CN101789498A - 电池的绝缘盖帽、带有该绝缘盖帽的电池以及电池组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于凸头电池的绝缘盖帽、带有该绝缘盖帽的电池、以及由带有该绝缘盖帽的电池组装而成的电池组。本发明的绝缘盖帽的特征在于，所述绝缘盖帽(1)的中央部设有一贯通孔(2)，当将所述绝缘盖帽(1)套在电池本体(7)的上部时，电极凸头(3)从所述贯通孔(2)穿出，并露出在所述绝缘盖帽(1)的上表面。采用上述这种绝缘盖帽制成的平头电池具有制作工艺简单、点焊组装容易、安全性高、防漏液性好的效果。

Description

电池的绝缘盖帽、带有该绝缘盖帽的电池以及电池组

技术领域

本发明涉及一种电池的绝缘盖帽、带有该绝缘盖帽的电池、以及由带有该绝缘盖帽的电池组装而成的电池组。通过采用这种绝缘盖帽，可以将凸头电池改造为平头电池，具有制作工艺简单、点焊组装容易、安全性高、防漏液性好等效果。

背景技术

电池的种类按用途和包装形态的不同，一般分为组装用的平头电池和零售用的凸头电池这两种，两者在容量上没有差异。这里所说的“平头电池”，是指电池的正极(或负极)的顶部与电池肩部平齐，没有突起，因而适合用于电池组的组装；而这里所说的“凸头电池”，指的是电池的正极(或负极)的顶部高于电池肩部而形成突起的状态，一般以单节电池的形态销售和使用。在一般消费性的用途中，使用量最多的为圆筒形凸头电池。

在需要更大电池容量或更大电压的电池时，可以将多个原电池或二次电池通过连接片或保护器件等内部部件并联或串联连接构成电池组。图7是表示现有技术中将单电池组装成电池组的示意图。如图7(a)所示，当用连接片将两节平头电池串联点焊连接时，连接片的放置面比较平整，连接片比较稳定且不容易弯曲变形，因此点焊组装比较容易；同时因电池肩部与正极头平齐，当落下时正极头和封口板不会收到冲击，安全性高，因此目前电池组所使用的电池通常都是由平头电池构成。另一方面，如图7(b)所示，当用连接片将两节凸头电池串联点焊连接时，由于电极凸头高于电池肩部，电池正极与连接片的接触面积较小，连接片放置不稳、容易滑落，而且受力后弯曲变形，弯曲部分易与电池接触发生短路；同时当落下时正极头和封口板容易直接受到冲击，所以安全性不高，一般不用于电池的组装。

然而，目前存在的问题是，由于平头电池的单电池式样的限制，由平头电池组装而成的电池组的产品型号也相对比较单一，常常遇到为了开发一款特定规格的电池组而不得不预先开发出特定规格的平头电池的情况，从而导致开发周期长，开发成本高等情况的发生。而市售的凸头电池由于安全性与组装性较差，不能代替平头电池用于电池组的组装。

另一方面，平头电池的正负极之间主要由外装壳体和绝缘环来绝缘，由于外装壳体和绝缘环均较薄，特别是受到外部冲击时，容易破裂而造成电池的外部短路或漏液。因此，需要进一步增强平头电池的外部绝缘性，提高电池的安全性。

为了提高电池或电池组的安全性，例如，在专利文献1中，报道了采用一种套装在电池体端部的绝缘盖，可以保证电池正负极之间的可靠绝缘，防止电池运输过程中的短路。另外，专利文献2中报道了一种具有保护帽的干电池绝缘盖，由封套干电池铜帽的保护帽、内绝缘盖和介于两者之间的均布的启封条组合成一个整体的新结构的绝缘盖。采用新结构的绝缘盖后，电池内体和外壳之间的居中度和绝缘性显著提高。

