CN201789005U

CN201789005U - 电池用封口板组件及具备该封口板组件的电池

Info

Publication number: CN201789005U
Application number: CN2010202707419U
Authority: CN
Inventors: 王海兵
Original assignee: Panasonic Energy Wuxi Co Ltd
Current assignee: Panasonic Energy Wuxi Co Ltd
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2020-07-23

Abstract

本实用新型提供了一种电池用封口板组件和具有上述封口板组件的电池。本实用新型的封口板组件是通过兼作电极端子的铆钉依次贯穿上部绝缘片、盖板、下部绝缘片和垫片并将它们铆接在一起而形成的，盖板(4)在中央部形成有第一凹部(4a)，上部绝缘片(3)的主体部嵌合在该第一凹部(4a)中，其特征在于，从主体部的外周边缘沿着盖板(4)的上表面向外延伸地形成有翻边(3c)。根据本实用新型，可以有效防止电池在充放电过程发生外部短路，避免电池发生起火爆炸，提高了电池的安全性。

Description

电池用封口板组件及具备该封口板组件的电池

技术领域

本实用新型涉及一种特定结构的电池用封口板组件以及具备该封口板组件的电池。

背景技术

近年来，随着便携式电子设备例如笔记本电脑、移动电话、便携式信息终端(PDA)等的迅速普及，作为其电源，具有高容量密度且易于小型化的锂离子二次电池的开发愈来愈受到重视。从便携式电子设备的重量轻、易于携带的观点出发，也要求作为其电源的电池厚度更薄和小型化。

一般来说，锂离子二次电池包括：在上端部具有开口部的电池壳、对开口部进行密封的封口板组件、和容纳于电池壳内的电极组和电解液。其中，封口板组件是包括铆钉、上部绝缘片、盖板、下部绝缘片和垫片并通过铆钉将这些零件依次铆接在一起而成的组件。进而采用激光焊接的方式将封口板组件与电池壳连接，组装成锂离子二次电池。在封口板组件中，铝制盖板以及电池壳与正极相连，铆钉介由垫片与负极相连，上部绝缘片将铆钉与盖板绝缘，下部绝缘片将垫片与盖板绝缘，从而形成盖板上除了作为负极端子的铆钉以外的其他部位均为正极的形态。

为了改善封口板组件的装配性、避免发生电池的内部短路，目前在封口板组件的结构设计方面下了不少功夫。例如，专利文献1中公开了一种直径上小下大的铆钉，能从下至上地贯穿锂离子电池盖板组件，大大降低了电池组装的难度。另外，专利文献2中公开了在下部绝缘片的一端的边缘设有突起，从而避免垫片上连接的负极引线与盖板或电池壳体内壁接触而造成电池内部短路。

但是，由于电池的厚度越来越薄，在对电池的封口板组件与电池壳进行激光焊接时，封口板组件的焊缝与铆钉之间的距离也越来越近，这使得激光焊接时激光容易照射到绝缘片上，从而使塑料制的绝缘片发生变形，在充放电过程中铆钉易与盖板接触，造成电池的外部短路。为了克服该问题，专利文献3中公开了在封口板组件中央部的铆钉插入用孔的周围设置第二凹部，将绝缘树脂制的上部绝缘片设置于第二凹部中(参见图1)，从而避免激光焊接时激光直接照射到绝缘片的树脂上，在一定程度上防止了绝缘树脂的变形。

在采用顶部激光焊接方式的电池中，由于上部绝缘片与电池的焊接部位之间距离较近，即使激光没有直接照射到绝缘片上，激光焊接所产生的热也可能会导致绝缘片的熔化。因此，专利文献4中公开了一种封口板组件，其在金属基板(盖板)的四周的侧面上设有台阶，利用该台阶结构，盖板半内置于电池壳内，这样可以采取在四周焊接的侧面激光焊接方式，从而保护盖板上的塑料绝缘片不被激光损伤。

