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专利名称：一种扣式电池的封口工艺及应用该封口工艺的封口设备

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210941817.3

专利申请（专利权）人：福建南孚小型电池开云优惠体育网页版入口有限公司
权利人地址：福建省南平市延平区夏道镇水井窠村天祥路14号南平工业园区开云优惠体育网页版入口创新产业园

专利发明（设计）人：伊良熺,余佑锋,廖朝枭,谢道生,陈长辉

专利摘要：本发明提供一种扣式电池的封口工艺及应用该封口工艺的封口设备，其中的封口工艺是将待封口的扣式电池依次经第一封口机进行预封口、经第二封口机进行二次封口；在进行预封口步骤时，所述正极壳的上沿部在轴向压紧力作用下向负极壳侧发生预弯折；在进行二次封口步骤时，所述正极壳的上沿部在轴向压紧力作用下向负极壳侧发生二次弯折，完成封口作业；其中，预封口步骤结束时预弯折的扣式电池的所述正极壳自其壳顶外表面至其上沿的轴向高度大于二次封口步骤结束时扣式电池的所述正极壳自其壳顶外表面至其上沿的轴向高度。本发明的封口工艺减少了单台封口机封口时的瞬时压力，保护正、负极壳表面的镀镍层的同时，还减少电解液的挤出避免影响电池性能。

主权利要求：
1.一种扣式电池的封口工艺，其特征在于：其是将待封口的扣式电池依次经第一封口机进行预封口、经第二封口机进行二次封口；
所述第一封口机和所述第二封口机均包括能够在扣式电池轴向上相对移动的正极壳顶：头饪谀，在所述封口模的朝向所述正极壳顶模一端端面上沿扣式电池轴向开设有电池容置腔，在所述电池容置腔内设有环形底壁；
在进行预封口步骤时，待封口的扣式电池同轴放置于所述第一封口机的电池容置腔内，扣式电池的正极壳的上沿与所述环形底壁相抵触，所述正极壳顶模顶压在所述正极壳的壳顶外表面上并提供对该扣式电池的轴向压紧力，使所述正极壳的上沿部在轴向压紧力作用下向负极壳侧发生预弯折；
在进行二次封口步骤时，将经所述预封口步骤得到的扣式电池再同轴放置于所述第二封口机的电池容置腔内，扣式电池的正极壳上沿与所述环形底壁相抵触，所述正极壳顶模顶压在所述正极壳的壳顶外表面上并提供对该扣式电池的轴向压紧力，使所述正极壳的上沿部在轴向压紧力作用下向负极壳侧发生二次弯折，完成封口作业；
其中，预封口步骤结束时预弯折的扣式电池的所述正极壳自其壳顶外表面至其上沿的轴向高度大于二次封口步骤结束时扣式电池的所述正极壳自其壳顶外表面至其上沿的轴向高度。
2.根据权利要求1所述的扣式电池的封口工艺，其特征在于：预封口步骤结束时所述正极壳自其壳顶外表面至其上沿的轴向高度=（二次封口步骤结束时所述正极壳自其壳顶外表面至其上沿的轴向高度?0.1mm）±0.05mm。
3.根据权利要求1所述的扣式电池的封口工艺，其特征在于：预封口步骤结束时预弯折的所述扣式电池的总高等于二次封口步骤结束时所述扣式电池的总高。
4.根据权利要求1所述的扣式电池的封口工艺，其特征在于：在所述第二封口机中所述正极壳顶模的正极壳接触面为一向外凸的圆弧凸面，在进行二次封口步骤时所述圆弧凸面的中心线与所述扣式电池的轴线保持重合。
5.根据权利要求4所述的扣式电池的封口工艺，其特征在于：二次封口步骤结束时所述正极壳的壳顶向下凹陷形成与所述圆弧凸面相适配的圆弧凹面。
6.根据权利要求4所述的扣式电池的封口工艺，其特征在于：所述圆弧凸面的凸起高度控制在0.1±0.05mm。
7.根据权利要求1所述的扣式电池的封口工艺，其特征在于：在所述第一封口机中所述正极壳顶模的正极壳接触面为一平面。
8.根据权利要求1所述的扣式电池的封口工艺，其特征在于：所述第一封口机与第二封口机之间连接设置有输送机构。
9.应用权利要求1～8中任一项所述的扣式电池的封口工艺的封口设备，其特征在于：
