碱性锌锰电池封口结构

碱性锌锰电池封口结构 ~T3,J 第26卷 1996正 第4期 8月 电池 BATTERYBIMoNTHLY Vo1.26No4 Aug.1996 碱性锌锰电池封口结构 SealingStructureofAlkalineZn/MnO2Battery 中国轻I总会化学电源研究所(江苏215006) ResearchInstituteofChemicalPower Sources,MinistryofLightIndustry,J/angsu215006 高效岳GaoXiaoyueTM午J 摘要 , 本文彳卜绍了一种碱性锌锰电池封口结构.此种结构适台使用国内通常生产的零部件LR6电池控 强化考验和储存试验,证明此郴}构能有效地解睫电池密封. 关键词:碱性锌二氧化锰J电池密封结构电池部件 r一,,一f'一 Abstract Aspecialsealingstructure{oralkalineZn/MnO!batterywasstudied.Thisstructurecouldbe suitabletothespareparts{orthegeneralbatteryproductioninChina.Basedonthetestso{thest rength andlongtimeshel{lifeofLR6typebatteries,thesealingstructurewaseffective. Keywords:AlkalineZn/MnO2BatterySealingStructureBatteryParts 碱性锌锰电池由于电毛细现象和内部气体的产生 很易爬碱t并且爬碱现象是在电池{5j造后半年内会不 断地出现.这为各生产厂{5j造生产喊锰电池带来了疑 难.我们曾详细介绍过爬碱的原因及解决的办法". 本文再介绍一种封I:1结构+它的特点是可以使用国内 普遍生产的钢筒,密封圈,负极盖.现已经电池生产证 明能有教地防止电池爬喊. l实验 1.1密封实验 要使电池能密封,需对密封圈上部进行轴向和径 向的压鳍.电池生产过程中真正地,均匀地实现对密封 圈进行轴,径向压缩才能真正地解决电池爬碱. 国内生产的绝大部分钢筒如图2所示,密封圈如 图1所示.由图1,2可知,密封圈上部外径与钢筒扩口 处内径为紧配合,直径均为个l3.7.密封圈下部外径为 l2.3.而钢筒内径为节l3.3,两者为松配合.只有对密 封圈上部进行轴,径向压缩,才能达到密封的目的. 作者简介: 高斌岳,男,1937年l1月出生,高赶师 172 钢筒滚线是对密封圈起定位作用,使密封圈在受 到压缩力时上下左右位置不能移动.碱锰电池钢筒滚 线与碳锌电池中P型电池滚线作用不同,与我们以前 介绍的密封圈的密封方式?也不同.要使密封圈相对 于钢筒的位置固定不变,则钢筒滚线的位置要固定不 变.生产过程中要批量实现这一点就需从设备的稳定 性和零部件的公差来考虑能否达到. 一 般生产碱锰电池的工艺路线是先放密封圈,再 对钢筒滚线.机械动作的基准点是负极盖,控{5j滚线刀 与负极盖的距离来确定蒗线位置.此种滚线位置取决 于:负极盖高度负极盖与密封圈的装配位置j负极集 流体与钢筒的相对位置;钢筒的公差;机器的平稳性. 这些因素无法使滚线位置固定,也就不可能保证对密 封圈进行轴,径向压鳍. 采用先滚线再放负极集流体.在放负极集流体时 保证密封圈与钢筒口的位置,可保证密封圈与钢筒的 相对位置.壤线时以钢筒口为基准点+钢筒本身的公差 就不会出现在放密封圈的位置上. 包 电 ? 高放岳;碱性锌锰电池封口结构 圈】LR6钢筒 123————, 图2密封圈 一 般生产工艺是滚线后卷边再拨直,卷边的方式 是靠两个滚轮把钢筒口压夸.这种工作方式虽然速度 较快,但对设备,模具要求较高把此机械动作放慢我 们就可知晓滚轮和钢筒是切点接触,也就是对钢筒一 点,一点地压弯由于钢筒设有锌筒那么好的延展性. 机械强度大,在一点处弯曲时钢筒易变形,到下点弯曲 时可能不在预定的位置而有所偏移,这样锕筒口部受 到的压弯力量就不均匀 拨直工序更有不合理处.拨直使钢筒扩口.部位缩 小,可以使密封圈受到一千径向的压缩力.可是在拨直 过程中的钢筒扩口部位一方面变小,同时也受到向上 的力,使钢筒已弯曲部分向上移动而离开密封圈,即密 封圈在卷边时本来受到辅向的压缩.而在拨直时密封 圈轴向压缩受到减弱. 我们采用两次罩口的办法进行封口.第,次封口 时使钢筒扩口部分预弯曲.使密封圈受到一次轴,径向 压缩.第二次封口时再使钢筒扩口部分收缩,并再一次 弯曲.使密封圈再一次受到轴,径向压缩.由于电池内 气体较多,并随着存放期的延长,气体会更多.