纽扣型锂离子电池及其制备方法与流程

本发明涉及锂离子电池制造领域，特别是涉及一种纽扣型锂离子电池及其制备方法。

背景技术：

纽扣电池是一种由金属底壳和顶壳组合而成的腔室结构。底壳通常与正极相连，而顶壳通常与负极相连。底壳和顶壳之间隔着一层塑料胶圈(通常是聚丙烯)。胶圈同时起着密封和绝缘的功能。密封时，底壳边沿受机械力的挤压内翻，与顶壳包合从而形成密闭壳体。通常地，纽扣电池的壳体内部是由单层的正极片、隔膜纸和负极片组成的“三明治”结构的电芯，电芯平行于壳体的上下底面水平放置。此方法制备的纽扣电池的容量非常有限。传统上，纽扣电池密封前，还要经过车坑工序，车坑位以上的部分用于存放顶盖胶圈，占用了电芯的空间，电池封口后还要拍颈，拍掉的高度差也会压缩容纳电芯的空间，同时也存在因内部空间不足而导致极片宽度过窄不能生产的问题。

例外，圆柱形电池采用金属外壳，相较于聚合物软包电池，可以在一定程度上避免由于电池内部产气而引起的外在尺寸的变化。然而，圆柱形电池的顶组合需要占用一定的空间，在高度方向上存在自身的设计极限，因此，如何对纽扣电池的结构及生产工艺进行改进，从而能够提高纽扣电池的空间利用率及简化生产工艺是本领域研发人员需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种能够提高纽扣电池结构强度及简化生产工艺的纽扣型锂离子电池及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种纽扣型锂离子电池，包括：

电池底杯，所述电池底杯内设置有容纳腔；

密封组件，所述密封组件包括密封圈，所述密封圈设置于所述容纳腔内，且所述密封圈与所述容纳腔的内腔壁贴合，所述密封圈的底部设置有定位凸环，所述定位凸环与所述容纳腔的底部抵持；

