專利名稱：用于堿性電池的一種分隔件和制造這種分隔件的一種方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明整體涉及一種堿性電池，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及用于堿性電池的分隔件和制造這種分隔件的一種方法。
如

圖1所示，通常所知的堿性電池如LR-6型堿性電池包括底端用作陰極的一個(gè)圓柱體形外殼2、一層導(dǎo)電隔膜(未示出)、堆壘在陰極圓柱體形外殼2中的三個(gè)圓柱體形陰極混合物3、一個(gè)具有底端的圓柱體形分隔件4、浸漬在所說(shuō)分隔件4和陰極混合物中的一種電解液、和以凝膠形式存在的鋅陽(yáng)極活性物質(zhì)5。
陰極金屬外殼2具有一個(gè)開(kāi)口，一個(gè)密封件6隱蔽地安裝在該開(kāi)口上。該密封件6包括一個(gè)陽(yáng)極端7、通過(guò)點(diǎn)焊和類似方式固定在該陽(yáng)極端片7的內(nèi)側(cè)中央?yún)^(qū)域上的一個(gè)集流電極8、利用設(shè)置在其間的密封材料固定在集流電極8上的一個(gè)墊圈9、和牢固地固定在陰極外殼2的開(kāi)口上的一個(gè)環(huán)形密封帽11。當(dāng)集流電極8插入凝膠狀鋅陽(yáng)極活性物質(zhì)5中時(shí)，分隔件4的一端4A被墊圈9向內(nèi)壓迫從而向內(nèi)彎曲，在分隔件端部4A向內(nèi)彎曲的同時(shí)，陰極外殼2的開(kāi)口端縫隙被堵嚴(yán)，墊圈9的外圓周部分夾緊在陽(yáng)極端片7的外圓周部分與陰極外殼2的一個(gè)端部之間，從而使得陰極外殼2的開(kāi)口被密封件6密封住。
在陰極金屬外殼2的外表面上，覆蓋有包裝標(biāo)簽12，近來(lái)這種包裝標(biāo)簽已經(jīng)替代了傳統(tǒng)的金屬套，以增加電池的內(nèi)部體積，這種標(biāo)簽被稱作“收縮粘性標(biāo)簽”或簡(jiǎn)稱為“標(biāo)簽”，在陽(yáng)極端片7的外圓周部分與標(biāo)簽12之間設(shè)置有一個(gè)環(huán)形陽(yáng)極墊圈13。
參見(jiàn)圖2，分隔件4通過(guò)以下步驟制成，轉(zhuǎn)動(dòng)一卷20分隔件原紙21，沿縱向拉伸卷紙的一端，并根據(jù)所制分隔件的長(zhǎng)度(高度)將原紙切割成預(yù)定長(zhǎng)度，然后將預(yù)定長(zhǎng)度的原紙21借助于一根心軸(未示出)沿圖中縱向旋轉(zhuǎn)以形成如圖所示的圓柱形結(jié)構(gòu)。然后將圓柱形原紙?jiān)谄鋫?cè)部和底部熱粘合以形成具有封閉底端的圓柱形結(jié)構(gòu)。因?yàn)樵趶那懈畈襟E進(jìn)入到將切割的原紙卷繞并粘結(jié)以構(gòu)成圓柱形結(jié)構(gòu)的卷繞步驟時(shí)必須將分隔件原紙21轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)直角以改變其移動(dòng)方向，所以如上所述的這種制造分隔件的傳統(tǒng)方法需要大量的時(shí)間和人力來(lái)完成分隔件的制造，這種方法的生產(chǎn)率限制為最高每分鐘100件。
所以，如果需要每分鐘生產(chǎn)大約600個(gè)分隔件4，就需要如圖3所示，將一卷20分隔件原紙21沿縱向旋轉(zhuǎn)，沿縱向(水平方向)拉伸原紙，然后按照預(yù)定長(zhǎng)度切割，并利用一個(gè)心軸沿所說(shuō)縱向轉(zhuǎn)動(dòng)卷繞成圓柱形，然后在其側(cè)部和下端部熱粘合圓柱形原紙，從而形成具有封閉底端的圓柱形結(jié)構(gòu)的一個(gè)圓柱形分隔件。這種方法在從切割步驟進(jìn)入卷繞步驟時(shí)不需要改變?cè)?1的移動(dòng)方向，因此能夠提高生產(chǎn)率。
但是，按照?qǐng)D3所示的生產(chǎn)方法，將原紙21沿水平方向旋轉(zhuǎn)并沿縱向拉伸以進(jìn)行切割，然后沿水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使分隔件4的軸向與原紙21卷20的寬度方向重合，所以，當(dāng)分隔件4的端部4A(圖1所示)被密封件6的墊圈9沿徑向向內(nèi)推壓時(shí)，這種圓柱形分隔件4很可能發(fā)生變形。如果產(chǎn)生這種變形，當(dāng)堿性電池1受到震動(dòng)或振動(dòng)時(shí)，凝膠狀鋅陽(yáng)極活性物質(zhì)5就會(huì)從分隔件4與墊圈9之間的縫隙進(jìn)入陰極活性物質(zhì)3中，結(jié)果造成短路。
