CN214313298U

CN214313298U - 一种卷绕式纽扣电池

Info

Publication number: CN214313298U
Application number: CN202023310022.8U
Authority: CN
Inventors: 梁瑾; 饶顺平; 陈杰; 杨山; 李载波
Original assignee: Dongguan Liwinon Energy Technology Co ltd
Current assignee: Dongguan Liwinon Energy Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2021-09-28
Anticipated expiration: 2030-12-30

Abstract

本实用新型提供了一种卷绕式纽扣电池，包括电芯和电池壳体，电芯由第一极片、隔膜和第二极片卷绕而成，第一极片焊接有第一极耳，第二极片焊接有第二极耳；电池壳体设置有一容纳电芯的密闭空间；其中，电芯为卧式设置于电池壳体中，第一极耳与电池壳体的一端电连接，第二极耳与电池壳体的另一端电连接。相比于现有技术，相比于现有技术，本发明的纽扣电池，因采用卧式结构的电芯进行设置，通过壳体的压合可以使得电芯的厚度达到2mm及以下，使得锂离子电池可以镶嵌到更多便携式仪器中，使用范围更加广泛。

Description

一种卷绕式纽扣电池

技术领域

本实用新型涉及锂电池领域，具体涉及一种卷绕式纽扣电池。

背景技术

随着便携电子产品、智能穿戴产品、医疗仪器等发展，电池更加小型化，故发展起来一种体积小、比能高、密封性好、自放电小、可靠性高的电池，由于形状像纽扣，故俗称纽扣电池，也称扣式电池。纽扣电池有很多种类，其中锂离子纽扣电池是能量密度最高、工作电压最高的一种(平台3.7V，甚至更高，其他一般为3.0V或者更低)，如能解决其工业制造难点，可以更广泛的应用。

常规的纽扣电池中其裸电芯结构为立式，如图1所示，但此种结构的电芯制备得到的电池还存在以下劣势：

1)电芯不能做得更薄，因为立式结构的正极片或负极片宽度＜5mm就很容易断裂，工业化生产很困难。

2)立式结构的裸电芯，其正极或负极与扣式电池的外壳接触，无焊接也无压力情况下，其内阻会偏大，甚至会出现波动。

3)电芯卷绕后也无法做得到更薄，如厚度2mm及以下。

有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种卷绕式纽扣电池，以解决目前纽扣电池中立式电芯存在的劣势问题，本实用新型提供的纽扣电池，其电芯可以做到厚度2mm及以下，可以镶嵌到便携仪器中，大大增加了锂离子纽扣电池的应用范围。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种卷绕式纽扣电池，包括：

电芯，由第一极片、隔膜和第二极片卷绕而成，所述第一极片焊接有第一极耳，所述第二极片焊接有第二极耳；

电池壳体，设置有一容纳所述电芯的密闭空间；

其中，所述电芯为卧式设置于所述电池壳体中，所述第一极耳与所述电池壳体的一端电连接，所述第二极耳与所述电池壳体的另一端电连接。

优选的，所述电池壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一极耳与所述第一壳体电连接，所述第二极耳与所述第二壳体电连接。

优选的，所述第一壳体的直径大于所述第二壳体的直径，并盖住所述第二壳体以形成一容纳所述电芯的密闭空间。

优选的，所述第二极耳弯折后与第二壳体焊接。

优选的，所述第一极耳弯折后通过压合与所述第一壳体电连接，或所述第一极耳弯折后与所述第一壳体焊接。

优选的，所述第一极片为正极片或负极片，第一极耳为正极耳或负极耳；所述第二极片为负极片或正极片，所述第二极耳为负极耳或正极耳。

优选的，所述正极耳弯折后通过压合与所述第一壳体电连接，所述负极耳弯折后与所述第二壳体焊接。

优选的，所述正极耳为铝极耳，所述负极耳为镍极耳。

优选的，以所述负极片的极片宽度为W₁，以所述第一壳体的直径为R₁，所述负极片的宽度W₁符合以下公式：W₁＝W₀+B，2×W₀ ²＝R₁ ²，其中，W₀为负极片的理论宽度值，B为修正值，B＝1～1.5。

