CN110364676A - 一种扣式锂二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明为锂电池技术领域，具体涉及一种扣式锂二次电池及其制作方法。所述扣式锂二次电池包括壳体、绝缘环、电芯、顶针、电解液，其特征在于，所述壳体包括上壳体和下壳体；所述上壳体和下壳体均为单侧开口内部中空的金属壳，上、下壳体端面为电池两极；所述绝缘环位于上壳体和下壳体之间，所述电芯安装于壳体内部，包括第一电极、第二电极与设置于两电极间的隔膜，第一电极、隔膜、第二电极、隔膜依序排列，第一电极、隔膜及第二电极采取卷绕方式形成电芯。本发明采用顶针达到电极与壳体电性连接作用，除去组装的焊接工序，提升效率、降低生产成本，另外可增加电池性能及延长循环寿命。

Description

一种扣式锂二次电池
技术领域
本发明专利涉及一种扣式锂二次电池及其制作方法，属于锂电池技术领域。
背景技术
常见的扣式锂电池通常由两个金属壳体(上壳体、下壳体)、绝缘环、第一电极、第二电极、隔膜及电解液所组成，在扣式锂电池制作过程中，第一电极、第二电极与隔膜利用堆叠或卷绕的方式制作成电芯，并将电芯与金属壳体进行电性连结，注入电解液后，将两个金属壳体(上壳体、下壳体)进行组合并绝缘，最后进行电池化成即完成扣式锂电池生产工序。
而电芯与金属壳体的电性连结方式，是将电芯组成中的两种电极引出导柄或金属箔材形成电极箔材，再将电极箔材与壳体金属进行电性连结，为达到电性连接最常见的工法为焊接，如电阻焊接、激光焊接、超声波焊接等等，所述的焊接方法需要将两种被焊接材料对准位置并紧密贴合后，再进行焊接工序，工序上由于必须管控许多细节，且当焊接质量出现不良时，例如过焊或虚焊情形，不容易100%被筛选出不良品。
焊接工序需配合焊接专用设备组(含主机、焊接体)、设备专用耗材、设备使用寿命问题及设备校准维修等，相应的前置及后勤费用，且为了两电极的材质不同，而需不同功率施作焊接，因此一套组装在线需有两台以上的焊接专用设备组。本发明专利可省去此焊接工站作用，以内置顶针方式，达到电性连接的目的，可降低设备成本，同时顶针提供了中心部位形态的支撑，可提供充放电时电芯形态的维持，间接提高电池电性性能。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种扣式锂二次电池及其制作方法，通过以下技术方案实现：
一种扣式锂二次电池，包括壳体、绝缘环、电芯、顶针、电解液，所述壳体包括上壳体和下壳体；所述上壳体和下壳体均为单侧开口内部中空的金属壳，上、下壳体端面为电池两极；所述绝缘环位于上壳体和下壳体之间，所述电芯安装于壳体内部，包括第一电极、第二电极与设置于两电极间的隔膜，第一电极、隔膜、第二电极、隔膜依序排列，第一电极、隔膜及第二电极采取卷绕方式形成电芯；所述顶针位于壳体内部，顶针穿进电芯中心处，顶针的一端压制住第一电极与下壳体进行电性连接，顶针的另一端压制住第二电极与上壳体进行电性连接。
进一步的，所述壳体材质为金属、高分子材料或复合材料。
进一步的，所述绝缘环材质高分子材料；可利用热注塑工艺或其他机械加工方式将绝缘环成形于上壳体柱状外部表面位置。
进一步的，所述第一电极和第二电极包含电池活性材料、集电箔材和导电柄。
进一步的，所述第一电极和第二电极包含电池活性材料、集电箔材和金属箔材。
进一步的，所述顶针受压时可压缩且释压后可回弹，所述顶针与壳体间设置有电极箔材，作用时弹性压力压向壳体，电极与壳体紧迫连接，借以形成电性连接。
进一步的，所述顶针的材质为高分子材料、复合材料或金属材料。
进一步的，上壳体及下壳体在配合后以外力方式可紧密包覆，形成壳体组的气密空间，包覆方式包括机械力密合和胶材填缝密合。
进一步的，所述机械力密合包括卷边和铆合；所述胶材填缝密合为密封胶黏合。
