CN112599901A - 一种陶瓷绝缘片、纽扣电池及其封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型结构的纽扣电池，包括封装结构，所述封装结构包括负极壳、陶瓷绝缘片、正极金属片、正极耳，所述正极金属片设置于负极壳上方，所述正极金属片两侧连接陶瓷绝缘片，所述陶瓷绝缘片的一端与负极壳连接；所述正极金属片下方连接正极耳。还包括卷芯、负极耳、负极片，所述负极片设置于负极壳内下方，所述负极耳与负极片的上方连接；所述卷芯上方与正极耳连接，所述所述卷芯下方与负极耳连接。本发明采用新型的封装结构取代传统的封装方式，新型结构纽扣电池采用陶瓷材料与金属壳焊接封口，通过这种方式制作的扣式电池封口可靠，良品率高，可靠性好，封装变形小，体积利用率高，容量和比能量密度都能够提高。
Description
技术领域
本发明属于电池材料及电池制备技术领域，具体涉及一种陶瓷绝缘片、纽扣电池及其封装方法。
背景技术
日常生活中常见的各类平价电子产品上的纽扣电池多为传统的一次性（不可充电）式，其价格低廉，加工工艺简单。如今，为满足消费者对电子产品的高强续航力、高安全性和个性化需求，各大电池厂商开始逐步制造生产能量密度更高且规格多样、材料多样的新型可充电式纽扣电池。正因如此，新型纽扣电池的加工难度和技术也在不断升级，传统的加工技术已触及到新型纽扣电池加工技术升级的痛点。
传统的纽扣电池加工技术是用电阻的热效应将焊片与电池壳进行热熔合而形成焊接的电阻焊。此焊接技术虽便捷、成本低，但缺点也显而易见，例如只能用于单一的材料焊接、焊痕不美观、焊点尺寸不精准且易氧化发黑、披锋大等问题，并且在作业过程中受设备和人员操作影响因素较大，易出现焊片脱落、焊脚电池电压下降等影响安全性问题。新型纽扣电池在加工过程中一般是将其应用于电路板上，需要在其表面焊接引脚。针对不同电路板的需要，焊接引脚的形式往往各种各样，同时，新型纽扣电池焊脚较为复杂。
因此，为应对如今电子产品的高速发展从而需求量大增的新型纽扣电池市场，急需一种新的封装结构及封装工艺。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种陶瓷绝缘片、纽扣电池及其封装方法。
本发明的技术方案为：
一种陶瓷绝缘片，其特征在于，包括依次设置的第一金属化层、第一过渡层、陶瓷绝缘层、第二过渡层、第二金属化层；
所述陶瓷绝缘片的水平截面形状包括以下任一种：圆形环状、矩形环状、椭圆环状、六边形环状、星型环状、四叶草型环状、样条环状、混合环状。
本发明中，陶瓷绝缘片按照尺寸从外到内分别为金属化层、陶瓷绝缘层、金属化层，金属化区与陶瓷区无明显的物理边界，不存在裂缝之类的缺陷，金属化区具备金属的特性，具有一定的强度、导电、可焊接特点，陶瓷区具备电绝缘线。所述第一过渡层、第二过渡层为金属化工艺所产生的过渡区。
所述陶瓷绝缘片包括但不限于氧化铝陶瓷片，还可通过现有技术的陶瓷绝缘材料实现。
本发明中，陶瓷材料具备高强度、电绝缘、可金属化、导热系数较低、可简单机加工的特性，然后通过陶瓷烧制工艺成片，成片后进行金属化或者冲裁加工。
一种纽扣电池，其特征在于，包括封装结构，所述封装结构包括负极壳、陶瓷绝缘片、正极金属片、正极耳，所述正极金属片设置于负极壳上方，所述正极金属片两侧连接陶瓷绝缘片，所述陶瓷绝缘片的一端与负极壳连接；所述正极金属片下方连接正极耳。
