CN111009624B - 纽扣电池以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纽扣电池以及电子设备。该电池包括：电芯；至少一个极耳，至少一个所述极耳的一端与所述电芯的一个集流体连接；壳体，所述壳体包括第一外壳和第二外壳，所述第一外壳与所述第二外壳密封连接，以包围形成腔体，所述电芯和所述极耳位于所述腔体内，至少一个所述极耳的另一端被焊接到所述第一外壳的内壁上或者所述第二外壳的内壁上，焊道或者焊点由所述极耳与所述第一外壳的内壁接触的部位向外扩散，或者由所述极耳与所述第二外壳的内壁接触的部位向外扩散。

Description

纽扣电池以及电子设备

技术领域

本发明涉及储能装置技术领域，更具体地，涉及一种纽扣电池以及电子设备。

背景技术

纽扣电池，尤其是可充电的纽扣电池，由于具有较小的体积，故被广泛的应用在电子产品中。例如，无线耳机、电子手表等。纽扣电池在组装过程中，需要将电芯的电极通过极耳焊接在壳体上。

在进行组装时，首先，将极耳的一端焊接到电芯上，例如，电芯的一个集流体上。然后，将电芯和极耳放置到壳体内，极耳的另一端需要对准壳体内壁的设定部位。接下来，将壳体进行密封连接。最后，采用激光焊接的方式，从壳体外侧，利用穿过壳体的焊点将极耳的另一端焊接到壳体的内壁上。

然而，在这种组装方式中，先将壳体组装完毕再进行极耳到壳体的焊接。由于壳体已经封闭，故在进行激光焊接时无法判断极耳的另一端是否被定为到了预定位置，并且无法检测焊接的质量，导致纽扣电池的良品率较低。

因此，需要提供一种新的技术方案，以解决上述至少一个技术问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种纽扣电池的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种纽扣电池。该电池包括：电芯；至少一个极耳，至少一个所述极耳的一端与所述电芯的一个集流体连接；壳体，所述壳体包括第一外壳和第二外壳，所述第一外壳与所述第二外壳密封连接，以包围形成腔体，所述电芯和所述极耳位于所述腔体内，至少一个所述极耳的另一端被焊接到所述第一外壳的内壁上或者所述第二外壳的内壁上，焊道或者焊点由所述极耳与所述第一外壳的内壁接触的部位向外扩散，或者由所述极耳与所述第二外壳的内壁接触的部位向外扩散。

可选地，在所述第一外壳和所述第二外壳被密封连接之前或者密封连接之后进行焊接。

可选地，通过焊点穿过极耳的焊接将所述极耳的另一端连接到上述第一外壳的内壁上或者第二外壳的内壁上。

可选地，所述第一外壳和所述第二外壳中的至少一个包括顶部和侧壁部，所述侧壁部围绕所述顶部的边缘设置并且与所述顶部的边缘连接，所述极耳的另一端与所述顶部焊接连接，所述顶部呈内凹的弧面结构或者外凸的弧面结构。

可选地，所述第一外壳和所述第二外壳均包括连接在一起的顶部和侧壁部，所述第一外壳与所述第二外壳以开口端相对的方式扣合连接，在两个所述侧壁部之间设置有环状密封件，所述环状密封件的一个边缘呈V形结构，所述环状密封件套设在其中一个所述侧壁部外，并且该侧壁部的边缘伸入所述V形结构内。

可选地，外侧的所述侧壁部的口部边缘整体向内收缩，以挤压环状密封件。

可选地，外侧的所述侧壁部的口部边缘的局部向内凸出，以形成收口部。

可选地，所述收口部为多个，并且均匀地分布在该侧壁部的边缘。

可选地，内侧的所述侧壁部在与所述口部边缘对应的部位形成环形收缩部，所述口部边缘朝向所述环形收缩部弯曲。

可选地，内侧的所述侧壁部的位于开口端的边缘具有向外突出的环形凸起。

可选地，在所述第一外壳的开口端处和所述第二外壳的开口端处分别形成密封部位，两个所述侧壁部在两个所述密封部位之间的部分是间隔的，所述环状密封件的位于两个所述开口端处的厚度大于沿轴向的中部的厚度，所述环状密封件的厚度较大的其中一端形成所述V形结构。