下面將參照?qǐng)D4A、4B、4C和4D更加具體地介紹如圖3所示和參照?qǐng)D3所述的分隔件制造方法的一個(gè)實(shí)例。在圖4A中，將卷狀20的原紙21切割成預(yù)定長(zhǎng)度，并將切割成的原紙21卷繞形成一個(gè)圓柱體22，然后利用一個(gè)適合的饋送設(shè)備(未示出)將其送入底部成形步驟，將圓柱體的一端熱粘合以形成封閉的底端。
為了使封閉底端具有可靠的密封效果，在熱粘合之前先使圓柱體的端部彎曲。也就是說(shuō)，如圖4B所示，將一根軸25插入圓柱體22中，用一個(gè)刀片狀模具24向下按壓圓柱體22的上端部以形成如圖4C所示的凹陷，然后如圖4D所示用一個(gè)熱卷曲模具29按壓圓柱體22的凹陷上端部，從而如圖4E所示形成一個(gè)半球形頂端22a。由此制成傳統(tǒng)的分隔件4。
然而，在這種傳統(tǒng)的分隔件制造方法中存在一些不便利和困難之處。
第一，必須利用饋送設(shè)備將圓柱體22傳送到預(yù)定位置，所以，在傳送過(guò)程中由于施加在圓柱體22上的某些機(jī)械原因和/或震動(dòng)的影響圓柱體22的開(kāi)口端部有可能意外地變形或塌陷，導(dǎo)致生產(chǎn)率的嚴(yán)重下降。
第二、當(dāng)在圓柱體22的上部形成一個(gè)凹陷22b時(shí)，在很大程度上與圓柱體22的物理性質(zhì)，如硬度有關(guān)，在有些情況下難以形成所需的凹陷，所以密封底端22b的密封(阻塞)特性不理想或者不令人滿意。如果通過(guò)調(diào)節(jié)刀片狀模具24作用在圓柱體22頂部的時(shí)間和壓力強(qiáng)制形成凹陷22b，有時(shí)會(huì)造成圓柱體22的損壞和降低生產(chǎn)率。因此，必須認(rèn)真明確地選擇制作分隔件的原紙材料，而這種選擇是很麻煩的，需要付出更多的時(shí)間和勞動(dòng)。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用于堿性電池的一種新型分隔件，這種分隔件能夠防止分隔件端部的變形，而且當(dāng)在電池上施加震動(dòng)或其它外力時(shí)能夠防止在電池內(nèi)部產(chǎn)生短路。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供制造用于蓄電池或電池如堿性電池的分隔件的一種新方法，這種方法能夠確保分隔件底部的密封特性和分隔件的高生產(chǎn)率。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一個(gè)目的，提供了用于堿性電池的一個(gè)分隔件，其中所說(shuō)電池包括一個(gè)圓柱形陰極金屬外殼、安裝在陰極金屬外殼內(nèi)的陰極混合物、一個(gè)分隔件、浸漬在所說(shuō)分隔件與陰極混合物之中的電解液、填充在分隔件22的中空空間內(nèi)的陽(yáng)極活性物質(zhì)、和一個(gè)密封件，所說(shuō)分隔件是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)一卷分隔件原紙21，將原紙21拉出，并切割成預(yù)定長(zhǎng)度，然后沿水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)分隔件原紙片以形成圓柱形結(jié)構(gòu)，所說(shuō)密封件包括一個(gè)墊圈并固定在陰極金屬外殼的開(kāi)口上，使得所說(shuō)分隔件的一端在所說(shuō)墊圈的作用下徑向向內(nèi)彎曲，其中所說(shuō)分隔件22的特征在于所說(shuō)分隔件原紙沿縱向的抗拉強(qiáng)度與所說(shuō)分隔件原紙沿寬度方向的抗拉強(qiáng)度的比值在2/1至1/1范圍內(nèi)。
這里所稱的分隔件意指各種分隔件，其中包括上述的具有一個(gè)一體的密封底端的圓柱形分隔件，和其它類型的分隔件如不具有一體的密封底端的圓柱形分隔件。在后一種情況下，可以在所說(shuō)開(kāi)口底端使用一個(gè)杯形片或其它分隔部件封閉所說(shuō)底端。
