋放排氣機(jī)構(gòu)36還可以包含粘接層，其包含觸粘粘接劑材料，例如，聚氨酯，或者熱、壓力和/或超生激活的材料，例如低密度聚烯烴。可替換地，這些或其他粘接劑或密封劑材料可以分別用于一部分壓力釋放排氣機(jī)構(gòu)上(例如，與接觸件38接觸的外圍) 固定器88或者二者，以便增強(qiáng)集電器組件中的密封性。優(yōu)選的層狀排氣結(jié)構(gòu)應(yīng)具有四層， 由拉伸聚丙烯、聚乙烯、鋁箔和低密度聚乙烯組成。不管成分如何，壓力釋放排氣機(jī)構(gòu)36都可抵制包含在電池10中的電解液化學(xué)腐蝕，并可具有低蒸汽傳輸率(VTR)，以便為電池10提供大范圍環(huán)境溫度下的低重量損耗率。 例如，如果壓力釋放排氣機(jī)構(gòu)36是金屬，其對蒸汽傳輸是不可滲透的，通過壓力釋放排氣機(jī)構(gòu)36的厚度的VTR基本上為0。然而，壓力釋放排氣機(jī)構(gòu)36可以包括至少一層蒸汽可透性材料，例如，聚合物材料，如上所述，其例如可以起到粘接劑或者彈性材料層的作用，以便在壓力釋放排氣機(jī)構(gòu)36與另一個電池部件，優(yōu)選的是接觸件38，之間實現(xiàn)所需的密封。預(yù)定的釋放壓力或者壓力釋放排氣機(jī)構(gòu)36預(yù)計破裂的壓力是其物理特性(例如， 強(qiáng)度)、其物理尺寸(例如，厚度)和開口面積(例如，如圖3中所示的接觸件38所限定的開口，及PTC裝置所限定的開口，無論哪一個更小)的函數(shù)。壓力釋放排氣機(jī)構(gòu)36的外露面積越大，預(yù)定釋放壓力越低，因為由電化學(xué)電池10的內(nèi)部氣體施加的合力越大。因此，可以對任意這些變量進(jìn)行調(diào)整，以便在不脫離本發(fā)明原理的情況下，以排氣件來設(shè)計端部組件。取決于排氣機(jī)構(gòu)36的外露面積，壓力釋放箔片型排氣件的厚度可以小于約0. 254mm(0. 010英寸)，在一些實施例中，可以在從約0. 0254mm(0. 001英寸)到約 0. 127mm(0. 005英寸)范圍中，在其他的實施例中，厚度可以從約0. 0254mm(0. 001英寸)到約0.05mm(0.002英寸)范圍中。考慮到蒸汽傳輸率(VTR)和預(yù)定降壓要求，壓力釋放排氣機(jī)構(gòu)36的成分和厚度可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員來確定。壓力釋放箔片型排氣件可以包括至少一層含金屬、聚合物及其混合物的成分。可以用于壓力釋放排氣件的適合的三層層壓材料是PET/鋁/EAA共聚物，可以從美國威斯康辛州奧什科什的柯伍德(Curwood of Oshkosh,Wisconsin,USA)獲得的LIQUIFLEX Grade 05396 35C-501C。拉伸PP/PE/鋁/LDPE的適合的四層材料是美國佐治亞州哥倫比亞的勒德洛涂層產(chǎn)品(Ludlow Coated Products)(它是美國新澤西州普林斯頓的泰科國際有限公司 (Tyco International, Ltd.)的全資子公司)的FR-2175。適合的五層層壓材料是PET/PE/ 鋁/PE/LL-DPE，可從美國佐治亞州哥倫比亞的勒德洛涂層產(chǎn)品(Ludlow Coated Products of Columbus, Georgia, USA)獲得的BF-48。然而，如上所述，同樣具體設(shè)想了用于聚丙烯、 聚乙烯、涂敷了防止蒸汽傳輸?shù)难趸锊牧蠈?例如，SiOx or Al2Ox)的非噴涂金屬的聚合物膜和/或基于鋁的箔片的層壓材料的任何組合。也可以使用硬幣型(coined)排氣件37，如圖5所示的。這種排氣件包括至少一層金屬、聚合物或其混合物的成分，如上文針對箔片型排氣件所述的，其中，硬幣型排氣件包括薄的可破裂區(qū)域或者切口 37，其允許達(dá)到電池的預(yù)定內(nèi)部壓力時排氣件破裂。如圖4所示的，也可以使用硬幣型排氣件37。這種排氣件包括至少一層金屬、聚合物或其混合物的成分，如上文針對箔片型排氣件所述的，其中，硬幣型排氣件包括薄的可破裂區(qū)域或者切口 37，其允許達(dá)到電池的預(yù)定內(nèi)部壓力時排氣件破裂。