可选地，所述环状密封件是注塑成型的。

可选地，所述极耳包括位于两端的焊接区，在所述极耳的焊接区以外的区域覆盖有绝缘材料。

可选地，在进行焊接时，焊针位于所述壳体的外侧或者内侧，并且与所述壳体相抵。

根据本公开的另一个实施例，提供了一种电子设备。该电子设备包括上述的纽扣电池。

根据本公开的一个实施例，极耳与壳体的焊接精度高。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本公开的一个实施例的纽扣电池的剖视图。

图2是图1中A处的局部放大图。

图3是图1中B处的局部放大图。

图4是图1中C处的局部放大图。

图5是根据本公开的一个实施例的另一种第一外壳的剖视图。

图6是根据本公开的一个实施例的又一种第一外壳的剖视图。

图7是根据本公开的一个实施例的环状密封件的剖视图。

图8是根据本公开的一个实施例的焊接方式的示意图。

11：第一外壳；12：第二外壳；13：电芯；141：第一极耳；142：第二极耳；15：环状密封件；151：V形结构；152：端部；101：环形弯折部；102：收口部；103：第二顶部；104：环形凸起；105：第一侧壁部；106：第二侧壁部；107：环形收缩部；108：密封胶；109：第一顶部；16：焊道或者焊点；17：焊针。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

根据本公开的一个实施例，提供了一种纽扣电池。如图1所示，该纽扣电池包括壳体、电芯13和至少一个极耳。

电芯13用于进行电能与化学能和/或化学能与电能的转换。例如，电芯13的正极材料包括含锂化合物，例如钴酸锂、磷酸铁锂或者三元体系材料等。电芯13的负极材料包括石墨。上述两种电极材料分别被附着在不同的集流体上。集流体为金属箔。在正极材料与负极材料之间设置有离子交换膜。锂离子能穿过离子交换膜，而石墨等其他材料无法穿过。例如，电芯13采用卷绕式结构或者叠片式结构。

所述壳体包括第一外壳11和第二外壳12。所述第一外壳11与所述第二外壳12密封连接，以包围形成腔体。在第一外壳11与第二外壳12之间设置有环状密封件15，以将第一外壳11与第二外壳12绝缘。环状密封件15为绝缘材料，其材质为塑料、橡胶等。

例如，环状密封件15在第一外壳11和第二外壳12形成的缝隙的边缘处凸出，从而填充在缝隙内。通过这种方式，外部的灰尘、雨水、汗水等不会积存在缝隙内，这样能够避免由于异物积存造成第一外壳11和第二外壳12的腐蚀。

所述电芯13和所述极耳位于所述腔体内。极耳设置有至少一个。极耳的一端与所述电芯13的一个集流体连接。极耳的另一端与壳体连接。在卷绕结构的电芯13中，极耳包括第一极耳141和第二极耳142。例如，第一极耳141用于连接正极集流体与其中一个外壳，例如第二外壳12；第二极耳142用于连接负极集流体与另一个外壳，例如第一外壳11。

也可以是，第一极耳141用于连接负极集流体与第一外壳11；第二极耳142用于连接正极集流体与第二外壳12。

例如，在组装时，首先，将至少一个极耳的一端与正极集流体或者负极集流体连接。然后，电芯13和极耳一起被放置到腔体内。

在本公开实施例中，至少一个所述极耳的另一端被焊接到所述第一外壳11的内壁上或者所述第二外壳12的内壁上。例如，在第一外壳11与第二外壳12被组装到一起以形成壳体之前或者形成壳体之后，首先将至少一个极耳的一端与第一外壳11的内壁或者第二外壳12的内壁焊接到一起。例如，采用电阻焊接等方式。

焊道或者焊点16由所述极耳与所述第一外壳11的内壁接触的部位向外扩散，或者由所述极耳与所述第二外壳12的内壁接触的部位向外扩散。

例如，如图8所示，在焊接过程中，焊针17位于所述壳体的外侧。焊针抵在壳体上，例如，第一顶部109或者第二顶部103的外侧。由于二者之间相互接触并抵持，故二者之间的电阻很小，能够形成电连接，因此，在焊针17与外壳接触的部位不会形成焊道或者焊点。在极耳与壳体(例如，第一极耳141与第一顶部109，或者第二极耳142与第二顶部103)接触的部位电阻很大。电流在该部位产生大量的热从而使界面两侧的金属熔化，形成焊道或者焊点16。随着热量的聚集，焊道或者焊点16逐渐由界面处向外扩散，形成更大的熔融区域。这样，在冷却后极耳和壳体焊接在一起。相比于焊点穿透极耳或者穿透壳体的焊接方式，这种焊接方式的焊接强度更高。

此外，该焊接方式不会对壳体或极耳的与焊道或者焊点16相背的表面形成凹坑，保持了焊接纽扣电池的结构完整，外观良好。

此外，通过控制焊接电流的大小，可以使焊道或者焊点不会延伸到壳体(例如第一外壳11、第二外壳12)或极耳的外表面，即不会焊穿壳体或极耳。这样，焊接对外壳或极耳的结构强度影响小。

当然，在焊接时，焊针也可以位于壳体内侧，即极耳一侧。

在一个例子中，在第一外壳和第二外壳被密封连接之前进行焊接，由于壳体尚未封闭，故焊接过程能够被观察到，并且焊接的效果容易检查。这样，焊枪的位置容易定位，壳体上的焊接位置更容易定位，从而使得极耳与壳体的焊接精度更高。

此外，这种方式能够有效地减少焊接不良，避免极耳没有被焊接到壳体上。

在另一个例子中，在第一外壳和所述第二外壳被密封连接之后进行焊接。这种方式能够降低纽扣电池的制作难度，提高了自动化生产程度。

在一个例子中，在进行焊接之前，所述极耳的另一端被预固定在所述第一外壳11的内壁上或者所述第二外壳12的内壁上。预固定的方式可以是但不局限于粘结、卡接等方式。例如，通过粘结剂、双面胶等将极耳的一个端部粘结在任意一个外壳的内壁上。在焊接过程中，由于高温的作用，粘结剂、双面胶能够被熔掉，不会产生残留。通过将极耳预固定在壳体的内壁上，焊接的位置能够更精确。

在一个例子中，如图1、5、6所示，所述第一外壳11和所述第二外壳12中的至少一个包括顶部和侧壁部。所述侧壁部围绕所述顶部的边缘设置并且与所述顶部的边缘连接。所述极耳的另一端与所述顶部焊接连接。例如，极耳的一端采用上述焊接的方式焊接在第一外壳11或者第二外壳12的顶部。所述顶部呈内凹的弧面结构或者外凸的弧面结构。上述两种弧面结构使得顶部具有更大的面积，这使得极耳的焊接更容易。

此外，内凹的弧面结构具有缓冲的功能。在组装完毕后，纽扣电池会进行注液、化成、分容等工序。在该过程中，腔体内会产生气体，造成内压升高。如果顶部是平面，由于内压的升高，则会导致顶部鼓胀。内凹的弧面使得在内压升高过程中，顶部逐渐变平，从而缓冲了内压升高带来壳体的形变，保持壳体的外形规整。

此外，外凸的弧面能够减顶部边缘的应力集中，提高了顶部的结构强度。在内压升高过程中，相对于平面的顶部，外凸的弧面能具有更高的结构强度，故不易发生变形。

在其他示例中，极耳也可以与侧壁部连接。

在一个例子中，如图1、4所示，所述第一外壳11和所述第二外壳12均包括连接在一起的顶部和侧壁部。例如，第一外壳11包括第一顶部109和第一侧壁部105；第二外壳12包括第二顶部103和第二侧壁部106。两个外壳均呈一端封闭，另一端敞开的筒状结构。例如，第一外壳11包括第一侧壁部105和第二侧壁部106所述第一外壳11与所述第二外壳12以开口端相对的方式扣合连接。在两个所述侧壁部之间设置有环状密封件15。所述环状密封件15的一个边缘呈V形结构151，如图7所示。所述环状密封件15套设在其中一个所述侧壁部外(例如第一侧壁部105)并且该侧壁部的边缘伸入所述V形结构151内，并形成挤压。

例如，如图4所示，第一侧壁部105的边缘挤压V形结构151。第一侧壁部105沿轴向伸入V形结构151的尺寸为L4，V型结构在轴向剩余的尺寸为L5。其中，L4＜L5≤0.5mm。在该尺寸范围内，在该处的密封效果良好，并且V形结构151能够保持足够的结构强度，不会被损坏。

在该例子中，V形结构151能够有效地包裹第一侧壁部105的开口端，从而形成了L形的密封边。通过这种方式，两个外壳之间的密封效果更好。

例如，在L形的密封边外侧涂有密封胶108。密封胶108能够填充第二外壳12与环状密封件15在拐角处的缝隙，从而使得两个外壳的密封效果良好。

在一个例子中，如图1所示，在所述第一外壳11的开口端处和所述第二外壳12的开口端处分别形成密封部位，两个所述侧壁部在两个所述密封部位之间的部分是间隔的，所述环状密封件15的位于两个所述开口端处的厚度大于沿轴向的中部的厚度，所述环状密封件15的厚度较大的其中一端形成所述V型结构。例如，通过滚压加工的方式在上述两个开口端处将第一外壳11和第二外壳12相互压紧，以形成两道条状的环形密封。