除了上述由绝缘片的变形带来的安全性问题以外，目前存在的另一个问题是，随着电池小型化和薄型化的发展，兼作负极端子的铆钉变得越来越小，由此产生的充放电过程中的安全性问题也日益突出。特别是对于方形锂离子二次电池而言，在对组装好的电池进行充放电时，充放电设备的测定端子相对于电池的位置稍有偏差，就极易造成充放电端子同时与作为负极端子的铆钉和作为正极端子的盖板接触，因此极可能发生电池的外部短路，引起电池的性能不良，甚至引起电池发热、起火爆炸等安全隐患。

专利文献1：中国实用新型专利ZL200520034597.8

专利文献2：中国实用新型专利ZL200520036580.6

专利文献3：日本特开2004-303739

专利文献4：中国实用新型专利ZL200520121499.8

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种电池用封口板组件，其可以有效防止电池在充放电过程中发生外部短路，避免电池发生起火爆炸，从而提高了电池的安全性。另外，本实用新型还提供具备上述封口板组件的电池。

为了达到上述目的，本实用新型的基本构思是在封口板组件中采用特定结构的上部绝缘片，具体来说，在上部绝缘片的外周边缘设置一个翻边，这样就算充放电设备的测定端子发生偏移也不会同时接触到铆钉和盖板，从而大大降低了电池外部短路的发生率。而且，通过将上述特定结构的上部绝缘片嵌合于盖板表面的凹部中，上部绝缘片在激光焊接的过程中也不易变形。

本实用新型的电池用封口板组件是通过兼作电极端子的铆钉依次贯穿上部绝缘片、盖板、下部绝缘片和垫片并将它们铆接在一起而形成的，所述盖板在中央部形成有第一凹部，所述上部绝缘片的主体部嵌合在该第一凹部中，其特征在于，从所述主体部的外周边缘沿着所述盖板的上表面向外延伸地形成有翻边。

优选所述翻边在电池的厚度方向上从所述外周边缘向外延伸的宽度为1mm以上，但不超出所述盖板在电池厚度方向上的边缘。

优选所述翻边的外周边缘形状是矩形、圆角矩形、圆形、椭圆形中的任一种形状。

优选所述盖板在所述第一凹部的周围形成有形状与所述翻边相对应的第二凹部，所述翻边嵌合于所述第二凹部中。

更优选地，所述翻边的外周边缘上形成有垂直于翻边的表面而向上突起的凸缘。

更优选地，所述盖板的边缘侧面的下部设有向内凹陷的台阶。

另外，本实用新型的二次电池具备：在上端部具有开口部的电池壳、对所述开口部进行密封的封口板组件、和容纳于所述电池壳内的电极组和电解液，其特征在于，所述封口板组件是上述的封口板组件。

优选当所述盖板的边缘侧面的下部设有向内凹陷的台阶时，所述台阶与所述电池壳的开口部卡合，所述封口板组件与所述电池壳采取侧面焊接的方式激光焊接在一起，焊缝位于所述台阶与所述电池壳的开口部卡合的部位。

根据本实用新型，可以有效防止电池在充放电过程由于充放电端子同时接触到铆钉和盖板而发生外部短路，避免电池发生起火爆炸，提高电池的安全性。

附图说明

图1表示现有技术中的封口板组件的结构的纵向剖面图。

图2表示本实用新型的一个实施方式的封口板组件的结构的纵向剖面图。

图3是示意地表示图2的封口板组件中的上部绝缘片的立体图。

图4是图2所示的封口板组件的俯视图。

图5表示本实用新型的另一个实施方式的封口板组件的结构的纵向剖面图。

图6表示本实用新型的又一个实施方式的封口板组件的结构的纵向剖面图。

图7表示本实用新型的又一个实施方式的封口板组件的结构的纵向剖面图。

图8表示具备本实用新型的封口板组件的电池的示意图。

符号说明

1 封口板组件

2 铆钉

3 上部绝缘片

3a 上部绝缘片的主体部

3b 外周边缘

3c 翻边

3d 凸缘

4 盖板

4a 第一凹部

4b 第二凹部

4c 台阶

5 下部绝缘片

6 垫片

7 排气孔(安全阀)