电池顶盖壳，所述电池顶盖壳设置于所述密封圈内，且所述电池顶盖与所述密封圈的内圈壁贴合；

所述电池底杯的开口端处设置有包边翻折部，所述包边翻折部翻折时，用于使所述密封圈的开口翻折并贴合至所述电池顶盖壳的顶部；及

电芯组件，所述电芯组件包括电芯及电解液，所述电芯与所述电解液分别设置于所述容纳腔内，且所述电芯分别与所述电池底杯及所述电池顶盖壳电连接。

在其中一个实施方式中，所述电芯组件还包括正极导电片及负极导电片，所述正极导电片与所述电芯的正极连接，所述负极导电片所述电芯的负极连接。

在其中一个实施方式中，所述正极导电片与所述电池顶盖壳连接，所述负极导电片与所述电池底杯连接。

在其中一个实施方式中，所述电芯为圆柱形电芯。

在其中一个实施方式中，所述电芯为叠片电芯。

在其中一个实施方式中，所述电池顶盖壳的顶部设置有连接凸台。

在其中一个实施方式中，所述电池顶盖壳的顶部为平面结构。

在其中一个实施方式中，所述密封圈为密封胶圈。

在其中一个实施方式中，所述电池顶盖壳为圆柱体结构。

一种包括上述纽扣型锂离子电池的制备方法，其包括以下步骤：

(1)制备电池底杯、密封圈及电池顶盖壳，将所述密封圈朝下推入所述电池底杯的容纳腔内，并使所述密封圈与所述容纳腔的内腔壁贴合；

(2)制备电芯，将所述电芯放入所述电池底杯内或将所述电芯放入所述电池顶盖壳内；

(3)将电池顶盖放入所述电池底杯内；

(4)将所述电池底杯用夹具固定，用模具挤压所述电池底杯的杯口，使所述杯口和所述密封圈弯曲变形扣紧在所述电池顶盖壳上。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本发明的纽扣型锂离子电池10通过设置电池底杯100、密封组件200、电池顶盖壳300及电芯组件400，从而采用电池底杯100与密封圈210包边密封的方式对圆柱形电池顶盖壳300进行封口操作，如此，能够去除传统加工操作中的车坑及拍颈工序，且圆柱形电池顶盖壳300能够提高整体的结构强度，使得封口操作时只需要将电池底杯100的杯口及密封圈210压弯变形即可，从而保证电池顶盖壳300的内部空间不会发生改变，由此使内部电芯的空间不会发生变化，从而使得纽扣电池的容量更高；同时也避免因内部空间不足而导致极片宽度过窄不能生产的问题。本发明的纽扣型锂离子电池的制备方法通过将电池底杯、密封圈及电池顶盖壳直接固定在一起，且密封圈套在电池底杯内，电池顶盖壳套在密封圈中，利用电池顶盖壳底部边缘去压缩密封圈达到密封作用，此工艺省去了车坑和拍颈的工序，增大了电芯的存在空间，从而可设计更多的电池容量，同时也避免因内部空间不足而导致极片宽度过窄不能生产的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明一实施方式的纽扣型锂离子电池的结构示意图；

图2为本发明另一实施方式的纽扣型锂离子电池的结构示意图；

图3为本发明一实施方式的电池顶盖壳的的结构示意图；

图4为本发明另一实施方式的电池顶盖壳的的结构示意图；

图5为本发明另一实施方式的电池顶盖壳的的结构示意图；

图6为本发明一实施方式的密封组件的结构示意图；

图7为本发明另一实施方式的密封组件的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

需要说明的是，本文所使用关于元件与另一个元件“连接”的相关表述，也表示元件与另一个元件“连通”，流体可以在两者之间进行交换连通。

一实施方式中，一种纽扣型锂离子电池，包括：电池底杯、密封组件、电池顶盖壳及电芯组件，所述电池底杯内设置有容纳腔；所述密封组件包括密封圈，所述密封圈设置于所述容纳腔内，且所述密封圈与所述容纳腔的内腔壁贴合，所述密封圈的底部设置有定位凸环，所述定位凸环与所述容纳腔的底部抵持；所述电池顶盖壳设置于所述密封圈内，且所述电池顶盖壳与所述密封圈的内圈壁贴合，所述电池顶盖壳的底部设置有卡接凸环，所述密封圈靠近所述定位凸环的内壁上开设有卡接凹槽，所述卡接凸环卡接于所述卡接凹槽内；所述电池底杯的开口端处设置有包边翻折部，所述包边翻折部翻折时，用于使所述密封圈的开口翻折并压贴至所述电池顶盖壳的顶部；所述电芯组件包括电芯及电解液，所述电芯与所述电解液分别设置于所述容纳腔内，且所述电芯分别与所述电池底杯及所述电池顶盖壳电连接。本发明的纽扣型锂离子电池通过设置电池底杯、密封组件、电池顶盖壳及电芯组件，从而采用电池底杯与密封圈包边密封的方式对圆柱形电池顶盖壳进行封口操作，如此，能够去除传统加工操作中的车坑及拍颈工序，且圆柱形电池顶盖壳能够提高整体的结构强度，使得封口操作时只需要将电池底杯的杯口及密封圈压弯变形即可，从而保证电池顶盖壳的内部空间不会发生改变，由此使内部电芯的空间不会发生变化，从而使得纽扣电池的容量更高；同时也避免因内部空间不足而导致极片宽度过窄不能生产的问题。

为了更好地对上述纽扣型锂离子电池进行说明，以更好地理解上述纽扣型锂离子电池的构思。请参阅图1，一种纽扣型锂离子电池10，包括：电池底杯100、密封组件200、电池顶盖壳300及电芯组件400，电池底杯100内设置有容纳腔110，密封组件200包括密封圈210，密封圈210设置于容纳腔110内，且密封圈210与容纳腔110的内腔壁贴合，密封圈210的底部设置有定位凸环211，定位凸环211与容纳腔110的底部抵持。在本实施例中，电池底杯100为不锈钢底杯，密封圈为胶圈，且密封圈为圆柱体结构。

需要说明的是，电池底杯100可以是不锈钢底杯、电镀钢壳或铝壳等金属底杯，也可以是其它金属制成的底杯结构，电池底杯100为一端开口的圆柱体结构，其中，电池底杯100的内部设置有容纳腔110，容纳腔110用于存放电芯及填充电解液；密封圈210的底部设置有定位凸环211，当密封圈210通过人工或对应的机械手设备放置在电池底杯100的容纳腔110时，密封圈210通过底部的定位凸环211与容纳腔110的底部抵持，如此，使得密封圈210能够快速且准确安装至电池底杯100内，且能够提高整体的安装精度，使得整体结构强度得到加强。当密封圈安装完成后，通过密封圈的弹性作用力，使得密封圈能够紧密贴合至容纳腔110的内腔壁，如此，能够使得整体结构更加紧凑，且能够得容纳腔110的空间利用率得到提高，从而提高电池容量。

