CN107768554A - 纽扣式壳体及纽扣电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纽扣电池，包括第一极壳、第二极壳、绝缘密封圈和电芯，第一极壳、第二极壳和绝缘密封圈共同形成容置腔，电芯在所述容置腔内，第二极壳包括本体和由本体的周缘向下弯折延伸的折边，所述绝缘密封圈包括主体部和由主体部向内延伸的内弯部，所述主体部夹置在所述第二极壳的折边与所述第一极壳之间，所述内弯部位于所述折边的下方且所述内弯部的端面不超过所述第二极壳的折边的内侧面。本发明还涉及一种纽扣式壳体。本发明通过对绝缘密封圈的结构进行改善，不占据第二极壳的内部空间，在提高容量的同时还加强了纽扣电池内部结构的稳定性，并且提高了绝缘密封圈的密封性。
Description
技术领域
本发明涉及电子产品领域，特别是涉及一种纽扣式壳体以及采用该纽扣式壳体的纽扣电池。
背景技术
纽扣电池在外部可见地包括正负极不锈钢壳体以及它们之间发挥绝缘和密封作用的材料，三种材料的结合与密封通常是由纽扣电池行业熟知的卷边封口工艺实现的。在电池内部，特定构型的电芯的正负极以特定的电接触与机械接触的方式被连接到正负极不锈钢壳体。电芯由正负极片和隔膜卷绕制成，或者正负极片和隔膜以叠片的方式制成，封装在电池中的电芯被电解液浸泡或浸润。
用于锂离子电池的正极活性物质通常是锂过渡金属氧化物，负极活性物质是碳材料，电解液中通常包含碳酸乙烯脂、碳酸丙烯脂、二乙基碳酸脂、碳酸甲乙酯、二甲基碳酸脂等有机溶剂和六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、氟烃基氧磷酸锂及氟烃基磺酸锂等电解质盐。
微型锂离子纽扣电池是锂离子电池领域的重要发展方向之一。一种高度和直径比小于1的高容量并且能持续1C放电的锂离子纽扣电池非常适合于应用在日益微小型化的消费电子产品中，但是纽扣电池同时满足高容量和较高倍率放电是比较困难的。显而易见的是，为了在非常有限的纽扣电池空间内实现较高容量和较高放电倍率特性，把电芯卷绕制成，并且电芯的轴向垂直于正负极外壳圆形表面放置的设计，是能够在有限的电池腔体中使用尽可能多的活性物质和尽可能较大的正负极相对面积，从而实现了更大容量和较高放电倍率的可行方案。设计的目标就是在电池狭小的扁平空间内填进体积尽可能大的上述卷绕电芯。
一般地，锂离子纽扣电池的正极金属壳、负极金属壳以及绝缘密封材料，共同形成了平行的正极壳的圆平面与负极壳的圆平面，并且与极壳侧面共同包围形成封闭腔体，高度与直径的比值小于1。对于卷边封口的纽扣电池而言，由于正负极壳之间的密封材料在径向占据了一定的尺度，致使两极壳的内腔包围的直径是有差别的。圆柱形的卷绕电芯最大直径受限于两极壳中最小的内腔直径，导致部分内腔没有被充分利用。虽然目前有的纽扣电池能提高电池容量，但是在提高容量的同时，其结构还不够稳定，容易变形损坏。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种纽扣电池，克服目前纽扣电池容量与结构强度不能兼得的缺陷，还提供一种纽扣式壳体，应用于纽扣电池等电子产品中时可提升电子产品的容量和结构强度。
一种纽扣式壳体，包括第一极壳、第二极壳和绝缘密封圈，所述第一极壳具有一开口，第二极壳和绝缘密封圈设置在开口处，第一极壳、第二极壳和绝缘密封圈共同形成容置腔，所述绝缘密封圈设置在第二极壳的边缘处以电性隔绝第一极壳和第二极壳，所述第二极壳包括本体和由本体的周缘向下弯折延伸的折边，所述绝缘密封圈包括主体部和由主体部向内延伸的内弯部，所述主体部夹置在所述第二极壳的折边与所述第一极壳之间，所述内弯部位于所述折边的下方且所述内弯部的端面不超过所述第二极壳的折边的内侧面。
在其中一个实施例中，所述内弯部的端面和所述折边的内侧面平齐。
在其中一个实施例中，所述第二极壳还包括由折边的底端向上延伸的翻边，所述翻边紧贴所述折边的外侧面。