根據(jù)本發(fā)明的分隔件，分隔件原紙的纖維取向是松馳或松散的，從而使得所說(shuō)分隔件原紙沿縱向的抗拉強(qiáng)度與分隔件原紙沿寬度方向的抗拉強(qiáng)度的比值在2/1至1/1的范圍內(nèi)。采用這種結(jié)構(gòu)，即使在分隔件用于其中分隔件開(kāi)口端部在密封件墊圈作用下徑向向內(nèi)彎曲的類型的電池時(shí)，分隔件的上端部也不會(huì)變形或損壞。因此，即使當(dāng)電池受到諸如震動(dòng)或振動(dòng)等外力作用時(shí)，也不用擔(dān)心或不存在在電池中發(fā)生短路的危險(xiǎn)。所以，能夠提高分隔件以及電池的生產(chǎn)率。
本發(fā)明的第二個(gè)目的可以通過(guò)提供一種制造方法來(lái)滿足，該方法包括以下步驟卷繞分隔件原紙21以形成一個(gè)圓柱體22，在利用一個(gè)圓柱形夾具裝置33夾持住圓柱體22以保持其圓柱形的同時(shí)，對(duì)所形成的圓柱體22實(shí)施密封底端成形步驟，對(duì)所說(shuō)圓柱體的一端進(jìn)行熱處理以封閉所說(shuō)端部從而形成一個(gè)密封端部，和從所說(shuō)圓柱形夾具裝置33上釋放所說(shuō)圓柱體22。
按照上述方法，可取的是所說(shuō)圓柱形夾具裝置33具有一個(gè)固定孔33a，其直徑基本等于或略大于所說(shuō)圓柱體22的外徑D1，其長(zhǎng)度大于所說(shuō)圓柱體22長(zhǎng)度L1的一半。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在原紙的含有水溶性粘膠的預(yù)定部分上噴灑水，然后將所說(shuō)原紙卷繞成圓柱形狀從而形成所說(shuō)圓柱體22。在圓柱形原紙的預(yù)定噴水部分上施用一個(gè)加熱片以蒸發(fā)水分，同時(shí)將原紙熱壓粘合。所說(shuō)的水溶性粘膠可以選自聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸鈉(NaPA)等材料。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所說(shuō)圓柱體22卷繞端的上部和下部都噴灑上水，使得噴灑部分的長(zhǎng)度大于圓柱體的實(shí)際圓周長(zhǎng)度。
在本發(fā)明中，當(dāng)施用熱粘合方法封閉所說(shuō)圓柱體22的一端時(shí)，可以使用一個(gè)棒狀?yuàn)A具27傾斜地壓抵所說(shuō)圓柱體22的所說(shuō)端部以壓下所說(shuō)圓柱體22端部的一側(cè)22c，并使所說(shuō)側(cè)部22c以直角彎曲折疊，并在這時(shí)，用一個(gè)熱卷曲模具29壓抵所說(shuō)圓柱體22的端部以實(shí)施熱粘合。
此外，按照本發(fā)明，可取的是圓柱體22的折疊部分的長(zhǎng)度L2大于圓柱體22的內(nèi)徑。
圖1為安裝有本發(fā)明的一個(gè)分隔件的一個(gè)堿性電池的剖面正視圖。
圖2為表示現(xiàn)有技術(shù)中制成一個(gè)電池分隔件的一種方法示例的示意圖。
圖3為表示現(xiàn)有技術(shù)中制成一個(gè)電池分隔件的另一種方法示例的示意圖。
圖4A、4B、4C、4D和4E為表示現(xiàn)有技術(shù)中構(gòu)成一個(gè)分隔件的各個(gè)步驟的示意圖。
圖5A、5B、5C和5D為表示本發(fā)明構(gòu)成一個(gè)分隔件的各個(gè)步驟的示意圖。
圖6A、6B和6C為表示構(gòu)成圓柱形分隔件的密封端部的步驟的示意圖。
圖7為沿圖6B中剖線A-A所作的分隔件的放大剖面視圖。1．分隔件結(jié)構(gòu)例1首先介紹LR-6型堿性干電池，這種干電池是按照下述方式制成的。
參見(jiàn)圖1，制備陰極活性物質(zhì)粉末以制成環(huán)狀陰極活性體3，所說(shuō)活性物質(zhì)粉末由92％重量的二氧化錳MnO2、5％重量的石墨、2.5％重量的40％濃度的氫氧化鉀水溶液和0.5％重量的粘合劑混合構(gòu)成，將三個(gè)如此制成的環(huán)狀陰極活性體3設(shè)置在一個(gè)陰極金屬外殼2中。
然后將本發(fā)明的一個(gè)分隔件4插在由三個(gè)陰極活性體3構(gòu)成的陰極混合物之中。
