TWM624608U

TWM624608U - 一種鈕扣鋰二次電池的洩壓結構

Info

Publication number: TWM624608U
Application number: TW110215732U
Authority: TW
Inventors: 沈志鴻; 蔡金皇; 周玉容; 李文淵; 施凱勝
Original assignee: 興能高科技股份有限公司
Priority date: 2021-01-27
Filing date: 2021-01-27
Publication date: 2022-03-11

Abstract

本新型為一種鈕扣鋰二次電池的洩壓結構，包含有一絕緣殼體與一上殼體，其中該絕緣殼體具有一底面、一環壁、一溫控膠圈、一容置空間與一連接該容置空間的開口，並該環壁具有一鄰近該開口的內環面，該溫控膠圈射出加工成形的置入該內環面且材料為選自複數具有不同玻璃轉移溫度（Glass Transition Temperature，Tg）的非結晶性高分子與複數具有不同熔點溫度(Tm)的結晶性高分子所組成的群組，且該溫控膠圈具有一軟化溫度，而該上殼體具有一頂面與一帽緣，且該帽緣間隔該溫控膠圈卡入該內環面而密封該容置空間；據此，當因短路而造成溫升及內部產氣，該溫控膠圈會因為急遽升溫而超過該軟化溫度而潰縮，使內部氣體壓力得到釋放，使殼具無爆開危險，提升使用者安全性。

Description

一種鈕扣鋰二次電池的洩壓結構

本新型為有關一種鋰離子電池，尤指一種鈕扣鋰二次電池的洩壓結構。

鋰二次電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動將化學能轉換為電能來工作，其具有高能量密度、無記憶效應等優點。而鈕扣鋰二次電池為鋰二次電池的一種，其包含有一外殼體、一外殼蓋、一絕緣密封墊以及一電極組件，該外殼體與該外殼蓋透過該絕緣密封墊連接，而該電極組件設置於該外殼體與該外殼蓋內且具有一正電極與一負電極。

一般而言，鈕扣鋰二次電池為密封的結構，為了避免水分影響到電池品質，於製作生產時通常在手套箱或有露點控管之乾燥室內進行組裝，而因鈕扣鋰二次電池在製程中並無去氣工站，再加上殼具於組合過程中，易將周遭氣體一併壓縮至殼體內部，而形成內部壓力。又由於鈕扣鋰二次電池的殼體是由高強度的金屬材質製作而成，在電池狀態良好時可以提供良好的保護，但一旦電池損壞，如電池外部保護板失效、不當的過充或過放、高溫環境以及內部短路等因素可能會導致膨脹，進而導致厚度尺寸超規，甚至一旦超過金屬的降伏強度時，鋰離子電池的殼體會快速崩潰而有爆炸的問題。

因此，鈕扣鋰二次電池常見的安全疑慮，包含正負極對位不良，直接接觸造成之短路，電池溫度升高、內部化學反應產氣使得壓力過大進而起火燃燒、殼具爆開……等。現行多數技術的改善方向如：在殼具周圍新增洩壓孔（CN103262296B「具有爆炸防护的纽扣电池」）、以不同殼具設計增加鉚合緊密度（CN107425155A「一種鈕扣式鋰電芯密封結構及密封方法」、CN139418566U「一种高密封性的扣式电池」）、新增耐壓安全閥（CN105552275B「一种扣式可充电锂离子电池」)、於電池內部設置可逆熱保險絲（CN103262288B「具有带有热保险装置的绕组电极的纽扣电池」）......等等。惟，上述技術皆須改變或增加製造與組裝的流程，會造成製造與組裝成本的增加。

本新型的主要目的，在於解決習知殼具有爆炸風險或製造成本較高的問題。

為達上述目的，本新型提供一種鈕扣鋰二次電池的洩壓結構，包含有一絕緣殼體與一上殼體，其中該絕緣殼體具有一底面、一環壁、一溫控膠圈、一容置空間與一開口，該環壁環繞連接該底面，該容置空間由該環壁圍繞出來，而該開口連接該容置空間，並該環壁具有一內環面，該內環面鄰近該開口。

該溫控膠圈則射出加工成形的置入該內環面，且該溫控膠圈的材料為選自複數具有不同玻璃轉移溫度（Glass Transition Temperature，Tg）的非結晶性高分子與複數具有不同熔點溫度(Tm) 的結晶性高分子所組成的群組而具有一軟化溫度，該上殼體具有一頂面與一帽緣，該帽緣環繞連接該頂面，且該帽緣間隔該溫控膠圈卡入該內環面而密封該容置空間。

綜上所述，本新型的容置空間可供置入一鋰二次電池，因此當該容置空間溫升及內部產氣，該溫控膠圈會因為急遽升溫而超過該軟化溫度而潰縮，使內部氣體壓力得到釋放，據此可提高厚度尺寸的穩定性與使用安全性、增加安全可靠度，達到避免因短路造成之起火爆炸風險。另一方面，更可透過調整該溫控膠圈的各材料的比例，讓該溫控膠圈的軟化溫度適用於各種應用領域，不影響原先已建置好的電池組裝生產線，以節省製造成本。

