CN112736334A - 一种微型柱式锂离子电池密封结构和电池及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型柱式锂离子电池密封结构，涉及电池结构的技术领域。包括：具有底面以及环绕底面边缘延伸的侧壁的壳体，与壳体的顶面连接的上盖；壳体的顶面敞开，上盖与壳体的侧壁通过密封环密封连接，并形成中空的电池腔；上盖与密封环之间设有密封绝缘层。该微型柱式锂离子电池密封结构紧凑，采用单壳的壳体结构，可以增大电池腔的体积；上盖与壳体的侧壁通过密封环密封连接，以及在上盖与密封环之间设有密封绝缘层，密封绝缘层环绕上盖包边设置，以提高密封绝缘的效果。采用该微型柱式锂离子电池密封结构的微型柱式锂离子电池，电池腔的容量大、密封性能和稳定性能好，能够较大容量储能电能的同时，降低了电池腔内电解液漏液的风险。

Description

一种微型柱式锂离子电池密封结构和电池及其制造方法

技术领域

本发明涉及电池结构的技术领域，具体涉及一种微型柱式锂离子电池密封结构和电池及其制造方法。

背景技术

可充电锂离子电池和锂软包电池被广泛应用于可持电子设备，如移动电话和蓝牙耳机中的纽扣电池。在较小、较精密的设备中，电池体积能量密度是一个关键考虑因素，如助听器中、无线蓝牙耳机、电子表、肠胃镜吞服设备等；由于对可充电锂离子电池体积的要求较高，为了减小电池体积的同时又能保证电池应用功效，现多采用螺旋卷绕电极的微型柱式锂离子电池，但在有限体积提高能量密度的过程中，带来了新的技术问题。

现有的微型柱式锂离子电池一般为双筒状上壳与下壳，通过将上壳与下壳套接在一起，在中间设有密封绝缘层，由于微型柱式电池体积有限，现有的微型柱式电池只能通过压缩电池腔的体积以保证整体体积大小不变。

同时，现有的微型柱式电池因为壳体结构等原因密封不严，使电池腔内的电解液泄漏导致电池寿命缩短失效或电解液腐蚀设备内的精密元件。如何使微型柱式锂离子电池在有限空间内尽可能有效利用空间提高电池容量以及保证电池腔的密封程度是亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有的微型柱式锂离子电池密封存在着上述的问题，提供一种结构紧凑、使用稳定、使用寿命长，能够增大电池腔的体积，同时能够保证电池腔的密封性能的微型柱式锂离子电池密封结构和微型柱式锂离子电池及其制造方法。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种微型柱式锂离子电池密封结构，包括：具有底面以及环绕底面边缘延伸的侧壁的壳体，与壳体的顶面连接的上盖；所述壳体的顶面敞开，所述上盖与壳体的侧壁通过密封环密封连接，并形成中空的电池腔；所述上盖与密封环之间设有密封绝缘层。

优选的，壳体的侧壁上远离底面的一端边缘延伸有截面为弧形的环状凸缘，所述上盖与环状凸缘的内壁通过密封环密封连接。

优选的，所述上盖通过密封环固定于壳体的侧壁上远离底面的一端边缘，所述密封环的周缘与侧壁的周缘密封连接。

优选的，所述上盖通过密封环固定于壳体的侧壁上远离底面的一端内壁，所述密封环的周缘与侧壁的内壁密封连接。

优选的，所述密封环与壳体之间通过激光焊接或粘胶剂粘接。

优选的，所述壳体为筒状结构，所述上盖为圆形片状结构；所述壳体与上盖的厚度为0.1-0.35mm。

优选的，所述密封环包括截面为U形的环体及环体中间形成的环形槽；所述密封绝缘层包围上盖的边缘固定，所述环体将上盖的边缘紧压固定于环形槽内。

优选的，所述上盖包括中间部及环绕中间部一体连接的边缘部，所述中间部与边缘部形成台阶结构，所述密封绝缘层环绕固定于边缘部。

优选的，所述密封绝缘层的材料包括聚丙烯、丙烯-乙烯共聚物、聚醚醚酮、聚偏氟乙烯的一种或多种。

一种微型柱式锂离子电池，包括上述的微型柱式锂离子电池密封结构，还包括设于电池腔内部的电极组件、电解液；所述电极组件上相对的两侧分别通过正极导体和负极导体连接于壳体的内壁和上盖的内壁。

优选的，所述正极导体焊接于壳体的底面内壁或焊接于壳体的侧壁的内壁或焊接于密封环与壳体的连接处。

优选的，所述电极组件为螺旋状或层叠状结构；所述正极导体为0.006-0.018mm厚度的铝箔，所述负极导体为0.006-0.016mm厚度的铜箔，所述正极导体、负极导体为矩形、条或带状结构。

优选的，正极导体涂敷有正电极活性物，负极导体涂敷有负电极活性物；所述正电极活性物为LiCo₂，所述负电极活性物为石墨。一种制造微型柱式锂离子电池的方法，用于制造上述的微型柱式锂离子电池，包括步骤：

S1、环绕上盖的周缘采用注胶或包边的方式设置有密封绝缘层；

S2、提供一截面为“L”形的密封环，密封环内径大于或等于设置密封绝缘层后的上盖外径；上盖放置于密封环内，将“L”形的密封环的上端弯折并与密封绝缘层紧压固定；

S3、电极组件放置于电池腔内，电极组件的另一侧通过负极导体与上盖的内壁电连接；

S4、将电解液注入电池腔内；

S5、密封环边缘与壳体的侧壁的内侧采用焊接或粘接方式密封连接；电极组件的另一侧连接有正极导体，并同时将正极导体焊接于密封环与壳体的连接处。

优选的，S6步骤后还包括：S7、壳体的侧壁上远离底面的一端边缘延伸有截面为弧形的环状凸缘，将环状凸缘向轴心方向平压。

相比于现有技术,本发明的有益效果在于：一种微型柱式锂离子电池密封结构，包括：具有底面以及环绕底面边缘延伸的侧壁的壳体，与壳体的顶面连接的上盖；壳体的顶面敞开，上盖与壳体的侧壁通过密封环密封连接，并形成中空的电池腔；上盖与密封环之间设有密封绝缘层。该微型柱式锂离子电池密封结构紧凑，采用单壳的壳体结构，可以增大电池腔的体积；上盖与壳体的侧壁通过密封环密封连接，以及在上盖与密封环之间设有密封绝缘层，密封绝缘层环绕上盖包边设置，以提高密封绝缘的效果。采用该微型柱式锂离子电池密封结构的微型柱式锂离子电池，电池腔的容量大、密封性能和稳定性能好，能够较大容量储能电能的同时，降低了电池腔内电解液漏液的风险。该制造微型柱式锂离子电池的方法，操作便捷，生产效率高，生产出的微型柱式锂离子电池容量大、密封性能和稳定性能好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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示出的机构获得其他的附图。

图1是本发明实施例中一种微型柱式锂离子电池密封结构的剖面的视图；

图2是本发明实施例中一种微型柱式锂离子电池密封结构的剖面视图的分解图；

图3是本发明另一实施例中一种微型柱式锂离子电池密封结构的的剖面的视图；

图4是本发明再一实施例中一种微型柱式锂离子电池密封结构的的剖面的视图；

图5是本发明又一实施例中一种微型柱式锂离子电池密封结构的的剖面的视图；

图中：10为上盖，11为中间部，12为边缘部，20为密封绝缘层，30为密封环，31为环体，32为环形槽，40为电极组件，41为负极导体，42为正极导体，50为壳体，51为底面，52为侧壁，53为环状凸缘，54为电池腔。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中间”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

另外，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，或一体地连接；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。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申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1：

参考图1、图2，一种微型柱式锂离子电池密封结构，具有底面51以及环绕底面51边缘延伸的侧壁52的壳体50，与壳体50的顶面连接的上盖10；具体的，壳体50为圆筒状结构，上盖10为扁平的片状结构，壳体50和上盖10采用厚度为0.1-0.35mm的金属材质，避免采用双层壳结构，使壳体50内径达到最大化，从而保证了电池腔54的最大容量；在本实施例中，壳体50和上盖10的厚度为0.2mm的不锈钢材质；壳体50的顶面敞开，上盖10与壳体50的侧壁52通过密封环30密封连接，并形成中空且密封的电池腔54，具体的，密封环30材质与壳体50材质相同，均为不锈钢材质，上盖10与壳体50的底面51平行，上盖10的外壁与底壳底面51的外壁形成微型柱式锂离子电池的两个极，负载可以从所述极吸取电流；上盖10与密封环30之间设有密封绝缘层20，密封绝缘层20包边设置于上盖10的边缘，通过密封绝缘层20保证上盖10与壳体50之间的绝缘性能和密封性能，防止电池腔54内的电解液从壳体50与密封环30、密封环30与上盖10之间的缝隙中漏出。

具体的，壳体50还包括侧壁52上远离底面51的一端边缘延伸出截面为弧形的环状凸缘53，上盖10与环状凸缘53的内壁密封连接。在本实施例中，密封环的周缘与环状凸缘53的内壁通过激光焊接或粘胶剂粘接。在组装前，环状凸缘53为设有倒圆角的“L”形结构，便于上盖10放入；上盖10通过密封环与凸缘内壁密封焊接后，将环状凸缘53的上端向壳体50的轴心方向弯折，使得截面为“L”形的环状凸缘53从变为截面为弧形的环状凸缘53，保证设置密封环30后的上盖10的外径与环状凸缘53的内径相等，既能更稳定的固定上盖10，防止上盖10直径大于壳体50内径导致无法装配的问题，同时能减小微型柱式锂离子电池轴向长度，达到标准要求。

在另一具体的实施例中，如图3所示，本实施例中的壳体50不设有环状凸缘53结构，在本实施例中，与上盖10连接后的密封环30的外径与壳体50的外径相等，密封环30的边缘直接通过激光焊接或粘接于壳体50的侧壁52上远离底面51的一端边缘，即密封环30的周缘与壳体50的上端边缘焊接或粘接，从而保证上盖10与壳体50之间的密封程度。

在再一具体的实施例中，如图4所示，本实施例中的壳体50不设有环状凸缘53结构，在本实施例中，与上盖连接后的密封环30的外径与壳体50的内径相等，密封环30的边缘直接通过激光焊接或粘接于壳体50的侧壁52的内壁，从而保证上盖10与壳体50之间的密封程度。

具体的，密封环30包括截面为U形的环体及环体中间形成的环形槽32，更确切的，环体为“匚”字形，密封绝缘层20环绕上盖10的边缘固定，环体的两端将上盖10的边缘紧压固定于环形槽32内，保证了密封环30与上盖10之间的密封效果及绝缘效果。

具体的，上盖10为中间向上拱起的结构，上盖10包括中间部11及环绕中间部11一体连接的边缘部12，中间部11与边缘部12形成台阶结构，即中间部11相对比边缘部12向外拱起，密封绝缘层20环绕固定于边缘部12，既可以便于与上盖10的外壁与外接设备电连接，也可以进一步增加电池腔54的容量。同时，边缘部12还利于密封环30包裹边缘部12，在一具体实施例中，环形槽32的直径等于或略大于设置密封绝缘层20后的上盖10的直径，设置密封环30后的上盖10的外径与壳体50的外径相等。为保证上盖10与密封环30之间的绝缘性能和密封性能，密封绝缘层20的材料包括聚丙烯、丙烯-乙烯共聚物、聚醚醚酮、聚偏氟乙烯。

该微型柱式锂离子电池密封结构紧凑，采用单壳的壳体50结构，可以增大电池腔54的体积；上盖10与壳体50的侧壁52通过密封环30密封连接，以及在上盖10与密封环30之间设有密封绝缘层20，提高密封绝缘的效果。

实施例2：一种微型柱式锂离子电池，包括实施例1中的微型柱式锂离子电池密封结构，还包括设于电池腔54内部的电极组件40、电解液；电极组件40上相对的两侧分别通过正极导体42和负极导体41连接于壳体50的底面51内壁和上盖10的内壁，在本实施例中，正极导体42还可以焊接于壳体50的侧壁52的内表面，以实现电池充电或对外输出电能。

在另一实施例中，如图5所示，负极导体41连接于上盖10的内壁，正极导体42连接于壳体的侧壁或侧壁上远离底面的一端边缘，即焊接于密封环与壳体的连接处，以此连接方式，进行密封环与壳体密封焊接时，可将正极导体同时进行焊接在侧壁的边缘处，此时，正极导体还是连接于壳体的内壁，避免了需要单独对正极导体进行焊接，将两道焊接工序减少为一道焊接工序，节约成本、提高生产效率。具体的，电极组件40为螺旋状，在另一具体的实施例中，电极组件40为层叠状结构；正极导体42为0.006-0.018mm厚度的铝箔，负极导体为0.006-0.016mm厚度的铜箔，铝箔和铝箔可以为矩形、条或带状结构的一种。具体的，正极导体涂敷有正电极活性物，负极导体涂敷有负电极活性物；在本实施例中，正电极活性物为LiCo₂，负电极活性物为石墨，正极导体和负极导体的一端部不涂敷有电极活性物，以便于与壳体和上盖连接。采用该微型柱式锂离子电池密封结构的微型柱式锂离子电池，电池腔54的容量大、密封性能和稳定性能好，能够较大容量储能电能的同时，降低了电池腔内电解液漏液的风险。

实施例3：一种制造微型柱式锂离子电池的方法，该方法用于制造实施例2中的微型柱式锂离子电池，包括如下步骤：

S1、环绕上盖10的周缘采用注胶或包边的方式设置有密封绝缘层20；

具体的，密封绝缘层20采用注胶或包边的方式设置于上盖10周缘，密封绝缘层20的材料包括聚丙烯、丙烯-乙烯共聚物、聚醚醚酮、聚偏氟乙烯的一种或多种。

S2、提供一截面为“L”形的密封环30，密封环30内径大于或等于设置密封绝缘层20后的上盖10的外径；上盖10放置于密封环30内，将“L”形的密封环30的上端弯折并与密封绝缘层20紧压固定；

具体的，密封环30的内径略大于密封绝缘层20后的上盖10的外径，便于上盖10与密封环30之间紧压装配，保证密封环30与上盖10之间的密封性能及绝缘性能，防止上盖10与壳体50直接电接触。

S3、电极组件40放置于电池腔54内，电极组件40的另一侧通过负极导体41与上盖10的内壁电连接；

S4、将电解液注入电池腔54内；

S5、密封环30边缘与壳体50的侧壁52的内侧采用焊接或粘接方式密封连接；电极组件的另一侧连接有正极导体，并同时将正极导体焊接于密封环与壳体的连接处。

具体的，密封环30边缘还可以与壳体50的侧壁52的上端边缘采用焊接或粘接方式密封连接，焊接方式可以采用激光焊接。

具体的，在本实施例中，负极导体41连接于上盖10的内壁，正极导体42连接于壳体的侧壁或侧壁上远离底面的一端边缘，即焊接于密封环与壳体的连接处，在进行密封环与壳体的侧壁密封焊接时，可将正极导体同时进行焊接在侧壁的边缘处，即同时完成密封环与壳体的焊接、正极导体与壳体的焊接，此时，正极导体还是连接于壳体的侧壁的内壁，避免了需要单独对正极导体进行焊接，将两道焊接工序减少为一道焊接工序，节约成本、提高生产效率。

