本實(shí)用新型涉及紐扣(或扣式)電池領(lǐng)域，特別是涉及一種具有環(huán)形支架的紐扣電池。

背景技術(shù)：

紐扣電池是高度與直徑之比例小于1和徑向橫截面為圓形的微型電池。原則上凡是電化學(xué)電勢(shì)具有差異的兩種物質(zhì)均可以作為潛在的紐扣電池的正負(fù)極活性物質(zhì)，配合必要的其他材料即可裝配出具有不同額定電壓的紐扣電池。目前紐扣電池已經(jīng)普遍應(yīng)用在諸多工業(yè)控制電子設(shè)備和消費(fèi)電子類產(chǎn)品中，尤其是額定電壓是3V左右的紐扣電池，例如一次性鋰錳紐扣電池、可充電鋰錳紐扣電池，以及超級(jí)電容器紐扣電池等。日益小型化的電子產(chǎn)品，例如智能穿戴電子產(chǎn)品，對(duì)可充電紐扣電池提出了尺寸更小、容量更大、工作電壓更高以及工作電流更大的要求。因此新型紐扣電池在材料技術(shù)和裝配制造技術(shù)兩個(gè)方面都需要革新和發(fā)展。在充分地利用紐扣電池內(nèi)腔中有限的空間的同時(shí)，增加電池結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，對(duì)保證電芯工作的可靠性和提高電池制造的成品率，意義重大，是裝配制造技術(shù)革新的課題之一。

一般的，卷邊封口的紐扣電池由正極殼、負(fù)極殼、塑料密封圈、集流體、電解液和電芯組成。電芯的具體形式由電池電化學(xué)材料體系、容量要求、放電倍率性能要求和制造能力等綜合因素共同決定。通常，正極極片、隔膜和負(fù)極極片組成的序列組被卷繞或?qū)盈B，并施以必要的輔料而形成電芯，其中層疊的結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)序列組。電芯填充在紐扣電池的內(nèi)腔中，正負(fù)極電極與正負(fù)外殼的電氣連接對(duì)于不同類型紐扣電池有不同的方式，而盡可能增大電芯在內(nèi)腔中占據(jù)的體積比例是電池設(shè)計(jì)者追求的目標(biāo)。在卷邊封口式紐扣電池裝配的最后階段，正極殼開口邊緣被壓緊在負(fù)極殼周邊的塑料密封圈上，三個(gè)配件緊密接觸以實(shí)現(xiàn)電池密封。從力學(xué)角度分析，在卷邊封口的瞬間，模具在卷邊處施加的力可以分解到紐扣電池正負(fù)極殼表面的法向方向和徑向，這兩個(gè)分量全部指向電芯。因此電芯在封口密封圈內(nèi)側(cè)壁位置易于受到損傷，導(dǎo)致電池達(dá)不到預(yù)計(jì)的設(shè)計(jì)指標(biāo)，嚴(yán)重者甚至引起電池漏液或短路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，本實(shí)用新型的目的之一在于提供一種新型的具有環(huán)形支架的紐扣電池，可有效地應(yīng)用在電化學(xué)體系不受限和電芯類型多樣化的紐扣電池中，克服了通行的卷邊封口工藝易于損傷電芯的問(wèn)題，穩(wěn)固了電池的結(jié)構(gòu)，便于存儲(chǔ)適度的電解液，有利于較高容量和較高使用壽命指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

一種具有環(huán)形支架的紐扣電池，包括正極殼、負(fù)極殼、絕緣密封圈和電芯體，所述正極殼形成容置腔，所述負(fù)極殼與所述正極殼的開口結(jié)合以密封所述容置腔，所述絕緣密封圈設(shè)置在負(fù)極殼的邊緣處以電性隔絕正極殼和負(fù)極殼，所述電芯體設(shè)于所述容置腔內(nèi)并與正極殼、負(fù)極殼電性連接，還包括環(huán)形支架，所述環(huán)形支架位于所述電芯體與正極殼之間，且環(huán)形支架的內(nèi)側(cè)周壁毗鄰所述電芯體，所述環(huán)形支架為具有多孔結(jié)構(gòu)的材質(zhì)制成，所述環(huán)形支架的多孔結(jié)構(gòu)的孔徑為微米級(jí)或納米級(jí)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)形支架的孔隙度不低于30％。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)形支架的孔隙度為90％。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)形支架為多孔金屬纖維環(huán)形支架或泡沫金屬環(huán)形支架。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)形支架內(nèi)的孔徑小于100納米。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)形支架包括環(huán)形本體和由環(huán)形本體外側(cè)周壁延伸而出的外延翻邊，所述外延翻邊的末端毗鄰所述正極殼的內(nèi)表面，所述外延翻邊的頂面毗鄰所述絕緣密封圈，所述環(huán)形本體的內(nèi)側(cè)周壁毗鄰所述電芯體。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述正極殼包括殼底和側(cè)壁，所述外延翻邊的末端毗鄰所述正極殼的側(cè)壁的內(nèi)表面，所述外延翻邊、所述環(huán)形本體、所述正極殼的側(cè)壁以及殼底共同圍成一環(huán)形空腔。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)形支架的環(huán)形本體上還形成通孔，所述通孔的孔徑為毫米級(jí)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電芯體包括層疊設(shè)置的正極極片、隔膜、負(fù)極極片，且所述正極極片朝向正極殼與正極殼形成電連接，所述負(fù)極極片朝向負(fù)極殼與負(fù)極殼形成電連接。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電芯體包括層疊并卷繞設(shè)置的正極極片、隔膜、負(fù)極極片，以及與正極極片連接的正極耳和與負(fù)極極片連接的負(fù)極耳，所述正極耳與正極殼電連接，所述負(fù)極耳與負(fù)極殼電連接。

