CN220065873U - 纽扣电池 - Google Patents

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Abstract

根据本实用新型，提供了一种纽扣电池，其包括密封组件，该密封组件包括电池的其中一个端子、电绝缘部分和周壁部分。电绝缘部分与所述端子和周壁部分形成可通过玻璃‑金属型技术中采用的方法获得的气密结合。所述密封组件是插座形状的，并且电池的一个或多个组成部件如阳极、隔板和阴极可以在组装电池之前插入所述插座形状中。周壁部分形成第二端子的一部分，并通过诸如周向焊缝的导电且气密封闭的连接部附接到第二端子的其余部分上。根据本实用新型的电池可以这样来生产：将电池的一个或多个组成部件插入所述密封组件中，并且例如通过焊接将所述密封组件的周壁部分附接到第二端子的其余部分上。

Description

纽扣电池
技术领域
本实用新型涉及纽扣形电池，尤其涉及这些电池的密封。
背景技术
纽扣形电池，也简称为“纽扣电池”、“扣式电池”或“微型电池”，广泛用于为小型电器和设备供电。有各种类型的纽扣电池在使用中，它们的区别在于不同的尺寸以及用于电极和电解质的材料。诸如手表等低压电器的常用类型通常称为“CR”型电池，C表示电极的化学成分，R表示电池的圆形形状。CR电池包括锂基阳极和包含二氧化锰作为活性材料的阴极。电解质可以是固体或液体有机材料。其他类型编码为LR、SR或PR电池，分别已知为碱性电池、氧化银电池和锌空气电池。后三种电池类型包含水基电解质。
所有纽扣电池都包括圆形金属端子，其中一个端子通常称为杯，另一个端子称为盖，电极和电解质被容纳在它们之间。
在包含液体电解质的纽扣电池中遇到的一个常见问题是电解质的泄漏。当电池密封不好时，就会发生电解质泄漏，使得其电解质可以从内部泄漏到大气中。
对于氧化银电池、锌空气电池和碱性电池，电解质通常是强碱性溶液，其中包含NaOH和KOH以及其他化学物质。对于锂电池，电解质通常是溶解有锂盐的一种或多种有机溶剂。这两种电解质都会对环境和人类造成危害。强碱性溶液具有很强的腐蚀性，即使是少量也会引起金属腐蚀。如果它进入眼睛、嘴巴、皮肤，甚至被吸入，都可能对人体器官造成严重损害。
目前，纽扣电池通过将杯压接在塑料垫圈上来进行封闭，塑料垫圈将杯和盖分开。然而，尤其是对于小型纽扣电池，压接强度往往不够，从而增加了电解质泄漏的风险。
实用新型内容
本实用新型旨在提供对上述问题的解决方案。该目的通过下文所述的纽扣电池和用于生产所述电池的方法来实现。
本实用新型涉及一种纽扣电池，其特征在于，所述纽扣电池包括插座形的金属的正极端子和插座形的金属的负极端子，所述正极端子和负极端子各自包括圆形的接触表面，以及在与所述接触表面相反的方向上延伸的侧壁，其中所述接触表面配置成电连接到由所述纽扣电池供电的设备的相应触点，所述纽扣电池还包括与所述正极端子电接触的阴极、与所述负极端子电接触的阳极、布置在所述阳极与所述阴极之间的分隔件、以及配置成在所述阳极与所述阴极之间传导电流的电解质，其中：
-所述纽扣电池包括插座形的密封组件，所述密封组件包括：
·所述正极端子和所述负极端子中的第一端子，所述第一端子可以是所述正极端子或所述负极端子，
·周壁部分，
·电绝缘部分，所述电绝缘部分将所述第一端子与所述周壁部分分隔开并电绝缘，
-所述电绝缘部分通过气密密封结合部与所述第一端子和所述周壁部分结合，
-所述周壁部分是所述正极端子和所述负极端子中的第二端子的一部分，并且通过气密封闭的导电连接部附接到所述第二端子的其余部分，
其中，所述第一端子是所述负极端子，并且所述正极端子的所述其余部分是具有直立壁的杯形元件，使得所述正极端子的侧壁由通过所述导电连接部彼此连接的所述直立壁和所述周壁部分形成，并且其中所述导电连接部是周向焊缝。
进一步地，所述电绝缘部分是玻璃部分。
进一步地，所述正极端子和所述负极端子由不锈钢形成。
进一步地，所述电解质是液体电解质。
进一步地，所述纽扣电池选自以下群组：CR电池、SR电池、LR电池、PR电池。
根据本实用新型，提供了一种纽扣电池，其包括密封组件，该密封组件包括电池的其中一个端子、电绝缘部分和周壁部分。电绝缘部分与所述端子和周壁部分形成气密密封结合部，即气体密封和液体密封结合部，这可通过在玻璃-金属型技术中应用的方法来获得。电绝缘部分因此例如可以是玻璃部分。密封组件呈插座形状，并且电池的一个或多个组成部件，例如阳极、隔板和阴极，可以在组装电池之前插入所述插座形状中。密封组件的周壁部分形成第二端子的一部分，并且通过诸如周向焊缝的导电且气密封闭的连接部附接到所述第二端子的其余部分上。这些端子可以由不锈钢或任何其他合适的金属形成。
根据本实用新型的电池可以这样来生产：将电池的一个或多个组成部件插入到插座形状的密封组件中，并且例如通过焊接将所述组件的周壁部分附接到第二端子的其余部分上。
本实用新型能够将玻璃-金属类型的技术用于不同形状和尺寸的纽扣电池的生产过程中，包括目前的垫圈密封存在电解质泄漏风险的小型电池。通过根据本实用新型的电池中包括的更高品质的金属-玻璃型密封件，这种风险得以降低或基本消除。
