扣式电池的制备方法与流程

本发明涉及扣式电池制备技术领域，尤其涉及一种扣式电池的制备方法。

背景技术：

扣式电池，也叫纽扣电池，是指外形尺寸像一颗小纽扣的电池，一般来说直径较大，厚度较薄。扣式电池随着科技的发展和进步，广泛应用到可穿戴设备上，例如无线耳机，运动手表，手环，戒指等电子产品上。

现有的一种扣式电池，包括壳体、盖板组件以及卷绕电芯，其中，卷绕电芯容置在壳体和盖板组件所围成的容置腔内，并且卷绕电芯的正极极片与正极极耳连接，卷绕电芯的负极极片与负极极耳连接，以便对外供电。

在现有的扣式电池制备工艺中，负极极耳和壳体通常采用电阻焊的方式焊接在一起。然而，采用电阻焊焊接负极极耳和壳体时，当负极极耳和壳体之间存在间隙时，焊接时存在炸火的风险。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明提供一种扣式电池的制备方法，以解决电阻焊焊接时存在炸火风险的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明实施例提供一种扣式电池的制备方法，其包括：

提供壳体、卷绕电芯、第一极耳和毛细管，其中，壳体包括壳底和从壳底的周缘向上延伸的壳壁，卷绕电芯具有中心孔，第一极耳与卷绕电芯的负极极片和正极极片之一相连；

将卷绕电芯和第一极耳放置于壳体内，且使得第一极耳与壳底接触；

确定卷绕电芯的中心孔的位置；

将毛细管插入卷绕电芯的中心孔内，以将第一极耳压紧在壳底上；

将第一极耳和壳底焊接在一起。

与现有技术相比，本发明提供的扣式电池的制备方法具有如下优点：

在本发明实施例提供的扣式电池的制备方法中，将毛细管插入到卷绕电芯的中心孔内，进而利用毛细管将第一极耳压紧在壳底上，如此，使得在将毛细管和第一极耳焊接在一起时，焊接时的炸火的概率有效降低，进而使得扣式电池的制备安全性提高，制备的扣式电池的质量和性能满足要求。此外，毛细管的侧壁也可以对卷绕电芯的中心孔的孔壁进行保护，有效降低焊接时焊接工具对卷绕电芯的损坏，使得制备的扣式电池的质量和性能满足要求。

在一些可能的实施方式中，确定卷绕电芯的中心孔的位置，具体包括：

对卷绕电芯进行成像处理，得到图形数据；

对图形数据进行数据处理，以确定卷绕电芯的中心孔位置。

在一些可能的实施方式中，将第一极耳和壳底焊接在一起之后，还包括：

提供盖板组件，其中，盖板组件包括壳盖、顶盖和密封件，壳盖上设置有内孔，顶盖上设置有与内孔同轴的注液口，注液口的孔径小于等于内孔的孔径，壳盖的外径大于顶盖的外径，顶盖与壳盖通过密封件绝缘密封搭接在一起；

将壳壁的周缘和壳盖的外周缘进行焊接。

在一些可能的实施方式中，将壳壁的周缘和壳盖的外周缘进行焊接之后，还包括：

提供封口钉；

将顶盖上的注液口采用封口钉封口。

在一些可能的实施方式中，将壳壁的周缘和壳盖的外周缘进行焊接之前，还包括：

提供第二极耳，第二极耳与卷绕电芯的负极极片和正极极片中另一相连，第二极耳与第一极耳极性相反；

将第二极耳与顶盖焊接在一起。

在一些可能的实施方式中，确定卷绕电芯的中心孔的位置之后，且将毛细管插入卷绕电芯的中心孔内之前，还包括：

根据卷绕电芯的中心孔的位置，对卷绕电芯的位置进行纠偏处理。

在一些可能的实施方式中，将第一极耳和壳底焊接在一起，具体为：

使用激光焊接设备将第一极耳和壳底焊接在一起，其中，第一极耳背离壳底的焊接区域具有焊印，壳底背离第一极耳的焊接区域为光滑面，或者，第一极耳背离壳底的焊接区域、以及壳底背离第一极耳的焊接区域均具有焊印。

在一些可能的实施方式中，焊印的形状为点状或者线状。

在一些可能的实施方式中，焊印的数量大于等于两个。

在一些可能的实施方式中，焊印与毛细管的内壁的距离大于零。

除了上面所描述的本发明实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本发明提供的扣式电池的制备方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例的扣式电池的制备方法流程图；

