CN102318122A - 纽扣电池和用于产生该纽扣电池的方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种纽扣电池（100；400；500），包括被相互连接形成密封并形成具有扁平底部区域（103；503）和与之平行的扁平顶部区域（104；504）的两个金属外壳半部（101、102；401、402；501、502），扁平层形式的正和负电极（105、106；201、202；304、305；407、408；508、509）被布置在外壳内并经由扁平隔离体（107；203；302、303；405、406；507）被相互连接，电极层本质上成直角地与扁平底部和顶部区域对准。还描述了一种用于产生诸如这样的纽扣电池的方法。

Description

纽扣电池和用于产生该纽扣电池的方法
本发明涉及包括两个金属外壳半部的纽扣电池，所述两个金属外壳半部被电绝缘密封相互分离且其形成具有扁平底部区域和与之平行的扁平顶部区域的外壳，而且在该外壳内的电极隔离体组件，其包括至少一个正和至少一个负电极，其采取扁平层的形式，并被至少一个扁平隔离体相互连接，并且本发明涉及用于产生此类纽扣电池的方法。
纽扣电池通常具有由两个外壳半部、即电池杯和电池顶部组成的外壳。举例来说，其可以由作为冲压和拉深部分的镀镍深拉金属片产生。电池杯通常具有正极性，并且外壳顶部具有负极性。外壳可以广泛地包含不同的电化学系统，例如锌/MnO2、主和辅助锂系统或诸如镍/镉或镍/金属氢化物的辅助系统。
举例来说，基于镍/金属氢化物或锂离子系统的可再充电纽扣电池被广泛地使用。在锂离子纽扣电池的情况下，电化学活性材料通常不是以单独电极的形式、小片的形式、被隔离体相互分离地布置在纽扣电池外壳内。作为其替代，优选地将预制电极隔离体组件扁平地插入外壳中。在这种情况下，优选地使用多孔塑料膜作为隔离体，电极被层压或扁平地粘性结合到其上面。包括隔离体和电极的整个组件在这种情况下通常具有几百μm的最大厚度。为了允许填充标准尺度的纽扣电池外壳，因此常常相互叠加地扁平地放置多个此类组件。原则上，这允许产生任何期望高度的堆叠，在每种情况下与该堆叠意图被安装到其中的纽扣电池外壳的可用尺度匹配。这保证了外壳内的可用区域的最佳利用。
然而，借助于该设计，在包含电极隔离体组件的此类堆叠的纽扣电池的情况下还存在各种问题。一方面，当然需要将相同极性的电极每个在堆叠内相互连接，并且然后每个与纽扣电池外壳的相应极进行接触。所需的电接触导致材料成本，此外，并且被其占用的空间不再可用于活性材料。另外，电极堆叠的产生是复杂且昂贵的，因为当组件相互接触时可能很容易发生故障，增加废品率。另一方面，已经发现具有电极和隔离体的堆叠的纽扣电池非常快速地开始泄漏。
传统上，已经通过与塑料环相结合地在电池顶部的边缘上对电池杯的边缘进行卷边（beading）以不透液体的方式将纽扣电池封闭，所述塑料环被布置在电池杯与电池顶部之间且同时充当密封元件并用于电池杯和电池顶部的电绝缘。例如在DE 31 13 309中描述了诸如这些的纽扣电池。
然而，可替换地，还可以制造其中电池杯和电池顶部被力配合连接唯一地沿着轴向方向保持在一起且不具有卷边（bread-over）杯边缘的纽扣电池。在具有文件参考号10 2009 017 514.8的仍未公开德国专利申请中描述了诸如这些的纽扣电池和用于其产生的方法。不管没有卷边的诸如这些的纽扣电池可能具有各种优点，然而其不能在轴向方向上如具有卷边杯边缘的相当纽扣电池一样重地被加载，特别是相对于在纽扣电池内部引起的轴向机械负载而言。例如，可再充电锂离子系统的电极在充电和放电过程期间不断地经受体积变化。当然，在这种情况下发生的轴向力在没有卷边的纽扣电池的情况下比在具有卷边的纽扣电池的情况下更容易导致泄漏。
本发明是基于提供其中不发生上述问题或者仅在大大减小的程度上发生的纽扣电池的目的。特别地，纽扣电池意图与常规纽扣电池相比对在轴向方向上发生的机械负载更有抵抗力，特别是即使当其被制造为没有卷边杯边缘的纽扣电池时。
