CN220233311U - 纽扣电池 - Google Patents

Abstract

根据本实用新型的纽扣电池(20)包括：杯形底部容器(1)，其基部(2)形成电池第一触点；***容器内的电极组件(4)；以及盖(10)，该盖沿其边缘固定到容器(1)的立壁(3)的上边沿上。盖(10)包括三个部分：导电的中央部分(11)、导电的***部分(12)和将中央部分(11)与***部分(12)分开并绝缘的电绝缘的中间部分(13)。电极组件(4)的第一电极(5)电连接到杯形底部容器(1)的基部(2)，并且该组件的第二电极(6)电连接到盖(10)的中央部分(11)，所述中央部分(11)由此形成电池(20)的第二触点。

Description

纽扣电池

技术领域

本实用新型涉及纽扣电池，纽扣电池作为小型电动器具如手表、温度计等的电源而广为人知。

背景技术

也被称为扣式电池的纽扣电池被广泛使用并且有多种类型，通过不同规格以及对电极和电解质使用的材料进行区分。

例如，可充电锂离子纽扣电池通常由以下部件组成：

-金属底杯，其具有用作正极触点的平坦圆形基座部分和从平坦部分向上延伸的直立圆柱形壁，

-金属顶盖杯，其形状与底杯相同，但直径较小。盖杯的平坦基座部分用作负极触点。在电池组装期间，顶盖杯被***底杯以形成最终的纽扣电池，

-将底杯和顶盖杯分开的电绝缘密封件。该密封件可以是物理垫圈或一层硬化流体，例如胶，位于两个杯之间的重叠区域内以将它们电绝缘，

-螺旋形的电极组件，其可通过卷起4层的叠层以形成圆柱形实体来生产。该四层材料按其堆叠顺序包括：一个或多个第一金属箔形式的正极层、分隔材料层、负极层(一个或多个第二金属箔)和第二分隔层，

-两个集流条，一个用于正极侧，一个用于负极侧，其将电极组件的相应电极连接到杯上的相应接触区域。这些集流条可以是用于电极的金属箔的延伸部，或者它们可以是在一端处连接(例如焊接)到电极的多块独立的导电材料。

通过将电极组件***顶盖杯中来制造纽扣电池。在***电极组件之前或之后，将负极集流条焊接到盖杯的内表面上。如果使用物理垫圈，则将正极集流条焊接到底杯的内表面上并将液体电解质注入装有电极组件的顶盖杯中之后将盖杯壁的开口端***垫圈并将底杯压接到垫圈上。如果使用胶水式绝缘密封，同样将正极集流体/正集流器焊接到底杯上并注入电解质之后，在顶盖杯的圆柱形壁的外侧涂上密封材料，然后将顶盖杯***底杯中。让胶水干燥或固化，从而密封电池。除了胶水密封外，还可以使用另外的密封方法，例如在开口端的端部附近将底杯壁压接或缩径，以确保密封。

垫圈或胶水式密封不仅用于具有卷起的电极组件的可充电电池，而且用于具有堆叠电极的纽扣电池的组件。这些电池还包括底杯和装配到底杯中的顶杯。在具有堆叠电极组件的不可充电电池的情况下，正极通常是压入环或网中并放置在底部杯内的压实的粉末。隔板放在正极上，负极放在隔板上。在具有堆叠电极组件的可充电纽扣电池中，电极被切割成块并交替堆叠，隔板位于相继电极层之间，并且集流器将正极层和负极层耦合到相应的电池触点。

在将堆叠电极组件***底杯并注入电解质后，将顶杯***底杯，两者之间要么有垫片，要么有绝缘胶水。在垫圈的情况下，将底杯再次压接在垫圈上以密封电池，而在胶水的情况下，胶水的干燥或固化实现密封，可以通过压接等进行额外的密封。

上述纽扣电池有许多缺点。众所周知，电池的容量取决于电池中活性材料的量。现有设计需要双壁构型以容纳垫圈或胶水。换句话说，顶盖杯的圆柱形部分和底杯必须彼此重叠。这导致绝缘密封件作为物理垫圈或作为密封胶占据的空间被浪费。

其次，现有设计通过将底杯沿周边压接到垫圈上或通过固化位于顶盖杯和底杯的壁之间的重叠区域中的绝缘密封材料或通过两者的组合来密封。这些密封选项都不是100％有效的，尤其是当在电池被滥用的情况下内部压力增加时。

在包括卷绕电极组件的可充电电池的情况下，一个具体的缺点是，由于顶盖杯的基部位于杯形盖的底部处，难以将组件的负极集流条带焊接到基部的内表面上。这可能导致不准确定位的焊接连接。