图2为本实施例中卷绕电芯、负极极耳和正极极耳连接示意图；

图3为图2中的卷绕电芯、负极极耳和正极极耳向壳体内安装时的安装示意图；

图4为毛细管和卷绕电芯装配的剖视图；

图5为ccd相机成像处理时的结构示意图；

图6为图5成像处理后得到的卷绕电芯和负极极片的图像示意图；

图7为卷绕电芯和壳体置于平台的结构示意图；

图8为转移机构转移毛细管的结构示意图；

图9为卷绕电芯烫孔处理前的结构示意图；

图10为图9示出的卷绕电芯烫孔处理后的结构示意图；

图11为卷绕电芯热压整形处理后的结构示意图；

图12为图11示出的卷绕电芯烫孔处理前的结构示意图；

图13为卷绕电芯贴胶处理后置于壳体的第一个结构示意图；

图14为图13示出的卷绕电芯置于壳体的剖视图；

图15为卷绕电芯贴胶处理后置于壳体的第二个结构示意图；

图16为壳体和负极极耳焊接后的效果示意图；

图17为正极极耳和壳盖焊接时的结构示意图；

图18为本实施例制备的扣式电池的剖视图。

附图标记说明：

100：壳体；101：壳底；

102：壳壁；200：卷绕电芯；

201：中心孔；202：正极极片；

203：第一隔膜；204：负极极片；

205：第二隔膜；300：第一极耳；

301：第一段；302：第二段；

400：毛细管；500：平台；

501：激光器；502：激光束；

503：转移机构；504：ccd相机；

600：隔膜层；700：胶纸；

800：第二极耳；900：壳盖；

901：注液口；902：封口钉；

903：顶盖；904：内孔。

具体实施方式

为了使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

现有的扣式电池通常包括壳体、盖板组件、卷绕电芯、负极极耳和正极极耳。壳体包括壳底和从壳底的周缘向上延伸的壳壁，壳底和壳壁围成具有顶部开口的容置腔，盖板组件盖设在容置腔的开口处。该容纳腔内设置卷绕电芯和电解液，卷绕电芯至少具有正极极片、负极极片以及用于隔开正极极片和负极极片的隔膜，负极极片与负极极耳相连，正极极片与正极极耳相连。现有的扣式电池还需要将负极极耳与壳体相连，将正极极耳与盖板组件相连。其中，负极极耳与壳体的连接方式具体采用电阻焊焊接在一起。

然而，采用电阻焊将负极极耳和壳体焊接在一起时，当负极极耳和壳体之间存在间隙时，电阻焊存在炸火的风险，而且，电阻焊本身的焊接效果也不佳，焊针容易磨损，在实际使用中，使用两千次左右，大约两小时即需要对焊针进行更换，焊针的更换频率高，焊接的效率也低，不利于规模化高效率制备扣式电池。

为了解决电阻焊焊接负极极耳和壳体时，容易出现炸火、焊接效果不佳、焊针易磨损，焊针更换频率高，焊接效率低的问题，本申请提出了一种扣式电池的制备方法，通过插入卷绕电芯的毛细管将极耳和壳体紧贴在一起，以有效降低炸火的概率，通过激光焊的方式替代电阻焊，有效提升焊接效果，提高焊接效率。

下面结合具体的实施方式对本发明提供的扣式电池的制备方法进行详细的介绍。本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

本发明实施例提供一种扣式电池的制备方法，如图1所示，其包括：

提供壳体100、卷绕电芯200、第一极耳300和毛细管400；其中，壳体100包括壳底101和从壳底101的周缘向上延伸的壳壁102；如图2所示，卷绕电芯200具有中心孔201，第一极耳300与卷绕电芯200的负极极片204和正极极片202之一相连，例如，在一些实施例中，第一极耳300与卷绕电芯200的负极极片204相连，第一极耳300构成负极极耳；

将卷绕电芯200和第一极耳300放置于壳体100内，且使得第一极耳300与壳底101接触；其中，卷绕电芯200和第一极耳300沿如图3所示的x正向置于壳体100内；

确定卷绕电芯200的中心孔201的位置；

将毛细管400插入卷绕电芯200的中心孔201内，以将第一极耳300压紧在壳底101上；其中，毛细管的壁厚例如可以为0.05-1mm，卷绕电芯200的中心孔201的直径例如可以为1-3mm；毛细管400插入卷绕电芯200内的剖视图如图4所示；