附图说明
-图1a和1b示出了本领域目前已知的纽扣电池的正视和平面截面图。
-图2a和2b示出了根据本实用新型一个实施例的纽扣电池的正视和平面截面图。
-图3a至3d示出了用于生产根据图2a和2b所示实施例的电池的方法的多个步骤。
-图4a至4d示出了根据本实用新型另一实施例的用于生产电池的方法的各步骤。
具体实施方式
在描述根据本实用新型的电池的特征元件之前，将首先描述现有技术的纽扣电池以定义其各种组成部件。图1a和1b示出了本领域目前已知的纽扣电池1。该电池包括通常由不锈钢形成的金属杯2，其形成电池的正极端子。阴极3被放置在杯2内部。图1a中所示的阴极成形为片剂，其可通过将阴极粉末压入金属保持件4中而获得，该金属保持件4为带有底部条带5和侧壁6的环的形状。或者，可以将阴极粉末压入金属网中。保持件4或所述网旨在增加压实的阴极粉末的机械稳定性。
如图1a所示，压实的阴极材料3与环形条带5的底面齐平，并且这些元件都与杯2的底部物理接触。片剂3的上方是分隔件或隔板7，其将阴极片剂3与位于隔板7顶部的电池阳极8隔开。阳极8被金属盖9覆盖，该金属盖9形成电池1的负极端子，通常也由不锈钢制成。负极端子9包括圆形的平面接触表面11和远离接触表面11定向的直立壁部分12。类似地，正极端子2包括圆形的平面接触表面13和远离所述接触表面13定向的壁部分14。接触表面11和13构造成电连接到由电池供电的设备的相应触点。
分隔件7可以是层压在阴极3上的片状固体电解质，在这种情况下，阴极3也包括与活性材料混合在一起的固体电解质。或者，电池1可以包括液体电解质。在这种情况下，阴极3浸泡在这种液体电解质中，并且分隔件7可以是多孔聚合物膜，其本身是电绝缘的，但可以吸收液体电解质以便将离子从阳极8传导到阴极3。
电绝缘垫圈10插在杯2与盖9的外沿之间，从而将正极端子与负极端子分隔开并且将电池1的内部与外部大气隔绝。如引言中所述的，杯2的侧壁14被压接到垫圈10上，但是这种密封电池的方式导致在使用液体电解质时存在电解质泄漏的风险，尤其是对于较小尺寸的电池而言。
本实用新型通过提供一种在纽扣电池中应用玻璃-金属型密封的方法来解决此问题。由于本实用新型不限于使用玻璃作为密封材料，因此这种类型的密封在下文中将被称为“绝缘体-金属”密封。然而，应该理解的是，此术语是指已知技术，其中电绝缘材料——例如玻璃——与金属化学结合，从而在固态绝缘体与金属之间形成气密密封部，并且其中金属和绝缘体的膨胀系数相匹配以使得密封部保持在给定的温度范围内。此技术在建筑、汽车、光学器件和许多其他领域的应用中是已知的。
图2a和2b示出了根据本实用新型的纽扣电池的一个示例。可以识别出许多上述部件，并用相同的附图标记表示：具有其接触表面13和侧壁14的杯2、阴极3、隔板7、阳极8、具有其接触表面11和侧壁12的负极端子9。在这种情况下，阴极3可以是压制片剂，其没有被压入环形保持件中，而是被压入网中(图中不可见，但已知如此)。例如，对于氧化银电池，可以将阴极片剂直接压入杯2中。
此外可以看出，杯2焊接到金属环15上，该金属环15部分地插入杯2中并通过焊缝16焊接到杯2上。
在负极端子9的直立壁12与金属环15之间存在电绝缘部分17。一方面在电绝缘部分17与端子9之间的以及另一方面在电绝缘部分17与金属环15之间的结合部属于如上文定义的绝缘体-金属类型，即，环15、电绝缘部分17(例如玻璃部分)和负极端子9形成紧密结合材料的组件，其中电绝缘部分17与负极端子9和金属环15紧密结合，并且其中电绝缘部分17与金属部件的膨胀系数在给定的温度范围内相匹配。这种紧密结合材料的组件在所附权利要求中被称为“密封组件”。
在图2所示的组装好的电池中，正极端子此时由杯2和金属环15形成。此时，金属环15与焊缝16和杯2的直立壁共同限定了正极端子的直立壁。绝缘体17在两个端子9和2+15之间形成电绝缘，同时还将电池内部相对于大气密封。相比通过图1a和1b中所示的垫圈密封可获得的品质，通过绝缘体-金属结合部获得的气密密封的品质要高得多。通过这种气密密封以及通过形成同等气密但导电的连接部的焊缝16，电池由此以可靠的方式与大气隔绝，从而确保没有电解质可以流出。
生产图2的电池所需的多个关键方法步骤在图3a至3d中示出。由负极端子9、绝缘体17和金属环15形成的密封组件在图3a中示出。可以通过使用从绝缘体-金属类型的结合技术中已知的技术来生产该组件。
根据所使用的材料，可能需要对要与绝缘体结合的金属表面进行预处理，例如清洁步骤、氧化步骤、或者在要与绝缘体结合的金属表面上施加反应层。
如图3b所示，之后将阳极8插入密封组件中。阳极8可以是一块固体的阳极材料，例如在CR电池的情况下是锂，或者它可以是负极活性材料颗粒的浆料，如其中锌浆料用作阳极的氧化银电池中那样。在后一种情况下，阳极材料充满密封组件的内部容积(即，在负极端子的侧壁12与阳极8之间没有间隙)。
