微型电池及电芯组件的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，更具体地说，涉及一种微型电池及电芯组件。


背景技术：

2.微型电池是是一类体型较小、能量密度较高的电池，其广泛应用在生活的各个方面，例如电子表、蓝牙耳机、助听器等小型便携式电子设备中。
3.通常，微型电池内的电芯可采用卷绕或叠片的方式制成。其中，卷绕式的电芯由于具有制备方法简单、生产效率高、一致性好等优点受到了众多厂家的青睐。采用卷绕方式制成的电芯，通常在卷绕完成后会通过胶纸进行粘接固定，防止电芯散开。现有的胶纸在粘接时，胶纸的轴向两端通常都位于电芯的轴向两端之内。


技术实现要素：

4.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，提供一种改进的微型电池及电芯组件。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种微型电池，包括外壳以及设置于所述外壳内的电芯组件；所述电芯组件包括电芯以及包覆于所述电芯外表面的胶纸层；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；所述电芯采用卷绕的方式制成，所述胶纸层的上端凸出于所述电芯外。
6.在一些实施例中，所述胶纸层的上端端面高出所述电芯的上端端面至少0.5mm。
7.在一些实施例中，所述胶纸层的上端端面高出所述电芯的上端端面0.5～5mm。
8.在一些实施例中，所述胶纸层采用耐高温、耐电解液的绝缘材料制成。
9.在一些实施例中，所述电芯呈圆柱状，所述胶纸层呈圆环状。
10.在一些实施例中，所述外壳上设有用于向所述外壳内注入电解液的注液孔；所述注液孔在所述电芯组件上的投影位于所述胶纸层内。
11.在一些实施例中，所述外壳可导电，所述外壳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。
12.在一些实施例中，所述外壳上形成有至少一个引出孔；所述微型电池还包括穿设于所述至少一个引出孔的至少一个电极引出体以及设置于所述至少一个引出孔的孔壁和所述至少一个电极引出体之间的至少一个绝缘密封体，所述至少一个电极引出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。
13.本实用新型还提供一种用于微型电池的电芯组件，所述电芯组件包括电芯以及包覆于所述电芯外表面的胶纸层；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；所述电芯采用卷绕的方式制成，所述胶纸层沿轴向的至少一端凸出于所述电芯外至少0.5mm。
14.在一些实施例中，所述胶纸层沿轴向的至少一端凸出于所述电芯外0.5～5mm。
15.实施本实用新型的微型电池至少具有以下有益效果：胶纸层的上端高出电芯，可形成容器，有助于注液时盛装电解液，实现一次注液，提高注液效率，同时还可以形成保护，避免负极片或正极片的上端与外壳接触发生短路。
附图说明
16.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：
17.图1是本实用新型第一实施例中微型电池的纵向剖面结构示意图；
18.图2是图1中电芯组件的俯视图；
19.图3是本实用新型第二实施例中微型电池的纵向剖面结构示意图。
具体实施方式
20.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。
21.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系或者是本实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，本实用新型所使用的术语“竖直”、“水平”、“纵向”、“横向”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
22.还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，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。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
23.图1-2所示为本实用新型第一实施例中的微型电池1，该微型电池1可包括外壳10以及设置于外壳10中的电芯组件20。该微型电池1可以为纽扣电池，其大致可呈扁圆柱状。可以理解地，在其他实施例中，该微型电池1也可呈椭圆形柱状、方形柱状等其它形状。
24.电芯组件20可包括电芯21以及包覆于电芯21外表面的胶纸层22。在本实施例中，电芯21呈圆柱状，胶纸层22呈圆环状。可以理解地，在其他实施例中，电芯21也可呈椭圆形柱状、方形柱状等其它形状，相应地，胶纸层22可呈椭圆形环状、方形环状等其它形状。