将第一极耳300和壳底101焊接在一起。

在本发明实施例提供的扣式电池的制备方法中，将毛细管400插入到卷绕电芯200的中心孔201内，进而利用毛细管400将第一极耳300压紧在壳底101上，如此，使得在将毛细管400和第一极耳300焊接在一起时，焊接时的炸火的概率有效降低，进而使得扣式电池的制备安全性提高，制备的扣式电池的质量和性能满足要求。此外，毛细管400的侧壁也可以对卷绕电芯200的中心孔201的孔壁进行保护，有效降低焊接时焊接工具对卷绕电芯200的损坏，使得制备的扣式电池的质量和性能满足要求。

在一些可能的实施方式中，确定卷绕电芯200的中心孔201的位置，具体包括：

对卷绕电芯200进行成像处理，得到图形数据；

对图形数据进行数据处理，以确定卷绕电芯200的中心孔201位置。

本实施方式中，可以采用例如图5所示的ccd相机504进行成像处理，其中，ccd是电荷耦合器件(chargecoupleddevice)的简称，它能够将光线变为电荷并将电荷存储及转移，也可将存储的电荷取出使电压发生变化，如此，方便实现对图形数据的进行数据处理。成像处理得到的图像如图6所示。其中，值得说明的是，对卷绕电芯200进行成像处理，进而确认卷绕电芯200的中心孔201的位置时，还可以通过数据处理，确认第一极耳300是否有效暴露于中心孔201，如此，可以提升第一极耳300与壳底101的焊接质量，避免第一极耳300与壳底101焊接失效，使得制备的扣式电池质量更好。

在一些可能的实施方式中，对图形数据进行数据处理，以确定卷绕电芯200的中心孔201位置，具体包括：

提取图形数据的灰度值，根据灰度值确定中心孔201内的第一极耳300在图像中的位置，将第一极耳300的位置确定为卷绕电芯200的中心孔201的位置。

本实施方式中，第一极耳300材质例如可以为铜，第一极耳300相比卷绕电芯200更易反射光线，如此，在得到的图形数据中，第一极耳300对应的图形数据的灰度值与卷绕电芯200对应的图形数据的灰度值不同，如此，即可通过对图形数据的灰度值的处理，得到第一极耳300的位置，进而确定出卷绕电芯200的中心孔201的位置。

本实施例提供的扣式电池的制备方法，对卷绕电芯200进行成像处理之前，还包括：

对卷绕电芯200进行补光操作。

显然，补光操作能够使得得到的图像数据更加清晰，进而准确确定卷绕电芯200的中心孔201的位置。

本实施例提供的扣式电池的制备方法，将第一极耳300和壳底101焊接在一起之后，还包括：

提供盖板组件，其中，盖板组件包括壳盖900、顶盖903和密封件，壳盖900上设置有内孔904，顶盖903上设置有注液口901，注液口901的孔径小于等于内孔904的孔径，壳盖900的外径大于顶盖903的外径，将顶盖903与壳盖900通过密封件绝缘密封搭接在一起；

将壳壁102的周缘和壳盖900的外周缘进行焊接。

值得说明的是，本实施例的扣式电池的制备方法中，首先将第一极耳300和壳底101焊接在一起，之后将壳盖900的外周缘和壳壁102的周缘焊接在一起，如此，可以有效避免由于顶盖903上注液口901上的孔径过小，导致无法确认中心孔201的位置，进而导致毛细管400、焊接高温对卷绕电芯200的损坏。换句话说就是，相比先将壳盖900的外周缘和壳壁102的周缘焊接在一起，最后利用注液口901和中心孔201、将第一极耳300和壳底101焊接在一起，能够有效避免对卷绕电芯200的损坏，这是由于，注液口901的孔径小于中心孔201的孔径，这不仅会导致无法对与注液口901同轴的中心孔201的位置进行有效的确认，进而导致后续无法准确自动的将毛细管400插入到中心孔201，也无法保证焊接工具自动准确的将第一极耳300与壳底101进行有效焊接，即使，能够确认中心孔201的位置，但是注液口901的孔径过小，也会导致毛细管400的孔径也较小，进而导致不利于例如电阻焊的焊针等焊接工具通过毛细管400将第一极耳300和壳底101焊接在一起，或者不利于例如激光焊的激光通过毛细管400将第一极耳300和壳底101焊接在一起。综上，本实施例的扣式电池的制备方法，因确认中心孔201的位置更加准确，毛细管400的孔径更大，而利于第一极耳300和壳底101焊接，制备的扣式电池的质量更好。

