CN212751075U - 纽扣电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种纽扣电池，包括外壳以及设置于所述外壳中的电芯，所述电芯包括至少一个正极片、至少一个负极片以及设置于所述至少一个正极片和所述至少一个负极片之间的至少一个隔离片；所述纽扣电池还包括设置于所述外壳上的至少一个PTC热敏电阻，所述至少一个PTC热敏电阻与所述至少一个正极片和所述至少一个负极片二者之一电性连接，所述至少一个PTC热敏电阻的至少部分表面露出于所述外壳外。PTC热敏电阻能够可逆地改变纽扣电池的电阻率，在电池发生短路升温时，电池的内阻会提高，从而减小短路电流，提高电池安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域，更具体地说，涉及一种纽扣电池。
背景技术
纽扣电池是一类体型较小、能量密度较高的电池，其广泛应用在生活的各个方面，尤其是电子表、蓝牙耳机、助听器等小型便携式电子设备中。
纽扣电池在遇到机械破坏、漏液等情况时，可能会发生危险的短路和放热反应，造成电池内部压力和温度升高，从而导致电池燃烧甚至发生爆炸事故。因此，如何提高纽扣电池的安全性，成为纽扣电池所面临的主要技术问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种改进的纽扣电池。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种纽扣电池，包括外壳以及设置于所述外壳中的电芯，所述电芯包括至少一个正极片、至少一个负极片以及设置于所述至少一个正极片和所述至少一个负极片之间的至少一个隔离片；所述纽扣电池还包括设置于所述外壳上的至少一个PTC热敏电阻，所述至少一个PTC热敏电阻与所述至少一个正极片和所述至少一个负极片二者之一电性连接，所述至少一个PTC热敏电阻的至少部分表面露出于所述外壳外。
在一些实施例中，所述外壳包括可导电的壁部，所述壁部与所述至少一个正极片和所述至少一个负极片二者之一电性连接；所述至少一个PTC热敏电阻贴装于所述壁部的外表面上或者嵌置于所述壁部中，所述至少一个PTC热敏电阻与所述壁部电性连接，进而与所述至少一个正极片和所述至少一个负极片二者之一电性连接。
在一些实施例中，所述纽扣电池还包括与所述至少一个PTC热敏电阻电性连接的至少一个引出电极，所述至少一个引出电极连接于所述至少一个PTC热敏电阻露出于所述外壳外的表面上。
在一些实施例中，所述外壳上设有至少一个引出孔，所述纽扣电池还包括穿设于所述至少一个引出孔中的至少一个导电体，所述至少一个导电体与所述至少一个正极片和所述至少一个负极片二者之另一电性连接。
在一些实施例中，所述外壳包括顶部具有开口的可导电的下壳和与之相匹配的可导电的上壳，所述纽扣电池还包括设置于所述至少一个引出孔和所述至少一个导电体之间将所述至少一个导电体和所述外壳隔离的至少一个绝缘密封体。
在一些实施例中，所述上壳包括壁部以及由所述壁部的表面朝向或背离所述电芯凸出的至少一个突出部，所述至少一个引出孔沿纵向贯穿所述壁部和所述至少一个突出部，所述至少一个PTC热敏电阻设置于所述壁部上。
在一些实施例中，所述外壳采用金属导电材料制成，所述至少一个突出部由所述壁部拉伸成型，所述壁部的周缘通过激光焊接的方式与所述下壳的开口边缘密封地结合在一起。
在一些实施例中，所述绝缘密封体包括第一端、第二端以及位于所述第一端和所述第二端之间的本体部，所述本体部过盈配合在所述引出孔中，所述第一端、第二端均露出在所述引出孔外。
在一些实施例中，所述第一端、第二端的横截面尺寸均大于所述本体部的横截面尺寸，所述第二端设有利于塞入所述引出孔的尖头导向结构。
在一些实施例中，所述突出部远离所述壁部的一端向内旋压形成有挤压部，以挤压并锁紧所述绝缘密封体。