有關本新型的詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：

請參閱「圖1」、「圖2」與「圖4A」所示，本新型提供一種鈕扣鋰二次電池的洩壓結構，包含有一絕緣殼體10與一上殼體30，其中該絕緣殼體10具有一底面11、一環壁12、一溫控膠圈13、一容置空間14與一開口15，該環壁12環繞連接該底面11，該容置空間14由該環壁12圍繞出來，而該開口15連接該容置空間14，並該環壁12具有一內環面121與一捲邊122，該內環面121鄰近該開口15，該捲邊122緊鄰該開口15且朝內彎折，又該捲邊122具有至少一槽口123。

而該溫控膠圈13則射出加工成形的置入該內環面121，如該溫控膠圈13可以為高分子注塑加工直接形成於該內環面121上。該溫控膠圈13的材料為選自複數具有不同玻璃轉移溫度（Glass Transition Temperature，Tg）的非結晶性高分子與複數具有不同熔點溫度(Tm) 的結晶性高分子所組成的群組而具有一軟化溫度，該軟化溫度依據需求可以介於攝氏40度到300度之間。更詳細的說，該溫控膠圈13的材料為選自聚丙烯（PP）、聚氯乙烯(PVC)、聚二氯亞乙烯(PVDC)、聚乙烯（PE）、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、乙烯一醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚苯乙烯（PS）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、苯乙烯共聚類樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚乙烯醇(PVA)、聚碳酸酯（PC）、聚對苯二甲酸酯類樹脂(PET、PBT)、聚酰胺（PA）、聚醯亞胺（PI）、聚醚酰亞胺(PEI)、聚甲醛（POM）、酚醛樹酯、改質聚氧化二甲苯(MPPO)、聚碸(PSF)、聚醚碸(PES)、聚硫化二甲苯(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、氟樹脂、熱塑性彈性體（TPE）所組成的群組。而熟知本領域的技術人員，可以依據該軟化溫度的設計需求，自由調配前述材料的組合，依據各種材料的玻璃轉移溫度或熔點溫度而製成所需的該軟化溫度。

該上殼體30具有一頂面31與一帽緣32，該帽緣32環繞連接該頂面31，且該帽緣32間隔該溫控膠圈13卡入該內環面121而密封該容置空間14，並藉由該捲邊122壓制該溫控膠圈13。

在製作上，該上殼體30與該絕緣殼體10為金屬材質而耐高溫(設計溫度)且具高強度，為藉由機械抽拉加工而形成。在另一實施例中，該上殼體30與該絕緣殼體10選用高分子、複合材料、或其他具有高強度與耐設計溫度的材料製成。

該容置空間14為供設置鋰電芯部件(圖未示)，包括一鋰電芯、一第一電極、一第二電極與一設置於該第一電極與該第二電極之間的隔膜；鋰電芯可以為捲繞方式或疊片方式，且該第一電極與該第二電極分別與該絕緣殼體10與該上殼體30進行電性連結後，將電解液注入已設置該鋰電芯的該容置空間14並進行封口組裝工序，密封該容置空間14並充電化成，即可完成扣式鋰二次電池的製作。

請再參閱「圖3」與「圖4A」所示，當該容置空間14溫升及內部產氣，而導致該容置空間14壓力增加時，該溫控膠圈13升溫至該軟化溫度時，該溫控膠圈13即會潰縮而導致該容置空間14內部的一氣體40可以洩出，讓壓力得到釋放而沒有爆炸的風險。且可進一步透過該槽口123的設置，避免該捲邊122回彈，同時該槽口123可作為該氣體40的洩氣出口，在保有鉚合的夾制力下，即開始洩氣，因而沒有爆開的疑慮，可提高厚度尺寸的穩定性與使用安全性、增加安全可靠度，達到避免因短路造成之起火爆炸風險。

請再參閱「圖4A」、「圖4B」與「圖4C」所示，為該槽口123的各種數量的實施圖。如「圖4A」所示，該槽口123的數量為8個；如「圖4B」所示，該槽口123的數量為3個；如「圖4C」所示，該槽口123的數量為4個。該槽口123的數量是可以依據使用上的需求而改變，除了上揭數量之外，亦可為其他數量。另較佳的，該至少一槽口123為平均分佈於該捲邊122上，即該至少一槽口123呈等圓周分佈於該捲邊122上。

又，請再參閱「圖4A」與「圖5」所示，在實際實施結構上，該至少一槽口123的高度尺寸範圍沒有一定，可以為該內環面121的底部位置至該開口15的位置之間的任意高度，且該至少一槽口123的結構寬度亦沒有一定，更明確的說，該至少一槽口123的寬度尺寸W小於該絕緣殼體10的直徑尺寸D，且該至少一槽口123的深度尺寸L小於該絕緣殼體10的高度尺寸H。

