CN103606684B - 扣式电池及扣式电池集流器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扣式电池，其包括依次叠装的正极盖、正极片、隔膜、锂片、负极盖，所述正极盖与正极片之间设有集流网，该集流网包括多道并行的相对于集流网的基面反复迂回弯曲的集流片。反复迂回的集流片给集流网提供弹性，吸收电池内部构件尺寸公差偏大或内部材料消耗导致的内部尺寸误差，确保并始终维持电池内部构件之间具有良好接触效果和导电性，从而降低电池内阻、提高放电电流和电池容量。本发明还公开了一种扣式电池集流器，其包括集流网，该集流网包括多道并行的相对于集流网的基面反复迂回弯曲的一体冲压成型的集流片。该集流器使其所应用的电池内部确保并始终维持良好接触效果，降低电池内阻、提高放电电流和电池容量。

Description

扣式电池及扣式电池集流器

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及扣式电池。本发明还涉及用于扣式电池的集流器。

背景技术

目前，锂-二氧化锰电池已经是国民经济各个领域中必不可少的新能源，而小形的扣式锂-二氧化锰电池以轻便小巧备受青睐，已被广泛运用于电器、电子产品中。现有的扣式电池一般由负极底盖、锂片、隔膜、电解液、锰片、正极盖组成。也有些电池在正极盖与锰片(正极片)之间设编织网作为集流器。然而电池在制作过程中，因生产过程的诸多不稳定因素导致内部各组件接触不好(有空气或各组件尺寸公差大导致接触不好、不充分接触甚至没接触)；或电池在放电使用过程中，内部物质的反应使负极锂的厚度变薄，减薄到一定程度后，内部接触不良等，即使设有一般的集流网片体或者集流编织网也无法改变扣式电池内部结构和尺寸，无法自动调整内部构件之间的位置关系，因而都会致使电池内阻太高、容量低、电流小，甚至内部物质不能充分放电利用或无电压的重大缺陷。

其中，为了使正极片的电流汇集到正极盖，以往的做法是使用在正极片与正极盖之间涂导电胶、加装金属集流网或金属集流体。一般的金属集流网是编织网或其他网状金属片，没有伸缩弹性，涂上的导电胶也没有伸缩弹性，在内部材料消耗之后无法克服内部产生的间隙。金属集流体是具有凹凸位置的无伸缩弹性的金属片体。申请号为201020246228.6的中国实用新型专利公开了一种扣式锂电池，包括负极、正极、隔膜、正负极外壳，其中金属环和集流体为一体设置，形成环网一体化正极环，所述环网一体化正极环底部设置凹凸点；所述环网一体化正极环压出波浪纹或环状环纹的形状。凹凸点或者波浪纹、环纹的作用是多点接触进行集流，但其仍是坚固的无弹性的结构体，在内部物质消耗后所产生的间隙无法通过内部结构自动吸收。因此，使用一定时间后，固化的结构无法克服内部消耗产生的间隙从而导致内部间隙从而产生高电阻、电流降低、电压不稳定等缺陷。制作过程出现厚度方向的尺寸误差也无法通过固化的结构进行吸收而使其内部结构紧密。因此按该实用新型的技术方案所制作的扣式锂电池具有电阻大、电流电压不稳定、产品合格率偏低等缺陷。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种可始终维持电池内部构件彼此紧密接触从而降低电池内阻、提高放电电流和电池容量的扣式电池。本发明要解决的另一技术问题是提供一种应用于扣式电池从而可始终维持电池内部构件彼此紧密接触从而降低电池内阻、提高放电电流和电池容量的扣式电池集流器。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的整体产品技术方案是：一种扣式电池，包括依次叠装的正极盖、正极片、隔膜、锂片、负极盖，所述正极盖与正极片之间设有集流网，所述集流网包括多道并行的相对于集流网的基面反复迂回弯曲的集流片；所述集流片是条状反复迂回弯曲的薄壁型构件；所述集流片相对于集流网的基面具有上下凹凸的迂回部；并且，相邻的集流片彼此分离，相邻的集流片的迂回部错落凸凹。

