电池以及用于制造该电池的方法技术

本发明专利技术涉及一种电池，特别是纽扣电池，以及制造这种电池(1)的方法：该方法包括以下步骤：‑提供用于分别形成壳体(2)的盖子(4)和杯状件(3)的第一部件和第二部件，所述第一部件包括边缘区域(4b)，所述边缘区域具有相对于壳体(2)的中心轴线(7)倾斜或垂直的分区；‑在第一部件的边缘区域(4b)上施加粘合剂层(11)；‑然后将第一部件插入第二部件的开口端，边缘区域(4b)上的粘合剂层(11)最终朝向第二部件的开口端；‑通过在设有粘合剂层(11)的边缘区域(4b)的分区上弯折所述侧壁(3b，3c)的上部并固化粘合剂层以形成密封壳体的粘合连接部(6)来封闭壳体(2)。

Batteries and methods for manufacturing them

【技术实现步骤摘要】
电池以及用于制造该电池的方法
本专利技术涉及一种电池——特别是纽扣电池——及制造该电池的方法，该电池具有壳体，该壳体包括用粘合剂连接在一起的杯状件和盖子。
技术介绍
纽扣电池通常具有壳体，该壳体具有杯状件和盖子，二者分别形成正极和负极。通常，布置在杯状件和盖子之间的预制弹性体密封件确保两个部件之间的电流隔离，同时通过将电池杯状件的边缘压接在电池盖上以挤压密封件来实现电池的不透液密封。目前壳体2的设计在图1中示出为具有杯状件3、盖子4和密封件5。这种用弹性体密封件构造壳体的设计，占据了大量空间，减少了活性材料的可用体积。对于这种标准结构，可用于活性材料的壳体内部容积与壳体的外部容积之间的比率仅为约70％。为了增加内部容积并因此增加电池的容量，解决方案是用粘合连接部来代替弹性体密封件。该解决方案是有前景的，但是需要进一步改进，特别是在组装部件之间的粘合方面。有几个因素会对连接部的粘合性产生不利影响，从而影响电池的密封性。更具体地，在使用中，在电池内部过压的情况下，连接部会承受应力。根据连接部的位置和方向，应力会对连接部的粘合性产生正面或负面影响。因此，如果连接部没有适当地布置，则会受到损害其粘合的拉伸和/或剪切应力。电池制造期间的其他因素也会影响连接部的粘附。例如，在壳体内存在液体活性材料如电解质会污染待组装的表面，从而损害连接部在这些表面上的粘附性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于制造电池的新方法，该电池包括两个部件，这两个部件用粘合连接部组装，从而在二者之间形成密封和电绝缘，以增加电池的内部容积。该方法专门设计用于为电池提供粘合连接部，该粘合连接部设置成在壳体内部过压的情况下在挤压状态下工作/起作用。为此，根据本专利技术的制造方法包括：-提供分别用于形成电池壳体的盖子和杯状件并分别限定电池的两极的第一部件和第二部件，-用至少一种固体活性材料填充第一部件和/或第二部件，-在第一部件的边缘区域——至少在该边缘区域的一个分区——上施加一层粘合剂，该分区相对于壳体的中心轴线倾斜或垂直，壳体的中心轴线定义为垂直于第二部件的底部的轴线Z，-然后，将第一部件插入第二部件的开口端，使粘合剂层最终朝向开口端，-然后，在边缘区域的设有至少一部分粘合剂层的所述分区上弯折第二部件的邻近开口端的上部，以封闭壳体，并且-然后，固化所述粘合剂层以形成使壳体密封并使两极电绝缘的粘合连接部。因此，粘合连接部布置在杯状件的内侧和盖子的边缘区域的外侧之间，在边缘区域的所述分区中的取向不平行于壳体的中心轴线。因此，在电池内部过压的情况下，连接部受到挤压应力，杯状件的上部用作机械止挡。这一布置的结果，较高的内部压力——直到某个上限——不会通过损坏该粘合连接部而危害粘合连接部的组装和密封功能，从而不会发生电池爆炸。优选地，边缘区域的设置有粘合剂层的分区相对于轴线Z以小于90°的角度倾斜。与其中边缘区域的设置有粘合剂层的分区相对于轴线Z倾斜大于90°的角的布置相比，对于这种特定的倾斜，在壳体内部过压的情况下，粘合连接部上的处于给定的压力范围内的最大应力减小了。有利地，在封闭壳体并固化粘合剂层之后，可能污染粘合剂层以及旨在与粘合剂层接触的表面的液体活性材料被装入壳体内。电解质通过设在杯状件中的孔填充到壳体内，然后通过胶合或焊接封闭。其他有利的变型包括在弯折步骤之前清洁(例如通过激光清洁)旨在与粘合剂层接触的表面。