专利名称：电池用封口板组件、及具备该封口板组件的电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能够提高装配精度的电池用封口板组件、以及具备该封口板组件的电池。
背景技术：
随着近年来电子产品的发展，特别是移动设备、掌上电子产品的普及，容量密度高且小巧便于携带的电池、尤其是能重复进行充放电的镍镉、镍氢、锂离子二次电池等二次电池作为其电源得到了迅猛的发展。人们在使用过程中不断对这些电池提出了更高的要求， 如高容量、高功率、高安全性等。其中，如图1所示，锂离子二次电池一般包括金属外壳、封口板组件、封栓、护板、 引线、以及密封在由该金属外壳和封口板组件形成的密闭腔内的电极组及浸润在该电极组中的电解液，电极组由正极板、隔膜、负极板卷绕或层叠而成。其装配工艺一般是这样的首先将正极板与负极板介由隔膜卷绕成电极组，再将该电极组插入金属外壳内，然后放入护板，经过焊接将电极组的正、负极板经由正、负极引线与封口板组件连接，然后将封口板组件焊接在金属外壳上，从设于封口板组件上的注液孔注入电解液后，通过焊接封栓将注液孔密封，即成为完整的电池。其中封口板组件的构成最复杂，由多个部品组成，一般从上到下依次包括兼作电极端子的铆钉、上部绝缘片、盖板、下部绝缘片和垫片，铆钉具有圆柱状的轴芯部和位于轴芯部顶端的平板状的端子部，轴芯部依次贯穿设置于上部绝缘片、盖板、下部绝缘片和垫片上的贯通孔并将这些部件铆接在一起。铝制的盖板与电池的正极板相连，铆钉介由垫片与负极板相连，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、其他部位均为正极的形态。为了提高电池的安全性，目前对封口板组件的设计进行了各种研究。专利文献1 中公开了在盖板的中央贯通孔的周围形成凹陷，由绝缘树脂制成的绝缘片放置在该凹陷中。这样可以防止焊接时产生的热传递到绝缘树脂上，提高了电池的安全性。另外，为了防止作为负极端子的铆钉与盖板接触，如图2所示，目前通常采用的办法是在封口板组件1中的上部绝缘片3 (以下简称为绝缘片)的外周缘设置凸槽:3e，铆钉2的端子部2b嵌入该凸槽围成的中央凹部，由此使端子部2b定位，有效地将铆钉2与盖板4绝缘。进而，专利文献 2中公开了在绝缘片的外周缘进一步设置翻边，从而确保在充放电过程中，即使充放电设备的测定端子相对于电池的位置有偏差，铆钉也不与盖板接触而发生外部短路，从而大大增加了电池的安全性。但是，为了将铆钉的端子部顺利装入该中央凹部，通常在绝缘片的外周缘的凸槽与端子部的外周之间留有一定间隙。因此，如图3所示，端子部2b在组装过程中容易发生装配偏斜，影响电池的外观，并有可能对下一道的充放电工序产生不良影响。而且，金属制的端子部2b偏斜严重时会挤压树脂制的绝缘片的凸槽!Be，使其开裂或破损，导致负极端子与盖板接触而发生外部短路，因此电池的安全存在隐患。[0007]专利文献1 JP2004-303739号公报专利文献2 :CN201789005U号公报
实用新型内容本实用新型是为了解决上述问题而做出的，目的在于提供一种电池用封口板组件，其可以有效防止装配过程中封口板组件的铆钉发生错位、偏斜，确保装配精度，从而提高电池的安全性。另外，本实用新型的目的还在于提供具备上述封口板组件的二次电池。具体来说，本实用新型的电池用封口板组件至少包括兼作电池端子的铆钉、盖板、 和将所述铆钉与所述盖板绝缘的绝缘片；所述铆钉具有柱状的轴芯部、和位于所述轴芯部顶端的平板状的端子部；所述绝缘片在中央部具有贯通孔，在外周缘具有凸槽；所述轴芯部穿过所述贯通孔，所述端子部嵌合在由所述凸槽围成的中央凹部，其特征在于，在所述铆钉与所述绝缘片之间还具备一个以上的定位机构。根据本实用新型，可以有效防止电池用封口板组件在装配时发生错位、偏斜，确保了装配精度，从而提高了电池的安全性。
