CN113966562A - 可再充电电池 - Google Patents

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Abstract

本发明的一方面是提供一种可再充电电池，其通过减小安装电极端子的厚度增加容量并便于引线接线片与电极端子的连接。根据本发明实施例的可再充电电池包括：通过在第一电极和第二电极之间设置和卷绕隔板形成的电极组件；面向电极组件的卷绕端中的一个并容纳电极组件的壳体；面向卷绕端中的另一个并封闭和密封壳体的开口的盖板；通过插入绝缘密封材料安装在形成于盖板中的端子孔中的电极端子；将第一电极连接到电极端子的第一引线接线片；以及将第二电极连接到壳体的第二引线接线片。

Description

可再充电电池
技术领域
本发明涉及一种可再充电电池。更具体地，本发明涉及一种小型可再充电电池。
背景技术
与不能再充电的原电池不同，可再充电电池可以反复充电和放电。低容量可再充电电池已经被用于诸如移动电话、膝上型计算机和便携式摄像机的小型电子设备，而大容量电池已经被广泛用作用于驱动混合动力车辆的马达的电源。
代表性的可再充电电池包括镍镉(Ni-Cd)电池、镍氢(Ni-MH)电池、锂(Li)电池和锂离子(Li-ion)可再充电电池。特别地，锂离子二次电池具有比主要用作便携式电气设备电源的镍镉电池或镍氢电池高大约三倍的工作电压。此外，锂离子二次电池广泛用于单位重量能量密度高的方面。
特别是，随着对使用蓝牙的可穿戴设备，如头戴式耳机、耳机、智能手表和身体安装医疗设备的需求增加，对能量密度高且超小型的可再充电电池的需求也在增加。
例如，超小型可再充电电池包括硬币电池或纽扣电池。在硬币电池或钮扣电池的情况下，由于整个高度低，如果安装电极端子的部分的厚度增加，则电池容量可能降低。此外，由于弯曲的引线接线片的端部与卷绕电极组件的两端相邻，卷绕电极组件的高度比直径小，因此用于焊接引线接线片的端部和电极端子的可加工性会变差。
发明内容
解决的技术问题
本发明的一方面是提供一种可再充电电池，其通过减小安装电极端子的厚度具有增加的容量，并且便于将引线接线片连接到电极端子。
技术手段
根据本发明实施例的可再充电电池包括：通过在第一电极和第二电极之间设置和卷绕隔板形成的电极组件；面向电极组件的卷绕端中的一个并容纳电极组件的壳体；面向卷绕端中的另一个并封闭和密封壳体的开口的盖板；通过插入绝缘密封材料而安装在形成于盖板中的端子孔中的电极端子；将第一电极连接到电极端子的第一引线接线片；以及将第二电极连接到壳体的第二引线接线片。
绝缘密封材料可以由玻璃密封件(glass seal)形成。
电极端子可以形成为具有与盖板的厚度相同厚度的板。
第一引线接线片可以连接到电极端子，并且第二引线接线片可以连接到壳体。
电极端子可以包括：板部分，具有盖板的第一厚度(t1)薄的第二厚度(t2)，以及双侧凸缘部分，从板部分的外周在厚度方向上向两侧突出并利用具有第一高度(h1)的绝缘密封材料连接到端子孔的内表面。
双侧凸缘部分可以形成为具有与盖板的第一厚度相同的第一高度(h1＝t1)。
第一引线接线片可以通过焊接连接到板部分，并且第二引线接线片可以通过焊接连接到壳体。
电极端子可以包括：板部分，具有比盖板的第一厚度(t1)薄的第三厚度(t3)，以及单侧凸缘部分，从板部分的外周在厚度方向上向一侧突出并利用具有第二高度(h2)的绝缘密封材料连接到端子孔的内表面。
单侧凸缘部分可以形成为具有大于盖板的第一厚度(t1)的第二高度(h2>t1)。
单侧凸缘部分可以被设置成在端子孔中在厚度方向上居中，并且绝缘密封材料可以沿着厚度方向在内侧和外侧形成对称结构。
单侧凸缘部分可以被设置成在端子孔中在厚度方向上居中，端子孔可以具有从厚度方向的中心朝向直径方向的中心突出的突起，并且绝缘密封材料可以在填充突起的同时沿着厚度方向在内侧和外侧形成对称结构。
单侧凸缘部分可以被设置成在端子孔处偏置于盖板的内表面侧而不是外表面，可以通过在端子孔中与盖板的外表面形成水平面来设置板部分，并且绝缘密封材料可以与盖板的外表面和板部分的外表面形成水平面，并且形成沿着厚度方向向内偏置的结构。
根据本发明实施例的可再充电电池可以进一步包括在壳体的底侧介于第二引线接线片和电极组件之间的第一绝缘构件。
根据本发明实施例的可再充电电池可以进一步包括在盖板侧介于第一引线接线片和电极组件之间的第二绝缘构件。
根据本发明实施例的可再充电电池可以进一步包括介于第一引线接线片和盖板之间的第三绝缘构件。
高度(H)可以被设定为壳体和盖板二者的外平面之间的最小距离，直径(D)可以被设定为壳体外周的最大距离，并且高度与直径纸币可以等于或小于1(H/D≤1)。
盖板和电极端子可以由不锈钢形成。
发明效果
这样，本发明的实施例通过将绝缘密封材料插入形成在盖板中的端子孔中来安装电极端子，并且利用第一引线接线片将电极端子连接到电极组件，因此安装电极端子的厚度减小，从而增加容量。此外，本发明的实施例可以促进第一引线接线片和电极端子的连接，因为第一引线接线片激光焊接到薄厚度的薄电极端子。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的可再充电电池的分解透视图。
图2是沿着图1中的线II-II截取的剖视图。
图3是根据本发明第二实施例的可再充电电池的剖视图。
图4是根据本发明第三实施例的可再充电电池的分解透视图。
图5是沿着图4中的线V-V截取的剖视图。
图6是根据本发明第四实施例的可再充电电池的剖视图。
图7是根据本发明第五实施例的可再充电电池的剖视图。
具体实施方式
下文将参考其中示出本发明的实施例的附图更充分地描述本发明。如本领域技术人员将认识到的，所描述的实施例可以以各种不同的方式修改，所有这些都不脱离本发明的范围。附图和描述被认为本质上是例示性的而不是限制性的。在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的元件。
根据本发明实施例的可再充电电池是超小型电池，可以是硬币电池或纽扣电池。这里，硬币电池或纽扣电池是薄的硬币型或纽扣型电池，并且表示高度(H)与直径(D)之比(H/D)为1或更小的电池。
由于硬币电池或纽扣电池主要是圆柱形，所以水平横截面是圆形，但是本发明不限于此，并且水平横截面可以是椭圆形或多边形。在这种情况下，直径是指基于电池的水平方向的最大距离，高度是指从电池的平坦底表面到电池的平坦顶部的上横截面的最小距离。
然而，本发明不限于作为本发明示例的硬币电池或纽扣电池，并且本发明的电池可以是圆柱型或针式电池。在下文中，将示例性地详细描述根据本发明实施例的可再充电电池是硬币电池或纽扣电池的情况。
图1是根据本发明第一实施例的可再充电电池的分解透视图，图2是沿着图1中的线II-II截取的剖视图。参照图1和图2，根据第一实施例的可再充电电池1包括电极组件10、壳体20、盖板30、电极端子40、第一引线接线片51和第二引线接线片52。
电极组件10包括提供在作为电绝缘材料的隔板13的相应表面上的第一电极(11，例如负电极)和第二电极(12，例如正电极)，并且通过卷绕第一电极11、隔板13和第二电极12形成。因此，电极组件10可以具有果子冻卷形状，并且被配置为充电和放电。
此时，电极组件10的卷绕轴线可以平行于壳体20的高度方向布置，并且电极组件10的下表面(两端中的一端)和上表面(两端中的另一端)是平坦的并且彼此平行。
电极组件10在卷绕轴线的位置具有中心销15。当将第一引线接线片51和第二引线接线片52焊接到电极端子40和壳体20时，中心销15的一端粘接第一引线接线片51和电极端子40，另一端粘接第二引线接线片52和壳体20，从而提高焊接性能。中心销15形成为柱体，以使气体和电解质溶液能够在其中流动。此外，中心销可以形成为圆柱体(未示出)。
在下文中，第一电极11和第二电极12是负电极和正电极的情况被作为示例描述，但是本发明不限于此，并且第一电极11和第二电极12可以分别是正电极和负电极。
