CN115084796A - 一种导针复合扣式电池 - Google Patents
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Abstract
本发明属于锂离子电池的技术领域，具体涉及一种导针复合扣式电池，包括电极组件、外壳、垫片、密封件与导电件，外壳用于容纳电极组件，外壳至少设置有一个引出孔；垫片设置有通孔；密封件用于固定连接垫片与外壳，且密封件设置有避空孔；导电件与电极组件电连接，依次穿过引出孔、避空孔与通孔，且与垫片焊接，导电件用于与外部电路电连接。通过密封件将垫片与外壳进行固定连接完成密封，由于不需要对密封件进行机械挤压，因此可以使用较薄厚度的垫片与密封件进行密封，从而增加电池的能量密度，且避免了铆接导致的外壳发生形变，影响电池的良品率，导电件穿出通孔后与垫片进行焊接，垫片能够固定导电件，同时能够进一步加强通孔的密封性能。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池的技术领域，具体涉及一种导针复合扣式电池。
背景技术
如今，随人口的急剧增长和社会经济的迅速发展，资源和能源日渐短缺，环境保护日益受到重视，能源的开发和节省成为当今世界的一个重要课题。锂离子电池作为一种新型二次电池，具有能量密度和功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性好、绿色环保等优点。
常规的硬壳锂离子电池装配过程中，电芯的正、负极耳需要分别与金属外壳设置的正、负极性部位进行连接。同时硬壳锂离子电池需要在外壳对应的正、负极极性处焊接金属片，通过焊接的金属片与外部电路相连接。这样的连接工艺会导致工艺步骤比较复杂，且一定程度上提高了电池的连接电阻，不利于高功率场合的应用。
为了简化电芯与外部电路的连接工艺，现有的硬壳锂离子电池将电极组件的正、负极耳穿过外壳设置的通孔直接引出到外壳外部，再通过对设置在通孔的密封圈进行挤压铆合形成的密封结构，从而完成对通孔的密封，但是通过铆接密封的方式会使密封结构的总厚度为4mm，占电池整体厚度较大的比例，同时由于电池外壳的厚度较小，铆接容易损伤外壳，且铆接的密封圈容易使电池发生漏液。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种导针复合扣式电池，简化电池的装配，提升电池在空间结构上的利用率。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明公开了一种导针复合扣式电池，包括：
电极组件；
外壳，用于容纳电极组件，外壳至少设置有一个引出孔；
垫片，设置有通孔；
密封件，用于固定连接垫片与外壳，且密封件设置有避空孔；
导电件，与电极组件电连接，依次穿过引出孔、避空孔与通孔，且与垫片焊接，导电件用于与外部电路电连接。
优选的，外壳设置有两个引出孔；外壳包括壳体与密封连接于壳体的盖体，壳体包括底壁与侧壁；其中，两个引出孔均设置于盖体；或者两个引出孔均设置于底壁；或者两个引出孔中一个设置于盖体，另一个设置于底壁。
通过将两个引出孔设置在外壳的不同位置，使电池能够适用于不同的用电场景，增加了电池的适用范围，同时通过两个引出孔能够分别引出两个分别电连接正、负极片的导电件，从而使电池能够构成有效的电流回路。
优选的，外壳设置有凹部，引出孔贯通凹部，垫片通过密封件固定连接于凹部。
优选的，电极组件包括第一极片、第二极片与用于隔绝第一极片与第二极片的隔膜，两个导电件分别与设置于第一极片和第二极片的空箔区焊接。
优选的，两个导电件的长度不相同。
优选的，导电件包括焊接部与连接部，焊接部与连接部一体成型，焊接部为片状，连接部为柱状，焊接部用于与空箔区焊接，连接部用于与外部电路电连接，连接部依次穿过引出孔、避空孔与通孔，且与垫片焊接。
优选的，垫片在通孔设置有突缘，突缘沿背离电极组件的方向延伸凸起，通孔的直径沿突缘延伸凸起的方向减小，连接部穿出通孔与突缘焊接。
