CN100367551C - 钮扣型电池 - Google Patents

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Abstract

公开了一种钮扣型电池。根据本发明的一个方面，提供了一种钮扣型电池，其包括：一个圆盘形的正极活性物质片；一个圆盘形的负极活性物质片；使得正极物质片与负极活性物质片彼此绝缘的分离器；一个扁平圆盘形的设置成与正活性物质片接触的第一集流体；一个扁平圆盘形的设置成与负活性物质片接触的第二集流体；包围正、负极片，分离器，以及第一和第二集流体的薄膜外部元件；正极引线，其连接到与正极活性物质片接触的第一集流体上并且延伸到薄膜外部元件外部；以及负极引线，其连接到与负极活性物质片接触的第二集流体上并且延伸到薄膜外部元件外部。

Description

钮扣型电池
相关技术
本申请要求2002年9月3日在韩国知识产权局申请的韩国专利申请NO.2002-52915的优先权，其所公开的内容用作参考并与本文相结合。
技术领域
本发明涉及一种钮扣型电池，尤其是涉及一种通过将一种电极活性物质形成一个片状元件，将其设置在集流体上，并用铝盒薄膜覆盖的钮扣型电池。
背景技术
具有很薄的按钮形状的典型的钮扣型电池要参照硬币型电池并且用于各种各样的用途。例如，钮扣型电池广泛的用于电子手表。同时，钮扣型电池也用作电设备中显示时间和日期的装置的电源，电子设备如计算机、照相机或可携式摄像机。因为钮扣型电池是与主电源分开的，所以当电源断开时，时间显示装置可以继续运作。
在一个典型的钮扣型电池中，电极活性物质片容纳在一个包括一个杯状体和一个外壳的壳体中，并且杯状体和外壳相对于外电路具有接线端的功能。因此，为了安装一个钮扣型电池，需要一个可以容纳一个薄钮扣型电池的电池保持器。
图1是一个典型的钮扣型电池的剖视图。参看附图，在典型的钮扣型电池中，正活性物质片2填充在壳体1的内部，负活性物质片4填充在杯状体3的内部。杯状体3以密封壳体1开口的方式倒转安装。正活性物质片2和负活性物质片4由隔离器5分开。参考标记6表示一个垫圈。
图1中示出的钮扣型申池存在一个问题是电池的性能不稳定。也就是，虽然要求电极活性物质片与壳体1和杯状体3紧密的接触，但是在通过压接安装壳体1和杯状体3的处理中，仍会存在电极活性物质不是均一的粘附到壳体的内表面上的可能性。相应的，形成没有片状元件的空间，这样电池的性能将降低。同时，因为壳体1和杯状体3作为相对于外部电路的接线端，当容纳有上述的钮扣型电池时，需要一个合适的附加的保持器。
发明内容
为了解决上述的和/或其他的问题，本发明提供了一个改进的钮扣型电池。
同时，本发明提供了一种稳定而且可靠的钮扣型电池。
同时，本发明提供了一种电连接接线端易于操作的钮扣型电池。
根据本发明的一个方面，提供一种钮扣型电池包括：圆盘形状的正极活性片；圆盘形状的负极活性片；使正极物质片与负极活性物质片彼此绝缘的分离器；一个第一集流体，其形状为扁盘状，设置成与正极活性片相接触；一个第二集流体，其形状为扁盘状，设置成与负极活性片相接触；一个薄膜外部元件，其围绕着正和负极活性片，分离器以及第一和第二集流体；一个正极引线，其连接到第一集流体并且延伸出薄膜外部元件，第一集流体与正极活性物质片接触；一个负极引线，其连接到第二集流体并且延伸出薄膜外部元件，第二集流体与负极活性物质片接触。其中，薄膜外部元件包括第一薄膜外部元件和第二薄膜外部元件，第一薄膜外部元件具有一个中空内部空间和一个位于第一薄膜外部元件的一端处的开放入口，而第二薄膜外部元件具有与第一薄膜外部元件的开放入口相一致的扁平形状。
