CN115312925A - 一种新型方形金属壳电池及其制造安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池行业技术领域，尤其涉及一种新型方形金属壳电池及其制造安装方法，包括金属外壳与安装于金属外壳内的卷芯，所述金属外壳包括壳体与盖帽，所述壳体与盖帽均为方形或类方形结构，盖帽盖合于壳体上，所述卷芯为方形卷绕结构，并与壳体及盖帽结构相适配，卷芯密封安装于壳体与盖帽内；本发明通过设置方形卷绕结构的卷芯，并将壳体与盖帽设计成与卷芯适配的方形结构，减小了电池的厚度与体积，便于在小型电子设备中使用。

Description

一种新型方形金属壳电池及其制造安装方法

技术领域

本发明涉及电池行业技术领域，尤其涉及一种新型方形金属壳电池及其制造安装方法。

背景技术

对于蓝牙耳机等小型电子设备而言，需要在其内部安装电池进行供电，然而，这类小型电子设备的电池通常都是特制电池，导致生产及后期的维修更换成本过高。

因此，为了降低成本，现有技术通常使用纽扣电池对这类小型电子设备进行供电；但是，纽扣电池的正负极材料与电解液对水分极其敏感，空气中的水分会对正负极材料产生分解的化学反应，从而电池气涨，高内阻，失效，而现有技术中的纽扣电池通常是通过单工序铆合的方式将正极壳、负极壳与密封圈封装内部材料，这种封装方式没有缴错功能，且密封面单一易漏气漏液，导致纽扣电池内的电解液容易蒸发，使正负极材料接触外部空气对电池造成破坏，且空气中的水分也容易进入电池内部，对正负极材料分解从而影响其传导能力，并使电解液变质、短路，影响电池的使用安全与寿命。

发明内容

为了解决上述背景技术中的问题，本发明提供了一种新型方形金属壳电池及其制造安装方法，可增强电池的密封效果，具有更好的安全性能，从而提高使用寿命。

本发明解决其技术问题所采取的方案是：一种新型方形金属壳电池，包括金属外壳与安装于金属外壳内的卷芯，所述金属外壳包括壳体与盖帽，所述壳体与盖帽均为方形或类方形结构，盖帽盖合于壳体上，所述卷芯为方形卷绕结构，并与壳体及盖帽结构相适配，卷芯密封安装于壳体与盖帽内。

进一步的，所述盖帽顶部安装有隔离件，所述隔离件上贴合有金属件，所述卷芯上分别设有正极极耳与负极极耳，所述负极极耳与金属件电连接，所述正极极耳与壳体电连接。

进一步的，所述盖帽上设有通孔，所述隔离件贴合于盖帽顶部并覆盖在通孔上，所述隔离件与通孔对应的位置处设有隔离孔，所述负极极耳依次穿过通孔与隔离孔并固定连接于金属件底部。

进一步的，所述负极极耳与正极极耳分别设于卷芯上下两端，所述正极极耳固定连接至壳体底部。

进一步的，所述正极极耳与负极极耳平行设于卷芯上方，所述正极极耳固定连接于盖帽底部。

进一步的，所述盖帽边缘处设有用于提高盖帽与壳体连接强度的封边台阶。

一种新型方形金属壳电池的制造安装方法，适用于如权利要求6所述的金属壳电池，包括以下步骤：

S1、盖帽的制作：将盖帽切割成型并进行特殊氧化处理，随后将盖帽边缘向盖帽顶部弯折形成封边台阶，再在盖帽上冲切形成通孔；

S2、隔离件的制作：选取极耳胶作为隔离件，并在隔离件上加工出小于通孔的隔离孔，随后将隔离件贴合在盖帽顶部，并使隔离孔与通孔的位置对应；

S3、金属件的制作：将金属件切割成型，再对金属件进行特殊氧化处理，随后将金属件贴合在隔离件上；

S4、卷芯的安装：将卷芯上的负极极耳穿过通过与隔离孔并点焊在金属件底部，再将卷芯的正极极耳点焊在壳体的内壁上，随后进行真空烘烤，最后往壳体内注入电解液；

S5、盖帽与壳体的密封：将盖帽盖合在壳体的开口处，使封边台阶与壳体开口处的侧壁紧贴，随后对封边台阶与壳体贴合的位置进行激光焊接形成电池。

进一步的，所述盖帽与所述的金属件及所述壳体的材质为金属铝、金属镍、或镀镍金属中的其中一种。

进一步的，所述隔离件的主要成分包括聚丙烯、改性聚丙烯和全芳香系类聚酯。

进一步的，步骤S1与步骤S3中所述的特殊氧化处理方法为接触曝气法。

综上所述，本发明的有益效果为：

1、本发明通过设置方形卷绕结构的卷芯，减小了电池的厚度，并将壳体与盖帽设计成与卷芯适配的方形或类方形结构，使卷芯密封安装时可充分利用了电池的内部空间，可减小电池的体积，从而便于在小型电子设备中使用。