优选的，连接部的直径大于通孔的直径，连接部与通孔过盈配合。
优选的，连接部与通孔的过盈量为0.01～0.1mm。
优选的，密封件的熔点温度为130℃～150℃。
本发明至少具有以下有益效果：导电件依次穿过引出孔、避空孔与通孔，引出到外壳的外部，从而不用通过焊接外壳的金属连接片，也可以用于与外部电路进行电连接，减少了电池的制造工序，提高了电池的生产效率，提升了小型化电子产品在空间结构上的利用率。同时因为导电件不用焊接外壳的金属连接片，直接用于与外部电路进行电连接，因此降低了电池内阻。相对于通过对密封件进行挤压铆合形成的密封结构的厚度较大，本申请的垫片、密封件与外壳依次层叠，通过密封件将垫片与外壳进行固定连接完成密封，由于不需要对密封件进行机械挤压，因此可以使用较薄厚度的垫片与密封件进行密封，从而增加电池的能量密度，如密封结构的厚度为0.3-0.6mm，也不会影响密封结构的强度。同时扣式电池为小型储能元件，因此外壳的厚度较薄，在进行铆接时容易导致外壳发生形变，影响电池的良品率。导电件穿出通孔后与垫片进行焊接，垫片能够固定导电件，同时能够进一步加强通孔的密封性能。
附图说明
下面将参考附图来描述本发明示例性实施方式的特征、优点和技术效果。
图1为本发明中实施1的导针复合扣式电池的立体结构示意图。
图2为本发明中实施1的导针复合扣式电池的剖视图。
图3为本发明中实施2的导针复合扣式电池的立体结构示意图。
图4为本发明中实施2的导针复合扣式电池的剖视图。
图5为本发明中实施3的导针复合扣式电池的立体结构示意图。
图6为本发明中实施3的导针复合扣式电池的剖视图。
图7为本发明中实施4的导针复合扣式电池的立体结构示意图。
图8为本发明中实施4的导针复合扣式电池的剖视图。
图9为本发明中一实施例的导电件的立体结构示意图。
图10为本发明中一实施例的导电件与第一极片焊接的示意图。
图11为本发明中实施例1的盖体、密封件与导电件组合分解示意图。
其中，附图标记说明如下：
1-电极组件；11-第一极片；12-第二极片；13-隔膜；14-空箔区；2-外壳； 20-引出孔；21-盖体；22-壳体；221-底壁；222-侧壁；23-凹部；3-垫片；30-通孔；31-突缘；4-密封件；40-避空孔；5-导电件；51-连接部；52-焊接部；6-防爆纹。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在发明中，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，或一体的连接；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发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明做进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1至图2与图9至图11所示，本实施例的导针复合扣式电池，包括：电极组件1、外壳2、垫片3、密封件4与导电件5。外壳2用于容纳电极组件1，外壳2 至少设置有一个引出孔20；垫片3设置有通孔30；密封件4用于固定连接垫片3与外壳2，且密封件4设置有避空孔40；导电件5与电极组件1电连接，依次穿过引出孔20、避空孔40与通孔30，且与垫片3焊接，导电件5用于与外部电路电连接。
本实施例至少具有以下有益效果：导电件5依次穿过引出孔20、避空孔40与通孔30，引出到外壳2的外部，从而不用通过焊接外壳2的金属连接片，也可以用于与外部电路进行电连接，减少了电池的制造工序，提高了电池的生产效率，提升了小型化电子产品在空间结构上的利用率。同时因为导电件5不用焊接外壳 2的金属连接片，直接用于与外部电路进行电连接，因此降低了电池内阻。相对于通过对密封件4进行挤压铆合形成的密封结构的厚度较大，本申请的垫片3、密封件4与外壳2依次层叠，通过密封件4将垫片3与外壳2进行固定连接完成密封，由于不需要对密封件4进行机械挤压，因此可以使用较薄厚度的垫片3与密封件4进行密封，从而增加电池的能量密度，如密封结构的厚度为0.3-0.6mm，也不会影响密封结构的强度。同时扣式电池为小型储能元件，因此外壳2的厚度较薄，在进行铆接时容易导致外壳2发生形变，影响电池的良品率。
