CN110931659A - 一种用于生产具有外壳盘的纽扣电池的方法及纽扣电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于生产具有外壳盘的纽扣电池的方法及纽扣电池，方法包括外壳盘成型：对制作外壳盘的冷轧片进行预冲剪，得到圆形壳片；采用上模具、下模具配合冲压，形成外壳盘的初成型体；将初成型体的侧壁终端棱边外折90°，其中折弯后侧壁终端棱边的两侧表面均与底壁之间平行；外壳盘的分离成型，沿垂直于底壁的方向垂直冲剪侧壁终端，得到外壳盘的成型体；封装：应用密封件到电池盖的反边区域；将具有密封件的电池盖推入外壳盘内；在外壳盘的侧壁施加具有径向主分量的压力，以进行外壳盘与电池盖之间的密封连接。本发明改变了外壳盘封口区域的厚度，在纽扣电池受到不正当使用或破坏时，封口区域优先裂开、泄气，避免爆炸现象的出现。
Description
技术领域
本发明属于纽扣电池技术领域，具体涉及一种用于生产具有外壳盘的纽扣电池的方法及纽扣电池。
背景技术
纽扣电池通常具有壳体，一般包括外壳盘和电池盖，电池壳和电池盖一般通过镀镍深拉金属板进行冲压拉出形成，通常外壳盘作为正极且电池盖作为负极。外壳可包含广泛不同的电化学系统，例如zinc/MnO2，主要或次要的锂系统或次要系统，如镍/镉或镍/金属氢化物。
纽扣电池通常通过结合密封件(塑料环)将外壳盘边缘绕电池盖的边缘区域折边以形成封闭，该密封件布置在外壳盘和电池盖之间，并同时在外壳盘和电池盖之间提供绝缘。
纽扣电池在不正确使用或者短路时，产生高温导致严重气胀甚至爆炸，爆炸时整个负极盖连同电池内的有腐蚀性的化学原料会在爆炸中会飞弹出去，会伤及人的眼睛及身体其它部份，存在严重的安全隐患。现有技术中的外壳盘厚度均一，例如中国专利申请201310711992.4所公开的纽扣电池。
参见图1，现有技术中的外壳盘的成型工艺过程为：将冷轧贴片100通过在金属模具上冲制得到一个圆形片102，将圆形片从至冲压模具中，通过模具冲压得到杯型壳体103，壳体103包括底壁106、外壁体105和壳体开口端部的剪切区域面104，该壳体的外壁体105的厚度均一，采用该壳体制造的纽扣电池，电池的封口区域外壳体厚度从剪切区域面104至外壁体105过渡至底壁106是一致的，纽扣电池封口区域的受力面对应壳体其他区域位置的厚度是一致的，当纽扣电池受到不正当使用或破坏时，纽扣电池内部产生的气体膨胀，外壳盘的外壁受力完全一致而未能达到壳口优选裂开、泄气，存在纽扣电池爆炸的风险。
针对现有技术存在上述自身难以克服的严重缺陷，需要对外壳盘进行改进，以该降低甚至避免纽扣电池爆炸的缺陷。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种用于生产具有外壳盘的纽扣电池的方法及纽扣电池，其改变了外壳盘封口区域的厚度，在纽扣电池受到不正当使用或破坏时，封口区域优先裂开、泄气，避免爆炸现象的出现。
本发明的第一目的是提供一种用于生产具有外壳盘的纽扣电池的方法，其中纽扣电池包括外壳盘、电池盖和密封件，电池盖的外沿设置有反边区域，方法包括以下步骤：
—外壳盘成型：
对制作外壳盘的冷轧片进行预冲剪，得到圆形壳片，其中圆形壳片与冷轧片本体之间以如下方式连接：在圆形壳片的外周边缘保留多个与冷轧片本体固结的连接点；
采用上模具、下模具配合冲压，形成外壳盘的初成型体，其中初成型体具有底壁、环绕的侧壁，此时初成型体与冷轧片本体之间保持连接；
将初成型体的侧壁终端棱边外折90°，其中折弯后侧壁终端棱边的两侧表面均与底壁之间平行；
外壳盘的分离成型，沿垂直于底壁的方向垂直冲剪侧壁终端，得到外壳盘的成型体，其中冲剪过程沿着贴近侧壁外侧进行；