根据本发明的一个特性，与正极活性物质片接触的第一集流体由铝或不锈钢制成，并且与负极活性物质片接触的第二集流体由铜制成。
根据本发明的另一个特性，正极引线由铝或不锈钢制成，并且负极引线由镍制成。
根据本发明的又一个特性，薄膜外部元件由铝制成。
根据本发明的又一个特性，薄膜外部元件的中空的内部空间为圆柱形。
根据本发明的又一个特性，正极引线以及负极引线通过第一和第二薄膜外部元件之间的结合表面向外延伸。
根据本发明的又一个特性，圆盘形状的正极活性物质片以及圆盘形状的负极活性物质片是通过压处理模子中活性物质中的每一个形成的。
根据本发明的另一方面，提供一种钮扣型电池，其包括正极板，正极板包括一个第一圆盘形状的网格集流体以及压在第一网格集流体上的正活性物质；负极板，负极板包括一个第二圆盘形状的网格集流体以及压在第二网格集流体上的负活性物质；使正极板和负极板彼此绝缘的分离器；一个薄膜外部元件，其围绕着正极板，负极板，以及隔离器；一个正极引线，其连接到正极板的第一网格集流体以及延伸出薄膜外部元件；以及一个负极引线，其连接到负极板的第二集流体以及延伸出薄膜外部元件。其中，薄膜外部元件包括第一薄膜外部元件和第二薄膜外部元件，第一薄膜外部元件具有一个中空内部空间和一个位于第一薄膜外部元件的一端处的开放入口，而第二薄膜外部元件具有与第一薄膜外部元件的开放入口相一致的扁平形状。
根据本发明的又一个特性，压有正极活性物质的第一网格集流体由铝或不锈钢制成，压有负活性物质的第二网格集流体由铜制成。
根据本发明的又一个特性，正极板的正活性物质，连接正极引线的第一网格集流体，负电基板的负活性物质，连接负电基的第二网格集流体，以及分离器均是在一个模子中压处理以具有一个圆柱形状。
根据本发明的另外一个方面，提供的一种钮扣型电池包括：圆盘形状的正活性物质片和圆盘形状的负活性物质片，它们其中的每一个均是通过压处理形成的；使得正活性物质片和负活性物质片绝缘的分离器；围绕正活性物质片，负活性物质片以及分离器的薄膜外部元件；以及分别连接到正活性物质片和负活性物质片的正引线和负引线，并且正引线和负引线延伸到薄膜外部元件的外部。其中，薄膜外部元件包括第一薄膜外部元件和第二薄膜外部元件，第一薄膜外部元件具有一个中空内部空间和一个位于第一薄膜外部元件的一端处的开放入口，而第二薄膜外部元件具有与第一薄膜外部元件的开放入口相一致的扁平形状。
附图说明
本发明的上述的和其他的特征和优点通过它的优选实施例参考附图的详细描述将会变得更明显的，其中：
图1是一种典型的钮扣型电池的剖视图；
图2是根据本发明的一个优选实施例的钮扣型电池的剖视图；
图3是图2中示出的电池的一部分的结构的分解了的透视图；
图4是图2中示出的钮扣型电池的透视图；
图5是根据本发明的另一个优选实施例的钮扣型电池的分解了的透视图。
具体实施方式
参看图2、3和4，根据本发明的一个按钮性电池包括：一个正极板，该正极板由一个设置在扁平圆盘形状的第一集流体13上的一个正活性物质片14制成；一个负极板，该负极板由一个设置在扁平圆盘形状的第二集流体17上的一个负活性物质片16制成；一个设置在正极板和负极板之间的分离器15，以及围绕正极板，负极板以及分离器15的第一和第二薄膜外部元件11和12；一个正极引线19，连接到正极板的第一集流体13上并且在第一和第二薄膜外部元件11和12之间拉伸出来；一个负极引线18连接到负极板的第二集流体17上并且在第一和第二薄膜外部元件11和12之间拉伸出来。
负极板的第一集流体13优选的是由铝或不锈钢制成。具有图3所示的非常薄的扁平板形状的第一集流体13可以具有一个网格或网的形状。图2到图4所示的第一集流体13由薄的扁平板制成。同时，负极板的第二集流体17优选的由铜制成并且可以具有非常薄的扁平板或是网格和网的形状。