请再次参阅图1，电池顶盖壳300设置于密封圈210内，且电池顶盖壳300与密封圈210的内圈壁贴合，电池顶盖壳300的底部设置有卡接凸环310，密封圈靠近定位凸环211的内壁上开设有卡接凹槽220，卡接凸环310卡接于卡接凹槽220内。在本实施例中，电池顶盖壳300为圆柱体结构。

如图3所示，为本发明一实施方式的电池顶盖壳300的结构图，所述电池顶盖壳300的材质可以是镍，铝，复合材料或者其他金属，位于所述电池顶盖壳300底部的卡接凸环310向外凸出，当放进密封圈210内时，卡接凸环310坐落在密封圈210的定位凸环211上，同时能够通过卡接凸环310与密封圈的卡接凹槽220进行卡接固定，从而能够使得整体结构更加紧凑及牢固，从而提高电池整体的稳定性。

如图4所示，为本发明另一实施方式的电池顶盖壳300a的结构图，所述电池顶盖壳300a的材质可以是镍，铝，复合材料或者其他金属，位于所述电池顶盖壳300a底部的卡接凸环310a向内凸出，当放进密封圈210内时，卡接凸环310a坐落在密封圈210的定位凸环211上，且卡接凸环310a与定位凸环211相抵持，如此，能够在封口加工时提高整体的结构，且能够提高安装精度。

如图5所示，为本发明另一实施方式的电池顶盖壳300b的结构图，所述电池顶盖壳300b的材质可以是镍，铝，复合材料或者其他金属，所述电池顶盖壳300b的顶盖壳底部310b的内外侧壁均为平整结构，无凸出结构，如此，能够使得电池顶盖壳300b更加容易插入密封圈210内，使得电池生产加工操作更加便捷。

如图6所示，为本发明一实施方式的密封圈210的结构图，所述密封圈210的底部设置有定位凸环211，当密封圈210通过人工或对应的机械手设备放置在电池底杯100的容纳腔110时，密封圈210通过底部的定位凸环211与容纳腔110的底部抵持，如此，使得密封圈210能够快速且准确安装至电池底杯100内，且能够提高整体的安装精度，使得整体结构强度得到加强。密封圈靠近定位凸环211的内壁上开设有卡接凹槽220，本实施例中的密封圈210用于与电池顶盖壳300底部设置有向外凸出的卡接凸环310进行卡接配合，如此，能够通过卡接凸环310与密封圈的卡接凹槽220进行卡接固定，从而能够使得整体结构更加紧凑及牢固，从而提高电池整体的稳定性。

如图7所示，为本发明另一实施方式的密封圈210a的结构图，所述密封圈210的底部设置有定位凸环211a，当密封圈210a通过人工或对应的机械手设备放置在电池底杯100的容纳腔110时，密封圈210a通过底部的定位凸环211a与容纳腔110的底部抵持，如此，使得密封圈210a能够快速且准确安装至电池底杯100内，且能够提高整体的安装精度，使得整体结构强度得到加强。在本实施例中，密封圈210a内壁为平整结构，无开设卡接凹槽，该结构用于与电池顶盖壳底部设置有向内凸出的卡接凸环或无卡接凸环的电池顶盖壳进行安装配合，从而能够简化密封圈210a的生产工艺，节省生产成本。进一步地，电池底杯100的开口端处设置有包边翻折部120，包边翻折部120翻折时，用于使密封圈210的开口处翻折并压贴至电池顶盖壳300的顶部。