进一步的，还包括卷芯、负极耳、负极片，所述负极片设置于负极壳内下方，所述负极耳与负极片的上方连接；所述卷芯上方与正极耳连接，所述所述卷芯下方与负极耳连接。
本发明的纽扣电池中，正极金属片单面覆胶，起绝缘作用，隔离卷芯与极片，防止卷绕导致正负极片对齐度不合格造成的短路隐患；同时，负极片也单面覆胶，起绝缘作用，隔离卷芯与极片，防止卷绕导致正负极片对齐度不合格造成的短路隐患；卷芯表面还设有隔膜，机械隔离正负极片，有一定的孔径和孔隙率，在电池反应中保障锂离子透过性和电子阻隔性。
进一步的，所述负极壳为SUS304钢壳、SUS316L钢壳、5系铝壳、3系铝壳、6系铝壳中的任一种。
进一步的，所述正极金属片为SUS304钢片、SUS316L钢片、5系铝片、3系铝片、6系铝片中的任一种。
进一步的，所述正极金属片的水平截面为圆形、矩形、椭圆形、六边形、样条曲线形状。
一种纽扣电池的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.制备陶瓷绝缘片；
S2.在负极壳内分别设置连接卷芯、负极耳、负极片；
S3.制备封装结构，在负极壳的上方，将陶瓷绝缘片分别与正极金属片、负极壳进行焊接完成封口，产品成型。焊接方式采用激光焊或其他焊接方式
进一步的，所述步骤S1中，陶瓷绝缘片的制备包括陶瓷绝缘片冲裁后内外边缘金属化或陶瓷绝缘片内外部分金属化后进行冲裁。陶瓷绝缘片边缘必须进行金属化，金属化后可进行焊接，未进行金属化则不能进行焊接。
本发明的新型结构纽扣电池所采用的的封口工艺为焊接工艺，陶瓷边缘金属化后，与正极及负极金属进行焊接完成封口。
本发明提供一种新型结构的纽扣电池，采用新型的封装结构取代传统的封装方式（压铆焊接、物理挤压封口），新型结构纽扣电池采用陶瓷材料与金属壳焊接封口，通过这种方式制作的扣式电池封口可靠，良品率高，可靠性好，封装变形小，体积利用率高，容量和比能量密度都能够提高。
附图说明
图1为本发明封装结构的结构示意图；
图2为本发明纽扣电池的结构示意图；
图3为本发明一实施例陶瓷绝缘片的结构示意图；
图4为本发明一实施例陶瓷绝缘片与正极金属片的连接结构示意图；
图5为本发明一实施例陶瓷绝缘片与正极金属片的连接结构示意图；
图6为本发明一实施例陶瓷绝缘片与正极金属片的连接结构示意图；
图7为本发明一实施例陶瓷绝缘片与正极金属片的连接结构示意图；
图8为本发明一实施例陶瓷绝缘片的水平截面结构示意图；
图9为本发明一实施例陶瓷绝缘片的水平截面结构示意图；
图10为本发明一实施例陶瓷绝缘片的水平截面结构示意图；
图11为本发明一实施例陶瓷绝缘片的水平截面结构示意图；
图12为本发明一实施例陶瓷绝缘片的水平截面结构示意图；
图13为本发明一实施例陶瓷绝缘片的水平截面结构示意图；
图14为本发明一实施例陶瓷绝缘片的水平截面结构示意图；
图15为本发明一实施例陶瓷绝缘片的水平截面结构示意图；
图16为本发明一实施例陶瓷绝缘片的水平截面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种陶瓷绝缘片1，其特征在于，包括依次设置的第一金属化层11、第一过渡层12、陶瓷绝缘层13、第二过渡层14、第二金属化层15；
所述陶瓷绝缘片的水平截面形状为：圆形环状。
本发明中，陶瓷绝缘片按照尺寸从外到内分别为金属化层、陶瓷绝缘层、金属化层，金属化区与陶瓷区无明显的物理边界，不存在裂缝之类的缺陷，金属化区具备金属的特性，具有一定的强度、导电、可焊接特点，陶瓷区具备电绝缘线。所述第一过渡层、第二过渡层为金属化工艺所产生的过渡区。
