CN111653815B - 纽扣电池及极组单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纽扣电池及极组单元。该极组单元包括第一卷芯及第二卷芯；第一卷芯包括第一正极层、第一负极层、以及夹设于相邻的第一正极层与第一负极层之间的第一隔膜，第一正极层设有凸出第一卷芯设置的第一导电体，第一卷芯的最外侧为第一负极层；第二卷芯与第一卷芯相配合形成预设形状，第二卷芯包括第二正极层、第二负极层、以及夹设于相邻的第二正极层与第二负极层之间的第二隔膜，第二正极层设有凸出第二卷芯设置的第二导电体，第二导电体与第一导电体之间设有共用的正极体，第二卷芯的最外侧为第二负极层。该极组单元的结构内阻更小。该纽扣电池采用了上述极组单元，不易漏液，有利于提高充放电倍率性能。

Description

纽扣电池及极组单元

技术领域

本发明涉及纽扣电池技术领域，特别是涉及一种纽扣电池及极组单元。

背景技术

目前，纽扣电池作为可移动电源，被广泛应用于各种场合，成为人们生活必不可少的用品。

传统的钮扣式锂极组单元：包含外壳，极组，电解液等，其中极组又有叠片式，卷绕式。目前叠片式极组的结构组装工艺非常复杂，且由于其在厚度方向的膨胀会影响封口的可靠性，容易导致漏液；而传统的卷绕式极组因内部结构缺陷，会影响充放电倍率性能的提高。

发明内容

基于此，有必要提供一种纽扣电池及极组单元。该极组单元与传统的卷绕式极组相比，内阻更小；而与叠片式极组，相比组装工艺简单。该纽扣电池采用了上述极组单元，不易漏液，有利于提高充放电倍率性能，满足电子类产品对快充的要求。

其技术方案如下：

一方面，本申请提供一种极组单元，包括第一卷芯及第二卷芯；第一卷芯包括第一正极层、第一负极层、以及夹设于相邻的第一正极层与第一负极层之间的第一隔膜，第一正极层设有凸出第一卷芯设置的第一导电体，第一卷芯的最外侧为第一负极层；第二卷芯与第一卷芯相配合形成预设形状，第二卷芯包括第二正极层、第二负极层、以及夹设于相邻的第二正极层与第二负极层之间的第二隔膜，第二正极层设有凸出第二卷芯设置的第二导电体，第二导电体与第一导电体之间设有共用的正极体，第二卷芯的最外侧为第二负极层。

上述极组单元使用时，利用第一卷芯与第二卷芯配合形成预设形状(即所需的极组形状，可根据纽扣电池的形状进行灵活设置)，通过第一导电体与第二导电体固定连接形成正极体，同时第一负极层及第二负极层直接或间接电连接，使得第一卷芯与第二卷芯相对独立，又并联工作，能够降低内阻。该极组单元与传统的卷绕式极组相比，内阻更小；而与叠片式极组相比，只需利用第一卷芯及第二卷芯进行组合即可完成极组构建，组装工艺简单。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，第二导电体与第一导电体焊接固定，并形成具有弹性的正极体。

在其中一个实施例中，第一导电体包括正极体、焊接体、以及设置于焊接体与正极体之间的弹片结构，焊接体与第二导电体焊接固定，且焊接体的一端与第一正极层电连接。

在其中一个实施例中，极组单元还包括第三卷芯，第三卷芯与第一卷芯及第二卷芯相配合形成预设形状，第三卷芯包括第三正极层、第三负极层、以及夹设于相邻的第三正极层与第三负极层之间的第三隔膜，第三正极层设有凸出第三卷芯设置的第三导电体，第三导电体与第一导电体及第二导电体之间设有共用的正极体，第二卷芯的最外侧为第三负极层。

在其中一个实施例中，极组单元还包括绝缘的固定件，固定件分别与第一卷芯及第二卷芯固定连接。

在其中一个实施例中，固定件为绝缘带，第一卷芯及第二卷芯通过绝缘带包裹固定，正极体的自由端穿出绝缘带设置，第一负极层及第二负极层通过集流体进行连接，集流体的自由端穿出绝缘带设置。

