扣式电池的防爆结构及其工作方法与流程

技术领域：

本发明涉及一种扣式电池的防爆结构及其工作方法。

背景技术：
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纽扣电池（buttoncell）也称扣式电池，是指外形尺寸象一颗小纽扣的电池，一般来说直径较大，厚度较薄（相对于柱状电池如市场上的5号aa等电池），纽扣电池是从外形上来对电池来分，同等对应的电池分类有柱状电池、方形电池、异形电池等。

扣式电池中的电极隔离组件包括有叠层式和卷绕式的，不论是叠层式和卷绕式的扣式电池，在使用过程中，均可能存在内部短路、膨胀、爆炸等现象，当发生上述情况时就会对人身、财产安全产生影响。

技术实现要素：
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本发明的目的即在于提供一种扣式电池的防爆结构及其工作方法，该扣式电池的防爆结构设计合理，有利于避免扣式电池内压过大而产生爆炸的现象。

本发明的具体实施方案是：扣式电池的防爆结构，其特征在于：包括罩置而成的上壳盖和下壳体，所述下壳体与上壳盖内中部设有电极隔离组件，所述电极隔离组件包括正电极片、负电极片和位于正电极片、负电极片之间用于隔离正、负电极片的隔离体，所述电极隔离组件上具有分别向电极隔离组件上部及下部分别延伸的正极极耳、负极极耳；所述正极极耳与正电极片连接，所述负极极耳与负电极片连接，所述正极极耳和负极极耳至少一个或其中一截由导电易撕断片材制成，所述易撕掉片材的另一端连接有用于与上壳盖或下壳体内面连接固定的金属片。

进一步的，上述导电易撕断片材为铝片、铝箔、铜片或铜箔。

进一步的，上述导电易撕断片材的厚度为6-100微米。

进一步的，上述金属片为镍片或不锈钢片。

进一步的，上述金属片的厚度为0.1-0.2毫米。

进一步的，上述金属片呈圆形或椭圆形，导电易撕断片材呈矩形，导电易撕断片材的宽度小于金属片的宽度，以在导电易撕断片材与金属片之间形成相对的内凹。

进一步的，上述正极极耳、负极极耳和金属片的内表面贴附有绝缘贴片。

进一步的，上述上壳盖和下壳体至少有一个上设有贯穿孔，所述上壳盖和或下壳体内表面位于贯穿孔处贴设有一层用于遮盖贯穿孔的金属箔层。

进一步的，上述金属箔层的厚度为5-50微米。

进一步的，上述贯穿孔的孔径为2-9毫米，金属箔层为圆形，其直径为5-12毫米。

进一步的，上述上壳盖和或下壳体外表面位于贯穿孔处贴设有一层用于遮盖贯穿孔的易撕开防护膜层。

进一步的，上述上壳盖和下壳体至少有一个上设有沉孔。

本发明扣式电池防爆结构的工作方法，其特征在于：所述扣式电池的防爆结构包括罩置而成的上壳盖和下壳体，所述下壳体与上壳盖内中部设有电极隔离组件，所述电极隔离组件包括正电极片、负电极片和位于正电极片、负电极片之间用于隔离正、负电极片的隔离体，所述电极隔离组件上具有分别向电极隔离组件上部及下部分别延伸的正极极耳、负极极耳；所述正极极耳与正电极片连接，所述负极极耳与负电极片连接，所述正极极耳和负极极耳至少一个或其中一截由导电易撕断片材制成，所述易撕掉片材的另一端连接有用于与上壳盖或下壳体内面连接固定的金属片；工作时，当扣式电池正常工作时，正电极片、负电极片通过正极极耳、负极极耳及金属片与上壳盖和或下壳体电连接，在上壳盖和下壳体上输出电压；当扣式电池内产生膨胀气体出现内压达到一定时，上壳盖和下壳体产生鼓包或相对位移，从而将导电易撕断片材撕断，使扣式电池内出现断路，避免膨胀气体继续的产生。

本发明制造上述扣式电池的防爆结构的方法，具体包括以下步骤：

(1)准备不锈钢材质的上壳盖、下壳体及电极隔离组件，所述电极隔离组件的上部延伸有正极极耳，下部延伸有负极极耳，该正极极耳和或负极极耳整个或一截段由导电易撕断片材制成，导电易撕断片材是铝片、铝箔、铜片或铜箔；

(2)在正极极耳和或负极极耳的端部焊接连接有金属片，金属片为镍片或不锈钢片，正极极耳及负极极耳的内表面可以贴附绝缘贴片，贴附绝缘贴片避免正极极耳及负极极耳的内表面与正电极片或负电极片边缘接触产生短路；

(3)在下壳体内置入电极隔离组件内，负极极耳外表面与下壳体内底表面中部焊接连接；

(4)金属片与上壳盖焊接，上壳盖与下壳体压合。

进一步的，上述第一步骤前，上壳盖和或下壳体上可预先设有贯穿孔和贴设有一层用于遮盖贯穿孔的金属箔层，以及贴设有一层用于遮盖贯穿孔的易撕开防护膜层；或者上壳盖和下壳体至少有一个上设有沉孔。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明利用上述结构有利于避免扣式电池内压过大而产生爆炸的现象。