在该例子中，壳体形成了两道条状的环形密封，相比于第一侧壁部105和第二侧壁部106在重合的部位进行整体的面密封的方式，条状的环形密封形成的挤压力更大，这使得两个壳体的密封效果更加优良。

此外，在两道条状的环形密封之间的部分，第一侧壁部105和第二侧壁部106是相互间隔的，二者之间存在空间。该空间形成了缓冲空间。这样，即使第一侧壁部105和第二侧壁部106在间隔的区域发生局部形变，也不会影响壳体的密封。

此外，环状密封件15在两道密封处的厚度大于其轴向中部的厚度。如图7中端部152和V形结构151所示。通过这种设置，较厚的部位在被两个外壳挤压时，能够发生更大的弹性形变，这使得壳体的密封效果更加优良。

此外，环状密封件15的厚度较大的其中一端形成V形结构151。V形结构151的靠近第二壳体的开口端的部位具有更大的厚度，这使得V形结构151与两个外壳之间形成的密封效果更好。

在一个例子中，环状密封件15是注塑成型的。这样，V形结构151是通过注塑的方式形成的，而不是在组装壳体过程中先预留出一部分，再向内弯折而成的。注塑成型能保证V形结构151的尺寸精度，加工的一致性。

在一个例子中，如图1-2所示，外侧的侧壁部的开口端整体向内收缩，以挤压环状密封件15。例如，第二侧壁部106的开口端向内收缩以形成环形弯折部101。环形弯折部101能够对环状密封件15形成周向的压力，从而形成条状的环形密封。通过这种方式，第一外壳11与第二外壳12的密封效果良好。

例如，环形弯折部101弯折的尺寸L1≤0.5mm。该尺寸范围壳体的密封效果良好。

在一个例子中，如图1、3所示，外侧的侧壁部(例如第二侧壁部106)的开口端的局部向内凸出，以形成收口部102。例如，在环形弯折部101的局部向内凸出，以形成收口部102。例如，收口部102为多个，多个收口部102均匀地分布在该侧壁部(例如，第二侧壁部106)的开口端。收口部102使得第一外壳11与第二外壳12的结合力更大，壳体的整体性更好。

例如，收口部102的弯折尺寸L2≤1mm，L1＜L2。该在尺寸范围内，第一外壳11和第二外壳12的连接效果良好。

在其他示例中，收口部102也可以仅设置有一个。

在一个例子中，如图1-2所示，内侧的所述侧壁部(例如，第一侧壁部105)在与外侧的侧壁部(例如，第二侧壁部106)的开口端对应的部位形成环形收缩部107。所述开口端朝向所述环形收缩部107弯曲。环形收缩部107为向内收缩的环形斜面。在该例子中，环状密封件15被挤压在环形弯折部101和环形斜面之间。环形斜面相对于竖直的面，与环形弯折部101具有更大的接触面积，这使得在该处的密封效果更加良好。

此外，环形收缩部107使得两个外壳的扣合更加牢固。

在一个例子中，两个所述侧壁部中位于内侧的所述侧壁部(例如第一侧壁部105)的内径被配置为由顶部向开口端逐渐增加。例如，侧壁部的内径呈线性增加，或者在局部呈阶梯状增加。由于开口端的内径最大故电芯13容易被装到腔体内。

在一个例子中，如图4、5所示，位于内侧的所述侧壁部(例如第一侧壁部105)的位于开口端的边缘具有向外突出的环形凸起104。在进行密封时，位于外部的侧壁部(例如第二侧壁部106)会在于环形凸起104对应的位置形成挤压。环形凸起104距离外侧的侧壁部(例如第二侧壁部106)更近，从而更容易与壳体形成密封，并且密封效果更加良好。

例如，如图4所示，环形凸起104沿径向挤压环形密封件。这样，环状密封件15在其被挤压的部位形成了压强集中区，使得环状密封件15和外侧的外壳(例如第二外壳12)二者之间的密封效果更好。