另一方面，本申请还提供一种纽扣电池，包括上述任一实施例中的极组单元，还包括电池外壳、电池盖及绝缘的密封圈，电池外壳通过密封圈与电池盖形成密封腔，极组单元设置于密封腔内，且正极体与电池盖电连接，第一负极层及第二负极层与电池外壳电连接，密封腔内存储有电解液。

该纽扣电池可以根据电子设备的内部空间要求，灵活进行设计。具体地，根据纽扣电池的外形特点，设计密封腔的形状，然后利用第一卷芯与第二卷芯配合形成所需的极组形状，通过第一导电体与第二导电体固定连接形成正极体并与电池盖电连接，同时第一负极层及第二负极层直接或间接通过电池外壳电连接，使得第一卷芯与第二卷芯在密封腔内相对独立，又并联工作进行能量转换，能够降低能量流通时的内阻。该纽扣电池采用了上述极组单元，利用相对独立的卷芯完成极组的构建，卷芯不会沿其轴向膨胀，进而不会破坏密封结构，使得密封腔的密封可靠，不易漏液；同时利用第一卷芯与第二卷芯并联工作，有利于提高充放电倍率性能，满足电子类产品对快充的要求。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，电池外壳设有容纳腔，电池外壳包括环形的承接体、以及设置于承接体上的挤压体，承接体套设于容纳腔的外侧、并设置于容纳腔的端口处，电池盖通过密封圈设置于承接体与挤压体之间，挤压体与承接体相配合，用于夹固电池盖及密封圈。

在其中一个实施例中，密封圈设置于承接体与挤压体之间，并形成用于包裹电池盖的凹槽。

在其中一个实施例中，纽扣电池还包括第一绝缘垫及第二绝缘垫，第一绝缘垫设置于极组单元与电池盖之间，第二绝缘垫设置于极组单元与电池外壳的底壁之间。

附图说明

图1为一实施例中的纽扣电池的半剖示意图；

图2为一实施例中的纽扣电池的俯视示意图；

图3为图1所示的第一卷芯的示意图；

图4为图1所示的第二卷芯的示意图；

图5为图1所示的A的局部放大示意图；

图6为图1所示的B的局部放大示意图；

图7为图1所示的C的局部放大示意图。

附图标记说明：

100、极组单元；110、第一卷芯；112、第一正极层；101、第一导电体；103、正极体；104、焊接体；105、弹片结构；114、第一负极层；116、第一隔膜；118、集流体；120、第二卷芯；122、第二正极层；102、第二导电体；124、第二负极层；126、第二隔膜；200、电池外壳；210、容纳腔；220、承接体；230、挤压体；300、电池盖；400、密封圈；410、凹槽；500、第一绝缘垫；600、第二绝缘垫。

附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1及图2所示，一实施例中，提供一种纽扣电池，包括极组单元100、电池外壳200、电池盖300及绝缘的密封圈400。

如图2至图5所示，该极组单元100包括第一卷芯110及第二卷芯120；第一卷芯110包括第一正极层112、第一负极层114、以及夹设于相邻的第一正极层112与第一负极层114之间的第一隔膜116，第一正极层112设有凸出第一卷芯110设置的第一导电体101，第一卷芯110的最外侧为第一负极层114；第二卷芯120与第一卷芯110相配合形成预设形状，第二卷芯120包括第二正极层122、第二负极层124、以及夹设于相邻的第二正极层122与第二负极层124之间的第二隔膜126，第二正极层122设有凸出第二卷芯120设置的第二导电体102，第二导电体102与第一导电体101之间设有共用的正极体103，第二卷芯120的最外侧为第二负极层124。

如图1及图7所示，电池外壳200通过密封圈400与电池盖300形成密封腔，极组单元100设置于密封腔内，且正极体103与电池盖300电连接，第一负极层114及第二负极层124与电池外壳200电连接，密封腔内存储有电解液。