作为本发明扣式电池的技术方案的一种改进，所述集流网周边垂直于所述集流网延伸形成环壳，所述环壳与所述集流网一体成型形成可容纳所述正极片的集流罩。

作为本发明扣式电池的技术方案的一种改进，所述集流片走向为环形或直线形的弹性金属。

作为本发明扣式电池的技术方案的一种改进，相间的集流片迂回形状和路径相同。

作为本发明扣式电池的技术方案的一种改进，所述集流片的迂回部纵面为腰形、梯形、圆弧形或三角形。

作为本发明扣式电池的技术方案的一种改进，所述扣式电池是锂-二氧化锰电池或锂-二硫化铁或锂-亚硫酰氯电池。

为了达到本发明的目的，本发明所采用的具体构件技术方案是：一种扣式电池集流器，所述集流器包括集流网，所述集流网包括多道并行的相对于集流网的基面反复迂回弯曲的集流片；所述集流片是条状反复迂回弯曲的薄壁型构件；所述集流片相对于集流网的基面具有上下凹凸的迂回部；并且，相邻的集流片彼此分离，相邻的集流片的迂回部错落凸凹。

作为本发明扣式电池集流器的技术方案的一种改进，所述集流网周边垂直于所述集流网延伸形成环壳，所述环壳与所述集流网一体成型形成可容纳所述正极片的集流罩。

作为本发明扣式电池集流器的技术方案的一种改进，所述集流片走向为环形或直线形的弹性金属。

作为本发明扣式电池集流器的技术方案的一种改进，相间的集流片迂回形状和路径相同。

作为本发明扣式电池集流器的技术方案的一种改进，所述集流片的迂回部纵面为腰形、梯形、圆弧形或三角形。

作为本发明扣式电池集流器的技术方案的一种改进，使用该扣式电池集流器的扣式电池是锂-二氧化锰电池或锂-二硫化铁或锂-亚硫酰氯电池。

本发明的有益效果在于：将具有延展性的片状金属导电材料使用冲压成型工艺进行切割拉伸，制作出多道平行的集流片，集流片是条状反复迂回弯曲的薄壁型构件，集流片相对于集流网的基面具有上下凹凸的迂回部，使得集流网上下两面均相对均匀地分布迂回部作为导电接触部，而延展性的金属导电材料制作出的规则排列的多个等距形成的迂回部，从而使集流片具有很好的弹性，迂回部在两面都凸出基面，从而保证集流网与正极片及正极盖之间的接触效果，进而保证其导电性。

反复迂回的集流片给集流网提供弹性，吸收电池内部构件尺寸公差偏大或内部材料消耗导致的内部尺寸误差，确保并始终维持电池内部构件之间具有良好接触效果和导电性能，从而降低电池内阻、提高放电电流和电池容量。

集流器通过弹性集流网实现上述吸收尺寸偏差的功能，确保并始终维持所应用的电池内部构件之间具有良好接触效果和导电性能，从而降低所在电池的内阻、提高放电电流和电池容量。