—封装
应用密封件到电池盖的反边区域；
将具有密封件的电池盖推入外壳盘内，其中在外壳盘的径向方向上，电池盖的反边区域与外壳盘的侧壁之间互相重叠；
在外壳盘的侧壁施加具有径向主分量的压力，以进行外壳盘与电池盖之间的密封连接，其中密封件位于外壳盘侧壁与电池盖的反边区域之间并且将外壳盘与电池盖隔离分开，并且封装后外壳盘的侧壁终端为沿外壳盘径向方向向内收口布置。
在本发明的上述技术方案中，外壳盘成型步骤预冲剪过程中，圆形壳片与冷轧片本体之间存在着固结的连接点，冲压形成的初成型体与冷轧片本体部分之间依旧保持着固结连接，便于外壳盘的成型过程，相较于现有技术中直接冲剪得到圆片后再进行定位冲压的方式，本发明具有可以实现连续冲压、多工位协同工作以及自动化批量生产的目的。
进一步的，本发明外壳盘成型步骤对侧壁的终端棱边进行外折处理，然后进行垂直冲剪，其中冲剪得到的成型体的侧壁厚度是不完全相同的，尤其是侧壁终端(靠近终端棱边)的厚度大于侧壁本体(靠近底壁)的厚度，以在封装后形成厚度较薄的封口区域。
具体的，封装后通过密封件将电池盖与外壳盘进行绝缘隔离，外壳盘的侧壁终端沿其径向方向向内收口布置，以形成稳固的封装，其中，收口后的侧壁终端的壁厚，设置为小于侧壁本体部分的壁厚。
根据本发明的另一种具体实施方式，外壳盘成型步骤中，圆形壳片的外周边缘与冷轧片本体之间的连接点以如下方式布置：设有连接片，其中连接片的一端位于冷轧片上，连接片的另一端位于圆形壳片上，并且连接片的主体部分沿圆形壳片的外周以环绕包裹的形式布置。
进一步的，每个连接点上设有两个对称分布的连接片。
尤其是，外壳盘成型步骤中，在进行外壳盘的分离成型(垂直冲剪)之前，两个连接片与冷轧片本体、初成型体之间的连接不会失效；在进行外壳盘的分离成型(垂直冲剪)之后，连接片与初成型体被冲剪去的部分依旧固结在冷轧片本体上，集成了废屑的收集过程。
根据本发明的另一种具体实施方式，外壳盘成型步骤中，初成型体的冲压成形方式为多次渐进式成形方式，例如进行双工位二次冲压成形。
根据本发明的另一种具体实施方式，外壳盘成型步骤中，折弯后的侧壁终端棱边与侧壁的主体部分之间形成圆弧过渡。
根据本发明的另一种具体实施方式，封装步骤中，封装后外壳盘侧壁终端的剪口面与底壁之间平行，其中剪口面是指终端棱边所在平面。
根据本发明的另一种具体实施方式，外壳盘成型步骤外壳盘的分离成型过程中，垂直冲剪后的侧壁终端棱边与侧壁的外侧表面之间的距离为：0.01mm－0.05mm。
本发明封装步骤中，外壳盘的侧壁施加具有径向主分量的压力，其形成折弯变形以完成外壳盘与电池盖之间的密封连接，其中折弯变形后的侧壁终端的厚度发生变化，其厚度小于侧壁本体的厚度，并且朝向终端棱边的方向，侧壁终端的厚度越来越薄。
本发明的另一目的是提供了一种采用上述方法制造的纽扣电池，包括防爆式封闭壳体，封闭壳体包括：
外壳盘，外壳盘的盘口处设置为径向向内收口，外壳盘具有底壁、环绕在底壁上方的侧壁、形成在侧壁终端的封口区域和剪口区域；
电池盖，在电池盖的外沿设置有反边区域；以及
密封件，设置在外壳盘与电池盖之间并将外壳盘与电池盖隔离分开；
其中，封口区域的内侧通过密封件封闭扣合在电池盖的外沿反边区域，剪口区域的朝向布置为垂直于外壳盘的底壁，封口区域的壁厚小于侧壁主体部分的壁厚。
根据本发明的另一种具体实施方式，封口区域包括张口方向相反的第一弧段、第二弧段，第一弧段的张口方向为外壳盘的内侧，第二弧段的张口方向为外壳盘的外侧，其中第二弧段靠近剪口区域。