图1是示意地表示具备封口板组件的电池的整体结构的纵向剖视图。图2是示意地表示现有技术中的封口板组件的结构的纵向剖面图。图3是表示现有技术中的封口板组件在装配时发生偏斜时的示意图。图4是示意地表示本实用新型的一个实施方式的封口板组件的结构的俯视图。图5是示意地表示本实用新型的上述实施方式的封口板组件的结构的纵向剖面图。图6是示意地表示上述实施方式的封口板组件的(a)绝缘片的从斜上方看时的立体图；(b)铆钉的从斜下方看时的立体图。图7示意地表示本实用新型的另一个实施方式的封口板组件的(a)绝缘片的从斜上方看时的立体图；(b)铆钉的从斜下方看时的立体图。图8示意地表示本实用新型的又一个实施方式的封口板组件的结构的纵向剖面图。图9示意地表示本实用新型的上述又一个实施方式的封口板组件的(a)绝缘片的从斜上方看时的立体图；(b)铆钉的从斜下方看时的立体图。
具体实施方式
通常，在对封口板组件进行装配时，由于铆钉的平板状的端子部被嵌入绝缘片的由外周缘的凸槽所形成的中央凹部中，因此在一定程度上限制了铆钉相对于绝缘片的旋转，可以达到一定的定位效果。但是，如上所述，考虑到装配的易于操作性，为了将铆钉顺利地插入绝缘片的凹槽中，绝缘片的凸槽与铆钉的端子部的外周之间通常存在一定间隙，因而不能完全防止铆钉的旋转，端子部仍有可能在装配时发生错位、偏斜。另外，当电池的尺寸比较小时，绝缘片的尺寸和厚度也随之减小，装配时金属制铆钉的端子部略有偏斜，就容易挤压树脂制的绝缘片，使其变形，进而破损，有可能引起电池外部短路。因而，仅靠上述凸槽的定位效果是不够的，有必要进一步设置定位机构来确保铆钉的装配精度。为了提高封口板组件的装配精度，本发明者们着眼于在铆钉的端子部与绝缘片之间进一步设置一个以上的定位机构，通过该定位机构规定铆钉与绝缘片的相对位置，从而可以有效地防止铆钉的端子部相对于绝缘片旋转和偏斜。只要可以规定铆钉与绝缘片的相对位置不发生偏斜，对上述定位机构的具体形态和设置位置就没有特别限制，具体而言，定位机构可以是一对分别设置在绝缘片的中央凹部的上表面和铆钉的端子部的下表面上的突起和凹孔，也可以是一对分别设置在绝缘片的贯通孔的内周面和铆钉的轴芯部外周面上的凸块和凹槽。考虑到绝缘片在电池的安全性方面所起的绝缘作用，优选将绝缘片以较厚的厚度形成，因此，当采用上述突起和凹孔的结构时，优选将突起设置在绝缘片上，将凹孔设置在铆钉上。当采用上述凹槽和凸块的结构时， 优选将凹槽形成在铆钉的轴芯部的外表面上而将凸块形成在绝缘片的贯通孔的内表面上。关于在铆钉和绝缘片上形成定位机构的方法，可以采用通常的机械加工的方法或模塑成型的方法。另外，优选将构成定位机构的成对的突起、凹孔或者是凸块、凹槽分别与绝缘片、铆钉一体成型。定位机构的数目不限于1个，也可以是多个。从加工性的角度考虑，优选在铆钉和绝缘片之间设置4个以下的定位机构。另外，从装配时易于操作的角度出发，优选上述定位机构为2个，且相对于铆钉的轴芯部呈左右对称的分布。例如，在本实用新型的封口板组件被用于方形电池的情况下，由于铆钉的端子部和绝缘片通常为椭圆形，因此优选将定位机构分别形成在铆钉和绝缘片的长度方向的端部，这样，定位机构的力矩较长，可以以较小的力防止铆钉的旋转和偏斜。