附图说明

图1为本发明的扣式电池实施例的分解状态的结构示意图。

图2为扣式电池实施例的集流罩的一种结构示意图。

图3为扣式电池实施例的集流罩的另一种结构示意图。

图4为扣式电池实施例的集流网的立体结构示意图。

图5为扣式电池实施例的集流网的第一种局部剖面结构示意图。

图6为扣式电池实施例的集流网的第二种局部剖面结构示意图。

图7为扣式电池实施例的集流网的第三种局部剖面结构示意图。

图8为扣式电池实施例的集流网的第四种局部剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。

如图1-图4所示，本发明整体电池实施方案是一种扣式电池，其包括依次叠装的正极盖1、正极片3、隔膜4、锂片5、负极盖6，所述正极盖1与正极片3之间设有集流网2，所述集流网2包括多道并行的相对于集流网2的基面反复迂回弯曲的集流片15。集流片15由多个反复弯曲的迂回部连接构成，可以采用弹性金属片一体冲压成型。将具有延展性的片状金属导电材料使用冲压成型工艺进行切割拉伸，制作出多道平行的集流片15，冲压过程有材料分离的冲裁成型工艺，使得片状材料局部之间产生分离从而形成良好的弹性和伸缩性，冲压制作工艺简单，成本低。集流片15是条状反复迂回弯曲的薄壁型构件，集流片15相对于集流网2的基面具有上下凹凸的迂回部16(如图5-图6所示)，使得集流网2上下两面均相对均匀地分布迂回部16作为导电接触部，而延展性的金属导电材料制作出的规则排列的多个等距形成的迂回部，从而使集流片15具有很好的弹性，迂回部在两面都凸出基面，从而保证集流网2与正极片3及正极盖1之间的接触效果，进而保证其导电性，不需另涂导电材料。现有的集流体制作都是无材料分离的整体成型工艺，无法产生伸缩弹性。

反复迂回的集流片15给集流网2提供伸缩的弹性功能，吸收电池内部构件尺寸公差偏大或内部材料消耗导致的内部尺寸误差，保证电池内部各组件充分、紧密地接触，确保并始终维持电池内部构件之间具有良好接触效果和导电性能，能使电池内部物质在放电过程中得到充分反应利用，从而降低电池内阻、提高放电电流和电池容量。集流片15等距反复迂回弯曲，从而形成相对均匀分布的抵接接触位置，进一步确保降低电池内阻、提高放电电流和电池容量，克服了原有电池内部编织网状的集流网存在的接触不良的问题。

应用所述集流网(环网)的扣式电池有着良好的大电流性能和较小的内阻，特别是正极活性物质的利用率得到了很大的提高，并且电压平台得到了很大的改善，放电曲线平稳、一致性非常好。特别是正极活性物质的利用率得到了很大的提高(充分利用)，且能使扣式电池在极端温度环境下正常使用。

所述的集流网，置于扣式电池使用后，无论高低温环境还是放电过程中，在电池各组件发生形变的情况下，都能保证内部各组件良好的紧密接触，高、低温性能好，工作温度范围为-80℃～180℃。

更佳地，所述集流网2周边垂直于所述集流网2延伸形成环壳12，所述环壳12与所述集流网2一体成型形成可容纳所述正极片3的集流罩10。集流罩10是单面全开口的圆墩状壳体，所述集流罩10包括位于底部的集流网2、垂直于所述集流网2并与所述集流网一体成型的环壳12。集流罩10容纳正极片3，覆盖包裹了圆饼状正极片3的一个平面和全环面，避免正极片3掉粉的缺陷，也避免正极片3在装配过程产生毛刺，从而防止毛刺或掉粉所导致的短路缺陷，提高产品的合格率和使用性能，优化产品性能。

更佳地，相邻的集流片15彼此分离，集流片15自身变形和延展过程所受障碍减少，使得集流网2具有更好的弹性，压缩和回弹的效果更好。集流片15也可以彼此不分离，从而保证集流网本身的强度。

更佳地，所述集流片15走向为环形或直线形，分别如图2、图3所示，即可以沿圆形的集流网圆周方向的走向制作集流片15从而使得周边受力均衡，也可以沿直线制作集流片，便于制作。所述集流片15是弹性金属，兼具弹性和导电性，集流片15具体可以是不锈钢、镍、铍铜、磷铜等材质的弹性金属片。

更佳地，相邻的集流片15的迂回部错落凸凹，即相邻集流片在对应接近的位置的迂回部16弯曲方向(凹凸方向)相反，从倾斜角度的视角看过去相邻集流片15的迂回部16围成一个个接近圆孔或椭圆孔，参考图7所示，具体是旁边对应的集流片15为迂回凸起部18，则本集流片该对应位置设为迂回凹陷部19，使得迂回结构错落的分布，从而平衡地分布受力支点。也就是说，相间的集流片15迂回形状和路径相同。