实用新型内容

本实用新型旨在提供上述问题的一种解决方案。该目的通过根据所附权利要求的纽扣电池来实现。根据本实用新型的纽扣电池包括：杯形底部容器，其基部形成电池的第一触点；***容器中的电极组件；以及沿着其边缘固定到容器立壁的上边沿的盖。盖包括三个部分：导电的中央部分、导电的***部分和将中央部分与***部分分开并绝缘的电绝缘的中间部分。电极组件的第一电极电连接到杯形底部容器的基部，组件的第二电极电连接到盖的中央部分，所述中央部分由此形成电池的第二触点。

该电池不包括相互***的杯形触点的重叠侧壁，因此与现有技术设计相比，更大的内部容积可用于电池的活性材料。电池通过盖的边缘与立壁的上边沿之间的连接密封。密封可以例如通过激光焊接实现，从而与现有的密封解决方案相比产生更可靠的密封。与将所述条带焊接到盖杯的内表面上相比，将卷绕的电极组件的集流条带焊接到盖的中央部分更容易，从而有助于实现正确的焊接位置。

附图说明

-图1示出了根据本实用新型的一个实施例的电池的主要部件，包括卷起的电极组件。

-图2示出了在图1中示出了其部件的电池的组装过程的第一步骤。

-图3示出了通过组装图1和2所示的部件获得的组装好的电池。

-图4示出了根据本实用新型的圆柱形电池的替代外形，该外形由截锥形顶部部分限定。

-图5示出了根据本实用新型的另一个实施例的电池，包括堆叠的电极组件。

-图6示出了根据本实用新型的电池的非圆柱形外部形状。

具体实施方式

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的可再充电锂离子电池的部件。与现有技术电池一样，电池包括优选由金属形成的导电杯形底部容器1，其具有圆形基部2和立壁3。卷绕的电极组件4也可以与现有技术电池中的电极组件相同，由正极5、负极6和卷绕电极之间的隔板7组成，还包括集流条带8。电极组件4的图像是简化表示，并且组件4可以根据其任何已知的设计来实现。在图中只能看到耦合到负极6的负极集流条带8。耦合到正极5的正极集流条带存在于电极组件4的下侧。集流条带8以简化方式显示为直矩形条带，但它可以具有与此不同的形状。如本领域技术人员已知的，集流条带8优选地是柔性的，使得条带的端部可以焊接到相应的电池触点上。

所示实施例的特征在于，该电池包括与现有技术不同的盖10，即它不是构造成装配到底部杯形容器1中的杯形盖，而是不是由单一材料形成的平面盖。盖10包括三个部分：导电的中央部分11、导电的***部分12和将中央部分11和***部分12彼此分开并且电隔离的电绝缘的中间部分13。三个部分11至13形成一个单一物体，即中间部分13沿着其各自的内边缘和外边缘与导电部分11和12结合。在图1所示的实施例中，盖10的所有三个部分11、12和13具有相同的厚度。根据替代实施例，各部分的厚度可以不同。根据一个特定的替代方案(其中中央部分11优选但不一定比部分12和13厚)，中央部分11的上表面处于比部分12和13的上表面更高的高度处。这是有利的，因为它降低了导电部分11和12之间发生短路的可能性。为了进一步降低所述可能性，可以将环形绝缘材料片附接到部分12的上表面上或附接到部分12和13的两个上表面上。环形片的中央开口露出中央部分11。环形片的上表面优选地与中央部分11的上表面基本处于同一高度。

用于部分11、12和13的材料相对于电池的内部材料具有机械强度和化学稳定性。导电部分11和12可由与底部容器1相同的材料形成，优选由金属形成。合适的金属包括镍、钴和某些类型的不锈钢，例如SS 304和SS 316。绝缘部分13的材料还能够气密地结合到用于部分11和12的材料上。绝缘部分13可以由例如玻璃、某些类型的橡胶或PTFE(聚四氟乙烯)及其任何衍生物形成。盖10可以通过用于将不同材料彼此结合的公知工艺来制造。

在所示的实施例中，盖10和立壁3的上缘均呈圆形，盖外边缘的直径与立壁3的上边沿的外径相对应。根据本实用新型的任一实施例，盖10的外边缘形状与杯形底部容器1的立壁3的上边沿的圆周相对应，使得盖10构造成封闭容器1的内部。优选地，盖10的外边缘的尺寸被设计成使得盖10能够被支承在壁3的顶部上而基本上不会从所述壁横向延伸。或者，盖10的边缘的尺寸可以被设计成使得盖10紧密配合到立壁3中，使得盖10在被永久地固定到壁3上之前可以通过摩擦力支承在这样的紧密配合位置。