负电极(11，第一电极)被形成为长带状，并且包括作为活性材料层被涂覆在金属箔(例如，铜箔)的集流体上的区域的负电极涂覆区域和活性材料未被涂覆的区域的负极未涂覆区域。负极未涂覆区域可以在负电极长度方向上位于一侧的一端。
正电极(12，第二电极)被形成为长带状，并且包括作为正电极活性材料层涂覆到金属箔(例如，铝箔)的集流体的区域的正电极涂覆区域和作为未涂覆活性材料的区域的正电极未涂覆区域。正电极未涂覆区域可以在长度方向上设置在正电极的一侧的端部。
壳体20允许电极组件10通过形成在一侧的开口21插入并被容纳。壳体20设定内部容纳电极组件10和电解质溶液的空间。例如，壳体20可以具有低高度的圆柱形状，并且可以在上端具有圆形开口21以插入圆柱形状的电极组件10。
盖板30封闭和密封壳体20的开口21，并且可以联接和焊接到开口21。盖板30对应于开口21形成，并具有端子孔31。
电极端子40通过密封过程用绝缘密封材料60安装在端子孔31中。也就是说，电极端子40和盖板30彼此电绝缘并且具有不同的极性。由于绝缘密封材料60在拆卸状态下不存在，而是在组装状态下存在，所以在图1中省略了绝缘密封材料60，并且在图2中示出了绝缘密封材料60。
在电极组件10中，第一引线接线片(51，负电极接线片)固定安装在负电极11上，第二引线接线片(52，正电极接线片)固定安装在正电极12上。因此，在第一实施例中，电极端子40具有负电极特性，盖板30具有正电极特性。尽管未单独示出，但是电极端子40可以具有正电极特性，盖板30可以具有负电极特性。
第一引线接线片51和第二引线接线片52分别安装在负极未涂覆区域和正电极未涂覆区域中，并且在平行于卷绕轴线延伸之后，它们的端部可以朝向卷绕轴线弯曲。例如，第一引线接线片51和第二引线接线片52的弯曲端可以分别设置到电极组件10的上部分(盖板30侧)和下部分(壳体20侧)。
第一引线接线片51由诸如铜或镍的导电材料制成，并且直接电连接到电极端子40。例如，第一引线接线片51的弯曲端可以通过激光焊接连接到电极端子40。
第二引线接线片52由诸如镍和铝的导电材料制成，并且电连接到壳体20。例如，第二引线接线片52的弯曲端可以通过激光焊接连接到壳体20的底表面。
介于电极端子40和端子孔31之间并围绕电极端子40的绝缘密封材料60可以由例如玻璃密封件形成。绝缘密封材料60使盖板30和电极端子40电绝缘，同时在端子孔31的内表面和电极端子40的外表面之间密封。
如果绝缘密封材料60是玻璃密封件，则盖板30和电极端子40可以由不锈钢制成。此外，绝缘密封材料60必须能够克服热冲击，即使在大约1000℃的高温下。
例如，绝缘密封材料60在经受由充电和放电引起的热冲击和热膨胀时以及在将第一引线接线片51焊接到电极端子40期间应当具有抗裂性。玻璃密封件可以克服这种热冲击。电极端子40的面积可以设定使得在能够克服所需的热冲击的范围内应用绝缘密封材料60。
作为示例，由于电极端子40由具有与盖板30的厚度t相同的厚度t的板形成，所以可以通过绝缘密封材料60提高气密性和粘结性能。并且在盖板30和电极端子40中，外表面形成为共面，内表面形成为共面。
由于工艺特性，绝缘密封材料60通过在电极端子40的圆周外表面和端子孔31的内表面之间注入熔融玻璃而形成，因此它可以比电极端子40和盖板30的外表面更突出，并且可以比内表面更突出。
在第一实施例中，第一引线接线片51连接到形成为板的电极端子40，第二引线接线片52连接到壳体20。第一引线接线片51焊接到电极端子40，但是电极端子40没有向外突出，并且形成与盖板30相同的外表面。
由于第一引线接线片51直接激光焊接到电极端子40，所以便于将第一引线接线片51连接到电极端子40的过程。第二引线接线片51直接激光焊接到壳体20的底部。
此时，中心销15支撑第一引线接线片51和第二引线接线片52，使得第一引线接线片51和电极端子40紧密接触，并且第二引线接线片52和壳体20紧密接触，从而提高了各自的焊接性能。
再次参考图1和图2，第一实施例的可再充电电池1进一步包括第一绝缘构件71，该第一绝缘构件71在壳体20的底侧介于第二引线接线片52和电极组件10之间。第一绝缘构件71在电极组件10和弯曲的第二引线接线片52之间电绝缘。
第一实施例的可再充电电池1在盖板30侧进一步包括介于第一引线接线片51和电极组件10之间的第二绝缘构件72，以及介于第一引线接线片51和盖板30之间的第三绝缘构件73。
第二绝缘构件72在电极组件10和弯曲的第一引线接线片51之间电绝缘。第三绝缘构件73进一步在弯曲的第一引线接线片51和盖板30之间电绝缘。
在本实施例中，第一绝缘构件71和第二绝缘构件72具有中心销15穿过的通孔，使得中心销15更牢固地支撑第一引线接线片51和第二引线接线片52。尽管未示出，第一绝缘构件和第二绝缘构件可以没有通孔，并且中心销可以支撑第一绝缘构件和第二绝缘构件以支撑第一引线接线片和第二引线接线片。
尽管未示出，但是电极组件10沿着外圆周表面的直径方向覆盖有绝缘带。绝缘带在电极组件10的外圆周表面和壳体20的内表面之间电绝缘，同时保护电极组件10的外部。
当第一实施例的可再充电电池1应用于硬币型电池或钮扣型电池时，高度H被设定为壳体20和盖板30二者的外平面之间的最小距离，直径D被设定为壳体20的外周的最大距离。此外，高度H与直径D的比率为1或更小(H/D≤1)。
这样，在高度比直径小的硬币型或钮扣型电池的情况下，由于电极端子40和第一引线接线片51之间的连接结构形成得很薄，在具有相同高度H和直径D的情况下，与连接结构较厚的情况相比，电极组件10的尺寸增加的同时，可再充电电池1整体上的容量可能增加。
以下，描述本发明的第二实施例。与第一实施例相比，省略了相同的部件，并且描述了不同的部件。
图3是示出根据本发明第二实施例的可再充电电池的剖视图。参考图3，在第二实施例的可再充电电池2中，电极端子240包括板部分241和双侧凸缘部分242。
板部分241形成有比盖板30的第一厚度t1薄的第二厚度(t2<t1)。双侧凸缘部分242在厚度方向上从板部分241的外周向两侧突出，具有第一高度h1，并且用绝缘密封材料61连接到端子孔31的内表面。
由于双侧凸缘部分242形成为具有与盖板30的第一厚度t1相同的第一高度(h1＝t1)，所以可以通过绝缘密封材料61提高气密性和接合性能。在电极端子240的双侧凸缘部分242和盖板30中，外表面形成在同一平面中，内表面形成在同一平面中。
板部分241定位成低于盖板30的外表面。绝缘密封材料61可以比电极端子40和盖板30的外表面突出更多，并且由于工艺特性可以比内表面突出更多。
在第二实施例中，第一引线接线片251通过焊接连接到板部分241，第二引线接线片52通过焊接连接到壳体20。由于第一引线接线片251激光焊接到板部分241，所以焊接是容易的。因此，因为板部分241形成有比第一厚度t1薄的第二厚度t2，所以与第一引线接线片251的激光焊接变得更容易。
在这种情况下，中心销215支撑第一引线接线片251和第二引线接线片52，使得第一引线接线片251和电极端子240的板部分241彼此紧密接触，并且第二引线接线片52和壳体20彼此紧密接触，从而提高了各自的焊接性能。
图4是根据本发明第三实施例的可再充电电池的分解透视图，图5是沿着图4中的线V-V截取的剖视图。参照图4和图5，在第三实施例的可再充电电池3中，电极端子340包括板部分341和单侧凸缘部分342。
板部分341形成有比盖板30的第一厚度t1薄的第三厚度t3。单侧凸缘部分342在厚度方向上从板部分341的外周向一侧突出，具有第二高度h2，并且用绝缘密封材料62连接到端子孔31的内表面。
单侧凸缘部分342形成有大于盖板30的第一厚度t1的第二高度(h2>t1)。第二高度h2增大绝缘密封材料62与端子孔31的密封面积，从而提高了气密性和粘结性能。
