具有大孔径绝缘环的电池的制作方法

本发明涉及一种电池，具体来说，涉及一种具有大孔径绝缘环的电池。

背景技术：

随着近年来电子移动设备的普及，二次电池作为其电源得到了迅猛的发展。人们在高容量和安全性方面对这些电池不断提出了更高的要求。

二次电池一般包括金属外壳、封口板、以及密封在由该金属外壳和封口板形成的密闭腔内的发电要素。在将金属外壳的开口部的上端隔着绝缘垫圈敛缝到封口板上后构成裸电池，在裸电池的封口板(通常是正极端面)上放置一个纸质的绝缘环，用于确保封口板上的正极端子与作为负极端子的金属外壳绝缘，随后进行热缩套管，构成完整的电池。

为了应对广大用户对电池型号、尺寸样式方面的多元化要求，电池生产厂商需要在绝缘环或封口板的外形上不断进行各种不同的设计。例如，为了便于对电池的封口板进行焊接等处理，有些用户要求电池厂商提供大孔径的绝缘环，以便封口板露出。与通常使用的平面环状的小孔径绝缘环相比，该大孔径绝缘环由于孔径较大，通常为电极端子的直径的1.2～4倍，因此绝缘环的内周边缘与电极端子(即形成于封口板上的顶盖)之间相隔一定距离，当将该大孔径的绝缘环放置在电池端面(即封口板)上时，绝缘环容易在水平方向来回移动，不能被很好地定位，因此容易产生水平方向上的错位。而且，由于大孔径绝缘环与封口板的接触面积较小，因此难以平稳地放置在电极端面上，容易掉落。进而，在随后进行的热缩套管工艺中，因设备部件等的碰触而也容易使得大孔径绝缘环从封口板上掉落下来，在这种情况下，由于大孔径绝缘环暴露在热缩套管外的面积较小，目视不易观察，因此容易发生漏检。如果在电池出厂前的目视检查工序中发生漏检，则缺少绝缘环的电池就会混在正常电池中出售，在使用中成为很大的安全隐患。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述问题而做出的，目的在于提供一种电池，即使其使用了大孔径的绝缘环，也可以有效地防止该绝缘环在装配过程中发生水平方向的错位或从电池端面上掉落，并防止在后续的目视检查中发生漏检，从而大大提高了电池的安全性。

本发明的具有大孔径绝缘环的电池具备裸电池、覆盖在所述裸电池的封口板上的大孔径的绝缘环、以及包覆所述裸电池和所述绝缘环的热缩套管，其特征在于，所述绝缘环为立体结构，具备：

主平面，所述主平面为中央具有贯通孔的平面环状，覆盖在所述裸电池的封口板上，所述贯通孔的孔径大于所述封口板上的电极端子的直径；以及

侧壁，所述侧壁从所述主平面的外周边缘或内周边缘开始垂直向下延伸而形成。

优选地，所述贯通孔的孔径为所述电极端子的直径的1.2～4倍。

优选地，所述主平面的内周边缘与所述电极端子相距2mm以上。

优选地，所述侧壁形成于所述主平面的外周边缘，且覆盖在所述裸电池的电池壳侧壁上。

优选地，所述侧壁形成于所述主平面的内周边缘，所述裸电池的封口板上具有凸台，所述侧壁位于所述凸台的内侧。

由于绝缘环在垂直于主平面的方向上形成有侧壁，因此，通过电极端子或电池壳侧壁对该侧壁所起到的限制作用，使得该绝缘环不能自由地在水平方向移动，减少了装配工序中在水平方向发生错位的可能性。