另一个有利的变型在于，将污染表面折叠在第二部件的内侧上，使得先前未暴露于电解质的表面在弯折之前面向边缘区域的分区。因此，具有粘合连接部的壳体的新结构允许将可用于活性材料的壳体的内部容积与壳体的外部容积之间的比率增加约10％，同时确保电池的密封。由于内部体积较大，可以在电池中插入更多的活性材料，这增加了电池的能量密度和容量。而且，与具有密封件的组件相比，根据本专利技术的制造方法被简化，因为它不再需要预先形成密封件然后组装密封件和盖子。此外，根据本专利技术的制造方法具有以下优点：壳体可以从仅仅两个部件开始组装。附图说明图1是根据现有技术的电池壳体的剖视图(未示出活性材料)。图2A是根据本专利技术的电池组件的剖面形式的透视图。图2B是图2A的局部视图。图3是图2B的变型。图4是根据本专利技术一个优选变型的电池组件的剖面形式的透视图。图5是盖子的边缘区域的不同取向的示意图，该盖子设有分别用于图4、3和2B中的电池组件的粘合剂层。图6是形成电池的不同元件(壳体+活性材料)的爆炸图。图7A-7B示意性地表示根据本专利技术的用于制造电池的方法的两个步骤。图8是图7A的变型，其具有截头圆锥形状的第二部件。图9以剖面形式的透视图示出了一种用于保护杯状件表面免受电解质污染的变型。图10以剖面形式的透视图示出了在根据本专利技术的制造方法中的弯折步骤之前准备清洁表面的一个优选变型。具体实施方式本专利技术涉及一种制造电池——特别是纽扣电池——的方法，该电池具有壳体，该壳体包括或由两个部件组成，所述两个部件通过粘合剂结合并限定电池的两个极。用所述方法制造的电池1在图2A、2B、3和4中示出。它包括壳体2，壳体2具有形成正极的杯状件3，该杯状件由形成负极的盖子4封闭。两个部件都用粘合连接部6连接。杯状件3包括底部3a，底部3a上方有侧壁3b，侧壁3b终止于朝向壳体内侧弯折的上边缘3c。盖子4包括由边缘区域4b界定的中心区域4a，边缘区域4b和中心区域4a之间具有连接区域4c。根据本专利技术，杯状件3的上边缘3c至少部分地覆盖盖子4的边缘区域4b，其中粘合连接部6的全部或部分位于上边缘3c和边缘区域4b之间。因此，粘合连接部6的至少一部分位于杯状件3的上边缘3c的内侧和盖子4的边缘区域4b的外侧之间。如图3中更好地示出的那样，粘合连接部6可以在朝向杯状件3的侧壁3b的方向上略微超出边缘区域4b和/或延伸到盖子4的连接区域4c，以便在杯状件3和盖子4之间更好地密封。设有粘合剂层6的边缘区域4b也可以沿杯状件3的侧壁3b的一部分延伸(图中未示出该变型)。然而，这种布置不利于增强电池的内部容积，但可以增强装配力和密封功能。粘合连接部以这样的方式布置，使得其在壳体内部过压的情况下以挤压状态工作/起作用。为此，设置有粘合连接部6的边缘区域4b包括在与壳体的中心轴线7不平行的方向上延伸的分区，轴线7被定义为基本垂直于底部3a的平面的轴线。在示例中，设置有粘合剂层6的整个边缘区域4b在不平行于中心轴线7的方向上延伸。边缘区域4b的所述分区可以在朝向杯状件3的侧壁3b的方向上向下延伸，如同如图2A和2B所示。如图3所示，它可以在垂直于中心轴线7的方向上延伸，或者优选地，它可以在朝向杯状件3的侧壁3b的方向上向上延伸，如图4所示。图5示意性地表示相对于与垂直于杯状件3的底部3a的中心轴线7对应的轴线Z，针对图2B、3和4中的变型边缘区域4b的不同取向。对于表示图4的优选变型的上图，边缘区域4b的倾斜角度θ小于90°，优选地在75°和90°之间。对于表示图3的变型的中间图，边缘区域4b以90°的角度θ倾斜。对于表示图2B的变型的下图，角度θ大于90°并且优选地在90°和115°之间。模拟显示，在壳体内部过压处于给定压力范围内的情况下，粘合连接部在图5中箭头所示的连接部末端的拐角处受到最大应力。