单侧凸缘部分342在端子孔31中设置在厚度方向的中心，并且绝缘密封材料62沿着厚度方向对称地形成在内侧和外侧。外侧是指可再充电电池3的基于盖板30的外侧，内侧是指可再充电电池3的基于盖板30的内侧。
也就是说，板部分341更突出远离盖板30的外表面，并且单侧凸缘部分342更突出进入盖板30的内表面。因此，绝缘密封材料62可以密封单侧凸缘部分342和端子孔31，同时保持外侧和内侧在厚度方向上的结合性能的平衡。
此外，由于单侧凸缘部分342的第二高度h2大于盖板30的第一厚度t1，所以绝缘密封材料62较厚地形成在单侧凸缘部分342上，较薄地形成在盖板30侧上，并且在它们之间形成斜面。
在第三实施例中，第一引线接线片351通过焊接连接到板部分341，第二引线接线片52通过焊接连接到壳体20。由于第一引线接线片351激光焊接到板部分341，所以焊接是容易的。因此，由于板部分341形成有比第一厚度t1薄的第三厚度t3，所以与第一引线接线片251的激光焊接变得更容易。
此外，由于板部分341在厚度方向上比盖板30的内表面更向外定位，所以第一引线接线片351定位在单侧凸缘部分342的内部。也就是说，通过单侧凸缘部分342，板部分341和第一引线接线片351之间的焊接空间可以在厚度方向上确保更大。
在这种情况下，中心销315支撑第一引线接线片351和第二引线接线片52，以牢固地紧密接触第一引线接线片351和电极端子340的板部分341以及第二引线接线片52和壳体20，从而提高焊接性能。
图6是根据本发明第四实施例的可再充电电池的剖视图。参照图6，在第四实施例的可再充电电池4中，电极端子340的单侧凸缘部分342在端子孔41中设置在厚度方向的中心。
端子孔41进一步具有从厚度方向中心朝向直径方向中心突出的突起411。绝缘密封材料63在填充突起411的同时沿着厚度方向在内侧和外侧形成对称结构。
此时，绝缘密封材料63由于突起411而增加了单侧凸缘部分342和端子孔41之间的粘结面积，从而可以进一步提高密封性能和粘结性能。
图7是根据本发明第五实施例的可再充电电池的剖视图。参照图7，在第五实施例的可再充电电池5中，电极端子540的板部分341被设置成与盖板30的外表面在端子孔31处形成水平表面。电极端子540，即单侧凸缘部分342，从端子孔31向内表面侧偏置和设置。
绝缘密封材料64与盖板30的外表面和板部分341的外表面形成水平面，并且形成由单侧凸缘部分342沿着厚度方向向内偏置的结构。
此时，绝缘密封材料64确保与单侧凸缘部分342和端子孔31的粘结面积，以确保密封性能和粘结性能，同时防止电极端子540突出远离盖板30的外表面。
在这种情况下，中心销415支撑第一引线接线片451和第二引线接线片52，以牢固地粘附第一引线接线片451和电极端子340的板部分341以及第二引线接线片52和壳体20，从而提高各自的焊接性能。
虽然已经结合目前被认为是实用的实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施例。相反，它旨在覆盖包括在所附权利要求范围内的各种修改和等同布置。
<附图标记>
1、2、3、4、5：可再充电电池 10：电极组件
13：隔板 11：第一电极(负电极)
12：第二电极(正电极) 15、215、315、415：中心销
20：壳体 21：开口
30：盖板 31、41：端子孔
40、240、340、540：电极端子 51、251、351、451：第一引线接线片
52：第二引线接片 60、61、62、63、64：绝缘密封材料
71：第一绝缘构件 72：第二绝缘构件
73：第三绝缘构件 24、341：板部分
242：双侧凸缘部分 342：单侧凸缘部分
411：突起 D：直径
H：高度 h1：第一高度
t：厚度 t1：第一厚度
t2：第二厚度 t3：第三厚度

Claims (17)

1.一种可再充电电池，包括：
通过在第一电极和第二电极之间设置和卷绕隔板形成的电极组件；
面向所述电极组件的卷绕端中的一个并容纳所述电极组件的壳体；