优选的，垫片3与密封件4均为片状，其中垫片3与密封件4可以为圆形、方形、菱形等形状。减少了垫片3与密封件4占据电池的空间。
优选的，垫片3的通孔30、密封件4的避空孔40与外壳2的引出孔20同轴心，方便导电件5引出外壳2。
优选的，外壳2设置有两个引出孔20；外壳2包括壳体22与密封连接于壳体22的盖体21，壳体22包括底壁221与侧壁222；其中，两个引出孔20均设置于盖体21。进一步的，两个引出孔20均匀分布在盖体21。
需要说明的是，盖体21盖合在壳体22，激光沿着盖体21边缘与壳体22渗透焊接，从而完成盖体21与壳体22的密封连接。壳体22的底壁221与侧壁222可以为一体成型，也可以为侧壁222焊接于底壁221。壳体22与盖体21的材质为现有的硬壳电池常用的金属，如不锈钢、铝、铝合金等。外壳2的横截面形状包括但是不限于方形、圆形、椭圆形、异形等其他结构，在本实施例中为圆形。其中，底壁221或者盖体21可以激光雕刻有防爆纹6，在电池热失控时，电池内部气压可以冲破防爆纹6进行泄压。
优选的，电极组件1包括第一极片11、第二极片12与用于隔绝第一极片11与第二极片12的隔膜13，两个导电件5分别与设置于第一极片11和第二极片12的空箔区14焊接。
将一个导电件5焊接于第一极片11的空箔区14，使该导电件5具有第一极片 11的极性。将一个导电件5焊接于第二极片12的空箔区14，使该导电件5具有第二极片12的极性。由于导电件5会与外部电路进行电连接，因此导电件5作为电极组件1与外部电路进行能量交换的窗口。
具体的，第一极片11与第二极片12中任意一个为正极极片，另一个为负极极片。电极组件1为第一极片11、隔膜13与第二极片12卷绕形成。在对第一极片 11与第二极片12的集流体涂覆活性物质浆料时，通过留下任意一段集流体区域不涂覆活性物质浆料，使未涂覆活性物质浆料的集流体区域为空箔区14，将导电件5与空箔区14紧贴进行超声波焊接，完成导电件5与极片的电连接，将焊接有导电件5的第一极片11与第二极片12通过隔膜13隔绝进行卷绕，从而形成电极组件1。在本实施例中两个导电体从电极组件1的同一端引出。
优选的，两个导电件5长度不相同。
将两个导电件5的长度设置为不相同，在导电件5与空箔区14进行焊接时，可以将不同长度的导电件5分别与第一极片11和第二极片12焊接，从而使不同长度的导电件5具有不同的极性，在第一极片11、隔膜13与第二极片12卷绕成电极组件1后，就能够快速的通过不同长度的导电件5区分出导电件5的极性，从而方便电池与外部电路进行电连接。例如长的导电件5与正极极片焊接，短的导电件 5与负极极片焊接，那么长的导电件5为正极，短的导电件5为负极。
优选的，导电件5包括焊接部52与连接部51，焊接部52与连接部51一体成型，焊接部52为片状，连接部51为柱状，焊接部52用于与空箔区14焊接，连接部51 用于与外部电路电连接，连接部51依次穿过引出孔20、避空孔40与通孔30，且与垫片3焊接。
由于电极组件1为第一极片11、隔膜13与第二极片12卷绕而成，因此通过将焊接部52设置为片状，片状的焊接部52与空箔区14进行超声波焊接，不会对卷绕的电极组件1的受力结构产生影响，从而避免了电极组件1受损。
优选的，连接部51的直径大于通孔30的直径，连接部51与通孔30过盈配合。
导电件5可以为铝或铜，因为铝与铜的硬度较小，因此将连接部51穿过通孔 30时，由于连接部51的直径大于通孔30的直径，连接部51会发生形变，使导电件5能够穿过通孔30。由于连接部51与通孔30的过盈配合，因此连接部51与外壳 2在通孔30处的接触紧密，从而能够达到密封作用，进一步提升电池在通孔30处的密封性能。
