CN108550718B - 一种具有底座的扣式电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有底座的扣式电池，包括：负极盖、正极壳体、密封圈、正极、隔膜、负极及电解液，密封圈密封连接负极盖和正极壳体，并使负极盖和正极壳体形成密封腔，正极、隔膜、负极及电解液设于密封腔内；该扣式电池还包括设于正极壳体内的聚能环；聚能环包括外环壁、内环壁以及用于连接外环壁和内环壁的顶壁，外环壁、内环壁和顶壁形成环形腔体，顶壁与密封圈抵接；环形腔体上设有进出电解液和/或气体的第一通孔；正极部分位于聚能环的内环中。该具有底座的扣式电池通过设置具有环形腔体的聚能环，增加了电池的容量和放电功率，扩展了工作温度范围，提高了电池的整体稳定性、贮存性、一致性和防漏液性能，延长了电池使用寿命。

Description

一种具有底座的扣式电池

技术领域

本发明涉及扣式电池领域，尤其涉及一种具有底座的扣式电池。

背景技术

扣式电池因具有轻便、体积小等特点，在各种微型电子产品中作为电源得到了广泛的应用。通常，扣式电池包括正极壳体、负极盖和设于正极壳体与负极盖之间所形成的密封腔体内的电芯与电解液，正极、隔膜与负极依次叠放后折叠或不折叠构成电芯。然而，上述扣式电池的正极壳体与负极盖在封装过程中以及上述扣式电池在使用过程中通常会出现正极与正极壳体之间发生相对位移、漏液等情况，不仅降低了电池的整体稳定性和防漏液性能，而且缩短了电池使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种能够增加电池的容量和放电功率，拓展电池的工作温度范围，提高电池的整体稳定性、贮存性、一致性和防漏液性能，并延长电池使用寿命的具有底座的扣式电池。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种具有底座的扣式电池，所述扣式电池包括：负极盖、正极壳体、密封圈、正极、隔膜、负极及电解液，其中，所述密封圈密封连接所述负极盖和所述正极壳体，并使所述负极盖和所述正极壳体形成密封腔，所述正极、隔膜、负极及电解液设于所述密封腔内；所述扣式电池还包括设于所述正极壳体内的聚能环；所述聚能环包括外环壁、内环壁以及用于连接所述外环壁和所述内环壁的顶壁，所述外环壁、内环壁和顶壁形成环形腔体，所述顶壁与所述密封圈抵接；所述环形腔体上设有进出电解液和/或气体的第一通孔；所述正极部分位于所述聚能环的内环中。

上述方案中，所述聚能环的顶壁上向所述密封圈延伸形成环形凸起。

上述方案中，所述负极盖的开口部向外弯曲并向上延伸形成密封边，所述密封圈设置在密封边上，以密封正极壳体开口部和负极盖开口部的间隙；所述环形凸起设置在密封边弯曲部位的正下方。

上述方案中，所述正极为凸台结构和/或所述正极的端面设有倒角。

上述方案中，所述述环形凸起为倒V型、倒U型或圆弧型。

上述方案中，所述正极朝向所述正极壳体的底面的底部向内凹陷形成一定位凹槽，所述内环壁的底部向内延伸且在对应所述定位凹槽的位置设有一定位凸台。

上述方案中，所述聚能环的顶壁与内环壁、外环壁均圆弧连接。

上述方案中，所述聚能环的内环壁和外环壁为同心设置的环形壁，所述环形腔体为开口朝向正极壳体底部的环形槽。

上述方案中，所述聚能环的内环壁的底部向内延伸有翻边，所述翻边与所述正极壳体贴合。

上述方案中，所述聚能环的底部设有固定片、以及连接所述固定片和所述聚能环的内环壁的至少一个连接片；所述固定片与所述正极壳体连接。

上述方案中，所述密封圈朝向所述底座的底部设有与所述环形凸起适配的环形嵌槽。

上述方案中，所述固定片与正极壳体的中心轴相互重合；所述至少两个连接片均匀设置在以所述固定片的中心为圆心的同一圆周上，且所述至少两个连接片均与所述正极壳体贴合固定连接。

上述方案中，所述聚能环的外径与正极壳体的内径相适配，所述聚能环的外环壁设有弹性凸起，所述聚能环通过所述弹性凸起与所述正极壳体卡接。

上述方案中，所述底座的内环壁的底部向内沿平行于所述内环壁方向延伸有环形定位套，所述正极部分位于所述环形定位套中，所述环形定位套上设有进出电解液的第二通孔。

本发明实施例提供的具有底座的扣式电池中通过设置具有环形腔体的聚能环，与现有技术中依靠密封圈形成支撑相比，减小了密封圈所占用的空间，而通过环形腔体增大了电解液的容量空间，使得电池在放电过程中有足够的电解液传导带电离子，减少电极极化，从而提高了电池的放电功率，并且环形腔体可对正极形成固定支撑，提高了电池的整体稳定性，也相应提高了电池的机械强度，使得电池可以在更高温度内工作；并且，通过聚能环的外环壁、内环壁和顶壁对密封圈和负极盖等部件进行多重支撑，使密封圈的密封性能更好，防漏液效果更好；此外，电池在工作过程中产生的二氧化碳等气体可以通过第一通孔进入环形腔体，减小了电池内部压力，能够有效防止因电池气胀导致电池漏液和变形。因此，本发明实施例提供的具有底座的扣式电池通过设置具有环形腔体的聚能环，增加了电池的容量和放电功率，拓展了电池的工作温度范围，提高了电池的整体稳定性、贮存性、一致性和防漏液性能，并延长了电池使用寿命。