由具有权利要求1的特征的纽扣电池来达到此目的。在从属权利要求2至10中限定了根据本发明的纽扣电池的优选实施例。根据权利要求11的方法也对根据本发明的问题的解决方案有所贡献。在从属权利要求12至14中限定了根据本发明的方法的优选实施例。因此通过对本说明的内容的参考来包括所有权利要求的措辞。
根据本发明的纽扣电池始终包括两个金属外壳半部，其被电绝缘密封相互隔离并形成具有扁平底部区域和与之平行的扁平顶部区域的外壳。如最初已经提及的，所述两个外壳半部通常是所谓的外壳杯和外壳顶部。特别地，由镀镍钢或金属片组成的部分作为外壳半部是优选的。此外，例如具有镍、钢（或不锈钢）和铜（具有优选地形成外层的镍层和优选地形成纽扣电池外壳的内部的铜层）的序列的三金属特别适合于用作金属材料。
举例来说，注塑成型或膜密封能够被用作密封。后者在例如DE 196 47 593中有所描述。
在外壳内，根据本发明的纽扣电池包括具有至少一个正和至少一个负电极的电隔离体组件。这些每个采取扁平电极层的形式。电极经由扁平隔离体被相互连接。电极优选地被层压或粘性结合到此隔离体上。电极和隔离体通常每个具有仅在μm范围内的厚度。通常，使用多孔塑料膜作为隔离体。
与最初提及的纽扣电池相比，根据本发明的纽扣电池特别地以具有非常特别的取向的电极层而有所区别，具体地基本上与扁平底部和顶部区域成直角地对准。虽然具有堆叠电极隔离体组件的从现有技术已知的纽扣电池始终包含这些扁平地插入的组件，使得电极层本质上与扁平底部和顶部区域平行地对准，但根据本发明的纽扣电池的情况与此相反。
电极层的直角对准具有出乎意料地相当大的优点，具体地因为已经发现此对准导致根据本发明的纽扣电池的密封特性的相当大的改善，特别是对于基于锂离子系统的纽扣电池而言。可再充电锂离子系统的电极在充电和放电过程期间不断地经受体积变化。当然，在根据本发明的纽扣电池的电极中也发生诸如这些的体积变化。然而，在此过程期间产生的机械力不再主要轴向地作用，如在扁平地插入的电极隔离体组件的堆叠的情况下一样。由于电极的直角对准，其实际上径向地作用。径向力能够比轴向力更好地被纽扣电池的外壳吸收。改善的密封特性大概是其结果。
特别优选地，根据本发明的纽扣电池的电极和扁平隔离体每个采取条或带的形式。举例来说，根据本发明的纽扣电池的产生可以基于环形带（endless ribbon）形式的隔离体材料，电极被施加于、特别地层压到其上面，再一次特别地采取条或至少矩形的形式。
在根据本发明的纽扣电池的外壳中，此组件特别优选地采取绕组（winding）的形式，特别是螺旋绕组的形式。通过向采取环形带形式的隔离体扁平地施加特别采取条形式的电极（特别地通过将其层压在上面），能够使用已知方法（参见例如DE 36 38 793）非常容易地产生诸如这些的绕组。在这种情况下，包括电极和隔离体的组件通常被缠绕到所谓的绕组心轴上。一旦已将绕组从绕组心轴去除，则在绕组的中心上仍有轴向空腔。这允许绕组在必要时膨胀至此空腔中。然而，在某些情况下，这可能导致实现电极与金属外壳半部之间的电接触方面的问题，并且这将在下文中更详细地描述。
电极绕组优选地被布置在根据本发明的纽扣电池内（以便绕组的电极层以直角与外壳的扁平底部区域和顶部区域对准），使绕组的端面面朝扁平底部区域和扁平顶部区域的方向。
根据本发明，根据本发明的纽扣电池的优选实施例在绕组的中心具有固定绕组芯，其至少部分地填充在绕组的中心的轴向空腔。诸如这样的绕组芯沿着径向方向固定电极绕组，并防止绕组到轴线空腔中的可能压破。当绕组以这种方式膨胀时，这还导致绕组的端面沿轴向方向和因此沿可能布置在那里的输出导体的方向（这在下文更详细地描述）施加的压力的减少。如果防止这一点，则通常还不存在实现电极与金属外壳半部之间的电接触方面的问题。
