一种自泄压式钮扣锂二次电池

摘要

本发明公开了一种自泄压式钮扣锂二次电池，包括壳体，壳体内设置电芯，壳体包括铆合连接的上壳体和下壳体，上壳体和下壳体均为单侧开口内部中空的金属壳体；上壳体的外侧壁上设有绝缘胶圈，绝缘胶圈位于所述上壳体与所述下壳体之间；下壳体的开口端上等距开设若干槽口，槽口贴附于绝缘胶圈上。槽口的设计能够使其在铆合后牢牢扣紧绝缘胶圈，达到紧密结合的作用，电池密封性好，同时，当扣式锂二次电池发生短路失效时，可透过本发明提出的高分子溃缩概念及搭配紧密的铆合方式、藉其槽口处进行泄压。本发明的电池不仅增益密封效果也兼具防爆作用，且结构简单无需增加其他部件，成本低。

权利要求

1.一种自泄压式钮扣锂二次电池，包括壳体，所述壳体内设置电芯，其特征在于，所述壳体包括铆合连接的上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体均为单侧开口内部中空的金属壳体；所述上壳体的外侧壁上设有绝缘胶圈，所述绝缘胶圈位于所述上壳体与所述下壳体之间；所述下壳体的开口端上等距开设若干槽口，所述槽口贴附于所述绝缘胶圈上；

绝缘胶圈采用高分子材料、绝缘性复合材料或橡胶材料制成；

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所述高分子材料的分子量小于10 g/mol，其热变形温度为40 300℃，其熔融指数大于~

0.25 g/10min；

透过高分子溃缩使电池内部气体压力得到释放；

所述高分子材料由至少一种共聚物组成；所述共聚物的立体结构为等规立构、间规立构或无规立构；所述共聚物的排列方式为随机共聚合物、块状共聚合物或接枝共聚合物；

所述共聚物为聚丙烯、聚氯乙烯、聚二氯亚乙烯、聚乙烯、乙烯一醋酸乙烯酯共聚物、聚苯乙烯、ABS及苯乙烯共聚类树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸酯类树脂、聚酰胺、聚甲醛、酚醛树酯、改质聚氧化二甲苯、聚硫化二甲苯、聚醚醚酮中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的一种自泄压式钮扣锂二次电池，其特征在于，所述绝缘胶圈为利用射出成型形成的壳体单组件。

3.根据权利要求1所述的一种自泄压式钮扣锂二次电池，其特征在于，所述绝缘胶圈通过注塑工艺形成于所述上壳体的外侧壁上。

4.根据权利要求1所述的一种自泄压式钮扣锂二次电池，其特征在于，所述上、下壳体的端面为电池两极；所述电芯安装于壳体内部，包括第一电极、第二电极与设置于两电极间的隔膜，第一电极、隔膜及第二电极采取卷绕方式或叠片方式形成电芯。

说明书

一种自泄压式钮扣锂二次电池

技术领域

[0001] 本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种自泄压式钮扣锂二次电池。

背景技术

[0002] 常见的钮扣锂二次电池壳具的结构由小壳金属、绝缘胶圈及大壳金属组成。为了避免水分影响到电池品质，于製作生产时通常在手套箱或有露点控管之乾燥室内进行组装；而因钮扣锂二次电池在製程中并无去气工站，再加上壳具于组合过程中，易将周遭气体一併压缩至壳体内部，形成原先内部压力，此时若再加上非常规原因，例如：电池内、外部短路造成升温，温度间接使内部电解液发生反应而产生气体，进而造成内部压力增加，导致厚度尺寸超规、更甚爆裂等问题。

[0003] 常见的安全疑虑，如正负极对位不良，直接接触造成之短路，电池温度升高、内部化学反应产气使得压力过大进而起火燃烧、壳具爆开等。现行多数的技术在短路保护主要改善方向如下：在壳具周围新增洩压孔(CN103262296B具有爆炸防护的纽扣电池)、以不同壳具设计增加铆合紧密度(CN107425145A一种钮扣式锂电芯密封结构及密封方法、CN209418566U一种高密封性的扣式电池)、新增耐压安全阀(CN105552275B一种扣式可充电锂离子电池)、于电池内部设置可逆热保险丝(CN103262288B具有带有热保险装置的绕组电极的纽扣电池)等，较少在绝缘胶圈高分子改性上。

发明内容

[0004] 本发明提供了一种自泄压式钮扣锂二次电池，解决了钮扣锂二次电池泄压的技术问题。

[0005] 为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种自泄压式钮扣锂二次电池，包括壳体，所述壳体内设置电芯，所述壳体包括铆合连接的上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体均为单侧开口内部中空的金属壳体；所述上壳体的外侧壁上设有绝缘胶圈，所述绝缘胶圈位于所述上壳体与所述下壳体之间；所述下壳体的开口端上等距开设若干槽口，所述槽口贴附于所述绝缘胶圈上。

[0006] 进一步地，所述绝缘胶圈为利用射出成型形成的壳体单组件。

[0007] 进一步地，所述绝缘胶圈通过注塑工艺形成于所述上壳体的外侧壁上。

[0008] 进一步地，所述上、下壳体的端面为电池两极；所述电芯安装于壳体内部，包括第一电极、第二电极与设置于两电极间的隔膜，第一电极、隔膜及第二电极采取卷绕方式或叠片方式形成电芯。

[0009] 进一步地，绝缘胶圈采用高分子材料、绝缘性复合材料或橡胶材料制成。

[0010] 进一步地，所述高分子材料的分子量小于106g/mol，其热变形温度为40～300℃，其熔融指数大于0.25g/10min。

[0011] 进一步地，所述高分子材料由至少一种共聚物组成；所述共聚物的立体结构为等规立构、间规立构或无规立构；所述共聚物的排列方式为随机共聚合物、块状共聚合物或接枝共聚合物。

