CN116190873A - 一种黏合结构钢壳扣式电池及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种黏合结构钢壳扣式电池及其制造方法，属于钢壳扣式电池的技术领域，其中，黏合结构钢壳扣式电池的主要技术方案是，包括：壳体；盖板，所述盖板安装在所述壳体上，并与所述壳体形成空腔结构；所述盖板包括堆叠排布的负极端盖、正极极柱和骨架层，所述盖板各部分的接触面之间采用胶水相黏合。本申请通过黏合结构对盖板的各组件之间进行密封，提高了钢壳扣式电池长期存储的密封性。

Description

一种黏合结构钢壳扣式电池及其制造方法

技术领域

本发明涉及钢壳扣式电池的技术领域，具体地，主要涉及一种黏合结构钢壳扣式电池及其制造方法。

背景技术

钢壳扣电池也称纽扣电池，在现有的纽扣电池中，盖板与极柱的封装采用塑料热复合的方案，盖板、密封组件、极柱三者采用层叠堆叠的结构，盖板、极柱等组件之间采用PFA、PEEK、PP、PE等高分子材料热复合密封。

如申请公布号为CN108682755A的中国专利文件公开的一种纽扣电池及其制造方法，其主要技术方案是：包括封装壳体、安装在封装壳体内的电芯、及连接所述电芯的导电端子；封装壳体包括第一壳体及第二壳体，所述第一壳体由尼龙层、铝层及PP层复合而成；所述第二壳体由尼龙层、铝层及PP层复合而成，第一壳体及第二壳体通过热熔连接以对电芯进行密封处理。

在诸如上述纽扣电池壳体的密封部位，因高分子材料加热时会重结晶，材料间隙内有毛细效应，长时间存储后外部的水分和内部的电解液向高分子材料内扩散，最终会导致密封层失效，电池发生损坏。

此外，对盖板和壳体的焊接一般是在灌注电解液之后进行的，焊接部位会有残留的电解液，焊接时会影响焊缝的结构强度，导致焊接缝隙过早发生开裂，影响电池的密封及使用寿命。

有鉴于此，需要对现有钢壳扣式电池的相关技术进行改进。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种黏合结构钢壳扣式电池及其制造方法，以改善钢壳扣式电池的密封效果。

本发明公开的一种黏合结构钢壳扣式电池，包括：壳体；盖板，所述盖板安装在所述壳体上，并与所述壳体形成空腔结构；所述盖板包括堆叠排布的负极端盖、正极极柱和骨架层，所述盖板各部分的接触面之间采用胶水相黏合。

优选地，所述正极极柱与所述骨架层相连接，所述正极极柱与所述骨架层的接触面之间的胶水形成第一黏合层；所述负极端盖与所述骨架层相连接，所述负极端盖与所述骨架层的接触面之间的胶水形成第二黏合层。

优选地，所述盖板还包括补强板，所述骨架层与所述补强板相连接，所述骨架层与所述补强板的接触面之间的胶水形成第三黏合层。

优选地，所述正极极柱上设置有凸起部，所述骨架层上开设有第一连接孔，所述补强板上开设有第二连接孔，所述凸起部依次穿过所述第一连接孔和所述第二连接孔。

优选地，所述骨架层上开设有支撑孔。

优选地，所述壳体上设置有刻痕。

优选地，所述壳体内安装有电芯、负极极耳和正极极耳。

本发明还公开一种黏合结构钢壳扣式电池的制造方法，用于制造上述任一种钢壳扣式电池，包括如下步骤：

步骤一，电芯组装：将正极极片、负极极片和隔离膜组装成电芯；

步骤二，正极极耳焊接：将正极极耳的一端焊接在正极极片的空箔上，另一端焊接在正极极柱的凸起部上；

步骤三，负极极耳焊接：将负极极耳的一端焊接在负极极片的空箔上，另一端焊接在壳体的内壁上；

步骤四，正极极耳绝缘处理：对正极极耳的非焊接点进行绝缘处理；

步骤五，胶水涂覆：将胶水附着在负极端盖、正极极柱和补强板的表面，再将胶水均匀涂覆在附着面上；

步骤六，盖板结合：将负极端盖、正极极柱、骨架层与补强板的组合体放置在固定夹具内加压，同时放置在真空状态下去除各个接触面的气体，使正极极柱与骨架层之间形成第一黏合层、负极端盖与骨架层之间形成第二黏合层、补强板与骨架层之间形成第三黏合层；