另外，当侧壁形成在主平面的内周边缘时，在进行后续的目视检查时，容易通过从贯通孔的斜上方观察侧壁，由此判断绝缘环是否存在，因此可以降低目视漏检的可能性。

更优选地，在所述侧壁上设置有卡合机构，使得所述绝缘环在垂直方向上卡合于所述裸电池上。

优选地，所述卡合机构为倒钩。

更优选地，所述倒钩连续地设置在所述侧壁的底端。

更优选地，所述倒钩为2个以上，不连续地设置在所述侧壁的底端，且相对于所述裸电池的中心轴呈对称分布。

优选地，所述侧壁形成于所述主平面的内周边缘，所述裸电池的封口板上具有凸台，所述凸台的内侧面上设置有凹槽，所述卡合机构卡合在所述凹槽里。

优选地，所述侧壁形成于所述主平面的内周边缘，所述裸电池的封口板上具有凸台，所述凸台的内侧面上设置有2个以上的卡合孔，所述倒钩卡合在所述卡合孔中。

优选地，所述凸台是所述电池壳侧壁与所述封口板进行敛缝密封而形成的突起。

优选地，所述凸台是在所述封口板上形成的突起。

优选地，所述侧壁形成于所述主平面的外周边缘，所述裸电池的电池壳侧壁上具有颈缩部，所述卡合机构卡合在所述颈缩部。

优选地，所述绝缘环的材质为聚烯烃树脂。

优选地，所述裸电池与所述绝缘环之间不使用粘接剂。

通过在本发明的大孔径绝缘环的侧壁上设置卡合机构，因此，能够进一步提高装配时对绝缘环进行定位时的准确性，并且，由于增加了垂直方向的卡合力，即使在后续的热缩套管工序中受到碰触，大孔径绝缘环也不易从封口板上掉落，因此大大提高了电池的安全性。并且，可以省略在绝缘环上涂布粘接剂的工序，省时省力，节约成本。

根据本发明的具有大孔径绝缘环的电池，能够有效地防止大孔径绝缘环在电池端面上的错位和掉落，且在后续的目视检查中不会漏检，大大提高了电池的安全性。

附图说明

图1表示现有技术中的小孔径绝缘环。

图2是表示具有小孔径绝缘环的电池的纵向剖面图。

图3表示现有技术中的大孔径绝缘环。

图4是表示具有大孔径绝缘环的电池的纵向剖面图。

图5表示本发明的一个实施方式的具有侧壁的大孔径绝缘环。

图6表示本发明的大孔径绝缘环的变形例。

图7是表示具有图5所示的大孔径绝缘环的电池的纵向剖面图。

图8表示本发明的又一实施方式的具有侧壁的大孔径绝缘环。

图9是表示具有图8所示的大孔径绝缘环的电池的纵向剖面图。

图10表示本发明的一个实施方式的在侧壁具有卡合机构的大孔径绝缘环。

图11是表示本发明的裸电池的纵向剖面图。

图12是表示将图10所示的大孔径绝缘环装配到图11所示的裸电池上的状态的纵向剖面图。

图13表示本发明的一个实施方式的在侧壁具有卡合机构的大孔径的绝缘环的变形例。

图14表示本发明的在封口板上设置有凸台的裸电池的变形例。

图15表示本发明的又一实施方式的在侧壁具有卡合机构的大孔径的绝缘环。

图16是表示具有图15所示的大孔径绝缘环的电池的纵向剖面图。

具体实施方式

下面，结合附图来对本发明的大孔径绝缘环以及具备该大孔径绝缘环的电池进行具体的说明。但是，本发明的绝缘环和电池并不局限于下述特定的具体形态。

二次电池(以下简称为电池)具备裸电池、覆盖在所述裸电池的封口板上的绝缘环、以及包覆所述裸电池和所述绝缘环的热缩套管。裸电池由金属制电池壳、封口板、以及密封在由该电池壳和封口板形成的密闭腔内的发电要素构成。将电池壳的开口部上端隔着绝缘垫圈敛缝到封口板上后，构成封闭的裸电池。在裸电池的封口板上放置一个绝缘环，该绝缘环起到将封口板上的电极端子与作为另一电极端子的电池壳可靠地绝缘的作用。然后，对裸电池和绝缘环进行热缩套管，构成完整的电池。

如图1所示，现有技术中的绝缘环(1)通常为平面环状，在其中央部具有贯通孔(2)，该贯通孔的孔径与形成于封口板上的电极端子(即顶盖)的直径大致相当。本说明书中，将这样的绝缘环称为“小孔径绝缘环”。因 此，如图2所示，在将该绝缘环(1)配置到裸电池(3)的封口板(4)上时，绝缘环(1)的位置通过电极端子(5)而被大致限定，且绝缘环(1)与封口板(4)之间的接触面大，能够稳定地放置，因此，在后续的热缩套管工序中不易发生错位或掉落。

