锂离子电池及其双面绝缘金属盖板的制作方法

本实用新型涉及一种用于锂离子电池的双面绝缘金属盖板和具有该双面绝缘金属盖板的锂离子电池。

背景技术：

目前，市场上的圆柱锂离子电池，普遍通过在电池外部使用绝缘膜，顶部使用塑料绝缘垫片或青稞纸来防止外部短路，通过在卷芯与上盖板之间，卷芯与下盖板之间或电池壳体底部之间使用绝缘胶纸或绝缘垫片进行绝缘，以用于防止内部短路。德国瓦尔塔公司实用新型了一种扣式锂离子电池，也采用卷芯与壳体之间使用绝缘胶纸进行绝缘。

常见的圆柱锂离子电池盖板的高度一般不小于3毫米，随着对电池体积能量密度的要求日益提升，特别是在微型电池的开发方面，现有的高度满足不了要求，因此，降低盖板厚度存在非常紧迫的需求。

现有的电池盖板通常存在以下缺点：(1)需要额外的绝缘零件进行内部与外部绝缘；(2)需要额外的工序进行内部与外部绝缘；(3)盖板高度太厚，电池内部空间不足，造成微型电池开发困难，电池体积比能量低；(4)装配时的极耳弯折容易倒插进卷芯造成内部短路或损伤卷芯。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本实用新型提出一种用于锂离子电池的双面绝缘金属盖板，该用于锂离子电池的双面绝缘金属盖板具有结构简单、紧凑，提高盖板集成度，使电池可利用空间最大化，能够有效实现电池微型化等优点。

本实用新型还提出一种锂离子电池，该锂离子电池能够大大提高安全可靠性，提升内部空间利用率，提高电池体积比能量。

根据本实用新型第一方面实施例的用于锂离子电池的双面绝缘金属盖板，包括：金属基板，所述金属基板沿其厚度方向贯通形成通道；绝缘层，所述绝缘层设于所述通道的内周面，所述绝缘层的两端分别沿所述通道的径向向外延伸覆盖所述金属基板的外表面和内表面；金属端子，所述金属端子的至少一部分设于所述通道内。

根据本实用新型实施例的用于锂离子电池的双面绝缘金属盖板，采用金属基板、绝缘层和金属端子相结合，将金属基板技术用于锂离子电池，解决了传统锂离子电池中盖板偏厚，内、外部短路风险，绝缘零件多，安全可靠性差等的缺陷，该双面绝缘金属盖板结构简单、紧凑，提高了盖板集成度，使电池可利用空间最大化。

根据本实用新型一个实施例，所述绝缘层露出所述金属基板的外表面和内表面的外周缘的至少一部分，所述金属端子设于所述通道内且所述金属端子两端的端面与所述绝缘层两端的端面平齐。

根据本实用新型一个实施例，所述的用于锂离子电池的双面绝缘金属盖板还包括：金属镀层，所述金属镀层的一部分形成为设在所述通道的内周面与所述金属端子的外周面之间的柱状，所述金属镀层的另一部分设于所述金属端子的一端，所述金属镀层的另一部分封闭所述金属端子的一端并沿所述通道的径向向一侧延伸覆盖所述绝缘层且不超出所述绝缘层的边缘。

根据本实用新型一个实施例，所述绝缘层在所述通道内的厚度大于所述金属端子的直径，所述金属端子形成为设在所述通道内的金属填充层，所述双面绝缘金属盖板还包括：金属导电层，所述金属导电层与所述金属端子同轴地设在所述金属基板的外表面和内表面上且分别与所述金属端子相连，所述金属导电层的径向尺寸大于所述通道的径向尺寸。

根据本实用新型一个实施例，所述填充层为导电金属浆料或者电阻浆料。

根据本实用新型一个实施例，所述导电金属浆料为用于PCB或厚膜电路制造的浆料。

根据本实用新型一个实施例，所述浆料为导电铜浆或银浆。

根据本实用新型一个实施例，所述电阻浆料为具有PTC效应的浆料。

根据本实用新型一个实施例，所述金属端子的两端中的至少一端伸出所述通道，伸出所述通道的所述金属端子沿所述通道的径向向外延伸至覆盖一部分所述绝缘层的外表面且不超出所述绝缘层的边缘。