根据本发明的另一种具体实施方式，密封件呈C形，其包括互相连接的第一区段、第二区段和第三区段，其中第一区段位于电池盖外沿反边区域的下方，第二区段位于外壳盘的侧壁与电池盖外沿反边区域之间，第三区段位于电池盖外沿反边区域的上方，并以径向向内收口形式沿倾斜向上的方向延展，以使第三区段完全挤压贴合至封口区域的第一区段、第二区段。
本发明具备以下有益效果：
本发明的方法能够进行多工位、自动化制作，生产效率高，制造的外壳盘具有厚度不同的侧壁，封装后的外壳盘基于侧壁厚度不同，在纽扣电池不正当使用时或者纽扣电池产生严重膨胀时，会在厚度较薄的封口区域优先裂开，让气体排泄而不会使电池盖爆开飞脱，防爆性能好；
本发明的纽扣电池，结构更加稳固，外壳盘与电池盖之间的封闭部分的连接更加稳定，侧壁剪口区域的朝向布置为垂直于外壳盘的底壁，并且形成厚度较薄的封口区域，具有优秀的防爆性能，安全性更强。
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
附图说明
图1是现有技术中的外壳盘的成型工艺示意图；其中图1a是从冷轧片中冲剪的过程，图1b是图1冲剪获得的圆片，图1c是直接冲压获得的外壳盘，图1d是封装后的纽扣电池中外壳盘的结构；
图2是本发明方法预冲剪过程的示意图；
图3是本发明方法得到初成型体过程的示意图；
图4是图2中初成型体的结构示意图；
图5是本发明方法垂直冲剪分离后的外壳盘成型体的结构示意图；
图6是本发明方法垂直冲剪分离后的冷轧片部分的示意图；
图7是本发明纽扣电池的结构示意图。
具体实施方式
一种用于生产具有外壳盘的纽扣电池的方法，纽扣电池包括外壳盘、电池盖和密封件，电池盖的外研设置有反边区域，方法包括步骤如下：
第一步：外壳盘成型
1)参见图2，先制作外壳盘的冷轧片200进行预冲剪，根据设计规格，采用上下配合的冲剪模具进行预冲剪，得到圆形壳片202，其中圆形壳片202依旧与冷轧片本体201之间固结；
圆形壳片202与冷轧片本体201之间的方式连接为：在圆形壳片202的外周边缘设置有两个固结的连接点204，两个连接点204以对称方式分布。
其中，在冷轧片本体201与圆形壳片202之间设有连接片203，连接片203的一端位于冷轧片本体201上，连接片203的另一端位于圆形壳片202上，再次参见图1，连接片203的主体部分呈圆弧形，其沿着圆形壳片202的外周以环绕包裹的形式布置；
每个连接点204的两侧对称设有两个连接片203，以进行更稳固的连接。
2)参见图3，然后采用上模具、下模具配合冲压，形成外壳盘的初成型体，初成型体具有底壁205、环绕的侧壁208，此时，初成型体的侧壁终端207通过连接点204、连接片203依旧与冷轧片本体201之间进行连接；
优选的，初成型体的冲压成形方式为多次渐进式成形方式，例如进行双工位二次冲压成形。
3)参见图4，接着初成型体的侧壁终端棱边207’外折90°，其中折弯后侧壁终端棱边207’的两侧表面均与底壁205之间平行，并且折弯后的侧壁终端棱边207’与侧壁主体部分206之间形成圆弧过渡209。
4)最后进行外壳盘的分离成型，沿着垂直于底壁205的方向垂直冲剪折弯后的侧壁终端217，得到图5示出的外壳盘成型体210，其中冲剪过程沿着贴近侧壁208外侧表面进行，冲剪得到的成型体侧壁208的整体厚度是不完全相同的，垂直冲剪后的侧壁终端棱边217’与侧壁208的外侧表面之间的距离为0.03mm。
进一步的，进行外壳盘的垂直冲剪之后，连接片与初成型体被冲剪去的部分依旧固结在冷轧片本体201上，参见图6。
第二步：外壳盘、密封件与电池盖的封装
1)应用密封件到电池盖的反边区域。
2)将具有密封件的电池盖推入外壳盘内，在外壳盘的径向方向上，电池盖的反边区域与外壳盘的侧壁之间互相重叠；