进而，优选沿长度方向将两个定位机构设置在相对于铆钉的轴芯部左右对称的位置上，此时，定位机构位于端子部的宽度方向的中心线上。这样，由于定位机构是左右对称的分布，因而装配时可以不用区别左右方向而将铆钉装入绝缘片的中央凹部，大大提高了作业效率。在本说明书中，“宽度方向的中心线”具有本领域通常的含义， 是指与宽度方向的两侧边距离相等的中心线。对于构成上述封口板组件中的绝缘片的材料，只要是不易变形且具有绝缘性的高分子材料就可以，没有特别的限制，但优选由可溶性聚四氟乙烯(PFA)或聚四氟乙烯 (PTFE)等构成。对于构成铆钉的金属材料，优选是铁，可以在其表面镀上铜或镍。本实用新型的封口板组件可以应用于任何类型的电池，优选适用于方形电池，尤其是方形的锂离子二次电池。下面，结合附图来对本实用新型的电池用封口板组件以及具备该封口板组件的电池进行具体的说明。但是，本实用新型的封口板组件和电池并不局限于下述特定的具体实施方式
。〈封口板组件〉(实施方式1)首先，参照图4 图6对本实用新型的实施方式1的电池用封口板组件的具体形态进行说明。图4是表示本实用新型的封口板组件1的结构的俯视图。图5是上述封口板组件 1的纵向剖面图。图6是表示上述实施方式的封口板组件1的(a)绝缘片的从斜上方看时的立体图；(b)铆钉的从斜下方看时的立体图。[0033]如图4所示，电池用封口板组件1包括铆钉2、绝缘片3、盖板4、下部绝缘片和垫片 (未图示)，并通过兼作电极端子的铆钉2将绝缘片3、盖板4、下部绝缘片和垫片依次铆接在一起而形成。铆钉2与盖板4介由绝缘片3而被绝缘，盖板4上设置有安全阀5和注液孔6。如图5所示，盖板4的中央具有贯通孔，且在贯通孔的周围形成凹陷，绝缘片3嵌合于该凹陷中。绝缘片3的中央具有贯通孔3a，其外周缘的凸槽3e垂直向上延伸至稍稍超出盖板4的表面。铆钉2包括轴芯部加和位于轴芯部加上端的平板状的端子部2b。轴芯部加垂直贯穿绝缘片3的贯通孔3a，平板状的端子部2b嵌合在绝缘片3的由凸槽!Be围成的中央凹部北中，在端子部2b与中央凹部北之间具有一个定位机构Oc，3c)。进而，如图6 (a)和图6(b)所示，突起3c形成在绝缘片3的中央凹部北的上表面， 同时在铆钉2的端子部2b的下表面的相应位置上形成有凹孔2c。突起3c与凹孔2c的形状和大小相互匹配。在对封口板组件1进行装配时，突起3c与凹孔2c可以容易地自行定位，从而限制了绝缘片3与铆钉2的相对位置，使其不发生偏斜，避免了铆钉的端子部2b对绝缘片的凸槽3e的挤压。在本实施方式的图示中，突起3c和凹孔2c的数目各为1个，分别设置在中央凹部 3b和的端子部2b的长度方向的端部，且位于宽度方向的中心线上。只要能够相互配合且定位，则对突起3c及凹孔2c的形状没有特别的限制。例如， 图示中突起3c的形状为圆柱形但也不限于此，可以是圆锥形、多角柱形，多角锥形、梯形等，而凹孔2c的形状只要与上述突起对应即可。从加工性角度来看，优选突起3c为圆柱形。突起3c及凹孔2c的尺寸可以根据电池的不同外形和封口板尺寸而定。通常情况下，突起的直径大约为0. 2 0. 5mm的范围，突起高度大约为0. 1 0. 2mm的范围，凹孔的直径大约为0. 2 0. 5mm的范围，凹陷深度大约为0. 1 0. 2mm的范围。考虑到部件的装配性，需要在突起与凹孔之间设置一定的配合间隙。本实施方式中，以厚度为63mm的方形电池为例，突起的直径大约为0. 5mm，突起高度为0. 17mm、凹孔的直径大约为0. 49mm，凹陷深度为0. 