另外，诸如这样的绕组芯还使得根据本发明的纽扣电池相对于外部机械影响而言更加稳健。通常，纽扣电池中的电极绕组不再可能被沿轴向方向的外部机械压力损坏。
根据作为螺旋电极绕组的电极绕组的优选实施例，在绕组的中心已经提及的轴向空腔优选地本质上是圆筒形的（特别是圆形圆筒形的）。在壳体侧面上，其由绕组来界定，并且在末端处，其由纽扣电池外壳的底部区域和顶部区域的相应表面来界定。
相应地，包含在根据本发明的纽扣电池中的绕组芯优选地也采取圆筒的形式，特别是空心圆筒。诸如这样的圆筒的高度优选地对应于扁平底部区域和与之平行的扁平顶部区域之间的各自距离。
在特别优选实施例中，绕组芯可以具有径向自身膨胀特性。例如，可以在径向压缩配置中将绕组芯插入根据本发明的纽扣电池的绕组中的轴向空腔中。当径向压缩绕组芯膨胀时，其在围绕它的电极绕组上施加径向压力，因此也保证沿轴向方向的接触压力。
举例来说，可以使用轴向开槽空心圆筒作为径向自身膨胀绕组芯。然而，可替换地，还可设想使用其它径向自身膨胀材料，例如基于塑料的。
特别优选地，绕组芯由诸如不锈钢或塑料的金属组成。
特别优选地，根据本发明的纽扣电池中的包括电极和隔离体的组件具有以下层序列中的一个： 
· 负电极/隔离体/正电极/隔离体 
或者
· 正电极/隔离体/负电极/隔离体。
能够在相反极性的电极之间不发生短路的情况下非常容易地产生并缠绕诸如这些的组件。
能够在根据本发明的纽扣电池中使用的隔离体优选地是由至少一个塑料、特别地至少一个聚烯烃组成的膜。举例来说，所述至少一个聚烯烃可以是聚乙烯。然而，还可以使用多层隔离体，例如由不同的聚烯烃层序列组成的隔离体，例如用序列聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯。
使用多个单独的隔离体以便产生具有上述序列的组件不是必需的。实际上，还可以使隔离体在电极中的一个的末端周围循环，因此导致此电极的两侧被隔离体覆盖。
优选地能够在根据本发明的纽扣电池中使用的隔离体优选地具有在3 μm和100 μm之间、特别是在10 μm和50 μm之间的厚度。
根据本发明的纽扣电池的电极优选地具有在10 μm和1000 μm之间、特别是在30 μm和500 μm之间的厚度。
在根据本发明的纽扣电池的优选实施例中，电极隔离体组件中的负电极和正电极被布置为在组件内相互偏移。在这种情况下，偏移布置意图意味着电极被布置为使得这导致根据本发明的纽扣电池中的电极与扁平底部和顶部区域之间的分别不同的分离。在最简单情况下，例如，可以使正和负电极作为施加于隔离体带的相对侧的相同宽度的条略微偏移，作为其结果，正电极和上隔离体边缘之间的距离大于从负电极测量的相当距离。然后，这在相反的意义上当然适用于与下隔离体边缘的距离。
在特别优选实施例中，优选地作为此偏移布置的结果，正电极、特别是正电极的边缘直接依靠在杯部分上，特别是在杯部分的扁平底部区域中，而负电极、特别是负电极的边缘直接依靠在顶部部分上，特别是在顶部部分的扁平顶部区域中。在本实施例中，在电极与杯和顶部部分之间进行直接电和机械接触。电极相互之间的偏移布置因此使得电极可以与各外壳部分进行接触，而没有使用附加电接触点和连接装置的任何需要。
然而，在替换优选实施例中，还优选的是经由一个或多个输出导体将根据本发明的纽扣电池中的电极中的至少一个、优选地至少一个负电极和至少一个正电极两者连接到扁平底部和顶部区域。举例来说，输出导体可以是由铜或某种其它适当金属组成的输出导体接线片。在电极侧面上，可以例如将输出导体连接到集流器。可以通过例如焊接或经由夹紧接头将输出导体连接到外壳和/或集流器。
在最简单情况下，正和负电极的集流器本身也可以充当输出导体。诸如这些的集流器通常是被嵌入各电极材料中的金属膜或网孔。可以使诸如这些的集流器的未被覆盖分区、特别是末端件弯曲，并且可以使其与纽扣电池外壳相接触。
如果组件内的负电极和正电极被相对于彼此布置为使得这导致每个电极处于与扁平底部和顶部区域相同的距离处，则输出导体的使用可以是特别有利的。或者，换言之，如果电极未被布置为在电极隔离体组件内相对于彼此偏移，如上文已经描述的。