步骤七，焊接壳体和盖板；

步骤八，加注电解液：通过注液孔在壳体内部加注电解液；

步骤九，密封注液孔：将密封箔片放置于注液孔处，使凹陷部与注液孔对准进行焊接，并将注液孔封闭。

优选地，胶水涂覆时，将负极端盖、正极极柱、补强板放置在旋转电机的底座上，胶水滴在工件的表面后，在离心力的作用下，使胶水均匀的分布在工件表面。

优选地，胶水涂覆时，将胶水雾化后喷涂在负极端盖、正极极柱、补强板的表面，静置一段时间，直到胶水在表面张力的作用下自动均匀分布在工件的表面。

本申请的有益效果在于：

第一方面，由于正极极柱、负极端盖和补强板的封装采用密封胶水和多孔骨架层黏合密封的方案，负极端盖、正极极柱、补强板与多孔骨架层具有较大的接着表面，密封效果更好，且通过黏合结构、真空加压的方式能够更好的保证接着、连接部位黏合均一，相较于高分子材料热复合密封的方式，不会产生毛细效应造成密封失效的情况，从而极大地提高了钢壳扣式电池长期存储的密封性。

第二方面，在对盖板和壳体进行焊接后再进行电解液的灌注，从而焊接时壳体内部无电解液、焊缝处无电解液附着，可使焊缝均匀、焊接质量好，不影响焊接部位的结构强度，而焊接面、焊缝均为水平方向，焊接时稍加压力，即可保证负极端盖与壳体的紧密接触，有利于避免缝隙和焊缝内残余应力的产生，对焊接的环境要求低，降低了对环境进行温湿度控制所产生的额外成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明的黏合结构钢壳扣式电池的剖视图，电芯侧放；

图2为本发明的黏合结构钢壳扣式电池的剖视图，电芯平放；

图3为本发明的黏合结构钢壳扣式电池的仰视图，用于示出密封箔片；

图4为盖板的爆炸图；

图5为盖板的剖视图；

图6为图5中I处的局部放大图；

图7为实施例1中盖板与壳体的连接结构示意图；

图8为实施例2中盖板与壳体的连接结构示意图；

图9为实施例3中盖板与壳体的连接结构示意图；

图10为实施例4中盖板与壳体的连接结构示意图；

图11为实施例5中盖板与壳体的连接结构示意图；

图12为实施例6中盖板与壳体的连接结构示意图。

附图标记说明：1、壳体；11、刻痕；12、注液孔；13、阶梯部；131、支撑环；2、盖板；21、负极端盖；211、台阶部；22、正极极柱；221、凸起部；23、骨架层；231、第一连接孔；232、支撑孔；24、补强板；241、第二连接孔；25、第一黏合层；26、第二黏合层；27、第三黏合层；3、电芯；31、负极极片；32、正极极片；33、隔膜；4、负极极耳；5、正极极耳；6、密封箔片；61、凹陷部。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

实施例1

参照图1～7，为本发明公开的一种黏合结构钢壳扣式电池，包括壳体1、盖板2、电芯3、负极极耳4、正极极耳5以及密封箔片6，其中，壳体1为一端设有开口的筒状结构，另一端具有底面，壳体1开口的形状包括但不限于方形、圆形、椭圆形和多边形，在本实施例中采用圆形，盖板2的整体结构与壳体1开口的形状相同，盖板2安装在壳体1的开口处，用于对壳体1的开口进行封闭以形成空腔，电芯3、负极极耳4和正极极耳5均安装在壳体1和盖板2所形成的封闭空间内，负极极耳4以及正极极耳5均连接在盖板2与电芯3之间，用于电流的导通；壳体1的底面上开设有注液孔12，注液孔12为圆形通孔，用于电解液的灌注，密封箔片6安装在注液孔12处，用于对注液孔12进行密封；密封箔片6上设有圆形的凹陷部61，可提高对注液孔12的密封效果。

参照图1～7，盖板2安装在壳体1的开口处，盖板2包括负极端盖21、正极极柱22、骨架层23、补强板24、第一黏合层25、第二黏合层26和第三黏合层27，其中，负极端盖21为中部设有开口的环形金属板，负极端盖21的外周边缘与壳体1开口的边缘通过焊接的方式密封固定连接，正极极柱22设置在负极端盖21的内圈，正极极柱22为圆形板，正极极柱22朝向壳体1底部的表面上设有圆形的凸起部221，方便与正极极耳5相连接，正极极柱22与负极端盖21同轴同心设置，正极极柱22的外周边缘与负极端盖21内圈边缘之间设置有间隙。