所說(shuō)分隔件4是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)一卷分隔件原紙21，并沿水平方向拉出原紙，切割成長(zhǎng)度為81毫米、寬度為56毫米的長(zhǎng)方形而制成的。這種原紙21是由維尼綸纖維/人造絲纖維/維尼綸粘合劑制成的，厚度為120微米，寬度為56毫米，并卷繞成一卷。然后利用一根心軸(未示出)沿水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)所說(shuō)分隔件原紙21以形成卷繞三(3)圈的圓柱形結(jié)構(gòu)，接著在圓筒部分或側(cè)部和底部實(shí)施熱粘合以形成具有一個(gè)密封底端的圓柱形結(jié)構(gòu)，其外徑為8.8毫米，高度為48毫米。
在對(duì)大小為200毫米(長(zhǎng)度)×15毫米(寬度)的長(zhǎng)方形分隔件原紙進(jìn)行抗拉強(qiáng)度測(cè)試之后，選擇所需的原紙，其沿縱向的抗拉強(qiáng)度為4.5千克，沿寬度方向的抗拉強(qiáng)度為3.0千克，抗拉強(qiáng)度比值為1.5/1。
然后，將1.1毫升40％的氫氧化鉀水溶液施加在所說(shuō)分隔件4上，并進(jìn)行老化處理以使分隔件仍然保持原狀，從而可以用氫氧化鉀將分隔件4和陰極混合物3潤(rùn)濕。
然后將一種凝膠狀陽(yáng)極活性物質(zhì)5填充到分隔件4所限定的空間中。這種凝膠狀陽(yáng)極活性物質(zhì)5是利用69％重量的鋅粉、0.4％重量的聚丙烯酸、1.1％重量的氧化鋅、和30.5％重量的40％的氫氧化鉀水溶液的混合物制備的。
接著，將一個(gè)集流電極8插入凝膠狀鋅陽(yáng)極活性物質(zhì)5中，將一個(gè)密封墊9壓抵在所說(shuō)分隔件4的延伸端4A以使延伸端4A向內(nèi)彎曲，同時(shí)，將陰極金屬外殼2的開(kāi)口端向內(nèi)堵嚴(yán)，使得密封墊9的外側(cè)被夾緊在陽(yáng)極端片7的外圓周部分和陰極金屬外殼2的端部之間，并利用一個(gè)密封件6封閉陰極金屬外殼2的開(kāi)口部分。
然后，在陰極金屬外殼2的外表面上粘貼一層包裝標(biāo)簽12，近來(lái)已經(jīng)用包裝標(biāo)簽取代了傳統(tǒng)的金屬外套以增加電池的內(nèi)部體積，這種標(biāo)簽被稱為“收縮粘性標(biāo)簽”或簡(jiǎn)稱為“標(biāo)簽”，在所說(shuō)陽(yáng)極端7的外圓周部分與陰極金屬外殼2的標(biāo)簽12之間設(shè)置一個(gè)陽(yáng)極側(cè)絕緣墊圈13。
之后，使如此制造的50個(gè)堿性電池1在500克(500G)重力作用下以陽(yáng)極端片7朝下的方式下落，檢查其內(nèi)部短路情況，結(jié)果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何一個(gè)電池發(fā)生內(nèi)部短路。
例2使用除下列參數(shù)以外與前面例1基本相同的分隔件原紙21，并制造50個(gè)干電池。就是說(shuō)，對(duì)尺寸為200毫米(長(zhǎng)度)×15毫米(寬度)的長(zhǎng)方形的分隔件原紙21進(jìn)行抗拉強(qiáng)度測(cè)試，使用縱向抗拉強(qiáng)度為4.5千克、寬度方向抗拉強(qiáng)度為2.2千克、兩者比值為2.0/1的原紙，并進(jìn)行下落測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)50個(gè)電池都沒(méi)有發(fā)生短路。
例3使用除下列參數(shù)以外與前面例1基本相同的分隔件原紙21，并制造50個(gè)干電池。就是說(shuō)，對(duì)尺寸為200毫米(長(zhǎng)度)×15毫米(寬度)的長(zhǎng)方形的分隔件原紙21進(jìn)行抗拉強(qiáng)度測(cè)試，使用縱向抗拉強(qiáng)度為4.5千克、寬度方向抗拉強(qiáng)度為3.6千克、兩者比值為1.1/1的原紙，并進(jìn)行下落測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)50個(gè)電池都沒(méi)有發(fā)生短路。
比較例1以按照如圖2所示方式制造的傳統(tǒng)分隔件作為比較例。沿垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)如圖2所示卷曲的分隔件原紙21，并沿縱向拉出原紙21的一端，然后切割成預(yù)定長(zhǎng)度。接著，利用一根心軸使原紙21沿水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)以形成圓柱體形狀，再對(duì)其端部和底部進(jìn)行熱處理以使之相互粘結(jié)在一起，構(gòu)成具有一個(gè)封閉底端的圓柱形分隔件4。