8 注液口

9 电池壳

9a 电池壳的开口部

10 电池

具体实施方式

下面，结合附图来对本实用新型的电池用封口板组件以及具备该封口板组件的电池进行具体的说明。但是，本实用新型的封口板组件和电池并不局限于下述特定的具体实施方式。

<封口板组件>

(实施方式1)

首先，参照图2～图4对本实用新型的实施方式1的电池用封口板组件的具体形态进行说明。

图2是表示本实用新型的一个实施方式的封口板组件1的结构的纵向剖面图。图3是示意地表示该封口板组件1中的上部绝缘片3的立体图。图4是该封口板组件1的俯视图。

图2的电池用封口板组件1包括铆钉2、上部绝缘片3、盖板4、下部绝缘片5和垫片6，并通过兼作电极端子的铆钉2将上部绝缘片3、盖板4、下部绝缘片5和垫片6依次铆接在一起而形成。盖板4在中央部形成有第一凹部4a。上部绝缘片3的主体部3a嵌合在该第一凹部4a中，主体部的中央具有用于插入铆钉2的孔部，主体部的外周边缘3b垂直向上延伸至盖板4的表面。如图2和图3所示，在本实施方式中，上部绝缘片3的特征在于，从主体部3a的外周边缘3b沿着盖板4的上表面向外延伸地形成有翻边3c，该翻边3c紧贴地覆盖在盖板4的上表面上。

如图4所示，具备翻边3c的上部绝缘片在电池厚度方向上的宽度为D₁，盖板4在X方向上的宽度为D₀。这里的D₀是盖板在X方向的两侧边缘之间的距离，D₁是上部绝缘片的翻边3c在X方向的两侧边缘之间的距离。当上部绝缘片的宽度D₁大于盖板的宽度D₀时，翻边3c的边缘会露出电池侧面外，造成装配性和外观效果变差，因此要将上部绝缘片的宽度D₁设定为小于等于盖板的宽度D₀。

进而，翻边3c在电池的厚度方向(图4中的X方向)上从外周边缘3b向外延伸的宽度(以下有时称为“翻边的宽度”)的范围根据电池厚度的大小而适宜地设定，但通常为1mm～1cm的范围，优选为2mm～8mm。如果翻边的宽度过小，则不能在充放电过程中起到确保充放电端子不与铆钉和盖板同时接触的效果，因此将其下限值设定为1mm，如果翻边的宽度过大，有时在封口板组件与电池壳的激光焊接过程中容易受到激光及其产生的热的影响而发生变形。因此，从这一点考虑，也要将翻边的宽度设定为不超出盖板在电池厚度方向上的边缘，即D₁≤D₀。

另外，在采用激光侧面焊接方式来连接电池壳和封口板组件时，可以将上部绝缘片的宽度D₁适当地设定为较大的值，例如等于其上限值即盖板的宽度D₀，但在采用激光顶部焊接的方式时，为了避免上部绝缘片在激光焊接过程中受到激光及其产生的热的影响而发生变形，优选在翻边与盖板的边缘之间保留一定的空隙，例如1～3mm，以确保不受到激光的照射或受其焊接热的影响。

在图3所示的本实施方式的上部绝缘片中，翻边的外周边缘的形状被图示为圆角矩形，但不限于此，也可以是矩形、圆形、椭圆形中的任一种形状。当翻边的外周边缘形状为圆形或椭圆形时，上述宽度D₁是指翻边的宽度方向的两侧圆弧在电池厚度方向上的最大距离。

根据本实施方式的封口板组件，由于在上部绝缘片的主体部的外周边缘设置了翻边3c，可以有效地确保充放电过程中充放电端子不与铆钉和盖板同时接触，从而避免了电池的外部短路，大大提高了电池生产过程中的安全性。

(实施方式2)