对于图4的优选变型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于制造电池(1)——特别是纽扣电池——的方法，所述电池包括壳体(2)，所述壳体具有杯状件(3)和盖子(4)，所述杯状件和盖子分别限定所述电池的两个极并且用介于两者之间的粘合连接部(6)组装，所述方法包括以下步骤：‑提供用于分别形成所述壳体(2)的盖子(4)和杯状件(3)的第一部件和第二部件，所述第二部件包括与具有开口端的侧壁(3b，3c)连接的底部(3a)，所述侧壁(3b，3c)的开口端处的截面大于所述第一部件的截面，使得所述第一部件能被通过所述开口端插入，所述第一部件包括由边缘区域(4b)界定的中心区域(4a)，所述边缘区域(4b)包括相对于所述壳体(2)的中心轴线(7)倾斜或垂直的分区，该中心轴线被定义为基本垂直于所述第二部件的底部(3a)的轴线Z；‑用至少固体活性材料(9)填充所述第一部件和/或所述第二部件；‑在第一部件的边缘区域(4b)的所述分区上施加粘合剂层(11)；‑然后，将所述第一部件插入所述第二部件的开口端，所述边缘区域(4b)上的粘合剂层(11)最终朝向第二部件的开口端；‑然后，通过在边缘区域(4b)的设有粘合剂层(11)的所述分区上弯折侧壁(3b，3c)的邻近所述开口端的上部来封闭所述壳体(2)；‑然后，固化所述粘合剂层(11)以形成密封所述壳体(2)的粘合连接部(6)。...

【技术特征摘要】
2018.01.09 EP 18150687.41.用于制造电池(1)——特别是纽扣电池——的方法，所述电池包括壳体(2)，所述壳体具有杯状件(3)和盖子(4)，所述杯状件和盖子分别限定所述电池的两个极并且用介于两者之间的粘合连接部(6)组装，所述方法包括以下步骤：-提供用于分别形成所述壳体(2)的盖子(4)和杯状件(3)的第一部件和第二部件，所述第二部件包括与具有开口端的侧壁(3b，3c)连接的底部(3a)，所述侧壁(3b，3c)的开口端处的截面大于所述第一部件的截面，使得所述第一部件能被通过所述开口端插入，所述第一部件包括由边缘区域(4b)界定的中心区域(4a)，所述边缘区域(4b)包括相对于所述壳体(2)的中心轴线(7)倾斜或垂直的分区，该中心轴线被定义为基本垂直于所述第二部件的底部(3a)的轴线Z；-用至少固体活性材料(9)填充所述第一部件和/或所述第二部件；-在第一部件的边缘区域(4b)的所述分区上施加粘合剂层(11)；-然后，将所述第一部件插入所述第二部件的开口端，所述边缘区域(4b)上的粘合剂层(11)最终朝向第二部件的开口端；-然后，通过在边缘区域(4b)的设有粘合剂层(11)的所述分区上弯折侧壁(3b，3c)的邻近所述开口端的上部来封闭所述壳体(2)；-然后，固化所述粘合剂层(11)以形成密封所述壳体(2)的粘合连接部(6)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，边缘区域(4b)的所述分区相对于轴线Z倾斜的角度θ小于90°并且优选地在75°和90°之间。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，边缘区域(4b)的所述分区相对于轴线Z倾斜的角度θ大于90°并且优选地在90°和115°之间。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在填充所述至少固体活性材料之后并且在通过弯折封闭所述壳体(2)之前，所述侧壁(3b，3c)的上部通过局部等离子体研磨工艺来清洁。5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在填充所述至少固体活性材料之后并且在通过弯折封闭所述壳体(2)之前，所述侧壁(3b，3c)的上部的一部分折叠在所述侧壁(3b，3c)的内侧上，使得先前未暴露于所述至少固体活性材料的表面在弯折之前面向边缘区域(4b)的所述分区。6.根据权利要求1至3所述的方法，其特征在于，在固化粘合剂层(11)的步骤之后，通过设置在所述壳体(2)中的孔将液体活性材料填充在壳体(2)中。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在用所述液体活性材料填充所述壳体(2)之后，通过胶合或通过焊接——优选通过激光焊接——来封闭所述孔。8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·耶尔德兹，D·布莱尔，P·黑林，
申请(专利权)人：雷纳塔股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH