封口板组件及具备该封口板组件的电池的制作方法

本实用新型涉及一种具有特定结构的封口板组件、以及具备该封口板组件的电池。

背景技术：

近年来，随着便携式电子设备例如笔记本电脑、移动电话、便携式信息终端(PDA)等的迅速普及，作为其电源，具有高容量密度且易于小型化的锂离子二次电池的开发愈来愈受到重视。从便携式电子设备的重量轻、易于携带的观点出发，也要求作为其电源的电池厚度更薄和小型化。

一般来说，锂离子二次电池包括：在上端部具有开口的电池壳、对开口进行密封的封口板组件、容纳于电池壳内的极板组和电解液。其中，封口板组件是通过铆钉将上部绝缘片、盖板、下部绝缘片和垫片依次铆接在一起而成的组件。盖板为金属制部件，用于与极板组的正极引线相连，垫片为金属制，长度仅为盖板长度的一半以下，用于与极板组的负极引线相连，铆钉通过垫片与负极引线导通，上部绝缘片将铆钉与盖板绝缘，下部绝缘片将垫片与盖板绝缘，从而形成盖板上除了作为负极端子的铆钉以外的其他部位均为正极的形态。

在对电池进行组装时，首先，通过激光焊接将负极引线焊接在垫片的下表面，将正极引线焊接在盖板的未被垫片和下部绝缘片挡住的下表面，进而，将正负极引线折弯，从而将封口板组件插入电池壳的开口部，然后采用激光焊接的方式将封口板组件与电池壳焊接，最后注入电解液，进行封栓焊接，从而组装成完整的锂离子二次电池。

在对正极引线与盖板进行激光焊接时，为了让激光的能量集中在引线与盖板彼此接触的部位，一般需要采用压板将正极引线压紧在盖板的下表面进行焊接。在现行的引线焊接工序中，有时不能保证压板与盖板的绝对平行，压板会发生一定倾斜，因此存在正极引线与盖板熔接前彼此压不紧的情况，这样一来，正极引线与盖板之间存在间隙，激光能量仅集中在正极引线上，导致正极引线被焊穿的不良情况多发，间接地提高了电池的制造成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种特定结构的封口板组件，通过使用该封口板组件，在进行引线焊接工序时，即使引线与盖板之间存在压不紧的问题，也能避免由此导致的焊穿不良的发生。

本实用新型涉及一种封口板组件，其是通过铆钉将上部绝缘片、盖板、下部绝缘片和垫片依次铆接在一起而成的组件，所述盖板用于与电池的正极引线相连，所述垫片用于与电池的负极引线相连，所述铆钉通过所述垫片与所述负极引线导通，所述上部绝缘片将所述铆钉与所述盖板绝缘，所述下部绝缘片将所述垫片与所述盖板绝缘，其特征在于，

所述下部绝缘片具备主体部和环状部，所述主体部位于所述垫片与所述盖板之间，所述环状部从所述主体部的一端开始沿所述盖板的下表面平行地延伸设置，且所述盖板的下表面的一部分从所述环状部的中央空孔中露出。

优选地，所述环状部的上表面与所述盖板的下表面之间的距离H1等于所述正极引线的厚度t。

优选地，所述环状部的厚度T1满足下式：0＜T1＜H-H1，式中，H1表示环状部的上表面与盖板的下表面之间的距离，H表示下部绝缘片的总厚度，单位均为mm。

优选地，所述环状部的宽度F1小于所述盖板的宽度F2。

优选地，所述环状部的中央空孔的宽度F满足：0.8mm＜F＜F1，式中，F1表示环状部的宽度，单位为mm。

优选地，所述环状部的长度L1满足下式：L1＜L，式中，L表示盖板长度的一半。

优选地，所述环状部的边框的截面形状为长方形、半圆形或梯形。

本实用新型还提供一种锂离子二次电池，其具有电池壳、容纳于电池壳中的极板组、封口板组件、以及电解液，其特征在于，所述封口板组件是上述任一项所述的封口板组件，所述环状部位于所述正极引线的与所述盖板焊接侧的相反侧。