附图说明

图1为本发明一实施例中具有底座的扣式电池的结构示意图；

图2为本发明另一实施例中具有底座的扣式电池的结构示意图；

图3为本发明又一实施例中具有底座的扣式电池的结构示意图；

图4为本发明一实施例中扣式电池的结构示意图；

图5为本发明一实施例中底座一视角的结构示意图；

图6为本发明一实施例中底座另一视角的结构示意图；

图7为底座的剖视图；

图8为图1中的局部放大示意图；

图9为本发明另一实施例中底座的结构示意图；

图10为本发明一实施例中密封圈的结构示意图；

图11为负极盖与密封圈的剖视图；

图12为图11中A处的局部放大示意图；

图13为本发明一实施例中具有底座的扣式电池的结构示意图；

图14为本发明一实施例中正极一视角的立体结构示意图；

图15为本发明一实施例中正极另一视角的立体结构示意图；

图16为本发明一实施例中扣式电池的结构示意图；

图17为本发明另一实施例中底座的结构示意图；

图18为本发明一实施例中扣式电池常温下15K恒阻放电曲线示意图；

图19为本发明一实施例中扣式电池在60℃贮存40天后的15K恒阻放电曲线示意图；

图20为本发明一实施例中扣式电池在85℃贮存40天后的15K恒阻放电曲线示意图；

图21为本发明一实施例中扣式电池在不同温度下15K恒阻放电曲线示意图；

图22为现有CR2032的扣式电池碰撞后的立体结构示意图；

图23为改进CR2032的扣式电池碰撞后的立体结构示意图。

具体实施方式

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例一

参见图1至图7，为本发明实施例提供的具有底座的扣式电池，包括负极盖1、正极壳体2、密封圈3、正极4、隔膜5、负极6及电解液，其中，密封圈3密封连接负极盖1和正极壳体2，并使所述负极盖1和所述正极壳体2形成密封腔，正极4、隔膜5、负极6及电解液设于所述密封腔内；该扣式电池还包括设于正极壳体2内的聚能环7；所述聚能环7包括外环壁71、内环壁72以及用于连接外环壁71和内环壁72的顶壁73，外环壁71、内环壁72和顶壁73形成环形腔体，所述顶壁73与所述密封圈3抵接；所述环形腔体上设有进出电解液和/或气体的第一通孔74；所述正极4部分位于所述聚能环7的内环中。这里，所述正极4的形状可以为圆柱形即与现有技术中正极的形状相同，或者所述正极4可以为凸台结构，或者所述正极4的端面设有倒角，所述倒角可以是倒圆角、倒斜角等。所述端面包括上端面和下端面，正极4中靠近隔膜5的端面为正极4的上端面，正极4中靠近正极壳体2的端面为正极4的下端面。作为一可选的实施方式，请再次参见图1，所述正极4为圆柱形。作为另一可选的实施方式，请再次参见图2，所述正极4为双向凸台结构。作为又一可选的实施方式，请再次参见图3，所述正极4的上端面和下端面均设有倒圆角。需要说明的是，所述正极4也可以是只有上端面设有倒角或上下端面均无倒角。所述聚能环7可以是与所述正极壳体2固定连接，所述正极4可以与所述聚能环7固定连接。

可以理解地，所述负极盖1、正极壳体2、密封圈3、隔膜5以及负极6等结构可以与现有扣式电池中对应部件的结构基本一致，本实施例中不再进行具体描述。所述正极4部分位于所述聚能环7的内环中，可以理解为所述正极4位于聚能环7的内环中且突出于聚能环7。其中，正极4的下端面朝向正极壳体2内部、上端面朝向隔膜5，负极6的下端面朝向隔膜5、上端面朝向负极盖1内部。正极4可以由二氧化锰等正极材料制成；隔膜5可以是纤维膜等，以分隔开正极4和负极6并能够吸附电解液；负极6可以由锂等负极材料制成。负极盖1与正极壳体2均为金属材料制成的圆形盖结构，密封圈3可以是由具有密封性能的绝缘材料所制成的，比如可以是环形塑料圈或环形橡胶圈等。隔膜5的直径不仅大于正极4的横截面的直径，也大于负极6的横截面的直径，以确保能够完全将正极4和负极6分隔开。所述顶壁73可以是平面、斜面或曲面等，所述外环壁71、内环壁72和顶壁73可以由厚度为0.1～0.3mm的钢带或铝带等通过冲压而一体成型，第一通孔74可以是圆孔或方孔，并根据实际需要设置在内环壁72和/或顶壁73上。

需要说明的是，聚能环的外环壁71、内环壁72和顶壁73能够对密封圈3和负极盖1等部件进行多重支撑，且在密封圈3和负极盖1等部件受到外界压力时，外环壁71、内环壁72和顶壁73三者不容易产生变形而影响密封圈3对负极盖1与正极壳体2之间的密封效果，也就是说因聚能环具有外环壁71、内环壁72和顶壁73，使密封圈3的密封性能稳定，防漏液效果好。并且，由于外环壁71、内环壁72和顶壁73三者在受到压力时不容易产生变形，能够确保聚能环7与正极壳体2之间不会发生相对位移，即相应的确保正极4、聚能环7、正极壳体2之间不会发生相对位移，提高了电池的整体稳定性和电池的质量。此外，所述环形腔体可用于容纳电解液，通过所述环形腔体上的第一通孔74，所述环形腔体中容纳的电解液可在电池工作中供给正极4使用，由于通过环形腔体增大了电池中电解液的保有量，减少了电池放电过程中的极化，从而提高了电池的放电功率及放电容量。另外，正极4的凸台结构或者端面设有倒角的设计使得正极4在使用过程中若发生膨胀，对应的凸台凸部周围以及倒角周围可作为膨胀空间，即使得正极4发生膨胀时有膨胀余地，有效避免了因正极4膨胀顶破隔膜5的缺陷，提高了电池的使用寿命。