实施本实用新型至少具有以下有益效果：PTC热敏电阻能够可逆地改变纽扣电池的电阻率，在电池发生短路升温时，电池的内阻会提高，从而减小短路电流，提高电池安全性能。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型第一实施例中纽扣电池的剖视结构示意图；
图2是本实用新型第二实施例中纽扣电池的剖视结构示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
图1示出了本实用新型第一实施例中的纽扣电池，该纽扣电池可以为固态电池、半固态电池或液态电池，其可包括密封的外壳1以及设置于所述外壳1中的电芯2。
电芯2包括至少一个正极片21、至少一个负极片22以及设置于至少一个正极片21和至少一个负极片22之间的至少一个隔离片23。正极片21可包括正极集流体以及涂覆于正极集流体至少一个表面上的正极活性物质层。在一些实施例中，该正极集流体可以为铝箔等导电金属箔，该正极活性物质层可包括正极活性物质、导电剂和粘合剂。以锂离子电池为例，该正极活性物质通常可以为钴酸锂等半导体材料，该导电剂可以为乙炔黑，该粘合剂可以为PVDF。负极片22可包括负极集流体以及涂覆于该负极集流体上的负极活性物质层。在一些实施例中，该负极集流体可以为铜箔等导电金属箔，该负极活性物质层可包括负极活性物质层(例如石墨等导体材料)、导电剂(例如乙炔黑)、增稠剂(例如CMC)及粘结剂(例如SBR)。
电芯2可采用螺旋绕组的形式制成，也可以采用叠片的形式制成。在本实施例中，电芯2采用螺旋绕组的形式制成，且其中轴线与外壳1的中轴线重合。该电芯2在一些实施例中还可包括一收容空间24。该至少一个正极片21、至少一个负极片22以及至少一个隔离片23围绕一卷芯卷绕完成后，抽出卷芯，形成一中轴线与电芯2的中轴线重合的轴向空腔，该轴向空腔形成收容空间24。
外壳1大致可呈扁圆柱状，即外壳1的外径尺寸大于其高度尺寸。外壳1的厚度可以为0.1-1mm，外壳1的外径(纽扣电池的外径)可以为6mm以上。外壳1可导电，其可与正极片21电性连接。外壳1上还可设置有引出孔112，引出孔112中沿纵向设置有导电体4以及绝缘密封体3。导电体4与负极片22电性连接，绝缘密封体3设置于引出孔112的孔壁和导电体4之间，将导电体4和外壳1绝缘隔离。可以理解地，在其他实施例中，也可以是负极片22与外壳1电性连接，正极片21与导电体4电性连接。
该纽扣电池在一些实施例中还可包括与外壳1电性连接的PTC热敏电阻6以及与PTC热敏电阻6电性连接的引出电极7。PTC热敏电阻6设置于外壳1上，其可包括聚合物基体以及填充在聚合物基体中的导电粒子。该导电粒子可以为炭黑、石墨或金属氧化物等，其可提供PTC热敏电阻6优良的导电性。PTC热敏电阻6至少有部分表面露出于外壳1外，以便于引出电极7的连接。引出电极7、导电体4分别作为纽扣电池的正、负输出接口，用于外接电路板或负载等电子元器件。PTC热敏电阻6能够可逆地改变纽扣电池的电阻率，在电池发生短路升温时，PTC热敏电阻6的绝缘性聚合物基体发生膨胀，使导电粒子彼此之间的接触减少，从而使电阻值急剧增大，使得电池的内阻提高，从而减小短路电流，提高电池安全性能。
具体地，外壳1在一些实施例中可包括顶部具有开口的圆筒状下壳12和与之相匹配的上壳11。PTC热敏电阻6大致可呈薄片状，PTC热敏电阻6可贴装于上壳11的上表面上，或者其也可以嵌置于上壳11中。引出电极7可焊接于PTC热敏电阻6的上表面上，引出孔112可开设于上壳11上，从而使得该纽扣电池在使用时，电池的正、负输出接口都从电池的同一侧(上侧)引出，纽扣电池的空间利用率较高。PTC热敏电阻6设置于外壳1的外部，从而无需占用外壳1的内部空间，此外，PTC热敏电阻6的形状和安装位置可根据纽扣电池外接电路板或负载等电子元器件的形状和安装位置灵活设计。可以理解地，在其他实施例中，PTC热敏电阻6、引出孔112也可均设置于外壳1的其他侧上，例如外壳1的下侧。在另一些实施例中，PTC热敏电阻6、引出孔112也可分别设置于外壳1的不同侧上，例如PTC热敏电阻6、引出孔112也可分别设置于外壳1的上侧和下侧。PTC热敏电阻6、引出电极7、引出孔112、绝缘密封体3、导电体4的数量也不局限于一个，两个或两个以上也可以适用。