然而，如果相反极性的电极与扁平底部和顶部区域之间的距离是相同的，则这导致正和负电极同时碰触金属杯或顶部部分、因此导致短路的风险。在优选实施例中，根据本发明的纽扣电池因此可以包括至少一个绝缘装置，其防止绕组的端面与扁平底部和顶部区域之间的直接机械和电接触。
在一个开发成果中，优选地是经由已经提到的单独输出导体将诸如这样的根据本发明的纽扣电池中的电极连接到扁平底部和顶部区域。这些保证电极与外壳之间的电接触。
在这种情况下，优选地是外壳的底部区域和顶部区域中的一个或多个输出导体的至少一小部分扁平地依靠在外壳半部的内侧上。理想地，输出导体在其被抵靠着外壳至少略微地压紧时（如果在任何情况下其未被与之焊接）自然地进行与外壳内部的电接触。用根据本发明的纽扣电池中的已经提到的绕组芯的适当布置，可以令人吃惊地高效地实现这一点。
举例来说，绝缘装置可以是由塑料组成的扁平层，例如塑料膜，其被布置在根据本发明的纽扣电池的外壳的扁平顶部和底部区域与绕组的端面之间。
对应于以上说明，根据本发明的纽扣电池特别地是可再充电纽扣电池。根据本发明的纽扣电池特别优选地具有至少一个嵌锂电极。
通过定义，纽扣电池的高度与直径的比小于1。对于根据本发明的纽扣电池而言，此比特别优选地在0.1与0.9之间，特别是在0.15与0.7之间。在这种情况下，高度意指扁平底部区域和与之平行的扁平顶部区域之间的距离。直径意指纽扣电池的壳体区域上的两个点之间的最大距离。
根据本发明的纽扣电池特别优选地是未被卷边的纽扣电池，如在已经在介绍中提到的具有文件参考号10 2009 017 514.8的专利申请中所述。相应地，在外壳半部之间优选地存在唯一力配合的连接。因此，根据本发明的纽扣电池不具有卷边杯边缘，如在从现有技术已知的纽扣电池的情况下一贯的那样。纽扣电池在未被卷边的情况下封闭。
未被卷边的诸如这些的纽扣电池通常利用常规电池杯和电池顶部，其每个具有底部区域和顶部区域、壳体区域、被布置在底部和顶部区域与壳体区域之间的边缘区域以及切割边缘。电池杯和电池顶部一起形成外壳，其形成用于纽扣电池的常规内部组件（诸如电极、隔离体等）的插孔。如以正常的方式那样，电池杯的底部区域和电池顶部区域的顶部区域本质上在此外壳内相互平行地对准。成品纽扣电池中的电池杯和电池顶部的壳体区域本质上成直角地与底部和顶部区域对准，并且优选地具有本质上圆筒形的几何形状。在壳体区域中电池杯和电池顶部的内部和外部半径优选地本质上是恒定的。电池杯和电池顶部的已经提到的边缘区域形成壳体区域与顶部和底部区域之间的过渡。因此，其优选地一方面由本质上扁平的底部和顶部区域来界定，并且另一方面由本质上圆筒形的壳体区域来界定，它们被布置为与其成直角。举例来说，边缘区域可以采取锐利边缘的形式，否则可以是圆形的。
用于产生未被卷边的纽扣电池的程序通常首先向电池顶部的壳体区域施加密封。在另一步骤中，然后在密封被配合的情况下将电池顶部插入电池杯中，因此得到其中电池杯和电池顶部的壳体区域重叠的区域。重叠区域的尺寸和重叠区域与未重叠区域的比在这种情况下取决于电池杯和电池顶部的壳体区域的各自高度以及插入的深度。关于电池顶部的壳体区域，优选的是在20%和99%之间、特别是在30%与99%之间、特别优选地在50%和99%之间与电池杯的壳体区域重叠（该百分比每个涉及壳体或壳体区域的高度）。在被插入外壳杯和/或外壳顶部中之前，插入纽扣电池的其它常规组件（电极、隔离体、电解液等）。在电池顶部已被完全插入电池杯中之后，在电池杯的壳体区域上、特别是在切割边缘的区域内施加压力，以便将外壳密封。在这种情况下，被接合在一起的外壳部分在轴向方向上应尽可能不经受任何负载，或者仅经受非常小的负载。因此，特别地径向地施加压力。除已经提到的外壳的密封之外，因此还可以对电池外壳的外径进行校准。