2、本发明通过在盖帽上安装ppa材料的隔离件，使电池具有良好的密封效果，并且使隔离件在电池内部压力达到一定值时，可以从盖帽上脱离释放内压，起到保护作用，安全性能好。

3、本发明将盖帽与壳体通过激光焊接工艺进行封装，与现有技术铆压的封装方式相比，减小了盖帽与壳体连接所占用的空间，并且使提高了盖帽与壳体连接后的密封效果。

上述说明仅是本发明的技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本实施例壳体组件的结构示意图；

图2为本实施例的剖视图；

图3为本实施例壳体组件的分解图；

图4为本实施例正极极耳与负极极耳相对设置的示意图；

图5为本实施例正极极耳与负极极耳平行设置的示意图。

图中：1、外壳组件；11、壳体；12、盖帽；121、通孔；122、封边台阶；2、卷芯；21、正极极耳；22、负极极耳；3、隔离件；31、隔离孔；4、金属件。

具体实施方式

为了使本发明的内容能更容易被清楚的理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步说明。

需要说明的是，本文所使用的术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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发明和简化描述，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发明的限制。除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和图3所示，一种新型方形金属壳电池，包括外壳组件1与安装于外壳组件1内的卷芯2，本实施例中的外壳组件1包括壳体11与盖合于壳体11上的盖帽12，且卷芯2密封安装于壳体11与盖帽12内，使卷芯2与电解液可通过盖帽12与壳体11密封起来，避免漏液；本实施例的卷芯2上分别连接有正极极耳21与负极极耳22，是卷芯2可通过正极极耳21与负极极耳22分别连接用电设备的正负极从而实现电池的正常供电，其中，本实施例的负极极耳22穿过盖帽12并连接在设置于盖帽12顶部的金属件4上，通过金属件4与用电设备的负极连接，正极极耳21则与壳体11连接，并通过壳体11与设备的正极相连，从而实现对设备的供电。

因卷绕形成卷芯2的电极卷曲曲率对弯曲位置的应力有明显影响，若曲率过大，容易导致卷芯2断裂，进而导致目前圆形卷绕结构的卷芯2只能设置成4mm的厚度，限制了电池厚度的进一步缩小；因此，如图2所示，为了减小电池的厚度，本实施例的卷芯2设计为方形卷绕结构，与圆形卷绕结构相比，方形卷绕结构的卷芯2的极片宽度更宽，不易断裂，使的卷芯2的弯曲位置可以以更大的曲率进行弯曲，进而使电池的整体厚度减小，便于在小型电子设备上使用;并且，本实施例的壳体11及盖帽12均为方形或类方形结构，且卷芯2的结构与壳体11及盖帽12的结构相适配，使卷芯2密封在壳体11与盖帽12内时，可充分利用壳体11的内部空间，从而使本实施例使用较小的壳体11便可对卷芯2进行安装，进而使电池的整体体积减小，便于使用。

为了提高本实施例电池的密封效果，本实施例在盖帽12的顶部设置了隔离件3，并且将金属件4贴合在隔离件3上，使负极极耳22穿过盖帽12的位置处可以通过隔离件3进行密封，从而提高本实施例电池的密封效果，避免电解液泄露，同时隔离件3的设置，还可将负极的金属片与正极的盖帽12分离开来，避免电池短路影响正常使用。

具体的，如图3所示，本实施例的盖帽12上设有通孔121，同时隔离件3上设有隔离孔31，负极极耳22可依次穿过通孔121与隔离孔31与金属件4实现连接；其中，隔离件3盖合在通孔121上，且金属件4盖合在隔离孔31上，使用于供负极极耳22与金属件4连接的通孔121与隔离孔31可以在隔离件3的作用下密封起来，使本实施例实现负极极耳22与金属件4连接的同时，还具有良好的密封效果。

如图2及图3所示，本实施例的隔离孔31的孔径小于通孔121的孔径，使隔离件3贴合在盖帽12上方、且金属件4贴合在隔离件3上方后，可减小通孔121与隔离孔31处形成的空腔，从而提升其密封效果，并且可在电池内部压力过大时减小此处的压力，避免隔离件3松动导致电池漏液或金属件4脱离；同时，隔离件3贴合在盖帽12上方后，隔离件3的本体部分可覆盖在通孔121上方,从而使电池内部压力达到一定值时，电池内部的压力可以直接从通孔121处作用在隔离件3上，可对压力进行缓冲，避免盖帽12直接被压力顶开，可起到保护作用，安全性能好。