上壳11可包括平板状壁部111以及由壁部111朝向电芯2延伸的突出部113，引出孔112沿纵向贯穿壁部111和突出部113。下壳12和上壳11均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。壁部111的周缘可通过激光焊接的方式与下壳12的开口边缘密封地结合在一起，突出部113可由壁部111向朝向电芯2的一侧拉伸成型。
在本实施例中，突出部113、引出孔112位于壁部111的中部位置，且其中轴线可与电芯2的中轴线重合。突出部113位于收容空间24内，可进一步提高纽扣电池的空间利用率。在其他实施例中，突出部113、引出孔112也可位于壁部111的其他位置，例如，壁部111的周缘附近，突出部113、引出孔112的中轴线也可与外壳1的中轴线平行或呈一定夹角倾斜设置，可根据实际需求进行设计。通常，突出部113与壁部111之间的夹角可以为300-1500。引出孔112的孔径可以为4mm以下。优选地，引出孔112的孔径可大致为外壳1的外径的5％-35％。
绝缘密封体3密封地塞设于引出孔112中，其可采用硅胶、橡胶等柔性绝缘材料制成。绝缘密封体3的上端面可与PTC热敏电阻6的上端面大致处于同一水平面上。绝缘密封体3在一些实施例中可包括位于上部的第一端31、位于下部的第二端33以及位于第一端31和第二端33之间的本体部32。本体部32设置于引出孔112中，本体部32的外径可略大于引出孔112的孔径，以使绝缘密封体3与引出孔112之间过盈配合，密封性更好，还可通过该过盈配合固定绝缘密封体3。第一端31、第二端33均露出在引出孔112外，且其外径均大于本体部32的外径。第一端31的下端面抵紧于壁部111的上端面，第二端33的上端面抵紧于突出部113的下端面，从而将绝缘密封体3夹持固定，避免绝缘密封体3从引出孔112中脱出。绝缘密封体3可经由第二端33塞入到引出孔112中，为了便于绝缘密封体3的塞入，第二端33可设有利于塞入的尖头导向结构，例如，第二端33可呈圆锥状。
此外，由于绝缘密封体3和上壳11之间的结合力具有一定的强度值，当电池内部压力超过这个强度值后，绝缘密封体3和上壳11会脱开，实现开启泄压，从而最大程度降低电池安全危害程度，提高电池安全性。
导电体4沿纵向穿设于绝缘密封体3中，且其两端分别从绝缘密封体3的两端露出。导电体4可采用刚性的导电材料制成，以增强抗压性；或者，导电体4也可采用柔性的导电材料制成，以使导电体4可直接连接至电路板或负载等电子元件上，而不需要额外焊接导线。导电体4可沿纵向穿设于收容空间24中，导电体4的下端可延伸至收容空间24的底部附近与负极22的下端连接，且导电体4的下端距离下壳12的底壁具有一定的间距，以便与下壳12绝缘隔离。
上壳11上还可设置有注液孔115，用于往外壳1中注入电解液。该纽扣电池还可包括封堵件5，用于在注液完成之后，将注液孔115封堵住。
上述纽扣电池在制造时，可采用如下步骤：
S1、提供下壳12和电芯2，将电芯2设置于下壳12中；
S2、提供形成有壁部111、突出部113、引出孔112以及注液孔115的上壳11；
S3、提供绝缘密封体3和导电体4，将绝缘密封体3以其第二端33塞入到引出孔112中，并将导电体4穿过绝缘密封体3；
S4、将壁部111的周缘激光焊接于下壳12上，形成外壳1；
S5、提供PTC热敏电阻6和引出电极7，将PTC热敏电阻6焊接至壁部111的上表面上，将引出电极7焊接至PTC热敏电阻6的上表面上；
S6、通过注液孔115向外壳1内注入电解液，注液完成后，塞入封堵件5将注液孔115封堵密封。
图2所示为本实用新型第二实施例中的纽扣电池，其与第一实施例的主要区别在于：该纽扣电池中的突出部113由壁部111向背离电芯2的方向凸出。