3)在外壳盘的侧壁施加具有径向主分量的压力，以进行外壳盘与电池盖之间的密封连接，其中密封件位于外壳盘侧壁与电池盖的反边区域之间并且将外壳盘与电池盖隔离分开，并且封装后外壳盘的侧壁终端为沿外壳盘径向方向向内收口布置。
其中，封装后通过密封件将电池盖与外壳盘进行绝缘隔离，外壳盘的侧壁终端沿其径向方向向内收口布置，以形成稳固的封装，在进行收口处理后，侧壁终端(即为封口区域)的壁厚小于侧壁本体部分的壁厚。
进一步的，外壳盘的侧壁施加具有径向主分量的压力，其形成折弯变形以完成外壳盘与电池盖之间的密封连接，其中折弯变形后的侧壁终端的厚度发生变化，其厚度小于侧壁本体的厚度，并且朝向终端棱边的方向，侧壁终端的厚度越来越薄。
优选的，封装后外壳盘侧壁终端的剪口面与底壁之间平行。
一种采用上述方法制造的纽扣电池，封闭壳体的部分结构如图7所示，其包括外壳盘310、电池盖320和密封件330。
外壳盘310的盘口处设置为径向向内收口，其具有底壁311、环绕在底壁311上方的侧壁312、形成在侧壁终端的封口区域314和剪口区域315，电池盖320的外沿设置有反边区域321，密封件330位于外壳盘310与电池盖320之间并将外壳盘310与电池盖320隔离分开，封口区域314的内侧通过密封件330封闭扣合在电池盖320的外沿反边区域321，剪口区域315的朝向布置为垂直于外壳盘310的底壁311，封口区域314的壁厚小于侧壁312主体部分的壁厚。
参见图7，封口区域314包括张口方向相反的第一弧段314a、第二弧段314b，其中侧壁主体部分313的厚度为0.25mm，第一弧段314a的厚度为0.22mm，第二弧段314b的厚度为0.21mm。
具体的，第一弧段314a的张口方向为外壳盘310的内侧，第二弧段314b的张口方向为外壳盘310的外侧，其中第二弧段314b靠近剪口区域315。
密封件330呈C形，其包括互相连接的第一区段331、第二区段332和第三区段333，其中第一区段331位于电池盖320外沿反边区域321的下方，第二区段332位于外壳盘310的侧壁312与电池盖320外沿反边区域之间，第三区段333位于电池盖320外沿反边区域的上方，并以径向向内收口形式沿倾斜向上的方向延展，以使第三区段完全挤压贴合至封口区域314的第一弧段314a、第二弧段314b。
本发明的纽扣电池封口区域314的壁厚小于侧壁主体部分313的壁厚，在纽扣电池不正当使用时或者纽扣电池产生严重膨胀时，会在厚度较薄的封口区域314优先裂开，让气体排泄而不会使电池盖320爆开飞脱，以实现防止电池爆炸的效果。
虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。
Claims (10)
1.一种用于生产具有外壳盘的纽扣电池的方法，纽扣电池包括外壳盘、电池盖和密封件，电池盖的外沿设置有反边区域，其特征在于，包括以下步骤：
——外壳盘制作：
对制作外壳盘的冷轧片(200)进行预冲剪，得到圆形壳片(202)，其中圆形壳片(202)与冷轧片本体(201)之间以如下方式连接：在圆形壳片(202)的外周边缘保留多个与冷轧片本体(201)固结的连接点(204)；
采用上模具、下模具配合冲压，形成外壳盘的初成型体，其中初成型体具有底壁(205)、环绕的侧壁(208)，此时初成型体与冷轧片本体(201)之间保持连接；
将初成型体的侧壁终端棱边(207)外折90°，其中折弯后侧壁终端棱边(207’)的两侧表面均与底壁(205)之间平行；
外壳盘的分离成型，沿垂直于底壁(205)的方向垂直冲剪侧壁终端(217)，得到外壳盘的成型体(210)，其中冲剪过程沿着贴近侧壁(208)外侧进行；
——封装
应用密封件到电池盖的反边区域；