根据本实用新型一个实施例，所述金属端子的两端分别伸出所述通道且沿所述通道的径向向外延伸，所述金属端子的两端向外延伸的距离相等且小于所述绝缘层的外轮廓的径向尺寸。

根据本实用新型一个实施例，所述金属端子包括：连接端子，所述连接端子设在所述通道内；外部端子，所述外部端子设在所述金属基板的外表面上且与所述连接端子相连，所述外部端子与所述连接端子同轴设置且所述外部端子的径向尺寸大于所述通道的径向尺寸；内部端子，所述内部端子设在所述金属基板的内表面上且与所述连接端子相连，所述内部端子沿所述通道的径向向一侧延伸覆盖所述绝缘层且不超出所述绝缘层的边缘。

根据本实用新型一个实施例，所述金属端子为一体成型的金属件或金属镀层。

根据本实用新型一个实施例，所述通道的数量为多个且间隔开分布，每个所述通道内分别设有一个所述金属端子且多个所述金属端子的两端分别相连。

根据本实用新型一个实施例，所述金属基板为不锈钢基板或铝合金基板。

根据本实用新型一个实施例，所述金属端子为铜端子、镍端子或可伐合金端子。

根据本实用新型一个实施例，所述绝缘层为绝缘漆、金属表面处理产生的绝缘层或印刷电路技术采用的环氧涂层。

根据本实用新型一个实施例，所述绝缘层与所述金属基板为一体成型件。

根据本实用新型第二方面实施例的锂离子电池，包括上述任一所述的用于锂离子电池的双面绝缘金属盖板。

根据本实用新型一个实施例，所述锂离子电池为可充扣式锂离子电池。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型一实施例的用于锂离子电池的双面绝缘金属盖板的结构示意图；

图2是根据本实用新型又一实施例的用于锂离子电池的双面绝缘金属盖板的结构示意图；

图3是根据本实用新型又一实施例的用于锂离子电池的双面绝缘金属盖板的结构示意图；

图4是根据本实用新型又一实施例的用于锂离子电池的双面绝缘金属盖板的结构示意图；

图5是根据本实用新型又一实施例的用于锂离子电池的双面绝缘金属盖板的结构示意图；

图6是根据本实用新型又一实施例的用于锂离子电池的双面绝缘金属盖板的结构示意图；

图7是根据本实用新型又一实施例的用于锂离子电池的双面绝缘金属盖板的结构示意图；

图8是根据本实用新型一实施例的锂离子电池的剖面图；

图9是根据本实用新型又一实施例的锂离子电池的剖面图。

附图标记：

用于锂离子电池的双面绝缘金属盖板100；

金属基板10；通道11；内表面12；外表面13；

绝缘层20；

金属端子30；连接端子31；外部端子32；内部端子33；

金属镀层40；

金属导电层50；

锂离子电池200。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面参考附图具体描述根据本实用新型实施例的用于锂离子电池的双面绝缘金属盖板100。

如图1所示，根据本实用新型实施例的用于锂离子电池的双面绝缘金属盖板100，包括：金属基板10、绝缘层20和金属端子30。

具体而言，金属基板10沿其厚度方向贯通形成通道11，绝缘层20设于通道11的内周面，绝缘层20的两端分别沿通道11的径向向外延伸覆盖金属基板10的内表面12和外表面13，金属端子30的至少一部分设于通道11内。

换言之，根据本实用新型实施例的用于锂离子电池的双面绝缘金属盖板100，主要由金属基板10、绝缘层20和金属端子30组成，金属基板10上设有通道11，通道11沿金属基板10的厚度方向贯通，在通道11的内周面上设有绝缘层20，绝缘层20的两端分别伸出通道11并沿着通道11的径向向外延伸，向外延伸的绝缘层20覆盖金属基板10的内表面12和外表面13，金属端子30的至少一部分设于通道12内，也就是说，金属端子30可以全部设于通道12内，也可以一部分设于通道12内。