附图说明：

图1是本发明电极隔离组件、正极极耳与金属片一种实施例立体结构示意图（整个电极极耳为导电易撕断片材）；

图2是本发明电极隔离组件、正极极耳与金属片另一种实施例立体结构示意图（一截段电极极耳为导电易撕断片材）；

图3是本发明电极隔离组件、正极极耳与金属片另一种实施例立体结构示意图（具有绝缘贴片）；

图4是本发明电极隔离组件与负极极耳一种实施例立体结构示意图；

图5是本发明电极隔离组件、负极极耳与金属片另一种实施例立体结构示意图；

图6是本发明一种实施例的剖面示意图；

图7是本发明另一种实施例的剖面示意图；

图8是本发明另一种实施例的剖面示意图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

本发明扣式电池的防爆结构包括罩置而成的上壳盖1和下壳体2，通常上壳盖1和下壳体2采用不锈钢材料制成，但不排除其它材料制成，所述下壳体2与上壳盖1内中部设有电极隔离组件3，所述电极隔离组件3包括正电极片、负电极片和位于正电极片、负电极片之间用于隔离正、负电极片的隔离体（电极隔离组件3可以是叠层式或卷绕式，本文主要以卷绕式为例），所述电极隔离组件上具有分别向电极隔离组件上部及下部分别延伸的正极极耳4、负极极耳5；所述正极极耳4与正电极片6连接，所述负极极耳5与负电极片7连接。

上述正极极耳和负极极耳至少一个或其中一截由导电易撕断片材a制成，即正极极耳和负极极耳可以一个或两个由导电易撕断片材a制成，也可以正极极耳和负极极耳中的一截段采用导电易撕断片材a制成，上述方式均能实现在内压过大时产生切断电路的作用，所述易撕掉片材的另一端连接有用于与上壳盖或下壳体内面连接固定的金属片8，金属片与上壳盖或下壳体内面可以通过焊接固定或导电胶连接固定等方式均可，金属片8与极耳可以是焊接、导电胶连接或是锚固均可；该导电易撕断片材当在有一定外力牵拉时即容易被撕裂、断开，从而切断扣式电池的供电，确保扣式电池在内压过大时的安全性，产生内压过大有多种原因，可能是过充电、或内部短路等，当内压达到一定程度时即会产生电池爆炸现象，因此通过导电易撕断片材连接在电极片与壳体（上壳盖1和或下壳体2）之间，当内压增大到一定程度（通常电池内部的内压达到10kpa以上就存在爆炸的危险，因此该内压一般设定在10kpa以下），使上壳盖1与下壳体2产生鼓包或位移，即会撕断导电易撕断片材，切断扣式电池的供电，确保扣式电池在内压过大时的安全性。

其中一种实施例是，上述导电易撕断片材为铝片、铝箔、铜片或铜箔，铝片、铝箔、铜片或铜箔均是较软且强度较低的材料，容易被撕断，当然其它材料的导电易撕断片材也可以；为了设计合理、便于撕断而又不会影响正常的制作、安装和使用，上述导电易撕断片材的厚度为6-100微米，较佳的厚度为15微米，该厚度既可以较为容易制作，正常工作下安装和使用又不会容易损坏。

其中一种实施例是，上述金属片为镍片或不锈钢片，上述金属片的厚度为0.1-0.2毫米，该金属片为较硬且强度较高的材料，易于与壳体焊接，且不容易断裂或损坏。

其中一种实施例是，上述金属片8呈圆形、椭圆形或矩形等，导电易撕断片材a呈矩形，导电易撕断片材的宽度小于金属片的宽度，以在导电易撕断片材与金属片之间形成相对的内凹9；通过上述构造，使得导电易撕断片材较为容易被撕断，在设计导电易撕断片材长度时，其仅仅略长于金属片与电极片的距离，使得在上壳盖1与下壳体2产生鼓包或一定位移时，导电易撕断片材即会被撕断。

其中一种实施例是，为了避免正极极耳、负极极耳和金属片直接与隔离体内的正、负电极片短路，上述正极极耳、负极极耳和金属片的内表面贴附有绝缘贴片10，该绝缘贴片10可以是绝缘胶带，如聚丙烯材质制成，也可以是其它绝缘材质，该结构避免正极极耳及负极极耳的内表面与正极片或负极片边缘直接接触而产生短路等情况。