上述紐扣電池通過(guò)在內(nèi)腔中設(shè)置環(huán)形支架，且環(huán)形支架為多孔結(jié)構(gòu)，不但可以在正負(fù)極殼結(jié)合過(guò)程中保障電芯體不受損傷，避免紐扣電池尺寸變形，還可充分利用內(nèi)腔空間，便于存儲(chǔ)適度的電解液，有利于提升電池容量和延長(zhǎng)使用壽命。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的具有環(huán)形支架的紐扣電池的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型另一實(shí)施例的具有環(huán)形支架的紐扣電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的具有環(huán)形支架的紐扣電池，包括正極殼3、負(fù)極殼2、絕緣密封圈4、環(huán)形支架5和電芯體6。

所述正極殼3、負(fù)極殼2和絕緣密封圈4經(jīng)過(guò)精密組合形成紐扣電池的內(nèi)腔，環(huán)形支架5、電芯體6等則容置在內(nèi)腔中。所述電芯體6可以是由正極極片、隔膜和負(fù)極極片組成的序列組經(jīng)過(guò)卷繞或至少一次平面的層疊制成。所述電芯體6包含了電解質(zhì)，電解質(zhì)可以是液態(tài)、膠體或固體，所述電芯體的正負(fù)極片與正極殼3、負(fù)極殼2的電連接是各自通過(guò)特定形式的集流體以點(diǎn)接觸、線接觸、面接觸方式中的至少一種實(shí)現(xiàn)的。

具體的，所述正極殼3包括殼底和側(cè)壁，殼底和側(cè)壁共同圍成一具有開口的容置腔。所述絕緣密封圈4設(shè)置在負(fù)極殼2的邊緣處，所述負(fù)極殼2與所述正極殼3的開口結(jié)合以密封所述容置腔，且負(fù)極殼2與正極殼3之間通過(guò)絕緣密封圈4電性隔絕。絕緣密封圈4可由塑料制成。

所述環(huán)形支架5為具有多孔結(jié)構(gòu)的材質(zhì)制成，所述環(huán)形支架5的多孔結(jié)構(gòu)的孔徑為微米級(jí)或納米級(jí)。微米級(jí)應(yīng)理解為涵蓋幾個(gè)微米至幾百個(gè)微米的尺寸范圍，同理，納米級(jí)也應(yīng)理解為涵蓋幾個(gè)納米至幾百個(gè)納米的尺寸范圍。優(yōu)選的，所述環(huán)形支架內(nèi)的孔徑小于100納米。多孔結(jié)構(gòu)的孔徑可用氣體吸附法或壓汞法測(cè)定。所述環(huán)形支架5的內(nèi)側(cè)周壁毗鄰所述電芯體6。所述環(huán)形支架5的外側(cè)周壁毗鄰所述正極殼3的側(cè)壁的內(nèi)表面。所述環(huán)形支架5的頂面毗鄰所述絕緣密封圈4，所述環(huán)形支架5的底面毗鄰所述正極殼3的殼底。所述環(huán)形支架5不但可以保障負(fù)極殼2與正極殼3在結(jié)合時(shí)不變形，還因其具有多孔結(jié)構(gòu)而可充分利用電池內(nèi)腔空間，用于存儲(chǔ)電解液。