专利文献3中报道了一种用于电池组的电池隔板，其大致呈“x”形状，其左右两半部分为第一圆弧薄板、第二圆弧薄板，其中第一圆弧薄板的一端开设有一挡板。籍由盖电池隔板，可以有效地消除电池组装过程中电池短路等不良后果。

但是，现有技术中尚没有关于将现有的凸头电池改造为平头电池、进而将其组装为电池组的技术的报道。特别是，对于提高像这样的平头电池和电池组的安全性的技术也阖待进一步开发和研究。

专利文献1：中国发明专利200720121169.8

专利文献2：中国发明专利92221324.0

专利文献3：中国发明专利02248296.2

发明内容

本发明的目的在于提供一种绝缘盖帽，通过将其放置于电池的端部，能够将凸头电池改造成平头电池，同时具有保护电池端部不受冲击、增强电池绝缘性、提高电池安全性和防止电池漏液的效果。

本发明的目的还在于提供带有上述绝缘盖帽的电池以及由上述电池组装而成的电池组。

本发明的绝缘盖帽是一种用于凸头电池的绝缘盖帽，其特征在于，绝缘盖帽的中央部设有一贯通孔，当将绝缘盖帽套在电池本体(7)的上部时，电极凸头从所述贯通孔穿出，并露出在绝缘盖帽的上表面。

本发明的带有绝缘盖帽的电池的特征在于，所述电池包含电池本体和上述绝缘盖帽，所述电池本体包含上部封口板、以及从上部封口板的中央部突起的电极凸头；所述绝缘盖帽的下表面贴合于电池本体的上部封口板的上表面，所述电极凸头从绝缘盖帽的贯通孔穿出，并露出在绝缘盖帽的上表面。

本发明的电池组的特征在于，包含多个上述的电池。

根据本发明提供的电池的绝缘盖帽，可以将已有的凸头电池改造成平头电池，改造后的电池可以直接用于电池组的组装，解决了电池组由于单电池式样限制、产品型号单一的问题，简化了普通平头电池开发的制造工艺，解决了电池组多样化改造成本高、开发周期长等问题；同时绝缘盖帽还可以保护电池在落下时封口板不受到冲击，起到对电池进行保护的作用；绝缘盖帽采用绝缘性高的材料制成，其绝缘性能较普通电池中使用的绝缘部品要强，从而加强了电池自身的绝缘性能；另外，绝缘盖帽可以进一步具有较好的吸湿性能，从而具有防止电池漏液的效果。

附图说明

图1为本发明的一个实施方式的绝缘盖帽的示意图。图1(a)为该绝缘盖帽的立体图，图1(b)为该绝缘盖帽的俯视图，图1(c)为该绝缘盖帽的仰视图，图1(d)为该绝缘盖帽的纵向截面图。

图2为本发明的另一个实施方式的绝缘盖帽的示意图。图2(a)为该绝缘盖帽的仰视图，图2(b)为该绝缘盖帽的纵向截面图。

图3为本发明的一个实施方式的带有绝缘盖帽的电池的纵向截面图。

图4为本发明的另一个实施方式的带有绝缘盖帽的电池的纵向截面图。

图5为本发明的又一个实施方式的带有绝缘盖帽的电池的纵向截面图。

图6为本发明的电池组的示意图。

图7为表示现有技术中将单电池组装成电池组的示意图。图7(a)是平头电池串联点焊连接的示意图，图7(b)是凸头电池串联点焊连接的示意图。

符号说明

1  绝缘盖帽

2  贯通孔

3  电极凸头

4  凹槽

5  突起部

6  上部封口板

7  电池本体

8  吸湿层

9  外装壳体

10 带有绝缘盖帽的电池

21 贯通孔的上缘

22 贯通孔的下缘

23 绝缘盖帽的外缘

24 凹槽的边缘

具体实施方式

下面，结合附图来对本发明的绝缘盖帽、带有绝缘盖帽的电池以及由多个上述电池组装而成的电池组的实施方式进行具体的说明。但是，本发明的绝缘盖帽、电池和电池组并不局限于下述说明的具体例子。