将具有密封件的电池盖推入外壳盘内，其中在外壳盘的径向方向上，电池盖的反边区域与外壳盘的侧壁之间互相重叠；
在外壳盘的侧壁施加具有径向主分量的压力，以进行外壳盘与电池盖之间的密封连接，其中密封件位于外壳盘侧壁与电池盖的反边区域之间并且将外壳盘与电池盖隔离分开，封装后外壳盘的侧壁终端为沿外壳盘径向方向向内收口布置。
2.如权利要求1所述的用于生产具有外壳盘的纽扣电池的方法，其特征在于，外壳盘成型步骤中，圆形壳片(202)的外周边缘与冷轧片本体(201)之间的连接点(204)以如下方式布置：设有连接片(203)，其中连接片(203)的一端位于冷轧片本体(201)上，连接片(203)的另一端位于圆形壳片(202)上，并且连接片(203)的主体部分沿圆形壳片(202)的外周以环绕包裹的形式布置。
3.如权利要求2所述的用于生产具有外壳盘的纽扣电池的方法，其特征在于，每个连接点(204)上设有两个对称分布的连接片(203)。
4.如权利要求1所述的用于生产具有外壳盘的纽扣电池的方法，其特征在于，外壳盘成型步骤中，初成型体的冲压成形方式为多次渐进式成形方式。
5.如权利要求1所述的用于生产具有外壳盘的纽扣电池的方法，其特征在于，外壳盘成型步骤中，折弯后的侧壁终端棱边(207’)与侧壁主体部分(206)之间形成圆弧过渡区域(209)。
6.如权利要求1所述的用于生产具有外壳盘的纽扣电池的方法，其特征在于，封装步骤中，封装后外壳盘侧壁终端的剪口面与底壁之间平行。
7.如权利要求1所述的用于生产具有外壳盘的纽扣电池的方法，其特征在于，外壳盘成型步骤外壳盘的分离成型过程中，垂直冲剪后的侧壁终端棱边(217’)与侧壁208的外侧表面之间的距离为：0.01mm－0.05mm。
8.一种采用权利要求1－7之一所述的方法制造的纽扣电池，包括防爆式封闭壳体，其特征在于，封闭壳体包括：
外壳盘(310)，外壳盘(310)的盘口处设置为径向向内收口，外壳盘(310)具有底壁(311)、环绕在底壁(311)上方的侧壁(312)、形成在侧壁(312)终端的封口区域(314)和剪口区域(315)；
电池盖(321)，在电池盖(321)的外沿设置有反边区域(321)；以及
密封件(330)，设置在外壳盘(310)与电池盖(321)之间并将外壳盘(310)与电池盖(321)隔离分开；
其中，封口区域(314)的内侧通过密封件(330)封闭扣合在电池盖(321)的外沿反边区域(321)，剪口区域(315)的朝向布置为垂直于外壳盘(310)的底壁(311)，封口区域(314)的壁厚小于侧壁主体部分(313)的壁厚。
9.如权利要求8所述的纽扣电池，其特征在于，封口区域(314)包括张口方向相反的第一弧段(314a)、第二弧段(314b)，第一弧段(314a)的张口方向为外壳盘(310)的内侧，第二弧段(314b)的张口方向为外壳盘(310)的外侧，其中第二弧段(314b)靠近剪口区域(315)。
10.如权利要求8所述的纽扣电池，其特征在于，密封件(330)呈C形，其包括互相连接的第一区段(331)、第二区段(332)和第三区段(333)，其中第一区段(331)位于电池盖(321)外沿反边区域(321)的下方，第二区段(332)位于外壳盘(310)的侧壁(312)与电池盖(321)外沿反边区域(321)之间，第三区段(333)位于电池盖(321)外沿反边区域(321)的上方，并以径向向内收口形式沿倾斜向上的方向延展，以使第三区段(333)完全挤压贴合至封口区域(314)的第一弧段(314a)、第二弧段(314b)。
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