综上所述，上述实施例提供的具有底座的扣式电池中，因聚能环7的环形腔体的设置，与现有技术中依靠密封圈形成支撑相比，减小了密封圈3所占用的空间，而通过环形腔体增大了电解液的容量空间，提高了电池的电液保有量，减少了电池放电过程中的极化，从而提高了电池的放电功率及放电容量，并且环形腔体可对正极4形成固定支撑，提高了电池的整体稳定性，相应提高了电池的机械强度，使得电池可以在更高温度内工作；通过聚能环的外环壁71、内环壁72和顶壁73对密封圈3和负极盖1等部件进行多重支撑，使密封圈3的密封性能稳定，防漏液效果好；正极4的凸台结构或者端面设有倒角使得在正极4膨胀时，对应的凸台凸部周围以及端面周围可作为膨胀空间，即使得正极4发生膨胀时有膨胀余地，有效避免了因正极4膨胀顶破隔膜的缺陷，提高了电池的使用寿命；此外，电池在工作过程中产生的二氧化碳等气体可以通过第一通孔74进入环形腔体，从而减小了电池内部压力，能够有效防止因电池气胀导致电池漏液。例如，在电池工作过程中，在正极中的二氧化锰催化作用下会产生二氧化碳，而使二氧化碳通过第一通孔74进入到环形腔体内，可以减小电池内部气体压力，从而防止电池气胀。此外，由于电池的整体稳定性高以及防漏液性能好，也相应提高了电池的贮存性。

在一可选的实施例中，请再次参见图1至图7，所述聚能环7的顶壁73上向密封圈3延伸形成环形凸起75。当负极盖1与正极壳体2盖合时，所述环形凸起75挤压密封圈3，以使密封圈3由纵向挤压变为沿环形凸起75边沿挤压，增大密封圈3对两侧的横向压力，使密封圈3与正极壳体2、负极盖1连接更为紧密，防止电解液从密封圈3与负极盖1之间的接触位置以及密封圈3与正极壳体2之间的接触位置向外泄露，从而延长电池使用寿命。这里，所述环形凸起75的数量可以是一个或多个，本实施例中以所述环形凸起75的数量为一个为例。假设，将电解液从密封圈3与负极盖1之间向外泄露的路径称为内漏路径a，将电解液从密封圈3与正极壳体2之间向外泄露的路径称为外漏路径b，参见图8，其示出了电池的内漏路径a和外漏路径b，从图中可以看出，当负极盖1与正极壳体2盖合时，环形凸起75通过挤压密封圈3，可以延长外漏路径且可以使正极壳体2与密封圈3之间的接触更加紧密面积，即进一步密封外漏路径，同时也可以使负极盖1与密封圈3之间的接触更加紧密，即进一步密封内漏路径。

在一可选的实施例中，所述环形凸起75可以为倒V型、倒U型或圆弧型。由于采用倒V型、倒U型或圆弧型时，所述环形凸起75在负极盖1与正极壳体2盖合时对密封圈3的挤压效果更好，使得密封圈3与负极盖1和正极壳体2之间的接触更加紧密，防漏液效果也更好。可以理解的是，能够在负极盖1与正极壳体2盖合时挤压密封圈3的具有任何形状的环形凸起75都是可以的。

在一可选的实施例中，请再次参阅图1至图3和图8，所述负极盖1的开口部向外弯曲并向上延伸形成密封边，所述密封圈3设置在密封边上，以密封正极壳体2开口部和负极盖1开口部的间隙；所述环形凸起75设置在密封边弯曲部位的正下方。

这里，当负极盖1与正极壳体2盖合时，聚能环7的顶壁73会挤压密封圈3，此时密封圈3受到的压力除了来自环形凸起75的压力之外，还有来自于密封边弯曲部位的压力，从而增大了密封圈3分别与正极壳体2、负极盖1之间的压力。如此，通过增多密封圈3所受压力的来源，进一步加强了密封圈3与正极壳体2、负极盖1之间的贴合效果即密封效果，从而进一步提高了防漏液性能。

在一可选的实施例中，环形凸起75设置在密封圈3横截面的中心线上。

这里，当环形凸起75设置于密封圈3横截面的中心线上时，将使得环形凸起75对密封圈3的纵向挤压力大小均匀，如此，进一步提高了密封圈3与正极壳体2、负极盖1之间的密封性能。

在一可选的实施例中，所述聚能环7的顶壁73与内环壁72、外环壁71均圆弧连接。

这里，连接所述聚能环7的顶壁73与内环壁72的圆弧的半径与连接所述聚能环7的顶壁73与外环壁71的圆弧的半径可以相同，且所述圆弧的半径可以为0.2～0.5mm。

如此，通过圆弧连接设计，提高了密封圈3与正极壳体2、负极盖1之间的密封性能，且易于将所述聚能环7放置入正极壳体2内。

在一可选的实施例中，请再次参阅图5至图7，所述聚能环7的内环壁72和外环壁71为同心设置的环形壁，所述环形腔体为开口朝向正极壳体2底部的环形槽。

这里，所述聚能环7的内环壁72和外环壁71相互平行，并且所述聚能环7的内环壁72的底端与外环壁71的底端平齐且与正极壳体2的底部接触。外环壁71的直径应小于正极壳体2的内径，以使聚能环7能够放置于正极壳体2内，内环壁72的直径应稍大于正极4的直径，以使正极4能够放置于聚能环7内。此外，密封圈3的内径应稍大于内环壁72的直径。在实际应用中，所述聚能环7的内环壁72和外环壁71可以竖向设置且两者之间的距离为1.5～3.5mm，即环形槽的宽度为1.5～3.5mm。需要说明的是，正极壳体2远离负极盖1一侧的部位为所述正极壳体2底部；所述环形腔体为开口朝向正极壳体2底部的环形槽，也可以理解为所述环形腔体为开口朝向正极壳体2远离负极盖1的底部。