所述陶瓷绝缘片包括但不限于氧化铝陶瓷片，还可通过现有技术的陶瓷绝缘材料实现。
本发明中，陶瓷材料具备高强度、电绝缘、可金属化、导热系数较低、可简单机加工的特性，然后通过陶瓷烧制工艺成片，成片后进行金属化或者冲裁加工。
实施例2
本实施例提供一种与实施例1结构一致的陶瓷绝缘片1，所不同的是，所述陶瓷绝缘片的水平截面形状为：矩形环状。
实施例3
本实施例提供一种与实施例1结构一致的陶瓷绝缘片1，所不同的是，所述陶瓷绝缘片的水平截面形状为：椭圆环状。
实施例4
本实施例提供一种与实施例1结构一致的陶瓷绝缘片1，所不同的是，所述陶瓷绝缘片的水平截面形状为：六边形环状。
实施例5
本实施例提供一种与实施例1结构一致的陶瓷绝缘片1，所不同的是，所述陶瓷绝缘片的水平截面形状为：星型环状。
实施例6
本实施例提供一种与实施例1结构一致的陶瓷绝缘片1，所不同的是，所述陶瓷绝缘片的水平截面形状为：四叶草型环状。
实施例7
本实施例提供一种与实施例1结构一致的陶瓷绝缘片1，所不同的是，所述陶瓷绝缘片的水平截面形状为：样条环状。
实施例8
本实施例提供一种与实施例1结构一致的陶瓷绝缘片1，所不同的是，所述陶瓷绝缘片的水平截面形状为：混合环状。
实施例9
一种纽扣电池，其特征在于，包括实施例1-8任一项所制备的封装结构10，所述封装结构包括负极壳2、陶瓷绝缘片1、正极金属片3、正极耳4，所述正极金属片设置于负极壳上方，所述正极金属片两侧连接陶瓷绝缘片，所述陶瓷绝缘片的一端与负极壳连接；所述正极金属片下方连接正极耳。
进一步的，还包括卷芯5、负极耳6、负极片7，所述负极片设置于负极壳内下方，所述负极耳与负极片的上方连接；所述卷芯上方与正极耳连接，所述所述卷芯下方与负极耳连接。
本发明的纽扣电池中，正极金属片单面覆胶，起绝缘作用，隔离卷芯与极片，防止卷绕导致正负极片对齐度不合格造成的短路隐患；同时，负极片也单面覆胶，起绝缘作用，隔离卷芯与极片，防止卷绕导致正负极片对齐度不合格造成的短路隐患；卷芯表面还设有隔膜，机械隔离正负极片，有一定的孔径和孔隙率，在电池反应中保障锂离子透过性和电子阻隔性。
进一步的，所述负极壳为SUS304钢壳。
进一步的，所述正极金属片为SUS304钢片。
进一步的，所述正极金属片的水平截面为圆形。
实施例10
本实施例提供一种与实施例9结构一致的纽扣电池，所不同的是：所述负极壳为SUS316L钢壳。
进一步的，所述正极金属片为SUS316L钢片。
进一步的，所述正极金属片的水平截面为矩形。
实施例11
本实施例提供一种与实施例9结构一致的纽扣电池，所不同的是：所述负极壳为5系铝壳。
进一步的，所述正极金属片为5系铝片。
进一步的，所述正极金属片的水平截面为椭圆形。
实施例12
本实施例提供一种与实施例9结构一致的纽扣电池，所不同的是：所述负极壳为3系铝壳。
进一步的，所述正极金属片为3系铝片。
进一步的，所述正极金属片的水平截面为六边形。
实施例13
本实施例提供一种与实施例9结构一致的纽扣电池，所不同的是：所述负极壳为6系铝壳。
进一步的，所述正极金属片为6系铝片。
进一步的，所述正极金属片的水平截面为样条曲线形状。
实施例14
一种实施例9-13任一项所制备的纽扣电池的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.制备陶瓷绝缘片；
S2.在负极壳内分别设置连接卷芯、负极耳、负极片；
