CN118040185A - 微型电池及微型电池制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种微型电池及微型电池制备方法，该微型电池包括电池壳以及设于电池壳内的电芯，设于电芯的周向外侧面的耐高温终止胶，耐高温终止胶依次设有耐高温胶水层、耐高温基膜层以及反射层；耐高温胶水层包括无机耐高温胶水层或无机有机共混耐高温胶水层；电池壳包括第一壳体与第二壳体，第一壳体的开口端与第二壳体的开口端与耐高温胶水层的周向外侧面相对设置，二者的开口端通过激光焊接固定在一起。该微型电池在激光焊接过程中，激光焊接热量通过热传导至耐高温终止胶，并不会使得耐高温终止胶受热而发生收缩、破膜情况，可确保微型电池的安全性能。

Description

微型电池及微型电池制备方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种微型电池及微型电池制备方法。

背景技术

目前微型电池可用于电子设备（包括但不限于蓝牙耳机、穿戴式智能设备），微型电池一般包括外壳以及设置在外壳内的电池卷芯，该电池卷芯设有终止胶，该终止胶均采用聚酯胶，不耐300度以上高温。

微型电池体积小，但能量密度要求高，采用激光焊接工艺可以更好提高微型电池内部利用空间，但激光焊接时热量可通过热传导易对微型电池内部结构造成影响，比如终止胶、隔膜受热易收缩、破膜，对电池安全性能产生不良影响。

发明内容

本发明构造一种微型电池，包括电池壳以及设于所述电池壳内的电芯，所述电池壳包括相互配合的第一壳体与第二壳体，所述第一壳体与所述第二壳体均呈筒状，所述电芯包括相互配合的第一电极组件与第二电极组件，所述微型电池还包括设于所述电芯的周向外侧面的耐高温终止胶，所述耐高温终止胶由靠近所述电芯一侧向远离所述电芯一侧依次设有耐高温胶水层、耐高温基膜层以及反射层；

所述耐高温胶水层包括无机耐高温胶水层或无机有机共混耐高温胶水层；所述耐高温基膜层包括聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚酮、聚四氟乙烯中的至少一种；所述反射层为金、银、镍、铝镀层；

所述第一壳体的开口端与所述第二壳体的开口端与所述耐高温胶水层的周向外侧面相对设置，且所述第一壳体的开口端与所述第二壳体的开口端通过激光焊接固定在一起。

在一些实施例中，所述耐高温基膜层的径向厚度为1~100微米。

在一些实施例中，所述反射层的径向厚度为5~100微米。

在一些实施例中，所述第一壳体包括顶壁以及由所述顶壁延伸出的周壁，所述第二壳体包括底壁以及由所述底壁延伸出的围壁；

所述围壁的开口端的内壁面设有支撑台阶，所述周壁的下端与所述支撑台阶相互扣合，所述周壁的下端的外侧面与所述围壁的顶部通过激光焊接固定在一起。

在一些实施例中，所述第一壳体的外径小于所述第二壳体的外径0.05-0.2mm。

在一些实施例中，所述微型电池还包括密封盖，所述顶壁上设有通孔，所述密封盖包括导电部与绝缘部，所述导电部通过所述绝缘部密封安装于所述顶壁上，且所述导电部密封所述通孔；

所述第一电极组件与所述导电部电性连接。

在一些实施例中，所述第二壳体可导电，所述第二电极组件与所述第二壳体电性连接。

实施本发明具有以下有益效果：该微型电池在激光焊接过程中，激光焊接热量通过热传导至耐高温终止胶，并不会使得耐高温终止胶受热而发生收缩、破膜情况，可确保微型电池的安全性能。

此外，激光焊接时，相关技术的微型电池通常采用盖板薄片与壳体配合焊接，电芯的胶纸、隔膜端面易夹在焊缝上导致焊接不良，而本申请的微型电池采用第一壳体与第二壳体的结构形式，可避免上述技术缺陷，从而可以提升激光焊接的良率。

本发明提供一种微型电池制备方法，用于制备上述任一项实施例所示的微型电池，该微型电池制备方法包括以下步骤：

步骤S1：准备第一壳体、第二壳体、电芯、耐高温终止胶；

步骤S2：将所述耐高温终止胶固定在所述电芯的周向外侧面；

步骤S3：将所述电芯安装于所述第一壳体内，并激光焊接所述第一壳体与所述第二壳体。

在一些实施例中，在所述步骤S1中，所述耐高温终止胶的制备步骤为：

（1）准备耐高温基膜卷料，所述耐高温基膜卷料包括聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚酮、聚四氟乙烯中的至少一种；

（2）上料，首先关闭收卷室隔离阀对收卷室进气，待所述收卷室达到0.9×103hPa时，打开所述收卷室并安装所述耐高温基膜卷料，所述耐高温基膜卷料安装完毕后，启动真空泵，对所述收卷室进行抽真空，当所述收卷室真空度达到预定数值时，打开所述收卷室隔离阀；

当本底真空≤2.2×10-6hPa时，所述耐高温基膜卷料持续输送耐高温基膜，通入溅射金属、工艺气体，以在所述耐高温基膜上形成反射层；

（3）卸料：一卷所述耐高温基膜卷料镀膜完毕后，关闭所述收卷室隔离阀 对所述收卷室进气，待所述收卷室达到1.0×103hPa时方可打开所述收卷室门，并卸料；

（4）配制耐高温的无机胶水或无机有机共混胶水，无机胶水成分为硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐中的至少一种，有机胶水成分为机矽类胶、酚醛树脂胶、耐温环氧胶中的至少一种，将胶水通过喷涂的方式涂覆在所述耐高温基膜上，最终制得耐高温终止胶。

在一些实施例中，在所述步骤S3中，所述激光焊接角度为与所述第一壳体的侧壁或所述第二壳体的侧壁成30~60°。

实施本发明具有以下有益效果：该微型电池制备方法可实现微型电池的自动化生产，微型电池在激光焊接过程中，激光焊接热量通过热传导至耐高温终止胶，并不会使得耐高温终止胶受热而发生收缩、破膜情况，可确保微型电池的安全性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，应当理解地，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他相关的附图。附图中：

图1是本发明一些实施例中的微型电池的结构示意图；

图2是本发明一些实施例中的耐高温终止胶与电芯配合的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”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、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示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”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。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。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

请参阅图1与图2，本发明示出了一种微型电池，包括电池壳10以及设于电池壳10内的电芯20。该微型电池可以为锂离子纽扣电池，其大致可呈扁圆柱状。在一些实施例中，该微型电池的高度可以为其外径的0.1-0.9倍，例如0.25-0.7倍。可以理解地，在其他实施例中，该微型电池也可呈方形柱状、椭圆形柱状等其他形状。

该电池壳10内形成有一密闭的容置空间，电芯20设置于该容置空间内并可与电池壳10同轴设置。该电池壳10包括相互配合的第一壳体11与第二壳体12，第一壳体11与第二壳体12均呈筒状，如可以是圆筒状，该第一壳体11的外径可以为4.5～40mm，优选为6～30mm。该第二壳体12的外径也可以为4.5～40mm，优选为6～30mm。优选地，第一壳体11的外径可小于第二壳体12的外径0.05-0.2mm。第一壳体11与第二壳体12的厚度均可为0.1-1mm，优选为0.13-0.35mm。

进一步地，该微型电池还包括设于电芯20的周向外侧面的耐高温终止胶30，该耐高温终止胶30由靠近电芯20一侧向远离电芯20一侧依次设有耐高温胶水层31、耐高温基膜层32以及反射层33。该耐高温基膜层32可包括相背设置的内侧面与外侧面，内侧面通过该耐高温胶水层31与电芯20的周向外侧面固定连接，该外侧面设有该反射层33。

该耐高温胶水层31可包括无机耐高温胶水层或无机有机共混耐高温胶水层，其中，无机耐高温胶水层成分为硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐中的至少一种，有机耐高温胶水层成分为机矽类胶、酚醛树脂胶、耐温环氧胶中的至少一种。该耐高温胶水层31耐温达到400℃以上。

该耐高温基膜层32可包括耐温超过250℃以上的聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚酮、聚四氟乙烯中的至少一种；该反射层33包括金、银、镍、铝镀层。

其中，第一壳体11的开口端与第二壳体12的开口端与耐高温胶水层31的周向外侧面相对设置，且第一壳体11的开口端与第二壳体12的开口端通过激光焊接固定在一起。

具体地，该第一壳体11的开口端与第二壳体12的开口端可形成激光焊接处，激光焊接处与耐高温胶水层31的周向外侧面相对设置，第一壳体11的开口端与第二壳体12的开口端通过激光焊接固定在一起。

该微型电池在激光焊接过程中，激光焊接热量通过热传导至耐高温终止胶30，并不会使得耐高温终止胶30受热而发生收缩、破膜情况，可确保微型电池的安全性能。

在一些实施例中，该耐高温基膜层32的径向厚度为1~100微米，优选20~50微米。

在一些实施例中，该反射层33的径向厚度为5~100微米，优选10~50微米。

在一些实施例中，该第一壳体11呈筒状，该第一壳体11可包括顶壁111以及由顶壁111延伸出的周壁112，该第二壳体12可包括底壁121以及由底壁121延伸出的围壁122。

该围壁122的开口端的内壁面设有支撑台阶，周壁112的下端与支撑台阶相互扣合，周壁112的下端的外侧面与围壁122的顶部通过激光焊接固定在一起，使得该第一壳体11与第二壳体12的开口边缘密封地结合在一起。优选地，该第一壳体11与第二壳体12可采用金属导电材料制成，例如不锈钢、铝、铁等可激光熔接的材料制成。

优选地，激光焊接角度为激光方向与围壁122或周壁112大致成30~60°。

在本实施例中，该电池壳10的焊接位置远离内部电芯20的端面，大致位于电芯20外周的中间部分。同时焊接位置以第二壳体12的围壁122的顶端为主，向电池壳10内部传递的热量少，可减少对电池壳10内部的热影响，无需降低电芯20的高度，从而可提升微型电池的能量密度。

此外，激光焊接时，相关技术的微型电池通常采用盖板薄片与壳体配合焊接，电芯的胶纸、隔膜端面易夹在焊缝上导致焊接不良，而本申请的微型电池采用第一壳体11与第二壳体12的结构形式，可避免上述技术缺陷，从而可以提升激光焊接的良率。

在一些实施例中，该微型电池还包括密封盖13，顶壁111上设有通孔，密封盖13包括导电部131与绝缘部132，导电部131通过绝缘部132密封安装于顶壁111上，且导电部131密封该通孔，该通孔可大致设于该顶壁111的中心位置，该导电部131、绝缘部132以及该通孔的中轴线可以是与该第一壳体11的中轴线重合。

该导电部131与绝缘部132的厚度可分别在0.02mm-1mm之间，优选为0.1mm-0.25mm。在一些实施例中，导电部131可为圆片状的金属片，绝缘部132为圆片状的塑料片，优选为可激光熔融的塑料片，顶壁111、导电部131与绝缘部132之间可通过激光焊接的方式结合在一起。在其他实施例中，导电部131与绝缘部132也不局限于呈圆片状，其也可以呈方形片状、椭圆形片状等其他形状。顶壁111、导电部131与绝缘部132相结合的表面可预先经过表面处理形成有多个凹槽，经过激光焊接后，绝缘部132的一部分热熔到该多个凹槽中，从而使得结合更紧密。在其他实施例中，顶壁111、导电部131与绝缘部132之间也可以通过超声焊接、纳米注塑、或者胶水粘接等方式结合在一起。在另一些实施例中，绝缘部132也可以采用橡胶、TPE类或者其他绝缘类材料制成。或者，该绝缘部132可以是选用PP胶。

由于塑料和金属之间的结合力具有一定的强度值，当内部压力超过这个强度值后，塑料和金属会脱开，因此，该密封盖13还可以当作安全泄压阀使用。当微型电池内部的压力达到一定值后，导电部131与绝缘部132会脱开，实现开启泄压，从而最大程度降低微型电池安全危害程度，提高微型电池安全性。

该电芯20包括相互配合的第一电极组件与第二电极组件，优选地，电芯20可包括第一电极组件、第二电极组件以及设置于第一电极组件和第二电极组件之间的隔离组件，该隔离组件用于将第一电极组件和第二电极组件绝缘隔离。第一电极组件和第二电极组件的极性相反，例如，第一电极组件为负极，第二电极组件为正极；或者，第一电极组件为正极，第二电极组件为负极。

该电芯20可呈圆筒状，其内沿纵向形成有一电芯孔，该电芯孔与顶壁111上的通孔相连通并可与通孔的中轴线重合。在一些实施例中，电芯20可采用螺旋绕组的形式制成。具体地，第一电极组件、第二电极组件分别包括至少一个导电金属片，隔离组件包括至少一个绝缘隔离片，第一电极组件、隔离组件、第二电极组件依次叠置后围绕一圆棒状卷芯卷绕完成后，抽出卷芯，形成一中轴线与电芯20的中轴线重合的电芯孔。

其中，该第一电极组件与导电部131电性连接，如该第一电极组件通过第一极耳与该导电部131电性连接，或者通过一个电极引出体将该第一电极组件与该导电部131连接在一起。

进一步地，该第二壳体12可导电，第二电极组件与第二壳体12电性连接。如该第二电极组件通过第二极耳与该第二壳体12电性连接，或者通过一个导电件将该第二电极组件与该第二壳体121连接在一起。

本发明还公开一种微型电池制备方法，用于制备上述任一实施例的微型电池，该微型电池制备方法包括以下步骤：

步骤S1：准备第一壳体11、第二壳体12、电芯20、耐高温终止胶30；其中，该第一壳体11、第二壳体12、电芯20、耐高温终止胶30可以是分别制备完成后进入到传送机构中；

步骤S2：将耐高温终止胶30固定在电芯20的周向外侧面；可以是通过机械手直接固定；

步骤S3：将电芯20安装于第一壳体11内，并激光焊接第一壳体11与第二壳体12。

在一些实施例中，在步骤S1中，耐高温终止胶30的制备步骤为：

（1）准备耐高温基膜卷料，耐高温基膜卷料包括聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚酮、聚四氟乙烯中的至少一种；优选地，采用耐温超过250℃以上的聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚酮、聚四氟乙烯等材质薄膜，薄膜呈卷料；

（2）上料，首先关闭收卷室隔离阀对收卷室进气，待收卷室达到0.9×103hPa时，打开收卷室并安装耐高温基膜卷料，耐高温基膜卷料安装完毕后，启动真空泵，对收卷室进行抽真空，当收卷室真空度达到预定数值时（收卷室与溅射镀膜室真空度相当），打开收卷室隔离阀；此时收卷室、溅射镀膜室同步抽真空。

当本底真空≤2.2×10-6hPa时，耐高温基膜卷料持续输送耐高温基膜，通入溅射金属（金、银、镍、铝等溅射金属）、工艺气体，以在耐高温基膜上形成反射层33；

（3）卸料：一卷耐高温基膜卷料镀膜完毕后，关闭收卷室隔离阀对收卷室进气，待收卷室达到1.0×103hPa时方可打开收卷室门，并卸料；卸料完毕后真空泵会对收卷室抽真空，当收卷室真空度达到一定数值时（收卷室与溅射镀膜室真空度相当），收卷室隔离阀打开。

（4）配制耐高温的无机胶水或无机有机共混胶水，无机胶水成分为硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐中的至少一种，有机胶水成分为机矽类胶、酚醛树脂胶、耐温环氧胶中的至少一种，将胶水通过喷涂的方式涂覆在耐高温基膜上，最终制得耐高温终止胶30。

在步骤S3中，将电芯20安装于第一壳体11内，并激光焊接第一壳体11与第二壳体12，之后从第一壳体11的顶壁111的通孔往该第一壳体11内注入电解液，再将密封盖13固定密封住该通孔，且将电芯20的第一电极组件与该密封盖13电性连接，如可以是将第一电极组件的第一极耳与该密封盖13的导电部131焊接在一起，将电芯20的第二电极组件与该第二壳体12电性连接，如将第二电极组件的第二极耳与该第二壳体12焊接在一起。

在步骤S3中，激光焊接角度为与第一壳体11的侧壁或第二壳体12的侧壁为30~60°。

该微型电池制备方法可实现微型电池的自动化生产，微型电池在激光焊接过程中，激光焊接热量通过热传导至耐高温终止胶30，并不会使得耐高温终止胶30受热而发生收缩、破膜情况，可确保微型电池的安全性能。

可以理解地，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种微型电池，包括电池壳（10）以及设于所述电池壳（10）内的电芯（20），所述电池壳（10）包括相互配合的第一壳体（11）与第二壳体（12），所述第一壳体（11）与所述第二壳体（12）均呈筒状，所述电芯（20）包括相互配合的第一电极组件与第二电极组件，其特征在于，所述微型电池还包括设于所述电芯（20）的周向外侧面的耐高温终止胶（30），所述耐高温终止胶（30）由靠近所述电芯（20）一侧向远离所述电芯（20）一侧依次设有耐高温胶水层（31）、耐高温基膜层（32）以及反射层（33）；

所述耐高温胶水层（31）包括无机耐高温胶水层或无机有机共混耐高温胶水层；所述耐高温基膜层（32）包括聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚酮、聚四氟乙烯中的至少一种；所述反射层（33）为金、银、镍、铝镀层；

所述第一壳体（11）的开口端与所述第二壳体（12）的开口端与所述耐高温胶水层（31）的周向外侧面相对设置，且所述第一壳体（11）的开口端与所述第二壳体（12）的开口端通过激光焊接固定在一起。

2.根据权利要求1所述的微型电池，其特征在于，所述耐高温基膜层（32）的径向厚度为1~100微米。

3.根据权利要求1所述的微型电池，其特征在于，所述反射层（33）的径向厚度为5~100微米。

4.根据权利要求1所述的微型电池，其特征在于，所述第一壳体（11）包括顶壁（111）以及由所述顶壁（111）延伸出的周壁（112），所述第二壳体（12）包括底壁（121）以及由所述底壁（121）延伸出的围壁（122）；

所述围壁（122）的开口端的内壁面设有支撑台阶，所述周壁（112）的下端与所述支撑台阶相互扣合，所述周壁（112）的下端的外侧面与所述围壁（122）的顶部通过激光焊接固定在一起。

5.根据权利要求4所述的微型电池，其特征在于，所述第一壳体（11）的外径小于所述第二壳体（12）的外径0.05-0.2mm。

6.根据权利要求4所述的微型电池，其特征在于，所述微型电池还包括密封盖（13），所述顶壁（111）上设有通孔，所述密封盖（13）包括导电部（131）与绝缘部（132），所述导电部（131）通过所述绝缘部（132）密封安装于所述顶壁（111）上，且所述导电部（131）密封所述通孔；

所述第一电极组件与所述导电部（131）电性连接。

7.根据权利要求4所述的微型电池，其特征在于，所述第二壳体（12）可导电，所述第二电极组件与所述第二壳体（12）电性连接。

8.一种微型电池制备方法，用于制备权利要求1至7任一项所述的微型电池，其特征在于，该微型电池制备方法包括以下步骤：

步骤S1：准备第一壳体（11）、第二壳体（12）、电芯（20）、耐高温终止胶（30）；

步骤S2：将所述耐高温终止胶（30）固定在所述电芯（20）的周向外侧面；

步骤S3：将所述电芯（20）安装于所述第一壳体（11）内，并激光焊接所述第一壳体（11）与所述第二壳体（12）。

9.根据权利要求8所述的微型电池制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述耐高温终止胶（30）的制备步骤为：

（1）准备耐高温基膜卷料，所述耐高温基膜卷料包括聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚酮、聚四氟乙烯中的至少一种；

（2）上料，首先关闭收卷室隔离阀对收卷室进气，待所述收卷室达到0.9×103hPa时，打开所述收卷室并安装所述耐高温基膜卷料，所述耐高温基膜卷料安装完毕后，启动真空泵，对所述收卷室进行抽真空，当所述收卷室真空度达到预定数值时，打开所述收卷室隔离阀；

当本底真空≤2.2×10-6hPa时，所述耐高温基膜卷料持续输送耐高温基膜，通入溅射金属、工艺气体，以在所述耐高温基膜上形成反射层（33）；

（3）卸料：一卷所述耐高温基膜卷料镀膜完毕后，关闭所述收卷室隔离阀对所述收卷室进气，待所述收卷室达到1.0×103hPa时方可打开所述收卷室门，并卸料；

（4）配制耐高温的无机胶水或无机有机共混胶水，无机胶水成分为硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐中的至少一种，有机胶水成分为机矽类胶、酚醛树脂胶、耐温环氧胶中的至少一种，将胶水通过喷涂的方式涂覆在所述耐高温基膜上，最终制得耐高温终止胶（30）。

10.根据权利要求8所述的微型电池制备方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述激光焊接角度为与所述第一壳体（11）的侧壁或所述第二壳体（12）的侧壁成30~60°。