需要说明的是，电池顶盖壳300为圆柱体状的壳体结构，相对于现有技术中片状电池盖，圆柱体状壳体结构的电池顶盖壳300能够提高电池整体的结构强度，从而避免在电池封口加工时造成电池底杯100内部空间压缩，由此能够保证电池内部空间及容量保持恒定，使得电池的生产品质得到提高。当电池顶盖壳300插入放置在容纳腔110内时，电池顶盖壳300通过卡接凸环310与密封圈210的定位凸环211相抵持，如此，能够提高电池顶盖壳300的安装精度，使得整体的安装加工效率得到提高，同时，电池顶盖壳300通过卡接凸环310与密封圈210的卡接凹槽220进行卡接固定，从而能够使电池顶盖壳300安装固定在容纳腔110内，如此，能够提高整体结构的强度，防止电池在发生摔碰时造成内部元件晃动或损坏；电池顶盖壳300完成安装固定后，通过安装作用力能够对密封圈210进行挤压，使得电池顶盖壳300与密封圈210的内圈壁紧密贴合在一起，如此，能够使得容纳腔110的内部空间得到充分利用，由此保证电池内部空间及容量保持恒定，使得电池的生产品质得到提高。完成电池顶盖壳300的安装后，通过机械压力对电池底杯100的开口端处的包边翻折部120进行封口包边挤压操作，使得包边翻折部120向电池顶盖壳300的方向进行翻折，从而使密封圈210的开口处翻折并压贴至电池顶盖壳300的顶部上，如此，位于电池顶盖壳300顶部部分的密封圈210会被压缩密封贴合至电池顶盖壳300处，从而起到密封作用，且能够防止电池内部电解液泄漏，由此达到双重保护作用。在本实施例中，电池顶盖壳300可以是镍铝复合材料或者其他金属材料制成。

请再次参阅图1，电芯组件400包括电芯410及电解液，电芯410与电解液分别设置于容纳腔110内，且电芯410分别与电池底杯100及电池顶盖壳300电连接。

进一步地，电芯组件400还包括正极导电片420及负极导电片430，正极导电片420与电芯的正极连接，负极导电片430与电芯的负极连接。其中，正极导电片420还与电池顶盖壳300连接，负极导电片430还与电池底杯100连接，从而实现电芯与电池底杯100及电池顶盖壳300的电连接操作。

需要说明的是，电芯410与电解液分别设置于容纳腔110内，且电芯410通过正极导电片420与电池顶盖壳300连接，电芯410通过负极导电片430与电池底杯100连接，从而实现电芯与电池底杯100及电池顶盖壳300的电连接操作。

如图2所示，为本发明另一实施方式的纽扣型锂离子电池20的结构图，所述纽扣型锂离子电池20的电芯为圆柱形电芯400a，具体的，圆柱形电芯400a包括正极片、隔膜和负极片，圆柱形电芯通过将正极片、隔膜和负极片依次设于绕卷机上，通过绕卷机卷绕成圆柱形卷绕电芯，其中，隔膜设于正极片与负极片之间，且圆柱形卷绕电芯的最外层为隔膜。

在另一实施方式中，电芯为叠片电芯，具体的可以参阅图1，叠片电芯将负极片、隔膜纸和正极片依次叠放若干层，隔膜纸放于正极片和负极片之间，且顶底面都放有隔膜纸，从而得到叠片电芯。

一实施方式中，电池顶盖壳300的顶部设置有连接凸台320，如此，通过连接凸台320能够与外部的元器件进行电连接；又如，电池顶盖壳的顶部为平面结构，如此，能够使得整体结构更加紧凑，使得整体结构强度得到提高。

本发明的纽扣型锂离子电池10通过设置电池底杯100、密封组件200、电池顶盖壳300及电芯组件400，从而采用电池底杯100与密封圈210包边密封的方式对圆柱形电池顶盖壳300进行封口操作，如此，能够去除传统加工操作中的车坑及拍颈工序，且圆柱形电池顶盖壳300能够提高整体的结构强度，使得封口操作时只需要将电池底杯100的杯口及密封圈210压弯变形即可，从而保证电池顶盖壳300的内部空间不会发生改变，由此使内部电芯的空间不会发生变化，从而使得纽扣电池的容量更高；同时也避免因内部空间不足而导致极片宽度过窄不能生产的问题。

一种纽扣型锂离子电池的制备方法，其包括以下步骤：

(1)制备电池底杯、密封圈及电池顶盖壳，将所述密封圈朝下推入所述电池底杯的容纳腔内，并使所述密封圈与所述容纳腔的内腔壁贴合；

其中，密封圈210的底部设置有定位凸环211，将密封圈210具有所述定位凸环211的一端平放至所述电池底杯的杯口，再将密封圈210推入至所述电池底杯的容纳腔110内，使得所述定位凸环211与所述容纳腔110的底部相抵持，从而完成密封圈的安装操作。