正活性物质片14和负活性物质片16通过处理正和负活性物质制成，经过压力处理具有一个预定的厚度和形状。在钮扣型电池中，片14和16优选的具有薄的圆盘状。任何典型的用于钮扣型电池的材料均可采用，如活性物质。为了提高处理特性，将活性物质处理成具有预定形状的片，可以加入传导介质和粘合剂。同时分离器可以由典型的用于电池中的材料制成。
正极引线19被点焊焊接到正极板的第一集流体13上，而负极引线18通过点焊焊接到负极板的第二集流体17上。正极引线19沿着正和负活性物质片14的侧边延伸，这样通过钮扣型电池的一个较低的表面拉伸出来。正极引线19是被绝缘的，不与负极板的正活性物质片16或第二集流体17接触。相对的，负极板的负活性物质片16或第二集流体17也是绝缘的。绝缘的处理可以是各种各样的方法，例如通过采用一个绝缘带或涂覆一层绝缘层。
第一和第二薄膜外部元件11和12优选的由铝盒材料制成。如图4所示。设置在钮扣型电池上部的第一薄膜外部元件11通常是圆柱形的而且具有一个内部中空的圆柱形空间。第一外部元件11的一个端部形成了一个开放的入口，这样集流体和活性物质片可以容纳于其中。相反的，设置在钮扣型电池的底部的第二薄膜外部元件11具有与第一薄膜外部元件11的开放的入口相一致的扁平形状。
正极引线19和负极引线18通过第一和第二薄膜外部元件11和12之间的结合面延伸出来。因此，如图4所示，引线18和19分别通过钮扣型电池底面延伸出来。
参照图2到4描述的钮扣型电池可以由下面的方法制成。
为制造负活性物质片16，不锈钢模子(未示出)需具有16-20mm的直径和1mm深度。将比例为90∶10的石墨和粘合剂(PVdF)的混合物放入模子中以及在300kg/cm2压力下承压。压力操作的结果是，石墨和粘合剂的混合物成为如图3所示的负活性物质片16的形状。
为了制造正活性物质片14，不锈钢模子(未示出)需具有16-20mm的直径和1mm深度。将比例为92∶5∶5的LiCoO2、粘合剂(PVdF)以及传导介质(乙炔黑)的混合物放入模子中以及在300kg/cm2压力下受压。压力操作的结果是，混合物成为如图3所示的正活性物质片14的形状。
然后，第一薄膜外部元件11具有一个内部中空的空间，内部中空的空间的尺寸是直径为16-20mm，深度为2mm，第一薄膜外部元件11由厚度为30μm的铝材料形成。第一薄膜外部元件11的内部中空空间可以容纳集流体13和17，分离器15以及与负活性物质片16和正活性物质片14一起的负正极引线18和19。
所提及的第一薄膜外部元件11的尺寸并不受这里的限制，根据设计的需要，也可以采用其他的尺寸。实际上，当采用上述尺寸时，由于铝材料本身的延展性，上述的元件可以充分的容纳在内部中空的空间中。
容纳在第一薄膜外部元件11中的第二集流体17优选的由铜制成，厚度为50μm。同时，第一集流体13优选的由厚度为50μm的铝或不锈钢制成。
在相继将第二集流体17、负活性物质片16、分离器15、正活性物质片14以及第一集流体13堆置后，负极引线18和正极引线19分别点焊到负极板和正极板的集流体17和13上。点焊到由铜制成的第二集流体17上的负极引线18优选的由镍制成。点焊到由不锈钢制成的第一集流体13的正极引线19优选的由不锈钢制成。点焊到由铝制成的第一集流体13的正极引线19优选的由铝制成。
在集流体、分离器以及活性物质片堆置以及执行点焊后，他们放入到第一薄膜外部元件11的内部中空空间内，并且注入电解质。电解质可以是液体状态或是凝胶状态。处于液体状态的电解质可以通过在包括碳酸盐、酯、噻吩烷和腈的化合物的任何一种溶剂中溶解任何一种包括LiPF6、LiBF4和LiCIO4的电解盐溶液来形成。同时，凝胶态电解质是通过将电解质填充到包括丙烯酸酯，氨基甲酸已酯化合物以及聚醚化合物的聚化产物的聚合物基材中形成。
