具有大孔徑絕緣環的電池的製作方法

2023-09-15 02:44:45

本發明涉及一種電池，具體來說，涉及一種具有大孔徑絕緣環的電池。

背景技術：

隨著近年來電子行動裝置的普及，二次電池作為其電源得到了迅猛的發展。人們在高容量和安全性方面對這些電池不斷提出了更高的要求。

二次電池一般包括金屬外殼、封口板、以及密封在由該金屬外殼和封口板形成的密閉腔內的發電要素。在將金屬外殼的開口部的上端隔著絕緣墊圈斂縫到封口板上後構成裸電池，在裸電池的封口板(通常是正極端面)上放置一個紙質的絕緣環，用於確保封口板上的正極端子與作為負極端子的金屬外殼絕緣，隨後進行熱縮套管，構成完整的電池。

為了應對廣大用戶對電池型號、尺寸樣式方面的多元化要求，電池生產廠商需要在絕緣環或封口板的外形上不斷進行各種不同的設計。例如，為了便於對電池的封口板進行焊接等處理，有些用戶要求電池廠商提供大孔徑的絕緣環，以便封口板露出。與通常使用的平面環狀的小孔徑絕緣環相比，該大孔徑絕緣環由於孔徑較大，通常為電極端子的直徑的1.2～4倍，因此絕緣環的內周邊緣與電極端子(即形成於封口板上的頂蓋)之間相隔一定距離，當將該大孔徑的絕緣環放置在電池端面(即封口板)上時，絕緣環容易在水平方向來回移動，不能被很好地定位，因此容易產生水平方向上的錯位。而且，由於大孔徑絕緣環與封口板的接觸面積較小，因此難以平穩地放置在電極端面上，容易掉落。進而，在隨後進行的熱縮套管工藝中，因設備部件等的碰觸而也容易使得大孔徑絕緣環從封口板上掉落下來，在這種情況下，由於大孔徑絕緣環暴露在熱縮套管外的面積較小，目視不易觀察，因此容易發生漏檢。如果在電池出廠前的目視檢查工序中發生漏檢，則缺少絕緣環的電池就會混在正常電池中出售，在使用中成為很大的安全隱患。

技術實現要素：

本發明是為了解決上述問題而做出的，目的在於提供一種電池，即使其使用了大孔徑的絕緣環，也可以有效地防止該絕緣環在裝配過程中發生水平方向的錯位或從電池端面上掉落，並防止在後續的目視檢查中發生漏檢，從而大大提高了電池的安全性。

本發明的具有大孔徑絕緣環的電池具備裸電池、覆蓋在所述裸電池的封口板上的大孔徑的絕緣環、以及包覆所述裸電池和所述絕緣環的熱縮套管，其特徵在於，所述絕緣環為立體結構，具備：

主平面，所述主平面為中央具有貫通孔的平面環狀，覆蓋在所述裸電池的封口板上，所述貫通孔的孔徑大於所述封口板上的電極端子的直徑；以及

側壁，所述側壁從所述主平面的外周邊緣或內周邊緣開始垂直向下延伸而形成。

優選地，所述貫通孔的孔徑為所述電極端子的直徑的1.2～4倍。

優選地，所述主平面的內周邊緣與所述電極端子相距2mm以上。

優選地，所述側壁形成於所述主平面的外周邊緣，且覆蓋在所述裸電池的電池殼側壁上。

優選地，所述側壁形成於所述主平面的內周邊緣，所述裸電池的封口板上具有凸臺，所述側壁位於所述凸臺的內側。

由於絕緣環在垂直於主平面的方向上形成有側壁，因此，通過電極端子或電池殼側壁對該側壁所起到的限制作用，使得該絕緣環不能自由地在水平方向移動，減少了裝配工序中在水平方向發生錯位的可能性。