如图4所示，为了便于正极极耳21与负极极耳22分别与壳体11及金属件4的连接，本实施例的正极极耳21与负极极耳22分别设置在卷芯2的上下两端，负极极耳22连接时，可直接向上依次通穿过通孔121与隔离孔31连接在金属件4底部，正极极耳21则直接与壳体11底部连接，使本实施例的电池安装后，金属件4与设备的负极接触、壳体11与设备的正极接触，从而使电池内部的卷芯2的正极与设备的正极连接，卷芯2的负极与设备的负极连接，实现本实施例电池的正常供电。

如图5所示，在另一实施例中，正极极耳21与负极极耳22平行设置在卷芯2上方，使负极极耳22连接时，负极极耳22仍可以直接通过通孔121与隔离孔31连接在金属件4底部，从而实现与设备负极的连接；而盖帽12与壳体11直接焊接接触，因此正极极耳21可直接连接在盖帽12底部实现与设备正极的连接，亦可实现电池的正常供电；并且，该实施例与上述实施例对比，无需在壳体11狭小的空间内进行正极极耳21的焊接，连接方式更加便捷；同时，负极极耳22与正极极耳21同向设置也使得卷芯2的整体长度减小，从而减小了本实施例电池的长度，便于使用在如蓝牙耳机等体积较小的电子设备中使用。

如图1至图3所示，本实施例的盖帽12边缘处设有向盖帽12顶部弯折形成封边台阶122，盖帽12与壳体11安装时，封边台阶122可嵌在壳体11内，从而提高盖帽12与壳体11的连接效果；并且，封边台阶122的设置，使盖帽12与壳体11连接后，可在封边台阶122上进行焊接，可提高焊层的连接强度，避免焊层脱落导致电池的密封效果变差。

为实现上述目的，本实发明提供了一种新型方形金属壳电池的制造安装方法，适用于上述的金属壳电池，包括以下步骤：

S1、盖帽12的制作：将盖帽12切割成型并进行特殊氧化处理，随后将盖帽12边缘向盖帽12顶部弯折形成封边台阶122，再在盖帽12上冲切形成通孔121；

S2、隔离件3的制作：选取ppa改性胶作为隔离件3，并在隔离件3上加工出小于通孔121的隔离孔31，随后将隔离件3贴合在盖帽12顶部，并使隔离孔31与通孔121的位置对应；

S3、金属件4的制作：将金属件4切割成型，再对金属件4进行特殊氧化处理，随后将金属件4贴合在隔离件3上；

S4、卷芯2的安装：将卷芯2上的负极极耳22穿过通过与隔离孔31并点焊在金属件4底部，再将卷芯2的正极极耳21点焊在壳体11的内壁上，随后进行真空烘烤，最后往壳体11内注入电解液；

S5、盖帽12与壳体11的密封：将盖帽12盖合在壳体11的开口处，使封边台阶122与壳体11开口处的侧壁紧贴，随后对封边台阶122与壳体11贴合的位置进行激光焊接形成电池。

其中，本实施例中的盖帽12、金属件4及壳体11的材质为金属铝、金属镍、或镀镍金属中的其中一种，具有优越的耐电解液性和绝缘性，便于延长本实施例电池的使用寿命；同时，本实施例的隔离件3为ppa改性胶，其主要成分包括聚丙烯、改性聚丙烯和全芳香系类聚酯，具有优秀的强度、韧度和硬度性能，使电池内部压力过大时，隔离件3可充分吸收压力避免电池开裂，具有良好的安全性能；并且，ppa 的隔离件3还具有良好的耐热与耐化学性能，可避免电池内部的电解液对隔离件3造成腐蚀，且可承受电池充放电时产生的热量，从而使电池具有较长的使用寿命；需要注意的是，本申请仅是使用了ppa材料作为隔离件3，其生产制造过程为现有技术，且并非本申请的改进点，因此此处不再赘述。

本实施例中的步骤S1与步骤S3中的特殊氧化处理方法为接触曝气法，通过接触曝气法对盖帽12与金属件4进行氧化，使盖帽12与金属件4的防腐蚀能力更强，进一步提高本实施例电池的使用寿命，并且通过接触曝气法进行氧化，可提高盖帽12与金属件4的氧化效果与氧化效率，且可使盖帽12与金属件4的表面氧化效果更加均匀，从而使电池外壳的强度增大，提高电池的使用寿命；同时，使用该方法进行氧化，成本较低，适用于大规模操作。