<绝缘盖帽>

(实施方式1)

首先，参照图1对本发明的实施方式1的绝缘盖帽进行说明。

图1为本发明的电池的绝缘盖帽的一个例子的示意图。图1(a)为本实施方式的绝缘盖帽的立体图。图1(b)为该绝缘盖帽的俯视图。图1(c)为该绝缘盖帽的仰视图。图1(d)为该绝缘盖帽的A-A纵向截面图。

如图1(a)～(c)所示，本实施方式的绝缘盖帽1为O型圈的形状，在中央部具有贯通孔2。所述贯通孔2位于绝缘盖帽1的上表面的上缘21的孔径大于其位于绝缘盖帽1的下表面的下缘22的孔径。因此，如图1(d)所示，贯通孔2的内侧表面在厚度方向上呈现从上向下逐渐缩小的锥形。

本实施方式的绝缘盖帽可以套在圆筒形的凸头电池上。绝缘盖帽的外缘直径与凸头电池的直径相当，且贯通孔2的下缘孔径与电极凸头的直径相当。由于凸头电池的电极凸头的顶部通常比其底部稍稍突出，当将绝缘盖帽套在凸头电池上时，贯通孔的上缘的孔径大于下缘的孔径，形成了倒扣，因此可以使得绝缘盖帽在电池正极头较好地保持，不容易脱落。进而，如图1(d)所示，为了与电极凸头的形状相适应，贯通孔2还可以在内侧表面靠近底部的地方形成一个台阶状的突起部5，该突起部5可以进一步加强绝缘盖帽在电极凸头上的卡合力，使其不容易脱落。

另外，绝缘盖帽的下表面可以是水平的平面，也可以像图1(d)所示，在其外侧对应于凸头电池的上部封口板的形状而呈现一定的弧度。这样，当将绝缘盖帽套在凸头电池上时，可以更好地与上部封口板贴合。另外，绝缘盖帽的上表面可以是水平的平面，也可以像图1(d)所示，在其外侧呈现一定的弧度。这样，当将外装壳体敛缝在绝缘盖帽上时，可以避免绝缘盖帽的尖锐的边缘刺破外装壳体。

对于绝缘盖帽的厚度(即高度)不特别限定，只要当将绝缘盖帽套在电池上部时，电极凸头能从贯通孔穿出并露出在绝缘盖帽的上表面即可。在这里，所谓“露出在绝缘盖帽的上表面”是指电极凸头的顶部与绝缘盖帽的上表面为平齐的状态，但并不限于严格意义上的平齐，也包括略微凹陷和突起的情况。例如电极凸头的顶部可以比绝缘盖帽的上表面高出-0.1～2.0mm，优选高出0～1.0mm，更优选高出0～0.4mm，特别优选高出0～0.1mm，另外，考虑到加工的精度和外装壳体的厚度(通常是0.07mm)，上述范围可以允许有±0.1mm左右的误差。

(实施方式2)

图2为本发明的另一个实施方式的绝缘盖帽的示意图。图2(a)为该绝缘盖帽的仰视图，图2(b)为该绝缘盖帽的纵向截面图。其中，对于与实施方式1的绝缘盖帽相同的结构要素，省略其说明。

在本实施方式中，如图2(a)所示，绝缘盖帽1的下表面还设有一个向内部凹陷下去的环形的凹槽4。由此，如图2(b)所示，在绝缘盖帽1的下部形成了一个向内凹陷的空间。

由于电池的上部封口板的表面不一定是平整的，当将绝缘盖帽套在电池上部时，有可能会出现绝缘盖帽的下表面不能与电池的端面紧密地贴合的问题。因此，通过设置上述凹槽4，减小了绝缘盖帽与电池封口板的接触面积，可以仅使绝缘盖帽的下表面的外缘与电池封口板的外缘接触，从而避免了绝缘盖帽与电池本体不能紧密贴合的问题。