包括沿扣式电池生产线依次设置的所述第一封口机和所述第二封口机；所述第一封口机和所述第二封口机均包括能够在扣式电池轴向上相对移动的正极壳顶：头饪谀，在所述封口模的朝向所述正极壳顶模一端端面上沿扣式电池轴向开设有电池容置腔，在所述电池容置腔内设有环形底壁；在所述第二封口机中所述正极壳顶模的正极壳接触面为一向外凸的圆弧凸面，在进行二次封口步骤时所述圆弧凸面的中心线与所述扣式电池的轴线保持重合。 说明书 : 一种扣式电池的封口工艺及应用该封口工艺的封口设备技术领域[0001] 本发明涉及电池生产领域，尤其涉及一种扣式电池的封口工艺及应用该封口工艺的封口设备。背景技术[0002] 纽扣电池也称扣式电池，是指外形尺寸像一颗小纽扣的电池，一般来说直径较大，厚度较薄(相对于柱状电池如市场上的5号AA等电池)，纽扣电池是从外形上来对电池来分，同等对应的电池分类有柱状电池，方形电池，异形电池等。[0003] 纽扣电池的一般结构为：包括负极壳和正极壳，负极壳和正极壳均为仅一端敞开的筒状结构，负极壳内侧底部平面上铺设有负极片，负极壳内的负极片上再放置仅上端敞开的筒形隔膜，正极片再嵌置于隔膜内，正极片与负极片之间通过隔膜实现隔离，所述负极壳内填充有电解液，负极片、隔膜和正极片均浸泡在电解液中，所述正极壳扣合于正极片上方并覆盖负极壳的周壁外沿且进一步向外向下延伸与负极壳的外周壁形成空隙，一密封圈填满隔膜、负极壳、正极壳三者之间的空隙，实现正极壳与负极壳之间的绝缘；最后，通过将正极壳的周壁外沿向负极壳侧进行折弯处理进行扣式电池的封口，从而完成锂锰扣式电池的组装。[0004] 现有的扣式电池通过封口模具进行扣式电池的封口，如申请公布号为CN112803032A的中国专利公布的钢壳扣式电池热封口模具，现有的用于扣式电池封口的封口模具一般包括封口模，所述封口模上贯穿开设有一模腔，待封口的扣式电池的同轴容置于该模腔内，所述封口模的一端端口设有用于顶压正极壳的正极壳顶模，一般正极壳顶模为一可升降的顶模，所述封口模的另一端端口设有用于顶压负极壳的负极壳顶模，所述封口模的模腔内还设有用于将待封口的扣式电池的正极壳周壁外沿向负极壳侧进行折弯压成圆弧形的环形底壁，通过将待封口的扣式电池同轴装入所述模腔内，并通过正极壳顶模向下压紧所述扣式电池，实现扣式电池的正极壳周壁外沿向负极壳侧进行折弯压成圆弧形的“电池肩部”完成封口。[0005] 目前，扣式电池的封口大多采用一台封口设备进行一道封口直接成型，该封口方式在封口时的瞬时压力会很大，更容易将电池内部的电解液挤出；而且对封口模具的磨损程度大，同时对电池封口处的正极壳和负极壳表面的镀镍层破坏严重甚至造成龟裂现象，挤出的电解液残留在龟裂处更难清洗干净导致电池储存过程产生绿霉；并且，在封口时电池正极壳的底壁容易向外鼓起，导致容置于电池内部的正极片、负极片和隔膜之间的贴紧度下降，内阻加大，甚至导致电池内部接触不良；特别是对于扣式锂锰一次电池来说，其负极片采用的是金属锂片，随着电池放电反应的进行，金属锂片会不断被反应消耗而变。、负极片和隔膜之间的贴紧度会更差。发明内容[0006] 本发明的目的之一在于提供一种扣式电池的封口工艺，不仅可以降低在对扣式电池的正极壳上沿向负极壳侧折弯压成圆弧形的“电池肩部”进行封口时每一道封口步骤的封口力以保护正、负极壳表面的镀镍层，而且，还可以减少电解液的挤出避免影响电池性能。[0007] 一种扣式电池的封口工艺，其是将待封口的扣式电池依次经第一封口机进行预封口、经第二封口机进行二次封口；[0008] 所述第一封口机和所述第二封口机均包括能够在扣式电池轴向上相对移动的正极壳顶：头饪谀，在所述封口模的朝向所述正极壳顶模一端端面上沿扣式电池轴向开设有电池容置腔，在所述电池容置腔内设有环形底壁；[0009] 在进行预封口步骤时，待封口的扣式电池同轴放置于所述第一封口机的电池容置腔内，扣式电池的正极壳的上沿与所述环形底壁相抵触，所述正极壳顶模顶压在所述正极壳的壳顶外表面上并提供对该扣式电池的轴向压紧力，使所述正极壳的上沿部在轴向压紧力作用下向负极壳侧发生预弯折；[0010] 