优选的，所述第一极片、隔膜和第二极片卷绕成电芯后，贴胶固定所述电芯。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果在于：本发明提供的新型卷绕式纽扣电池，其内设置的电芯采用卧式结构，通过两个极性相反的极耳与电池壳体的两端分别电连接，使得电池壳体的两端分别作为正极端和负极端引出，因本电池的电芯采用卧式结构进行设置，通过壳体的压合可以使得电芯的厚度达到2mm及以下，使得锂离子电池可以镶嵌到更多便携式仪器中，使用范围更加广泛。同时，因电芯持续处于受压的状态，极耳与壳体进行电连接接触的更加紧密，因此大大减小了电芯的内阻，电芯也会更加稳定。

附图说明

图1为常规纽扣电池的结构示意图。

图2为本实用新型纽扣电池的结构示意图。

图3为本实用新型电芯的结构示意图。

图4为图3电芯的极耳未弯折的结构示意图。

图5为图3电芯的极耳弯折的结构示意图。

图6为本实用新型纽扣电池的成品结构示意图。

图7为本实用新型纽扣电池的俯视图。

图中：1-电芯；11-第一极片；111-第一极耳；12-第二极片；121-第二极耳；13-隔膜；2-电池壳体；21-第一壳体；22-第二壳体。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式和说明书附图，对本实用新型及其有益效果作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

如图1～7所示，一种卷绕式纽扣电池，包括电芯1和电池壳体2，电芯1由第一极片11、隔膜13和第二极片12卷绕而成，第一极片11焊接有第一极耳111，第二极片12焊接有第二极耳121；电池壳体2设置有一容纳电芯1的密闭空间；其中，电芯1为卧式设置于电池壳体2中，第一极耳111与电池壳体2的一端电连接，第二极耳121与电池壳体2的另一端电连接。该卧式即是电芯主体与电池壳体2的两端相对设置，而常规的纽扣电池为立式，是电芯1的两端与电池壳体2的两端相对设置，可参见图1与图2的区别。

进一步地，电池壳体2包括第一壳体21和第二壳体22，第一极耳111与第一壳体21电连接，第二极耳121与第二壳体22电连接。

进一步地，第一壳体21的直径大于第二壳体22的直径，并盖住第二壳体22以形成一容纳电芯1的密闭空间。其中，在设置过程中，第一壳体21可位于第二壳体22的上方，采用直接盖住的形式与第二壳体22形成密闭空间；也可以位于第二壳体22的下方，第二壳体22被裹于第一壳体21中，调转方向后同样是第一壳体21以盖住第二壳体22的形式形成容纳电芯1的密闭空间。

进一步地，第二极耳121弯折后与第二壳体22焊接。而第一极耳111弯折后通过压合与第一壳体21电连接，或第一极耳111弯折后与第一壳体21焊接。因本实用新型电芯1是采用卧式结构进行放置，且电芯1长期处于受压力状态，则其中一处的电连接采用压合形式进行电连接即可，简化电池制备工序。

进一步地，第一极片11为正极片或负极片，第一极耳111为正极耳或负极耳；第二极片12为负极片或正极片，第二极耳121为负极耳或正极耳。

进一步地，正极耳弯折后通过压合与第一壳体21电连接，负极耳弯折后与第二壳体22焊接。因极耳在焊接后需要弯折回电芯主体表面，则在具体的焊接过程中，先采用机械手捏住正负极耳的一端，使得一部分正负极耳预留在极片外，电芯1卷绕完成后再将裸露的正负极耳弯折回电芯主体表面，使得电芯1满足卧式放置的要求。

进一步地，正极耳为铝极耳，负极耳为镍极耳。如负极耳为铜极耳，则在将负极耳与第二壳体22焊接前，应先将负极耳与镍带连接，然后再将其与第二壳体22焊接，优选的，负极耳直接采用镍极耳进行焊接。相比于常规的极耳焊接长度，本电芯1焊接的极耳长度应更长，以确保在卷绕结束后，极耳可以被翻折到电芯1主体上，以配合卧式电芯1放置在电池壳体2中。

