电芯组件及纽扣电池的制作方法

1.本实用新型涉及纽扣电池技术领域，特别是涉及一种电芯组件及纽扣电池。


背景技术：

2.纽扣电池(button cell)通常也称扣式电池，是指外形类似纽扣的一类电池。相比柱状电池，纽扣电池的直径通常更大，厚度更薄。纽扣电池包括壳体和设于壳体内的电芯组件，壳体包括底壳和上盖，底壳和上盖配合形成容纳腔，电芯组件安装在容纳腔内，底壳和上盖之间设置密封圈，以防止容纳腔内的液体出现泄漏。
3.传统纽扣式锂离子电池的负极耳通常采用焊接的方式与底壳焊接，具体地：首先，从电芯组件中引出负极耳，将负极耳贴在底壳的底部；接着，从中心孔处插入焊针；最后，采用电阻焊的方式将负极耳与底壳焊接在一起。然而，这种结构不仅需要焊针从中心孔处插入，而且还需要在中心孔烫孔，插入焊针、拔出焊针等工艺，不仅难以实现自动化，操作繁琐，而且还容易插坏电芯组件，焊针也需要经常打磨。


技术实现要素：

4.基于此，有必要提供一种电芯组件及纽扣电池；该电芯组件能够通过卷绕在第二极芯外周的集流体与底壳的侧壁连接，不仅结构更为简单，而且便于实现自动化，同时，也不需要焊针等操作，且只需在第一极芯上设置第一极耳，无需设置两个极耳，减少了电芯组件的占用空间；该纽扣电池包括前述的电芯组件，安装更为简单。
5.其技术方案如下：
6.一个实施例提供了一种电芯组件，包括：
7.第一极芯，所述第一极芯卷绕设置，所述第一极芯设有第一极耳；
8.第二极芯，所述第二极芯与所述第一极芯层叠设置并卷绕设置；
9.分隔件，所述分隔件设在所述第一极芯和所述第二极芯之间并卷绕设置；及
10.集流体，所述集流体设在所述第二极芯的外端，所述集流体沿所述第二极芯的外周卷绕设置，所述集流体用于与底壳的侧壁连接。
11.上述电芯组件，第一极芯设有第一极耳，第二极芯设有集流体，第一极芯、分隔件和第二极芯依次层叠设置并卷绕设置，第一极耳引出，以用于与上盖连接，集流体处于第二极芯的外端，以用于与底壳的侧壁连接，无需焊针等操作，而且相比传统的结构，无需引出两个极耳，减少了电芯组件的占用空间，以预留电芯性能改善或提升的改进空间。
12.下面进一步对技术方案进行说明：
13.在其中一个实施例中，所述集流体与所述底壳的侧壁焊接连接，所述集流体沿所述第二极芯的外周卷绕至少一圈。
14.在其中一个实施例中，所述集流体沿所述第二极芯的外周卷绕三圈。
15.在其中一个实施例中，所述集流体的外侧设有焊料点，所述焊料点设有至少两个并沿所述集流体的圆周设置；
16.或所述集流体的外侧设有焊料环，所述焊料环沿所述集流体的圆周设置。
17.在其中一个实施例中，所述焊料环设有至少两个，至少两个所述焊料环呈间隔设在所述集流体的外周。
18.在其中一个实施例中，所述集流体为铜箔或铝箔。
19.在其中一个实施例中，所述底壳的侧壁的内直径为10.68mm
‑
10.72mm，所述集流体的外直径为10.50mm
‑
10.70mm。
20.在其中一个实施例中，所述集流体通过激光焊接的方式焊接在所述底壳的侧壁上；或所述集流体通过超声焊接的方式焊接在所述底壳的侧壁上；或所述集流体通过电阻焊接的方式焊接在所述底壳的侧壁上。
21.在其中一个实施例中，所述分隔件为夹设在所述第一极芯和所述第二极芯之间的隔膜。
22.另一个实施例提供了一种纽扣电池，包括：
23.上盖；
24.底壳，所述底壳设有底壁和侧壁，所述侧壁的一端沿所述底壁的外周设置，所述侧壁的另一端与所述上盖配合，以使所述上盖和底壳配合形成容纳腔；
25.密封圈，所述密封圈设在所述侧壁和所述上盖之间；及
26.如上述任一个技术方案所述的电芯组件，所述电芯组件设在所述容纳腔内，所述集流体与所述侧壁焊接连接。
27.上述纽扣电池，电芯组件通过集流体与底壳的侧壁焊接，不仅结构更为简单，而且便于实现自动化。
附图说明
28.构成本技术的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。
30.此外，附图并不是以1:1的比例绘制，并且各个元件的相对尺寸在附图中仅示例地绘制，而不一定按照真实比例绘制。
31.图1为一个实施例中纽扣电池的整体结构示意图；
32.图2为图1实施例中去除上盖后的整体结构俯视图；
33.图3为图2实施例中的a
‑
a截面结构示意图；
34.图4为图1实施例中底壳与电芯组件的结构示意图；
35.图5为图1实施例中电芯组件的整体结构示意图。
36.附图标注说明：
37.100、电芯组件；110、第一极芯；111、第一极耳；120、第二极芯；121、集流体；130、分隔件；140、焊料环；200、上盖；300、底壳；310、底壁；320、侧壁。
具体实施方式
38.下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明：
39.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
40.请参照图1至图3，纽扣电池包括底壳300、上盖200和电芯组件100，底壳300和上盖200配合形成容纳腔，电芯组件100则设在容纳腔内。底壳300可以是钢壳。