根据本实用新型的封口板组件，在二次电池的引线焊接工序中，由于下部绝缘片具备环状部，该环状部介于压板与正极引线之间，通过该环状部的弹性构造，可以缓解压板倾斜所导致的引线与盖板压不紧的问题，有效防止引线焊接工程中的焊穿不良的发生。

附图说明

图1是示意地表示本实用新型的封口板组件的结构的俯视图。

图2A是示意地表示本实用新型的封口板组件中的下部绝缘片的结构的主视图。

图2B是示意地表示本实用新型的封口板组件中的下部绝缘片的结构的侧视图。

图3是示意地表示本实用新型的下部绝缘片中的环状部的边框结构的截面图。

图4A、图4B和图4C是表示上述环状部的边框的几种截面形状的示意图。

图5是示意地表示本实用新型的电池的结构的主视图。

图6是示意地表示现有技术的电池的结构的主视图。

图7是示意地表示现有技术的下部绝缘片的结构的主视图。

图8A是表示现有技术的引线焊接工艺中压板保持水平的状态的示意图。

图8B是表示现有技术的引线焊接工艺中压板发生倾斜的状态的示意图。

图9A是表示采用了本实用新型的封口板组件的引线焊接工艺中压板保持水平的状态的示意图。

图9B是表示采用了本实用新型的封口板组件的引线焊接工艺中压板发生倾斜的状态的示意图。

图10是表示本实用新型的封口板组件的设计尺寸的示意图。

图11是表示本实用新型的封口板组件中的下部绝缘片的设计尺寸的示意图。

图12是表示本实用新型的封口板组件中的下部绝缘片的设计尺寸的示意图。

具体实施方式

<封口板组件>

下面，参照附图对本实用新型的封口板组件以及使用了其的二次电池的具体形态进行说明。但是，本实用新型并不局限于下述特定的具体实施方式。

顺便说一下，由于本说明书中以电池的直立方向作为上下方向，将封口板所处的一方作为电池的上方，而图中显示的封口板组件有时是被翻转过来进行引线焊接、然后弯折引线进行组装的状态，因此，图中显示的上下方向有时与文中所述的上下方向正好相反。

图6是示意地表示现有技术的电池的结构的主视图。图7是示意地表示现有技术的下部绝缘片的结构的主视图。

如图6所示，在现有技术的二次电池中，封口板组件1包括盖板2、下部绝缘片3、垫片4和未图示的上部绝缘片，铆钉5穿过形成于盖板2的中央部的通孔将这些部件铆接在一起。垫片4形成于下部绝缘片3的外侧，通过激光焊接与从电池的极板组中伸出的负极引线(未图示)焊接。此外，通过激光焊接将从电池的极板组中伸出的正极引线6焊接在盖板2的未被挡住的表面，因此，铆钉5可以兼作负极端子，盖板2可以兼作正极端子，上部绝缘片(未图示)用于将盖板2与铆钉5绝缘，下部绝缘片3用于使垫片4与盖板2绝缘。

垫片4通常仅形成于盖板下方的一侧，下部绝缘片3的长度也通常在盖板2长度的一半以下，因此，盖板2的另一半的下表面未被垫片4或下部绝缘片3挡住而裸露出，可以用于与正极引线6的焊接。

如图7所示，现有技术的下部绝缘片3为一个短条状的绝缘片，位于盖板2和垫片4之间，其上设置有贯通孔3a，用于铆钉5插入，四周设置有环状的侧壁3c，用于将容纳于其中的垫片4固定。此外，在下部绝缘片3的上表面还可以设置突起3b，该突起3b与设置于盖板3上的凹部卡合，起到定位作用。

图1是示意地表示本实用新型的封口板组件的结构的俯视图。与现有技术的封口板组件的不同之处在于：下部绝缘片3除了具备与现有技术的下部绝缘片的结构相似的主体部3e以外，还具备环状部3d，该环状部3d从主体部3e的设置有贯通孔3a的一端开始沿盖板2的表面平行地延伸设置，盖板2的表面的一部分从环状部3d的中央空孔中露出。