优选的，连接部51与通孔30的过盈量为0.01～0.1mm。
由于连接部51在穿过通孔30的过程中会发生形变，导致导电件5穿过通孔30 的难度提升，因此需要将连接部51与通孔30的过盈量限制在为0.01～0.1mm，从而能够保证导电件5发生轻微的形变时就能够通过通孔30，避免导电件5的形变量达到极限依旧无法穿过通孔30。
优选的，密封件4的熔点温度为130℃～150℃。
密封件4可以选用在温度为130℃～150℃发生熔融的绝缘材料，如聚乙烯、聚甲醛、聚丙烯等。在电池发生热失控时，电池内部的温度与气压会上升，当温度上升到130℃时，密封件4开始融化，垫片3、密封件4与外壳2之间的连接结构遭到破坏，在电池升温到危险温度前将电池内部的气体排出，从而达到泄压的效果。
实施例2
如图3与图4所示，与实施例1不同的是，本实施例的垫片3在通孔30设置有突缘31，突缘31沿背离电极组件1的方向延伸凸起，通孔30的直径沿突缘31延伸凸起的方向减小，连接部51穿出通孔30与突缘31焊接。
导电件5位于垫片3面向电极组件1的一侧，因此导电件5穿过通孔30时，会从垫片3面向电极组件1一侧到达垫片3背离电极组件1一侧，由于突缘31沿背离电极组件1的方向延伸凸起，且通孔30沿突缘31延伸凸起的方向减小，因此突缘 31的形状与喇叭相同，导电件5在穿过通孔30的过程中，突缘31能够引导导电件 5穿过通孔30，导电件5会从突缘31的大口进入，再从突缘31的小口出去，从而导电件5穿出通孔30，降低了导电件5穿过通孔30的难度。同时由于突缘31沿背离电极组件1的方向延伸凸起，因此在连接部51与突缘31进行激光焊接，激光焊接的位置能够与密封件4产生一定距离，进而减少激光焊接的热量对密封件4的影响。由于突缘31与连接部51激光焊接，因此进一步提升了电池的密封性能。
实施例3
如图5与图6所示，与实施例1不同的是，本实施例的外壳2设置有凹部23，引出孔20贯通凹部23，垫片3通过密封件4固定连接于凹部23。
垫片3通过密封件4固定连接在外壳2时，由于垫片3与密封件4存在厚度，因此会提升电池整体的高度，影响电池的能量密度。将垫片3通过密封件4固定连接在凹部23，使垫片3与密封件4能够嵌入外壳2，从而降低了垫片3与密封件4的厚度对电池整体高度的影响，提升了电池的能量密度。同时由于垫片3、密封件 4与外壳2的固定连接方式包括但是不限于热压、对贴绝缘胶纸与涂覆绝缘胶水等，因此在进行固定连接时，凹部23也能够限制垫片3与密封件4发生移位，使垫片3与密封件4能够精准地固定在外壳2。
可选的，凹部23的深度可以为底壁221或盖体21厚度的2/3，从而在保证底壁 221或盖体21的结构强度的同时，能够更多地消除垫片3与密封件4的厚度对于电池整体高度的影响。其中，凹部23可以通过对底壁221与盖体21冲压形成。
需要说明的是，本实施例对于凹部23的形状不作具体限制，在考虑到凹部 23是用于消除密封件4与垫片3厚度，因此可以将凹部23设置为与密封件4相匹配的形状，如密封件4为圆环状，那么凹部23可以设置为圆形；如果密封件4为方形环状，那么凹部23可以设置为方形。因为垫片3与导电件5焊接，因此垫片3带电，所以为了避免电池短路，将垫片3的面积设置为小于凹部23的面积。
实施例4
如图7与图8所示，与实施例1不同的是，本实施例的外壳2设置有凹部23，引出孔20贯通凹部23，垫片3通过密封件4固定连接于凹部23，垫片3在通孔30设置有突缘31，突缘31沿背离电极组件1的方向延伸凸起，通孔30的直径沿突缘31 延伸凸起的方向减小，连接部51穿出通孔30与突缘31焊接。
其他结构与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例5