该纽扣电池可以根据电子设备的内部空间要求，灵活进行设计。具体地，根据纽扣电池的外形特点，设计密封腔的形状，然后利用第一卷芯110与第二卷芯120配合形成所需的极组形状，通过第一导电体101与第二导电体102固定连接形成正极体103并与电池盖300电连接，同时第一负极层114及第二负极层124直接或间接通过电池外壳200电连接，使得第一卷芯110与第二卷芯120在密封腔内相对独立，又并联工作进行能量转换，能够降低能量流通时的内阻。该纽扣电池采用了上述极组单元100，利用相对独立的卷芯完成极组的构建，卷芯不会沿其轴向膨胀，进而不会破坏密封结构，使得密封腔的密封可靠，不易漏液；同时利用第一卷芯110与第二卷芯120并联工作，有利于提高充放电倍率性能，满足电子类产品对快充的要求。

需要说明的是，“正极体”为一共用的导电体，其可以是第二导电体102与第一导电体101固定电连接过程中形成，也可以设置于第一导电体101或第二导电体102上，第一导电体101与第二导电体102固定电连接后，用于共用导电。

需要说明的是，本申请的“极组单元100”为一种具有极组功能的组合体的简称。

该密封圈400可以是已定型的密封元件，也可以利用密封胶涂设形成，具体实施过程在此不做赘述。

需要说明的是，“第一卷芯110”及“第二卷芯120”的横截面包括但不限于半圆形、多边形、或半椭圆形等；对应的，极组单元100的横截面包括但不限于圆形、多边形或椭圆形等。

“第一卷芯110”及“第二卷芯120”的制备过程中使用卷针，卷针的横截面形状包括但不限于半圆形、多边形、半椭圆形。

上述多边形包括但不限于三角形、四边形、五边形等等。

在上述任一实施例的基础上，如图1及图2所示，一实施例中，第二导电体102与第一导电体101焊接固定，并形成具有弹性的正极体103。如此，利用具有弹性的正极体103，便于与电池盖300弹性抵接，使得正极体103与电池盖300的连接更加可靠。进一步地，正极体103与电池盖300弹性抵接，也便于进行焊接固定，提高焊接固定可靠性。

需要说明的是，第二导电体102与第一导电体101焊接固定产生焊接的形状有三角型，长方形，圆形等，或产生的焊斑有单点，两点，三点，四点，多点，直线形，十字形等。

进一步地，极组单元100与电池外壳200或/和电池盖300焊接固定方式有电阻焊接，超声焊接，激光焊接。超声焊接形成的焊接形状有单点状，多点状(大于2点)，三角型，长方型，圆形；激光焊接形成的焊斑有单点，两点，三点，四点和多点，直线形，十字形等；电阻焊接形成的焊接形状有圆形，三角型，长方形等

进一步地，如图1及图3所示，一实施例中，第一导电体101包括正极体103、焊接体104、以及设置于焊接体104与正极体103之间的弹片结构105，焊接体104与第二导电体102焊接固定，且焊接体104的一端与第一正极层112电连接。如此，利用焊接体104与第二导电体102焊接固定，然后利用弯折形成的弹片结构105使得正极体103具有一定的弹性，有利于实现正极体103与电池盖300的弹性抵接。

在上述任一实施例的基础上，一实施例中，极组单元100还包括第三卷芯(未示出，但可参考第一卷芯110或第二卷芯120的结构)，第三卷芯与第一卷芯110及第二卷芯120相配合形成预设形状，第三卷芯包括第三正极层、第三负极层、以及夹设于相邻的第三正极层与第三负极层之间的第三隔膜，第三正极层设有凸出第三卷芯设置的第三导电体，第三导电体与第一导电体101及第二导电体102之间设有共用的正极体103，第二卷芯120的最外侧为第三负极层。如此，该极组单元100还可以利用第三卷芯与第一卷芯110及第二卷芯120相配合获得更多的形状，同时进一步并联第三卷芯，有利于进一步降低极组单元100的内阻。