然而，如前所述，由于客户要求的多样性，有时必须扩大贯通孔的孔径，使得封口板的一部分从贯通孔中露出。本说明书中，将这样的绝缘环称为“大孔径绝缘环”。本发明正是为了应对这种对具备大孔径绝缘环的电池的需求而做出的。

当采用如图3所示的平面环状的大孔径的绝缘环(1)时，由于绝缘环(1)在垂直方向、水平方向上受到的限制都较少，且与裸电池(3)的封口板(4)的接触面积变小(参见图4)，因此很容易在水平方向发生移动和错位，甚至掉落下来。另外，在随后进行的热缩套管工序中，由于设备部件等的触碰，也容易使绝缘环掉落，造成成品电池中绝缘环的缺失。

为了增加绝缘环的稳定性，有时需要在绝缘环与封口板之间采用粘接剂，这样一来，虽然绝缘环变得不易掉落，但工序上费时费力，且随之可能发生的是粘接剂溢出而造成污染等问题，

为了解决上述问题，本发明者们的基本思路是将平面环状的大孔径绝缘环改造为立体结构，通过设置垂直于主平面的侧壁，可以限制绝缘环在封口板上的水平移动，且防止绝缘环的掉落。

图5表示本发明的一个实施方式的大孔径绝缘环，其特征在于，绝缘环(1)为立体结构，具备主平面(1a)和垂直于主平面的侧壁(1b)，主平面(1a)为中央具有贯通孔(2)的平面环状，在本实施方式中，侧壁(1b)从主平面(1a)的内周边缘(即贯通孔的外周)开始垂直向下方延伸而形成。这里需要说明的是，本说明书中“上”、“下”方向的定义是相对于裸电池而言，裸电池的具有封口板的一侧为上方，其相反侧为下方(即图5中的上方)。

图6表示图5所示的大孔径绝缘环的几种变形例。可以看出，侧壁(1b)可以连续地形成于主平面(1a)的内周边缘，也可以断续地形成。

图7是表示具有图5所示的大孔径绝缘环的电池的纵向剖面图。

如图7所示，当将绝缘环(1)装配到裸电池上时，绝缘环(1)的主平 面(1a)覆盖在裸电池(3)的封口板(4)上，但由于贯通孔(2)的孔径大于电极端子(5)的直径，使得形成于主平面(1a)的内周边缘的侧壁(1b)远离电极端子(5)，封口板(4)的一部分(中央的部分)从贯通孔(2)中露出。

在本发明中，所谓“大孔径绝缘环”，指的是绝缘环(1)的环状主平面的内周边缘与电极端子(5)之间留有一定的间隙，有时也简称为“绝缘环”。优选内周边缘与电极端子(5)的外周相距2mm以上，更优选相距3mm以上。贯通孔(2)的孔径优选为电极端子(5)的直径的1.2～4倍，更优选为1.3～3倍，更优选为1.4～2倍。

由于绝缘环(1)的内周边缘与电极端子(5)之间留有一定的间隙，因此绝缘环(1)的主平面(1a)容易在封口板上产生水平方向的移动，不容易被定位。本发明中，通过在主平面(1a)的内周边缘设置侧壁(1b)，可以在一定程度上解决上述问题。

具体来说，如图7所示，裸电池(3)的电池壳侧壁与封口板通过敛缝而在封口板的最外周形成有凸台(8)，因此，侧壁(1b)在水平方向的移动被限制在电极端子(5)与凸台(8)之间。因此，绝缘环(1)在水平方向的移动也受到限制，不易发生错位或掉落。

在上述实施形态中，凸台(8)是由电池壳侧壁与封口板进行敛缝密封而形成的突起，但也不限于此，也可以是通过模压成型等工艺在封口板上形成的凸起物。在这种情况下，侧壁(1b)在水平方向的移动可以被限制在电极端子(5)与该凸起之间，也可以被限制在上述突起与该凸起物之间，其结果是，大大降低了绝缘环错位或掉落的发生。

此外，当将绝缘环装配到裸电池的封口板上之后，需要进行热缩套管。热缩套管是利用树脂膜从裸电池的侧壁包覆绝缘环和电池壳侧壁使之一体化的工序，当热缩套管完成后，由于绝缘环(1)的贯通孔(2)的孔径较大，虽然从电池外侧和正上方看不到绝缘环(1)的存在，但可从贯通孔(2)的斜上方观察到侧壁(1b)的存在。因此，在电池出厂前的目视检查中，可以确实地防止漏检。