使电池杯和电池顶部的壳体区域的高度相互匹配、使得电池杯的切割边缘通过电池杯的壳体区域上的压力被抵靠着电池顶部的壳体区域压紧是特别重要的。壳体区域的高度因此优选地被选择为使得不可能使电池杯的切割边缘在已经被完全插入电池杯中的电池顶部的边缘区域上向内弯曲。相应地，电池杯的边缘未在电池顶部的边缘区域上被卷边。结果，使用根据本发明的方法制造的纽扣电池的电池杯具有在切割边缘的方向上具有本质上恒定的半径的壳体区域。
在使用诸如这样的方法产生的纽扣电池情况中，优选地在包括电池杯、电池顶部和密封的外壳组件之间存在唯一力配合连接。这保证组件因此被以优选的方式、本质上仅被静态摩擦力保持在一起。
特别优选地使用至少在其壳体的一个分区中是圆锥形的电池杯来产生没有任何卷边的纽扣电池，使得至少其内径沿着切割边缘的方向增加。这使得将电池顶部插入电池杯中更加容易。电池杯和电池顶部的尺度优选地相互匹配，使得在顶部已被实际上完全插入杯中之前优选地不发生相对大的相反的力。在这种情况下的锥角优选地在10分与3°之间，特别是在30分与1度30分之间。
在优选实施例中，被插入具有施加的密封的电池杯中的电池顶部至少在壳体区域的一部分中是圆筒形的。这可能特别地与在电池顶部已被插入电池杯中之后与已经提到的电池杯壳体的圆锥分区重叠的那部分壳体区域有关。电池顶部的壳体以及因此的壳体区域特别优选地完全是圆筒形的。电池顶部因此优选地在壳体区域中具有恒定的外径。这可能特别地与在已经插入电池顶部之后与电池杯的壳体区域的圆锥部分重叠的那部分有关。
当具有圆筒形壳体区域的电池顶部正在被插入至少在其壳体的一个分区中是圆锥形（如上文已描述的）的电池杯中时，在电池杯与电池顶部之间通常产生在顶部处开放的间隙。此间隙通常被电池杯的壳体区域上的压力再次闭合。因此，可以将电池杯的壳体区域上的压力选择为使得电池杯的壳体区域的圆锥形部分被向内推动，直至电池杯的内部和电池顶部的外部在重叠区域中本质上处于距彼此相同的距离处。结果得到的纽扣电池具有相互平行地对准（特别是在重叠区域中）的壳体区域。
在这种情况下的一个重要方面是将电池杯连接到电池顶部的密封的选择。该密封优选地是将电池杯连接到电池顶部的塑料密封。该密封优选地是由热塑塑料组成的塑料密封。
塑料密封特别优选地是膜密封，如在已经引用的DE 196 47 593中描述的，特别地是由热塑塑料组成的膜密封。
可以以非常均匀的厚度产生膜密封。当向电池杯的壳体区域施加适当的压力时，这导致干涉配合，作为其结果，已经产生的纽扣电池具有高度优良的密封特性。尤其，膜密封的使用使得可以省去对电池杯的边缘进行卷边，而这另一方面不导致接受其它重要特性方面的缺点的需要。
使用基于聚酰胺或在本情况下基于聚醚醚酮的塑料密封（特别是塑料膜）是非常特别优选的。
优选地是用于未被卷边的电池的密封具有在50 μm和250 μm之间的范围内、特别优选地在70 μm和150 μm之间、特别是约为100 μm的初始厚度。术语“初始厚度”在这种情况下意图意指在密封被施加于电池顶部的壳体之前的密封的厚度。与此相反，术语“最终厚度”意指成品电池中的密封的厚度。很明显，至少在重叠区域中，这通常对应于电池杯的内部与电池顶部的外部之间的距离。
为了允许在电池杯与电池顶部之间产生足够大量的摩擦，应使杯和顶部的外径和内径相互匹配并与膜密封的厚度匹配。这是产生足够高的接触压力以将两个单独部分保持在一起的唯一方式。优选的是对于在这种情况下使用的部分而言使电池顶部的切割边缘上的电池顶部（其将被插入电池杯中）的外径与在与电池顶部的壳体区域重叠的那部分壳体区域中的电池杯的最小内径之间的差小于所使用的密封的初始厚度。该差特别优选地在初始厚度的10%和90%之间、特别是在30%和70%之间，非常特别优选地约为50%。
在电池顶部已被插入电池杯中之后，能够径向地向内拉拽电池杯的壳体区域的一部分。特别地，这与未与电池顶部的壳体区域重叠的那部分壳体区域有关。