一實(shí)施例中，所述環(huán)形支架5的孔隙度不低于30％?？紫抖仁侵腑h(huán)形支架中所有孔隙(多孔結(jié)構(gòu))體積之和與所述環(huán)形支架的外觀體積之比。一優(yōu)選的實(shí)施例中，所述環(huán)形支架5的孔隙度為90％。一具體實(shí)施例中，可將低合金鋼粉、發(fā)泡劑和固化劑均勻混合，軋制成型，然后在真空中加熱經(jīng)發(fā)泡、固化和燒結(jié)，制成孔隙度為90％的環(huán)形支架5。

另外的一些實(shí)施例中，所述環(huán)形支架5可為多孔金屬纖維環(huán)形支架或泡沫金屬環(huán)形支架。泡沫金屬是指含有泡沫氣孔的特種金屬材料。這些金屬材料可以是鋁、鋁合金、鎳、鎳合金、不銹鋼、鈦中的一種。所述環(huán)形支架5還可以是由多種金屬和合金以及難熔金屬的碳化物、氮化物、硼化物和硅化物、含氟塑料等制成。

如圖2所示，另一實(shí)施例提供的紐扣電池結(jié)構(gòu)與圖1所示結(jié)構(gòu)類似，不同之處在于，所述環(huán)形支架51包括環(huán)形本體52和由環(huán)形本體52外側(cè)周壁延伸而出的外延翻邊53。所述外延翻邊53垂直于紐扣電池的軸向方向。所述外延翻邊53的末端毗鄰所述正極殼3的內(nèi)表面，更具體的，所述外延翻邊53的末端毗鄰所述正極殼3的側(cè)壁的內(nèi)表面。所述外延翻邊53的頂面毗鄰所述絕緣密封圈4，所述環(huán)形本體52的內(nèi)側(cè)周壁毗鄰所述電芯體6。

所述外延翻邊53、所述環(huán)形本體52、所述正極殼3的側(cè)壁以及殼底共同圍成一環(huán)形空腔50。所述環(huán)形空腔50亦可用于更大限度的利用電池內(nèi)腔，存儲(chǔ)電解液。

在另外的一些實(shí)施例中，所述環(huán)形支架50的環(huán)形本體52上還形成通孔，所述通孔的孔徑為毫米級(jí)。即，所述通孔的孔徑數(shù)量級(jí)大于所述環(huán)形支架50的多孔結(jié)構(gòu)的孔徑的數(shù)量級(jí)。所述通孔可直接連通電芯體6和環(huán)形空腔50。

以下再結(jié)合兩個(gè)不同的制作實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明上述紐扣電池的制作過(guò)程。

實(shí)例1

首先預(yù)制目標(biāo)規(guī)格的負(fù)極殼2、正極殼3、和環(huán)形支架5，然后絕緣密封圈4被注塑在負(fù)極殼2周沿而組成套件。將活性炭、導(dǎo)電劑和粘合劑按設(shè)計(jì)配比制成前驅(qū)體，再壓片并復(fù)合集流網(wǎng)，制成極片。極片經(jīng)過(guò)充分真空干燥后移入氮?dú)獗Ｗo(hù)真空手套箱，并在電解液中浸泡預(yù)定時(shí)間。將極片置入負(fù)極殼2，且集流網(wǎng)面貼覆負(fù)極殼2，接著鋪設(shè)隔膜，滴加定量電解液，然后嵌入環(huán)形支架5，之后置入另一極片，無(wú)集流網(wǎng)的一面朝向隔膜，再將正極殼3沿絕緣密封圈4周邊合入，最后用模具將正極殼3的開口邊緣壓合在絕緣密封圈4上，形成紐扣電池。該實(shí)例中，上述兩個(gè)極片和隔膜構(gòu)成所述的電芯體6。

實(shí)例2

負(fù)極殼2、正極殼3、絕緣密封圈4和環(huán)形支架5的預(yù)制同上述實(shí)例1。用業(yè)界成熟的鋰離子電池卷芯工藝將鋁基材錳酸鋰正極極片、隔膜和銅基材碳負(fù)極極片卷制成帶極耳的電芯，經(jīng)過(guò)充分干燥后置入氬氣保護(hù)真空手套箱，將負(fù)極極耳焊接在負(fù)極殼2上，然后嵌入環(huán)形支架5，再將正極極耳焊接在正極殼3上，接著注入定量的電解液。最后用模具將正極殼3的開口邊緣壓合在絕緣密封圈4上形成紐扣電池。經(jīng)過(guò)化成后得到3.6V的鋰離子紐扣電池。在本實(shí)例中，具有極耳的錳酸鋰極片、隔膜和碳極片的序列組被卷制成電芯體6。

上述所舉實(shí)例僅示出紐扣電池結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，所述的裝配順序和方式，電芯體涉及的材料種類及電芯體的制成方式、形狀，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。