在进行二次封口步骤时，将经所述预封口步骤得到的扣式电池再同轴放置于所述第二封口机的电池容置腔内，扣式电池的正极壳上沿与所述环形底壁相抵触，所述正极壳顶模顶压在所述正极壳的壳顶外表面上并提供对该扣式电池的轴向压紧力，使所述正极壳的上沿部在轴向压紧力作用下向负极壳侧发生二次弯折，完成封口作业；[0011] 其中，预封口步骤结束时预弯折的扣式电池的所述正极壳自其壳顶外表面至其上沿的轴向高度大于二次封口步骤结束时扣式电池的所述正极壳自其壳顶外表面至其上沿的轴向高度。[0012] 本发明的扣式电池的封口工艺在对扣式电池的正极壳的上沿部向负极壳侧进行弯折进行封口时由原有的一道封口步骤调整为由预封口和二次封口组成的两道封口步骤，减少了单台封口机封口时的瞬时压力，在降低封口力以保护正、负极壳表面的镀镍层的同时，还可以减少电解液的挤出避免影响电池性能。[0013] 预封口步骤结束时所述正极壳自其壳顶外表面至其上沿的轴向高度=（二次封口步骤结束时所述正极壳自其壳顶外表面至其上沿的轴向高度?0.1mm）±0.05mm。[0014] 优选的，预封口步骤结束时预弯折的所述扣式电池的总高等于二次封口步骤结束时所述扣式电池的总高。[0015] 优选的，在所述第二封口机中所述正极壳顶模的正极壳接触面为一向外凸的圆弧凸面，在进行二次封口步骤时所述圆弧凸面的中心线与所述扣式电池的轴线保持重合。二次封口步骤结束时所述正极壳的壳顶向下凹陷形成与所述圆弧凸面相适配的圆弧凹面。在进行二次封口步骤时，所述正极壳的壳顶容易发生形变，通常其存在向外凸起或向内凹陷的两种变形方式，本发明通过将所述第二封口机的所述正极壳顶模的正极壳接触面设计为一向外凸的圆弧凸面，避免所述正极壳的壳顶向外凸起，从而避免正极壳的壳顶向外鼓包导致电池内部接触不良的问题；同时，在所述正极壳顶模的顶压作用下所述正极壳的壳顶向下凹陷形成与所述圆弧凸面相适配的圆弧凹面，即二次封口步骤结束时所述正极壳的壳顶向下凹陷形成与所述圆弧凸面相适配的圆弧凹面，该圆弧凹面的设计能够在扣式锂锰一次电池的负极锂片反应变薄时依然保持正极片、隔膜和负极片之间的良好贴紧度，利于降低电池内阻和提高电池性能。进一步优。鲈不⊥姑娴耐蛊鸶叨瓤刂圃0.1±0.05mm。[0016] 优选的，在所述第一封口机中所述正极壳顶模的正极壳接触面为一平面。在进行预封口步骤时所述平面与所述扣式电池的轴线保持垂直现有的封口机的所述正极壳顶模的正极壳接触面均为平面，利于对现有的封口机加以利用，节约成本；并且，也可适当减小电池预封口过程中正极壳的受力。[0017] 优选的，所述第一封口机与第二封口机之间连接设置有输送机构，通过所述输送机构实现扣式电池的自动向前传送。[0018] 本发明的目的之二在于提供应用本发明的目的之一所述的扣式电池的封口工艺的封口设备，包括沿扣式电池生产线依次设置的所述第一封口机和所述第二封口机；所述第一封口机和所述第二封口机均包括能够在扣式电池轴向上相对移动的正极壳顶：头饪谀，在所述封口模的朝向所述正极壳顶模一端端面上沿扣式电池轴向开设有电池容置腔，在所述电池容置腔内设有环形底壁；在所述第二封口机中所述正极壳顶模的正极壳接触面为一向外凸的圆弧凸面，在进行二次封口步骤时所述圆弧凸面的中心线与所述扣式电池的轴线保持重合。[0019] 采用本发明的封口设备不仅能够进行本发明的封口工艺，而且还能够避免所述正极壳的壳顶向外凸起鼓包导致电池内部接触不良的问题；同时，在所述正极壳顶模的顶压作用下所述正极壳的壳顶向下凹陷形成与所述圆弧凸面相适配的圆弧凹面，即二次封口步骤结束时所述正极壳的壳顶向下凹陷形成与所述圆弧凸面相适配的圆弧凹面，该圆弧凹面的设计能够在扣式锂锰一次电池的负极锂片反应变薄时依然保持正极片、隔膜和负极片之间的良好贴紧度，利于降低电池内阻和提高电池性能。