另外，當側壁形成在主平面的內周邊緣時，在進行後續的目視檢查時，容易通過從貫通孔的斜上方觀察側壁，由此判斷絕緣環是否存在，因此可以降低目視漏檢的可能性。

更優選地，在所述側壁上設置有卡合機構，使得所述絕緣環在垂直方向上卡合於所述裸電池上。

優選地，所述卡合機構為倒鉤。

更優選地，所述倒鉤連續地設置在所述側壁的底端。

更優選地，所述倒鉤為2個以上，不連續地設置在所述側壁的底端，且相對於所述裸電池的中心軸呈對稱分布。

優選地，所述側壁形成於所述主平面的內周邊緣，所述裸電池的封口板上具有凸臺，所述凸臺的內側面上設置有凹槽，所述卡合機構卡合在所述凹槽裡。

優選地，所述側壁形成於所述主平面的內周邊緣，所述裸電池的封口板上具有凸臺，所述凸臺的內側面上設置有2個以上的卡合孔，所述倒鉤卡合在所述卡合孔中。

優選地，所述凸臺是所述電池殼側壁與所述封口板進行斂縫密封而形成的突起。

優選地，所述凸臺是在所述封口板上形成的突起。

優選地，所述側壁形成於所述主平面的外周邊緣，所述裸電池的電池殼側壁上具有頸縮部，所述卡合機構卡合在所述頸縮部。

優選地，所述絕緣環的材質為聚烯烴樹脂。

優選地，所述裸電池與所述絕緣環之間不使用粘接劑。

通過在本發明的大孔徑絕緣環的側壁上設置卡合機構，因此，能夠進一步提高裝配時對絕緣環進行定位時的準確性，並且，由於增加了垂直方向的卡合力，即使在後續的熱縮套管工序中受到碰觸，大孔徑絕緣環也不易從封口板上掉落，因此大大提高了電池的安全性。並且，可以省略在絕緣環上塗布粘接劑的工序，省時省力，節約成本。

根據本發明的具有大孔徑絕緣環的電池，能夠有效地防止大孔徑絕緣環在電池端面上的錯位和掉落，且在後續的目視檢查中不會漏檢，大大提高了電池的安全性。

附圖說明

圖1表示現有技術中的小孔徑絕緣環。

圖2是表示具有小孔徑絕緣環的電池的縱向剖面圖。

圖3表示現有技術中的大孔徑絕緣環。

圖4是表示具有大孔徑絕緣環的電池的縱向剖面圖。

圖5表示本發明的一個實施方式的具有側壁的大孔徑絕緣環。

圖6表示本發明的大孔徑絕緣環的變形例。

圖7是表示具有圖5所示的大孔徑絕緣環的電池的縱向剖面圖。

圖8表示本發明的又一實施方式的具有側壁的大孔徑絕緣環。

圖9是表示具有圖8所示的大孔徑絕緣環的電池的縱向剖面圖。

圖10表示本發明的一個實施方式的在側壁具有卡合機構的大孔徑絕緣環。

圖11是表示本發明的裸電池的縱向剖面圖。

圖12是表示將圖10所示的大孔徑絕緣環裝配到圖11所示的裸電池上的狀態的縱向剖面圖。

圖13表示本發明的一個實施方式的在側壁具有卡合機構的大孔徑的絕緣環的變形例。

圖14表示本發明的在封口板上設置有凸臺的裸電池的變形例。

圖15表示本發明的又一實施方式的在側壁具有卡合機構的大孔徑的絕緣環。

圖16是表示具有圖15所示的大孔徑絕緣環的電池的縱向剖面圖。

具體實施方式

下面，結合附圖來對本發明的大孔徑絕緣環以及具備該大孔徑絕緣環的電池進行具體的說明。但是，本發明的絕緣環和電池並不局限於下述特定的具體形態。

二次電池(以下簡稱為電池)具備裸電池、覆蓋在所述裸電池的封口板上的絕緣環、以及包覆所述裸電池和所述絕緣環的熱縮套管。裸電池由金屬制電池殼、封口板、以及密封在由該電池殼和封口板形成的密閉腔內的發電要素構成。將電池殼的開口部上端隔著絕緣墊圈斂縫到封口板上後，構成封閉的裸電池。在裸電池的封口板上放置一個絕緣環，該絕緣環起到將封口板上的電極端子與作為另一電極端子的電池殼可靠地絕緣的作用。然後，對裸電池和絕緣環進行熱縮套管，構成完整的電池。

如圖1所示，現有技術中的絕緣環(1)通常為平面環狀，在其中央部具有貫通孔(2)，該貫通孔的孔徑與形成於封口板上的電極端子(即頂蓋)的直徑大致相當。本說明書中，將這樣的絕緣環稱為「小孔徑絕緣環」。因 此，如圖2所示，在將該絕緣環(1)配置到裸電池(3)的封口板(4)上時，絕緣環(1)的位置通過電極端子(5)而被大致限定，且絕緣環(1)與封口板(4)之間的接觸面大，能夠穩定地放置，因此，在後續的熱縮套管工序中不易發生錯位或掉落。