在其中一个实施例中，所述主体部的端面高度不低于所述翻边的高度。
在其中一个实施例中，所述内弯部的延伸尺寸为0.2mm-0.35mm。
在其中一个实施例中，所述绝缘密封圈上设有密封涂层。
在其中一个实施例中，还包括设置在第一极壳内的环形支架，所述绝缘密封圈承载在所述环形支架上，所述环形支架与第一极壳内侧面之间形成环形空腔，所述环形支架上还形成有通孔，所述环形空腔和所述容置腔经所述通孔相连。
一种纽扣电池，包括上述的纽扣式壳体，和电芯，所述电芯设于所述容置腔内。
在其中一个实施例中，所述电芯包括第一极集流体和第二极集流体，其中一个集流体和所述第二极壳之间连接有保险丝。
在其中一个实施例中，所述保险丝的熔点为65-100℃。
上述纽扣电池，通过所述第二极壳的折边和所述第一极壳夹置所述绝缘密封圈，进一步地，所述绝缘密封圈单独成型，所述内弯部的长度减小，使得本发明纽扣电池的结构更稳定、密封效果更佳、容量得到进一步提高。
附图说明
图1为本发明实施例的纽扣电池的结构示意图；
图2本发明实施例的第二极壳和绝缘密封圈的装配示意图；
图3为本发明实施例的纽扣电池的装配过程示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例提供的纽扣电池，包括第一极壳3、第二极壳2、绝缘密封圈4、环形支架5、第一集流带6、第二集流带7、保险丝8和电芯9。
所述第一极壳3、第二极壳2和绝缘密封圈4通过精密的结合形成了纽扣电池的容置腔10，一般来说所述第一极壳3为正极壳、所述第二极壳2为负极壳，当然也存在相反的情况，并且两极壳都以304不锈钢为原料，通过冲压成型。在一个实施例中，所述第一极壳3、第二极壳2均采用0.2mm的厚度的钢材制成，以形成较为稳定的构造。
第一极壳3包括底板31以及由所述底板31的边缘向上延伸的侧壁32，所述侧壁32的末端围设形成一开口，所述第二极壳2以及绝缘密封圈4设置在开口处。
第二极壳2包括本体21和由本体21的周缘向下弯折延伸的折边22。所述折边22至少部分地伸入第一极壳3的开口内。在一实施例中，所述第二极壳2还包括由折边22的底端向上延伸的翻边23，所述翻边23紧贴所述折边22的外侧面。
在一个实施例中，所述绝缘密封圈4由热塑性塑料或热固性塑料单独成型制成，例如可以采用改性聚丙烯、聚酰亚胺、改性聚酰亚胺、聚醚醚酮等高密度材料。所述绝缘密封圈4包括主体部41和内弯部42。所述主体部41呈环形，所述内弯部42由主体部41的底端径向向内弯折延伸而成。所述主体部41夹置在所述第一极壳3和所述第二极壳2的折边22之间，更具体地，是夹置在所述第一极壳3的内侧面和所述第二极壳2的折边22的外侧面之间，在具有翻边23的实施例中，所述主体部41夹置在第一极壳3的内侧面和翻边23之间。所述主体部41用于密封所述第一极壳3和所述第二极壳2之间的间隙，使容置腔10内的电解液不会泄露出来，同时也用于电性隔绝第一极壳3和第二极壳2。为了保证所述纽扣电池的密封性和电性安全，所述主体部41的端面不低于所述第二极壳2的翻边23高度，以使所述主体部41和所述第一极壳3、所述第二极壳2的接触面积尽可能较大，以增加密封和电性隔绝部分的面积。
所述内弯部42抵接第二极壳2的折边22的底部，所述内弯部42的端面不超过所述第二极壳2的折边22的内侧面。如此设置，使得绝缘密封圈4不会占据第二极壳2的内部空间，从而可将第二极壳2的内部空间全部用于放置电芯，有效地提高了电池容量。如图2中所示，绝缘密封圈4的内弯部42的延伸尺寸L为0.3mm-0.35mm，在材料允许的情况下，还可以降至0.2mm-0.3mm。