圖6示出了本發(fā)明的電化學(xué)電池10的另一實施例的部分橫截面圖，其包括從密封件40的環(huán)形突出部46橫向向內(nèi)定位的PTC裝置34，其中，突出部46不是未變形形狀的密封件40的一部分，它通過在密封件40的外徑處向內(nèi)推擠一定距離來形成。突出部46的上表面構(gòu)成上凹進(jìn)處82的下表面或座45 (圖中遺漏)，端蓋32的外圍部分位于其中。突出部46的下表面構(gòu)成下凹進(jìn)處82的上壁，排氣件36的內(nèi)蓋72 (在此示為反轉(zhuǎn)蓋板，但也可使用固定器或不同成型的蓋)的外圍部分位于其中。如所示的，凸出部與排氣件36的端蓋 32和內(nèi)蓋72都接合。PTC裝置34關(guān)于端部組件30的部件的軸向堆疊橫向向內(nèi)定位，所述部件包括容器14的彎曲端M、密封件40的上凸緣43、端蓋32、密封件凸出部84、排氣件36 的內(nèi)蓋72、卷邊16的下凸緣49和上壁18。在端部組件30的所示部件之間的配合為電池 10提供了所需密封，以將電解液從電池10的泄漏和水進(jìn)入電池10降至最低限度。PTC裝置34的內(nèi)部端部具有底面，其支撐在排氣件36的排氣軸襯78上。在以箔片排氣件代替的情況下，PTC裝置34會改為部分或完全地支撐在接觸件38和/或排氣件本身上(但為排氣件破裂提供足夠的間隙)。為了避免在電池10的端部組件30的PTC裝置34中出現(xiàn)的主要軸向壓縮力，PTC 裝置34關(guān)于密封件40的突出部46橫向向內(nèi)定位，由此一部分凸出部84受到主要軸向壓縮力。PTC裝置34可以與諸如圖1到5中所示的突出部接觸，或者如圖6所示的，與突出部 46具有最小的接觸。接觸PTC裝置34的端蓋32的外圍部分具有彎曲形狀，其起到類似彈簧的作用，限制施加到PTC裝置34上的力。每一個凹進(jìn)處82都可以具有基本上恒定的半徑，如圖1中所示的，或者在沿其軸向長度的一個或多個段中可變，如圖6所示的。然而在每一種情況下，變形的或最終狀態(tài)下的每一個凹進(jìn)處的最小直徑仍大于突出部46的直徑。因此，本發(fā)明與PTC裝置34的設(shè)置有關(guān)的教導(dǎo)可以適用于各種電化學(xué)電池結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，通過在排氣件36外圍的周圍，可任選地諸如圖1-4中所示的接觸件38以及可任選地諸如圖5中所示的固定器88的周圍，夾物模壓密封件40來產(chǎn)生變形的密封組件。在密封件內(nèi)部夾物模壓至少排氣件36的益處在于在電池組裝過程中不必使得密封件變形，以便在排氣件凹進(jìn)處82中設(shè)置排氣件36或諸如排氣件36和接觸件38、或者排氣件36、接觸件38和固定器88之類的子組件。夾物模壓的另一優(yōu)點在于密封件可以具有相對深的特征地形成在密封件的內(nèi)表面上?？梢岳弥T如旋轉(zhuǎn)或疊層模壓之類的典型夾物模壓方法，但是也可以使用其他方法。在密封件的模壓過程中，至少排氣件，及可任選地，接觸件的外圍和/或固定器， 由圍繞排氣件的外圍及可任選的接觸件的外圍形成的一部分密封件封閉。在夾物模壓過程中，在引入用于形成密封件的模壓材料之前，在模中設(shè)置嵌入件(在此情況下，至少是變形的排氣件及可任選的接觸件和/或固定器)。隨后圍繞諸如排氣件和/或包括接觸件的排氣件復(fù)合件的嵌入部件模制一部分密封件。得到的產(chǎn)品是預(yù)成型的密封組件，包括密封件 /排氣件復(fù)合件，包括組合的密封件和排氣件，及可任選的接觸件或接觸件與固定器。在這個布置中，嵌入件必須能夠經(jīng)受住模制和適當(dāng)模制塑料墊圈所需的熔化溫度。負(fù)電極62包括電化學(xué)活性材料條。在優(yōu)選實施例中，使用了鋰金屬，有時稱為鋰箔片。鋰的成分可以改變，盡管對于電池級鋰，純度總是很高的。鋰可以與其他金屬熔成合金，例如鋁，以提供所需的電池電性能?？梢杂擅绹笨_來納州國王山的凱密特爾富特公司(Chemetall Foote Corp.，Kings Mountain, NC, USA)獲得包含 0. 5 重量百分比鋁的電池級鋰-鋁箔片。