41.请参照图3至图5，一个实施例提供了一种电芯组件100，包括第一极芯110、第二极芯120、分隔件130和集流体121。其中：
42.请参照图2至图5，所述第一极芯110卷绕设置，所述第一极芯110设有第一极耳111。
43.第一极芯110可以是正极芯，第一极耳111为第一极芯110引出的第一极耳111，第一极耳111可以与上盖200电性连接。
44.请参照图2至图5，所述第二极芯120与所述第一极芯110层叠设置并卷绕设置。
45.第二极芯120可以是负极芯，第二极芯120与第一极芯110层叠设置并卷绕为卷芯结构。
46.请参照图3，所述分隔件130设在所述第一极芯110和所述第二极芯120之间并卷绕设置。
47.如图3所示的实施例中，分隔件130设在第一极芯110和第二极芯120之间，分隔件130同样随第一极芯110和第二极芯120进行卷绕设置。
48.需要说明的是，第一极芯110和第二极芯120为不同极。若第一极芯110为正极，则第二极芯120为负极；若第一极芯110为负极，则第二极芯120为正极，不再赘述。
49.请参照图3和图5，所述集流体121设在所述第二极芯120的外端，所述集流体121沿所述第二极芯120的外周卷绕设置，所述集流体121用于与底壳300的侧壁320连接。
50.集流体121为卷绕式设在第二极芯120的外端，相当于第二极芯120利用集流体121进行收尾；同时，集流体121具有一定的长度，沿着第二极芯120的外周卷绕设置，以使集流体121的外侧表面与底壳300的侧壁320表面进行电性连接。
51.由于第一极芯110引出的第一极耳111与上盖200电性连接，第二极芯120的外端的集流体121与底壳300的侧壁320电性连接，从而无需在第二极芯120上引出额外的第二极耳，相当于节省了一个极耳；况且，传统的第二极耳是与底壳300的底部通过焊针焊接连接，第二极耳的去除相当于减少了电芯组件100整体的占用空间，以为电芯组件100的性能等改进提供必要的空间。
52.该电芯组件100，第一极芯110设有第一极耳111，第二极芯120设有集流体121，第一极芯110、分隔件130和第二极芯120依次层叠设置并卷绕设置，第一极耳111引出，以用于与上盖200连接，集流体121处于第二极芯120的外端，以用于与底壳300的侧壁320连接，无需焊针等操作，而且相比传统的结构，无需引出两个极耳，减少了电芯组件100的占用空间，以预留电芯性能改善或提升的改进空间。
53.可选地，集流体121可以沿第二极芯120的外周卷绕半圈。
54.在一个实施例中，请参照图3和图5，所述集流体121与所述底壳300的侧壁320焊接连接，所述集流体121沿所述第二极芯120的外周卷绕至少一圈。
55.在一个实施例中，所述集流体121沿所述第二极芯120的外周卷绕三圈。
56.在一个实施例中，所述集流体121的外侧设有焊料点，所述焊料点设有至少两个并沿所述集流体121的圆周设置。
57.在另一个实施例中，请参照图3和图5，所述集流体121的外侧设有焊料环140，所述焊料环140沿所述集流体121的圆周设置。
58.集流体121可以利用焊料环140采用焊接的方式焊接到底壳300的侧壁320上。
59.在一个实施例中，请参照图5，所述焊料环140设有至少两个，至少两个所述焊料环140呈间隔设在所述集流体121的外周。
60.如图5所示的实施例中，焊料环140设有三个，三个焊料环140均沿集流体121的外周环绕设置，且三个焊料环140呈上下间隔设置。
61.在一个实施例中，所述集流体121为铜箔或铝箔。
62.在一个实施例中，所述底壳300的侧壁320的内直径为10.68mm
‑
10.72mm，所述集流体121的外直径为10.50mm
‑
10.70mm。
63.需要说明的是，集流体121的外直径可以理解为最外圈的集流体121的外直径。
64.在一个实施例中，所述集流体121通过激光焊接的方式焊接在所述底壳300的侧壁320上。
65.在另一个实施例中，所述集流体121通过超声焊接的方式焊接在所述底壳300的侧壁320上。
66.还有一个实施例中，所述集流体121通过电阻焊接的方式焊接在所述底壳300的侧壁320上。
67.集流体121可以是铜箔，并可以通过激光焊接或超声焊接或电阻焊接的方式与底壳300的侧壁320连接，从而便于实现工艺的自动化和流程化，以提高生产效率。
68.在一个实施例中，所述分隔件130为夹设在所述第一极芯110和所述第二极芯120之间的隔膜。
69.集流体121与底壳300的侧壁320接触越紧密，则焊接效果越好，通过下述的实验一至实验三进行说明。
70.实验一：
71.底壳300的侧壁320的内直径为10.70mm
±
0.02mm，集流体121的外直径为10.40mm
±
0.1mm，焊接拉力测试结果如下表：
72.序号焊接拉力(kgf)1
#
电芯1.042
#
电芯1.113
#
电芯1.034
#
电芯1.045
#
电芯0.066
#
电芯1.03
7
#
电芯1.078
#
电芯0.079
#
电芯1.0710
#
电芯1.03
