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

背景技術：

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。原則上凡是電化學電勢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)普遍應用在諸多工業(yè)控制電子設備和消費電子類產(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和裝配制造技術兩個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，增加電池結構的強度和穩(wěn)定性，對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，是裝配制造技術革新的課題之一。

一般的，卷邊封口的紐扣電池由正極殼、負極殼、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，其中層疊的結構包括至少一個序列組。電芯填充在紐扣電池的內(nèi)腔中，正負極電極與正負外殼的電氣連接對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計者追求的目標。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極殼周邊的塑料密封圈上，三個配件緊密接觸以實現(xiàn)電池密封。從力學角度分析，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極殼表面的法向方向和徑向，這兩個分量全部指向電芯。因此電芯在封口密封圈內(nèi)側壁位置易于受到損傷，導致電池達不到預計的設計指標，嚴重者甚至引起電池漏液或短路。

技術實現(xiàn)要素：

基于此，本實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，可有效地應用在電化學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題，穩(wěn)固了電池的結構，便于存儲適度的電解液，有利于較高容量和較高使用壽命指標的實現(xiàn)。

一種具有環(huán)形支架的紐扣電池，包括正極殼、負極殼、絕緣密封圈和電芯體，所述正極殼形成容置腔，所述負極殼與所述正極殼的開口結合以密封所述容置腔，所述絕緣密封圈設置在負極殼的邊緣處以電性隔絕正極殼和負極殼，所述電芯體設于所述容置腔內(nèi)并與正極殼、負極殼電性連接，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)側周壁毗鄰所述電芯體，所述環(huán)形支架為具有多孔結構的材質(zhì)制成，所述環(huán)形支架的多孔結構的孔徑為微米級或納米級。

在其中一個實施例中，所述環(huán)形支架的孔隙度不低于30％。

在其中一個實施例中，所述環(huán)形支架的孔隙度為90％。

在其中一個實施例中，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。

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

在其中一個實施例中，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)側周壁毗鄰所述電芯體。

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

在其中一個實施例中，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。

在其中一個實施例中，所述電芯體包括層疊設置的正極極片、隔膜、負極極片，且所述正極極片朝向正極殼與正極殼形成電連接，所述負極極片朝向負極殼與負極殼形成電連接。

在其中一個實施例中，所述電芯體包括層疊并卷繞設置的正極極片、隔膜、負極極片，以及與正極極片連接的正極耳和與負極極片連接的負極耳，所述正極耳與正極殼電連接，所述負極耳與負極殼電連接。

上述紐扣電池通過在內(nèi)腔中設置環(huán)形支架，且環(huán)形支架為多孔結構，不但可以在正負極殼結合過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，便于存儲適度的電解液，有利于提升電池容量和延長使用壽命。

附圖說明

圖1為本實用新型一實施例的具有環(huán)形支架的紐扣電池的結構示意圖；

圖2為本實用新型另一實施例的具有環(huán)形支架的紐扣電池的結構示意圖。

具體實施方式

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

所述正極殼3、負極殼2和絕緣密封圈4經(jīng)過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、隔膜和負極極片組成的序列組經(jīng)過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，所述電芯體的正負極片與正極殼3、負極殼2的電連接是各自通過特定形式的集流體以點接觸、線接觸、面接觸方式中的至少一種實現(xiàn)的。

具體的，所述正極殼3包括殼底和側壁，殼底和側壁共同圍成一具有開口的容置腔。所述絕緣密封圈4設置在負極殼2的邊緣處，所述負極殼2與所述正極殼3的開口結合以密封所述容置腔，且負極殼2與正極殼3之間通過絕緣密封圈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為具有多孔結構的材質(zhì)制成，所述環(huán)形支架5的多孔結構的孔徑為微米級或納米級。微米級應理解為涵蓋幾個微米至幾百個微米的尺寸范圍，同理，納米級也應理解為涵蓋幾個納米至幾百個納米的尺寸范圍。優(yōu)選的，所述環(huán)形支架內(nèi)的孔徑小于100納米。多孔結構的孔徑可用氣體吸附法或壓汞法測定。所述環(huán)形支架5的內(nèi)側周壁毗鄰所述電芯體6。所述環(huán)形支架5的外側周壁毗鄰所述正極殼3的側壁的內(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不但可以保障負極殼2與正極殼3在結合時不變形，還因其具有多孔結構而可充分利用電池內(nèi)腔空間，用于存儲電解液。

一實施例中，所述環(huán)形支架5的孔隙度不低于30％。孔隙度是指環(huán)形支架中所有孔隙(多孔結構)體積之和與所述環(huán)形支架的外觀體積之比。一優(yōu)選的實施例中，所述環(huán)形支架5的孔隙度為90％。一具體實施例中，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，制成孔隙度為90％的環(huán)形支架5。

另外的一些實施例中，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，另一實施例提供的紐扣電池結構與圖1所示結構類似，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，存儲電解液。

在另外的一些實施例中，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。即，所述通孔的孔徑數(shù)量級大于所述環(huán)形支架50的多孔結構的孔徑的數(shù)量級。所述通孔可直接連通電芯體6和環(huán)形空腔50。

以下再結合兩個不同的制作實例進一步說明上述紐扣電池的制作過程。

實例1

首先預制目標規(guī)格的負極殼2、正極殼3、和環(huán)形支架5，然后絕緣密封圈4被注塑在負極殼2周沿而組成套件。將活性炭、導電劑和粘合劑按設計配比制成前驅(qū)體，再壓片并復合集流網(wǎng)，制成極片。極片經(jīng)過充分真空干燥后移入氮氣保護真空手套箱，并在電解液中浸泡預定時間。將極片置入負極殼2，且集流網(wǎng)面貼覆負極殼2，接著鋪設隔膜，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。該實例中，上述兩個極片和隔膜構成所述的電芯體6。

實例2

負極殼2、正極殼3、絕緣密封圈4和環(huán)形支架5的預制同上述實例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、隔膜和銅基材碳負極極片卷制成帶極耳的電芯，經(jīng)過充分干燥后置入氬氣保護真空手套箱，將負極極耳焊接在負極殼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)過化成后得到3.6V的鋰離子紐扣電池。在本實例中，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。

上述所舉實例僅示出紐扣電池結構的實現(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，并不構成對本實用新型的限制。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。