[0012] 进一步地，所述共聚物为聚丙烯、聚氯乙烯、聚二氯亚乙烯、聚乙烯、乙烯一醋酸乙烯酯共聚物、聚苯乙烯、ABS及苯乙烯共聚类树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸酯类树脂、聚酰胺、聚甲醛、酚醛树酯、改质聚氧化二甲苯、聚硫化二甲苯、聚醚醚酮中的一种或多种。

[0013] 本发明所达到的有益效果：下壳体的开口端上等距开设若干槽口，槽口贴附于绝缘胶圈上；槽口的设计能够使其在铆合后牢牢扣紧绝缘胶圈，达到紧密结合的作用，电池密封性好，同时，当扣式锂二次电池发生短路失效时，可透过本发明提出的高分子溃缩概念及搭配紧密的铆合方式、藉其槽口处进行泄压。本发明的电池不仅增益密封效果也兼具防爆作用，且结构简单无需增加其他部件，成本低。

附图说明

[0014] 图1为本发明扣式锂二次电池的结构示意图；

[0015] 图2为本发明扣式锂二次电池的泄压示意图。

[0016] 图中：1‑上壳体；2‑下壳体；3‑绝缘胶圈；4‑槽口。

具体实施方式

[0017] 下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

[0018] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0019] 此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

[0020] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0021] 如图1所示，一种自泄压式钮扣锂二次电池，包括壳体，壳体内设置电芯。壳体包括铆合连接的上壳体1和下壳体2，上壳体1和下壳体2均为单侧开口内部中空的金属壳体；上壳体1的外侧壁上设有绝缘胶圈3，绝缘胶圈3位于上壳体1与下壳体2之间；下壳体2的开口端上等距开设若干槽口4，槽口4贴附于绝缘胶圈3上。

[0022] 本实施例中，上壳体1和下壳体2均由金属材料制成。上壳体1和下壳体2均利用机械抽拉加工，成型为单侧开放中空圆柱状壳体，且于下壳体2开口端侧壁以机械加工进行槽口4磨切，槽口4结构可为分段的不连续边。槽口4数量不少于1个，槽口4优选为V字型或U字型。槽口4贴附于绝缘胶圈3上，不仅增强铆合密封强度，电池还能够通过槽口4进行泄压。

[0023] 上、下壳体的端面为电池两极；电芯安装于壳体内部，包括第一电极、第二电极与设置于两电极间的隔膜，第一电极、隔膜及第二电极采取卷绕方式或叠片方式形成电芯。

[0024] 绝缘胶圈3通过注塑工艺形成于上壳体1的外侧壁上。绝缘胶圈用于绝缘上、下壳体，并因其具有弹性，也可增强电池气密性。

[0025] 绝缘胶圈3采用高分子材料、绝缘性复合材料或橡胶材料制成。高分子材料的分子6
量小于10g/mol，其热变形温度为40～300℃，其熔融指数大于0.25g/10min。本实施例中，
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高分子材料的分子量为小于10g/mol、10‑10g/mol或10‑10g/mol。

[0026] 如图2所示，图中箭头表示气体压力方向。在钮扣锂二次电池发生因短路而造成温升及内部化学反应使得电池内部压力过大时，温度藉由壳具传导至绝缘胶圈3，再由本发明设计之热变形温度，透过高分子溃缩使电池内部气体压力得到释放，加上槽口4设计紧密的铆合，使电池不至于爆开，提高厚度尺寸的稳定性与使用安全性、增加安全可靠度，达到避免因短路造成之起火爆炸风险。

[0027] 高分子材料由至少一种共聚物组成。共聚物的立体结构为等规立构、间规立构或无规立构；共聚物的排列方式为随机共聚合物、块状共聚合物或接枝共聚合物。

[0028] 上述共聚物为聚丙烯、聚氯乙烯、聚二氯亚乙烯、聚乙烯、乙烯一醋酸乙烯酯共聚物、聚苯乙烯、ABS及苯乙烯共聚类树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸酯类树脂、聚酰胺、聚甲醛、酚醛树酯、改质聚氧化二甲苯、聚硫化二甲苯中的一种或多种。

[0029] 对比实施例1、

[0030]

[0031] 上表中，A表示以Flame Retardant PP为主的复合材料；B表示以High Heat Resistance PP为主的复合材料；C表示以PCTG为主的复合材料；D表示以K‑Resin为主的复合材料。

[0032] 对比实施例1中，#1与#2为实验对照组，条件为无槽口之下壳体及无热溃缩设计之胶圈，选用A、B两种复合材料，依其不同热变形温度及熔融指数，可以观察到在Hot plate实验中(将电池置于加热棒上，加热于底部)，壳体随温度升高，弹开所需时间渐短。这是由于加热使电池内部发生化学反应，所产生的气体压力足以使壳体弹开，此时若下壳体无槽口设计、以及洩压设计，一但内部气体压力超过紧密铆合的力量，便会有壳体爆开的危险；

[0033] 对比实施例1中，#3～#8，为本发明提出的高分子溃缩概念及搭配紧密的铆合方式、藉其槽口处进行泄压。选用C、D两种复合材料，依其不同热变形温度及熔融指数，可以观察到在Hot plate实验中，随温度升高，电池内部发生化学反应，所产生的气体压力，此时藉由本发明所提出之高分子溃缩概念及搭配紧密的铆合方式、藉其槽口处进行泄压。本发明的电池不仅增益密封效果也兼具防爆作用，且结构简单无需增加其他部件，成本低，提高厚度尺寸的稳定性与使用安全性、增加安全可靠度，达到避免因短路造成之起火爆炸风险。

[0034] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。