更佳地，参考图5-图8所示，所述集流片的迂回部纵面为腰形、梯形、圆弧形或三角形，即对应的迂回形状为腰形、梯形、圆弧形、三角形。梯形的迂回形状使得集流网具有更大的接触面，电流更稳定集中，具体结构如图6所示；圆弧形的迂回形状使得集流网结构具有更好的弹性和回复性能，回弹效果更佳，内部材料消耗后所维持低电池内阻、高放电电流和稳定电压方面的效果表现得尤其优秀，具体结构如图7所示；腰形兼具圆弧形和梯形的迂回形状的集流网的效果，而稍微逊色，具体结构如图5所示；三角形迂回形状具有更佳的受压性能，更易于压缩，便于安装，同时提供稳定的电压和电流，电池的容量和得到保证和扩展，内阻很小，具体结构如图8所示。从倾斜角度的视角看过去相邻集流片15的迂回部16围成一个个圆孔或椭圆孔或多边形孔或菱形孔。

在具体的应用领域，采用本发明技术方案进行应用的具体实施的扣式电池是包括锂-二氧化锰电池、锂-二硫化铁、锂-亚硫酰氯电池等类型的锂电池。

参考图2-图4所示，图中展示了本发明用于扣式电池的内部构件的具体实施例一种扣式电池集流器，所述集流器包括集流网2，所述集流网2包括多道并行的相对于集流网的基面反复迂回弯曲的集流片15。将具有延展性的片状金属导电材料使用冲压成型工艺进行切割拉伸，制作出多道平行的集流片15，冲压过程有材料分离的冲裁成型工艺，使得片状材料局部之间产生分离从而形成良好的弹性和伸缩性，冲压制作工艺简单，成本低。集流片是条状反复迂回弯曲的薄壁型构件，可以是采用弹性金属片一体冲压成型的构件，集流片15相对于集流网的基面具有上下凹凸的迂回部16(如图5-图6所示)，使得集流网2在应用于扣式电池中作为导电构件，其上下两面均相对均匀地分布迂回部16作为导电接触部，而延展性的金属导电材料制作出的规则排列的多个等距形成的迂回部16，从而使集流片15具有很好的弹性，迂回部15在两面都凸出基面，从而保证集流网2与正极片3及正极盖1之间的接触效果，进而保证其导电性，不需另涂导电材料，确保电池内部构件之间具有良好的接触性能，即使构件尺寸公差偏大或内部材料消耗也能通过弹性的集流网2吸收内部尺寸误差，始终维持内部良好接触效果和导电性能，降低电池内阻、提高放电电流和电池容量。现有的集流体制作都是无材料分离的整体成型工艺，无法产生伸缩弹性。

集流片15等距反复迂回弯曲，从而形成相对均匀分布的抵接接触位置，进一步确保降低电池内阻、提高放电电流和电池容量。集流器通过弹性集流网2实现上述吸收尺寸偏差的功能，确保并始终维持所应用的电池内部构件之间具有良好接触效果和导电性能，从而降低所在电池的内阻、提高放电电流和电池容量。

更佳地，所述集流网2周边垂直于所述集流网延伸形成环壳12，所述环壳12与所述集流网2一体成型形成可容纳所述正极片3的集流罩10。集流罩10是单面全开口的圆墩状壳体，所述集流罩10包括位于底部的集流网2、垂直于所述集流网2并与所述集流网一体成型的环壳12。集流罩10容纳正极片3，覆盖包裹了圆饼状正极片的一个平面和全环面，避免正极片掉粉的缺陷，也避免正极片在装配过程产生毛刺，从而防止毛刺或掉粉所导致的短路缺陷，提高产品的合格率和使用性能，优化产品性能。因此集流器可以表现为集流网或集流罩。

更佳地，相邻的集流片15彼此分离，集流片15自身变形和延展过程所受障碍减少，使得集流网2具有更好的弹性，压缩和回弹的效果更好。集流片15也可以彼此不分离，从而保证集流网2本身的强度。

更佳地，所述集流片15走向为环形或直线形，分别如图2、图3所示，即可以沿圆形的集流网圆周方向的走向制作集流片15从而使得周边受力均衡，也可以沿直线制作集流片15，便于制作。所述集流片15是弹性金属，兼具弹性和导电性，集流片15具体可以是不锈钢、镍、铍铜、磷铜等材质的弹性金属片。