另外或者可替換的負(fù)電極材料也是可以的，包括幾乎任何其中間含鋰的成分，通常以類似于以下相對于陰極材料所述的工藝的方式將其涂敷到集電器上。在一些實施例中，負(fù)電極可以具有在金屬鋰中或表面的非自耗的集電器。當(dāng)負(fù)電極包括非自耗的集電器時，它可以由銅、鎳或其它導(dǎo)電金屬或合金制成，只要它們在電池內(nèi)部是穩(wěn)定的。負(fù)電極可以沒有單獨的集電器，以致于僅是箔片充當(dāng)集電器。這在鋰和鋰合金中是可行的，因為它們相對高的電導(dǎo)率合金。借助不使用集電器，在容器中可為諸如活性材料的其它組件獲得更多的空間。提供沒有負(fù)電極集電器的電池也可以降低電池成本。電導(dǎo)線優(yōu)選地將陽極或負(fù)電極連接到電池容器。這可以通過將導(dǎo)線的端部嵌入到一部分負(fù)電極中或者通過僅僅將諸如導(dǎo)線端部的一部分按壓到鋰箔的表面上來完成。鋰或鋰合金具有粘結(jié)性，且通常在導(dǎo)線與電極之間至少輕微的足夠的壓力或接觸就會將組件緊密結(jié)合在一起。在一個優(yōu)選實施例中，在將負(fù)電極纏繞成卷芯結(jié)構(gòu)之前，為其提供了導(dǎo)線。 例如，在生產(chǎn)過程中，在導(dǎo)線連接站提供了包括至少一個由鋰或鋰合金構(gòu)成的負(fù)電極的條， 在導(dǎo)線連接站處將導(dǎo)線在所需位置焊接在電極表面上。隨后處理突出的電極以便精壓導(dǎo)線，如果希望的話，以使得沒有連接到電極的導(dǎo)線自由端成形。隨后，將負(fù)電極與電極組件其余需要的部件相結(jié)合，諸如正電極和隔板，并纏繞成卷芯結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地已經(jīng)執(zhí)行了纏繞操作后，通過在插入電池容器之前彎成所需結(jié)構(gòu)來進(jìn)一步處理自由負(fù)電極導(dǎo)線端。導(dǎo)電負(fù)電極導(dǎo)線具有足夠低的電阻，以便允許通過導(dǎo)線的電流的充足傳送，且對電池的使用壽命的影響最小或者沒有影響。通過增大凸片部的寬度和厚度可以實現(xiàn)所需的電阻。正電極64通常是條的形式，包括集電器和混合物，其包括一個或多個電化學(xué)活性材料，常常是特定形式的。二硫化鐵(FeS2)是原電池應(yīng)用的優(yōu)選活性材料。正電極可以包含一個或多個額外的活性材料，這取決于所需電池電特性和放電特性。這種正電極材料包括 Bi203、C2F, CFx、(CF)n, CoS2, CuO、CuS, FeS、FeCuS2, MnO2, Pb2Bi2O5 和 S。更優(yōu)選地，用于 Li/FeS2電池正電極的活性材料包括涂敷在金屬箔集電器上的至少95重量百分比狗&?？梢詮膴W地利維也納的凱密特爾基團(tuán)(Chemetall GmbH, Vienna, Austria)；美國馬薩諸塞州北格拉夫頓的華盛頓米爾斯(Washington Mills,North Grafton,MA,USA)和美國弗吉尼亞州迪爾溫的藍(lán)晶石礦業(yè)公司(Kyanite Mining Corp.，Dillwyn，VA, USA)獲得具有至少95 重量百分比純度級的狗&。可替換地，也可以使用與二次系統(tǒng)相適合的任意數(shù)量的材料。通常，正和/或負(fù)電極混合物可以包含其他材料。通常將粘合劑用于將特定材料保持在一起，并將混合物粘接到集電器。可以添加諸如金屬、石墨和炭黑粉末之類的一種或多種導(dǎo)電材料，以便為混合物提供提高的電導(dǎo)率。使用的導(dǎo)電材料的量可以依據(jù)諸如活性材料和粘合劑的電導(dǎo)率、混合物在集電器上的厚度和集電器設(shè)計之類的因素。多種少量添加劑也可以用于提高正電極制造和電池性能?？梢栽谟?008年10月12日提交的美國專利申請序列號No. 12/253，516和美國專利No. 6，849，360中發(fā)現(xiàn)用于LiFeS2電池的優(yōu)選陰極配方設(shè)計，二者由此通過參考并入本文?？梢詫⒓娖鞑贾没蚯度朐谡姌O表面中，或者將正電極混合物涂敷在薄金屬條的一側(cè)或兩側(cè)上。鋁是常用的材料。集電器可以延伸超過正電極包含正電極混合物的部分。 集電器的這個延伸部分可以提供用于獲得與連接到正端子的電導(dǎo)線接觸的便利區(qū)域。希望