具体地，在本实施例中，上壳11包括壁部111、由壁部111的表面背离电芯2延伸形成的突出部113以及贯穿突出部113和壁部111的引出孔112。可以理解地，突出部113、引出孔112的数量也不局限于一个，两个或两个以上也可以适用。
突出部113背离壁部111的一端可设置有向内延伸的挤压部114，以锁紧并固定绝缘密封体3。突出部113可呈竖直的圆筒状，挤压部114可呈圆台状，挤压部114与突出部113之间的夹角可以为钝角，即900<α<1800。优选地，挤压部114与突出部113之间的夹角α可在1200-1600之间，在此范围内，能保证具有良好的锁紧效果。
引出孔112沿纵向依次贯穿壁部111、突出部113、挤压部114，绝缘密封体3沿纵向密封地塞设于引出孔112中，且与引出孔112过盈配合。绝缘密封体3的两端可分别伸出引出孔112之外。由于绝缘密封体3的外径大于引出孔112的孔径，绝缘密封体3位于引出孔112中的部分受挤压收缩，绝缘密封体3两端伸出引出孔112的部分膨胀复位，使该两端伸出部分的尺寸大于引出孔112的尺寸，从而进一步提高了密封效果和锁紧效果。此外，绝缘密封体3与挤压部114相对应的一端伸出挤压部114之外，还可使挤压部114能嵌入到绝缘密封体3中，锁紧效果更好。
下壳12、上壳11可采用不锈钢、铝、铁等可激光熔接的金属材料制成，突出部113可由壁部111向远离电芯2的一侧拉伸成型，挤压部114可由突出部113远离壁部111的一端向内旋压形成，便于加工制作。挤压部114向内旋压后，压迫绝缘密封体3发生弹性变形，从而将绝缘密封体3更牢固地锁紧并固定于引出孔112中，避免脱落。该锁紧固定方式具有结构简单、锁紧可靠、工艺制作简单等优点，且无需额外设置一个固定件来将绝缘密封体3固定，提高了纽扣电池的空间利用率。
引出孔112还可用于向外壳1内注入电解液，通过引出孔112注液完成后，塞入绝缘密封体3进行密封即可，从而无需额外开设注液孔。在其他实施例中，也可在壁部111上单独开设一个注液孔，用于往外壳1中注入电解液。该纽扣电池还可包括封堵件，用于在注液完成之后，将该注液孔封堵住。
当该纽扣电池外接电路板时，电路板上可对应突出部113开设有避让孔，通过该避让孔与突出部113相互插接，从而有效与电路板空间结合，提升电芯能量密度，此外，还可便于电路板的安装和定位。
上述纽扣电池在制作时，可采用如下步骤：
S1、提供下壳12和电芯2，将电芯2设置于下壳12中；
S2、提供形成有壁部111、突出部113以及引出孔112的上壳11；
S3、将壁部111的周缘激光焊接于下壳12上，形成外壳1；
S4、提供PTC热敏电阻6和引出电极7，将PTC热敏电阻6焊接至壁部111的上表面上，将引出电极7焊接至PTC热敏电阻6的上表面上；
S5、通过引出孔112向外壳1内注入电解液；
S6、提供绝缘密封体3和导电体4，将绝缘密封体3塞入引出孔112中，并将导电体4穿过绝缘密封体3；
S7、将突出部113远离壁部111的一端向内旋压形成挤压部114，以锁紧绝缘密封体3。
可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。
以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，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，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种纽扣电池，包括外壳(1)以及设置于所述外壳(1)中的电芯(2)，所述电芯(2)包括至少一个正极片(21)、至少一个负极片(22)以及设置于所述至少一个正极片(21)和所述至少一个负极片(22)之间的至少一个隔离片(23)；其特征在于，所述纽扣电池还包括设置于所述外壳(1)上的至少一个PTC热敏电阻(6)，所述至少一个PTC热敏电阻(6)与所述至少一个正极片(21)和所述至少一个负极片(22)二者之一电性连接，所述至少一个PTC热敏电阻(6)的至少部分表面露出于所述外壳(1)外。