25.电芯21包括至少一个正极片211、至少一个负极片212以及设置于至少一个正极片211和至少一个负极片212之间的至少一个隔离片213。正极片211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212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(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)。
26.电芯21可采用螺旋绕组的形式制成，且其中轴线与外壳10的中轴线重合。电芯21内还可沿其轴向方向形成有一电芯孔210。该至少一个正极片211、至少一个隔离片213以及至少一个负极片212依次叠置后围绕一圆棒状的卷芯螺旋缠绕，缠绕完成后抽出卷芯，形成一中轴线与电芯21的中轴线重合的卷芯孔，该卷芯孔形成电芯孔210。
27.胶纸层22包覆于电芯21的外周面，用于将缠绕完成后的电芯21固定，避免电芯21散开。胶纸层22可采用耐高温、耐电解液的绝缘材料制成，保证胶纸层22在电池内部有较高的热稳定性和化学稳定性。胶纸层22还具有一定的拉伸强度，以在电芯21充电膨胀后不会发生撕裂。胶纸层22可包括胶纸基膜以及设置于胶纸基膜上的粘胶层，胶纸层22通过该粘胶层粘接在电芯21的外周面。胶纸基膜可采用pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、pp(聚丙烯)、pi(聚酰亚胺)等的一种或几种材料制成，其厚度可以为15～100μm，优选为30～80μm。
28.胶纸层22的上端，即胶纸层22沿轴向朝向上壳12的一端，可凸出于电芯21外。胶纸层22的上端端面可高出电芯21的上端端面至少0.5mm，例如0.5～5mm，优选为1.5～3mm。胶纸层22的上端高出电芯21，可形成容器，有助于注液时盛装电解液，实现一次注液，提高注液效率，同时也可以形成保护，避免负极片212(或者正极片211)与上壳12接触发生短路。胶纸层22的下端可位于电芯21的轴向空间内。在其他实施例中，胶纸层22的下端也可凸出于电芯21的下端外，或者，胶纸层22的下端端面也可与电芯21的下端端面齐平。
29.外壳10大致可呈扁圆柱状，即外壳10的外径尺寸大于其高度尺寸。在一些实施例中，外壳10的高度可以为其外径的0.1～0.9倍，例如0.25～0.7倍。外壳10的厚度可以为0.1～1mm，优选为0.13～0.35mm。外壳10的外径可以为4.5～40mm，优选为6～30mm。
30.外壳10可包括上端设有开口的圆筒状下壳11以及密封地盖设于下壳11上端开口处的上壳12。下壳11和上壳12均可采用金属材料制成，例如不锈钢、铝、铁等可激光熔接的材料制成。上壳12的外周缘可通过激光焊接的方式与下壳11的开口边缘密封地结合在一起。上壳12上可开设有注液孔1210，用于往外壳10中注入电解液。该微型电池1还可包括封堵件50，用于在注液完成之后，将注液孔1210封堵住。该注液孔1210在电芯组件20上的投影位于环形的胶纸层22所界定出的周向空间内，便于注液时通过胶纸层22盛装电解液。
31.该微型电池1在一些实施例中还可包括电极引出体30以及绝缘密封体40。外壳10上形成有供电极引出体30穿过的引出孔120。引出孔120、电极引出体30的横截面形状不作限制，其可以为圆形、椭圆形、方形等规则或不规则形状。电极引出体30的一端与负极片212或正极片211电连接，另一端从引出孔120穿出，以将电芯组件20的负极或正极引出至外壳10外。绝缘密封体40设置于引出孔120的孔壁和电极引出体30的外壁面之间，将电极引出体30和外壳10绝缘隔离。
32.具体地，在本实施例中，引出孔120可形成于上壳12上。上壳12可包括壁部121以及由壁部121的表面背离电芯组件20向上凸出的凸缘部122，引出孔120可沿纵向贯穿壁部121和凸缘部122。壁部121可呈平板状，壁部121的外周缘与下壳11的开口边缘密封地结合在一起。凸缘部122呈环状，其可由壁部121向背离电芯组件20的一侧拉伸成型。可以理解地，在
其他实施例中，引出孔120也可形成于下壳11上。
33.电极引出体30、上壳12可分别与负极片212、正极片211电性连接。在其他实施例中，也可以是负极片212与上壳12电性连接，正极片211与电极引出体30电性连接。电极引出体30沿纵向穿设于绝缘密封体40中，且其两端可分别从绝缘密封体40的两端露出。在本实施例中，电极引出体30可沿纵向穿设于电芯孔210中，电极引出体30的下端可延伸至电芯孔210的底部附近并与负极片212靠近电芯孔210的一侧下端连接。电极引出体30的上端伸出绝缘密封体40外，便于外接电路板或负载等电子元器件。电极引出体30可采用刚性的导电材料制成，以增强抗压性；或者，电极引出体30也可采用柔性的导电材料制成，以使电极引出体30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。