(2)制备电芯，将所述电芯放入所述电池底杯内或将所述电芯放入所述电池顶盖壳内；

其中，电芯可以为圆柱形电芯或叠片电芯；所述圆柱形电芯的制备工艺包括如下步骤：

1、将正极片、隔膜纸和负极片依次设于绕卷机上，卷绕成卷芯；

2、隔膜设于正极片与负极片之间，且卷芯最外层为隔膜，从而得到圆柱形电芯。

所述叠片电芯的制备工艺包括如下步骤：

1、将负极片、隔膜纸和正极片依次叠放若干层，隔膜纸放于正极片和负极片之间，且顶底面都放有隔膜纸，从而得到叠片电芯。

需要说明的是，完成圆柱形电芯或叠片电芯的制备后，将制备的电芯放入所述电池底杯内或将制备的电芯电芯放入所述电池顶盖壳内，从而完成电芯安装放置操作。若电芯放置在电池底杯内，则具体包括如下步骤：将电芯上靠近电池底杯的一极片向内弯曲，然后把整个电芯放入设有绝缘底介子和密封圈的底杯内，然后将一极片的导片焊接在电池顶盖壳上，另外一极片的导片焊接在电池底杯的杯底，同时，电芯的顶端和底端分别设有绝缘顶介子和绝缘底介子，从而起到绝缘保护作用。若电芯放置在电池顶盖壳内，则先将整个电芯放入电池顶盖壳内，并将靠近所述电池顶盖壳的一极的导片焊接在电池顶盖壳上，然后将另外一极的导片焊接在电池底杯的杯底。在本实施例中，电芯正负极的导片焊接方式可以采用如下方式进行，正极导片与电池顶盖壳焊接，负极导片与电池底杯100连接。

(3)将电池顶盖放入所述电池底杯内；在所述将电池顶盖放入所述电池底杯内的操作中，还包括如下步骤：

电解液填充操作，将电解液加入电池底杯的容纳腔内，若此时电芯是先放在电池底杯内的，则加入电解液后需要使电池顶盖避开电芯，然后再套入至密封胶圈中，如此，能够避免电池顶盖壳与电芯发生碰撞；若此时电芯是先放在电池顶盖壳内的，则加入电解液后将电池底杯倒置套在电池顶盖上，如此，能够保证每次加入电解液的量更加准确。

(4)封口操作，将所述电池底杯用夹具固定，用模具挤压所述电池底杯的杯口，使所述杯口和所述密封圈弯曲变形扣紧在所述电池顶盖壳上。

需要说明的是，在封口操作中，电池顶盖壳的底部受到压力作用会使位于电池底杯杯底位置处的定位凸环211压缩变形，从而使电池顶盖壳与电池底杯充分接触，同时，定位凸环211起到缓冲抗压作用，能够防止电池顶盖壳在压力作用下发生形变，从而保证内部空间保持恒定；通过采用封口模具的挤压，使得电池底杯的杯口向电池顶盖壳的方向进行翻折，由此使杯口处的密封胶圈压贴至电池顶盖壳的顶部，由此完成电池封口操作。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本发明的纽扣型锂离子电池10通过设置电池底杯100、密封组件200、电池顶盖壳300及电芯组件400，从而采用电池底杯100与密封圈210包边密封的方式对圆柱形电池顶盖壳300进行封口操作，如此，能够去除传统加工操作中的车坑及拍颈工序，且圆柱形电池顶盖壳300能够提高整体的结构强度，使得封口操作时只需要将电池底杯100的杯口及密封圈210压弯变形即可，从而保证电池顶盖壳300的内部空间不会发生改变，由此使内部电芯的空间不会发生变化，从而使得纽扣电池的容量更高；同时也避免因内部空间不足而导致极片宽度过窄不能生产的问题。本发明的纽扣型锂离子电池的制备方法通过将电池底杯、密封圈及电池顶盖壳直接固定在一起，且密封圈套在电池底杯内，电池顶盖壳套在密封圈中，利用电池顶盖壳底部边缘去压缩密封圈达到密封作用，此工艺省去了车坑和拍颈的工序，增大了电芯的存在空间，从而可设计更多的电池容量，同时也避免因内部空间不足而导致极片宽度过窄不能生产的问题。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。