图2A是示意地表示本实用新型的封口板组件中的下部绝缘片的结构的主视图。图2B是示意地表示本实用新型的封口板组件中的下部绝缘片的结构的侧视图。

从图2A可以看出，本实用新型的下部绝缘片3的主体部3e的一端设置有贯通孔3a，用于铆钉5插入，四周设置有环状的侧壁3c，用于将容纳于其中的垫片4固定。此外，在主体部3e的上表面还可以设置突起3b，该突起3b与设置于盖板3上的凹部卡合，起到定位作用。从主体部3e的设置有贯通孔3a的一端开始沿盖板2的表面平行地延伸设置有一个环状部3d，其四周形成有边框3g，中央具有空孔3f，当将下部绝缘片3安装到封口板组件1中时，盖板2的表面的一部分从环状部3d的中央空孔3f中露出，用于将正极引线6与盖板2进行焊接。因此，环状部3d的中央空孔3f也可以称为“引线收纳部”。

从图2B可以看出，环状部3d的厚度低于主体部3e的厚度。由于环状部3d由树脂材料构成，且被形成为一个薄薄的框架结构，因此环状部3d在上下方向上具备一定的弹性变形的能力。而且，环状部3d的下表面与主体部3e的下表面之间存在一定的阶梯差，当将下部绝缘片3安装到封口板组件1中时，环状部3d的上表面与盖板2的下表面之间存在一定的间隙，该间隙可以用于容纳正极引线6。

图3是示意地表示环状部的框架结构的截面图。如图所示，环状部3d包括形成于四周的边框3g和位于边框中央的空孔3f。

图4A、图4B和图4C是表示上述环状部的边框3g的几种截面形状的示意图。边框3g的截面形状不限，可以为长方形、半圆形或梯形，只要达到能够压紧的目的即可。

关于本实用新型的下部绝缘片的构成材质，没有特别的限制，可以由例如PP(聚丙烯；polypropylene)、PPS(聚苯硫醚；polyphenylene sulfide)、PFA(四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物；tetrafluoroethylene perfluoroalkoxy vinyl ether copolymer)或PBT(聚对苯二甲酸丁二酯；poly(butylene terephthalate))构成。

关于本实用新型的下部绝缘片的制造方法，也没有特别的限制，可以采用本领域通用的注塑成型等方法，在这种情况下，主体部与环状部可以一体成型，也可以分体形成，然后通过热熔合而连接在一起。

<具备封口板组件的二次电池>

下面，参照图5对具备本实用新型的封口板组件的二次电池进行说明。

本实用新型的电池具备电池壳、容纳于电池壳中的极板组、封口板组件、以及电解液，其特征在于，所述封口板组件中的下部绝缘环是具备主体部和环状部的本实用新型的下部绝缘环，所述环状部位于所述正极引线的与所述盖板焊接侧的相反侧。

本实用新型的二次电池可按以下所示的方法制作。首先，准备连接有正极引线的正极板和连接有负极引线的负极板。接着，以正极引线和负极引线相互向同一方向延伸的方式配置正极板和负极板，将正极板和负极板隔着绝缘纸进行卷绕。此时，可以在制作了截面大致为圆形的极板组后，使该极板组扁平化，也可以将正极板、负极板及绝缘纸卷绕在卷绕用板(截面为矩形)上。然后，将极板组的负极引线通过激光焊接与封口板的垫片连接，将正极引线通过激光焊接与封口板的盖板连接。然后将引线折弯，在电池壳的开口上方放置好封口板，对封口板与电池壳的开口部上端的接合处进行激光封口焊接，焊接完成后，从盖板上的注液孔注入电解液。注入结束后，将密封栓嵌合在注液孔内，进行激光焊接而密封。由此，制作本实施方式的二次电池。

也就是说，在引线焊接工序之前，将正极引线6插入下部绝缘片3的环状部3d与盖板2之间，然后用压板(未图示)压住，进行引线6与盖板2的激光焊接。

本发明者们发现，通过采用本实用新型的具备环状部的下部绝缘片，可以大大减少由于压板倾斜导致的在引线焊接工序中产生的焊穿现象，能够提高电池的成品率和安全性。下面，对其原因进行具体分析。