已经发现径向地拉拽的此过程使得可以实现在相当程度上更好的密封特性。使杯壳体拉拽导致在依靠在外壳杯的内壁上和被布置在外壳顶部与外壳杯之间的密封上的边缘段上施加径向压力，结果，密封在此区域中被压缩。
可以与已经提到的压力在电池杯的壳体区域上的施加同时地执行拉拽过程，虽然优选地在后续的单独步骤中执行该拉拽过程。
根据本发明的用于产生纽扣电池的方法可以特别地用来产生上文已描述的纽扣电池，也就是说具有具有扁平底部区域和与之平行的扁平顶部区域的外壳的纽扣电池。其不仅适合于产生未被卷边的纽扣电池，而且还是适合于被卷边的那些。
关于在根据本发明的方法中使用的单独组件（外壳部分和尺度、电极、隔离体等）的优选实施例，因此可以整体地对上述说明和解释进行参考。
通常，外壳由金属杯部分（外壳杯）和金属顶部部分（外壳顶部）组装而成，具有扁平层的形式的电极的电极隔离体组件被插入外壳中，使得电极成直角地与扁平底部区域和顶部区域对准。
如已经提到的，优选地以绕组、特别是螺旋绕组的形式来安装电极隔离体组件。
通常，根据本发明的方法始终包括以下步骤： 
· 将绕组插入金属顶部部分中，以及 
· 将具有绕组的金属顶部部分插入金属杯部分中。
然后可选地在顶部部分的边缘上对杯部分的边缘进行卷边。
当产生未被卷边的纽扣电池时，执行如上所述的相应步骤。
在将外壳封闭之前，通常还用电解质溶液注入电极。
对于插入过程而言，优选地在绕组心轴上将绕组卷起。在插入过程之后或期间，然后可以去除绕组心轴。如果需要，然后插入上文已经提到的绕组芯。可替换地，还可以将电极隔离体组件直接缠绕到诸如这样的芯上。
特别优选地在安装之前在其端面上对螺旋绕组进行热处理。在这种情况下，其至少短暂地经受一定的温度，在该温度下，绕组中的隔离体是可热塑变形的。通常，隔离体在绕组的端面上略微突出，并且这本身服从电极被相对于彼此偏移地布置的前提，如上所述。热处理允许隔离体稍微收缩在一起，因此，如果需要，甚至使邻近电极的边缘暴露，使得其能够直接依靠在纽扣电池外壳上。
结合从属权利要求，现在通过附图之后的说明，本发明的所陈述的优点及其它优点将变得显而易见。在这种情况下，可以独立地或相互组合地实现本发明的单独特征。所述实施例意图仅用于解释和更好地理解本发明，并且绝不应将其理解为是限制性的。
附图说明
图1示意性地举例说明通过根据本发明的纽扣电池的一个优选实施例的横截面。
图2举例说明在根据本发明的方法的优选实施例中使用的缠绕电极隔离体组件的热处理的效果。
图3示出能够安装在根据本发明的纽扣电池中的绕组形式的电极隔离体组件。
图4示出根据本发明的纽扣电池的另一优选实施例的截面图示。
图5示意性地举例说明通过根据本发明的纽扣电池的一个优选实施例的横截面，其中，电池杯的边缘未在电池顶部的边缘上被卷边。
具体实施方式
图1示意性地举例说明通过根据本发明的纽扣电池100的一个优选实施例的横截面。其具有金属杯部分101和金属顶部部分102。两个部分被相互连接，借助于密封109被密封。其一起形成具有扁平底部区域103和与之平行的扁平顶部区域104的外壳。当在使用中时，这些扁平区域103和104形成纽扣电池的极，负载能够由此抽取电流。电池杯101的边缘110被向内卷边在电池顶部102的边缘上。
包括条形式的电极105、条形式的电极106和条形式的隔离体107的布置被布置在电极的内部中。包括电极105和106以及隔离体107的组件在这种情况下采取绕组的形式，其端面紧靠扁平底部区域103和与之平行的扁平顶部区域104。该组件被缠绕在纽扣电池100的中心处的芯108上。芯108以及被缠绕在其周围的电极和隔离体两者都成直角地与扁平底部和顶部区域104和103对准。当电极的体积在充电或放电过程期间增大或减小时，导致这种情况下的机械力主要径向地作用，并且能够被纽扣电池100的壳体区域吸收。
应强调的是正电极105和负电极106分别直接依靠在纽扣电池100的杯部分101和顶部部分102上。不需要单独的输出导体以将电极连接到顶部部分102和杯部分101。