另外，通过设置上述凹槽，绝缘盖帽形成中空结构，可以起到降低绝缘盖帽的整体重量、增强对外部冲击的缓冲力等效果。

进而，由于绝缘盖帽1的下部形成有一个向内凹陷的空间，还可以如后所述那样在该空间中设置各种功能层，增加本实施方式的绝缘盖帽的功能。

在上述所有的实施方式中，绝缘盖帽由绝缘性良好的绝缘性材料构成。对于构成绝缘盖帽的绝缘性材料，只要是具有一定强度和弹性的绝缘性高分子材料就可以，没有特别的限制，优选由选自聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺和聚酰亚胺中的任一种材料构成，特别优选由聚丙烯材料构成。由于上述材料具有良好的绝缘性和一定的强度，绝缘盖帽的绝缘性和耐磨性较好，在电池使用寿命结束后，绝缘盖帽可以拆下并重复再利用，从而降低了生产成本。

绝缘盖帽可以全体由绝缘材料构成，但也可以仅其上表面由绝缘材料构成，其它部分由发泡材料材料构成。通过部分使用发泡性材料，可以降低绝缘盖帽的重量，增加其对外部冲击的缓冲能力。

本发明的绝缘盖帽可以适用于所有的电池，包括二次电池和干电池，另外，虽然上述实施方式中以圆筒形电池为例对其适用的绝缘盖帽进行了介绍，但本发明的绝缘盖帽经过适当变形后也可以适用于其他形状的电池，如方形电池、扁平型电池等。

另外，上述实施方式以具有正极凸头的电池为例进行了介绍，但不言而喻的是，本发明的绝缘盖帽也同样适用于具有负极凸头的电池本体。

<带有绝缘盖帽的电池>

(实施方式3)

图3为本发明的一个实施方式的带有绝缘盖帽的电池的纵向截面图。

从图3可以看出，本实施方式的电池10包括圆筒型的电池本体7和实施方式1的绝缘盖帽1。其中，电池本体7包含上部封口板6、以及从封口板的中央部突起的正极凸头3；绝缘盖帽1的外缘23的直径与电池本体7的直径相当，贯通孔2的下缘22的直径与正极凸头3的直径相当。绝缘盖帽1的下表面与电池的上部封口板6的上表面贴合，正极3从绝缘盖帽1的贯通孔2中伸出，并露出在绝缘盖帽1的上表面。外装壳体9包覆电池本体7的外周表面，其上部的开口端部敛缝于绝缘盖帽1的上表面，从而使绝缘盖帽1与电池本体7合为一个整体，变成平头电池的形状。

在本实施方式中，通过使用绝缘盖帽，将原有的圆筒型的电池本体7改造为平头电池，从而可以直接用于电池组的组装，简化了平头电池的开发和制造工序。另外，由于绝缘盖帽由绝缘性良好的材料构成，且其厚度大于平头电池中通常使用的绝缘环的厚度，所以进一步提高了正极凸头与电池肩部(负极)之间的绝缘性。另外，还可以保护电池在落下时封口板不受到冲击，起到对电池进行保护的作用。

(实施方式4)

图4为本发明的另一个实施方式的带有绝缘盖帽的电池的纵向截面图。其中，对于与实施方式3的电池相同的结构要素，省略其说明。

从图4可以看出，本实施方式的电池10包括圆筒型的电池本体7和实施方式2的绝缘盖帽1。因此，本实施方式与实施方式3的不同之处在于：在绝缘盖帽1的下表面形成有环状的凹槽4，由此在绝缘盖帽1和电池本体7的封口板之间形成有一定的空间。