其中另一种实施例是，上述上壳盖和下壳体至少有一个上设有贯穿孔11，所述上壳盖和或下壳体内表面位于贯穿孔处贴设有一层用于遮盖贯穿孔的金属箔层12，在扣式电池的内压达到一定时（通常电池内部的内压达到10kpa以上就存在爆炸的危险，因此该内压一般设定在10kpa以下），该金属箔层12被内压力给冲破，从而使扣式电池的内压得以释放，避免产生扣式电池爆炸的现象，该实施例与上述实施例的区别即上述构造，通过正极极耳和负极极耳至少一个或其中一截由导电易撕断片材a制成，以及导电易撕断片材a与金属片的连接构造，当内压达到一定时，该内压不仅可以通过贯穿孔11泄压，而且内压泄压的气流也会将导电易撕断片材a撕断，从而实现双层的安全保险，即当压力增大到一定，而还未致使壳体出现鼓包或相对位移时，也会使导电易撕断片材a被气流撕断，为了使气流更易于冲断导电易撕断片材a，该导电易撕断片材a与贯穿孔11的位置尽量靠近，由于导电易撕断片材a设置在极耳处，极耳靠近壳体边缘，因而，贯穿孔11的位置设置在靠近壳体边缘处，也即贯穿孔11的位置设置在远离壳体中部处。

为了实现在内压一定时可以冲破金属箔层，上述金属箔层的厚度为5-50微米，较佳的是8-10微米，该厚度参考内压力在10kpa以上就存在爆炸危险而设计的。

为了设计合理，上述贯穿孔的孔径可以为2-9毫米，金属箔层为圆形，金属箔层直径为5-12毫米，金属箔层可以通过焊接方式与上壳盖和或下壳体内面固定，金属箔层可以是铝箔层或铝合金层。

进一步的，为了保护金属箔层在未使用时被意外搓破，上壳盖和或下壳体外表面位于贯穿孔处贴设有一层用于遮盖贯穿孔的易撕开防护膜层13，该易撕开防护膜层13在使用时撕开，易撕开防护膜层13可以是塑料膜，其通过胶水与上壳盖和或下壳体外表面粘接固定。

另一种实施例，上述上壳盖1和下壳体2至少有一个上设有沉孔14，该沉孔14可以设在上壳盖1和或下壳体2的内底面或外表面，沉孔14深度可以是壳体厚度的三分之一至六分之五，沉孔14的形状可以是圆形、椭圆形或矩形，其可以通过冲压、化学腐蚀或激光烧蚀等方式来加工制得，沉孔14的作用与贯穿孔11和金属箔层12的作用相同，由于上壳盖1和或下壳体2上设置沉孔14，使得该位置强度较为薄弱，在电池内具有一定压力时，该位置较为容易被冲破而起到泄压的作用，通常电池内部的内压达到10kpa以上就存在爆炸的危险，因此，在设计沉孔14深度或金属箔层12厚度时，即可以以该压力作为参考。

本申请上述构造可以应用在使用卷绕式电极隔离组件的扣式电池，同时也可以应用在使用叠层式电极隔离组件的扣式电池。

本发明扣式电池防爆结构的工作方法，所述扣式电池的防爆结构包括罩置而成的上壳盖和下壳体，所述下壳体与上壳盖内中部设有电极隔离组件，所述电极隔离组件包括正电极片、负电极片和位于正电极片、负电极片之间用于隔离正、负电极片的隔离体，所述电极隔离组件上具有分别向电极隔离组件上部及下部分别延伸的正极极耳、负极极耳；所述正极极耳与正电极片连接，所述负极极耳与负电极片连接，所述正极极耳和负极极耳至少一个或其中一截由导电易撕断片材制成，所述易撕掉片材的另一端连接有用于与上壳盖或下壳体内面连接固定的金属片；工作时，当扣式电池正常工作时，正电极片、负电极片通过正极极耳、负极极耳及金属片与上壳盖和或下壳体电连接，在上壳盖和下壳体上输出电压；当扣式电池内产生膨胀气体出现内压达到一定时，上壳盖和下壳体产生鼓包或相对位移，从而将导电易撕断片材撕断，使扣式电池内出现断路，避免膨胀气体继续的产生。

本发明制造上述扣式电池的防爆结构的方法，具体包括以下步骤：

(5)准备不锈钢材质的上壳盖、下壳体及电极隔离组件，所述电极隔离组件的上部延伸有正极极耳，下部延伸有负极极耳，该正极极耳和或负极极耳整个或一截段由导电易撕断片材制成，导电易撕断片材是铝片、铝箔、铜片或铜箔；

(6)在正极极耳和或负极极耳的端部焊接连接有金属片，金属片为镍片或不锈钢片，正极极耳及负极极耳的内表面可以贴附绝缘贴片，贴附绝缘贴片避免正极极耳及负极极耳的内表面与正电极片或负电极片边缘接触产生短路；

(7)在下壳体内置入电极隔离组件内，负极极耳外表面与下壳体内底表面中部焊接连接；

(8)金属片与上壳盖焊接，上壳盖与下壳体压合。

进一步的，上述第一步骤前，上壳盖和或下壳体上可预先设有贯穿孔和贴设有一层用于遮盖贯穿孔的金属箔层，以及贴设有一层用于遮盖贯穿孔的易撕开防护膜层；或者上壳盖和下壳体至少有一个上设有沉孔。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明利用上述结构有利于避免扣式电池内压过大而产生爆炸的现象。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。