在上述任一实施例的基础上，一实施例中，极组单元100还包括绝缘的固定件(未示出)，固定件分别与第一卷芯110及第二卷芯120固定连接。如此，利用固定件将卷芯固定成一个整体，有利于提高极组单元100的整体性及可靠性，使得第一卷芯110与第二卷芯120之间的连接更加可靠。

进一步地，一实施例中，固定件为绝缘带，第一卷芯110及第二卷芯120通过绝缘带包裹固定，正极体103的自由端穿出绝缘带设置，第一负极层114及第二负极层124通过集流体118进行连接，集流体118的自由端穿出绝缘带设置。如此，利用绝缘带将第一卷芯110及第二卷芯120绑紧形成一个整体，使得该极组单元100可以进行模块化组装，有利于提高纽扣电池的组装效率。此过程中，正极体103及集流体118均可穿出绝缘带设置，不会影响极组单元100的电极引出。

需要说明的是，“集流体118”为金属箔，包括但不限于铜箔、铝箔等。

该绝缘带包括但不限于胶带等。

可选地，如图1及图6所示，在上述任一实施例中，第一正极层112、第二正极层122也可利用集流体118形成正极体103，第一负极层114及第二负极层124利用集流体118进行连接。

在上述任一实施例的基础上，如图1及图7所示，一实施例中，电池外壳200设有容纳腔210，电池外壳200包括环形的承接体220、以及设置于承接体220上的挤压体230，承接体220套设于容纳腔210的外侧、并设置于容纳腔210的端口处，电池盖300通过密封圈400设置于承接体220与挤压体230之间，挤压体230与承接体220相配合，用于夹固电池盖300及密封圈400。

进而该纽扣电池组装时，可以在外壳的端口处形成承接体220及挤压体230，然后将已定型的密封圈400放置于承接体220上，或将密封胶涂设于承接体220上形成密封圈400，然后将电池盖300设置于密封圈400上，此时只需弯折形成挤压体230即可将电池盖300压固于承接体220上，并利用密封圈400使得电池盖300密封容纳腔210，进而实现将纽扣电池材料密封存储于密封腔内。可以理解地，该外壳的密封结构设置于密封腔的端口处，简化了相关工序。且与现有技术相比，密封圈400无需大量伸入容纳腔210与密封腔的侧壁贴合，占用密封腔的空间，有利于充分利用密封腔来存储极组单元100及电解液，使得同等条件下，可以密封更多的纽扣电池材料，有利于提升纽扣电池的性能。

在上述任一实施例的基础上，如图7所示，一实施例中，密封圈400设置于承接体220与挤压体230之间，并形成用于包裹电池盖300的凹槽410。利用凹槽410包裹电池盖300，利用承接体220与电池盖300形成第一密封接触，然后利用挤压体230与电池盖300之间形成第二密封接触，进一步提高电池外壳200与电池盖300之间密封可靠。与现有技术相比，该方式能够大大提高纽扣电池的密封性，使得纽扣电池的可靠性更高。

进一步地，一实施例中，电池盖300与凹槽410的底壁相抵设置。如此，进一步利用电池盖300的侧面与凹槽410的底壁形成第三密封，进一步提高电池外壳200与电池盖300之间密封效果，使得电池盖300被密封圈400包裹，并被承接体220及挤压体230压合，使得电池外壳200与电池盖300之间形成致密的封口结构。

在上述任一实施例的基础上，如图1及图7所示，一实施例中，纽扣电池还包括第一绝缘垫500及第二绝缘垫600，第一绝缘垫500设置于极组单元100与电池盖300之间，第二绝缘垫600设置于极组单元100与电池外壳200的底壁之间。如此，利用第一绝缘垫500及第二绝缘垫600使得极组单元100可以可靠地设置于密封腔内，避免出现短路情况；同时利用第一绝缘垫500及第二绝缘垫600便于将极组单元100弹性挤压固设于电池外壳200与电池盖300之间，使得极组单元100的固定更加牢靠。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”、“设置于”、“固设于”或“安设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。进一步地，当一个元件被认为是“固定传动连接”另一个元件，二者可以是可拆卸连接方式的固定，也可以不可拆卸连接的固定，能够实现动力传递即可，如套接、卡接、一体成型固定、焊接等，在现有技术中可以实现，在此不再累赘。当元件与另一个元件相互垂直或近似垂直是指二者的理想状态是垂直，但是因制造及装配的影响，可以存在一定的垂直误差。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