由此，根据本实用新型实施例的用于锂离子电池的双面绝缘金属盖板100，采用金属基板10、绝缘层20和金属端子30相结合的装置，将金属基板技术应用于锂离子电池200，解决了传统锂离子电池中盖板偏厚，内、外部短路风险，绝缘零件多，安全可靠性差等缺陷，该技术不仅还可用于微型锂离子电池，解决了传统技术无法用于微型电池的缺陷，还可以放大后用于大型锂离子电池，大大提高安全可靠性，提升内部空间利用率，提高电池体积比能量。

如图1所示，根据本实用新型的一个实施例，绝缘层20露出金属基板10的内表面12和外表面13的外周缘的至少一部分，金属端子30设于通道11内且金属端子30两端的端面与绝缘层20两端的端面平齐，金属端子30可将电池200的内部电流传输到外部。

需要说明的是，金属基板10的外周缘也可以全部绝缘，可以用于铆接式结构电池盖板。

如图2所示，在本实用新型的一些具体实施方式中，用于锂离子电池的双面绝缘金属盖板100还包括金属镀层40，金属镀层40的一部分形成为设在通道11的内周面与金属端子30的外周面之间的柱状，金属镀层40的另一部分设于金属端子30的一端，金属镀层40的另一部分封闭金属端子30的一端并沿通道11的径向向一侧延伸覆盖绝缘层20且不超出绝缘层20的边缘。

如图3所示，在本实用新型的一些具体实施方式中，绝缘层20在通道11内的厚度大于金属端子30的直径，金属端子30形成为设在通道11内的金属填充层，双面绝缘金属盖板100还包括金属导电层50，金属导电层50与金属端子30同轴地设在金属基板10的内表面12和外表面13上且分别与金属端子30相连，也就是说，填充层可沿金属基板10的法向方向设置并贯穿上、下两个金属导电层50，金属导电层50的径向尺寸大于通道11的径向尺寸。

进一步地，填充层可以为导电金属浆料或者电阻浆料，能够克服化学沉铜或电镀沉铜填孔效率低、成本高，填充层外径大小受制造工艺所限(一般＜0.1mm)，导通大电流条件下需要设置多个填充层，结构复杂等缺点。

需要说明的是，填充层采用导电金属浆料，填充层可以与金属导电层50导电连接，其实现连接的方式可以为化学镀、电镀、气相沉积、超声波焊接、电阻焊接等方式，具有以下优点：(1)通过丝印或其他方式使用浆料填孔可以大大提高填孔的效率、降低成本，便于该技术实际应用；(2)通过控制填孔的材料以及填孔的尺寸，设定填充层的破坏气压，可作为电池防爆安全阀的设计。

填充层采用PTC电阻浆料，填充层可以与金属导电层50导电连接，其实现连接的方式可以为化学镀、电镀、气相沉积、超声波焊接等方式，具有以下优点：(1)通过丝印或其他方式使用浆料填孔可以大大提高填孔的效率、降低成本，便于该技术实际应用；(2)通过控制填孔的材料以及填孔的尺寸，设定填充层的破坏气压，作为电池防爆安全阀的设计；(3)通过调制PTC电阻油墨的电性能参数，其中包括工作电阻、热敏触发温度、温度-电阻系数等，作为电池PTC的温度监控零件；当电池在工作温度时，其电阻正常电池正常充分电；当电池温度高于正常工作温度时，其电阻急剧上升使电池充放电回路电流急剧减少，防止电池进一步的升温发生热失控危险。

可选地，导电金属浆料可以为一般用于PCB或厚膜电路制造的浆料。

根据本实用新型的一个实施例，浆料可为导电铜浆或银浆等。

在本实用新型的一些具体实施方式中，电阻浆料可以为一般用于PTC电阻油墨(PTC热敏油墨等)等具有PTC效应的浆料。

如图4和图5所示，根据本实用新型的一个实施例，金属端子30的两端中的至少一端伸出通道11，伸出通道11的金属端子30沿通道11的径向向外延伸至覆盖一部分绝缘层20的外表面13且不超出绝缘层20的边缘。