使用除下列參數(shù)以外與前面例1基本相同的分隔件原紙21，并制造50個(gè)干電池。就是說(shuō)，對(duì)尺寸為200毫米(長(zhǎng)度)×15毫米(寬度)的長(zhǎng)方形的分隔件原紙21進(jìn)行抗拉強(qiáng)度測(cè)試，使用縱向抗拉強(qiáng)度為4.5千克、寬度方向抗拉強(qiáng)度為1.7千克、兩者比值為2.7/1的原紙，并進(jìn)行下落測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)50個(gè)電池都沒(méi)有發(fā)生短路。
比較例2使用除下列參數(shù)以外與前面例1基本相同的分隔件原紙21，并制造50個(gè)干電池。在這個(gè)比較例2中，對(duì)尺寸為200毫米(長(zhǎng)度)×15毫米(寬度)的長(zhǎng)方形的分隔件原紙21進(jìn)行抗拉強(qiáng)度測(cè)試，使用縱向抗拉強(qiáng)度為4.5千克、寬度方向抗拉強(qiáng)度為1.7千克、兩者比值為2.7/1的原紙，并進(jìn)行下落測(cè)試。在這個(gè)比較例(比較例2)中，分隔件是按照?qǐng)D3所示方式制造的。結(jié)果在50個(gè)電池中發(fā)現(xiàn)有7個(gè)電池發(fā)生了內(nèi)部短路。
從上述的測(cè)試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)利用如圖2所示傳統(tǒng)方法制造的分隔件即使在分隔件原紙21的縱向抗拉強(qiáng)度與寬度方向抗拉強(qiáng)度之間的比值大于2的情況下也不會(huì)發(fā)生內(nèi)部短路。但是，另一方面，如果縱向抗拉強(qiáng)度與寬度方向抗拉強(qiáng)度之間的比值大于2，則按照如圖3所示方法制造的分隔件4會(huì)發(fā)生內(nèi)部短路，而如果這個(gè)比值小于2(包括2在內(nèi))，則沒(méi)有發(fā)現(xiàn)發(fā)生短路。
根據(jù)本發(fā)明，將縱向抗拉強(qiáng)度與寬度方向抗拉強(qiáng)度之間的比值確定為在2/1至1/1的范圍。所以，通過(guò)沿水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)成卷的分隔件原紙以拉出原紙并切割成預(yù)定長(zhǎng)度，然后沿水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)拉出的分隔件原紙以形成圓柱體分隔件結(jié)構(gòu)，并使所說(shuō)圓柱體分隔件結(jié)構(gòu)的端部徑向向內(nèi)彎曲，即在按照?qǐng)D3所示方法制造分隔件的情況下，也能夠防止分隔件端部的變形。因此，即使在有外力例如振動(dòng)或震動(dòng)施加到電池上時(shí)，也能夠防止產(chǎn)生內(nèi)部短路。所以，在不出現(xiàn)分隔件廢品的前提下可以提高分隔件以及電池本身的生產(chǎn)率。2、分隔件的生產(chǎn)方法下面，介紹本發(fā)明的分隔件制造方法。
參照?qǐng)D5A，制備包含水溶性粘合劑的箍狀原紙21，并利用一個(gè)噴嘴30在對(duì)應(yīng)于卷繞的管狀分隔件結(jié)構(gòu)的卷繞端的上部、卷繞端的中部和卷繞端的下部的三個(gè)預(yù)定部分上噴水，下面將對(duì)所說(shuō)分隔件結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹。在這種情況下，選擇噴水區(qū)域的長(zhǎng)度大于圓柱體22的整個(gè)周邊長(zhǎng)度。如果需要的話，可以在水中添加少量的水溶性粘合劑。
在這之后，將原紙21切割成預(yù)定長(zhǎng)度，并纏繞在一根心軸32上以構(gòu)成如圖5B所示的圓柱體22。這時(shí)，通過(guò)將一個(gè)加熱片(未示出)壓在上述含水部分，使包含在所說(shuō)管形分隔件結(jié)構(gòu)的噴水部分中的水分蒸發(fā)。然后，通過(guò)使包含在原紙21中的水分蒸發(fā)而使水溶性粘合劑固化，從而圓柱體22固化并保持其圓柱形狀。固化部分(即噴水部分)為三個(gè)點(diǎn)，即分別是圓柱體22卷繞端的上部、中部和下部，除了上述之外，每個(gè)噴水區(qū)域的長(zhǎng)度基本等于或大于管狀體22的圓周長(zhǎng)度。因此，能夠按照要求使圓柱體22保持預(yù)定的圓柱體形狀。