图8表示本发明的又一实施方式的大孔径绝缘环。与图5的绝缘环的不同之处在于，侧壁(1b)是从主平面(1a)的外周边缘开始垂直向下延 伸而形成的。

图9是表示具有图8所示的绝缘环的电池的纵向剖面图。

如图9所示，当侧壁(1b)形成于主平面(1a)的外周边缘时，侧壁(1b)覆盖在裸电池(3)的电池壳侧壁上，从而使绝缘环(1)在水平方向的移动受到限制，不易发生错位或掉落。

可以合理地设计绝缘环(1)的主平面(1a)的外周边缘的尺寸，使得侧壁(1b)正好包覆裸电池(3)的电池壳侧壁，此时，绝缘环(1)不仅在水平方向被精确地定位，而且，由于侧壁(1b)与电池壳侧壁之间的摩擦力，使得绝缘环在垂直方向的移动也受到限制，更不容易掉落。

在本发明中，无论侧壁(1b)形成于主平面(1a)的内周边缘还是外周边缘，由于侧壁形成在垂直于绝缘环的主平面的方向上，因此，通过封口板上的电极端子和突起或电池壳侧壁对侧壁位置的限制作用，使得该绝缘环在水平方向上不能自由地移动，大大减少了电池装配工序中绝缘环在水平方向发生错位的可能性。

进而，当将侧壁(1b)形成于主平面(1a)的内周边缘时，当进行目视检查时，容易从贯通孔的斜上方观察侧壁是否存在，因此可以大大降低电池漏检的可能性。

而当将侧壁(1b)形成于主平面(1a)的外周边缘时，绝缘环(1)不仅在水平方向能够被精确地定位，而且，由于侧壁(1b)与电池壳侧壁之间的摩擦力，使得绝缘环在垂直方向的移动也受到限制，更不容易掉落。

图10表示本发明的又一个实施方式大孔径的绝缘环，其特征在于，在侧壁上进一步具有卡合机构。通过在侧壁(1b)上设置卡合机构，能够与裸电池产生垂直方向的卡合力，使得绝缘环在垂直方向上也不易移动，稳定地固定在裸电池的封口板上。

如图10所示，侧壁(1b)形成于绝缘环(1)的环状的主平面(1a)的内周边缘，在侧壁(1b)的底端(即图中的上端)具有向外侧突出的突起部，本说明书中称之为倒钩(1c)。只要能够进行卡合，对倒钩(1c)的形状没有特别的限制，其截面可以是半圆形、弧形、三角形、钩型、方形等任意形状。优选为钩型或方形。

图11表示可以与图10的绝缘环配套使用的裸电池，其中，裸电池(3) 在封口板(4)上具有凸台(8)，该凸台(8)是电池壳侧壁与封口板进行敛缝密封而形成的突起，且在凸台(8)的内侧设置有凹槽(9)，上述绝缘环(1)中的倒钩(1c)可以卡合在该凹槽(9)里。

如前所述，凸台(8)可以是电池壳侧壁与所述封口板进行敛缝密封而形成的突起，也可以是在封口板上另外形成的凸起物。此时，也可以在凸起物的内侧面上形成环形的凹槽。

图12是表示将图10所示的绝缘环装配到图11所示的裸电池上的状态的纵向剖面图。由于倒钩(1c)与凹槽(9)的卡合作用，使得绝缘环(1)不仅能够更准确地定位在裸电池(3)的封口板(4)上，而且，由于增加了垂直方向的卡合力，因此，即使绝缘环在后续的热缩套管工序中受到碰触，也不易从封口板上掉落。

倒钩(1c)可以连续地设置在侧壁(1b)上，也可以不连续地设置在侧壁(1b)上。在这种情况下，优选倒钩(1c)的数目为2个以上，且相对于裸电池(3)的中心轴呈对称分布。在图13中，示出了倒钩(1c)为4个的情况，但也不限于此，也可以是2个、3个、或更多个。从受力均匀的角度出发，优选2个以上的倒钩(1c)相对于裸电池(3)的中心轴呈对称分布。另外，倒钩(1c)也不限于设置在侧壁(1b)的底端，也可以形成在侧壁的高度方向的任一位置上，或者倾斜地形成在侧壁的整个高度方向上。