16將集電器的延伸部分的體積保持為最小，以使得同樣多的電池內(nèi)部體積可用于活性材料和電解液。制造正電極的優(yōu)選方法是在溶劑(例如，三氯乙烯)中將活性材料混合物材料漿輥涂到鋁箔片的兩側(cè)，干燥涂層以去除溶劑，壓延涂層的箔片以使得涂層緊密，將涂層的箔片切割為所需寬度并將狹長的正電極材料條切割為所需長度。希望使用具有小尺寸粒子的正電極材料以使得刺穿隔板的風(fēng)險最小。隔板66是薄微孔膜，其是可透過離子且不導(dǎo)電的。其能夠?qū)⒅辽僖恍╇娊庖罕Ａ粼诟舭宓奈⒖字小⒏舭宀贾迷谪?fù)電極和正電極的相鄰表面之間，以便電極彼此電絕緣。隔板的部分也可以隔離與電池端子電接觸的其他部件，以防止內(nèi)部短路。隔板的邊緣常常延伸超過至少一個電極的邊緣，以確保負(fù)電極和正電極不會發(fā)生電接觸，即使它們沒有精確地彼此排列。然而，希望使得隔板延伸超過電極的量最小。為了提供良好的高功率放電性能，希望隔板具有在于1994年3月1日提交的美國專利No. 5，290, 414中公開的特性(微孔具有橫跨至少0. 005 μ m的最小尺寸和不大于5 μ m 的最大尺寸，在30到70百分比范圍中的孔隙率，2至IJ 15ohm-cm2的面比電阻，和小于2. 5的彎曲度)，其由此通過參考并入本文。適合的隔板材料還應(yīng)足夠強(qiáng)，以經(jīng)受住電池制造過程以及在電池放電期間或施加到隔板上的壓力，沒有可能導(dǎo)致內(nèi)部短路的發(fā)展中的撕裂、裂縫、孔或其他縫隙。為了使得電池中的總隔板體積最小，隔板應(yīng)盡可能的薄，優(yōu)選地小于25 μ m厚，更優(yōu)選地不大于 22 μ m厚，例如20 μ m或16 μ m。高拉伸應(yīng)力是可取的，優(yōu)選地至少800，更優(yōu)選地至少每平方厘米1000千克力(kgf/cm2)。對于FR6型電池，優(yōu)選的拉伸應(yīng)力在加工方向上至少1500kgf/ cm2，在橫向上至少1200kgf/cm2，對于FR03型電池，優(yōu)選的拉伸應(yīng)力在加工方向上和橫向上分別是1300和lOOOkgf/cm2。優(yōu)選的平均介電質(zhì)擊穿電壓將至少是2000伏，更優(yōu)選的至少 2200伏，最優(yōu)選的至少MOO伏。優(yōu)選的最大有效孔隙尺寸從0. 08 μ m到0. 40 μ m,更優(yōu)選的不大于0. 20 μ m。優(yōu)選的BET比表面積會不大于40m2/g，更優(yōu)選的至少15m2/g，最優(yōu)選的至少25m2/g。優(yōu)選的面比電阻不大于4. 3ohm-cm2，更優(yōu)選的不大于4. Oohm-cm2，最優(yōu)選的不大于3. 5ohm-cm2。在美國專利公開No. 20050112462中更詳細(xì)說明了這些特性，其也由此通過參考并入本文。在鋰原電池和蓄電池中使用的隔板膜常常是由聚丙烯、聚乙烯或超高分子量聚乙烯構(gòu)成的聚合物隔板，優(yōu)選的是聚乙烯。隔板可以是單層雙軸向拉伸微孔膜，或者可以將兩層或多層層壓在一起，以便在垂直方向上提供所需抗拉強(qiáng)度。優(yōu)選是單層的以使得成本最低。可以由東燃化學(xué)公司(Tonen Chemical Corp.)和美國紐約州馬其頓的?？松梨诨瘜W(xué)公司(EXXON Mobile Chemical Co.)獲得適合的單層雙軸向拉伸聚乙烯微孔隔板。ktela F20DHI級隔板具有20 μ m標(biāo)稱厚度，Setela 16MMS級具有16 μ m標(biāo)稱厚度。在電極組件中將負(fù)電極、正電極和隔板條組合在一起。電極組件可以是螺旋纏繞的設(shè)計，例如圖1中所示的，由圍繞芯桿交替纏繞正電極、隔板、負(fù)電極和隔板的條來制成， 在纏繞完成時將芯桿從電極組件中抽出。通常圍繞電極組件的外側(cè)纏繞至少一層隔板和/ 或至少一層電絕緣薄膜(例如，聚丙烯)。這種設(shè)置用于達(dá)到多個目的它有助于將組件保持在一起，并可以用于將組件的寬度或直徑調(diào)整到所需尺寸。隔板的最外端或其他外側(cè)薄膜層可以用一片膠帶或者借助熱密封來壓制。