其次，参照图5对本实用新型的实施方式2的封口板组件1的结构进行说明。对于与实施方式1的电池用封口板组件相同的部件赋予相同的附图记号，并省略其说明。

对于实施方式2的封口板组件1来说，与实施方式1的不同之处在于，盖板4在第一凹部4a的周围形成有形状与翻边3c相对应的第二凹部4b，使得翻边3c能够嵌合于该第二凹部4b中，翻边3c的上表面与盖板4的上表面大致平齐。

根据本实施方式的封口板组件，通过在盖板上进一步设置与翻边的形状相对应的第二凹部4b，并使上部绝缘片的翻边3c嵌合于该第二凹部中，从而使得在对封口板组件进行激光焊接时，激光不会直接照射到翻边上，避免了由激光焊接造成的上部绝缘片的变形，从而能够进一步确保充放电过程中的安全性。

(实施方式3)

另外，参照图6对本实用新型的实施方式3的封口板组件1的结构进行说明。对于与实施方式1的电池用封口板组件相同的部件赋予相同的附图记号，并省略其说明。

对于实施方式3的封口板组件1来说，与实施方式2的不同之处在于，在翻边3c的外周边缘上进一步形成有垂直于翻边的表面而向上突起的凸缘3d，其高度略高于翻边表面。凸缘3d可以在翻边3c的外周边缘连续地设置，也可以间断地设置。

根据本实施方式的封口板组件，通过在上部绝缘片的翻边的外周边缘设置凸缘3d，限制了充放电设备的测定端子在翻边表面的滑动或位移，可以防止测定时充放电端子与铆钉和盖板同时接触，从而能够进一步确保充放电过程中的安全性。

(实施方式4)

另外，参照图7对本实用新型的实施方式4的封口板组件1的结构进行说明。对于与实施方式1的电池用封口板组件相同的部件赋予相同的附图记号，并省略其说明。

对于实施方式4的封口板组件1来说，与实施方式1的不同之处在于，盖板4的四周的边缘侧面的下部设有向内凹陷的台阶4c，该台阶4c可以与位于电池壳9上端的开口部9a卡合，使得封口板组件1可以半内置于电池壳9上，有利于提高对封口板组件和电池壳进行侧面焊接时的操作性。

根据本实施方式的封口板组件，通过在盖板的边缘侧面设置台阶，更有利于采用激光侧面焊接的方式来连接电池壳与封口板组件。由于在这种焊接方式中激光及其产生的热量对上部绝缘片的影响较小，因此可以防止上部绝缘片的变形。进而，由于可以将上部绝缘片的宽度设定得较宽(例如等于其上限值即盖板宽度)，从而能够进一步防止充放电端子与铆钉和盖板的同时接触，确保充放电过程中的安全性。

以上，通过实施方式1～4对本实用新型的封口板组件1的结构进行了例示性的说明。但本实用新型的封口板组件并不局限于上述的具体形态，也可以将上述实施方式中的要素进行自由组合。例如，盖板中央的第二凹部的结构、翻边的外周边缘具有凸缘的结构、或盖板的边缘侧面的台阶结构均可以单独或组合地适用于上述任何一种实施方式。

对于构成上述封口板组件中的上部绝缘片的材料，只要是不易变形且具有绝缘性的高分子材料就可以，没有特别的限制，但优选由聚四氟乙烯(PFA)构成。另外，在本实用新型的封口板组件中，上部绝缘片和下部绝缘片可以通过模具单独成形，也可以直接注塑到盖板上。为了减少工序数，优选将上部绝缘片和下部绝缘片通过注塑一体成型。

<具备封口板组件的电池>

下面，参照图8对具备本实用新型的封口板组件1的方型电池10进行说明。本实用新型的电池10具备：在上端部具有开口部的电池壳9、对开口部进行密封的封口板组件1、容纳于电池壳9内的电极组和电解液(未图示)。其中，电极组是将正极、隔膜和负极卷绕或层叠而成的扁平状电极组。将该电极组插入电池壳9内后，通过激光焊接将封口板组件1焊合在电池壳9的开口部9a上，并通过盖板4上的注液口8注入电解液后进行密封，从而组装成方形的锂离子二次电池10。当电池发生短路等异常情况时，其内部产生的气体可以从排气孔(安全阀)7排放到电池的外部。