图14表示可以与图13所示的绝缘环配套使用的裸电池的变形例。

在如图13那样将多个倒钩(1c)不连续地设置在侧壁上的情况下，图14的裸电池(3)的凸台(8)的内侧面上设置的凹槽(9)变形为不连续地设置的多个卡合孔(10)，这样，上述的多个倒钩(1c)正好卡合在对应的卡合孔(10)中。卡合孔的形状只要与倒钩(1c)对应即可，没有特别的限制。

图15表示本发明的又一实施方式的大孔径绝缘环。如图15所示，侧壁(1b)形成于绝缘环(1)的主平面(1a)的外周边缘，且其底端设置有向内侧突出的突起部，形成为倒钩(1c)。

同样，倒钩(1c)可以连续地设置在侧壁(1b)上，也可以不连续地设置在侧壁(1b)上。另外，倒钩(1c)也不限于设置在侧壁(1b)的底 端，也可以形成在侧壁的高度方向的任一位置上。只要能够进行卡合，对倒钩(1c)的形状没有特别的限制，其截面可以是半圆形、弧形、三角形、方形等任意形状。优选为半圆形或弧形。

图16是表示具有图15所示的本发明的绝缘环的电池的纵向剖面图。

其中，裸电池(3)的电池壳侧壁上具有颈缩部(11)，绝缘环(1)的倒钩(1c)卡合在颈缩部(11)中，从而将绝缘环(1)牢靠地固定在裸电池的封口板上。

颈缩部(11)是环绕裸电池(3)的电池壳外周面而形成的沟槽，可以是在裸电池的电池壳侧壁的模压成型中一次性形成的，也可以是在电池壳侧壁模压成型后进一步加工形成的，没有特别的限制。颈缩部(11)可以连续地设置在电池壳侧壁上，也可以不连续地设置在电池壳侧壁上。另外，颈缩部(11)的形状只要与倒钩(1c)对应即可，没有特别的限制。

本实施方式中，可以对绝缘环(1)的尺寸进行合理设计，使得绝缘环(1)的侧壁(1b)与电池壳侧壁间隙配合，且倒钩(1c)与电池壳侧壁上的颈缩部(11)紧密配合，提高绝缘环与裸电池之间的密合性，并防止因为外力对绝缘环的挤压而导致掉落。

本发明的绝缘环的材质可以是纸质，但考虑到设置卡合机构需要一定的韧性和强度，优选为树脂，例如聚烯烃树脂，包括聚乙烯树脂、聚丙烯树脂等。

本发明的大孔径绝缘环是具有主平面和侧壁的立体结构，由于侧壁形成在垂直于绝缘环的主平面的方向上，因此，通过封口板上的电极端子和突起或电池壳侧壁对侧壁位置的限制作用，使得该绝缘环在水平方向上不能自由地移动，大大减少了电池装配工序中绝缘环在水平方向发生错位的可能性。另外，可以通过观察侧壁的存在而确认绝缘环的装配状态，在热缩套管后的检查中不容易发生漏检。

进而，通过在绝缘环与裸电池之间进一步设置垂直方向上的卡合机构，能够更加提高将绝缘环装配到裸电池的封口板上时的定位的准确性，并且，由于增加了垂直方向的卡合力，即使在后续的热缩套管工序中受到碰触，绝缘环也不易从封口板上掉落，因此大大提高了电池的安全性。

此外，由于本发明的大孔径绝缘环与裸电池的封口板之间有可靠的定位 效果和卡合机构，因此可以省略在绝缘环的背面涂布粘接剂的工序，不仅省时省力，节约成本，而且避免了粘接剂溢出而造成的污染等问题。

虽然以圆柱形二次电池为例介绍了本发明的电池，但本发明并不限于此。上述的大孔径绝缘环经过适当变形后也可以适用于其他外形或其他种类的电池，例如方形电池、纽扣式电池等。

以上，通过具体的实施方式对本发明进行了详细的说明，本发明当然并不限定于上述具体的例子。本领域技术人员可以在后附的权利要求书的记载范畴内想到各种变形或修改，这些变形例和修改例当然也属于本发明的保护范围。