如图3c所示，将阴极片剂3和隔板7放置在杯2内部。当使用液体电解质时，则是将该液体电解质添加到杯2中，使得液体被阴极3和隔板7吸收。如图3d所示，然后将包含阳极8的密封组件插入杯2的直立壁14内部，直到阳极8接触隔板7。直立壁14和金属环15的高度被配置为使得该壁14和金属环15在此处彼此重叠。然后通过合适的焊接工艺来施加焊缝16，从而获得图2a和2b所示的完全密封的电池。
本实用新型不限于具有图2和3所示几何形状的电池。本实用新型的主要特征是，在如此进行电池组装之前生产密封组件。组装好的电池的两个端子都具有插座形状，其包括平面圆形接触表面和远离该接触表面定向的直立侧壁。密封组件包括电池的其中一个端子、绝缘部分和周壁部分，该周壁部分将成为组装好的电池的另一端子的一部分。密封组件的端子部分通过与所述端子部分紧密结合的绝缘体材料而彼此电绝缘，从而在绝缘体材料与相应端子部分之间形成气密密封。密封组件的周壁部分通过导电且密闭的连接部(例如周向焊缝)附接到所述另一电极的其余部分上。
在图2和3的实施例中，密封组件包括负极端子9、电绝缘部分17和金属环15。所述金属环代表上述周壁部分，其在这种情况下是正极端子的一部分。正极端子由通过周向焊缝16彼此焊接的杯2和所述金属环15形成。
根据本实用新型的用于生产电池的方法总体包括以下步骤：
-生产如上所述的密封组件。该组件包括一个插座形端子和一周壁部分。因此，该组件本身也是插座形状的。
-将电池的一个或多个组成部件放置在由密封组件形成的插座中，和/或如果另一端子的其余部分是插座形状的，则放置在由所述其余部分形成的插座中，所述组成部件包括阴极、阳极和隔板。
-如果采用液体电解质，则将所述液体电解质添加到由密封组件形成的插座中，或者如果另一端子的其余部分是插座形状的则添加到由所述其余部分形成的插座中。将液体电解质添加到包含能够吸收电解质的电极材料的插座中。这可以是包括阳极浆料(例如在氧化银电池的情况下为锌浆料)的密封组件，或图3c所示的实施例中的杯2，其中电解质被阴极片剂3吸收，或者是包括阳极、阴极和隔板的密封组件，如图4b所示的实施例。可以在多个步骤中添加液体电解质，例如在将隔板7添加到其中一个插座之前和之后。仅将液体电解质添加到其中一个插座，否则在组装这些插座时液体电解质会泄漏出来。
-将密封组件组装到另一电极的其余部分上。当使用液体电解质时，这意味着包含液体电解质的插座(其可以是密封组件或另一电极的其余部分)被定位成该插座面朝上，然后将另一部件放在该插座的顶部上。
在图2和3的实施例中，将阳极8插入密封组件9、17、15中，而将阴极3和隔板7插入杯2中，然后将这些部件靠近在一起以组装成品电池。
图4a至4d示出了本实用新型的方法和通过所述方法生产的根据本实用新型的电池的另一实施例。密封组件在图4a中示出，其同样包括具有接触表面11和侧壁12的负极电池端子9、电绝缘部分17和周壁部分15。负极端子9的直立壁12相对于端子的接触表面11是倾斜的，并且周壁部分15包括大致平行于负极端子的壁12的倾斜部15a，和直线部15b。该密封组件9、17、15形成能够容纳所有三个主要电池部件的插座，如图4b所示：阳极8、隔板7和阴极3。此时可以添加液体电解质，或者在插入隔板7和阴极3之间可以添加液体电解质，以及在插入阴极3之后可以第二次添加液体电解质。然后，如图4c所示，将外径对应于密封组件的周壁部分15的外径的圆形金属板部分2'装配到所述周壁部分15上，并通过周向焊接密封部16气密地连接在所述周壁部分15上，从而形成图4d所示的成品电池。因此，在本实施例中，密封组件的周壁部分15形成组装好的电池的正极端子2'+15的整个侧壁。以倾斜侧壁为特征的这种电池的形状符合用于某些电池类型如CR电池和氧化银电池的标准形状。
其它变型也在本实用新型的范围内。例如，根据本实用新型的实施例，密封组件包括正极端子而不是负极端子。例如，密封组件可以包括与绝缘部分以及负极端子侧壁的至少一部分结合的杯2。
类似地，相比附图中所示的实施例，电极3和8的位置可以颠倒。例如在图2a和2b的实施例的情况下，组件2+15因而变成负极端子并且盖9变成正极端子。以上描述在对该情况进行必要修改后是有效的。
在图2a和2b的实施例中，壁部分14和15可以沿着电池的圆周抵接而不是重叠。在本实用新型的范围内，许多其他构型也是可行的，所示的实施例仅用作示例。
虽然已经在附图和前面的说明书中详细图示和描述了本实用新型，但是这些图示和描述应被认为是说明性的或示例性的而不是限制性的。通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践要求保护的实用新型时能够理解和实现所公开实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中列举某些措施的单纯事实并不表明这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求中的任何参考标记不应被解释为限制了范围。