如图4所示，进一步地，金属端子30的两端分别伸出通道11且沿通道11的径向向外延伸，金属端子30的两端向外延伸的距离相等且小于绝缘层20的外轮廓的径向尺寸。

在本实用新型的一些具体实施方式中，金属端子30包括连接端子31、外部端子32和内部端子33。

需要说明的是，如图5和图9所示，金属基板10上可设有两个金属端子30，两个金属端子30间隔开设置，可用于正负电极位于同一侧的电池。

如图6所示，具体地，连接端子31设在通道11内，外部端子32设在金属基板10的内表面12上且与连接端子31相连，外部端子32与连接端子31同轴设置且外部端子32的径向尺寸大于通道11的径向尺寸，内部端子33设在金属基板10的外表面13上且与连接端子31相连，内部端子33沿通道11的径向向一侧延伸覆盖绝缘层20且不超出绝缘层20的边缘。

需要说明的是，外部端子32与尺寸可以任意设计，但不能超出绝缘层20范围，内部端子33与尺寸也可以任意设计，但不能超出绝缘层20范围，外部端子32可以用于用户使用，内部端子33可用于与电池200的卷芯极耳进行焊接，连接端子31可用于将电池200的内部电流传输到外部。

进一步地，金属端子30可以为一体成型的金属件或金属镀层40。

如图7所示，根据本实用新型的一个实施例，通道11的数量可为多个且间隔开分布，每个通道11内分别设有一个金属端子30且多个金属端子30的两端分别相连。

根据本实用新型的一个实施例，金属基板10为不锈钢基板或铝合金基板，金属基板10也可以为其它金属基板。

在本实用新型的一些具体实施方式中，金属端子30为铜端子、镍端子或可伐合金端子，金属端子30也可以为其他金属与合金。

根据本实用新型的一个实施例，绝缘层20为绝缘漆、金属表面处理产生的绝缘层20或印刷电路技术采用的环氧涂层，金属表面处理工序可以为喷涂，阳极氧化，发黑，真空镀膜等工序。

在本实用新型的一些具体实施方式中，绝缘层20与金属基板10为一体成型件。

根据本实用新型实施例的锂离子电池200，包括上述任一所述的用于锂离子电池的双面绝缘金属盖板100，金属基板10边缘未被绝缘层20覆盖，能够便于其与锂离子电池200的金属壳体采用焊接方式进行连接。

进一步地，锂离子电池200可以为可充扣式锂离子电池。

如图8和图9所示，根据本实用新型的一个实施例，锂离子电池200的形状可以为圆形外形、方形外形等，通过金属盖板100可以实现双面绝缘。

总而言之，根据本实用新型实施例的用于锂离子电池的双面绝缘金属盖板100和具有其的锂离子电池200，将印刷电路技术中使用的金属基板技术用于锂离子电池200，不仅解决了传统锂离子电池中盖板偏厚，内外部短路风险，绝缘零件多，安全可靠性差等缺陷，而且该技术不仅可用于微型锂离子电池，解决了传统技术无法用于微型电池的缺陷，也可放大后用于大型锂离子电池200，大大提高安全可靠性，并提升内部空间利用率，提高电池体积比能量，具有以下优点：(1)通过采用双面绝缘金属盖板100省去了常规锂离子电池用于外部绝缘与内部绝缘的零件，降低了成本；(2)通过采用双面绝缘金属盖板100简化了生产工序，无需额外工序加装绝缘零件；(3)通过采用双面绝缘金属盖板100中的绝缘层20与金属基板10一体化，提高了绝缘强度，提高了安全可靠性，降低了盖板厚度，减少了绝缘零件脱落与移位的风险；(4)采用本实用新型实施例的端子设计，可以实现电池微型化，直径可以小至微米级；(5)采用本实用新型实施例的端子设计，与绝缘金属盖板100一体化，能够有效实现绝缘密封双重功能；(6)采用本实用新型实施例的端子设计，可以使电池盖板的厚度有效降低，提升电池体积能量密度。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。