进一步地，在所述绝缘密封圈4表面上还涂有一层密封涂层，因为制作所述绝缘密封圈4的材料所限，所述绝缘密封圈4成型时，其表面还无法达到非常光滑。在所述绝缘密封圈4外表涂上密封涂层，可以使得所述绝缘密封圈4的表面更光滑，跟所述第一极壳3和所述第二极壳2装配时，能进一步减小间隙，明显提高所述纽扣电池的密封效果。所述密封涂层可以是通过浸渍、喷涂、干燥和固化等方法制作而成，不仅密封性好，而且耐化学腐蚀，对保护绝缘密封圈和自身抗损坏都有非常好的作用。密封涂层可以使用聚氨酯、沥青、环氧树脂、液态橡胶、聚丁烯等材料制造。
如图1中所示，所述环形支架5的一个端面抵住所述第一极壳3的底板31，另一端用于承载所述绝缘密封圈4。所述环形支架5和第一极壳3的内侧面之间形成一个环形空腔11，在所述环形支架5上有许多通孔，环形空腔内11内的电解液通过所述环形支架5上的通孔，可以自由进入所述电芯9所在的容置腔10，由此来增加电池的容量。进一步地，所述环形支架5还具有支撑的作用，能够承受纽扣电池所受的轴向和径向的作用力，避免纽扣电池在封口时变形，影响正常使用。所述环形支架5的内侧面与第二极壳2的折边22的内侧面齐平，可使容置在容置腔10内的电芯9形成规则的圆柱状结构，此圆柱状结构的尺寸刚好与环形支架5、第二极壳2的折边22的内侧面围成的空间尺寸相等，以利于电芯9的制作工艺的简化，同时又提高了容置腔10内的空间利用率。
在一个实施例中，所述电芯9的底端连接有第一集流体6、顶端连接有第二集流体7，通常情况下，所述第一集流体6为正极集流体，所述第二集流体7为负极集流体，当然，也可与上述设置相反。所述第一集流体6通过支撑环的构造和所述第一极壳3连接。为了增大和所述第一极壳3的接触面积，所述第一集流体6的弯折部分与第一极壳3充分接触。此外，所述第二集流体7的尾部连接有保险丝8，保险丝8连接在第二集流体7和所述第二极壳2之间。所述保险8具有遇热熔断的功能，平常纽扣电池在长时间充电，或者持续大电流放电时，纽扣电池壳体会发热，电池本身可能会爆燃，对使用者的人身安全产生很大的危险，因此安装所述保险丝8，可以消除纽扣电池过热的危险，当纽扣电池产生过高的热量时，所述保险丝8会熔断，阻止纽扣电池继续工作，保护使用者的安全。一般地，纽扣电池的工作温度范围是-20℃到+60℃之间，因此当电池温度升到60℃以上就可能对人身产生安全威胁，经过相关的试验，该保险丝8可采用铋锡合金，铋锡合金熔点为94℃。在其他实施例中，所述保险丝可由熔点为65-100℃的任何合适的导电材料制成，例如可以是对环境无害的无铅合金。
在一个实施例中，所述电芯9可以采用卷绕或者叠成片制成，优选地，采用卷绕方式，所述第一集流体6和所述第一极壳3、所述第二集流体7和所述第二壳2以点、线、面方式中的至少一种实现电接触，有经验的技术人员可以通过直接点连接、电接触、点阻焊、超声焊、摩擦焊以及激光焊等方式实现集流体和极壳的连接，集流体的复合形式以及路径变化不会构成对本专利的限制。
图2和图3展示了所述第一极壳3、所述绝缘密封圈4和所述第二极壳2的结合过程。如图2所示，将单独成型的绝缘密封圈4套接在单独成型的第二极壳2的外周，所述翻边23的外侧面，紧贴所述主体部41，所述内弯部42承载着所述折边23的下底部，形成图2所示的装配。
如图3所示，第一集流体6、第二集流体7以及保险丝8连接在电芯9上，电芯9、环形支架5放置在第一极壳3、第二极壳2和绝缘密封圈4形成的容置腔10内，绝缘密封圈4和第二极壳2放置在第一极壳3的开口处，所述环形支架5和所述第一极壳3的内侧壁形成图3所示的环形空腔11，第一极壳3的内侧面紧贴着所述绝缘密封圈4，第二极壳2的翻边23和所述第一极壳3将所述绝缘密封圈4夹置在中间，通过封口工艺将第一极壳3的侧壁32末端向内弯折，将所述绝缘密封圈4包裹在内，和第二极壳2形成如图1所示的一个完整的纽扣电池的整体。
本发明纽扣电池通过上述的结构设置，具有如下优势：
1、绝缘密封圈单独成型，并且不占据第二极壳的内部空间，可提升电芯占据第二极壳内部空间的比例，使得本发明纽扣电池的容量得到提高；
2、通过环形支架承受纽扣电池的轴向和径向的作用力，使得本发明纽扣电池的结构更加稳定，在外力的作用下不会轻易变形损坏；