34.绝缘密封体40密封地塞设于引出孔120中，其可采用硅胶、橡胶等柔性绝缘材料制成，密封性能更好。绝缘密封体40的外径可略大于引出孔120的孔径，以使绝缘密封体40与引出孔120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40。绝缘密封体40的两端可分别伸出引出孔120之外，绝缘密封体40的整体高度可以为0.5～5mm，其两端伸出引出孔120的高度分别可以为1mm以下。由于绝缘密封体40的直径大于引出孔120的孔径，绝缘密封体40位于引出孔120中的部分受挤压收缩，绝缘密封体40两端伸出引出孔120的部分膨胀复位，使该两端伸出部分的尺寸大于引出孔120的尺寸，从而进一步提高了密封效果和锁紧效果。
35.在一些实施例中，凸缘部122远离壁部121的一端还可向内弯折一定角度形成有锁紧部123，用于锁紧绝缘密封体40。在一些实施例中，锁紧部123可由凸缘部122远离壁部121的一端向内旋压形成，便于加工制作。锁紧部123向内旋压后，挤压压迫绝缘密封体40发生弹性变形，从而将绝缘密封体40锁紧并固定于引出孔120中，避免脱落。此外，绝缘密封体40与锁紧部123相对应的一端伸出锁紧部123之外，还可使锁紧部123的该端部嵌入到绝缘密封体40中，进一步提高锁紧效果。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40固定，空间利用率较高。
36.在本实施例中，凸缘部122可呈竖直的圆筒状，锁紧部123可呈圆台状。该锁紧部123与凸缘部122之间的夹角为钝角，方便旋压形成并锁紧绝缘密封体40。在一些实施例中，锁紧部123与凸缘部122之间的夹角可在1200～1600之间，在此范围内，能保证具有良好的锁紧效果。
37.由于绝缘密封体40和上壳12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40和上壳12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。
38.此外，当该纽扣电池外接电路板时，电路板上可对应凸缘部122开设有避让孔，通过该避让孔与凸缘部122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。该引出孔120还可用于向外壳10内注入电解液，通过引出孔120注液完成后，塞入绝缘密封体40进行密封即可，从而也可无需开设注液孔1210。
39.可以理解地，在其他实施例中，该电极引出体30、引出孔120、绝缘密封体40的数量也不局限于一个，两个或两个以上也可以适用。当电极引出体30有至少两个时，该至少两个电极引出体30可与负极片212和正极片211中的一个电性连接，外壳10与负极片212和正极片211中的另一个电性连接。在另一些实施例中，该至少两个电极引出体30也可分别与负极
片212和正极片211电性连接，此时，外壳10也可采用绝缘材料制成，例如peek等可激光焊接的塑料制成，此时，壁部121、凸缘部122、锁紧部123也可通过注塑的方式一体成型。
40.图3示出了本实用新型第二实施例中的微型电池1，其与第一实施例的主要区别在于，在本实施例中，胶纸层22的下端端面与电芯21的下端端面齐平。此外，在本实施例中，凸缘部122可由壁部121的表面朝向电芯组件20向下凸出。凸缘部122可向下伸入到电芯孔120中，从而可提高该微型电池1的空间利用率。由于凸缘部122位于壁部121的顶面以下，在需要外接电路板等电子元件时，电路板等电子元器件的安装位置不受限，通用性更高。
41.进一步地，在本实施例中，绝缘密封体40可包括位于上部的第一限位部41、位于下部的第二限位部43以及位于第一限位部41和第二限位部43之间的本体部42。本体部42设置于引出孔120中，本体部42的外径可略大于引出孔120的孔径，以使绝缘密封体40与引出孔120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40。第一限位部41、第二限位部43均露出在引出孔120外，且其外径均大于本体部42的外径。第一限位部41的下端面抵紧于壁部121的上端面，第二限位部43的上端面抵紧于凸缘部122的下端面，从而将绝缘密封体40夹持固定，避免绝缘密封体40从引出孔120中脱出。绝缘密封体40可经由第二限位部43塞入到引出孔120中，为了便于绝缘密封体40的塞入，第二限位部43可具有利于塞入的尖头导向结构，例如，第二限位部43可呈圆锥状。
42.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。
43.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。