以上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)

1.一种极组单元，其特征在于，包括：

第一卷芯，所述第一卷芯包括第一正极层、第一负极层、以及夹设于相邻的所述第一正极层与所述第一负极层之间的第一隔膜，所述第一正极层设有凸出所述第一卷芯设置的第一导电体，所述第一卷芯的最外侧为所述第一负极层；及

第二卷芯，所述第二卷芯与所述第一卷芯相配合形成预设形状，所述第二卷芯包括第二正极层、第二负极层、以及夹设于相邻的所述第二正极层与所述第二负极层之间的第二隔膜，所述第二正极层设有凸出所述第二卷芯设置的第二导电体，所述第二导电体与所述第一导电体之间设有共用的正极体，所述第二卷芯的最外侧为所述第二负极层。

2.根据权利要求1所述的极组单元，其特征在于，所述第二导电体与所述第一导电体焊接固定，并形成具有弹性的所述正极体。

3.根据权利要求2所述的极组单元，其特征在于，所述第一导电体包括所述正极体、焊接体、以及设置于所述焊接体与所述正极体之间的弹片结构，所述焊接体与所述第二导电体焊接固定，且所述焊接体的一端与所述第一正极层电连接。

4.根据权利要求1所述的极组单元，其特征在于，所述极组单元还包括第三卷芯，所述第三卷芯与所述第一卷芯及所述第二卷芯相配合形成预设形状，所述第三卷芯包括第三正极层、第三负极层、以及夹设于相邻的所述第三正极层与所述第三负极层之间的第三隔膜，所述第三正极层设有凸出所述第三卷芯设置的第三导电体，所述第三导电体与所述第一导电体及所述第二导电体之间设有共用的所述正极体，所述第二卷芯的最外侧为所述第三负极层。

5.根据权利要求1至4任一项所述的极组单元，其特征在于，所述极组单元还包括绝缘的固定件，所述固定件分别与所述第一卷芯及所述第二卷芯固定连接。

6.根据权利要求5所述的极组单元，其特征在于，所述固定件为绝缘带，所述第一卷芯及所述第二卷芯通过所述绝缘带包裹固定，所述正极体的自由端穿出所述绝缘带设置，所述第一负极层及所述第二负极层通过集流体进行连接，所述集流体的自由端穿出所述绝缘带设置。

7.一种纽扣电池，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的极组单元，还包括电池外壳、电池盖及绝缘的密封圈，所述电池外壳通过所述密封圈与所述电池盖形成密封腔，所述极组单元设置于所述密封腔内，且所述正极体与所述电池盖电连接，所述第一负极层及所述第二负极层与所述电池外壳电连接，所述密封腔内存储有电解液。

8.根据权利要求7所述的纽扣电池，其特征在于，所述电池外壳设有容纳腔，所述电池外壳包括环形的承接体、以及设置于所述承接体上的挤压体，所述承接体套设于所述容纳腔的外侧、并设置于所述容纳腔的端口处，所述电池盖通过所述密封圈设置于所述承接体与所述挤压体之间，所述挤压体与所述承接体相配合，用于夹固所述电池盖及所述密封圈。

9.根据权利要求8所述的纽扣电池，其特征在于，所述密封圈设置于所述承接体与所述挤压体之间，并形成用于包裹所述电池盖的凹槽。

10.根据权利要求7至9任一项所述的纽扣电池，其特征在于，所述纽扣电池还包括第一绝缘垫及第二绝缘垫，所述第一绝缘垫设置于所述极组单元与所述电池盖之间，所述第二绝缘垫设置于所述极组单元与所述电池外壳的底壁之间。

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