CN114142177A - 一种电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池，包括由极片卷绕成型的电芯本体、用于密封电芯本体的外壳、以及连接电芯本体和外壳的第一极耳、第二极耳；电芯本体设置有卷绕通孔，卷绕通孔内部设置有沿着卷绕通孔周向设置的绝缘保护体；绝缘保护体设置有焊接通孔，焊接通孔与第二极耳相对设置，且在第二极耳上的投影区域为第二极耳与外壳的焊接区域。本发明提供的电池，在从电芯内部进行极耳和外壳的焊接过程中，通过在电芯内部设置绝缘保护体，能够有效阻挡焊接过程中产生的杂质、热量对极片的影响，从而对极片进行有效保护，保证电池的质量和性能。

Description

一种电池

技术领域

本发明涉及一种电池，涉及电化学技术领域。

背景技术

随着便携式电子产品的普及，电池的技术也不断发展。电池通常包括电芯、极耳以及密封电芯和极耳的外壳，电芯主要为电池提供容量，是进行电化学反应的主要场所，极耳是从电芯中将正负极引出的金属导电体，用于连接电芯和外壳，通常采用激光焊/电阻焊等焊接手段，从电芯内部将极耳和外壳焊接在一起。然而上述焊接方式存在飞溅、炸火的风险，容易对极片造成损伤，影响成品电池的安全性和质量，因此，如何解决上述焊接方式对极片的影响受到了越来越多的关注。

发明内容

本发明提供一种电池，用于解决极耳和外壳焊接过程对极片的影响。

本发明提供一种电池，包括由极片卷绕成型的电芯本体、用于密封所述电芯本体的外壳、以及连接所述电芯本体和所述外壳的第一极耳、第二极耳；

所述电芯本体设置有卷绕通孔，所述卷绕通孔内部设置有沿着所述卷绕通孔周向设置的绝缘保护体；

所述绝缘保护体设置有焊接通孔，所述焊接通孔与所述第二极耳相对设置，且在第二极耳上的投影区域为所述第二极耳与所述外壳的焊接区域。

在一种实施方式中，所述绝缘保护体的高度低于所述电芯本体的高度。

在一种实施方式中，所述绝缘保护体的高度为6-10mm。

在一种实施方式中，所述卷绕通孔和所述焊接通孔的轴线重叠。

在一种实施方式中，所述绝缘保护体包括N个由内向外依次同轴套设的圆筒，N为3-10之间的正整数。

在一种实施方式中，所述绝缘保护体的外径为1.5-3mm，内径为1-2mm，厚度为0.2-1mm。

在一种实施方式中，所述绝缘保护体的隔热系数为0.02-0.1W/(m*K)。

在一种实施方式中，所述绝缘保护体包括绝缘材料和隔热材料，所述绝缘材料选自隔膜、绝缘胶纸中的一种或两种，所述隔热材料选自聚间苯二甲酰间苯二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚酰亚胺、氢氧化镁中的一种或多种。

在一种实施方式中，所述隔膜选自聚烯烃多孔膜、陶瓷涂覆隔膜中的一种或多种；所述绝缘胶纸选自聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、芳纶中的一种或多种。

在一种实施方式中，所述第二极耳与所述外壳之间的拉力≥10N。

本发明提供的电池，在从电芯内部进行极耳和外壳的焊接过程中，通过在电芯内部设置绝缘保护体，能够有效阻挡焊接过程中产生的杂质、热量对极片的影响，从而对极片进行有效保护，保证电池的质量和性能。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中纽扣电池的结构爆炸图；

图2为现有技术中纽扣电池的装配整体图；

图3为现有技术中极耳与外壳的焊接示意图；

图4为本发明一实施例提供的纽扣电池的结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的绝缘保护体的俯视图；

图6为本发明一实施例提供的纽扣电池的爆炸图；

图7为本发明一实施例提供的纽扣电池的透视图。

附图标记说明：

100-电芯本体；

a-卷绕通孔；

101-第一极片；

102-第二极片；

201-壳体；

202-负极部；

203-绝缘部；

204-正极部；

205-注液通孔；

206-顶盖；

207-壳盖组件；

300-第一极耳；

400-第二极耳；

500-绝缘保护体；

b-焊接通孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，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。

图1为现有技术中纽扣电池的结构爆炸图，图2为现有技术中纽扣电池的装配整体图，图3为现有技术中极耳与外壳的焊接示意图，如图1-3所示，纽扣电池包括电芯本体100以及容纳和密封电芯本体100的外壳，电芯本体100作为进行电化学反应的部分，用于为纽扣电池提供容量，其包括卷绕成形的第一极片和第二极片，第一极片和第二极片的电极性相反，例如，第一极片为正极/负极极片，第二极片为负极/正极极片，第一极片和第二极片之间的氧化还原反应也就是电化学反应，此外，电芯本体100还包括隔膜，位于第一极片和第二极片之间，用于隔离第一极片和第二极片；

电芯本体100通过极耳与外壳连接，由于极耳是从极片中引出的金属导体，其包括电极性相反的第一极耳300和第二极耳400，当第一极耳300与正极极片连接时，第一极耳300为正极极耳，其一端与正极极片连接，另一端向顶盖组件207方向延伸，相应的，第二极耳400即为负极极耳，其一端与负极极片连接，另一端向壳体201的底壁延伸，并与底壁焊接连接，可以理解的是，根据电池结构的不同，第一极耳也可以为负极极耳，第二极耳可以为正极极耳，具体设置方式根据电池设计需要进行，本发明对此不作进一步限制；

外壳包括壳体201、负极部202、绝缘部203、正极部204以及顶盖206，壳体201为一端封口、另一端开口的圆筒结构，用于容纳电芯本体100，负极部202、绝缘部203、正极部204以及顶盖206共同组合形成壳盖组件207用于覆盖壳体201的开口，实现对电芯本体100的密封；负极部202与壳体201连接，绝缘部203位于负极部202和正极部204之间，防止正极部204与负极部202接触发生短路，负极部202和绝缘部204均为圆环状结构，且正极部204上设置有注液通孔205，用于向壳体201内部注入电解液，顶盖206用于覆盖并密封注液通孔205。

第二极耳400与壳体201底壁焊接过程主要包括：将制备好的电芯本体100放置于壳体201内部，由于电芯本体100是由第一极片、隔膜和第二极片卷绕成型后得到，因此，其靠近卷绕中心的内部包括卷绕通孔a，卷绕通孔a连接电芯本体100的上下两个表面，焊接过程中，将激光束放置在卷绕通孔a远离壳体201底壁的上方，通过卷绕通孔a聚焦在第二极耳400上，完成第二极耳400与壳体201底壁的焊接，可以理解的是，上述方法焊接存在飞溅、炸火的风险，容易对卷绕通孔a孔壁上的极片造成烧伤，影响纽扣电池的安全性和质量。

基于上述问题，本发明提供一种电池，包括由极片卷绕成型的电芯本体、用于密封所述电芯本体的外壳、以及连接所述电芯本体和所述外壳的第一极耳、第二极耳；

所述电芯本体设置有卷绕通孔，所述卷绕通孔内部设置有沿着所述卷绕通孔周向设置的绝缘保护体；

所述绝缘保护体设置有焊接通孔，所述焊接通孔与所述第二极耳相对设置，且在第二极耳上的投影区域为所述第二极耳与所述外壳的焊接区域。

图4为本发明一实施方式提供的纽扣电池的结构示意图，如图4所示，电芯本体100设置有卷绕通孔a，卷绕通孔a内部设置有绝缘保护体500，绝缘保护体500设置有焊接通孔b，即绝缘保护体500位于卷绕通孔a的内部且具有中空的圆筒状结构，绝缘保护体500将卷绕通孔a分为两个部分，第一部分为绝缘保护体500内部的区域，第二部分为绝缘保护体500与卷绕通孔a之间的区域，绝缘保护体500的外表面可以与卷绕通孔a孔壁的极片贴合或不贴合，也就是说，绝缘保护体500的直径可以小于或等于卷绕通孔a的直径；在焊接过程中，可以通过焊接通孔b进行焊接，即将激光束放置在焊接通孔b远离壳体201底壁的上方，通过焊接通孔b聚焦在第二极耳400上，完成第二极耳400与壳体201底壁的焊接，通过设置绝缘保护体500可有效避免焊接过程中产生的杂质、热量对极片的影响，从而对极片进行有效保护，保证电池的质量和性能；此外，在第二极耳400与外壳焊接结束后，绝缘保护体500可放置在卷绕通孔a内部，否则取出过程繁琐，还容易造成对电芯本体100的影响，因此，本发明提供的绝缘保护体可有效保证电池的正常使用。