然而，如前所述，由於客戶要求的多樣性，有時必須擴大貫通孔的孔徑，使得封口板的一部分從貫通孔中露出。本說明書中，將這樣的絕緣環稱為「大孔徑絕緣環」。本發明正是為了應對這種對具備大孔徑絕緣環的電池的需求而做出的。

當採用如圖3所示的平面環狀的大孔徑的絕緣環(1)時，由於絕緣環(1)在垂直方向、水平方向上受到的限制都較少，且與裸電池(3)的封口板(4)的接觸面積變小(參見圖4)，因此很容易在水平方向發生移動和錯位，甚至掉落下來。另外，在隨後進行的熱縮套管工序中，由於設備部件等的觸碰，也容易使絕緣環掉落，造成成品電池中絕緣環的缺失。

為了增加絕緣環的穩定性，有時需要在絕緣環與封口板之間採用粘接劑，這樣一來，雖然絕緣環變得不易掉落，但工序上費時費力，且隨之可能發生的是粘接劑溢出而造成汙染等問題，

為了解決上述問題，本發明者們的基本思路是將平面環狀的大孔徑絕緣環改造為立體結構，通過設置垂直於主平面的側壁，可以限制絕緣環在封口板上的水平移動，且防止絕緣環的掉落。

圖5表示本發明的一個實施方式的大孔徑絕緣環，其特徵在於，絕緣環(1)為立體結構，具備主平面(1a)和垂直於主平面的側壁(1b)，主平面(1a)為中央具有貫通孔(2)的平面環狀，在本實施方式中，側壁(1b)從主平面(1a)的內周邊緣(即貫通孔的外周)開始垂直向下方延伸而形成。這裡需要說明的是，本說明書中「上」、「下」方向的定義是相對於裸電池而言，裸電池的具有封口板的一側為上方，其相反側為下方(即圖5中的上方)。

圖6表示圖5所示的大孔徑絕緣環的幾種變形例。可以看出，側壁(1b)可以連續地形成於主平面(1a)的內周邊緣，也可以斷續地形成。

圖7是表示具有圖5所示的大孔徑絕緣環的電池的縱向剖面圖。

如圖7所示，當將絕緣環(1)裝配到裸電池上時，絕緣環(1)的主平 面(1a)覆蓋在裸電池(3)的封口板(4)上，但由於貫通孔(2)的孔徑大於電極端子(5)的直徑，使得形成於主平面(1a)的內周邊緣的側壁(1b)遠離電極端子(5)，封口板(4)的一部分(中央的部分)從貫通孔(2)中露出。

在本發明中，所謂「大孔徑絕緣環」，指的是絕緣環(1)的環狀主平面的內周邊緣與電極端子(5)之間留有一定的間隙，有時也簡稱為「絕緣環」。優選內周邊緣與電極端子(5)的外周相距2mm以上，更優選相距3mm以上。貫通孔(2)的孔徑優選為電極端子(5)的直徑的1.2～4倍，更優選為1.3～3倍，更優選為1.4～2倍。

由於絕緣環(1)的內周邊緣與電極端子(5)之間留有一定的間隙，因此絕緣環(1)的主平面(1a)容易在封口板上產生水平方向的移動，不容易被定位。本發明中，通過在主平面(1a)的內周邊緣設置側壁(1b)，可以在一定程度上解決上述問題。

具體來說，如圖7所示，裸電池(3)的電池殼側壁與封口板通過斂縫而在封口板的最外周形成有凸臺(8)，因此，側壁(1b)在水平方向的移動被限制在電極端子(5)與凸臺(8)之間。因此，絕緣環(1)在水平方向的移動也受到限制，不易發生錯位或掉落。

在上述實施形態中，凸臺(8)是由電池殼側壁與封口板進行斂縫密封而形成的突起，但也不限於此，也可以是通過模壓成型等工藝在封口板上形成的凸起物。在這種情況下，側壁(1b)在水平方向的移動可以被限制在電極端子(5)與該凸起之間，也可以被限制在上述突起與該凸起物之間，其結果是，大大降低了絕緣環錯位或掉落的發生。