与实施例不同的是，本实施例的两个引出孔20均设置于底壁221。垫片3通过密封件4固定连接于底壁221。优选的，两个引出孔20均匀分布设置于底壁221。
其他结构与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例6
与实施例1不同的是，本实施例的两个引出孔20中一个设置于盖体21，另一个设置于底壁221。一个垫片3通过密封件4固定连接于盖体21，另一个垫片3通过密封件4固定连接于底壁221。相应地，两个导电件5的焊接部52从电极组件1 的不同端引出。
其他结构与实施例1相同，这里不再赘述。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换、组合或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (10)
1.一种导针复合扣式电池，其特征在于，包括：
电极组件(1)；
外壳(2)，用于容纳所述电极组件(1)，所述外壳(2)至少设置有一个引出孔(20)；
垫片(3)，设置有通孔(30)；
密封件(4)，用于固定连接所述垫片(3)与所述外壳(2)，且所述密封件(4)设置有避空孔(40)；
导电件(5)，与所述电极组件(1)电连接，依次穿过所述引出孔(20)、所述避空孔(40)与所述通孔(30)，且与所述垫片(3)焊接，所述导电件(5)用于与外部电路电连接。
2.根据权利要求1所述的导针复合扣式电池，其特征在于，所述外壳(2)设置有两个所述引出孔(20)；所述外壳(2)包括壳体(22)与密封连接于所述壳体(22)的盖体(21)，所述壳体(22)包括底壁(221)与侧壁(222)；其中，两个所述引出孔(20)均设置于所述盖体(21)；或者两个所述引出孔(20)均设置于所述底壁(221)；或者所述两个引出孔(20)中的一个设置于所述盖体(21)，另一个设置于所述底壁(221)。
3.根据权利要求1或2所述的导针复合扣式电池，其特征在于，所述外壳(2)设置有凹部(23)，所述引出孔(20)贯通所述凹部(23)，所述垫片(3)通过所述密封件(4)固定连接于所述凹部(23)。
4.根据权利要求1所述的导针复合扣式电池，其特征在于，所述电极组件(1)包括第一极片(11)、第二极片(12)与用于隔绝所述第一极片(11)与所述第二极片(12)的隔膜(13)，两个所述导电件(5)分别与设置于所述第一极片(11)和所述第二极片(12)的空箔区(14)焊接。
5.根据权利要求4所述的导针复合扣式电池，其特征在于，两个所述导电件(5)长度不相同。
6.根据权利要求4所述的导针复合扣式电池，其特征在于，所述导电件(5)包括焊接部(52)与连接部(51)，所述焊接部(52)与所述连接部(51)一体成型，所述焊接部(52)为片状，所述连接部(51)为柱状，所述焊接部(52)用于与所述空箔区(14)焊接，所述连接部(51)用于与所述外部电路电连接，所述连接部(51)依次穿过所述引出孔(20)、所述避空孔(40)与所述通孔(30)，且与所述垫片(3)焊接。
7.根据权利要求6所述的导针复合扣式电池，其特征在于，所述垫片(3)在所述通孔(30)设置有突缘(31)，所述突缘(31)沿背离所述电极组件(1)的方向延伸凸起，所述通孔(30)的直径沿所述突缘(31)延伸凸起的方向减小，所述连接部(51)穿出所述通孔(30)与所述突缘(31)焊接。
8.根据权利要求6或7所述的导针复合扣式电池，其特征在于，所述连接部(51)的直径大于所述通孔(30)的直径，所述连接部(51)与所述通孔(30)过盈配合。
9.根据权利要求8所述的导针复合扣式电池，其特征在于，所述连接部(51)与所述通孔(30)的过盈量为0.01～0.1mm。
10.根据权利要求1所述的导针复合扣式电池，其特征在于，所述密封件(4)的熔点温度为130℃～150℃。
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