S3.制备封装结构，在负极壳的上方，将陶瓷绝缘片分别与正极金属片、负极壳进行焊接完成封口，产品成型。焊接方式采用激光焊或其他焊接方式
进一步的，所述步骤S1中，陶瓷绝缘片的制备为陶瓷绝缘片冲裁后内外边缘金属化。陶瓷绝缘片边缘必须进行金属化，金属化后可进行焊接，未进行金属化则不能进行焊接。
本发明的新型结构纽扣电池所采用的的封口工艺为焊接工艺，陶瓷边缘金属化后，与正极及负极金属进行焊接完成封口。
实施例15
一种实施例9-13任一项所制备的纽扣电池的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.制备陶瓷绝缘片；
S2.在负极壳内分别设置连接卷芯、负极耳、负极片；
S3.制备封装结构，在负极壳的上方，将陶瓷绝缘片分别与正极金属片、负极壳进行焊接完成封口，产品成型。焊接方式采用激光焊或其他焊接方式
进一步的，所述步骤S1中，陶瓷绝缘片的制备为陶瓷绝缘片内外部分金属化后进行冲裁。陶瓷绝缘片边缘必须进行金属化，金属化后可进行焊接，未进行金属化则不能进行焊接。
本发明的新型结构纽扣电池所采用的的封口工艺为焊接工艺，陶瓷边缘金属化后，与正极及负极金属进行焊接完成封口。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。需注意的是，本发明中所未详细描述的技术特征，均可以通过任一现有技术实现。
Claims (9)
1.一种陶瓷绝缘片，其特征在于，包括依次设置的第一金属化层、第一过渡层、陶瓷绝缘层、第二过渡层、第二金属化层；
所述陶瓷绝缘片的水平截面形状包括以下任一种：圆形环状、矩形环状、椭圆环状、六边形环状、星型环状、四叶草型环状、样条环状、混合环状。
2.根据权利要求1所述的陶瓷绝缘片，其特征在于，所述陶瓷绝缘片包括氧化铝陶瓷片。
3.一种纽扣电池，其特征在于，包括封装结构，所述封装结构包括负极壳、权利要求1或2所述的陶瓷绝缘片、正极金属片、正极耳，所述正极金属片设置于负极壳上方，所述正极金属片两侧连接陶瓷绝缘片，所述陶瓷绝缘片的一端与负极壳连接；所述正极金属片下方连接正极耳。
4.根据权利要求3所述的纽扣电池，其特征在于，还包括卷芯、负极耳、负极片，所述负极片设置于负极壳内下方，所述负极耳与负极片的上方连接；所述卷芯上方与正极耳连接，所述所述卷芯下方与负极耳连接。
5.根据权利要求3所述的纽扣电池，其特征在于，所述负极壳为SUS304钢壳、SUS316L钢壳、5系铝壳、3系铝壳、6系铝壳中的任一种。
6.根据权利要求3所述的纽扣电池，其特征在于，所述正极金属片为SUS304钢片、SUS316L钢片、5系铝片、3系铝片、6系铝片中的任一种。
7.根据权利要求6所述的纽扣电池，其特征在于，所述正极金属片的水平截面为圆形、矩形、椭圆形、六边形、样条曲线形状。
8.一种权利要求3-7任一项所述纽扣电池的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.制备陶瓷绝缘片；
S2.在负极壳内分别设置连接卷芯、负极耳、负极片；
S3.制备封装结构，在负极壳的上方，将陶瓷绝缘片分别与正极金属片、负极壳进行焊接完成封口，产品成型。
9.根据权利要求8所述的纽扣电池的封装方法，其特征在于，所述步骤S1中，陶瓷绝缘片的制备包括陶瓷绝缘片冲裁后内外边缘金属化或陶瓷绝缘片内外部分金属化后进行冲裁。
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