73.由此可知，实验一的焊接拉力均值为1.06kgf，有两个电池虚焊。
74.实验二：
75.底壳300的侧壁320的内直径为10.70mm
±
0.02mm，集流体121的外直径为10.50mm
±
0.1mm，焊接拉力测试结果如下表：
76.序号焊接拉力(kgf)1
#
电芯1.112
#
电芯1.113
#
电芯1.164
#
电芯1.065
#
电芯1.126
#
电芯1.047
#
电芯1.108
#
电芯1.119
#
电芯1.1210
#
电芯1.11
77.由此可知，实验二的焊接拉力均值为1.10kgf，无电池虚焊。
78.实验三：
79.底壳300的侧壁320的内直径为10.70mm
±
0.02mm，集流体121的外直径为10.60mm
±
0.1mm，焊接拉力测试结果如下表：
80.序号焊接拉力(kgf)1
#
电芯1.072
#
电芯1.153
#
电芯1.144
#
电芯1.135
#
电芯1.176
#
电芯1.107
#
电芯1.138
#
电芯1.109
#
电芯1.1410
#
电芯1.09
81.由此可知，实验三的焊接拉力均值为1.12kgf，无电池虚焊。
82.综合实验一至实验三，当底壳300的侧壁320的内直径为10.70mm
±
0.02mm时，集流体121的外直径为10.60mm
±
0.1mm时，焊接效果较好。
83.电芯组件100从外到内分别为集流体121、分隔件130、第一极芯110、分隔件130，若集流体121为铜箔，采用激光焊接的方式，则激光可能会穿透集流体121并融穿分隔件130，
从而引起正负极短路。因此，外层的集流体121(铜箔)卷绕圈数越多，则激光焊接时越不易损伤隔膜。
84.实验四：
85.集流体121(如铜箔)卷绕一圈，则分隔件130(如隔膜)损伤结果如下：
86.序号隔膜损伤1
#
电芯无2
#
电芯无3
#
电芯无4
#
电芯无5
#
电芯无6
#
电芯无7
#
电芯无8
#
电芯有9
#
电芯无10
#
电芯无
87.由此可知，在实验四中，若集流体121的卷绕圈数为一圈，则出现了一个分隔件130被损伤的情况。
88.实验五：
89.集流体121(如铜箔)卷绕两圈，则分隔件130(如隔膜)损伤结果如下：
90.序号隔膜损伤1#电芯无2#电芯无3#电芯无4#电芯无5#电芯无6#电芯无7#电芯无8#电芯无9#电芯无10#电芯无
91.由此可知，在实验五中，若集流体121的卷绕圈数为两圈，则未出现分隔件130被损伤的情况。
92.实验六：
93.集流体121(如铜箔)卷绕三圈，则分隔件130(如隔膜)损伤结果如下：
94.序号隔膜损伤1#电芯无2#电芯无3#电芯无
4#电芯无5#电芯无6#电芯无7#电芯无8#电芯无9#电芯无10#电芯无
95.由此可知，在实验六中，若集流体121的卷绕圈数为三圈，则未出现分隔件130被损伤的情况。
96.综合实验四至实验六，集流体121的卷绕圈数为两圈时，则基本不会有损伤分隔件130的情况出现，为稳妥考虑，集流体121的卷绕圈数为三圈时为最佳实施方式。
97.请参照图1，另一个实施例提供了一种纽扣电池，包括：
98.上盖200；
99.底壳300，所述底壳300设有底壁310和侧壁320，所述侧壁320的一端沿所述底壁310的外周设置，所述侧壁320的另一端与所述上盖200配合，以使所述上盖200和底壳300配合形成容纳腔；
100.密封圈，所述密封圈设在所述侧壁320和所述上盖200之间；及
101.如上述任一个实施例所述的电芯组件100，所述电芯组件100设在所述容纳腔内，所述集流体121与所述侧壁320焊接连接。
102.该纽扣电池，电芯组件100通过集流体121与底壳300的侧壁320焊接(如激光焊接、超声焊接或电阻焊接等)，不仅结构更为简单，而且便于实现自动化。
103.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。
104.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
105.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
106.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅
表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
107.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”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”、“上”、“下”、“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。
108.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
109.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。