因此，当所述聚能环7的内环壁72和外环壁71为同心设置的环形壁时，形成的环形腔体也为标准的环形，将使得电解液在正极4周围的分布更加均匀，并且使正极4浸泡效果更好。所述环形腔体为开口朝向正极壳体2底部的环形槽，在保证了环形腔体自身稳定性的同时，能够减小环形腔体自身结构在电池中所占用的空间，进一步地提高了环形腔体的容纳空间，即所述环形腔体能够容纳更多的电解液和/或气体。

在一可选的实施例中，请再次参阅图1至图6，所述聚能环7的内环壁72的底部向内延伸有翻边75，所述翻边75与正极壳体2贴合。

这里，所述翻边75不仅可以作为正极4的支撑面(也可称为安装面)，还可以增加聚能环7与正极壳体2之间的接触面积，也还可以作为与正极壳体2之间的连接面，比如采用激光焊接方式将翻边75与正极壳体2连接。所述翻边75与正极壳体2也可以是贴合固定连接。作为一具体实施方式，所述翻边75可以是环形平面，宽度可以为1.0～2.0mm，内径和外径可根据实际情况进行设置。可以理解的是，翻边75为其他形状也是可以的，如在内环壁72底部对称性地延伸形成的翻边或多角度的翻边，翻边也可为方形或圆形等。如此，通过在聚能环上设置翻边，能够增加聚能环与正极壳体之间的接触面积，从而提升导电性能，提高电池的质量。

在一可选的实施例中，参见图5、图6、图8或图9，所述聚能环7的外径与正极壳体2的内径相适配，所述聚能环7的外环壁71设有弹性凸起77，所述聚能环7通过弹性凸起77与正极壳体2卡接。

如此，在聚能环7与正极壳体2安装时，将聚能环7通过弹性凸起77与正极壳体2卡接即可，不仅大大提高了聚能环7在正极壳体2内的稳定性，即相应提高了电池的稳固性，同时可以解决现有技术中安装难度大的缺陷。

在一可选的实施例中，参见图8，所述聚能环7的底部设有固定片78、以及连接固定片78和所述聚能环7的内环壁72的至少一个连接片79；所述固定片78与正极壳体2连接。

这里，当所述聚能环7不具有翻边76时，所述至少一个连接片79可以直接连接所述聚能环7的内环壁72的底部，从而将固定片78固定于聚能环7上；当所述聚能环7具有翻边76时，所述至少一个连接片79可以直接连接所述翻边76，从而将固定片78固定于聚能环7上。所述固定片78可以是圆形或方形等，本实施例中以所述固定片为圆形且所述固定片78的直径小于翻边76的内径。所述固定片78与正极壳体2连接，可以是所述固定片78焊接在正极壳体2上。本实施例中，以聚能环7的外径为24mm、内径为20mm、高度为2.3mm，固定片78的直径为9mm，翻边76的高度为1mm为例。本实施例中，以所述底座7的底部设有固定片78、以及连接固定片78和所述底座7的内环壁72的三个连接片79为例。

如此，通过在所述聚能环7的底部设置固定片78以及至少一个连接片79，不但提升了正极4的固定和导电效果，并且在正极壳体2受热或受力变形时能保证正极4与正极壳体2之间的接触面积，使得电池具有良好的电性能。

在一可选的实施例中，当所述连接片79至少有两个时，所述固定片78与正极壳体2的中心轴相互重合；所述至少两个连接片79均匀设置在以所述固定片78的中心为圆心的同一圆周上，且所述至少两个连接片79均与所述正极壳体2贴合固定连接。如此，所述固定片78与正极壳体2的中心轴相互重合可以确保正极4与正极壳体2同心，所述至少两个连接片79均匀设置在以所述固定片78的中心为圆心的同一圆周上能够确保固定片78在各个方向的受力大小均匀，在正极壳体2受热或受力变形时能进一步保证正极4与正极壳体2之间的接触面积，使得电池具有良好的电性能。

在一可选的实施例中，所述第一通孔74设置在所述聚能环7的内环壁72和/或顶壁73上。

这里，所述第一通孔74可以是圆孔或方孔等形状，所述第一通孔74的数量可以根据实际需要进行设置，比如将所述第一通孔74设为12个、24个等。如此，通过在聚能环7的内环壁72和/或顶壁73上设置第一通孔74，以使存储在环形腔体内的电解液方便进入由负极盖1和正极壳体2所形成的密封腔内，从而确保电池正常稳定工作；此外，也方便电池在工作过程中所产生的二氧化碳等气体进入环形腔体，从而减小电池内部压力。

在一可选的实施例中，所述内环壁72靠近翻边76的一端设有下第一通孔，远离翻边76的一端设有上第一通孔。

这里，所述下第一通孔和上第一通孔可以分别围绕环形腔体的圆心均匀设置于内环壁72上，所述下第一通孔和上第一通孔的数量可以分别为4～12个，也可以大于12个，且所述下第一通孔和上第一通孔可以是圆孔或方孔，当所述下第一通孔和上第一通孔为圆孔时，所述圆孔的直径可以为0.5～1.5mm。在实际应用中，所述下第一通孔和上第一通孔可以交错设置于内环壁72上。

如此，通过在内环壁72不同高度的位置设置多个第一通孔，以使电池处于不同方向时，环形腔体内的电解液都可以流入密封腔内供给正极使用，以确保电池正常工作，降低了电极极化，提高了放电功率、放电容量，并提高了电池的使用寿命。