在圖5C中，將如此形成的圓柱體22從心軸32上卸下，并插入圓柱形加夾具33的夾持孔33a中。夾持孔33a的直徑基本等于或略大于圓柱體22的外徑D1，其長(zhǎng)度大于圓柱體22長(zhǎng)度L1的一半，所以圓柱形夾具33能夠可靠地固定住所說(shuō)圓柱體22。然后使由圓柱形夾具33固定的圓柱體22轉(zhuǎn)移到底部成型步驟，由于在所說(shuō)轉(zhuǎn)移過(guò)程中圓柱體22始終由圓柱形夾具33夾持著，所以不用擔(dān)心或者不存在由于機(jī)械原因(例如震動(dòng)和振動(dòng))和/或其自身重量造成圓柱體22開(kāi)口端部的變形和/或損壞的危險(xiǎn)。
然后，制造工序進(jìn)入底部成型步驟，同時(shí)仍然由圓柱形夾具33夾持著圓柱體22，使用一根軸35沿高度方向和徑向方向保持住圓柱體22，并使圓柱體22的一端熱粘合以封閉其底端，如圖6A至6C所示。具體地說(shuō)，參見(jiàn)圖6A，用一個(gè)棒狀模具27偏斜地按壓圓柱體22的上端，使得該圓柱體22的環(huán)形上端的半個(gè)部分22c如圖6B所示方式凹陷，從而該凹陷部分22c相對(duì)于圓柱體的長(zhǎng)度方向彎曲和折疊成直角。這時(shí)，如圖7所示，需要留心使凹陷部分22c的折疊長(zhǎng)度L2大于圓柱體22的內(nèi)徑D2。在這種狀態(tài)下，用一個(gè)熱卷曲模具29壓抵在圓柱體22的頂部以如圖6C所示進(jìn)行熱粘合，從而在圓柱體22的上端形成一個(gè)半球形底部22a。由于如上所述凹陷部分22c折疊成直角，所以可以限制凹陷部分22c的反作用，因而，無(wú)論圓柱體22的硬度或其它物理特性如何，都能夠改善底部22a的密封或封閉效果。此外，如以上參照?qǐng)D7所述，由于將凹陷部分22c的折疊長(zhǎng)度L2設(shè)定為大于圓柱體22的內(nèi)徑D2，所以，凹陷部分22c的折疊部分延伸到與圓柱體22的相反側(cè)內(nèi)壁完全接觸和嚙合的程度。從而，大大減小了圓柱體22的折疊上端部的反作用力，可以確保底部22a的密封或封閉特性。此外，在底部成型步驟中，圓柱體22仍然插入在圓柱體形夾具33之中，所以在底部成型步驟中能夠保持住所說(shuō)圓柱體，而不會(huì)發(fā)生任何移動(dòng)或滑動(dòng)。
于是，完成了本發(fā)明的分隔件。在本發(fā)明中，從形成圓柱體22的起始步驟到底部成型步驟，所說(shuō)圓柱體22是一直插入所說(shuō)圓柱體夾具33之中的，所以，能夠使圓柱體保持所需的初始形狀，進(jìn)而能夠提高分隔件4的生產(chǎn)率。
下面介紹制造分隔件的示例。示例A將20％重量的維尼綸纖維和65-75％的紙漿纖維混合在一起，在該混合物中加入15-5.0％重量的聚乙烯醇系列水溶性粘合劑，制備出厚度為120微米的原紙。
采用本發(fā)明的上述方法，使用這種原紙，制造用于UM-3型堿性干電池的分隔件。分隔件的生產(chǎn)速度為每分鐘600個(gè)分隔件。比較例使用在上述示例A中生產(chǎn)的原紙，并采用傳統(tǒng)的已知方法生產(chǎn)用于UM-3型堿性干電池的分隔件。以每分鐘300個(gè)分隔件的生產(chǎn)速度，即示例A的生產(chǎn)率的一半，進(jìn)行生產(chǎn)。外觀檢測(cè)對(duì)根據(jù)本發(fā)明制成的分隔件和按照現(xiàn)有技術(shù)制成的分隔件進(jìn)行外觀檢測(cè)。其結(jié)果是，每分鐘發(fā)現(xiàn)大約5個(gè)分隔件(即大約1.7％)不合格，相反，對(duì)于本發(fā)明的分隔件沒(méi)有發(fā)現(xiàn)不合格產(chǎn)品。這個(gè)測(cè)試結(jié)果表明，盡管本發(fā)明已經(jīng)將生產(chǎn)速度提高到傳統(tǒng)方法的兩倍，但是本發(fā)明能夠以較低的不合格品率保證較高的生產(chǎn)速率(生產(chǎn)率)。底端的密封測(cè)試為了比較分隔件底部的密封(封閉)特性，準(zhǔn)備了10000個(gè)應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明制成的分隔件的UM-3型堿性電池和10000個(gè)應(yīng)用根據(jù)傳統(tǒng)方法制成的分隔件的同樣類型的堿性電池，在60℃下放置20天，并相對(duì)于開(kāi)路電壓進(jìn)行降壓測(cè)試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對(duì)于應(yīng)用傳統(tǒng)分隔件的電池每10000個(gè)電池中有3個(gè)電池(即0.03％)產(chǎn)生電壓下降，但是，另一方面，在應(yīng)用本發(fā)明分隔件的電池中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)電壓下降的情況。所以，可以得出結(jié)論，本發(fā)明的分隔件相對(duì)于傳統(tǒng)的分隔件具有更加可靠的密封特性。