本实施例提供的扣式电池的制备方法，将壳壁102的周缘和壳盖900的外周缘进行焊接之后，还包括：

提供封口钉902；

将顶盖903上的注液口901采用封口钉902封口。

为了保证制备的扣式电池有效充放电，需要在壳体的容置腔中放置电解液，电解液例如可以通过顶盖903上的注液口901进入容置腔内，而通过封口钉902将顶盖903上的注液口901封口，可以有效避免电解液从容置腔内流出，保证制备的扣式电池有效工作。

当然，在一些别的实施方式中，也可以不设置注液口901，也无需利用封口钉902将注液口901封口，而是在第一极耳300和壳底101焊接在一起之后，将壳盖900的外周缘和壳壁102的周缘焊接在一起之前，直接从壳体的顶部开口注入电解液，如此，可以简化制备工艺，提高制备效率。

本实施例提供的扣式电池的制备方法，将壳壁102的周缘和壳盖900的外周缘进行焊接之前，还包括：

提供第二极耳800，第二极耳800与卷绕电芯200的负极极片204和正极极片202中另一相连，第二极耳800与第一极耳800极性相反，例如，在一些实施例中，第一极耳300与卷绕电芯200的负极极片204相连，第一极耳300构成负极极耳，第二极耳800与卷绕电芯200的正极极片202相连，第二极耳800构成正极极耳；其中，提供第二极耳800前需要对第二极耳800进行裁切，使得第二极耳800的尺寸满足要求；

将第二极耳800与顶盖903焊接在一起，其中焊接方式可以是激光焊、电阻焊等方式，第二极耳800焊接在顶盖903上的焊接区域801如图17所示，位于中心孔201的径向外侧。

通过将第二极耳800和顶盖903焊接在一起，可以实现卷绕电芯200的负极极片204和正极极片202中之一与顶盖903连接，进而配合壳底101对外供电。

本实施例提供的扣式电池的制备方法，确定卷绕电芯200的中心孔201的位置之后，且将毛细管400插入卷绕电芯200的中心孔201内之前，还包括：

根据卷绕电芯200的中心孔201的位置，对卷绕电芯200的位置进行纠偏处理。

本实施方式中，确定出卷绕电芯200的中心孔201的位置后，可以采用如图7所示的平台500对卷绕电芯200、壳体100以及第一极耳300进行移动，使得卷绕电芯200的中心孔201的位置为预定的固定位置，以方便后续以固定路径移动毛细管400的转移机构503(如图8所示)、将毛细管400准确插入到卷绕电芯200的中心孔201内，并且不会对卷绕电芯200的中心孔201造成损坏，提高制备的扣式电池的质量。

本实施例提供的扣式电池的制备方法，将第一极耳300和壳底101焊接在一起，具体为：

使用激光焊接设备将第一极耳300和壳底101焊接在一起，其中，第一极耳300背离壳底101的焊接区域具有焊印，壳底101背离第一极耳300的焊接区域为光滑面，或者，第一极耳300背离壳底101的焊接区域、以及壳底101背离第一极耳300的焊接区域均具有焊印。

激光焊接设备例如采用如图7所示的激光器501，激光器501发出的激光束502穿过毛细管400内后(如图8所示)，照在第一极耳300上，进而将第一极耳300的第一段301和壳底101焊接在一起。第一极耳300和壳底101焊接后的焊接效果图例如图16所示。

进一步，焊印的形状为点状或者线状，焊印的形状具体根据卷绕电芯200的中心孔201的孔径以及第一极耳300的尺寸选择，例如，卷绕电芯200的中心孔201的孔径以及第一极耳300的尺寸较大时，可以使得焊接形成的焊印为线状，卷绕电芯200的中心孔201的孔径以及第一极耳300的尺寸较小时，可以使得焊接形成的焊印为点状，以适应制备不同的尺寸的扣式电池。其中，焊印的数量大于等于两个，如此，以使的第一极耳300与壳底101之间可靠焊接在一起。此外，焊印与毛细管400的内壁的距离大于零，如此，焊接第一极耳300和壳底101时，不会对毛细管400造成破坏，也即，使得卷绕电芯200在焊接第一极耳300和壳底101时保持完好，进而使得制备的扣式电池的质量满足要求。

本实施例提供的扣式电池的制备方法，制备的扣式电池，第一极耳300背离壳底101的焊接区域具有焊印，壳底101背离第一极耳300的焊接区域为光滑面，或者，第一极耳300背离壳底101的焊接区域、以及壳底101背离第一极耳300的焊接区域均具有焊印，这两种焊接效果是由激光焊接的参数以及第一极耳300的材料以及尺寸决定的，均可以使得第一极耳300和壳底101之间可靠连接。