可以理解的是，本发明以纽扣电池为例进行说明，本发明所描述的电池的特征在不冲突的情况下，同样适用于其他形状的电池。

在一种具体实施方式中，由于绝缘保护体500主要用于保护卷绕通孔a内壁的极片，其应当具备一定的高度，但考虑到绝缘保护体500的稳定性，其高度不宜过高，具体地，绝缘保护体500的高度低于电芯本体100的高度，否则绝缘保护体500在卷绕通孔a内部容易因重心不稳发生晃动，影响电池的使用。

具体地，电芯本体100的高度为8-12mm，绝缘保护体500的高度为6-10mm。

在一种具体实施方式中，所述卷绕通孔和所述焊接通孔的轴线重叠。

图5为本发明一实施例提供的电芯本体的俯视图，如图5所示，由于电芯本体100由第一极片101和第二极片102层叠后由内向外卷绕得到，其内部的卷绕通孔a存在一个中心点，当该中心点与壳体201以及绝缘保护体500的中心点重叠时，有利于第二极耳400与外壳201壳底的焊接，保证焊接点不会发生偏移，即卷绕通孔a和焊接通孔b的轴线重叠，具体焊接过程中可以通过CCD成像技术确定中心点，并使绝缘保护体500的焊接通孔b的中心与该中心点重叠，然后通过激光焊接或电阻焊等焊接方式将第二极耳400和外壳201壳底焊接在一起。

由于焊接过程中会释放大量的热量，为了进一步降低焊接产生的热量对极片的影响，绝缘保护体包括N个由内向外依次同轴套设的圆筒，N为3-10之间的正整数。

绝缘保护体可以具有多层结构，继续参考图5，绝缘保护体500包括4个由内向外依次同轴套设的圆筒，即俯视图所示的4个同心圆，依次套设的N个圆筒有助于减少传递到极片表面的热量，最靠近焊接中心的圆筒的横截面即为第二极耳与外壳的焊接区域，例如，将激光束放置在绝缘保护体500内部的第一个圆筒上，此时，第二极耳与壳体底壁焊接时产生的热量最多，靠近焊接中心的第一个圆筒所吸收的热量也就最多，随着逐渐远离焊接中心，圆筒所吸收的热量逐渐递减，从而使传递到卷绕通孔a孔壁极片上的热量最低。

考虑到电池的体积，绝缘保护体500的体积不宜过大，具体地，绝缘保护体的外径为1.5-3mm，内径为1-2mm，厚度为0.2-1mm。

继续参考图5，当绝缘保护体500包括至少一个圆筒时，规定从内向外为1到N，绝缘保护体500的外径D1为第N个圆筒外圆的直径，绝缘保护体500内径D2为第1个圆筒内圆的直径，绝缘保护体500的厚度d即为圆心一侧，第一个圆筒内圆与第N个圆筒外圆之间的距离，D1＝1.5-3mm，D2＝1-2mm，d＝(D1-D2)/2＝0.2-1mm。

为了进一步提高绝缘保护体的隔热效果，绝缘保护体的隔热系数为0.02-0.1W/(m*K)，隔热系数是绝缘保护体500材料的性能参数，本领域技术人员可以通过查阅资料、文献等获取某种材料的隔热系数，并选择合适的隔热材料制备得到绝缘保护体，可以理解的是，制备绝缘保护体500的材料可以有一种或两种及以上，当选择两种及两种以上材料时，其制备得到的绝缘保护体的隔热系数能够在上述范围内即可。

考虑到第二极耳400与外壳201壳底焊接过程中，绝缘保护体500需要保证第二极耳400和壳体底壁紧贴，防止虚焊，因此，绝缘保护体500还需具备一定的密度，具体地，所述绝缘保护体500包括绝缘材料和隔热材料，其中：

绝缘材料选自隔膜、绝缘胶纸中的一种或多种；

隔膜可以为电芯本体中所使用的隔膜，例如聚烯烃多孔膜、陶瓷涂覆隔膜中的一种或两种；隔膜可以为单层或多层复合隔膜，本发明对此不做限定；

绝缘胶纸选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)、聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)、芳纶中的一种或多种，其中，芳纶可以为间位芳纶(PMIA)或对位芳纶(PPTA)。

根据不同的实际制备需要，可以选择单独的隔膜或者绝缘胶纸，或者也可以将绝缘胶纸粘贴在隔膜的至少一个表面，得到复合绝缘材料。

隔热材料可以为聚间苯二甲酰间苯二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚酰亚胺、氢氧化镁中的一种或多种。