第二薄膜外部元件12或者是与具有中空的圆柱形空间的第一薄膜外部元件11分开制成或者是为一整体用于闭合第一薄膜外部元件11的开口。也就是说，第二薄膜外部元件12由铝制成，具有与第一薄膜外部元件11的开放的入口相一致的形状，在电解质填充到第一薄膜外部元件11的中空的空间后，在开放的入口处第二薄膜外部物质被加热并且在50kg/cm2压力下受压两分钟，并被焊接到第一薄膜外部元件11上。可选择的是，第一和第二薄膜外部元件11和12可以由超声波焊接方法结合在一起。
参见图5，将集流体制成网格形式的情况在下面给予描述。
第一集流体53由铝制成网格形状，网格的直径为20mm。由铝制成的正极引线59被点焊到网格形式的第一集流体53上。同时，第二集流体57由铜制成为网格形状，网格的直径为20mm。负极引线58由镍形成点焊到网格形式的第二集流体57上。同时，负活性物质由混合物制成，其中石墨和粘合剂(PVdF)的混合比例是90∶10。同时，正活性物质由混合物制成，其中LiCoO2、粘合剂(PVdF)以及传导介质(乙炔黑)的比例是92∶5∶3。
集流体53和57是网格形式的，负活性物质和这活性物质在由不锈钢制成的模子中与分离器一起被压。压力处理的结果是，负活性物质相对于网格形式的第二集流体57通过被压形成一块状，由图5中的参考标记56表示，正活性物质相对于网格形式的第一集流体53通过被压形成一块状，由图5中的参考标记54表示。在图5中描述的被压的活性物质块是与分离器55分开的。
在压力处理中采用的模子具有一个圆柱形的内部空间，内部空间的尺寸为直径20mm，深度2mm。在压力处理期间，顺序地堆置有集流体53和57，活性物质以及分离器的模子在大约200kg/cm2压力下受压形成对应于模子的内部空间的圆柱形。
下一步是，集流体53和57，活性物质块54和56以及电解质放入到由铝制成的填充外部元件(也就是与图2中的第一薄膜外部元件11相同)的内部空间。然后，额外的制成的扁平板形状的铝薄膜外部元件(与图2中的第二薄膜外部元件12相同)结合到该薄膜外部元件上。
在图2到5所示的优选的实施例中，正活性物质片和负活性物质片保持在圆盘形的集流体或圆盘形的网格集流体上。然而，在另一个这里没有示出的优选的实施例中，一个阻扣型的电池可以是没有集流体的配置。在这种情况下，正极引线19直接地焊接在正活性物质片14上，而负极引线18直接地焊接到负活性物质片16上。
如上所描述的，根据本发明的钮扣型的以及硬币形的电池，因为正活性物质片，负活性物质片以及分离器均通过铝盒薄膜外部元件围绕，在电极活性物质中没有一个空的空间，均匀的结合成为可能，这样电池的性能得到提高。同时，因为各自的引线直接地焊接到活性物质片上或是通过圆盘形的集流体焊接到其上，短路的可能性降低了。此外，因为各自的引线从钮扣型电池的底面延伸出来，保持钮扣型电池的保持器容易形成。
虽然本发明已经参考这里的优选的实施例给予了详细的示出和描述，但是对于那些所属领域的技术人员来说这里可以进行的形式上和元件上没有脱离本发明的精神和范围的，如权利要求所限定的各种改变是可以理解的。

Claims (15)

1.一种钮扣型电池，包括：
一个圆盘形状的正极活性物质片；
一个圆盘形状的负极活性物质片；
一个使正极活性物质片和负极活性物质片彼此绝缘的分离器；
一个扁平圆盘形状的第一集流体，其设置成与正活性物质片接触；
一个扁平圆盘形状的第二集流体，其设置成与负活性物质片接触；
一个包围了正极活性物质片、负极活性物质片、分离器以及第一和第二集流体的薄膜外部元件；