此外，當將絕緣環裝配到裸電池的封口板上之後，需要進行熱縮套管。熱縮套管是利用樹脂膜從裸電池的側壁包覆絕緣環和電池殼側壁使之一體化的工序，當熱縮套管完成後，由於絕緣環(1)的貫通孔(2)的孔徑較大，雖然從電池外側和正上方看不到絕緣環(1)的存在，但可從貫通孔(2)的斜上方觀察到側壁(1b)的存在。因此，在電池出廠前的目視檢查中，可以確實地防止漏檢。

圖8表示本發明的又一實施方式的大孔徑絕緣環。與圖5的絕緣環的不同之處在於，側壁(1b)是從主平面(1a)的外周邊緣開始垂直向下延 伸而形成的。

圖9是表示具有圖8所示的絕緣環的電池的縱向剖面圖。

如圖9所示，當側壁(1b)形成於主平面(1a)的外周邊緣時，側壁(1b)覆蓋在裸電池(3)的電池殼側壁上，從而使絕緣環(1)在水平方向的移動受到限制，不易發生錯位或掉落。

可以合理地設計絕緣環(1)的主平面(1a)的外周邊緣的尺寸，使得側壁(1b)正好包覆裸電池(3)的電池殼側壁，此時，絕緣環(1)不僅在水平方向被精確地定位，而且，由於側壁(1b)與電池殼側壁之間的摩擦力，使得絕緣環在垂直方向的移動也受到限制，更不容易掉落。

在本發明中，無論側壁(1b)形成於主平面(1a)的內周邊緣還是外周邊緣，由於側壁形成在垂直於絕緣環的主平面的方向上，因此，通過封口板上的電極端子和突起或電池殼側壁對側壁位置的限制作用，使得該絕緣環在水平方向上不能自由地移動，大大減少了電池裝配工序中絕緣環在水平方向發生錯位的可能性。

進而，當將側壁(1b)形成於主平面(1a)的內周邊緣時，當進行目視檢查時，容易從貫通孔的斜上方觀察側壁是否存在，因此可以大大降低電池漏檢的可能性。

而當將側壁(1b)形成於主平面(1a)的外周邊緣時，絕緣環(1)不僅在水平方向能夠被精確地定位，而且，由於側壁(1b)與電池殼側壁之間的摩擦力，使得絕緣環在垂直方向的移動也受到限制，更不容易掉落。

圖10表示本發明的又一個實施方式大孔徑的絕緣環，其特徵在於，在側壁上進一步具有卡合機構。通過在側壁(1b)上設置卡合機構，能夠與裸電池產生垂直方向的卡合力，使得絕緣環在垂直方向上也不易移動，穩定地固定在裸電池的封口板上。

如圖10所示，側壁(1b)形成於絕緣環(1)的環狀的主平面(1a)的內周邊緣，在側壁(1b)的底端(即圖中的上端)具有向外側突出的突起部，本說明書中稱之為倒鉤(1c)。只要能夠進行卡合，對倒鉤(1c)的形狀沒有特別的限制，其截面可以是半圓形、弧形、三角形、鉤型、方形等任意形狀。優選為鉤型或方形。

圖11表示可以與圖10的絕緣環配套使用的裸電池，其中，裸電池(3) 在封口板(4)上具有凸臺(8)，該凸臺(8)是電池殼側壁與封口板進行斂縫密封而形成的突起，且在凸臺(8)的內側設置有凹槽(9)，上述絕緣環(1)中的倒鉤(1c)可以卡合在該凹槽(9)裡。

如前所述，凸臺(8)可以是電池殼側壁與所述封口板進行斂縫密封而形成的突起，也可以是在封口板上另外形成的凸起物。此時，也可以在凸起物的內側面上形成環形的凹槽。

圖12是表示將圖10所示的絕緣環裝配到圖11所示的裸電池上的狀態的縱向剖面圖。由於倒鉤(1c)與凹槽(9)的卡合作用，使得絕緣環(1)不僅能夠更準確地定位在裸電池(3)的封口板(4)上，而且，由於增加了垂直方向的卡合力，因此，即使絕緣環在後續的熱縮套管工序中受到碰觸，也不易從封口板上掉落。

倒鉤(1c)可以連續地設置在側壁(1b)上，也可以不連續地設置在側壁(1b)上。在這種情況下，優選倒鉤(1c)的數目為2個以上，且相對於裸電池(3)的中心軸呈對稱分布。在圖13中，示出了倒鉤(1c)為4個的情況，但也不限於此，也可以是2個、3個、或更多個。從受力均勻的角度出發，優選2個以上的倒鉤(1c)相對於裸電池(3)的中心軸呈對稱分布。另外，倒鉤(1c)也不限於設置在側壁(1b)的底端，也可以形成在側壁的高度方向的任一位置上，或者傾斜地形成在側壁的整個高度方向上。