根据本实施例的电池的组装包括将正极集流条带焊接到杯形底部容器1的基部2的内表面上，并将电极组件4***所述容器中，如图2所示。将电解质注入容器1内，并且将负极集流条带8焊接到盖10的中央部分11上。然后将盖10放置在杯形容器1的立壁3上，通过结合技术沿其外边缘与立壁3结合，该结合技术例如通过激光焊接实现盖10与容器1之间的密封连接。图3所示的最终的电池20具有由杯形容器1的基部2形成的正极触点和由盖10的中央部分11形成的负极触点。触点通过盖10的中间部分13彼此电隔离。盖的边缘与壁3的上边沿的结合将电池20的内部与环境隔离开。

为避免电极与负极集流条带8之间发生短路，可以在条带8与电极组件之间***绝缘片。另外，可以在条带8与盖10之间***环形绝缘片。该绝缘片防止条带8接触盖10的正极部分12，但允许将条带8焊接到盖10的负极部分11上。或者，与现有技术中一样，条带8本身可以从其基部直至给定长度是绝缘的，只留下条带的端部暴露，使得可将该端部焊接到盖的负极部分11上。图4中示出了一个替代实施例。在该实施例中，杯形底部容器1的立壁3包括截锥形顶部部分14，并且盖10附接至所述截头部分14的上边沿上。这种设计使得电池20的正负极触点之间的视觉区别得到改善。在该实施例中，底部杯形容器1的立壁3由从容器1的基部向上延伸的筒形部分3’和截锥形部分14形成。换句话说，截锥形部分14的上边沿因此限定了立壁3的上边沿。在所附权利要求的措辞中，锥形部分14是立壁3的相对于壁3向上和向内倾斜的截头顶部部分的一个实施例。根据一个具有相同功能的替代实施例，截锥形部分14是盖10的一部分，而不是立壁3的一部分。在后一种情况下，截顶部分14相对于由部分11、12和13限定的平面向外和向下倾斜。

本实用新型不限于包括卷起的电极组件的可充电电池。图5示出了根据本实用新型的包括堆叠的电极组件的不可再充电电池20的截面图和俯视图。该电池同样包括具有圆形基部2和立壁3的杯形底部容器1。盖10同样具有中央部分11、绝缘的中间部分13和焊接到立壁3的上边沿上的***部分12。电极组件4包括：正极5，该正极5可以是压入金属网(未示出)中的压实的阴极粉末，该金属网与杯形容器1的底部物理接触和电接触；隔板7；和与盖10的中央部分11物理接触和电接触的负极6。电池的密封同样通过直接结合技术，例如沿盖10与立壁3之间的界面进行激光焊接，来实现。

本实用新型同样适用于包括堆叠式电极组件的可充电纽扣电池。这种组件可以是本领域已知的堆叠组件，包括交替堆叠的多个正极片和多个负极片，在随后的电极片之间具有隔板，并且正负极片通过焊接到容器1和盖10的中央部分11上的相应集流器/集流体连接在一起。

根据本实用新型并且包括堆叠式电极组件的电池不限于圆形，而是可以具有任何其他形状，例如长方形或正方形。后一种电池的示例在图6中示出。电池20现在包括具有立壁3的矩形盒形底部容器1，并且盖10同样为矩形，具有由中间绝缘部分13分开的同心布置的导电部分11和12。

具有堆叠式电极组件的图5和6所示的容器1或盖10可以设置有类似于图4所示和上文所述的部分14的截头部分14。而且，部分11与部分12和13之间的高度差以及部分12的顶部或部分12和13的顶部上可能存在如参考图1至4的实施例所述的绝缘片在细节上作必要的修改后可适用于图5和6的实施例。

在上述实施例中，底部触点被称为正极触点，而顶部触点被称为负极触点。然而，本实用新型不限于此构型，因此在所附权利要求中被称为“第一和第二”触点。

根据本实用新型的任何电池都具有单个外壁3，从而能够使用底部杯形容器1的整个内部来注入活性材料。这意味着与现有技术的电池类型相比，更大的容积可用于所述活性材料。第二个优点是电池的密封是通过激光焊接或其他直接结合技术实现的，使得密封更可靠。第三，在根据本实用新型的电池包括卷起的电极组件的情况下的一个特别优点是，与现有技术设计中将集流条带焊接到顶杯的内侧上相比，更容易将集流条带8焊接到盖10的中央部分11上。因此可以更准确地将集流条带焊接到顶部触点上。