負(fù)電極可以是最外側(cè)的電極，如圖1所示的，或者正電極可以是最外側(cè)的電極。任一電極都可以與電池容器電接觸，但在最外側(cè)電極是旨在與罐體電接觸的同一電極的情況下，可以避免在最外側(cè)電極與容器側(cè)壁之間的內(nèi)部短路。在本發(fā)明的一個或多個實施例中，用具有選擇性沉積在其上的電化學(xué)活性材料的正電極來構(gòu)成電極組件，以便改進(jìn)操作并更有效地利用負(fù)電極的電化學(xué)活性材料。在美國專利公開No. 20080026288和20080(^6^3中闡述了在正電極上，且更進(jìn)一步地，在包括正容器的電化學(xué)電池上，電化學(xué)活性材料的選擇性沉積結(jié)構(gòu)的非限制性實例，二者通過參考并入本文。不采用螺旋纏繞，電極組件可以通過將電極和隔板條折疊在一起來構(gòu)成。所述條可以沿著其長度對齊，隨后以風(fēng)琴樣式折疊，或者負(fù)電極和一個電極條可以與正電極和另一個電極條相垂直鋪放，電極交替地彼此橫跨地(垂直定向的)折疊，在兩種情況下都構(gòu)成交替的負(fù)電極和正電極層的堆疊。將電極組件插入到外殼容器中。在螺旋纏繞電極組件的情況下，不論是圓柱形還是棱柱形容器，電極的主要表面都垂直于容器的側(cè)壁(換句話說，電極組件的中芯與電池的縱軸線平行)。折疊的電極組件通常在棱柱形電池中使用。在風(fēng)琴式折疊的電極組件的情況下定向組件，以使得在電極層的堆疊的相對端的平坦電極表面與容器的對邊相鄰。在這些結(jié)構(gòu)中，負(fù)電極的主要表面的總面積的大部分通過隔板與正電極的主要表面的總面積的大部分相鄰，電極主要表面的最外側(cè)部分與容器的側(cè)壁相鄰。以此方式，起因于負(fù)電極和正電極的組合厚度的增大的電極組件的擴(kuò)大受到容器側(cè)壁的約束。在本發(fā)明的優(yōu)選電化學(xué)電池中使用了僅包含作為雜質(zhì)的極少量水的非水電解液 (例如，重量不大于約百萬分之500，取決于使用的電解液鹽)?？梢允褂萌魏芜m合的電解液，包括堿性溶液、非水有機(jī)物和固態(tài)聚合物電解液。如果使用有機(jī)溶劑，適合的鹽的實例包括溴化鋰、高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、六氟磷酸鉀、六氟砷酸鋰、三氟甲基磺酸鋰和碘化鋰； 適合的有機(jī)溶劑包括以下的一個或多個碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、甲基乙基碳酸酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、1，2-碳酸丁烯酯、2，3-碳酸丁烯酯、甲酸甲酯、Y - 丁內(nèi)酯、環(huán)丁砜、乙腈、3，5- 二甲基異惡唑、η，η- 二甲基甲酰胺和醚。鹽/溶劑組合會提供足夠的電解作用和導(dǎo)電性，以滿足電池在所需溫度范圍中的放電需要。由于其通常的低粘度、良好的濕潤性能、良好的低溫放電性能和良好的高速放電性能，醚常常是需要的。在LiZ^M2電池中尤其如此，因為醚比使用ΜηΑ正電極更穩(wěn)定，因此可以使用更高程度的醚。適合的醚包括但不限于，諸如1，2_二甲氧基乙烷、1，2_二乙氧基乙烷、二(甲氧乙基)醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚和二乙基醚之類的無環(huán)醚，和諸如1，3_ 二氧戊環(huán)、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃和3-甲基-2-惡唑烷酮之類的環(huán)醚。本發(fā)明組裝電化學(xué)電池的方法包括在電池容器中插入電極組件，優(yōu)選地是諸如錐體的絕緣件。在容器的側(cè)壁中形成最初的卷邊。在一個實施例中，通過在希望形成卷邊的區(qū)域中相對容器的側(cè)壁壓制成形輪以形成卷邊，同時罐體圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)。當(dāng)使用箔片排氣件時，在將端部組件插入容器中之前，將電解液散布在容器中。替代地，如果在端部組件中使用球形排氣件，就可以在用球形排氣件的球內(nèi)部密封電池之前，添加電解液。