本实施例的工作原理为：本实施例通过设置方形卷绕结构的卷芯2，减小了电池的厚度，并将壳体11与盖帽12设计成与卷芯2适配的方形或类方形结构，使卷芯2密封安装时可充分利用了电池的内部空间，可减小电池的体积，从而便于在小型电子设备中使用；并且，本实施例通过在盖帽12上安装ppa材料的隔离件3，使电池具有良好的密封效果，并且使隔离件3在电池内部压力达到一定值时，可以从盖帽12上脱离释放内压，起到保护作用，安全性能好。

以上所述的实施例仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明的保护范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化和修改，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型方形金属壳电池，包括金属外壳与安装于金属外壳内的卷芯（2），其特征在于：所述金属外壳包括壳体（11）与盖帽（12），所述壳体（11）与盖帽（12）均为方形或类方形结构，盖帽（12）盖合于壳体（11）上，所述卷芯（2）为方形卷绕结构，并与壳体（11）及盖帽（12）结构相适配，卷芯（2）密封安装于壳体（11）与盖帽（12）内。

2.根据权利要求1所述的一种新型方形金属壳电池，其特征在于：所述盖帽（12）顶部安装有隔离件（3），所述隔离件（3）上贴合有金属件（4），所述卷芯（2）上分别设有正极极耳（21）与负极极耳（22），所述负极极耳（22）与金属件（4）电连接，所述正极极耳（21）与壳体（11）电连接。

3.根据权利要求2所述的一种新型方形金属壳电池，其特征在于：所述盖帽（12）上设有通孔（121），所述隔离件（3）贴合于盖帽（12）顶部并覆盖在通孔（121）上，所述隔离件（3）与通孔（121）对应的位置处设有隔离孔（31），所述负极极耳（22）依次穿过通孔（121）与隔离孔（31）并固定连接于金属件（4）底部。

4.根据权利要求3所述的一种新型方形金属壳电池，其特征在于：所述负极极耳（22）与正极极耳（21）分别设于卷芯（2）上下两端，所述正极极耳（21）固定连接至壳体（11）底部。

5.根据权利要求3所述的一种新型方形金属壳电池，其特征在于：所述正极极耳（21）与负极极耳（22）平行设于卷芯（2）上方，所述正极极耳（21）固定连接于盖帽（12）底部。

6.根据权利要求4或5所述的一种新型方形金属壳电池，其特征在于：所述盖帽（12）边缘处设有用于提高盖帽（12）与壳体（11）连接强度的封边台阶（122）。

7.一种新型方形金属壳电池的制造安装方法，其特征在于：适用于如权利要求6所述的方形金属壳电池，包括以下步骤：

S1、盖帽（12）的制作：将盖帽（12）切割成型并进行特殊氧化处理，随后将盖帽（12）边缘向盖帽（12）顶部弯折形成封边台阶（122），再在盖帽（12）上冲切形成通孔（121）；

S2、隔离件（3）的制作：选取极耳胶作为隔离件（3），并在隔离件（3）上加工出小于通孔（121）的隔离孔（31），随后将隔离件（3）贴合在盖帽（12）顶部，并使隔离孔（31）与通孔（121）的位置对应；

S3、金属件（4）的制作：将金属件（4）切割成型，再对金属件（4）进行特殊氧化处理，随后将金属件（4）贴合在隔离件（3）上；

S4、卷芯（2）的安装：将卷芯（2）上的负极极耳（22）穿过通过与隔离孔（31）并点焊在金属件（4）底部，再将卷芯（2）的正极极耳（21）点焊在壳体（11）的内壁上，随后进行真空烘烤，最后往壳体（11）内注入电解液；

S5、盖帽（12）与壳体（11）的密封：将盖帽（12）盖合在壳体（11）的开口处，使封边台阶（122）与壳体（11）开口处的侧壁紧贴，随后对封边台阶（122）与壳体（11）贴合的位置进行激光焊接形成电池。

8.根据权利要求7所述的一种新型方形金属壳电池的制造安装方法，其特征在于：所述盖帽（12）与所述的金属件（4）及所述壳体（11）的材质为金属铝、金属镍、或镀镍金属中的其中一种。

9.根据权利要求7所述的一种新型方形金属壳电池的制造安装方法，其特征在于：所述隔离件（3）的主要成分包括聚丙烯、改性聚丙烯和全芳香系类聚酯。

10.根据权利要求7所述的一种新型方形金属壳电池的制造安装方法，其特征在于：步骤S1与步骤S3中所述的特殊氧化处理方法为接触曝气法。

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