一種無汞鈕扣電池及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無汞鈕扣電池及其制備方法，包括電池外殼、負極、正極、密封圈和電解液，其中電池外殼由負極蓋和正極殼體構(gòu)成，所述負極蓋的邊緣設(shè)置有翻邊部，其特征在于：所述的負極蓋由內(nèi)蓋和外蓋組成，其中，所述負極蓋的翻邊部位于內(nèi)蓋的邊緣，在內(nèi)蓋表面上電鍍有防腐蝕鍍層，在外蓋表面上電鍍鎳鍍層，且所述外蓋的內(nèi)壁形狀與所述內(nèi)蓋的外壁形狀相適配，所述外蓋疊合在內(nèi)蓋外，使外蓋的內(nèi)壁與內(nèi)蓋的外壁貼合，并且外蓋的邊緣夾裝在所述內(nèi)蓋的翻邊部中。本發(fā)明具有貯存壽命長、合格率高的特點，并且其負極蓋制備方法簡單、效率高、成本低。
【專利說明】一種無汞鈕扣電池及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無汞鈕扣電池，本發(fā)明還涉及該無汞鈕扣電池的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈕扣型堿性鋅-二氧化錳電池簡稱鈕扣電池，它是繆爾.魯本在1942年發(fā)明的，至今，鈕扣電池的機械結(jié)構(gòu)仍未發(fā)生太大的變化。如圖1所示，常規(guī)的鈕扣電池包括電池外殼、負極4、正極5、密封圈3和電解液，其中，電池外殼由負極蓋I和正極殼體2構(gòu)成，密封圈3設(shè)置在負極蓋I和正極殼體2之間，負極蓋I的邊緣設(shè)置有翻邊部11，該翻邊部與密封圈3過盈配合,使負極蓋I緊固在正極殼體2上,負極4、正極5和電解液設(shè)置在電池外殼內(nèi)。
[0003]鈕扣電池的負極原料中含鋅，鋅易腐蝕作為鈕扣電池負極蓋基材的金屬而析出氫氣體，使鈕扣電池氣脹、漏液甚至爆炸。以往，常在負極中添加汞來減少鋅對負極蓋基材的腐蝕，但基于環(huán)保原因，該方法已漸漸被禁止使用，無汞鈕扣電池成為鈕扣電池發(fā)展的主流。無汞鈕扣電池受限于體積較小而無法設(shè)置容納氫氣的氣室，而其負極蓋又直接罩覆在負極上，使負極蓋的內(nèi)壁與含鋅負極相接觸，因此，無汞鈕扣電池常通過在負極蓋內(nèi)壁電鍍銦、銅錫合金或者鋅錫合金等鍍層，防止鋅對負極蓋金屬基材的腐蝕。
[0004]另外，鈕扣電池的負極蓋選用成本較低的鐵作為基材，負極蓋的外壁還需要電鍍鎳鍍層，以防止負極蓋的金屬基材裸露在空氣中而氧化，導(dǎo)致鈕扣電池與用電器之間接觸不良。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，上述鈕扣電池的負極蓋主要通過以下兩種方法進行制備:
[0006]方法一:首先，對作為負極蓋基材的鐵片的兩面分別進行單面電鍍，例如采用噴射電鍍的方式，分兩次在負極蓋的兩個面上電鍍上不同的材料，一面鍍鎳，另一面鍍銦、銅錫合金或者鋅錫合金等防腐蝕鍍層；然后，將電鍍好的鐵片沖壓成型為負極蓋；最后，經(jīng)過清洗除油得到負極蓋成品。
[0007]方法二:參見中國發(fā)明專利ZL200710030744.8中公開的方式，首先，將作為負極蓋基材的鐵片沖壓成型為負極蓋半成品；然后，對負極蓋半成品的外壁和內(nèi)壁都先電鍍上鎳鍍層，再電鍍上銦、銅錫合金或者鋅錫合金等防腐蝕鍍層，之后再用化學(xué)藥劑洗去負極蓋半成品外壁的防腐蝕鍍層，使鎳鍍層在外壁露出，而負極蓋半成品的內(nèi)壁仍附著有防腐蝕鍍層；最后，經(jīng)過清洗除油得到負極蓋成品。
[0008]使用上述方法制備的鈕扣電池負極蓋存在以下缺點:
[0009]第一，對于使用上述方法一制備的鈕扣電池負極蓋，由于鈕扣電池負極蓋基材的厚度一般僅有0.25mm左右，采用常規(guī)設(shè)備對其沖壓后其厚度減少約10%，負極蓋基材在沖壓時拉伸延展程度較大，而鎳鍍層和防腐蝕鍍層的厚度一般在0.0Olmm到0.02mm之間，它們在沖壓過程中受到較強的撕扯力，因此，附著在負極蓋上特別是負極蓋彎折部位上的鍍層極易產(chǎn)生斷裂，使得負極蓋基材在內(nèi)壁和外壁露出，成為最容易腐蝕的薄弱點，令鎳鍍層和防腐蝕鍍層的作用減弱甚至失效，鈕扣電池因使用該方法制備的負極蓋產(chǎn)生3%?30%的不良率；[0010]第二，對于使用上述方法一制備的鈕扣電池負極蓋，若采用現(xiàn)有國際上最先進的設(shè)備進行沖壓成型，沖壓后其厚度減少約5%，鈕扣電池因使用該方法制備的負極蓋產(chǎn)生的不良率相比常規(guī)設(shè)備制備有所降低但仍未完全杜絕，而該先進設(shè)備價格昂貴，且負極蓋在鈕扣電池中的成本占比極小，因此，引入先進設(shè)備的成本與其為鈕扣電池帶來的改善效果不成正比,鈕扣電池生產(chǎn)成本升高；
[0011]第三，對于使用上述方法一制備的鈕扣電池負極蓋，由于鐵片兩面分別電鍍不同材料，其工藝要求和廢品率較高，且每次只能電鍍負極蓋的其中一面，電鍍耗時較長。因此，負極蓋生產(chǎn)成本高；
[0012]第四，對于使用上述方法二制備的鈕扣電池負極蓋，其半成品先后電鍍鎳鍍層和防腐蝕鍍層后，還需要用化學(xué)藥劑將外壁的防腐蝕鍍層洗去，由于此時負極蓋半成品已經(jīng)沖壓成型，該鍍層洗去過程需要避免將外壁的鎳鍍層同時洗去，以及避免化學(xué)藥劑濺入內(nèi)壁中，使內(nèi)壁的防腐蝕鍍層受損，因此，該鍍層洗去過程工藝要求高，電鍍耗時長，工序復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，并且現(xiàn)有工藝難以保證外壁的鎳鍍層和內(nèi)壁的防腐蝕鍍層完全不受損傷，造成良品率偏低。負極蓋外壁的鎳鍍層常因清洗受損而在三個月到五個月之間的時間內(nèi)氧化，在外觀上明顯逐漸變黑，內(nèi)壁的防腐蝕鍍層因此受損而對負極中鋅的抗腐蝕性能降低，造成使用該方法制備的負極蓋的鈕扣電池貯存壽命大大縮短以及合格率降低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0013]本發(fā)明的第一個目的是提供一種貯存壽命長、合格率高的無汞鈕扣電池，其負極蓋制備方法簡單、工藝性好、效率高、成本低。
[0014]本發(fā)明的第二個目的是提供上述無汞鈕扣電池的制備方法。
[0015]本發(fā)明的第一個目的是通過以下的技術(shù)措施來實現(xiàn)的:
[0016]—種無萊鈕扣電池,包括電池外殼、負極、正極、密封圈和電解液,其中電池外殼由負極蓋和正極殼體構(gòu)成，所述負極蓋的邊緣設(shè)置有翻邊部，其特征在于:所述的負極蓋由內(nèi)蓋和外蓋組成，其中，所述負極蓋的翻邊部位于內(nèi)蓋的邊緣，在內(nèi)蓋表面上電鍍有防腐蝕鍍層，在外蓋表面上電鍍鎳鍍層，且所述外蓋的內(nèi)壁形狀與所述內(nèi)蓋的外壁形狀相適配，所述外蓋疊合在內(nèi)蓋外，使外蓋的內(nèi)壁與內(nèi)蓋的外壁貼合，并且外蓋的邊緣夾裝在所述內(nèi)蓋的翻邊部中。
[0017]本發(fā)明所述的內(nèi)蓋具有現(xiàn)有負極蓋相同的形狀結(jié)構(gòu)，由蓋體和翻邊部組成，但所述的外蓋則只具有蓋體結(jié)構(gòu)，不具有翻邊部。
[0018]本發(fā)明所述的防腐蝕鍍層可以為銦鍍層、或者為銅錫合金鍍層，或者為鋅錫合金鍍層，所述內(nèi)蓋和外蓋的基材可采用鐵板。
[0019]以下是本發(fā)明推薦的實施方式，所述內(nèi)蓋和外蓋的基材優(yōu)選厚度均在0.1mm?0.2mm之間。
[0020]本發(fā)明的第二個目的是通過以下的技術(shù)措施來實現(xiàn)的:
[0021]—種上述無萊鈕扣電池的制備方法,包括電池外殼、負極、正極、密封圈和電解液的制備與組裝步驟，其中電池外殼由負極蓋和正極殼體構(gòu)成，所述負極蓋的邊緣設(shè)置有翻邊部，其特征在于:所述負極蓋的制備方法包括以下步驟:
[0022](SI)將負極蓋基材分別通過相適配的內(nèi)蓋模具和外蓋模具沖壓制成所述內(nèi)蓋和外蓋，使得外蓋的內(nèi)壁形狀與內(nèi)蓋的外壁形狀相適配，并且所述內(nèi)蓋的邊緣形成有翻邊部;
[0023]( S2 )在步驟(SI)制成的內(nèi)蓋表面電鍍防腐蝕鍍層，外蓋表面電鍍鎳鍍層；
[0024](S3)將步驟(S2)中完成電鍍的內(nèi)蓋和外蓋組裝成負極蓋，其中外蓋疊合在內(nèi)蓋上，使外蓋的內(nèi)壁與內(nèi)蓋的外壁貼合，并且外蓋的邊緣夾裝在內(nèi)蓋的翻邊部與內(nèi)蓋側(cè)壁之間的夾縫中。
[0025]作為本發(fā)明的一種實施方式，所述防腐蝕鍍層為銦鍍層、銅錫合金鍍層或者鋅錫合金鍍層，所述負極蓋基材為鐵。
[0026]其中，所述負極蓋基材的優(yōu)選厚度在0.1mm?0.2mm之間。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0028]第一，由于本發(fā)明的鈕扣電池負極蓋由內(nèi)蓋和外蓋組成，在制備時先將內(nèi)蓋和外蓋分別沖壓成型，再用常規(guī)的電鍍工藝在內(nèi)蓋全表面電鍍防腐蝕鍍層，在外蓋全表面電鍍鎳鍍層，最后組裝成完整的鈕扣電池負極蓋，從而避免了現(xiàn)有技術(shù)中先電鍍后沖壓造成鍍層斷裂的不足，也避免了現(xiàn)有技術(shù)中先沖壓后電鍍時需要用化學(xué)藥劑洗去蓋體外壁防腐蝕鍍層而造成需保留的鍍層容易受損的不足，因此，本發(fā)明鈕扣電池負極蓋的鎳鍍層和防腐蝕鍍層無工藝制備造成的損傷，負極蓋外壁由鎳鍍層保護而不易氧化，同時，負極蓋內(nèi)壁由防腐蝕鍍層保護而不受負極中的鋅腐蝕，不但能提高鈕扣電池的合格率和生產(chǎn)效率，而且還能延長鈕扣電池的貯存壽命和使用壽命；
[0029]第二，由于本發(fā)明的外蓋通過內(nèi)蓋的翻邊部夾緊，使外蓋固定在內(nèi)蓋上并且外蓋的內(nèi)壁與內(nèi)蓋的外壁緊密貼合，因此，本發(fā)明外蓋的增加對常用鈕扣電池的結(jié)構(gòu)影響很小，使用本發(fā)明負極蓋的鈕扣電池與常用鈕扣電池的電學(xué)性能相同，使用本發(fā)明的負極蓋不影響鈕扣電池的正常使用；
[0030]第三，由于本發(fā)明的內(nèi)蓋和外蓋全表面電鍍，該電鍍工藝成熟度和效率高而難度低，避免了現(xiàn)有技術(shù)中負極蓋雙面電鍍不同材料或者需要洗去鍍層的復(fù)雜工序，因此，本發(fā)明的負極蓋制備方法簡單、效率高、成本低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明:
[0032]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中無汞鈕扣電池的半剖結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2為本發(fā)明無汞鈕扣電池的半剖結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3為本發(fā)明鈕扣電池負極蓋的半剖結(jié)構(gòu)放大示意圖。
【具體實施方式】
[0035]如圖2和圖3所示的無汞鈕扣電池是本發(fā)明的實施例之一，該無汞鈕扣電池包括電池外殼、負極4、正極5、密封圈3和電解液，電池外殼由負極蓋I和正極殼體2構(gòu)成。其中，負極蓋I由內(nèi)蓋Ia和外蓋Ic組成，內(nèi)蓋Ia和外蓋Ic的基材均為鐵板，其厚度是:內(nèi)蓋Ia為0.15_，外蓋Ic為0.12_，它們分別通過兩套相適配的模具:內(nèi)蓋模具和外蓋模具沖壓制成，使得內(nèi)蓋Ia形狀為常規(guī)鈕扣電池負極蓋體形狀，即所述的內(nèi)蓋Ia具有蓋體11和翻邊部lb，但所述的外蓋Ic則只具有蓋體11結(jié)構(gòu)，沒有翻邊部lb，所述外蓋Ic的內(nèi)壁形狀與內(nèi)蓋Ia的蓋體部分的外壁形狀相適配，并疊合在內(nèi)蓋Ia外，使外蓋Ic的內(nèi)壁與內(nèi)蓋Ia的外壁貼合，并且外蓋Ic的邊緣夾裝在所述內(nèi)蓋Ia的翻邊部Ib與內(nèi)蓋側(cè)壁之間的夾縫中；外蓋Ic的表面電鍍有鎳鍍層le，內(nèi)蓋Ia的表面電鍍有防腐蝕鍍層ld，該防腐蝕鍍層Id為銦鍍層，由于外蓋Ic和內(nèi)蓋Ia均為全表面電鍍，因此它們采用現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的電鍍工藝即可。負極蓋I蓋合在正極殼體2的開口上，密封圈3設(shè)置在負極蓋I和正極殼體2之間，內(nèi)蓋Ia的翻邊部Ib與密封圈3過盈配合，使負極蓋I緊固在正極殼體2上，負極4、正極5和電解液設(shè)置在電池負極蓋I與正極殼體2圍括而成的外殼內(nèi)。
[0036]本發(fā)明無汞鈕扣電池的制備方法，包括常規(guī)無汞鈕扣電池的正極殼體2、負極4、正極5、密封圈3和電解液的制備與組裝步驟，在此不再贅述，下面僅說明本發(fā)明中負極蓋I的制備步驟:
[0037](SI)將作為負極蓋基材的鐵片分別通過前述的兩套相適配的模具沖壓制成內(nèi)蓋Ia和外蓋lc，使得外蓋Ic的內(nèi)壁形狀與內(nèi)蓋Ia的外壁形狀相適配，并且內(nèi)蓋Ia的邊緣形成有翻邊部Ib ；
[0038](S2)在步驟(SI)制成的內(nèi)蓋Ia全表面電鍍防腐蝕鍍層ld，外蓋Ic全表面電鍍鎳鍍層Ie ；
[0039](S3)將步驟(S2)中完成電鍍的內(nèi)蓋Ia和外蓋Ic組裝成負極蓋1，其中外蓋Ic疊合在內(nèi)蓋Ia外，使外蓋Ic的內(nèi)壁與內(nèi)蓋Ia的外壁貼合，并且外蓋Ic的邊緣夾裝在內(nèi)蓋Ia的翻邊部Ib中。
[0040]本發(fā)明實施例二，與上述實施例之一不同之處是所述的內(nèi)蓋Ia厚度是0.15mm，夕卜蓋Ic厚度是0.18mm，所述的內(nèi)蓋Ia的表面電鍍的防腐蝕鍍層Id為鋅錫合金鍍層。
[0041]本發(fā)明實施例三，與上述實施例之一不同之處是所述的內(nèi)蓋Ia厚度是0.2mm,夕卜蓋Ic厚度是0.15mm，所述的內(nèi)蓋Ia的表面電鍍的防腐蝕鍍層Id為銅錫合金鍍層。
[0042]本發(fā)明實施例四，與上述實施例之一不同之處是所述的內(nèi)蓋Ia與外蓋Ic的厚度均是0.2mm，所述的內(nèi)蓋Ia的表面電鍍的防腐蝕鍍層Id為鋅錫合金鍍層。
[0043]本發(fā)明不局限與上述【具體實施方式】，根據(jù)上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，本發(fā)明還可以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均落在本發(fā)明的保護范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種無萊鈕扣電池，包括電池外殼、負極(4)、正極(5)、密封圈(3)和電解液,其中電池外殼由負極蓋(I)和正極殼體(2)構(gòu)成，所述負極蓋(I)的邊緣設(shè)置有翻邊部，其特征在于:所述的負極蓋(I)由內(nèi)蓋(Ia)和外蓋(Ic)組成，其中，所述負極蓋(I)的翻邊部(Ib)位于內(nèi)蓋(Ia)的邊緣,在內(nèi)蓋(Ia)表面上電鍍有防腐蝕鍍層(Id),在外蓋(Ic)表面上電鍍有鎳鍍層(le)，且所述外蓋(Ic)的內(nèi)壁形狀與所述內(nèi)蓋(Ia)的外壁形狀相適配，所述外蓋(Ic)疊合在內(nèi)蓋(Ia)外，使外蓋(Ic)的內(nèi)壁與內(nèi)蓋(Ia)的外壁貼合，并且外蓋(Ic)的邊緣夾裝在所述內(nèi)蓋(Ia)的翻邊部(Ib)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無汞鈕扣電池，其特征在于:所述內(nèi)蓋(Ia)和外蓋(Ic)的基材為鐵板；所述的防腐蝕鍍層(Id)為銦鍍層、或者為銅錫合金鍍層,或者為鋅錫合金鍍層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無汞鈕扣電池，其特征在于:所述內(nèi)蓋(Ia)和外蓋(Ic)的基材厚度均在0.1mm?0.2mm之間。
4.一種權(quán)利要求1所述無萊鈕扣電池的制備方法，包括電池外殼、負極(4)、正極(5)、密封圈(3)和電解液的制備與組裝步驟，其中電池外殼由負極蓋(I)和正極殼體(2)構(gòu)成，所述負極蓋(I)的邊緣設(shè)置有翻邊部(Ib)，其特征在于:所述負極蓋(I)的制備方法包括以下步驟: (51)將負極蓋基材分別通過相適配的內(nèi)蓋模具和外蓋模具沖壓制成所述內(nèi)蓋(Ia)和外蓋(lc)，使得外蓋(Ic)的內(nèi)壁形狀與內(nèi)蓋(Ia)的外壁形狀相適配，并且所述內(nèi)蓋(Ia)的邊緣形成有翻邊部(Ib)； (52)在步驟(SI)制成的內(nèi)蓋(Ia)表面電鍍防腐蝕鍍層(ld)，外蓋(Ic)表面電鍍鎳鍍層(Ie)； (53)將步驟(S2)中完成電鍍的內(nèi)蓋(Ia)和外蓋(Ic)組裝成負極蓋(1)，其中外蓋(Ic)疊合在內(nèi)蓋(Ia)上，使外蓋(Ic)的內(nèi)壁與內(nèi)蓋(Ia)的外壁貼合，并且外蓋(Ic)的邊緣夾裝在內(nèi)蓋(Ia)的翻邊部(Ib)與內(nèi)蓋(Ia)側(cè)壁之間的夾縫中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述無汞鈕扣電池的制備方法，其特征在于:所述防腐蝕鍍層(Id)為銦鍍層、或者為銅錫合金鍍層，或者為鋅錫合金鍍層，所述負極蓋基材為鐵板。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述無汞鈕扣電池的制備方法，其特征在于:所述負極蓋基材的厚度在0.1mm?0.2mm之間。
【文檔編號】H01M2/04GK103618095SQ201310610808
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月7日
【發(fā)明者】盧鑒春 申請人:盧鑒全