图2示出在用于产生纽扣电池的根据本发明的方法的优选实施例中提供的电极隔离体绕组200的热处理的效果。该图示示意性地示出包括正电极201（具有十字形条的杆）、负电极202（白杆）和隔离体203（细节）的组件的绕组200。正和负电极201和202在每种情况下被布置为相对彼此偏移。隔离体203由可热塑变形材料组成。
当位于绕组200的端面204和205上的隔离体边缘经受高温时（例如250摄氏度，如所示），则这些隔离体边缘收缩。隔离体至少部分地在相邻电极之间被拉拽。在该过程中，负电极202的边缘在端面204上被暴露，同时正电极201的边缘被覆盖。端面205上的正电极201的边缘被暴露，同时负电极202的边缘被覆盖。
当已经以这种方式处理的绕组在使用中时，这保证相同极性的电极每个能够仅直接依靠在外壳杯上或外壳顶部上。不需要电极与外壳部分之间的单独电连接。
图3示出绕组300的形式的用于根据本发明的纽扣电池的电极隔离体组件，图示A描绘绕组300的端面301中的一个处的从上垂直的平面图，而图示B在从上倾斜的视图中示出绕组300。 在两种情况下，这显示组件包括两层：隔离体302和303以及两个电极层304和305（正和负电极）。该组件被以螺旋形状缠绕，并且在其外侧上被胶带306保持在一起。
图4示出根据本发明的纽扣电池400的一个优选实施例的截面图示。该图示出包括在其之间布置有密封403的杯部分401和顶部部分402的纽扣电池的外壳。如图3所示，电极和隔离体的组件被作为螺旋绕组404（以横截面示意性地示出）包含在外壳内。在这里还可以看到隔离体层405和406以及相反极性的电极407和408。在这种情况中，电极407被经由输出导体410连接到顶部部分402，同时电极408被经由输出导体409连接到杯部分402。输出导体410被优选地焊接到顶部部分402。相反，输出导体409经由夹紧连接（其被夹在支撑环413（电池顶部的边缘依靠在其上面）与电池杯的底部之间）被连接到杯部分402。绝缘装置411和412被布置在绕组的端面与杯部分401和顶部部分402之间，并且每个采取薄塑料圆盘的形式。这防止相反极性的电极同时能够与杯部分401或顶部部分402接触。这防止任何短路。
图5示意性地举例说明通过根据本发明的纽扣电池500的一个优选实施例的横截面。
纽扣电池500具有金属杯部分501和金属顶部部分502。两个部分被相互连接，借助于密封501被密封。其一起形成具有扁平底部区域503和与之平行的扁平顶部区域504的外壳。当在使用中时，这些扁平区域503和504形成纽扣电池的极，负载能够由此抽取电流。
电池顶部502被插入电池杯501中，使得电池顶部和电池杯的壳体区域重叠，重叠区域中的电池杯501的内径在切割边缘的方向上本质上是恒定的。因此，电池杯501的边缘未在电池顶部502的边缘511上被卷边，并且用于根据本发明的纽扣电池500的上述优选实施例因此是未被卷边的纽扣电池。
包括条形式的电极508、条形式的电极509和条形式的隔离体507的组件被布置在电极的内部中。包括电极508和509以及隔离体507的组件在这种情况下采取绕组的形式，其端面面朝扁平底部区域503和与之平行的扁平顶部区域504的方向。该组件被缠绕在纽扣电池500的中心处的绕组芯512上。芯512和被缠绕在其周围的电极和隔离体两者都成直角地与扁平底部和顶部区域504和503对准。如果电极的体积在充电或放电过程期间增大或减小，导致这种情况下的机械力主要径向地作用，并且能够被纽扣电池500的壳体区域吸收。
正和负电极经由输出导体505和输出导体506与包括杯和顶部的外壳半部接触。输出导体506由铝组成，并且输出导体506由镍（或替换地由铜）组成。两个输出导体都是薄膜，其扁平地依靠在绕组的端面与扁平顶部和底部区域503和504之间。在输出导体上由绕组芯512保持连续的轻微接触压力。输出导体优选地被单独的绝缘体布置（图中未示出）、例如被薄膜与绕组的端面分离。