参照图1～7，骨架层23为圆形板，骨架层23的圆心处开设有与凸起部221相配合的第一连接孔231，骨架层23上还开设有多个支撑孔232，用于优化盖板2的结构，正极极柱22除凸起部221外的内表面与骨架层23相接触；补强板24为圆形板，补强板24的圆心处开设有用于和凸起部221相配合的第二连接孔241，补强板24用于提高盖板2整体的结构强度，并提高盖板2的密封性，盖板2的各部分之间均相互平行，负极端盖21、第二黏合层26、骨架层23、第三黏合层27和补强板24沿着靠近壳体1底面的方向上依次堆叠排布，第二黏合层26用于将负极端盖21与骨架层23的接触面相黏合，第三黏合层27用于将补强板24与骨架层23的接触面相黏合，另外，正极极柱22的凸起部221依次穿过第一连接孔231和第二连接孔241，第一黏合层25用于将正极极柱22与骨架层23的接触面相黏合，第一黏合层25、第二黏合层26和第三黏合层27可采用PP胶水或PE胶水，本实施例中采用PP胶水。

参照图1～7，电芯3包括负极极片31、正极极片32和隔膜33，隔膜33设置在负极极片31和正极极片32之间，正极极片32和负极极片31相互堆叠或者相互卷绕成盘状结构，负极极耳4的一端焊接固定连接在壳体1的内壁上，另一端焊接固定在负极极片31上，正极极耳5的一端焊接固定在正极极柱22的凸起部221上，另一端焊接固定在正极极片32上，负极极耳4可采用铜带、镍带或铜镀镍带，在本实施例中，采用铜镀镍带，正极极耳5采用铝带，正极极耳5和负极极耳4用于实现电流的导通。

参照图1～7，在本实施例中，负极端盖21下表面的边缘设有直角形的台阶部211，台阶部211支撑在壳体1开口的边缘，且负极端盖21在台阶部211的外周边缘与壳体1外壁相对齐，壳体1开口的边缘与台阶部211的尺寸相互配合，焊接时稍加压力，即可保证负极端盖21与壳体1的紧密接触，有利于避免缝隙和焊缝内残余应力的产生，且焊接面、焊缝均为水平方向，对焊接的环境要求低，降低了对环境进行温湿度控制所产生的额外成本。

参照图1～7，壳体1的内壁或外壁上设有防爆刻痕11，在本实施例中刻痕11设置在壳体1的内壁上，防爆刻痕11采用激光进行刻蚀，在特定的内部压力下，刻痕11部位可以被冲破，降低电池发生爆炸的危险性，从而保证电池的安全性。

本发明公开的一种黏合结构钢壳扣式电池的制造方法，用于对上述的黏合结构钢壳扣式电池进行制造，包括如下的步骤：

步骤一：电芯3组装；将正极极片32、负极极片31和隔离膜通过卷绕或叠片的方式形成电芯3。

步骤二：正极极耳5焊接；将正极极耳5的一端焊接在正极极片32的空箔上，焊接方式采用超声波焊，另一端焊接在正极极柱22的凸起部221上，焊接的方式可采用电阻焊或激光焊，本实施例中采用电阻焊。

步骤三：负极极耳4焊接；将负极极耳4的一端焊接在负极极片31的空箔上，焊接方式采用超声波焊，另一端焊接在壳体1的内壁上，焊接的方式可采用电阻焊或者激光焊，本实施例中采用电阻焊。

步骤四：正极极耳5绝缘处理；对正极极耳5的非焊接点进行绝缘处理，处理方式包括但是不限于热压合PP胶，对贴绝缘胶纸，涂覆绝缘胶水等，在本实施例中采用热压合PP胶的方式对正极极耳5的非焊接点进行绝缘处理。

步骤五：胶水涂覆；对负极端盖21、正极极片32和补强板24进行胶水涂覆：将胶水附着在负极端盖21、正极极柱22和补强板24的表面，胶水可采用PP或PE胶水，本实施例中采用PP胶水；再将胶水均匀涂覆在附着面上，涂覆方式可采用如下两种工艺：工艺一，将负极端盖21、正极极柱22、补强板24放置在旋转电机的底座上，胶水滴在上述工件的表面，在离心力的作用下，胶水均匀的分布在工件表面；工艺二，将胶水雾化后喷涂在负极端盖21、正极极柱22、补强板24的表面，静置一段时间后，在表面张力的作用下，胶水可自动均匀分布在工件表面；本实施例中采用工艺一对胶水进行涂覆。优选地，胶水的涂覆厚度在1μm-10μm之间，本实施例中胶水的涂覆厚度为5μm。