2.根据权利要求1所述的纽扣电池，其特征在于，所述外壳(1)包括可导电的壁部(111)，所述壁部(111)与所述至少一个正极片(21)和所述至少一个负极片(22)二者之一电性连接；所述至少一个PTC热敏电阻(6)贴装于所述壁部(111)的外表面上或者嵌置于所述壁部(111)中，所述至少一个PTC热敏电阻(6)与所述壁部(111)电性连接，进而与所述至少一个正极片(21)和所述至少一个负极片(22)二者之一电性连接。
3.根据权利要求1所述的纽扣电池，其特征在于，所述纽扣电池还包括与所述至少一个PTC热敏电阻(6)电性连接的至少一个引出电极(7)，所述至少一个引出电极(7)连接于所述至少一个PTC热敏电阻(6)露出于所述外壳(1)外的表面上。
4.根据权利要求1-3任一项所述的纽扣电池，其特征在于，所述外壳(1)上设有至少一个引出孔(112)，所述纽扣电池还包括穿设于所述至少一个引出孔(112)中的至少一个导电体(4)，所述至少一个导电体(4)与所述至少一个正极片(21)和所述至少一个负极片(22)二者之另一电性连接。
5.根据权利要求4所述的纽扣电池，其特征在于，所述外壳(1)包括顶部具有开口的可导电的下壳(12)和与之相匹配的可导电的上壳(11)，所述纽扣电池还包括设置于所述至少一个引出孔(112)和所述至少一个导电体(4)之间将所述至少一个导电体(4)和所述外壳(1)隔离的至少一个绝缘密封体(3)。
6.根据权利要求5所述的纽扣电池，其特征在于，所述上壳(11)包括壁部(111)以及由所述壁部(111)的表面朝向或背离所述电芯(2)凸出的至少一个突出部(113)，所述至少一个引出孔(112)沿纵向贯穿所述壁部(111)和所述至少一个突出部(113)，所述至少一个PTC热敏电阻(6)设置于所述壁部(111)上。
7.根据权利要求6所述的纽扣电池，其特征在于，所述外壳(1)采用金属导电材料制成，所述至少一个突出部(113)由所述壁部(111)拉伸成型，所述壁部(111)的周缘通过激光焊接的方式与所述下壳(12)的开口边缘密封地结合在一起。
8.根据权利要求6所述的纽扣电池，其特征在于，所述绝缘密封体(3)包括第一端(31)、第二端(33)以及位于所述第一端(31)和所述第二端(33)之间的本体部(32)，所述本体部(32)过盈配合在所述引出孔(112)中，所述第一端(31)、第二端(33)均露出在所述引出孔(112)外。
9.根据权利要求8所述的纽扣电池，其特征在于，所述第一端(31)、第二端(33)的横截面尺寸均大于所述本体部(32)的横截面尺寸，所述第二端(33)设有利于塞入所述引出孔(112)的尖头导向结构。
10.根据权利要求8所述的纽扣电池，其特征在于，所述突出部(113)远离所述壁部(111)的一端向内旋压形成有挤压部(114)，以挤压并锁紧所述绝缘密封体(3)。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023133851A1 (zh) * | 2022-01-14 | 2023-07-20 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电池单体、电池、用电设备及电池单体的制造方法和设备 |
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2020
- 2020-06-01 CN CN202020978150.0U patent/CN212751075U/zh active Active
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