在一可选的实施例中，所述密封圈3注塑于密封边上，所述密封圈3的高度为1～4mm。

这里，所述密封圈3注塑于密封边上，可以看作密封圈3与负极壳1是一体成型的。通过一体成型设计，能够提高密封圈3与负极壳1之间的密封效果，即提高电池防漏液性能。

在一可选的实施例中，请再次参见图2，所述正极4为双向凸台结构，其中一凸台与隔膜5相接触，另一凸台朝向正极壳体2远离所述负极盖1的底部。

这里，正极4中朝向正极壳体2远离所述负极盖1的底部的凸台的凸部高度与翻边76的高度相匹配。如此，通过双向凸台结构的设计，使得正极4在上方和下方均有膨胀容纳空间，延长了电池使用寿命。

在一可选的实施例中，所述凸台的凸部高度与凸台整体高度比的区间为(0.06～0.5)：1，所述凸台的凸部的直径与凸台最大直径之比的区间为(0.65～0.85)：1。

如此，在保证使得正极4具有膨胀空间的同时，也保证了电池具有较大容量。

在一可选的实施例中，参见图10至图12，所述密封圈3朝向所述底座7的底部设有与所述环形凸起75适配的环形嵌槽30。

可以理解地，若所述密封圈3朝向所述底座7的底部未设有与所述环形凸起75适配的环形嵌槽30，且所述密封圈3朝向所述底座7的底部为水平的，则在负极盖1与正极壳体2盖合时，所述环形凸起75可能未抵接于密封圈3横截面的中心线上或密封圈3朝向所述底座7的底部的中间位置处，使得所述环形凸起75对密封圈3的横向挤压力大小不均匀，即密封圈3存在受力方向不均匀等问题，可能导致密封圈3与正极壳体2之间的密封效果和密封圈3与负极盖1之间的密封效果不相同，从而造成密封性能不稳定；并且，若电池在工作过程中发生膨胀，则所述正极的边沿部分在横向膨胀过程中可能会陷入所述环形凸起75与所述密封圈3之间的间隙中，使得正极与负极之间无法导通，导致电池失效。若所述密封圈3朝向所述底座7的底部设有与所述环形凸起75适配的环形嵌槽30，则在负极盖1与正极壳体2盖合时，所述环形凸起75嵌入至所述密封圈3的底部的环形嵌槽30中，所述环形凸起75与所述密封圈3之间不会存在间隙，密封圈3与正极壳体2之间的密封效果和密封圈3与负极盖1之间的密封效果也会相同，进一步密封了内漏路径和外漏路径，使得密封性能更加稳定。

这里，所述环形凸起75相对顶壁73的高度可略微大于环形嵌槽30相对于密封圈3朝向所述底座7的底部的高度，以使得所述环形凸起75嵌入所述环形嵌槽30时，确保所述环形嵌槽30的周围发生变形，从而使正极壳体2与密封圈3之间的接触和负极盖1与密封圈3之间的接触更加紧密。

如此，当负极盖1与正极壳体2盖合时，所述环形凸起75嵌入至所述密封圈3的底部的环形嵌槽30中，从而进一步密封内漏路径和外漏路径，提高防漏液性能。

在一可选的实施例中，参见图13至图15，所述正极4朝向所述正极壳体2的底面的底部向内凹陷形成一定位凹槽40，所述底座7的内环壁72的底部向内延伸且在对应所述定位凹槽40的位置设有一定位凸台80。

安装时，所述定位凸台80容置于所述定位凹槽40内，这样可以防止正极4在径向上发生移动，提高正极4的稳定性。其中，上述定位凸台80和定位凹槽40的形状可以根据实际需要进行设置，在本实施例中，所述定位凸台80和定位凹槽40可以设置为圆柱形结构。

在一可选的实施例中，参见图16至图17，所述底座7的内环壁72的底部向内沿平行于所述内环壁72方向延伸有环形定位套81，所述正极4部分位于所述环形定位套81中，所述环形定位套81上设有进出电解液的第二通孔82。

这里，环形定位套81位于密封圈3的相邻内侧，环形定位套81可以是与外环壁71和内环壁72同心设置的，环形定位套81的高度大于所述环形腔体的高度。第二通孔82可以是圆孔或方孔，并根据实际需要可均匀设置在环形定位套81上。

如此，通过设置所述环形定位套81以确保正极4不易发生移动，提高了电池的稳定性。

实施例二

基于前述实施例相同的发明构思，本实施例提供了一种型号为改进CR2032的扣式电池，所述改进CR2032的扣式电池的结构请参见图2、图5、图6和图7，包括：负极盖1、正极壳体2、密封圈3、正极4、隔膜5、负极6及电解液，其中，密封圈3密封连接负极盖1和正极壳体2，并使所述负极盖1和所述正极壳体2形成密封腔，正极4、隔膜5、负极6及电解液设于所述密封腔内；该扣式电池还包括设于正极壳体2内的聚能环7；所述聚能环7包括外环壁71、内环壁72以及用于连接外环壁71和内环壁72的顶壁73，外环壁71、内环壁72和顶壁73形成开口朝向正极壳体2底部的环形槽，顶壁73上向所述密封圈3延伸形成环形凸起75，所述环形凸起75为圆弧型，所述顶壁73与所述密封圈3抵接；所述内环壁72上设有进出电解液的第一通孔74，所述正极4部分位于所述聚能环7的内环中，所述正极4为双向凸台结构，所述负极盖1的开口部向外弯曲并向上延伸形成密封边，所述密封圈3注塑于密封边上，所述密封圈3的高度为3mm，所述环形凸起75设置在密封边弯曲部位的正下方；所述聚能环7的顶壁73与内环壁72、外环壁71均圆弧连接，所述圆弧的半径为0.35mm；所述聚能环7的内环壁72和外环壁71为同心设置的环形壁；所述聚能环7的内环壁72的底部向内延伸有翻边75，所述翻边75与所述正极壳体2贴合固定连接，所述正极4与所述翻边75固定连接且正极4部分位于所述聚能环7的内环中；所述聚能环7的外径与正极壳体2的内径相适配。