根據(jù)本發(fā)明，所說(shuō)制造方法包括以下步驟卷繞分隔件原紙21以形成一個(gè)圓柱體22；在利用一個(gè)圓柱體夾具33將所形成的圓柱體22保持為圓柱體形狀的同時(shí)，對(duì)圓柱體22實(shí)施封閉底部成型步驟，對(duì)所說(shuō)圓柱體的一端進(jìn)行熱處理以封閉該端部從而形成一個(gè)封閉端，然后將圓柱體22從圓柱體夾具33上卸下。
根據(jù)本發(fā)明的制造方法，能夠從形成所說(shuō)圓柱體22的起始步驟開(kāi)始直到形成封閉底端的最后步驟始終利用圓柱體夾具33夾持住所說(shuō)圓柱體，所以能夠保持所說(shuō)圓柱體的預(yù)定形狀。因此，本發(fā)明的制造方法能夠提高分隔件和電池的生產(chǎn)率。
按照上述方法，可取的是所說(shuō)圓柱體夾具33具有一個(gè)夾持孔23a，該夾持孔的直徑基本等于或略大于所說(shuō)圓柱體22的外徑D1，其長(zhǎng)度大于所說(shuō)圓柱體22的長(zhǎng)度L1的一半。這個(gè)實(shí)施例仍然能夠確保維持圓柱體22的形狀，所以能夠進(jìn)一步提高分隔件的生產(chǎn)率。
在另一個(gè)實(shí)施例中，這樣形成所說(shuō)圓柱體22，使得在包含水溶性粘合劑的原紙的預(yù)定部分上噴水，然后將原紙卷成圓柱形。在所說(shuō)圓柱形的原紙的預(yù)定噴水部分使用加熱片將水分蒸發(fā)，同時(shí)，對(duì)原紙21進(jìn)行熱粘合。水溶性粘合劑可以選自聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸鈉(NaPA)等。在這個(gè)實(shí)施例中，水溶性粘合劑成分由于原紙1中水分的蒸發(fā)而固化，并且圓柱體22保持了其圓柱形狀，所以，可以減少分隔件外觀變形現(xiàn)象的發(fā)生。因而，提高了分隔件的生產(chǎn)率。
在優(yōu)選實(shí)施例中，在所說(shuō)圓柱體22卷繞端的上下兩個(gè)部分噴水，噴水部分的長(zhǎng)度大于所說(shuō)圓柱體實(shí)際的圓周長(zhǎng)度。這將確保維持所說(shuō)圓柱體22的形狀，并且可以使外觀變形的發(fā)生達(dá)到最少。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)通過(guò)熱處理封閉所說(shuō)圓柱體22時(shí)，可以用一個(gè)棒狀模具27偏斜地按壓圓柱體22的端部以使圓柱體22該端部的一個(gè)側(cè)部22c凹陷，并且使所說(shuō)側(cè)部22c彎曲和折疊成直角，這時(shí)，將一個(gè)熱卷曲模具29按壓所說(shuō)圓柱體22的一端以進(jìn)行熱粘合。在這個(gè)實(shí)施例中，由于限制了所說(shuō)圓柱體22的端部22c的反作用，從而改善了通過(guò)熱粘合獲得的底端部22a的密封特性，并且能夠提高分隔件和電池的生產(chǎn)率。
此外，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，使所說(shuō)22圓柱體的折疊部分的長(zhǎng)度L2大于所說(shuō)圓柱體22的內(nèi)徑。這將使端部22c與另一側(cè)端部接觸，從而可以進(jìn)一步改善通過(guò)熱粘合獲得的底部22a的密封效果。
盡管已經(jīng)參照一些優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是在權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍內(nèi)還可以作出許多改進(jìn)和變換。
權(quán)利要求