当然，在另外的实施例中，正极导体也可以在S2步骤之后焊接于壳体的底面的内壁，或焊接于壳体的侧壁的内壁。

S7、壳体50的侧壁52上远离底面51的一端边缘延伸有截面为弧形的环状凸缘53，将环状凸缘53向轴心方向平压。

具体的，该步骤可以使得截面为“L”形的环状凸缘53从变为截面为弧形的环状凸缘53，保证设置密封环30后的上盖10的外径与环状凸缘53的内径相等，既能更稳定的固定上盖10，防止上盖10直径大于壳体50内径导致无法装配的问题，同时能减小微型柱式锂离子电池轴向长度，达到标准要求。

该制造微型柱式锂离子电池的方法，操作便捷，生产效率高，生产出的微型柱式锂离子电池容量大、密封性能和稳定性能好。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种微型柱式锂离子电池密封结构，其特征在于，包括：具有底面以及环绕底面边缘延伸的侧壁的壳体，与壳体的顶面连接的上盖；所述壳体的顶面敞开，所述上盖与壳体的侧壁通过密封环密封连接，并形成中空的电池腔；所述上盖与密封环之间设有密封绝缘层。

2.根据权利要求1所述的微型柱式锂离子电池密封结构，其特征在于，壳体还包括侧壁上远离底面的一端边缘延伸出截面为弧形的环状凸缘，所述上盖与环状凸缘的内壁通过密封环密封连接。

3.根据权利要求2所述的微型柱式锂离子电池密封结构，其特征在于，所述密封环与壳体之间通过激光焊接或粘胶剂粘接。

4.根据权利要求1所述的微型柱式锂离子电池密封结构，其特征在于，所述壳体为筒状结构，所述上盖为圆形片状结构；所述壳体与上盖的厚度为0.1-0.35mm。

5.根据权利要求1所述的微型柱式锂离子电池密封结构，其特征在于，所述密封环包括截面为U形的环体及环体中间形成的环形槽；密封绝缘层包围上盖的边缘固定，所述环体将上盖的边缘紧压固定于环形槽内。

6.根据权利要求5所述的微型柱式锂离子电池密封结构，其特征在于，所述上盖包括中间部及环绕中间部一体连接的边缘部，所述中间部与边缘部形成台阶结构，所述密封绝缘层环绕固定于边缘部。

7.根据权利要求1所述的微型柱式锂离子电池密封结构，其特征在于，所述密封绝缘层的材料包括聚丙烯、丙烯-乙烯共聚物、聚醚醚酮、聚偏氟乙烯的一种或多种。

8.一种微型柱式锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的微型柱式锂离子电池密封结构，还包括设于电池腔内部的电极组件、电解液；所述电极组件上相对的两侧分别通过正极导体和负极导体连接于壳体的内壁和上盖的内壁。

9.根据权利要求8所述的微型柱式锂离子电池，其特征在于，所述电极组件为螺旋状或层叠结构；所述正极导体为0.006-0.018mm厚度的铝箔，所述负极导体为0.006-0.016mm厚度的铜箔，所述正极导体、负极导体为矩形、条或带状结构。

10.一种制造微型锂离子电池的方法，其特征在于，用于制造8或9所述的微型锂离子电池，包括步骤：

S1、环绕上盖的周缘采用注胶或包边的方式设置密封绝缘层；

S2、提供一截面为“L”形的密封环，密封环内径大于或等于设置密封绝缘层后的上盖的外径；上盖放置于密封环内，将“L”形的密封环的上端弯折并与密封绝缘层紧压固定；

S3、电极组件放置于电池腔内，电极组件的一侧通过负极导体与上盖的内壁电连接；

S4、将电解液注入电池腔内；

S5、密封环边缘与壳体的侧壁的内侧采用焊接或粘接方式密封连接；电极组件的另一侧连接有正极导体，并同时将正极导体焊接于密封环与壳体的连接处。

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