Claims (5)

1.一种纽扣电池，其特征在于，所述纽扣电池包括插座形的金属的正极端子和插座形的金属的负极端子，所述正极端子和负极端子各自包括圆形的接触表面，以及在与所述接触表面相反的方向上延伸的侧壁，其中所述接触表面配置成电连接到由所述纽扣电池供电的设备的相应触点，所述纽扣电池还包括与所述正极端子电接触的阴极(3)、与所述负极端子电接触的阳极(8)、布置在所述阳极与所述阴极之间的分隔件、以及配置成在所述阳极与所述阴极之间传导电流的电解质，其中：
-所述纽扣电池包括插座形的密封组件，所述密封组件包括：
·所述正极端子和所述负极端子中的第一端子，所述第一端子可以是所述正极端子或所述负极端子，
·周壁部分(15)，
·电绝缘部分(17)，所述电绝缘部分(17)将所述第一端子与所述周壁部分(15)分隔开并电绝缘，
-所述电绝缘部分(17)通过气密密封结合部与所述第一端子和所述周壁部分(15)结合，
-所述周壁部分(15)是所述正极端子和所述负极端子中的第二端子的一部分，并且通过气密封闭的导电连接部附接到所述第二端子的其余部分，
其中，所述第一端子是所述负极端子，并且所述正极端子的所述其余部分是具有直立壁(14)的杯形元件，使得所述正极端子的侧壁由通过所述导电连接部彼此连接的所述直立壁(14)和所述周壁部分(15)形成，并且其中所述导电连接部是周向焊缝(16)。
2.根据权利要求1所述的纽扣电池，其特征在于，所述电绝缘部分(17)是玻璃部分。
3.根据权利要求1或2所述的纽扣电池，其特征在于，所述正极端子和所述负极端子由不锈钢形成。
4.根据权利要求1或2所述的纽扣电池，其特征在于，所述电解质是液体电解质。
5.根据权利要求1或2所述的纽扣电池，其特征在于，所述纽扣电池选自以下群组：CR电池、SR电池、LR电池、PR电池。
CN202223305688.3U 2021-12-08 2022-12-07 纽扣电池 Active CN220065873U (zh)

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