18mm，突起与凹孔的配合间隙约为0. 01mm。(实施方式2)其次，参照图7对本实用新型的另一实施方式的封口板组件1的结构进行说明。对于与实施方式1的电池用封口板组件相同的部件，赋予相同的附图记号，并省略其说明。如图7(a)和图7(b)所示，本实施方式的封口板组件1与实施方式1的不同之处在于，在绝缘片3的中央凹部北的上表面的长度方向的两端设置了两个突起3c，且在铆钉 2的端子部2b的下表面的相应位置上设置了两个凹孔2c。突起3c和凹孔2c均位于宽度方向的中心线上，相对于轴芯部加呈左右对称的分布。由于本实施方式的2个定位机构是左右对称的结构，因此可以不用辨别左右方向地将铆钉2的轴芯部加插入绝缘片3的贯通孔3a中，并通过突起3c与凹孔2c的嵌合而自行定位，从而大大提高了位置精度和作业效率。(实施方式3)接下来，参照图8、图9对本实用新型的又一实施方式的封口板组件1的结构进行说明。图8表示实施方式3的封口板组件1的结构的纵向剖面图。图9表示该封口板组件 1的(a)绝缘片的从斜上方看时的立体图；(b)铆钉的从斜下方看时的立体图。对于与实施方式1的电池用封口板组件相同的部件赋予相同的附图记号，并省略其说明。如图8所示，本实施方式3的封口板组件1与实施方式1的不同之处在于，在铆钉 2和绝缘片3之间设置了两个定位机构(2d，3d)。具体来说，如图9(a)和图9(b)所示，在绝缘片3的贯通孔3a的内周面上形成有两个凸块3d，而在铆钉的轴芯部加的外周面的相应位置上形成有两个凹槽2d。凸块3d与凹槽2d的外形尺寸相互匹配，但为了顺利将铆钉2插入绝缘片3的贯通孔中，凸块3d可以只形成在贯通孔3a内表面的高度方向的一部分上，也可以形成在高度方向的全长上，而凹槽2d需要在轴芯部2g的外表面的高度方向上贯穿全长地形成。在将铆钉2的轴芯部加插入绝缘片3的贯通孔3a中时，通过凸块3d与凹槽2d的卡合，从而限制了绝缘片3与铆钉2的相对位置，使其不发生偏斜，避免了端子部2b对绝缘片的凸槽3e的挤压。在本实施方式中，由成对的凸块3d和凹槽2d构成的定位机构Qd，3d)的数目为2 个，但也不限于此，可以是1个或3个以上。对于凸块3d和凹槽2d的尺寸，也可以根据电池的外形和封口板组件的尺寸大小而适当调整。另外，对于凸块3d和凹槽2d的设置位置来说，只要形成在轴芯部外表面和贯通孔内表面的相对置的部位就可以，但优选如图9所示，将凹槽和凸块成于宽度方向的中心线上，当定位机构为2个时，优选其相对于轴芯部左右对称地分布。根据本实用新型的封口板组件，通过在绝缘片和铆钉之间设置1个以上的定位机构，能够防止电池用封口板组件在装配时发生错位、偏斜，确保了封口板组件的装配精度， 从而提高了充放电过程中的安全性。在上述各实施方式中，以方型电池为例说明了封口板组件的结构，但也不限于此， 也可以适用于圆筒型、扁平型等各种形状的电池，可以根据电池的形状对封口板组件的形状做相应的变更。〈具备封口板组件的电池>本实用新型的电池除了具备上述封口板组件以外，可以与现有的电池具备相同的结构要素。下面，以方型锂离子二次电池为例，参照图1对具备本实用新型的封口板组件1 的电池8进行说明。图1是具备封口板组件1的电池整体的纵向剖视图。本实用新型的电池8具备 在上端部具有开口部的电池壳7、对该开口部进行密封的封口板组件1、容纳于电池壳7内的电极组和电解液(未图示)。其中，电极组是将正极、隔膜和负极卷绕或层叠而成的扁平状电极组。