更佳地，相邻的集流片15的迂回部错落凸凹，即相邻集流片15在对应接近的位置的迂回部16的迂回方向(凹凸方向)相反，参考图7所示，具体是旁边对应的集流片15为迂回凸起部18，则本集流片该对应位置设为迂回凹陷部19，使得迂回结构错落的分布，从而平衡地分布受力支点。也就是说，相间的集流片15迂回形状和路径相同。也就是说集流网2的结构在两个面具有均匀分布的迂回结构产生的波峰和波谷。

更佳地，参考图5-图8所示，所述集流片的迂回部纵面为腰形、梯形、圆弧形或三角形，即对应的迂回形状为腰形、梯形、圆弧形、三角形。梯形的迂回形状使得集流网具有更大的接触面，电流更稳定集中，具体结构如图6所示；圆弧形的迂回形状使得集流网结构具有更好的弹性和回复性能，回弹效果更佳，内部材料消耗后所维持低电池内阻、高电流和稳定电压方面的效果表现得尤其优秀，具体结构如图7所示；腰形兼具圆弧形和梯形的迂回形状的集流网的效果，而稍微逊色，具体结构如图5所示；三角形迂回形状具有更佳的受压性能，更易于压缩，便于安装，同时提供稳定的电压和电流，电池的容量和得到保证和扩展，内阻很小，具体结构如图8所示。从倾斜角度的视角看过去相邻集流片15的迂回部16围成一个个圆孔或椭圆孔或多边形孔或菱形孔。

在具体实施中，使用该扣式电池集流器的扣式电池包括锂-二氧化锰电池、锂-二硫化铁、锂-亚硫酰氯电池等类型的锂电池。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (12)

1.一种扣式电池，包括依次叠装的正极盖、正极片、隔膜、锂片、负极盖，其特征在于：所述正极盖与正极片之间设有集流网，所述集流网包括多道并行的相对于集流网的基面反复迂回弯曲的集流片；所述集流片是条状反复迂回弯曲的薄壁型构件；所述集流片相对于集流网的基面具有上下凹凸的迂回部；并且，相邻的集流片彼此分离，相邻的集流片的迂回部错落凸凹。

2.根据权利要求1所述的扣式电池，其特征在于：所述集流网周边垂直于所述集流网延伸形成环壳，所述环壳与所述集流网一体成型形成可容纳所述正极片的集流罩。

3.根据权利要求1所述的扣式电池，其特征在于：所述集流片走向为环形或直线形的弹性金属。

4.根据权利要求1或2或3所述的扣式电池，其特征在于：相间的集流片迂回形状和路径相同。

5.根据权利要求1或2或3所述的扣式电池，其特征在于：所述集流片的迂回部纵面为腰形、梯形、圆弧形或三角形。

6.根据权利要求1或2或3所述的扣式电池，其特征在于：所述扣式电池是锂-二氧化锰电池或锂-二硫化铁或锂-亚硫酰氯电池。

7.一种扣式电池集流器，其特征在于：所述集流器包括集流网，所述集流网包括多道并行的相对于集流网的基面反复迂回弯曲的集流片；所述集流片是条状反复迂回弯曲的薄壁型构件；所述集流片相对于集流网的基面具有上下凹凸的迂回部；并且，相邻的集流片彼此分离，相邻的集流片的迂回部错落凸凹。

8.根据权利要求7所述的扣式电池集流器，其特征在于：所述集流网周边垂直于所述集流网延伸形成环壳，所述环壳与所述集流网一体成型形成可容纳所述正极片的集流罩。

9.根据权利要求7所述的扣式电池集流器，其特征在于：所述集流片走向为环形或直线形的弹性金属。

10.根据权利要求7或8或9所述的扣式电池集流器，其特征在于：相间的集流片迂回形状和路径相同。

11.根据权利要求7或8或9所述的扣式电池集流器，其特征在于：所述集流片的迂回部纵面为腰形、梯形、圆弧形或三角形。

12.根据权利要求7或8或9所述的扣式电池集流器，其特征在于：使用该扣式电池集流器的扣式电池是锂-二氧化锰电池或锂-二硫化铁或锂-亚硫酰氯电池。