本发明还提供一种扣式锂二次电池制作方法，将第一电极的引出部份与下壳体接触，并由顶针的下端压制向下，压制时使第一电极与下壳体紧密连接，形成第一电极的电性通路；将第二电极的引出部份，与上壳体接触，并由顶针的上端压制向上，压制时使第二电极的引出部份与上壳体紧密连接，形成第二电极的电性通路。
有益效果：
针对现有扣式锂电池制作方式，本发明提出一种取代焊接工序的扣式锂电池结构，采取内置顶针的方式，达到电极与壳体的电性连接作用，并兼具降低生产成品提高电池性能的作用。
本发明的扣式锂二次电池，可同时具有较佳的电性性能。在电芯中心孔位置，置入顶针的方式，可实现中心形态的支撑，使电池在循环寿命时，在中心孔圆径形态得以维持的现象下，能得到较佳的寿命性能。另外，顶针方式取代了焊接的作用，能固定好电极与壳体的紧密接触，实现电性连接需求及稳定。
由以上说明可得知，以本发明专利所生产的扣式锂二次电池，能提高产品的竞争力，基于此制作方式，可得到降低生产成本、提高利润、减少组装工序、提高良率、提高电池性能等的优点，省去焊接问题及设备校准、维修的建置及困扰。
附图说明
图1是本发明扣式锂二次电池的电池结构示意剖面图
1、上壳体；2、绝缘环；3、下壳体；4、电芯；5、顶针；41、第一电极；42、第二电极；43、隔膜。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，以下实施例仅用于说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的的保护范围。
图1为本发明的扣式锂二次电池的实施例示意剖面图，一种扣式锂二次电池，包括壳体、绝缘环2、电芯4、顶针5、电解液等部件，所述壳体包括上壳体1和下壳体3；所述上壳体1和下壳体3均为单侧开口内部中空的金属壳，上、下壳体端面为电池两极；所述绝缘环2利用注塑工艺形成于上壳体1外部。
所述壳体材质可选择金属或高分子材料、复合材料等，且为以机械加工成型成为单侧开口内部中空的壳体，壳体可为圆形或角形的柱状。上壳体1及下壳体3，在配合后以外力方式可紧密包覆，形成壳体组的气密空间，包覆方式包括机械力密合(卷边、铆合)、胶材填缝密合(密封胶黏合)。上壳体和下壳体间有绝缘环2进行绝缘，同时负责组合后的气密性能。所述绝缘环2位于上壳体和下壳体之间，可完全间隔上壳体1及下壳体3，避免接触形成通路，绝缘环2材质优选是高分子材料，绝缘性复合材料或橡胶材料也可选用，可以是习知的聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、橡胶等材质，可利用热注塑工艺或其他机械加工方式将绝缘环2成形于上壳体1柱状外部表面位置。绝缘环本身具有弹性可被挤压变形，而紧闭空隙来进行气密作用。
所述电芯4安装于壳体内部，所述电芯4包括第一电极41、第二电极42与设置于两电极间的隔膜43，第一电极41、隔膜43、第二电极42、隔膜43依序排列，第一电极41、隔膜43及第二电极42采取卷绕方式形成螺旋状电芯4，所述第一电极41和第二电极42包含电池活性材料、集电箔材和导电柄；
在另一实施方式中，所述第一电极41和第二电极42包含电池活性材料、集电箔材和金属箔材。
所述顶针5位于壳体内部，具有伸缩功能，顶针5穿进螺旋状电芯4中心处，顶针5的一端压制住第一电极41与下壳体3进行电性连接，顶针5的另一端压制住第二电极42与上壳体1进行电性连接，且顶针5的两端为绝缘。所述顶针5与壳体间设置有电极箔材，作用时弹性压力压向壳体，电极与壳体紧迫连接，借以形成电性连接。顶针5的材质优选是高分子材料，复合材料、金属材料也可选用，所述顶针受压时可压缩且释压后可回弹，可以内置弹簧结构制作，或以弹性材质制作。
所述第一电极藉由顶针的一端压制与下壳体进行电性连接，所述第二电极藉由顶针的另一端压制与上壳体进行电性连接，而顶针与两个电极之间至少有一端必须绝缘，所述的电芯置入壳体内部，将壳体组合后进行气密、封口、化成，即得扣式锂二次电池。
