[發明專利]具有爆炸防護的紐扣電池

有效

• 申請號: 201180049997.4
• 申請日: 2011-09-20
• 公開（公告）號: CN103262296A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: W.高格勒
• 申請（專利權）人: 瓦爾達微電池有限責任公司
• 主分類號: H01M2/12
• 分類號: H01M2/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 姜云霞

技術領域

本發明涉及一種紐扣電池，其具有以液體密封的方式封閉的殼體，包括電池杯、電池蓋和密封件。

背景技術

紐扣電池通常具有包括兩個半殼件的殼體，電池杯和電池蓋。在示例中，這些部件可通過作為沖拔件的鍍鎳深沖金屬片而制成。通常電池杯具有正極性，而電池蓋具有負極性。殼體可廣泛地包含各種不同的電化學系統，例如，鋅/二氧化錳、一次和二次鋰離子系統或者諸如鎳/鎘或鎳/金屬氫化物之類的二次系統。

傳統上，紐扣電池以液體密封方式通過結合塑性環將電池杯邊緣在電池蓋邊緣上敲平而封閉，塑性環布置在電池杯與電池蓋之間并且同時還用作密封元件以及用于使電池杯和電池蓋電絕緣。諸如此類的紐扣電池例如在DE?31?13?309中描述。

可替代地，還可以制造專門通過壓配合將電池杯和電池蓋沿軸向方向保持在一起的紐扣電池，并且其相應地不具有卷疊的杯邊緣。諸如此類的紐扣電池及其生產例如在WO?2010/089152?Al中和德國專利申請10?2009?017?514.8中描述。從WO?2010/089152?Al中可見，不具有卷疊杯邊緣的殼體特別適合于二次鋰離子系統，其中，電極被構建成優選地包括扁平電極和分離層的螺旋繞組形式。

鋰離子系統可例如具有作為陰極的鋰金屬氧化物的化合物和作為陽極的諸如石墨之類的鋰離子插入材料。在充電過程中，鋰離子移出鋰金屬氧化物的化合物并插入陽極中。在過充電的情況下，移出的鋰離子可能多于陽極能夠吸收的鋰離子。因此，金屬鋰沉積在陽極的表面上。如果充電過程進一步繼續且電壓相應進一步增大，特別是增大到顯著大于4.2?V的水平，則電解液組分可能分解并導致電池產生嚴重的電液泡。另外，鋰金屬氧化物的化合物的結構隨著鋰移出的進展而變得更加不穩定，直到最終隨氧氣釋放而崩潰。這些過程導致電池嚴重受熱并甚至可能導致爆炸燃燒。

為了確保使用鋰離子系統的紐扣電池的操作安全，常見的是為此原因使電池殼體設置有爆破膜。在示例中，具有諸如此類的殼體的紐扣電池在DE?103?13?830?Al中獲悉。

還已知的是，使用安全電子設備增強鋰離子系統操作安全，這種安全電子設備監視充電和放電過程，而且還針對不正確操作、甚至特別針對外部短路而提供防護。可替代地或另外地，鋰離子系統也可設置有熔斷絲，其在高于限定溫度時熔斷并且可突然中斷充電或放電過程。然而，熔斷絲具有的缺點在于，在一些情形中，熔斷絲也可能在不存在任何特定著火或爆炸風險的情況下由于外部熱量供應而熔斷。電子熔斷絲因而通常是優選的。然而，電子熔斷絲相對較貴。

發明內容

本發明所基于的目的在于，提供一種紐扣電池，特別是基于二次鋰離子系統的紐扣電池，其具有能夠以至少與現有技術中已知的解決方案同樣可靠的方式確保紐扣電池的操作安全的安全跳閘結構。

該目的通過具有權利要求1的特征的紐扣電池實現。根據本發明的紐扣電池的各優選實施例在從屬權利要求2至12中具體說明。由此所有權利要求的措辭通過引入包含在本說明書的內容中。

根據本發明的一種紐扣電池具有殼體，殼體包括兩個半殼件：電池杯和電池蓋。電池杯和電池蓋經由密封件相互連接，且均具有底部、周向外殼、將底部與外殼連接的邊緣區域和端部切割邊。所述端部切割邊形成半殼件的開放邊緣。

電池杯底部和電池蓋底部優選地均為平坦的，且優選地均為圓形的（或者可能為橢圓形）。電池杯外殼和電池蓋外殼可以優選地被描述為具有圓形截面（或者可能為橢圓形截面）的中空柱形的環形區部。其直徑優選地準確等于相關圓形底部的直徑，或者大于相關圓形底部的直徑。通常，電池杯和電池蓋的外殼相對于相關底部而垂直地排列。

電池杯和電池蓋的前述邊緣區域在電池蓋或電池杯的外殼與相關底部之間形成連接部。其包括電池杯和電池蓋的并未與相應底部位于相同平面上的但還不是相關外殼一部分的區域，也就是說，特別地，其具有的直徑小于鄰接的外殼的直徑。邊緣區域可為圓的，或者可采用尖銳邊緣的形式。

半殼件優選地通過諸如鍍鎳鋼或金屬片之類的金屬材料制成。另外，三金屬是特別適合的，例如，采用依次的鎳、鋼（或不銹鋼）和銅（從外向內）。

根據本發明的紐扣電池的電池蓋以切割邊在前的狀態插入電池杯中，使得電池杯外殼和電池蓋外殼至少部分地重疊并形成周向的雙壁外殼區域。重疊區域的尺寸和重疊區域與未重疊區域的比率在這種情況下受控于電池杯和電池蓋的外殼的相應高度并受控于插入深度。