[发明专利]具有卷绕电极的纽扣电池及其制造方法

说明书

本发明涉及具有由两个金属外壳半体（Geh?usehalbteil）组成的外壳的纽扣电池，该纽扣电池包含卷绕电极隔离体组件，并且本发明涉及该纽扣电池的制造方法。

纽扣电池按照惯例包括由两个外壳半体组成的外壳：所述两个外壳半体即电池杯和电池顶部。这些例如可以由镀镍深拉金属片作为冲压部分产生。通常，电池杯是正极的且外壳顶部是负极的。外壳可以包含很多种电化学系统，例如锌/MnO₂、一次和二次锂系统、或诸如镍/镉或镍/金属氢化物的二次系统。

按照惯例通过与塑料环相结合地使电池杯的边缘在电池顶部的边缘上卷曲来执行纽扣电池的液密封闭，所述塑料环被布置在电池杯与电池顶部之间并同时用作密封元件且用于电池杯和电池顶部的电绝缘。例如在DE 31 13 309中描述了此类纽扣电池。

然而，作为替换，还可以制造这样的纽扣电池，在该纽扣电池中电池杯和电池顶部通过压力配合连接被沿着轴向方向独有地保持在一起，并且该纽扣电池相应地不具有卷曲杯边缘。在具有申请号10 2009 017 514.8的迄今未公布德国专利申请中描述了此类纽扣电池及其制造方法。无论没有卷曲的此类纽扣电池可能呈现的各种优点如何，这些纽扣电池仍然不能耐受与具有卷曲杯边缘的纽扣电池相当的轴向方向上的高应力，尤其是在源自于纽扣电池内部的轴向机械负载方面。例如，可再充电锂离子系统的电极在充电和放电过程期间不断地经受体积变化。在没有卷曲的纽扣电池中，在这种情况下发生的轴向力与具有卷曲的纽扣电池相比可能更容易自然地引起泄漏。

在具有申请号10 2009 030 359.6和10 2009 008 859.8的迄今未公布德国专利申请中可以找到此问题的解决方案。特别地，在其中可以找到对如下纽扣电池的提及，所述纽扣电池包括具有平面底部区域和与之平行的平面顶部区域的外壳、由扁平电极层和隔离层组成的组件，所述电极层和隔离层采取被以卷绕面的末端侧沿着平面底部区域和平面顶部区域的方向的方式布置在外壳中的优选螺旋状电极绕组的形式。绕组的电极层因此实质上被定向为与外壳的平面底部区域和顶部区域正交。结果，原则上能够比在常规锂离子纽扣电池的情况下更好地吸收诸如在锂离子系统的上述充电和放电过程期间发生的径向力，在常规锂离子纽扣电池中电极层被堆叠地布置为与平面底部区域和顶部区域平行对准。

可以通过将电极特别地以条的形式扁平地施加、特别是层压到作为环状带提供的隔离体上来使用已知方法（参见例如DE 36 38 793）而相当笔直地产生由扁平电极层和隔离层组成的绕组。由电极和隔离体组成的组件一般被卷绕在所谓的绕组心轴上。在已从绕组心轴去除绕组之后，在绕组的中心处留下轴向腔体，这样做的效果是绕组可能扩张到此腔体中。然而，这有时可能导致电极与金属外壳半体的电接触的问题。

本发明的目的是提供一种其中不发生或仅在大大地降低的程度上发生上述问题的纽扣电池。

由具有权利要求1的特征的纽扣电池来达到此目的。此外由具有权利要求9的特征的方法来达到此目的。在从属权利要求2至8中规定根据本发明的纽扣电池的优选实施例。在从属权利要求10中可以找到根据本发明的方法的优选实施例。所有权利要求的措辞被因此通过引用结合到本说明书的内容中。

根据本发明的纽扣电池始终包括两个金属外壳半体，其被电绝缘密封相互分离并形成具有平面底部区域和与之平行的平面顶部区域的外壳。如在介绍中所提及的，两个外壳半体一般地是所谓的外壳杯和外壳顶部。特别地，镀镍钢或金属片作为用于外壳半体的材料是优选的。特别地，三金属（Trimetall）此外作为金属材料是适合的，例如包括序列镍、钢（或不锈钢）和铜的三金属（在这种情况下，镍层优选地形成纽扣电池外壳的外侧且铜层优选地形成内侧）。

作为密封，例如可以使用注塑成型密封或膜密封。后者例如在DE 196 47 593中有所描述。

至少一个正电极和至少一个负电极被布置在外壳内，特别地每个以扁平电极层的形式。电极优选地借助于至少一个扁平隔离体被相互连接。电极优选地被层压或粘性结合到此隔离体上。电极和隔离体一般地每个具有仅在μm范围内的厚度。一般地使用多孔塑料膜作为隔离体。