通過干涉配合將端部組件的外圍部分結(jié)合在一起，將它們安裝在最初形成的卷邊的上壁上。電池封閉操作可以包括借助再拉伸或鑲進(jìn)底座工藝減小上側(cè)壁的直徑。在直徑減小后，還向內(nèi)折疊容器的上端，以形成彎曲端，并在卷邊與彎曲端之間施加軸向力。在容器的上端的彎曲過程中，優(yōu)選地至少在上側(cè)壁上保持徑向壓縮。在附圖中示出了電池形成和封閉過程的一些實施例的結(jié)果，但是也可采用符合本發(fā)明的其他實施例的其他過程。部件形狀和封閉過程應(yīng)確保在電池的整個使用壽命期間建立并保持在密封件與容器；密封件與PTC裝置；及密封件與排氣件外徑之間的所需界面。以上描述尤其與圓柱形電池相關(guān)，例如FR6和FR03型(如瑞士日內(nèi)瓦國際電工學(xué)委員會發(fā)布的國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 60086-1和IEC 60086-2中規(guī)定的)。然而，其他實施例適用于其他電池規(guī)格、形狀和化學(xué)性質(zhì)。例如，結(jié)合雙壁墊圈，可以實現(xiàn)其他電極組件形狀、外殼結(jié)構(gòu)、端部組件、壓力釋放排氣件、封閉過程等。其他電池化學(xué)性質(zhì)可以包括具有 1. 5或更高額定電壓的圓柱形原電池或可充電圓柱形電池，例如Li/S02、Li/AgCl、LiA2O5, Li/Mn02、Li/Bi203，可以利用“鋰離子”系統(tǒng)常見的各種鋰成分、鎳金屬氫化物、基于堿性的及其他類似的化學(xué)性質(zhì)。電極組件結(jié)構(gòu)也可以變化。例如，其可以具有如上所述的螺旋纏繞的電極、折疊電極或條的堆疊(例如，平板)。此外，盡管以上實施例描述了使用單個PTC，但根據(jù)本發(fā)明， 任意數(shù)量的PTC也是可以的。鑒于前述內(nèi)容，設(shè)想了包括以下特征的任意組合的電化學(xué)電池·具有封閉底端、側(cè)壁和開放端的圓柱形容器；·置于容器中的電極組件和電解液；·位于開放端中的端部組件，所述端部組件具有排氣組件、蓋板和PTC裝置；·布置在容器與端部組件之間的環(huán)形墊圈，所述墊圈具有沿著墊圈的至少一部分內(nèi)圓周形成的徑向突出部；·其中，一部分蓋板和一部分排氣組件與在徑向突出部的相對側(cè)上的墊圈構(gòu)成壓縮密封；·其中，徑向突出部具有至少等于PTC裝置的軸向高度的軸向高度，及其中，徑向突出部同心圍繞PTC裝置相配合；·其中，在墊圈上彎曲容器的開放端的末端邊緣； 其中，墊圈是E形或F形；·其中，突出部的軸向高度大于PTC裝置的軸向高度；·其中，徑向突出部沿著墊圈的整個內(nèi)徑連續(xù)延伸；·其中，排氣組件包括反轉(zhuǎn)蓋板；·其中，在墊圈與反轉(zhuǎn)蓋板之間的密封部施加徑向和軸向壓縮力； 其中，徑向突出部包括環(huán)形槽；·其中，環(huán)形槽容納一部分蓋板或一部分排氣組件；·其中，排氣組件包括固定器，所述固定器容納接觸件和箔片排氣件；·其中，固定器保持在接觸件與PTC裝置之間的電接觸；·其中，固定器包括靠近開放端的環(huán)形卷邊； 其中，環(huán)形卷邊和彎曲端邊緣產(chǎn)生主要軸向壓縮，及其中，PTC裝置沒有受到主要軸向壓縮；和/或·其中，圍繞排氣組件夾物模壓墊圈。
還設(shè)想了包括一個或多個以下特征的電化學(xué)電池·具有封閉底端、卷邊的側(cè)壁和開放端的圓柱形容器；·置于容器中的電極組件和電解液；·位于開放端中的端部組件，所述端部組件具有排氣組件、蓋板和PTC裝置； 布置在容器與端部組件之間的環(huán)形墊圈，所述墊圈具有向內(nèi)的徑向突出部，其具有比緊挨著突出部上和下的墊圈部分更小的內(nèi)徑；·其中，在墊圈和蓋板上彎曲容器的開放端，以產(chǎn)生主要軸向壓縮力； 其中，徑向突出部接合PTC裝置，以使得PTC裝置免于受到主要軸向壓縮力；·其中，端部組件還包括固定器，所述固定器容納一部分排氣組件和一部分接觸件；·其中，接觸件是彈簧；和/或·其中，徑向突出部沿著墊圈的整個內(nèi)徑連續(xù)延伸。