面向所述卷绕端中的另一个并封闭和密封所述壳体的开口的盖板；
通过插入绝缘密封材料而安装在形成于所述盖板中的端子孔中的电极端子；
将所述第一电极连接到所述电极端子的第一引线接线片；以及
将所述第二电极连接到所述壳体的第二引线接线片。
2.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中
所述绝缘密封材料由玻璃密封件形成。
3.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中
所述电极端子形成为具有与所述盖板的厚度相同厚度的板。
4.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中
所述第一引线接线片连接到所述电极端子，并且
所述第二引线接线片连接到所述壳体。
5.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中
所述电极端子包括：
板部分，具有比所述盖板的第一厚度(t1)薄的第二厚度(t2)，以及
双侧凸缘部分，从所述板部分的外周在厚度方向上向两侧突出并利用具有第一高度(h1)的绝缘密封材料连接到所述端子孔的内表面。
6.根据权利要求5所述的可再充电电池，其中
所述双侧凸缘部分形成具有与所述盖板的所述第一厚度相同的第一高度(h1＝t1)。
7.根据权利要求5所述的可再充电电池，其中
所述第一引线接线片通过焊接连接到所述板部件，并且
所述第二引线接线片通过焊接连接到所述壳体。
8.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中
所述电极端子包括：
板部分，具有比所述盖板的第一厚度(t1)薄的第三厚度(t3)，以及
单侧凸缘部分，从所述板部分的外周在厚度方向上向一侧突出并利用具有第二高度(h2)的绝缘密封材料连接到所述端子孔的内表面。
9.根据权利要求8所述的可再充电电池，其中
所述单侧凸缘部分形成具有大于所述盖板的所述第一厚度(t1)的第二高度(h2>t1)。
10.根据权利要求9所述的可再充电电池，其中
所述单侧凸缘部分被设置成在所述端子孔中在所述厚度方向上居中，并且
所述绝缘密封材料沿着所述厚度方向在内侧和外侧形成对称结构。
11.根据权利要求9所述的可再充电电池，其中
所述单侧凸缘部分被设置成在所述端子孔中在所述厚度方向上居中，
所述端子孔具有从所述厚度方向的中心朝向直径方向的中心突出的突起，并且
所述绝缘密封材料在填充所述突起的同时沿着所述厚度方向在内侧和外侧形成对称结构。
12.根据权利要求9所述的可再充电电池，其中
所述单侧凸缘部分被设置成在所述端子孔处偏置于所述盖板的内表面侧而不是外表面，
通过在所述端子孔中与所述盖板的外表面形成水平面来设置所述板部分，并且
所述绝缘密封材料与所述盖板的外表面和所述板部分的外表面形成水平面，并且形成沿着所述厚度方向向内偏置的结构。
13.根据权利要求1所述的可再充电电池，进一步包括：
在所述壳体的底侧介于所述第二引线接线片和所述电极组件之间的中。
14.根据权利要求13所述的可再充电电池，进一步包括：
在所述盖板侧介于所述第一引线接线片和所述电极组件之间的第二绝缘构件。
15.根据权利要求14所述的可再充电电池，进一步包括：
介于所述第一引线接线片和所述盖板之间的第三绝缘构件。
16.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中
高度(H)被设定为所述壳体和所述盖板二者的外平面之间的最小距离，
直径(D)被设定为所述壳体外周的最大距离，并且
所述高度与所述直径之比等于或小于1(H/D≤1)。
17.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中
所述盖板和所述电极端子由不锈钢形成。
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