一个正极引线，其连接到与正极活性物质片接触的第一集流体上并且延伸到薄膜外部元件的外部；以及
一个负极引线，其连接到与负极活性物质片接触的第二集流体上并且延伸到薄膜外部元件的外部，
其特征在于，所述薄膜外部元件包括第一薄膜外部元件和第二薄膜外部元件，所述第一薄膜外部元件具有一个中空内部空间和一个位于第一薄膜外部元件的一端处的开放入口，而所述第二薄膜外部元件具有与所述第一薄膜外部元件的开放入口相一致的扁平形状。
2.如权利要求1所述的钮扣型电池，其特征在于，与正极活性物质片接触的第一集流体由铝或不锈钢制成，与负极活性物质片接触的第二集流体由铜制成。
3.如权利要求1所述的钮扣型电池，其特征在于，正极引线由铝或不锈钢制成，负极引线由镍制成。
4.如权利要求1所述的钮扣型电池，其特征在于，薄膜外部元件由铝制成。
5.如权利要求1所述的钮扣型电池，其特征在于，所述第一薄膜外部元件的中空内部空间为圆柱形。
6.如权利要求1所述的钮扣型电池，其特征在于，正极引线和负极引线通过第一和第二薄膜外部元件之间的结合表面向外延伸出来。
7.如权利要求1所述的钮扣型电池，其特征在于，圆盘形状的正极活性物质片和圆盘形状的负极活性物质片通过在一个模子里压力处理每一个活性物质形成。
8.一种钮扣型电池，包括：
一个正极板，其包括圆盘形状的一个第一网格集流体，正活性物质压在第一网格集流体上；
一个负极板，其包括圆盘形状的一个第二网格集流体，负活性物质压在第二网格集流体上；
一个使得正极板与负极板彼此绝缘的分离器；
一个包围了正极板、负极板和分离器的薄膜外部元件；
一个正极引线，其连接到正极板的第一网格集流体并且延伸到薄膜外部元件的外部；以及
一个负极引线，其连接到负极板的第二集流体的负极引线并且延伸到薄膜外部元件的外部，
其特征在于，所述薄膜外部元件包括第一薄膜外部元件和第二薄膜外部元件，所述第一薄膜外部元件具有一个中空内部空间和一个位于第一薄膜外部元件的一端处的开放入口，而所述第二薄膜外部元件具有与所述第一薄膜外部元件的开放入口相一致的扁平形状。
9.如权利要求8所述的钮扣型电池，其特征在于，其上压有正极活性物质的第一网格集流体由铝或不锈钢制成，其上压有负活性物质的第二网格集流体由铜制成。
10.如权利要求8所述的钮扣型电池，其特征在于，正极引线由铝或不锈钢制成，负极引线由镍制成。
11.如权利要求8所述的钮扣型电池，其特征在于，薄膜外部元件由铝制成。
12.如权利要求8所述的钮扣型电池，其特征在于，所述第一薄膜外部元件的中空内部空间为圆柱形。
13.如权利要求8所述的钮扣型电池，其特征在于，正极引线以及负极引线通过第一和第二薄膜外部元件之间的结合表面向外延伸出来。
14.如权利要求8所述的钮扣型电池，其特征在于，正极板的正活性物质、与正极引线连接的第一网格集流体、负极板的负活性物质、与负极连接的第二网格集流体以及分离器在一个模子里进行压力处理以具有一个圆柱形状。
15.一种钮扣型电池，包括：
一个圆盘形状的正活性物质片和一个圆盘形状的负活性物质片，所述正活性物质片和负活性物质片均通过压力处理形成；
使正活性物质片和负活性物质片彼此绝缘的分离器；
一个包围了正活性物质片、负活性物质片以及分离器的薄膜外部元件；
分别连接到正活性物质片和负活性物质片上并且延伸到薄膜外部元件的外部的正引线和负引线，
其特征在于，所述薄膜外部元件包括第一薄膜外部元件和第二薄膜外部元件，所述第一薄膜外部元件具有一个中空内部空间和一个位于第一薄膜外部元件的一端处的开放入口，而所述第二薄膜外部元件具有与所述第一薄膜外部元件的开放入口相一致的扁平形状。
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