附图说明[0020] 图1是本发明的扣式电池的封口设备的生产线简图，其中箭头指示的方向为扣式电池的生产线运行方向；[0021] 图2是本发明的第一封口机的纵向剖视结构简图；[0022] 图3是本发明的第一封口机的封口模的纵向剖视结构简图；[0023] 图4是本发明的第二封口机的纵向剖视结构简图；[0024] 图5是本发明的第二封口机的封口模的纵向剖视结构简图；[0025] 图6是本发明的经二次封口后的扣式电池的纵向剖视结构简图；[0026] 上述图2和图3中的点划线均为第一封口机的中心轴线的点划线，上述图4和图5中的点划线均为第二封口机的中心轴线，上述图6中的点划线为扣式电池的中心轴线，图6中的虚线框为预封口步骤结束时正极壳的上沿部的轮廓线。具体实施方式[0027] 下面结合附图对本发明的扣式电池的封口工艺及应用该封口工艺的封口设备的具体实施方式作详细的说明：[0028] 结合图1～图6，一种扣式电池的封口工艺，其是将待封口的扣式电池30依次经第一封口机10进行预封口、经第二封口机20进行二次封口；[0029] 所述第一封口机10包括能够在扣式电池轴向上相对移动的正极壳顶模11和封口模12，在所述封口模12的朝向所述正极壳顶模11一端端面上沿扣式电池轴向开设有电池容置腔121，在所述电池容置腔121内设有环形底壁13；[0030] 所述第二封口机20包括能够在扣式电池轴向上相对移动的正极壳顶模21和封口模22，在所述封口模22的朝向所述正极壳顶模21一端端面上沿扣式电池轴向开设有电池容置腔221，在所述电池容置腔221内设有环形底壁23；[0031] 在进行预封口步骤时，待封口的扣式电池30同轴放置于所述第一封口机10的电池容置腔121内，扣式电池30的正极壳31的上沿与所述环形底壁13相抵触，所述正极壳顶模11顶压在所述正极壳31的壳顶外表面上并提供对该扣式电池30的轴向压紧力，使所述正极壳31的上沿部在轴向压紧力作用下向负极壳32侧发生预弯折；[0032] 在进行二次封口步骤时，将经所述预封口步骤得到的扣式电池30再同轴放置于所述第二封口机20的电池容置腔221内，扣式电池30的正极壳31上沿与所述环形底壁23相抵触，所述正极壳顶模21顶压在所述正极壳31的壳顶外表面上并提供对该扣式电池的轴向压紧力，使所述正极壳31的上沿部在轴向压紧力作用下向负极壳32侧发生二次弯折，完成封口作业；[0033] 其中，预封口步骤结束时预弯折的扣式电池30的所述正极壳31自其壳顶外表面至其上沿的轴向高度h大于二次封口步骤结束时扣式电池30的所述正极壳31自其壳顶外表面至其上沿的轴向高度h’。[0034] 本发明的扣式电池的封口工艺的两道封口步骤，减少了单台封口机封口时的瞬时压力，在降低封口力以保护正、负极壳（31、32）表面的镀镍层的同时，还可以减少电解液的挤出避免影响电池性能。[0035] 如图6所示，待封口的扣式电池30包括由所述正极壳31、所述负极壳32和密封圈36组成的电池外壳，所述正极壳31和所述负极壳32均为仅一端敞开的筒状结构，所述正极壳31的内径大于所述负极壳32的外径，所述正极壳31与所述负极壳32相对扣合，所述密封圈36位于所述正极壳31与所述负极壳32之间将二者隔离分开。[0036] 本发明的扣式电池的封口指的是：扣式电池30的正极壳31的上沿部自垂直状态向负极壳32侧折弯压成圆弧形的“电池肩部”311的整个过程。[0037] 如图6所示，预封口步骤结束时所述正极壳31自其壳顶外表面至其上沿的轴向高度h=（二次封口步骤结束时所述正极壳31自其壳顶外表面至其上沿的轴向高度h’?0.1mm）±0.05mm。当然，只要预封口步骤结束时所述正极壳自其壳顶外表面至其上沿的轴向高度h小于完成二次封口步骤结束时所述正极壳自其壳顶外表面至其上沿的轴向高度h’就能够实现本发明所述的降低封口力以保护正、负极壳（31、32）表面的镀镍层的同时，还可以减少电解液的挤出避免影响电池性能的技术效果。