請再參閱「圖6A」-「圖6F」所示，為本新型槽口的各種實施例形狀圖，該絕緣殼體10上的該至少一槽口123的形狀可以是三角形、方形、弧形、梯形、錐形與不規則形狀等等，為依據該槽口123所設計的可承受強度與外觀需求而選擇。而如「圖6A」-「圖6F」所示，揭露了多種的實施圖，但並不以此為限。

綜上所述，本新型具有以下特點：

一、當該容置空間溫升及內部產氣，使得內部壓力過大時，該溫控膠圈會因為急遽升溫而超過該軟化溫度而潰縮，使內部氣體壓力得到釋放。

二、可提高厚度尺寸的穩定性與使用安全性、增加安全可靠度，達到避免因短路造成之起火爆炸風險。

三、可透過調整該溫控膠圈的各材料的比例，讓該溫控膠圈的軟化溫度適用於各種應用領域，不影響原先已建置好的電池組裝生產線，以節省製造成本。

四、透過該槽口的設置，避免該捲邊回彈，同時該槽口可作為該氣體40的洩氣出口，在保有鉚合的夾制力下，即開始洩氣，因而沒有爆開的疑慮。

W:寬度尺寸 D:直徑尺寸 L:深度尺寸 H:高度尺寸 10:絕緣殼體 11:底面 12:環壁 121:內環面 122:捲邊 123:槽口 13:溫控膠圈 14:容置空間 15:開口 30:上殼體 31:頂面 32:帽緣 40:氣體

圖1，為本新型立體外觀圖。圖2，為本新型前視圖。圖3，為本新型洩氣示意圖。圖4A-4C，為本新型槽口的各種數量實施圖。圖5，為本新型絕緣殼體的尺寸標示圖。圖6A-圖6F，為本新型槽口的各種形狀實施圖。

10:絕緣殼體

11:底面

12:環壁

122:捲邊

123:槽口

13:溫控膠圈

30:上殼體

31:頂面

32:帽緣

Claims

一種鈕扣鋰二次電池的洩壓結構，包含有：一絕緣殼體，該絕緣殼體具有一底面、一環繞連接該底面的環壁、一溫控膠圈、一由該環壁圍繞出的容置空間與一連接該容置空間的開口，並該環壁具有一鄰近該開口的內環面，該溫控膠圈射出加工成形的置入該內環面，且該溫控膠圈的材料為選自複數具有不同玻璃轉移溫度（Glass Transition Temperature，Tg）的非結晶性高分子與複數具有不同熔點溫度(Tm)的結晶性高分子所組成的群組而具有一軟化溫度；以及一上殼體，而該上殼體具有一頂面與一環繞連接該頂面的帽緣，且該帽緣間隔該溫控膠圈卡入該內環面而密封該容置空間。
如請求項1所述的鈕扣鋰二次電池的洩壓結構，其中該環壁更具有一緊鄰該開口且朝內彎折的捲邊，並藉由該捲邊壓制該溫控膠圈。
如請求項2所述的鈕扣鋰二次電池的洩壓結構，其中該捲邊具有至少一槽口。
如請求項3所述的鈕扣鋰二次電池的洩壓結構，其中該槽口為複數個且平均分佈於該捲邊上。
如請求項3所述的鈕扣鋰二次電池的洩壓結構，其中該至少一槽口的結構形狀為選自三角形、方形、弧形、梯形、錐形與不規則形狀的任一種。
如請求項3所述的鈕扣鋰二次電池的洩壓結構，其中該至少一槽口的寬度尺寸小於該絕緣殼體的直徑尺寸，且該至少一槽口的深度尺寸小於該絕緣殼體的高度尺寸。
如請求項1所述的鈕扣鋰二次電池的洩壓結構，其中該上殼體與該絕緣殼體為金屬材質，且藉由機械抽拉加工而形成。
如請求項1所述的鈕扣鋰二次電池的洩壓結構，其中該溫控膠圈的該軟化溫度為介於攝氏40度到300度之間。
如請求項1所述的鈕扣鋰二次電池的洩壓結構，其中該溫控膠圈的材料為選自聚丙烯（PP）、聚氯乙烯(PVC)、聚二氯亞乙烯(PVDC)、聚乙烯（PE、HDPE、LDPE）、乙烯一醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚苯乙烯（PS）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、苯乙烯共聚類樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚乙烯醇(PVA)、聚碳酸酯（PC）、聚對苯二甲酸酯類樹脂(PET、PBT)、聚酰胺（PA、PI、PEI）、聚甲醛（POM）、酚醛樹酯、改質聚氧化二甲苯(MPPO)、聚苯乙烯(PSF)、聚醚碸(PES)、聚硫化二甲苯(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、氟樹脂、熱塑性彈性體（TPE）所組成的群組。
如請求項1所述的鈕扣鋰二次電池的洩壓結構，其中該溫控膠圈置入該內環面的方式為選自高分子注塑加工直接形成於該內環面上與以射出加工成形的獨立件再置入該內環面的任一種。