将第一电极41的引出部份与下壳体3接触，并由顶针5的下端压制向下，压制时使第一电极41与下壳体3紧密连接，形成第一电极的电性通路。将第二电极42的引出部份与上壳体1接触，并由顶针5的上端压制向上，压制时使第二电极42的引出部份，与上壳体1紧密连接，形成第二电极的电性通路。
顶针5的本体位于电芯4的中央空间中，上、下凸出部份之间有弹簧支撑可顶住上、下电极，上、下凸出部份两端具有绝缘性，可形成支撑并绝缘。以顶针5形式进行组装，组装时无需焊接工序，改为通中心孔及置入顶针5，再折放电极引出部份后，直接接续后步工序。
内部组装完成的扣式锂二次电，下壳体3的上方开口处进行铆合作用，使开口边缘向中心处卷曲，以实现铆合扣住绝缘环2的边缘，形成外壳的加压固定，如此便完成本发明之扣式锂二次电池组装，如图1所示。
本发明采用顶针达到电极与壳体电性连接作用，除去组装的焊接工序，提升效率、降低生产成本，另外可增加电池性能及延长循环寿命。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，在本发明的精神和原则之内，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，凡所做的任何修改、等同替换、改进等，均应含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种扣式锂二次电池，包括壳体、绝缘环、电芯、顶针、电解液，其特征在于，所述壳体包括上壳体和下壳体；所述上壳体和下壳体均为单侧开口内部中空的金属壳，上、下壳体端面为电池两极；所述绝缘环位于上壳体和下壳体之间，所述电芯安装于壳体内部，包括第一电极、第二电极与设置于两电极间的隔膜，第一电极、隔膜、第二电极、隔膜依序排列，第一电极、隔膜及第二电极采取卷绕方式形成电芯；所述顶针位于壳体内部，顶针穿进电芯中心处，顶针的一端压制住第一电极与上壳体进行电性连接，顶针的另一端压制住第二电极与下壳体进行电性连接。
2.根据权利要求1所述的扣式锂二次电池，其特征在于，所述壳体材质为金属、高分子材料或复合材料。
3.根据权利要求1所述的扣式锂二次电池，其特征在于，所述绝缘环材质高分子材料；可利用热注塑工艺或其他机械加工方式将绝缘环成形于上壳体柱状外部表面位置。
4.根据权利要求1所述的扣式锂二次电池，其特征在于，所述第一电极和第二电极包含电池活性材料、集电箔材和导电柄。
5.根据权利要求1所述的扣式锂二次电池，其特征在于，所述第一电极和第二电极包含电池活性材料、集电箔材和金属箔材。
6.根据权利要求1所述的扣式锂二次电池，其特征在于，所述顶针受压时可压缩且释压后可回弹，所述顶针与壳体间设置有电极箔材，作用时弹性压力压向壳体，电极与壳体紧迫连接，借以形成电性连接。
7.根据权利要求1所述的扣式锂二次电池，其特征在于，所述顶针的材质为高分子材料、复合材料或金属材料。
8.根据权利要求1所述的扣式锂二次电池，其特征在于，上壳体及下壳体在配合后以外力方式可紧密包覆，形成壳体组的气密空间，包覆方式包括机械力密合和胶材填缝密合。
9.根据权利要求8所述的扣式锂二次电池，其特征在于，所述机械力密合包括卷边和铆合；所述胶材填缝密合为密封胶黏合。
10.根据权利要求1-9任一项所述的扣式锂二次电池制作方法，其特征在于，将第一电极的引出部份与下壳体接触，并由顶针的下端压制向下，压制时使第一电极与下壳体紧密连接，形成第一电极的电性通路；将第二电极的引出部份，与上壳体接触，并由顶针的上端压制向上，压制时使第二电极的引出部份与上壳体紧密连接，形成第二电极的电性通路。
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