3、环形支架与第一极壳之间形成的环形空腔借助环形支架上的通孔与容置腔连通，可利用环形空腔存储电解液，使得本发明纽扣电池的容量得到提高；
4、第二极壳除了设置折边，还在折边的底端向上弯折延伸形成翻边，用于和第一极壳夹置绝缘密封圈，使得本发明纽扣电池的结构更加稳定，在外力的作用下不会轻易变形损坏，密封效果更好，避免了电池存在漏液现象；
5、在电芯处设置保险丝，防止因电池过热而发生爆炸，使得本发明纽扣电池的使用更安全。
本发明还提供一种纽扣式壳体，包括如图1中所示的第一极壳3、第二极壳2、绝缘密封圈4和环形支架5。上述对于第一极壳3、第二极壳2、绝缘密封圈4和环形支架5的结构特征均适用于所述的纽扣式壳体，因此对这些结构特征不再赘述。上述的纽扣式壳体不但可以应用于纽扣电池作为纽扣电池的壳体，还可以应用于纽扣式超级电容器等其他电子产品。当所述纽扣式壳体应用在例如是纽扣式超级电容器中时，通过第二极壳2和绝缘密封圈4、环形支架5的结构特征，以及与第一极壳3的结合方式，同样可以达到如下技术效果：
1、因绝缘密封圈不占据第二极壳的内部空间，可提升第二极壳的内部使用空间，使得纽扣式超级电容器的容量得到提高；
2、通过环形支架承受电子产品的轴向和径向的作用力，使得纽扣式超级电容器的结构更加稳定，在外力的作用下不会轻易变形损坏；
3、环形支架与第一极壳之间形成的环形空腔借助环形支架上的通孔与容置腔连通，可利用环形空腔存储电解液，使得纽扣式超级电容器的容量得到提高；
4、第二极壳除了设置折边，还在折边的底端向上弯折延伸形成翻边，用于和第一极壳夹置绝缘密封圈，使得纽扣式超级电容器的结构更加稳定，在外力的作用下不会轻易变形损坏，密封效果更好，避免了纽扣式超级电容器存在漏液现象。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种纽扣式壳体，包括第一极壳、第二极壳和绝缘密封圈，所述第一极壳具有一开口，第二极壳和绝缘密封圈设置在开口处，第一极壳、第二极壳和绝缘密封圈共同形成容置腔，所述绝缘密封圈设置在第二极壳的边缘处以电性隔绝第一极壳和第二极壳，其特征在于，所述第二极壳包括本体和由本体的周缘向下弯折延伸的折边，所述绝缘密封圈包括主体部和由主体部向内延伸的内弯部，所述主体部夹置在所述第二极壳的折边与所述第一极壳之间，所述内弯部位于所述折边的下方且所述内弯部的端面不超过所述第二极壳的折边的内侧面。
2.根据权利要求1所述的纽扣式壳体，其特征在于，所述内弯部的端面和所述折边的内侧面平齐。
3.根据权利要求1所述的纽扣式壳体，其特征在于，所述第二极壳还包括由折边的底端向上延伸的翻边，所述翻边紧贴所述折边的外侧面。
4.根据权利要求3所述的纽扣式壳体，其特征在于，所述主体部的端面高度不低于所述翻边的高度。
5.根据权利要求1所述的纽扣式壳体，其特征在于，所述内弯部的延伸尺寸为0.2mm-0.35mm。
6.根据权利要求1所述的纽扣式壳体，其特征在于，所述绝缘密封圈上设有密封涂层。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的纽扣式壳体，其特征在于，还包括设置在第一极壳内的环形支架，所述绝缘密封圈承载在所述环形支架上，所述环形支架与第一极壳内侧面之间形成环形空腔，所述环形支架上还形成有通孔，所述环形空腔和所述容置腔经所述通孔相连。
8.一种纽扣电池，其特征在于，包括权利要求1-7任意一项所述的纽扣式壳体，和电芯，所述电芯设于所述容置腔内。
9.根据权利要求8所述的纽扣电池，其特征在于，所述电芯包括第一极集流体和第二极集流体，第二集流体和所述第二极壳之间连接有保险丝。
10.根据权利要求9所述的纽扣电池，其特征在于，所述保险丝的熔点为65-100℃。
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