根据不同的实际制备需要，可以将绝缘材料和隔热材料混合制备得到绝缘保护层，也可以在绝缘材料表面涂覆隔热材料，本发明对此不做进一步限定。

本发明所选用的材料，不仅可以起到保护极片的作用，而且保证了第二极耳和壳体底壁的压实，不会存在虚焊等问题，提高了焊接质量。

绝缘保护体由绝缘保护层卷绕得到，即首先制备得到绝缘保护层，随后按照极片卷绕的方法，将绝缘保护层卷绕得到绝缘保护体，根据极片卷绕工艺的不同，绝缘保护层可以与第一极片101或者第二极片102连接并卷绕，具体地，将绝缘保护层的一端与第一极片和/或第二极片连接，以绝缘保护层的另一端作为卷绕中心，采用常规的极片卷绕工艺进行卷绕，此时，绝缘保护体与电芯本体连接；

或者也可以独立卷绕，即首先进行绝缘保护层的卷绕，得到绝缘保护体，随后在绝缘保护体的外周，采用常规制备工艺将第一极片、第二极片卷绕成型得到电芯本体，即得到图5所示的结构，本领域技术人员可以根据生产工艺和需要进行选择，本发明对此不做进一步限制。

图6为本发明一实施例提供的纽扣电池的爆炸图，图7为本发明一实施例提供的纽扣电池的透视图，如图6-7所示，纽扣电池的制备过程包括：首先将绝缘保护层卷绕得到绝缘保护体500，随后在绝缘保护体500外周，将第一极片、隔膜、第二极片依次层叠后由内向外卷绕得到电芯本体100，然后将第一极耳300和第二极耳400从第一/第二极片中引出并与外壳连接，最后，将激光束放置在绝缘保护体500的焊接通孔b远离第二极耳400的上方，对第二极耳400和外壳201底壁进行焊接，使用本发明提供的绝缘保护体，焊接结束后极耳与外壳之间的拉力≥10N，可有效保证极耳与外壳的焊接良率。

综上，本发明提供的电池，在从电芯内部进行第二极耳和外壳的焊接过程中，通过在电芯内部设置绝缘保护体，能够有效阻挡焊接过程中产生的杂质、热量对极片的影响，从而对极片进行有效保护，保证电池的质量和性能；同时，本发明提供的绝缘保护体不会对焊接质量和电池造成影响，保证焊接质量和电池的正常使用。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“覆盖”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。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。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“盖”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者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，而不是指示或者暗示所指的装置或者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。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电池，其特征在于，包括由极片卷绕成型的电芯本体(100)、用于密封所述电芯本体(100)的外壳、以及连接所述电芯本体(100)和所述外壳的第一极耳(300)、第二极耳(400)；

所述电芯本体(100)设置有卷绕通孔(a)，所述卷绕通孔(a)内部设置有沿着所述卷绕通孔周向设置的绝缘保护体(500)；

所述绝缘保护体(500)设置有焊接通孔(b)，所述焊接通孔(b)与所述第二极耳(400)相对设置，且在第二极耳(400)上的投影区域为所述第二极耳(400)与所述外壳的焊接区域。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述绝缘保护体(500)的高度低于所述电芯本体(100)的高度。

3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述绝缘保护体(500)的高度为6-10mm。

4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述卷绕通孔(a)和所述焊接通孔(b)的轴线重叠。

5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述绝缘保护体(500)包括N个由内向外依次同轴套设的圆筒，N为3-10之间的正整数。

6.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述绝缘保护体(500)的外径为1.5-3mm，内径为1-2mm，厚度为0.2-1mm。

7.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述绝缘保护体(500)的隔热系数为0.02-0.1W/(m*K)。

8.根据权利要求1-7任一项所述的电池，其特征在于，所述绝缘保护体(500)包括绝缘材料和隔热材料，所述绝缘材料选自隔膜、绝缘胶纸中的一种或两种，所述隔热材料选自聚间苯二甲酰间苯二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚酰亚胺、氢氧化镁中的一种或多种。

9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述隔膜选自聚烯烃多孔膜、陶瓷涂覆隔膜中的一种或多种；所述绝缘胶纸选自聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、芳纶中的一种或多种。

10.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第二极耳(400)与所述外壳之间的拉力≥10N。

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