本实施例提供的改进CR2032的扣式电池的尺寸与常规现有的CR2032的尺寸基本相同。下面通过具体试验对本实施例提供的改进CR2032的扣式电池的性能参数进行验证，具体如下：

(1)梯度恒流放电容量测试试验

为了检测电池的容量性能，对改进CR2032的扣式电池与现有CR2032的扣式电池进行快速恒流阶梯放电测试，快速恒流阶梯放电测试条件为在温度20±2℃和相对湿度35％～75％下，恒流连续放电：负载5mA连续放电，至2.0V，休息3h；负载2.5mA连续放电，至2.0V。本试验中，通过对3个现有CR2032的扣式电池与3个改进CR2032的扣式电池进行对比测试。

上述梯度恒流放电容量试验的对比测试结果如表1所示，通过对比试验可以获知，本发明实施例提供的改进CR2032的扣式电池在5mA放电容量提高约24％、5mA和2.5mA放电容量提高约23.4％。本发明实施例提供的改进CR2032的扣式电池在5mA放电容量约占额定容量的56.6％，而现有CR2032的扣式电池在5mA放电容量约占额定容量的31.8％；本发明实施例提供的改进CR2032的扣式电池在5mA和2.5mA放电容量约占额定容量的83.4％，而现有CR2032的扣式电池在5mA和2.5mA放电容量约占额定容量的60％。因此，与现有CR2032的扣式电池相比，本发明实施例提供的改进CR2032的扣式电池的放电功率提高了约23％～24％。这是因为，因改进CR2032的扣式电池中由外环壁71、内环壁72和顶壁73形成开口朝向正极壳体2底部的环形槽以及正极4的双凸台结构周围均可作为电解液的贮存空间，使得电池有足够的电解液供电池有放电过程中的离子传导，致使电池放电过程中去极化能力增强，固液界面的极化现象减小，从而提高了电池的功率型能力。

表1

表2

(2)防漏液性能试验

防漏液性能的测试条件为：将电池置于温度为60℃和-0.1Mpa压力条件下储存24h，再将电池置于高低温交变循环箱内(70℃～-40℃)储存5天，测试试验前后电池的失重比。本试验中通过对10个现有CR2032的扣式电池与10个改进CR2032的扣式电池进行对比测试，上述防漏液性能试验的对比结果如表2所示，通过多组对比试验获知，经过真空失重转高低温循环后，发现上述两种电池均不漏液，但本发明实施例提供的改进CR2032的扣式电池的失重比明显小于现有的CR2032的扣式电池，防漏液性能更好。

表3

(3)内阻变化试验

内阻变化试验的测试条件为：将电池置于温度为125℃的烘箱内贮存30天，分别测试电压、内阻和高度变化。其中，每种电池取10个进行测试，然后取10个电池的平均值进行分析。

上述内阻变化试验的对比结果如表3所示，在高温125℃贮存一个月后，现有CR2032的扣式电池已经失效，而本发明实施例提供的改进CR2032的扣式电池仍能正常使用，且内阻变化较小。

(4)15K恒阻放电试验

15K恒阻放电的测试条件为：在温度为20±2℃、相对湿度为35％-75％的条件下，负载15KΩ连续放电。如图18所示，为改进CR2032的扣式电池和现有CR2032的扣式电池常温下15K恒阻放电曲线示意图，其中，图18(c)为改进CR2032的扣式电池常温下15K恒阻放电曲线示意图，图18(d)为现有CR2032的扣式电池常温下15K恒阻放电曲线示意图，从曲线图可以看出改进CR2032的扣式电池的放电容量较现有CR2032的扣式电池的放电容量有提高，提高幅度大约为12.5％；这是因为，本发明实施例提供的改进CR2032的扣式电池设有由环形槽等空间构成的电解液贮存仓，能够提供足够的电解液，保证了电池放电过程的离子传导能力，从而提高了正极活性物质的利用率。

如图19所示，为改进CR2032的扣式电池和现有CR2032的扣式电池在60℃贮存40天后的15K恒阻放电曲线示意图，其中，图19(e)为改进CR2032的扣式电池在60℃贮存40天后的15K恒阻放电曲线示意图，图19(f)为现有CR2032的扣式电池在60℃贮存40天后的15K恒阻放电曲线示意图，根据高温贮存等效公式：t(T)＝t(20℃)/2ⁿ计算，60℃贮存40天，相当于常温20℃贮存2年；从曲线图可以看出，现有CR2032的扣式电池在60℃贮存40天容量仅能保持85％。

如图20所示，为改进CR2032的扣式电池和现有CR2032的扣式电池在85℃贮存40天后的15K恒阻放电曲线示意图，其中，图20(g)为改进CR2032的扣式电池在85℃贮存40天后的15K恒阻放电曲线示意图，图20(j)为现有CR2032的扣式电池在85℃贮存40天后的15K恒阻放电曲线示意图，根据高温贮存等效公式：t(T)＝t(20℃)/2ⁿ计算，85℃贮存40天，相当于常温20℃贮存10年；从曲线图可以看出，本发明实施例提供的改进CR2032的扣式电池在85℃贮存40天容量保持95％以上，说明本发明实施例提供的改进CR2032的扣式电池贮存性能好，容降低。

如图21所示，为改进CR2032的扣式电池和现有CR2032的扣式电池分别在-40℃、-20℃、23℃、85℃、125℃的15K恒阻放电曲线示意图，其中，图21(m)为改进CR2032的扣式电池在-40℃的15K恒阻放电曲线示意图，图21(n)为改进CR2032的扣式电池在-20℃的15K恒阻放电曲线示意图，图21(x)为改进CR2032的扣式电池在23℃的15K恒阻放电曲线示意图，图21(y)为改进CR2032的扣式电池在85℃的15K恒阻放电曲线示意图，图21(z)为改进CR2032的扣式电池在125℃的15K恒阻放电曲线示意图，由于现有CR2032的扣式电池的使用温度范围为-20℃～+70℃，从上述示意图中的曲线可以看出，本发明实施例提供的改进CR2032的扣式电池在-40℃和+125℃时仍表现出良好的放电性能，说明与现有CR2032的扣式电池相比，本发明实施例提供的改进CR2032的扣式电池扩展了电池的使用温度范围，应用范围更广。