虽然已经在附图和前面的描述中详细示出和描述了本实用新型，但是这样的图示和描述应被认为是说明性或示例性的而不是限制性的。通过对附图、公开内容和所附权利要求的研究，本领域技术人员在实施要求保护的发明时可以理解和实现所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他要素或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除复数。某些措施在相互不同的从属权利要求中叙述的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范围。

Claims (14)

1.一种纽扣电池(20)，包括由导电材料形成并且具有基部(2)和沿基部外周的立壁(3)的杯形底部容器(1)，所述杯形底部容器的内部包括电极组件(4)，该电极组件包括至少一个第一电极(5)、一个或多个隔板(7)和至少一个第二电极(6)，其中所述至少一个第一电极(5)电连接到所述杯形底部容器(1)的基部(2)，从而形成所述纽扣电池(20)的底部触点，

其特征在于，所述纽扣电池包括盖(10)，该盖(10)包括三个基本共面的部件：导电的中央部分(11)、导电的***部分(12)和将所述中央部分(11)与所述***部分(12)分开并且电隔离的绝缘部分(13)，并且其中：

-所述盖(10)的外边缘的形状与所述杯形底部容器(1)的立壁(3)的上边沿的周缘相对应，

-所述盖(10)的所述外边缘通过将所述纽扣电池(20)的内部与环境密封的连接来固定到所述立壁(3)的上边沿上，

-所述至少一个第二电极(6)电连接到所述盖(10)的中央部分(11)，所述中央部分(11)由此形成所述纽扣电池(20)的顶部触点。

2.根据权利要求1所述的纽扣电池(20)，其特征在于，所述杯形底部容器(1)和所述盖(10)的***部分(12)由金属形成。

3.根据权利要求2所述的纽扣电池(20)，其特征在于，所述盖(10)被焊接在所述杯形底部容器(1)的立壁(3)的上边沿上。

4.根据权利要求1所述的纽扣电池(20)，其特征在于，所述杯形底部容器(1)的基部(2)呈圆形。

5.根据权利要求4所述的纽扣电池(20)，其特征在于，所述电极组件(4)包括至少一个第一电极(5)、至少一个第二电极(6)和至少一个隔板(7)的卷起叠层，该电极组件还包括分别电连接到所述至少一个第一电极(5)和所述至少一个第二电极(6)以及所述纽扣电池(20)的底部触点和顶部触点的集流条带(8)。

6.根据权利要求5所述的纽扣电池，其特征在于，在连接到所述至少一个第二电极(6)的集流条带(8)与所述盖(10)的***部分(12)之间还包括环形绝缘片，所述绝缘片将所述集流条带(8)与所述***部分(12)电隔离。

7.根据权利要求1所述的纽扣电池(20)，其特征在于，所述电极组件(4)是堆叠式电极组件，包括与所述杯形底部容器(1)的基部(2)物理接触和电接触的第一电极(5)、在所述第一电极(5)上的隔板(7)和在所述隔板(7)上的第二电极(6)，并且其中所述盖(10)的中央部分(11)与所述第二电极(6)物理接触和电接触。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的纽扣电池，其特征在于，所述电极组件(4)是堆叠式电极组件，并且其中所述至少一个第一电极和所述至少一个第二电极各自都包括交替堆叠的多个电极片，在相继电极片之间具有隔板，所述电极组件还包括分别电连接到所述至少一个第一电极和所述至少一个第二电极以及所述纽扣电池(20)的底部触点和顶部触点的集流器。

9.根据权利要求6或7所述的纽扣电池(20)，其特征在于，所述杯形底部容器(1)的基部(2)为非圆形。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的纽扣电池(20)，其特征在于，所述盖(10)的***部分(12)的外边缘本身也是所述盖(10)的外边缘。

11.根据权利要求1-7中任一项所述的纽扣电池(20)，其特征在于，所述杯形底部容器(1)的立壁(3)设置有向上且向内倾斜的截顶顶部部分(14)，并且其中所述盖(10)的外边缘被固定到所述截顶顶部部分(14)的上边沿上。

12.根据权利要求1-7中任一项所述的纽扣电池(20)，其特征在于，所述盖(10)设置有向外和向下倾斜的截顶外部部分，并且其中所述截顶外部部分的外缘被固定在所述杯形底部容器(1)的立壁(3)的上边沿上。

13.根据权利要求1-7中任一项所述的纽扣电池，其特征在于，所述盖(10)的中央部分(11)的上表面高于所述***部分(12)和所述绝缘部分(13)的上表面延伸。

14.根据权利要求13所述的纽扣电池，其特征在于，还包括电绝缘片，其具有暴露所述盖的中央部分(11)的中央开口，并且其中所述绝缘片附接到所述***部分(12)的上表面上或附接到所述***部分(12)和所述绝缘部分(13)两者的上表面上。