如上所述，通过设置上述凹槽4，减小了绝缘盖帽与电池封口板的接触面积，可以仅使绝缘盖帽的下表面的外缘与电池封口板的外缘接触，从而避免了绝缘盖帽与电池本体不能紧密贴合的问题。另外，通过设置上述凹槽，绝缘盖帽形成中空结构，可以起到降低带有绝缘盖帽的电池的整体重量、增强电池对外部冲击的耐受性等效果。

(实施方式5)

图5为本发明的又一个实施方式的带有绝缘盖帽的电池的纵向截面图。其中，对于与实施方式4的电池相同的结构要素，省略其说明。

从图5可以看出，本实施方式的绝缘盖帽1在凹槽4中还设有一个吸湿层8。该吸湿层8位于绝缘盖帽1的凹槽4的内侧，以其上表面与绝缘盖帽1之间留有空隙的方式形成。

吸湿层8可以与绝缘盖帽1一体成型，也可以是与绝缘盖帽分离的部件，在将绝缘盖帽套在电池本体上之前预先放置在电池的上部封口板上。另外，吸湿层本身可以是连续的环状吸湿部件，也可以是分离的吸湿部件。对于在凹槽4中设置吸湿层的具体方式没有特别的限制，可以以正好填满凹槽的方式设置，也可以以预留一定空隙的方式设置。当预留有一定空隙时，对吸湿层的具体位置也没有特别的限制，可以仅与绝缘盖帽之间留有空隙，也可以仅与电池本体之间留有空隙，也可以位于凹槽的中部、以两端分别与绝缘盖帽及电极凸头留有空隙的方式设置。

吸湿层8由吸湿性材料构成，当电池发生漏液时，漏出的液体可以被该吸湿层8吸收而不至于泄露到电池外部。另外，即使吸湿层吸收了液体而产生溶胀，体积发生变化，由于吸湿层周围留有空隙，也不会对绝缘盖帽产生大的应力而使其从电池本体上脱落下来。

对于构成吸湿层的吸湿性材料，只要是具有一定吸湿能力的纤维性材料就可以，没有特别的限制，但优选由选自纸浆、无纺布或酰化纤维素中的任一种材料构成，特别优选由纸浆构成。由于上述材料具有良好的吸湿能力，增加了绝缘盖帽的吸湿功能，从而可以解决电池的漏液问题，进一步提高电池的安全性。

在本实施方式中，例举出了在凹槽中设置了吸湿层作为功能层，但也可以设置其他功能层。例如在吸湿性材料中还可以含有pH指示剂等，当电池发生漏液时，pH指示剂由于吸收了电解液而发生变色，从而能够及时提醒使用者的注意。在这种情况下，还优选由透明性绝缘材料形成绝缘盖帽，将绝缘盖帽制成透明的，从而可以更加直观地观察到电池的漏液等情况。

以上通过各实施方式对本发明带有绝缘盖帽的电池的具体形态进行了说明。但本发明的电池并不局限于上述的具体形态，也可以将上述所公开的电池的结构要素进行适当的变更或组合。另外，虽然上述实施方式中以圆筒形电池为例进行了介绍，但本发明的带有绝缘盖帽的电池也可以是其他形状的电池，如方形电池、扁平型电池等。

本发明的电池由于采用了绝缘盖帽，可以保护封口板在电池落下时不受到冲击，而且加强了电池自身的绝缘性能；进而，通过在绝缘盖帽中设置吸湿层，从而具有防止电池漏液的效果。另外，采用上述绝缘盖帽，可以将原有的凸头电池改造成了平头电池，改造后的平头电池可以代替普通的平头电池用于电池组的组装，构成形状及规格各异的电池组产品。