在一个例子中，所述极耳包括位于两端的焊接区。其中一个焊接区与电芯13的一个集流体焊接连接，另一个焊接区与壳体焊接连接。两个焊接区分别位于相对的两个表面上。在所述极耳的焊接区以外的区域覆盖有绝缘材料。例如，绝缘材料为绝缘膜或者绝缘涂层。绝缘材料的材质为塑料、玻璃纤维、橡胶、硅胶等。绝缘材料能有效地避免极耳与电芯13的端部接触，防止电芯13发生短路。

此外，由于壳体不需要预留出用于极耳与电芯13的端部间隔的空间，电芯13能够做的更大。通过这种方式，电池的容量能够显著提高。

根据本公开的另一个实施例，提供了一种电子设备。电子设备可以是但不局限于耳机、手机、笔记本电脑、助听器、VR设备、AR设备、电子手表、游戏机等。该电子设备包括上述的纽扣电池。

该电子设备具有安全性能良好的特点。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (13)

1.一种纽扣电池，其特征在于：包括：

电芯；

至少一个极耳，至少一个所述极耳的一端与所述电芯的一个集流体连接；

壳体，所述壳体包括第一外壳和第二外壳，所述第一外壳与所述第二外壳密封连接，以包围形成腔体，所述电芯和所述极耳位于所述腔体内，至少一个所述极耳的另一端被焊接到所述第一外壳的内壁上或者所述第二外壳的内壁上，焊道或者焊点由所述极耳与所述第一外壳的内壁接触的部位向外扩散，或者由所述极耳与所述第二外壳的内壁接触的部位向外扩散；

所述第一外壳和所述第二外壳均包括连接在一起的顶部和侧壁部，所述第一外壳与所述第二外壳以开口端相对的方式扣合连接，在两个所述侧壁部之间设置有环状密封件，所述环状密封件的一个边缘呈V形结构，所述环状密封件套设在其中一个所述侧壁部外，并且该侧壁部的边缘伸入所述V形结构内，所述侧壁部的边缘挤压所述V形结构，所述侧壁部沿轴向伸入V形结构的尺寸为L4，所述V形结构在轴向剩余的尺寸为L5，其中，L4＜L5≤0.5mm；

所述顶部整体呈内凹的弧面结构或者外凸的弧面结构。

2.根据权利要求1所述的纽扣电池，其特征在于：在所述第一外壳和所述第二外壳被密封连接之前或者密封连接之后进行焊接。

3.根据权利要求1所述的纽扣电池，其特征在于：所述第一外壳和所述第二外壳中的至少一个包括顶部和侧壁部，所述侧壁部围绕所述顶部的边缘设置并且与所述顶部的边缘连接，所述极耳的另一端与所述顶部焊接连接。

4.根据权利要求1所述的纽扣电池，其特征在于：外侧的所述侧壁部的口部边缘整体向内收缩，以挤压环状密封件。

5.根据权利要求4所述的纽扣电池，其特征在于：外侧的所述侧壁部的口部边缘的局部向内凸出，以形成收口部。

6.根据权利要求5所述的纽扣电池，其特征在于：所述收口部为多个，并且均匀地分布在该侧壁部的边缘。

7.根据权利要求5所述的纽扣电池，其特征在于：内侧的所述侧壁部在与所述口部边缘对应的部位形成环形收缩部，所述口部边缘朝向所述环形收缩部弯曲。

8.根据权利要求1所述的纽扣电池，其特征在于：内侧的所述侧壁部的位于开口端的边缘具有向外突出的环形凸起。

9.根据权利要求1所述的纽扣电池，其特征在于：在所述第一外壳的开口端处和所述第二外壳的开口端处分别形成密封部位，两个所述侧壁部在两个所述密封部位之间的部分是间隔的，所述环状密封件的位于两个所述开口端处的厚度大于沿轴向的中部的厚度，所述环状密封件的厚度较大的其中一端形成所述V形结构。

10.根据权利要求1-9中的任意一项所述的纽扣电池，其特征在于：所述环状密封件是注塑成型的。

11.根据权利要求1所述的纽扣电池，其特征在于：所述极耳包括位于两端的焊接区，在所述极耳的焊接区以外的区域覆盖有绝缘材料。

12.根据权利要求1所述的纽扣电池，其特征在于：在进行焊接时，焊针位于所述壳体的外侧或者内侧，并且与所述壳体相抵。

13.一种电子设备，其特征在于：包括如权利要求1-12中的任意一项所述的纽扣电池。

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