步骤六：盖板2结合；将负极端盖21、正极极柱22、骨架层23与补强板24按照上述结构中所描述的连接顺序，放置在固定夹具内加压，同时放置在真空状态下去除各个接触面的气体，使得正极极柱22与骨架层23之间形成第一黏合层25、负极端盖21与骨架层23之间形成第二黏合层26、补强板24与骨架层23之间形成第三黏合层27；真空加压能够保证黏合的均一性，使各工件之间连接紧密、密封性好。优选地，盖板2各部件结合时的温度设置在20-60℃之间，本实施例中温度为20℃。

步骤七：焊接壳体1和盖板2；参照图1，将盖板2整体扣在壳体1开口处，盖板2安装到位后，通过激光焊接的方式对负极端盖21与壳体1进行焊接，焊接方向为从上至下；盖板2和壳体1焊接时，壳体1内部无电解液，从而焊缝处无电解液附着，可使焊缝均匀、焊接质量好，而焊接面、焊缝均为水平方向，焊接时稍加压力，即可保证负极端盖21与壳体1的紧密接触，有利于避免缝隙和焊缝内残余应力的产生，对焊接的环境要求低，降低了对环境进行温湿度控制所产生的额外成本。

步骤八：激光刻蚀刻痕11；采用激光刻蚀的方法在壳体1的内壁或者外壁上刻蚀出刻痕11。

步骤九：加注电解液；通过注液孔12在壳体1内部加注电解液。

步骤十：密封注液孔12；将密封箔片6放置于注液孔12处，使凹陷部61与注液孔12对准，进行激光焊接，焊接完成后即可通过密封箔片6将注液孔12封闭。

实施例2

参照图8，本实施例与实施例1的区别在于负极端盖21与壳体1开口处连接结构的不同，在本实施例中，壳体1开口的内边缘设置有与负极端盖21的台阶部211结构相同且相配合的阶梯部13，且负极端盖21在台阶部211处的外周边缘与壳体1外壁相对齐；

在本实施例中，在焊接壳体1和盖板2时，激光焊接采取沿水平方向焊接的方式。

实施例3

参照图9，本实施例与实施例2的区别在于负极端盖21与壳体1开口处连接结构的不同，在本实施例中，负极端盖21在台阶部211处的外周边缘伸出到壳体1外壁的外侧；

在本实施例中，在焊接壳体1和盖板2时，激光焊接采取沿倾斜向上的方向焊接的方式。

实施例4

参照图10，本实施例与实施例3的区别在于负极端盖21与壳体1开口处连接结构的不同，在本实施例中，壳体1开口的边缘外侧还设置有支撑环131，支撑环131为环形板，支撑环131的内圈与壳体1开口的边缘一体连接，支撑环131的外周边缘与台阶部211的外周边缘相对齐；

在本实施例中，在焊接壳体1和盖板2时，激光焊接沿从上至下的方向进行。

实施例5

参照图11，本实施例与实施例1的区别在于负极端盖21与壳体1开口处连接结构的不同，在本实施例中，取消负极端盖21边缘的台阶部211，负极端盖21直接放置在壳体1的开口处，负极端盖21的边缘与壳体1的外壁相对齐。

实施例6

参照图12，本实施例与实施例2的区别在于负极端盖21与壳体1开口处连接结构的不同，在本实施例中，取消负极端盖21边缘的台阶部211，在壳体1开口的边缘设置直角的阶梯部13，负极端盖21支撑在阶梯部13上。

本发明的实施原理和有益效果在于：

第一方面，由于正极极柱22、负极端盖21和补强板24的封装采用密封胶水和多孔骨架层23黏合密封的方案，负极端盖21、正极极柱22、补强板24与多孔骨架层23具有较大的接着表面，密封效果更好，且通过黏合结构、真空加压的方式能够更好的保证接着、连接部位黏合均一，相较于高分子材料热复合密封的方式，不会产生毛细效应造成密封失效的情况，从而极大地提高了钢壳扣式电池长期存储的密封性。