最后，設(shè)想了一種用于密封圓柱形電化學(xué)電池的方法，以下列步驟的任意組合為特征·提供具有開放端的圓柱形容器； 在容器中布置電極組件和電解液；·在容器的開放端中形成環(huán)形卷邊；·將具有PTC裝置的排氣組件和蓋板同心地設(shè)置在所述墊圈內(nèi)，所述墊圈具有沿墊圈側(cè)壁布置的徑向向內(nèi)突出部，所述排氣組件和蓋板在徑向突出部的相對側(cè)上壓縮地接觸墊圈的側(cè)壁；·將環(huán)形墊圈安裝在接近環(huán)形卷邊的容器的開放端中；·在一部分凸緣上彎曲容器的開放端，以使得(i)環(huán)形卷邊、墊圈和蓋板全部配合，以產(chǎn)生主要軸向壓縮力和(ii)徑向突出部與PTC裝置相配合，以避免主要軸向壓縮力施加到PTC裝置上；·其中，布置蓋板以便在高于徑向突出部的圓柱形容器的內(nèi)側(cè)壁上產(chǎn)生徑向壓縮力；·其中，布置排氣組件以便在墊圈和圓柱形容器的內(nèi)側(cè)壁上產(chǎn)生徑向壓縮力； 其中，由在排氣組件內(nèi)提供的反轉(zhuǎn)蓋板在徑向突出部的下面施加徑向壓縮力；和 /或·其中，通過圍繞排氣組件夾物模壓墊圈，將排氣組件設(shè)置在墊圈內(nèi)。實施本發(fā)明的人員及本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在不脫離所公開概念的精神的情況下，可以對本發(fā)明做出各種修改和改進(jìn)。給予的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書和法律所允許的解釋的廣度來確定。
權(quán)利要求
1.一種電化學(xué)電池，包括圓柱形容器，具有封閉底端、側(cè)壁和開放端； 置于所述容器中的電極組件和電解液；端部組件，位于所述開放端中，所述端部組件具有排氣組件、蓋板和PTC裝置； 環(huán)形墊圈，設(shè)置在所述容器與所述端部組件之間，所述墊圈具有沿著墊圈的至少一部分內(nèi)圓周形成的徑向突出部；其中，一部分蓋板和一部分排氣組件與在所述徑向突出部的相對側(cè)上的墊圈形成壓縮密封部；其中，所述徑向突出部具有至少等于所述PTC裝置的軸向高度的軸向高度，并且其中， 所述徑向突出部圍繞所述PTC裝置同心地配合。
2.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，在所述墊圈上彎曲所述容器的開放端的末端邊緣。
3.如權(quán)利要求2所述的電化學(xué)電池，其中，所述墊圈具有E形形狀或F形形狀。
4.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，所述突出部的軸向高度大于所述PTC裝置的軸向高度。
5.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，所述徑向突出部沿著所述墊圈的整個內(nèi)徑連續(xù)延伸。
6.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，所述排氣組件包括反轉(zhuǎn)蓋板。
7.如權(quán)利要求6所述的電化學(xué)電池，其中，在所述墊圈與所述反轉(zhuǎn)蓋板之間的密封部施加徑向和軸向壓縮力。
8.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，所述徑向突出部包括環(huán)形槽。
9.如權(quán)利要求8所述的電化學(xué)電池，其中，環(huán)形槽容納一部分蓋板或一部分排氣組件。
10.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，所述排氣組件包括固定器，所述固定器容納接觸件和箔片排氣件。
11.如權(quán)利要求10所述的電化學(xué)電池，其中，所述固定器保持所述接觸件與所述PTC裝置之間的電接觸。
12.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，所述容器包括鄰近開放端的環(huán)形卷邊。
13.如權(quán)利要求12所述的電化學(xué)電池，其中，在所述墊圈上彎曲所述容器的開放端的末端邊緣。
14.如權(quán)利要求13所述的電化學(xué)電池，其中，所述墊圈具有E形形狀或F形形狀。