将该电极组插入电池壳7内后，通过激光焊接将封口板组件1焊合在电池壳7 的开口部上，并通过盖板4上的注液口 6注入电解液后进行密封，从而组装成方形的锂离子二次电池8。当电池发生短路等异常情况时，其内部产生的气体可以从安全阀5的排气孔排放到电池的外部。通过本实用新型的封口板组件的特定结构，能够确保封口板组件的装配精度，解决了端子部容易发生偏斜的问题，消除了电池的安全隐患，提供了高品质的电池。虽然以方型锂离子二次电池为例介绍了本实用新型的电池，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。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。
权利要求1.一种电池用封口板组件，其至少包括兼作电池端子的铆钉、盖板、和将所述铆钉与所述盖板绝缘的绝缘片；所述铆钉具有柱状的轴芯部、和位于所述轴芯部顶端的平板状的端子部；所述绝缘片在中央部具有贯通孔，在外周缘具有凸槽；所述轴芯部穿过所述贯通孔， 所述端子部嵌合在由所述凸槽围成的中央凹部，其特征在于，在所述铆钉与所述绝缘片之间还具备一个以上的定位机构。
2.根据权利要求1所述的电池用封口板组件，其中，所述定位机构的数目为2个，且相对于所述轴芯部呈左右对称的分布。
3.根据权利要求1或2所述的电池用封口板组件，其中，所述定位机构包括成对的突起和凹孔，分别设置于所述绝缘片的所述中央凹部的上表面和所述铆钉的所述端子部的下表面的相互对应的位置上。
4.根据权利要求3所述的电池用封口板组件，其中，所述突起设置在所述中央凹部的上表面，所述凹孔设置在所述端子部的下表面。
5.根据权利要求4所述的电池用封口板组件，其中，所述突起设置在所述中央凹部的长度方向的端部，所述凹孔设置在所述端子部的长度方向的端部。
6.根据权利要求3所述的电池用封口板组件，其中，所述突起具有选自圆柱形、多角柱形、圆锥形、多角锥形、梯形中的任一种形状，所述凹孔具有与所述突起对应的形状。
7.根据权利要求1或2所述的电池用封口板组件，其中，所述定位机构包括成对的凸块和凹槽，分别设置于所述绝缘片的所述贯通孔的内周面和所述铆钉的所述轴芯部的外周面的相互对应的位置上。
8.根据权利要求7所述的电池用封口板组件，其中，所述凸块设置在所述贯通孔的内周面，所述凹槽设置在所述轴芯部的外周面。
9.根据权利要求1或2所述的电池用封口板组件，其中，所述定位机构分别与所述铆钉和所述绝缘片一体成型。
10.一种电池，其具备权利要求1 9中任一项所述的电池用封口板组件。
11.根据权利要求10所述的电池，其中，所述电池是方形电池。
12.根据权利要求11所述的电池，其中，所述电池是锂离子二次电池。
专利摘要本实用新型涉及一种可以确保装配精度的电池用封口板组件、以及具备该封口板组件的电池。所述电池用封口板组件至少包括兼作电池端子的铆钉、盖板、和将所述铆钉与所述盖板绝缘的绝缘片；所述铆钉具有柱状的轴芯部、和位于所述轴芯部顶端的平板状的端子部；所述绝缘片在中央部具有贯通孔，在外周缘具有凸槽；所述轴芯部穿过所述贯通孔，所述端子部嵌合在由所述凸槽围成的中央凹部中，其特征在于，在所述铆钉与所述绝缘片之间还具备一个以上的定位机构。根据本实用新型，可以有效防止电池用封口板组件在装配时发生错位、偏斜，确保了装配精度，从而提高了电池的安全性。
文档编号H01M2/30GK202217712SQ201120277460
公开日2012年5月9日 申请日期2011年7月27日 优先权日2011年7月27日
发明者唐海峰 申请人:松下能源(无锡)有限公司