[0038] 优选的，如图2和图4所示，预封口步骤结束时所述扣式电池30的总高H等于二次封口步骤结束时所述扣式电池的总高H’。[0039] 优选的，如图4所示，在所述第二封口机20中所述正极壳顶模21的正极壳接触面211为一向外凸的圆弧凸面，在进行二次封口步骤时所述圆弧凸面211的中心线与所述扣式电池30的轴线保持重合。如图4所示，二次封口步骤结束时所述正极壳31的壳顶向下凹陷形成与所述圆弧凸面211相适配的圆弧凹面。本发明通过将所述第二封口机20的所述正极壳顶模21的正极壳接触面211设计为一向外凸的圆弧凸面，避免所述正极壳31的壳顶向外凸起，从而避免正极壳31的壳顶向外鼓包导致电池内部接触不良的问题；同时，二次封口步骤结束时所述正极壳31的壳顶向下凹陷形成与所述圆弧凸面211相适配的圆弧凹面，该圆弧凹面的设计能够在扣式锂锰一次电池的负极锂片反应变薄时依然保持正极片33、隔膜34和负极片35之间的良好贴紧度，利于降低电池内阻和提高电池性能。进一步优。鲈不⊥姑211的凸起高度控制在0.1±0.05mm。[0040] 优选的，如图2所示，在所述第一封口机10中所述正极壳顶模11的正极壳接触面111为一平面，在进行预封口步骤时所述平面111与所述扣式电池30的轴线保持垂直。现有的封口机的所述正极壳顶模的正极壳接触面均为平面，利于对现有的封口机加以利用，节约成本；并且，也可适当减小电池预封口过程中正极壳31的受力。当然，所述第一封口机10的正极壳接触面111也可以为一向外凸的圆弧凸面；或者，所述第一封口机10的正极壳接触面111和第二封口机20的正极壳接触面211也可以均为平面。[0041] 优选的，如图1所示，所述第一封口机10与第二封口机20之间连接设置有输送机构40，通过所述输送机构40实现扣式电池30的自动向前传送。[0042] 结合图1～图5，一种应用本发明上述的扣式电池的封口工艺的封口设备，包括沿扣式电池生产线依次设置的所述第一封口机10和所述第二封口机20；所述第一封口机10包括能够在扣式电池轴向上相对移动的正极壳顶模11和封口模12，在所述封口模12的朝向所述正极壳顶模11一端端面上沿扣式电池轴向开设有电池容置腔121，在所述电池容置腔121内设有环形底壁13；所述第二封口机20包括能够在扣式电池轴向上相对移动的正极壳顶模21和封口模22，在所述封口模22的朝向所述正极壳顶模21一端端面上沿扣式电池轴向开设有电池容置腔221，在所述电池容置腔221内设有环形底壁23；在所述第二封口机20中所述正极壳顶模21的正极壳接触面211为一向外凸的圆弧凸面，在进行二次封口步骤时所述圆弧凸面211的中心线与所述扣式电池30的轴线保持重合。[0043] 采用本发明的封口设备不仅能够进行本发明的扣式电池的封口工艺，而且还能够避免所述正极壳31的壳顶向外鼓包导致电池内部接触不良的问题；同时，二次封口步骤结束时所述正极壳31的壳顶向下凹陷形成与所述圆弧凸面211相适配的圆弧凹面，该圆弧凹面的设计能够在扣式锂锰一次电池的负极锂片反应变薄时依然保持正极片33、隔膜34和负极片35之间的良好贴紧度，利于降低电池内阻和提高电池性能。[0044] 需要说明的是，本发明的第一封口机10的封口模12的结构不限于附图中的具体结构，现有的扣式电池封口机封口模均可。所述第一封口机10的封口模12与环形底壁13不限于附图2中的一体成型结构，二者也可以为分体结构。本发明的第二封口机20的封口模22的结构也不限于附图中的具体结构，现有的扣式电池封口机封口模均可。所述第二封口机20的封口模22与环形底壁23不限于附图2中的一体成型结构，二者也可以为分体结构。[0045] 本发明对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

专利地区：福建

专利申请日期：2022-08-08

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN115172787B