本实用新型的电池10可以采用上述说明的任一种结构的封口板组件1。当采取顶部焊接的方式对封口板组件与所述电池壳的开口部进行激光焊接时，如果在盖板表面具有与上部绝缘片的翻边形状相对应的第二凹部，使得翻边嵌合于该第二凹部中，此时可以避免激光直接照射到上部绝缘片上，因此是优选的。

此外，更优选的是，当盖板的边缘侧面的下部设有向内凹陷的台阶时，所述封口板组件与所述电池壳的开口部采取侧面焊接的方式激光焊接在一起，此时，所述台阶与所述电池壳的开口部卡合，焊缝形成于电池的侧面，位于台阶4c与电池壳的开口部9a卡合的部位。

在以上的各实施方式中，虽然以方型的锂离子二次电池为例介绍了本实用新型的封口板组件以及具备该封口板组件的二次电池，但本实用新型并不限于此。上述封口板组件经过适当变形后也可以适用于其他外形或其他种类的电池，例如圆柱形镍氢电池、扁平型锂离子电池等。

另外，虽然本实用新型中以激光焊接为例对于将封口板组件与电池壳焊接的方法进行了说明，但也不限于此，也可以采用本领域公知的焊接技术，例如电弧焊接等。

以上，通过具体的实施方式对本实用新型进行了详细的说明，当然本实用新型并不限定于上述具体的例子。本领域技术人员可以在后附的权利要求书的记载范畴内想到各种变形或修改，这些变形例和修改例当然也属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种电池用封口板组件，其是通过兼作电极端子的铆钉依次贯穿上部绝缘片、盖板、下部绝缘片和垫片并将它们铆接在一起而形成的，所述盖板(4)在中央部形成有第一凹部(4a)，所述上部绝缘片(3)的主体部(3a)嵌合在该第一凹部(4a)中，其特征在于，从所述主体部(3a)的外周边缘(3b)沿着所述盖板(4)的上表面向外延伸地形成有翻边(3c)。

2.根据权利要求1所述的电池用封口板组件，其特征在于，所述翻边在电池的厚度方向上从所述外周边缘向外延伸的宽度为1mm以上，但不超出所述盖板在电池厚度方向上的边缘。

3.根据权利要求1所述的电池用封口板组件，其特征在于，所述翻边的外周边缘形状是矩形、圆角矩形、圆形、椭圆形中的任一种形状。

4.根据权利要求1所述的电池用封口板组件，其特征在于，所述盖板在所述第一凹部(4a)的周围形成有形状与所述翻边(3c)相对应的第二凹部(4b)，所述翻边(3c)嵌合于所述第二凹部(4b)中。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的电池用封口板组件，其特征在于，所述翻边的外周边缘上形成有垂直于翻边的表面而向上突起的凸缘(3d)。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的电池用封口板组件，其特征在于，所述盖板的边缘侧面的下部设有向内凹陷的台阶(4c)。

7.根据权利要求5所述的电池用封口板组件，其特征在于，所述盖板的边缘侧面的下部设有向内凹陷的台阶(4c)。

8.根据权利要求1～4中任一项所述的电池用封口板组件，其特征在于，所述上部绝缘片和所述下部绝缘片是通过注塑一体成型的。

9.一种二次电池，其具备：在上端部具有开口部的电池壳、对所述开口部进行密封的封口板组件、和容纳于所述电池壳内的电极组和电解液，其特征在于，所述封口板组件是权利要求1～8中任一项所述的电池用封口板组件。

10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于，当所述盖板的边缘侧面的下部设有向内凹陷的台阶(4c)时，所述台阶(4c)与所述电池壳的开口部(9a)卡合，所述封口板组件与所述电池壳采取侧面焊接的方式激光焊接在一起，焊缝位于所述台阶(4c)与所述电池壳的开口部(9a)卡合的部位。