因此我 们在第=次封口时不仅使钢筒口部平弯t而且有一定 孤度,捷锕筒弯曲部份牢牢地扣住密封圈.密封圈不会 受电池内部气体的冲力而向上移动 由于采用罩口的办法,钢筒上部圆周各点同时受 力.受力较均匀.钢筒上部弯曲形状决定于摸具. 我们的封口结构改变传统的滚线方式,使密封圈 与钢筒的相对位置在大批量生产过程中保持变用 二次罩口的办法使密封圈均匀地受到轴,径向的压缩. L.2电池试验 根据上述工艺流程和封13的方法,我们大批量生 产了LR6电池,其电性能和防漏性能列于表1,表2. 防漏性能除照行标QB1185—91外,还采用两种 强化考验办法:(L)把电池正负极直接连接(eP短路)放 电24h后用酚酞试荆试验是否爬喊}(2)在60?,90 的湿度环境下放置2o天以上,取出冷却后用酚酞试剂 试验是否爬喊.抽样检验结果防漏率达100. 采用的锌粉为葫芦岛锌厂生产含汞量为6的锌 糙.电解二氧化锰为湘潭电化厂生产碱锰电池专用电 解二氧化锰.全部采用国产设备生产.零部件绝大部分 国内生产.表L为生产线抽样测试结果. 2讨论 2.L封13结构经生产验证可防止密封圈与钢筒之间 的爬碱(筒称周边爬碱)周边爬碾比中心爬羰要严重 得多.防止周边爬碱要重要得多,难度也大得多 表LLR6新电测试结果 表2LR6电池存放试验结果 存放开路垣路1n连放至075v1日n连就至o9v防精 时问电压电藏9只平均批分9只平均放电时旧事(%) 一 年156v11.5A43mi~12h42.100" 中心爬碱也舍影响电池性能和锖售.采用防止中心爬 喊的办法与一般采用的办法基本相同.唯一不同点是 中心孔用的封口胶.改用以沥青为主的封口腔,因为沥 青耐碱性好.成率较低.封口胶有六种物品配制而成. 效果很好闸筒上内壁也涂粘结剂,我们的粘结剂遇碱 (下转第183页) l73 0. 0. 0. O 附图pH--MnO.电极电位图 表5使用不同EMD的R6C电池性能 表6使用不NEMD~R03P电池性能 器寿短冉警. 2.73 288 ? 2.90 2.94 30 35 38 39 表7使用不南EMD~R03C电池性能 表4,7数据表明:钛合垒及钛锰涂层电极电解的 MnO电性能最好,其次是链电极,铅合金电极一般, 而石墨电极电解的MnO.电性能最差资料表明", MnO:在电池中参加放电反应,放出电能,从理论上 说.MnO:含量越高,放出电能越多相反亦然因此, 钛锰涂层电极的EMD含量高,其放电时间长石墨电 极的EMD含量低.放电容量也相对步.这与"pH— MnO:"电极电位的分析结论是一致. EMD中的重金属杂质(铁,钴,锦,铜,铅等y也是 影响其电性能的主要囤素之一其破坏作用机理是.杂 质格于电解质溶液中,并向锌极扩散.与锌接触时形成 所谓的微电池,致使电池自放电同时锌的腐蚀涪解和 氢气的析出导致电池漏液,由表2重金属含量看,石墨 电极韵EMD,铁,钴含量最高.铅合金电极的EMD,铅 量最高这些杂质元素的存在,导致电性能的变差 4结论 通过实验比较,石墨电极的EMD的纯度最低.杂 质量高.电性能亦差.铅合金电极的EMD虽有所提高, 但杂质铅量很多钛系列电极的EMD不论在纯度上, 还是杂质含量及电性能上,均明显优越尤是钍锰涂层 电极的EMD.其MnO:含量高达92.8o,铁含量仅 为0..16,电性能高压l_2V放分提高24,是其它电 极的MnO所不能比拟的 参考文献 l张跃.电池.1992;22(5){213 2丁楷如等缩锰矿开发与加工技术.胡南科学拄术出版社 1992;929 3刘峰.电艳,1994;24(6):271 收稿日期1995—12—27 (上接173页) 固化,固化后仍有弹性.效果好. 2.2批量生产过程中要防止电池爬碱,除设备的稳定 性和零部件的规范化外,严格监视模具磨损情况至关 重要.总之严格的工艺管理才能保证电池的质量 2.3这种封口方式密封性能较好.在制作电池时要尽 量减少电池内部气体,不然会引起密封圈防爆孔的破 裂.用短路24h强化考验韵办法测试电池时由于短期 内发生大量的热量,电池内如果气体较多易受热膨胀 而使防爆孔击穿.这种强化试验也可用于检验电池内 气体量电池内气体的来源已在文献[2]中叙述 3结论 用上述封口工艺,使用国产设备和零部件,原辅材 料.使用我1『]研制的封口腔,加上严格的工艺管理,经 几年之研制和批量生产的考验.漏液率为0.03"下, 抽样强化考验防蒲率达l00. 参考文献 1葛镍辉,高教岳.电池1995}'4) 2高教岳碱性锌锰电池生产拄丰.电池1995;(6) 收稿日期:1995—12—25 l83 盯 145