(5)碰撞试验

将现有CR2032的扣式电池和改进CR2032的扣式电池分别固定在碰撞试验水平台面上，用挂钩将9.1kg的砝码提升到离碰撞试验水平台面610mm且使砝码位于电池正上方，然后释放砝码，使砝码自由跌落并与放置在砝码正下方的电池发生碰撞。如图22和图23所示，图22(aa)为现有CR2032的扣式电池碰撞后一视角的立体结构示意图，图22(bb)为现有CR2032的扣式电池碰撞后另一视角的立体结构示意图，图23(cc)为改进CR2032的扣式电池碰撞后一视角的立体结构示意图，图23(dd)为改进CR2032的扣式电池碰撞后另一视角的立体结构示意图，从上述图中可以看出，改进CR2032的扣式电池的形变程度明显小于现有CR2032的扣式电池的形变程度，说明改进CR2032的扣式电池的机械性能优于现有CR2032的扣式电池。

实施例三

基于前述实施例相同的发明构思，本实施例提供了一种型号为改进CR2450的扣式电池，参见图2、图6和图8，其中，包括：负极盖1、正极壳体2、密封圈3、正极4、隔膜5、负极6及电解液，其中，密封圈3密封连接负极盖1和正极壳体2，并使所述负极盖1和所述正极壳体2形成密封腔，正极4、隔膜5、负极6及电解液设于所述密封腔内；该扣式电池还包括设于正极壳体2内的聚能环7；所述聚能环7包括外环壁71、内环壁72以及用于连接外环壁71和内环壁72的顶壁73，外环壁71、内环壁72和顶壁73形成开口朝向正极壳体2底部的环形槽，顶壁73上向所述密封圈3延伸形成环形凸起75，所述环形凸起75为圆弧型，所述顶壁73与所述密封圈3抵接；所述内环壁72上设有进出电解液的上第一通孔和下第一通孔，所述正极4部分位于所述聚能环7的内环中，所述正极4为双向凸台结构，所述负极盖1的开口部向外弯曲并向上延伸形成密封边，所述密封圈3注塑于密封边上，所述密封圈3的高度为3mm，所述环形凸起75设置在密封边弯曲部位的正下方；所述聚能环7的顶壁73与内环壁72、外环壁71均圆弧连接，所述圆弧的半径为0.35mm；所述聚能环7的内环壁72和外环壁71为同心设置的环形壁；所述聚能环7的内环壁72的底部向内延伸有翻边75，所述翻边75与所述正极壳体2贴合固定连接，所述正极4与所述翻边75固定连接且正极4部分位于所述聚能环7的内环中；所述聚能环7的外径与正极壳体2的内径相适配，所述聚能环7的外环壁71设有弹性凸起77，所述聚能环7通过弹性凸起77与正极壳体2卡接；所述聚能环7的底部设有固定片78、以及连接固定片78和所述聚能环7的内环壁72的至少两个连接片79，所述固定片78与正极壳体2连接。其中，电池直径为24.5mm，高度为5.0mm。内环壁的直径为19.6mm，外环壁的直径为23.8mm，顶壁与内环壁底部之间的高度为2.7mm，顶壁的内侧边的倾斜角度为60度，顶壁与内环壁、外环壁之间均为倒圆角，上第一通孔设于顶壁的内侧边上，上第一通孔与下第一通孔交错设置且数量均为4、直径均为0.8mm，密封圈的厚度为2mm，翻边为与外环壁的下端平齐的环形平面且内径为17mm。

此外，环形凸起为圆弧型，顶壁与内环壁、外环壁均圆弧连接；所述圆弧的半径为0.4mm。凸台的凸部高度与凸台整体高度比为0.15：1，所述凸台的凸部的直径与凸台最大直径之比为0.90：1。

本实施例提供的改进CR2450的扣式电池的尺寸与现有CR2450的尺寸基本相同，现有CR2450和改进CR2450的扣式电池的高度为5mm，符合国际电工委员会(IEC，International Electro technical Commission)规定的CR2450的扣式电池的高度标准[4.7mm，5mm]。下面通过具体试验对本实施例提供的改进CR2450的扣式电池的性能参数进行验证，具体如下：

(1)高度变化试验

检测9个现有CR2450的扣式电池和9个改进CR2450的扣式电池在电量全部放完之后的高度，通过比较上述扣式电池在放电前和电量全部放完之后的高度，判断两种不同扣式电池是否产生变形以及变形程度大小。试验所采用的现有CR2450的扣式电池的高度也为5mm，高度变化试验结果如表4所示，表4中数字的单位为毫米(mm)，从表中可以获知，现有CR2450的扣式电池的高度在放电完后比未放电前增高0.24～0.34mm，说明在放电过程中，现有CR2450的扣式电池内产生的气体使得内部压力增大，从而导致现有CR2450的扣式电池膨胀变形。然而，改进CR2450的扣式电池在放电前后的高度变化很小，说明因改进CR2450的扣式电池中存在由外环壁71、内环壁72和顶壁73形成开口朝向正极壳体2底部的环形槽以及正极4的双凸台结构，在放电过程中产生的气体能够存储至所述环形槽中以及正极4的双凸台结构的周围，有效减小了电池内部气体压力，使得电池膨胀变形程度小。

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表4

(2)防漏液性能试验

防漏液性能的测试条件为：将10个现有CR2450的扣式电池与10个改进CR2450的扣式电池置于温度为60℃和-0.1Mpa压力条件下储存24h，再将电池置于高低温交变循环箱内(70℃～-40℃)储存5天，测试试验前后电池的电压、内阻和失重比。