<电池组>

图6为本发明的电池组的示意图。

如图6所示，本发明的电池组是由多个带有绝缘盖帽的电池组装而成的。由于带有绝缘盖帽的凸头电池的外形与普通的平头电池相近，因此被直接用于电池组的组装。

下面，对使用本发明的绝缘盖帽、凸头电池本体来组装电池组的方法进行简单的说明。

首先，作为凸头电池本体，准备了市售的圆筒型的5号电池(AA电池)。另外，准备了与其配套的绝缘盖帽，其基本构成原材料是绝缘树脂，材质为聚丙烯(简称为PP)。绝缘盖帽的形状为中空的O形圈，并且下表面设有凹槽。绝缘盖帽的外缘直径约为14.0mm，厚度约为2.3mm。贯通孔的上缘孔径约为5.4mm，凹槽的边缘孔径约为10.4mm。

其次，将上述绝缘盖帽套在电池本体的封口板上，使电池的正极凸头从贯通孔中露出，正极凸头的顶部与绝缘盖帽的上表面基本平齐。然后，用外装壳体覆盖电池本体的外周，其上部的开口端面敛缝于绝缘盖帽的上表面，使绝缘盖帽和电池本体合为一个整体，形成为平头电池的形态。

最后，将多个通过上述步骤制得的平头电池按照本领域公知的组装技术进行组装，得到本发明的电池组。对于将单电池组装成电池组的技术没有特别的限制，优选采用点焊技术来组装。

由于采用了本发明的绝缘盖帽将原有的凸头电池改造为平头电池，在电池组的组装中易于焊接，从而提高了生产性。另外，由于对应于不同规格的单电池可以容易地开发出相应的绝缘盖帽，使得这些不同规格的单电池可以直接用于组装电池组，从而大大丰富了电池组的规格和种类，缩短了开发周期，降低了生产成本。

以上对本发明的实施方式进行了详细的说明，当然本发明并不限定于上述具体的例子。本领域技术人员可以在后附的权利要求书的记载范畴内想到各种变形或修改，这些变形例和修改例当然也属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于凸头电池的绝缘盖帽，其特征在于，所述绝缘盖帽(1)的中央部设有一贯通孔(2)，当将所述绝缘盖帽(1)套在电池本体(7)的上部时，电极凸头(3)从所述贯通孔(2)穿出，并露出在所述绝缘盖帽(1)的上表面。

2.根据权利要求1所述的绝缘盖帽，其特征在于，所述贯通孔(2)位于所述绝缘盖帽(1)的上表面的上缘(21)的孔径大于所述贯通孔(2)位于所述绝缘盖帽(1)的下表面的下缘(22)的孔径。

3.根据权利要求1或2所述的绝缘盖帽，其特征在于，所述绝缘盖帽(1)的下表面还设有凹槽(4)。

4.根据权利要求3所述的绝缘盖帽，其特征在于，在所述凹槽(4)中设有由吸湿性材料形成的吸湿层(8)。

5.根据权利要求4所述的绝缘盖帽，其特征在于，所述吸湿性材料为选自纸浆、无纺布和酰化纤维素中的任一种材料。

6.根据权利要求4所述的绝缘盖帽，其特征在于，所述绝缘盖帽由透明性绝缘材料形成。

7.根据权利要求6所述的绝缘盖帽，其特征在于，所述吸湿性材料中含有pH指示剂。

8.一种带有绝缘盖帽的电池，其特征在于，所述电池包含电池本体(7)和权利要求1～7中任一项所述的绝缘盖帽(1)，所述电池本体(7)包含上部封口板(6)、以及从上部封口板(6)的中央部突起的电极凸头(3)；所述绝缘盖帽(1)的下表面贴合于所述电池本体(7)的上部封口板(6)的上表面，所述电极凸头(3)从所述绝缘盖帽(1)的所述贯通孔(2)穿出，并露出在所述绝缘盖帽(1)的上表面。

9.根据权利要求8所述的带有绝缘盖帽的电池，其特征在于，所述电极凸头(3)的顶部比所述绝缘盖帽(1)的上表面高出0～1.0mm。

10.一种电池组，其特征在于，包含多个权利要求8所述的电池。

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