1.一種堿性電池，其中所說(shuō)電池包括一個(gè)圓柱體形陰極金屬外殼、安裝在所說(shuō)陰極金屬外殼內(nèi)的一個(gè)陰極混合物、一個(gè)分隔件、浸漬在所說(shuō)分隔件和所說(shuō)陰極混合物中的一種電解液、填充在所說(shuō)分隔件中空空間中的一種陽(yáng)極活性物質(zhì)、和一個(gè)密封件，所說(shuō)分隔件是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)一卷分隔件原紙，將所說(shuō)原紙拉出并切割成預(yù)定長(zhǎng)度，然后將所說(shuō)分隔件原紙沿水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)以形成一種圓柱體形結(jié)構(gòu)而構(gòu)成的，所說(shuō)密封件包括一個(gè)密封墊，并固定在所說(shuō)陰極金屬外殼的一個(gè)開(kāi)口端上，使得所說(shuō)分隔件的端部在所說(shuō)密封墊作用下徑向向內(nèi)彎曲，所說(shuō)分隔件的特征在于所說(shuō)分隔件原紙沿縱向的抗拉強(qiáng)度與所說(shuō)分隔件原紙沿寬度方向的抗拉強(qiáng)度的比值為2/1至1/1的范圍內(nèi)。
2.用于制造堿性電池的分隔件的一種方法，該方法包括以下步驟卷繞分隔件原紙以形成一個(gè)圓柱體，在利用一個(gè)圓柱體形夾具保持所說(shuō)圓柱體形狀的同時(shí)對(duì)所構(gòu)成的圓柱體實(shí)施封閉底端成型步驟，對(duì)所說(shuō)圓柱體的一端進(jìn)行熱處理以封閉該端部，從而構(gòu)成一個(gè)封閉端，以及將所說(shuō)圓柱體從所說(shuō)圓柱體形夾具上卸下。
3.如權(quán)利要求2所述的用于制造堿性電池的分隔件的一種方法，其特征在于所說(shuō)圓柱體形夾具具有一個(gè)夾持孔，該夾持孔的直徑基本等于或略大于所說(shuō)圓柱體的外徑D1，其長(zhǎng)度大于所說(shuō)圓柱體長(zhǎng)度L1的一半。
4.如權(quán)利要求2所述的用于制造堿性電池的分隔件的一種方法，其特征在于所說(shuō)圓柱體是這樣構(gòu)成的，將水噴灑在所說(shuō)原紙的預(yù)定部分，然后將所說(shuō)原紙卷成圓柱體形，在所說(shuō)圓柱體形原紙的噴水部分使用一個(gè)加熱片以蒸發(fā)所說(shuō)水分，同時(shí)通過(guò)熱壓使所說(shuō)原紙粘合。
5.如權(quán)利要求3所述的用于制造堿性電池的分隔件的一種方法，其特征在于在所說(shuō)圓柱體的卷繞端的上部和下部噴水，使得所說(shuō)噴水部分的長(zhǎng)度大于所說(shuō)圓柱體實(shí)際圓周長(zhǎng)度。
6.如權(quán)利要求2所述的用于制造堿性電池的分隔件的一種方法，其特征在于當(dāng)利用熱粘合方法封閉所說(shuō)圓柱體的一端時(shí)，將一個(gè)棒狀模具偏斜地按壓所說(shuō)圓柱體的所說(shuō)端部以使所說(shuō)圓柱體該端部的一側(cè)部凹陷，并使這個(gè)部分彎曲折疊成直角，這時(shí)，用一個(gè)熱卷曲模具按壓所說(shuō)圓柱體的所說(shuō)端部以進(jìn)行熱粘合處理。
7.如權(quán)利要求6所述的用于制造堿性電池的分隔件的一種方法，其特征在于所說(shuō)圓柱體的折疊部分的長(zhǎng)度L2大于所說(shuō)圓柱體的內(nèi)徑。
全文摘要
用于堿性電池的一種新型分隔件，可以防止分隔件端部的變形，還可以防止當(dāng)有外力作用在電池上時(shí)在電池內(nèi)部發(fā)生短路。其特征在于分隔件原紙沿縱向的抗拉強(qiáng)度與分隔件原紙沿寬度方向的抗拉強(qiáng)度之間的比值在2/1至1/1的范圍內(nèi)。本發(fā)明提供了制造這種分隔件的一種新方法，包括以下步驟卷繞所說(shuō)原紙以構(gòu)成一個(gè)圓柱體；在保持所說(shuō)圓柱體形狀的同時(shí)實(shí)施密封底部成型步驟；熱粘合以封閉該端部；將所說(shuō)圓柱體從所說(shuō)圓柱體形夾具上卸下。
文檔編號(hào)H01M2/18GK1237803SQ9910691
公開(kāi)日1999年12月8日 申請(qǐng)日期1999年5月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月28日
發(fā)明者山下勝博, 村上秀二, 太田廣彥, 筒井清英 申請(qǐng)人:富士電氣化學(xué)株式會(huì)社