上述防漏液性能试验的对比结果如表5所示，通过分析可知，由于IEC规定扣式电池的失重比应小于0.1％，现有CR2450的扣式电池与改进CR2450的扣式电池都满足上述要求。然而，改进CR2450的扣式电池的平均失重比为0.005％，比现有CR2450的扣式电池的平均失重比降低了一个数量级，说明由于改进CR2450的扣式电池中因在顶壁73上设有向所述密封圈3延伸形成的环形凸起75，使得密封圈3与负极盖1、正极壳体2之间的接触更加紧密，从而使电池密封性能更优、防漏液性能和贮存性能更佳。

表5

综上所述，与现有技术相比，本发明实施例提供的具有底座的扣式电池的有益效果是通过巧妙设计了聚能环、正极结构，使得扣式电池集良好的防漏液性能、良好的稳定性、高容量性、高使用寿命、制作工艺简单各种优点于一体。具体地，

(1)在防漏夜密封性能方面：通过对聚能环的形状、结构、位置的设计，尤其开创性地设置了环形凸起，对其形状、位置、大小的研发大大提升了电池密封圈的密封效果；且通过对正极开发了凸台型，以及聚能环的环形腔体结构的作用，有效避免了因电池膨胀导致电解液泄露的问题；

(2)在稳定性能方面：通过聚能环的外环壁、顶壁、内环壁的多重支撑，以及聚能环的环形腔体对正极的支撑限位，可有效防止负极盖、密封圈、负极、正极、聚能环、正极壳体之间发生相对位移，提高电池的整体稳定性以保证其使用质量，提高使用寿命；且通过对聚能环与正极壳体的安装方式的设计，尤其是聚能环在与正极壳体固定连接的方式基础上，还可采用卡扣的方式进一步定位，进一步提高了正极壳体与聚能环之间的稳定性；再者，通过在正极壳体中对正极进行单独浸泡，而不是采用现有的对正极进行集中浸泡，保证了浸泡电解液的质量，使浸泡电解液的水分含量等参数始终保持一致，进而使电池质量更加稳定。

(3)在容量性能方面：相对于现有技术，聚能环的设置可以保证提高密封效果的同时，减少密封圈的厚度，减少密封圈所占的空间用以增加电解液的体积，实现了电池容量的提高；

(4)在制作工艺方面：由于扣式电池本身就是微小器件，对生产加工的精度要求较高；而本发明实施例提供的聚能环结构设计易于工程实现，降低了加工精度的要求；并且，在安装方式上，聚能环与正极壳体间可采用卡扣的形式，操作简便，降低了安装难度；其次，可以让以前加环的正极壳体无需加环，简化了工艺；同时，取消了传统的正极的集中浸泡过程，节省了电解液的使用量，从而减少了成本；同时，由于每只电池都是独立的定量注入新电液，每只电池内的电液量，微量水份的含量是相同的，故提高了电池的一致性。再者，其负极盖、正极壳体均可与现有的进行兼容，降低了研发成本；且对于不同厚度的电池，可以采用相同的负极盖，只需要调整聚能环的规格即可，简化了负极盖的生产使其适用于不同厚度的产品；

(5)在使用寿命方面：本发明实施例提供的具有底座的扣式电池与普通的扣式电池相比，其使用寿命能提高7％～10％。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和范围之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种扣式电池，包括负极盖、正极壳体、密封圈、正极、隔膜、负极及电解液，其中，所述密封圈密封连接所述负极盖和所述正极壳体，并使所述负极盖和所述正极壳体形成密封腔，所述正极、隔膜、负极及电解液设于所述密封腔内；其特征在于，所述扣式电池还包括设于所述正极壳体内的聚能环；所述聚能环包括外环壁、内环壁以及用于连接所述外环壁和所述内环壁的顶壁，所述外环壁、内环壁和顶壁形成环形腔体，所述顶壁与所述密封圈抵接；所述环形腔体上设有进出电解液和/或气体的第一通孔；部分所述正极位于所述聚能环的内环中；所述正极为凸台结构和/或所述正极的端面设有倒角；

所述聚能环的顶壁上向所述密封圈延伸形成环形凸起；

所述负极盖的开口部向外弯曲并向上延伸形成密封边，所述密封圈设置在密封边上，以密封正极壳体开口部和负极盖开口部的间隙；所述环形凸起设置在密封边弯曲部位的正下方。

2.根据权利要求1所述的扣式电池，其特征在于，所述正极朝向所述正极壳体的底面的底部向内凹陷形成一定位凹槽，所述内环壁的底部向内延伸且在对应所述定位凹槽的位置设有一定位凸台。

3.根据权利要求1所述的扣式电池，其特征在于，所述聚能环的内环壁的底部向内延伸有翻边，所述翻边与所述正极壳体贴合。

4.根据权利要求1所述的扣式电池，其特征在于，所述聚能环的内环壁的底部向内沿平行于所述内环壁的方向延伸有环形定位套，所述正极部分位于所述环形定位套中，所述环形定位套上设有进出电解液的第二通孔。

5.根据权利要求1所述的扣式电池，其特征在于，所述聚能环的底部设有固定片、以及连接所述固定片和所述聚能环的内环壁的至少一个连接片；所述固定片与所述正极壳体连接。

6.根据权利要求1所述的扣式电池，其特征在于，所述密封圈朝向所述聚能环的底部设有与所述环形凸起适配的环形嵌槽。

7.根据权利要求1至6任一项所述的扣式电池，其特征在于，所述聚能环的外径与正极壳体的内径相适配，所述聚能环的外环壁设有弹性凸起，所述聚能环通过所述弹性凸起与所述正极壳体卡接。