本实施例提供的扣式电池的制备方法，提供壳体100、卷绕电芯200、第一极耳300以及毛细管400之前，还包括：

提供正极极片202、第一隔膜203、负极极片204以及第二隔膜205，其中，第一隔膜203和第二隔膜205的周向边缘超出正极极片202和负极接片；

按正极极片202、第一隔膜203、负极极片204以及第二隔膜205的顺序叠制形成电芯片材；

将电芯片材卷制成卷绕电芯200，其中，如图9所示，卷绕电芯200的中心孔201处存在第一隔膜203和第二隔膜205，卷制完成后采用收尾胶将正极极片202、第一隔膜203、负极极片204以及第二隔膜205的尾部黏贴在卷绕电芯200的侧壁上；

对卷绕电芯200的中心孔201进行烫孔处理，以去除卷绕电芯200的中心孔201中的第一隔膜203和第二隔膜205，烫孔处理后的卷绕电芯200的结构示意图如图10所示。

本实施方式中，采用烫孔工艺，去除卷绕电芯200的中心孔201中的第一隔膜203和第二隔膜205，可以使得卷绕电芯200的中心孔201处大致为规整的圆孔，方便后续将毛细管400插入到卷绕电芯200的中心孔201内，且使得毛细管400插入到卷绕电芯200的中心孔201中时，毛细管400对卷绕电芯200的正极极片202、第一隔膜203、负极极片204以及第二隔膜205的损坏概率降低，尤其是降低对第一隔膜203以及第二隔膜205的损坏概率。

本实施例提供的扣式电池的制备方法，提供壳体100、卷绕电芯200、第一极耳300以及毛细管400之前，还包括：位于对卷绕电芯200的中心孔201进行烫孔处理之后的如下步骤：

对第一隔膜203和第二隔膜205进行热压整形处理，其中，热压整形的整形温度例如在80°至200°的范围内，热压整形处理后会在卷绕电芯200的轴向两端形成隔膜层600，如图11所示。

值得说明的是，卷绕电芯200形成以后，第一隔膜203和第二隔膜205通常会超出正极极片202和负极极片204，如图12所示，以有效的将正极极片202和负极极片204隔开，然而，这会导致卷绕电芯200置于壳体100内以后，卷绕电芯200的高度高于壳体100的高度，导致后述的壳盖900和壳体100之间的无法完全合拢，造成壳盖900和壳体100之间的焊接不良，为了解决卷绕电芯200的高度高于壳体100的高度，造成壳盖900和壳体100之间的焊接不良的问题，本实施方式，采用热压整形工艺，使得第一隔膜203和第二隔膜205的高度满足装入壳体100的要求，热压整形处理，还可以使得第一隔膜203紧贴负极极片204，且整形后的正极极片202和负极极片204安装在壳体100内更加可靠，不易晃动，进而使得正极极片202和负极极片204不易碰到壳体100和壳盖900，形成短路，安全性进一步提高。

本实施例提供的扣式电池的制备方法，提供壳体100和卷绕电芯200之前，还包括：位于对第一隔膜203和第二隔膜205进行热压整形之后的如下步骤：

对卷绕电芯200的轴向两端进行贴胶处理，其中，贴胶处理指将胶纸700贴在卷绕电芯200的轴向两端，贴胶处理能够有效避免正极极片202和负极极片204与壳体100和壳盖900之间的接触短路，将贴胶处理后的卷绕电芯200置于壳体100内的示意图如图13和图15所示，剖视图如图14所示。

本实施例提供的扣式电池的制备方法，提供壳体100、卷绕电芯200、第一极耳300以及毛细管400之前，还包括：位于对卷绕电芯200的轴向两端进行贴胶处理之后的如下步骤：

对第一极耳300进行折弯处理。

折弯处理使得第一极耳300形成第一段301和第二段302，其中，第一段301位于卷绕电芯200底部，第二段302沿卷绕电芯200的侧壁向卷绕电芯200的顶部延伸，第一段301与壳底101贴合，利于第一段301和壳底101焊接在一起。

本发明实施例的扣式电池的制备方法，制备的扣式电池的剖视图如图18所示，扣式电池的卷绕电芯200位于壳体100的容置腔内，且壳盖900盖设在壳体100的顶部，顶盖903位于壳盖900的底部，且与壳盖900相连，且顶盖903上的注液口901与壳盖900的内孔904同轴，封口钉902将注液口901封口。值得说明的是，采用本实施例的扣式电池的制备方法制备的卷绕电芯200的中心孔201内可以填充绝缘件。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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发明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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。