进一步地，以负极片的极片宽度为W₁，以第一壳体21的直径为R₁，负极片的宽度W₁符合以下公式：W₁＝W₀+B，2×W₀ ²＝R₁ ²，其中，W₀为负极片的理论宽度值，B为修正值，B＝1～1.5。如以电脑主机和手表常用的型号2032为例，电芯11的外直径最大为20mm(内直径约为19mm)，电芯11的外厚度最大为3.2mm，计算得负极片的理论宽度值为13.4mm，按修正值B等于1.4，计算可得负极片的宽度W₁为12mm。然后根据负极片的宽度计算正极片和隔膜1313的宽度，正极片的宽度W₂＝负极片的宽度W₁-1＝11mm；隔膜1313的宽度W₃＝负极片的宽度W₁+1＝13mm，此外，隔膜1313、负极片和正极片之间的宽度差异还可以根据设备的CPK来调整，这里不再赘述。

进一步地，第一极片11、隔膜13和第二极片12卷绕成电芯1后，贴胶固定电芯1。

本纽扣电池的制备方法，包括以下步骤：

1)设计：根据纽扣电池的正极钢帽(正极壳体)内直径R₁计算得到负极片的宽度W₁，然后再根据负极片的宽度计算得到正极片的宽度W₂和隔膜13的宽度W₃；然后根据纽扣电池的尺寸选择合适规格的极耳(极耳宽度为2～6mm，极耳厚度为0.04～0.08mm)，将正负极耳分别焊接至正负极片上，最后分别制得正极片、隔膜13和负极片，其中，正极片的集流体采用铝箔，负极片的集流体采用铜箔；而正极片焊接的正极耳为铝极耳，负极片焊接的负极耳为镍极耳；

2)卷绕：将正极片、隔膜13、负极片卷绕制成电芯1，其中，隔膜13将正极片和负极片分隔开，防止两者短路，然后贴胶固定电芯1；而极耳设置在电芯1的两端，将两个极耳折向电芯1主体，其中，极耳的长度不超出电芯1主体的长度；

3)焊接：将负极耳焊接在负极钢帽(负极壳体)上；

4)真空烘烤：将含钢帽的电芯1在指定温度和真空度下烘烤除水，具体的条件设置可参照现有的纽扣电池制备进行设置；

5)注液：将电芯1在低温环境下注液；

6)封口：将正极钢帽盖住负极钢帽，其中，正极耳对准正极钢帽，同时控制好电池的高度，以保证电芯1与正负极钢帽接触良好，密封成型；

7)对电池按指定电流充电激活，完成纽扣电池的制备。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims

1.一种卷绕式纽扣电池，其特征在于，包括：

电池壳体，设置有一容纳所述电芯的密闭空间；

2.根据权利要求1所述的卷绕式纽扣电池，其特征在于，所述电池壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一极耳与所述第一壳体电连接，所述第二极耳与所述第二壳体电连接。

3.根据权利要求2所述的卷绕式纽扣电池，其特征在于，所述第一壳体的直径大于所述第二壳体的直径，并盖住所述第二壳体以形成一容纳所述电芯的密闭空间。

4.根据权利要求3所述的卷绕式纽扣电池，其特征在于，所述第二极耳弯折后与第二壳体焊接。

5.根据权利要求4所述的卷绕式纽扣电池，其特征在于，所述第一极耳弯折后通过压合与所述第一壳体电连接，或所述第一极耳弯折后与所述第一壳体焊接。

6.根据权利要求5所述的卷绕式纽扣电池，其特征在于，所述第一极片为正极片或负极片，第一极耳为正极耳或负极耳；所述第二极片为负极片或正极片，所述第二极耳为负极耳或正极耳。

7.根据权利要求6所述的卷绕式纽扣电池，其特征在于，所述正极耳弯折后通过压合与所述第一壳体电连接，所述负极耳弯折后与所述第二壳体焊接。

8.根据权利要求7所述的卷绕式纽扣电池，其特征在于，所述正极耳为铝极耳，所述负极耳为镍极耳。

9.根据权利要求7所述的卷绕式纽扣电池，其特征在于，以所述负极片的极片宽度为W₁，以所述第一壳体的直径为R₁，所述负极片的宽度W₁符合以下公式：W₁＝W₀+B，2×W₀ ²＝R₁ ²，其中，W₀为负极片的理论宽度值，B为修正值，B＝1～1.5。

10.根据权利要求1所述的卷绕式纽扣电池，其特征在于，所述第一极片、隔膜和第二极片卷绕成电芯后，贴胶固定所述电芯。