15.如權(quán)利要求13所述的電化學(xué)電池，其中，所述環(huán)形卷邊和彎曲末端邊緣產(chǎn)生主要軸向壓縮，并且其中，所述PTC裝置沒有受到所述主要軸向壓縮。
16.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，圍繞所述排氣組件夾物模壓所述墊圈。
17.一種電化學(xué)電池，包括圓柱形容器，具有封閉底端、卷邊的側(cè)壁和開放端； 置于所述容器中的電極組件和電解液；端部組件，位于所述開放端中，所述端部組件具有排氣組件、蓋板和PTC裝置； 環(huán)形墊圈，設(shè)置在所述容器與所述端部組件之間，所述墊圈具有向內(nèi)徑向突出部，所述突出部具有比緊挨著所述突出部上和下的墊圈部分更小的內(nèi)徑；其中，在所述墊圈和蓋板上彎曲所述容器的開放端，以產(chǎn)生主要軸向壓縮力；以及其中，所述徑向突出部接合所述PTC裝置，以防止PTC裝置受到所述主要軸向壓縮力。
18.如權(quán)利要求17所述的電化學(xué)電池，其中，所述端部組件還包括固定器，所述固定器容納一部分排氣組件和一部分接觸件。
19.如權(quán)利要求17所述的電化學(xué)電池，其中，所述接觸件是彈簧。
20.如權(quán)利要求17所述的電化學(xué)電池，其中，所述徑向突出部沿著所述墊圈的整個內(nèi)徑連續(xù)延伸。
21.一種用于密封電化學(xué)電池的方法，包括提供具有開放端的圓柱形容器；在所述容器中設(shè)置電極組件和電解液；在所述容器的開放端中形成環(huán)形卷邊；將具有PTC裝置的排氣組件和蓋板同心地設(shè)置在所述墊圈中，所述墊圈具有沿著墊圈的側(cè)壁設(shè)置的徑向向內(nèi)突出部，所述排氣組件和蓋板在所述徑向突出部的相對側(cè)上壓縮地接觸所述墊圈的側(cè)壁；將環(huán)形墊圈安裝在鄰近所述環(huán)形卷邊的容器的開放端中；及在一部分凸緣上彎曲所述容器的開放端，以使得(i)環(huán)形卷邊、墊圈和蓋板全部配合，以產(chǎn)生主要軸向壓縮力，及(ii)徑向突出部與PTC裝置相配合，以避免主要軸向壓縮力施加到PTC裝置上。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，設(shè)置所述蓋板以在高于所述徑向突出部的圓柱形容器的內(nèi)側(cè)壁上產(chǎn)生徑向壓縮力。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，設(shè)置所述排氣組件以在所述墊圈和所述圓柱形容器的內(nèi)側(cè)壁上產(chǎn)生徑向壓縮力。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，由在所述排氣組件內(nèi)提供的反轉(zhuǎn)蓋板在所述徑向突出部的下方施加徑向壓縮力。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，設(shè)置所述蓋板以在高于所述徑向突出部的所述圓柱形容器的內(nèi)側(cè)壁上產(chǎn)生徑向壓縮力。
26.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，通過圍繞所述排氣組件夾物模壓所述墊圈，將所述排氣組件設(shè)置在所述墊圈內(nèi)。
全文摘要
一種端部組件密封圓柱形電化學(xué)電池。所述組件包括正溫度系數(shù)(PTC)裝置和具有突出部的墊圈，所述突出部與端部組件相配合以便將PTC裝置與出現(xiàn)在封閉組件中的主軸向壓縮力隔離。在本發(fā)明進(jìn)一步的實施例中，可以通過關(guān)于端蓋夾物模壓密封件來產(chǎn)生端部組件，墊圈自身具有E或F形橫截面。
文檔編號H01M2/02GK102334213SQ201080009088
公開日2012年1月25日 申請日期2010年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月24日
發(fā)明者詹姆斯·X·吳, 馬修·T·溫德林, 馬克·A·舒伯特 申請人:永備電池有限公司