圖14表示可以與圖13所示的絕緣環配套使用的裸電池的變形例。

在如圖13那樣將多個倒鉤(1c)不連續地設置在側壁上的情況下，圖14的裸電池(3)的凸臺(8)的內側面上設置的凹槽(9)變形為不連續地設置的多個卡合孔(10)，這樣，上述的多個倒鉤(1c)正好卡合在對應的卡合孔(10)中。卡合孔的形狀只要與倒鉤(1c)對應即可，沒有特別的限制。

圖15表示本發明的又一實施方式的大孔徑絕緣環。如圖15所示，側壁(1b)形成於絕緣環(1)的主平面(1a)的外周邊緣，且其底端設置有向內側突出的突起部，形成為倒鉤(1c)。

同樣，倒鉤(1c)可以連續地設置在側壁(1b)上，也可以不連續地設置在側壁(1b)上。另外，倒鉤(1c)也不限於設置在側壁(1b)的底 端，也可以形成在側壁的高度方向的任一位置上。只要能夠進行卡合，對倒鉤(1c)的形狀沒有特別的限制，其截面可以是半圓形、弧形、三角形、方形等任意形狀。優選為半圓形或弧形。

圖16是表示具有圖15所示的本發明的絕緣環的電池的縱向剖面圖。

其中，裸電池(3)的電池殼側壁上具有頸縮部(11)，絕緣環(1)的倒鉤(1c)卡合在頸縮部(11)中，從而將絕緣環(1)牢靠地固定在裸電池的封口板上。

頸縮部(11)是環繞裸電池(3)的電池殼外周面而形成的溝槽，可以是在裸電池的電池殼側壁的模壓成型中一次性形成的，也可以是在電池殼側壁模壓成型後進一步加工形成的，沒有特別的限制。頸縮部(11)可以連續地設置在電池殼側壁上，也可以不連續地設置在電池殼側壁上。另外，頸縮部(11)的形狀只要與倒鉤(1c)對應即可，沒有特別的限制。

本實施方式中，可以對絕緣環(1)的尺寸進行合理設計，使得絕緣環(1)的側壁(1b)與電池殼側壁間隙配合，且倒鉤(1c)與電池殼側壁上的頸縮部(11)緊密配合，提高絕緣環與裸電池之間的密合性，並防止因為外力對絕緣環的擠壓而導致掉落。

本發明的絕緣環的材質可以是紙質，但考慮到設置卡合機構需要一定的韌性和強度，優選為樹脂，例如聚烯烴樹脂，包括聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂等。

本發明的大孔徑絕緣環是具有主平面和側壁的立體結構，由於側壁形成在垂直於絕緣環的主平面的方向上，因此，通過封口板上的電極端子和突起或電池殼側壁對側壁位置的限制作用，使得該絕緣環在水平方向上不能自由地移動，大大減少了電池裝配工序中絕緣環在水平方向發生錯位的可能性。另外，可以通過觀察側壁的存在而確認絕緣環的裝配狀態，在熱縮套管後的檢查中不容易發生漏檢。

進而，通過在絕緣環與裸電池之間進一步設置垂直方向上的卡合機構，能夠更加提高將絕緣環裝配到裸電池的封口板上時的定位的準確性，並且，由於增加了垂直方向的卡合力，即使在後續的熱縮套管工序中受到碰觸，絕緣環也不易從封口板上掉落，因此大大提高了電池的安全性。

此外，由於本發明的大孔徑絕緣環與裸電池的封口板之間有可靠的定位 效果和卡合機構，因此可以省略在絕緣環的背面塗布粘接劑的工序，不僅省時省力，節約成本，而且避免了粘接劑溢出而造成的汙染等問題。

雖然以圓柱形二次電池為例介紹了本發明的電池，但本發明並不限於此。上述的大孔徑絕緣環經過適當變形後也可以適用於其他外形或其他種類的電池，例如方形電池、紐扣式電池等。

以上，通過具體的實施方式對本發明進行了詳細的說明，本發明當然並不限定於上述具體的例子。本領域技術人員可以在後附的權利要求書的記載範疇內想到各種變形或修改，這些變形例和修改例當然也屬於本發明的保護範圍。