<引线焊接工序>

图8A是表示现有技术的引线焊接工艺中压板保持水平的状态的示意图。图8B是表示现有技术的引线焊接工艺中压板发生倾斜的状态的示意图。图9A是表示采用了本实用新型的封口板组件的引线焊接工艺中压板保持水平的状态的示意图。图9B是表示采用了本实用新型的封口板组件的引线焊接工艺中压板发生倾斜的状态的示意图。

压板7是用于引线焊接工序中的一个辅助工具，其为长条形板状，前端具有一个贯通孔7a，激光通过该贯通孔7a射入位于压板7下方的正极引线6，对彼此紧密接触的引线6和盖板2进行焊接。

对比图8A和图9A可知，在压板7保持水平的状态下，即使不使用本实用新型的下部绝缘片3，都可以对正极引线6和盖板2进行良好的焊接，但是，当压板7发生倾斜时，现有技术的引线焊接工序中，正极引线6与盖板2之间不能压紧，产生空隙，此时，激光集中在正极引线6上，容易发生引线的焊穿，而另一方面，在本实用新型的引线焊接工序中，由于压板7与正极引线3之间具备下部绝缘片3的环状部3d，通过环状部3d的弹性变形，对该压板的倾斜给予一定的缓冲，因此，正极引线6仍然可以盖板2进行紧密的接触，从而进行良好的激光焊接，避免发生引线焊穿的情况。

为了得到上述良好的防止焊穿的效果，本发明者们对于封口板组件中的下部绝缘片的设计尺寸进行了详细的研究。

图10是表示本实用新型的封口板组件的设计尺寸的示意图。其中，F2表示盖板2的宽度，因电池的品种不同而不同，通常为3～10mm，L表示从盖板中央到边缘的长度，即盖板长度的一半，通常为10～30mm。

图11和图12是表示本实用新型的下部绝缘片的设计尺寸的示意图。

从图中可以看出，环状部3d的宽度F1小于盖板2的宽度F2。此外，由于焊点的直径通常在0.8mm左右，所以，环状部3d的中央空孔的宽度F需要满足：0.8mm＜F＜F1。

环状部3d的长度L1满足下式：L11+d＜L1＜L，式中，L表示盖板长度的一半，d表示引线宽度，L11表示中央孔到环状一侧边框的距离。环状部3d的长度L1根据电池的不同品种而定，比较适宜的范围是1.6～2.1mm，L在10～30mm之间，根据电池的不同品种而定,引线宽度d一般为2.5及3mm两种，根据不同客户的要求而定。如果L1太短，则无法将引线宽度方向全部露出，影响焊接；如果L1太长超过L，则会影响电池内部的残留空间。

环状部3d的厚度T1满足下式：0.5＜T1＜H-H1，式中，H1表示环状部的上表面与盖板的下表面之间的距离，H表示下部绝缘片的总厚度，单位均为mm。下部绝缘片的总厚度H一般为0.51mm和0.58mm两种，不同公司会有不同要求。环状部在理论上越薄越好，主要还是考虑电池内部残留空间的影响，如果太薄，则会影响部件强度及现场设备实际切换时，压引线的压板会有0.5mm高度差，所以在不考虑绝缘片的压缩率情况下，理论上其厚度需要＞0.5mm。

此外，环状部3d环状部的上表面与盖板的下表面之间的距离H1优选等于正极引线6的厚度t，距离H1主要是为了留出引线厚度方向的间隙，目前使用的引线一般为0.1mm厚度，不同公司的要求不同，当然，由于引线焊接工序中，压板7压在环状部3d的上方进行焊接，因此，该距离H1也可以大于正极引线6的厚度t。

本说明书中环状虽然以方型的锂离子二次电池为例介绍了本实用新型的封口板组件以及具备该封口板组件的二次电池，但本实用新型并不限于此。上述封口板组件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，例如圆柱形镍氢电池、扁平型锂离子电池等。

另外，虽然本实用新型中以激光焊接为例对于将封口板组件与电池壳焊接的方法进行了说明，但也不限于此，也可以采用本领域公知的焊接技术，例如电弧焊接等。另外，本实用新型中以正极引线焊接到盖板上的情况为例进行了说明，但也不限于此，正负极的极性也可以相反。

以上，通过具体的实施方式对本实用新型进行了详细的说明，当然本实用新型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实用新型的保护范围。