第二方面，在对盖板2和壳体1进行焊接后再进行电解液的灌注，从而焊接时壳体1内部无电解液、焊缝处无电解液附着，可使焊缝均匀、焊接质量好，不影响焊接部位的结构强度，而焊接面、焊缝均为水平方向，焊接时稍加压力，即可保证负极端盖21与壳体1的紧密接触，有利于避免缝隙和焊缝内残余应力的产生，对焊接的环境要求低，降低了对环境进行温湿度控制所产生的额外成本。

以上仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种黏合结构钢壳扣式电池，其特征在于，包括：

壳体(1)；

盖板(2)，所述盖板(2)安装在所述壳体(1)上，并与所述壳体(1)形成空腔结构；所述盖板(2)包括堆叠排布的负极端盖(21)、正极极柱(22)和骨架层(23)，所述盖板(2)各部分的接触面之间采用胶水相黏合。

2.根据权利要求1所述的黏合结构钢壳扣式电池，其特征在于，所述正极极柱(22)与所述骨架层(23)相连接，所述正极极柱(22)与所述骨架层(23)的接触面之间的胶水形成第一黏合层(25)；

所述负极端盖(21)与所述骨架层(23)相连接，所述负极端盖(21)与所述骨架层(23)的接触面之间的胶水形成第二黏合层(26)。

3.根据权利要求2所述的黏合结构钢壳扣式电池，其特征在于，所述盖板(2)还包括补强板(24)，所述骨架层(23)与所述补强板(24)相连接，所述骨架层(23)与所述补强板(24)的接触面之间的胶水形成第三黏合层(27)。

4.根据权利要求3所述的黏合结构钢壳扣式电池，其特征在于，所述正极极柱(22)上设置有凸起部(221)，所述骨架层(23)上开设有第一连接孔(231)，所述补强板(24)上开设有第二连接孔(241)，所述凸起部(221)依次穿过所述第一连接孔(231)和所述第二连接孔(241)。

5.根据权利要求1-4任一所述的黏合结构钢壳扣式电池，其特征在于，所述骨架层(23)上开设有支撑孔(232)。

6.根据权利要求1-4任一所述的黏合结构钢壳扣式电池，其特征在于，所述壳体(1)上设置有刻痕(11)。

7.根据权利要求1-4任一所述的黏合结构钢壳扣式电池，其特征在于，

所述壳体(1)内安装有电芯(3)、负极极耳(4)和正极极耳(5)。

8.一种黏合结构钢壳扣式电池的制造方法，用于制造权利要求1-7任一所述的钢壳扣式电池，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，电芯(3)组装：将正极极片(32)、负极极片(31)和隔离膜组装成电芯(3)；

步骤二，正极极耳(5)焊接：将正极极耳(5)的一端焊接在正极极片(32)的空箔上，另一端焊接在正极极柱(22)的凸起部(221)上；

步骤三，负极极耳(4)焊接：将负极极耳(4)的一端焊接在负极极片(31)的空箔上，另一端焊接在壳体(1)的内壁上；

步骤四，正极极耳(5)绝缘处理：对正极极耳(5)的非焊接点进行绝缘处理；

步骤五，胶水涂覆：将胶水附着在负极端盖(21)、正极极柱(22)和补强板(24)的表面，再将胶水均匀涂覆在附着面上；

步骤六，盖板(2)结合：将负极端盖(21)、正极极柱(22)、骨架层(23)与补强板(24)的组合体放置在固定夹具内加压，同时放置在真空状态下去除各个接触面的气体，使正极极柱(22)与骨架层(23)之间形成第一黏合层(25)、负极端盖(21)与骨架层(23)之间形成第二黏合层(26)、补强板(24)与骨架层(23)之间形成第三黏合层(27)；

步骤七，焊接壳体(1)和盖板(2)；

步骤八，加注电解液：通过注液孔(12)在壳体(1)内部加注电解液；

步骤九，密封注液孔(12)：将密封箔片(6)放置于注液孔(12)处，使凹陷部(61)与注液孔(12)对准进行焊接，并将注液孔(12)封闭。

9.根据权利要求8所述的黏合结构钢壳扣式电池的制造方法，其特征在于，胶水涂覆时，将负极端盖(21)、正极极柱(22)、补强板(24)放置在旋转电机的底座上，胶水滴在工件的表面后，在离心力的作用下，使胶水均匀的分布在工件表面。

10.根据权利要求8所述的黏合结构钢壳扣式电池的制造方法，其特征在于，胶水涂覆时，将胶水雾化后喷涂在负极端盖(21)、正极极柱(22)、补强板(24)的表面，静置一段时间，直到胶水在表面张力的作用下自动均匀分布在工件的表面。

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