Claims (14)

1.一种纽扣电池（100；400；500），包括 
—两个金属外壳半部（101、102；401、402；501、502），其被电绝缘密封（109；403；510）相互分离且其形成具有扁平底部区域（103；503）和与之平行的扁平顶部区域（104；504）的外壳，以及 
—在外壳内，包括至少一个正和至少一个负电极（105、106；201、202；304、305；407、408；508、509）的电极隔离体组件，其采取扁平层的形式并被至少一个扁平隔离体（107；203；302、303；405、406；507）相互连接， 
所述电极层本质上成直角地与扁平底部和顶部区域对准。
2.如权利要求1所述的纽扣电池，其特征在于电极和/或隔离体采取条或带的形式。
3.如权利要求1或权利要求2所述的纽扣电池，其特征在于所述电极隔离体组件采取绕组（200；300；404）、特别是螺旋绕组的形式，其端面（204、205；301）面朝扁平底部区域和扁平顶部区域的方向。
4.如权利要求3所述的纽扣电池，其特征在于所述绕组在其中心处具有轴向空腔，该轴向空腔至少部分地被绕组芯（108；512）填充。
5.如前述权利要求中的一项所述的纽扣电池，其特征在于所述电极隔离体组件具有以下层序列中的一个： 
—负电极/隔离体/正电极/隔离体 
—正电极/隔离体/负电极/隔离体。
6.如前述权利要求中的一项所述的纽扣电池，其特征在于正电极（408；509）和/或负电极（407；508）经由输出导体（409、410；505、506）被连接到扁平底部区域和/或扁平顶部区域的区域中的外壳。
7.如权利要求3至6中的一项所述的纽扣电池，其特征在于所述纽扣电池包括至少一个绝缘装置（413、414），其防止绕组的端面与扁平底部和顶部区域之间的直接机械和电接触。
8.如权利要求7所述的纽扣电池，其特征在于所述至少一个绝缘装置（413、414）是由塑料组成的扁平层，例如塑料膜，其被布置在绕组的端面与扁平底部和顶部区域之间。
9.如前述权利要求中的一项所述的纽扣电池，其特征在于所述纽扣电池是可再充电的。
10.如前述权利要求中的一项所述的纽扣电池，其特征在于所述纽扣电池具有<1、优选地在0.1和0.9之间、特别地在0.15和0.7之间的高度：直径比。
11.一种用于产生纽扣电池的方法，特别是根据前述权利要求中的一项所述的纽扣电池（100；400；500），装配有由金属外壳半部、特别是金属杯部分（101；401；501）和金属顶部部分（102；402；502）组成的外壳，所述外壳具有扁平底部区域（103；503）和与之平行的扁平顶部区域（104；504），并且具有扁平层的形式的电极（105、106；201、202；304、305；407、408；508、509）的电极隔离体组件，其被插入外壳中，使得电极层本质上成直角地与扁平底部和顶部区域（103、104；503、504）对准。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于所述电极隔离体组件被作为绕组（200；300；404）、特别是作为螺旋绕组插入。
13.如权利要求12所述的方法，包括以下步骤： 
—将绕组（200；300；404）插入金属顶部部分（102；402；502）中， 
—将具有绕组的金属顶部部分插入金属杯部分（101；401；501）中， 
—可能使杯部分的边缘卷边。
14.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于在安装之前在其端面（204、205；301）上对绕组（200；300；404）进行热处理，其至少大大地经受一定温度，在该温度下隔离体（107；203；302、303；405、406；507）是可热塑变形的。
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