大容量二次电池制造技术

本发明专利技术提供了一种大容量二次电池，包括可充电电芯、钢壳、保护IC、集成IC、电阻、电容、电感、LED灯、塑胶件、圆形硬性FR‑4基板、金属帽头、绝缘面垫和绝缘热缩膜，实现恒定电压输出、充电管理及保护、过充过放过流保护多功能于一体。与现有技术相比，本发明专利技术的大容量二次电池既可以实现电池的多功能集成，又可以实现电池附属结构件占用空间的节约化和电池的大容量化。

【技术实现步骤摘要】
大容量二次电池
本专利技术涉及一种大容量二次电池，尤其是涉及一种集成了恒定电压输出、充电管理和充电保护、电池保护(包含过充保护、过放保护、过流保护)等多种功能，同时兼具大容量的二次可充电电池。
技术介绍
二次电池具有容量大、可循环使用的优势，得到了越来越广泛的应用。例如，目前二次锂离子电池已经成为手机、笔记本电脑、照相机、便携式移动电源的主要供电电池，并且在许多一次电池的传统应用领域例如遥控器、手电筒、玩具等，二次锂离子电池也逐步在将一次电池替代。但是，二次电池与一次电池相比，在使用上仍然存在诸多不便。一次电池不需要充电，而二次电池需要用专用的充电器进行充电，同时为了保持正常的性能，二次电池需要对充电过程和放电使用过程进行管理和保护。一次电池的额定电压与二次电池也不同，例如钴酸锂-石墨型锂离子二次电池的额定电压是3.7V，而通常的碱性锌锰干电池额定电压是1.5V，因此如果二次电池不进行电压管理，一般情况下是不能直接应用在一次电池的用电设备上，否则可能损坏用电设备。为了实现二次电池替代一次电池进行使用，往往需要对二次电池的电芯、附属结构件(一般包括电路板、电路元器件、防护外壳等)进行集成组装，最终形成一个具备各项管理和保护功能，输出电压符合一次电池应用需求，且电池的整体外形结构尺寸和机械可靠性符合国际标准的二次电池。但是，现有的设置附属结构件的方法，通常占用了大量的电池内部空间，导致只能选用小尺寸的低容量电芯，这使得集成后的二次电池与一次电池相比，二次电池的容量优势反而不明显。因此，如何将二次电池的性能特点结合一次电池的使用要求，将二次电池电池充电管理、保护、一次电池外形结构、一次电池使用需求统筹优化，在兼顾集成的成本、效率以及可靠性的基础上，最大限度降低附属结构件占用的空间，留出更多的空间给电芯从而提升整个二次电池的容量，就显得非常必要。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种大容量二次电池，与现有技术相比，本专利技术的大容量二次电池的容量可以提高约10％，可以实现电池在输出电能工作过程中能够始终保持恒定的输出电压，同时包含充电管理和保护、放电欠压保护、充电过压保护、充电过流保护、放电过流保护、短路保护。该大容量二次电池非常适用于可充电电池替代一次电池的应用场合。本专利技术通过以下方案实现：一种大容量二次电池，包括可充电电芯、钢壳、保护IC、集成IC(集成充电功能和恒压输出功能)、电阻、电容、电感、LED灯、塑胶件、圆形硬性FR-4基板、金属帽头、绝缘面垫和绝缘热缩膜，实现恒定电压输出、充电管理及保护、过充过放过流保护多位一体功能；其中保护IC、集成IC、电阻、电容、电感、LED灯贴片锡焊在圆形硬性FR-4基板的A面，金属帽头锡焊在圆形硬性FR-4基板的B面上，绝缘面垫套在金属帽头上，所述圆形硬性FR-4基板以B面朝上的方式安装在塑胶件内且金属帽头的第一圆柱体部分超出塑胶件顶端即塑胶件的第一圆筒拉伸体的顶面，所述塑胶件的下端即塑胶件的第三圆筒拉伸体配套套装在钢壳开口端，所述可充电电芯置于钢壳内，所述可充电电芯的正极端、负极端分别通过正极引出线、负极引出线与圆形硬性FR-4基板A面的第一焊盘、第二焊盘相对应连接在一起，所述绝缘热缩膜将绝缘面垫、塑胶件、钢壳依次热缩在一起；圆形硬性FR-4基板既作为金属帽头和其它元器件的贴片锡焊的基板，兼作电池的上部支撑端面和封口端面；塑胶件具有三个同轴心的圆筒拉伸体，作为圆形硬性FR-4基板的支撑体、LED灯光的透射体、圆形硬性FR-4基板B面贴片锡焊元器件的绝缘防护体、与钢壳连接固定用的结构体；圆形硬性FR-4基板、塑胶件、绝缘面垫三个零件的功能复用、立体空间布局和装配的形式，大幅度减少不贡献容量的结构件占用的空间，实现大容量化。所述金属帽头包括两个圆柱体即第一圆柱体和第二圆柱体，第一圆柱体的直径为M1，高度为H1，第一圆柱体的上部端面为倒角结构；高度H1为二次电池整体帽头凸出的高度；第一圆柱体是二次电池与外部负载或充电电源接触的结构部位。所述金属帽头的第二圆柱体直径为M2，高度为H2；第二圆柱体与第一圆柱体同轴，第二圆柱体的顶面与第一圆柱体的底面共面；M2＜M1<GW且0.2mm≤M2≤1mm；高度H2满足：0.5mm≤H2<YH，其中YH为圆形硬性FR-4基板的厚度，GW为钢壳的外部直径，单位为mm。M2的下限尺寸即0.2mm≤M2设置，可以保证金属帽头有一定的强度，能够良好支撑来自外部的压紧接触力；M2的上限尺寸即M2≤1mm设置，可以减少金属帽头占用的电池内部空间，从而给圆形硬性FR-4基板A面留出更多的空间来布置电路元器件。H2下限高度即0.5mm≤H2的设置，可以使得金属帽头有一定的长度伸入到圆形硬性FR-4基板对应的中心孔中，从而增强金属帽头与圆形硬性FR-4基板装配的牢固性，尤其是增强了金属帽头在受到横向剪切外力作用下(例如将电池装入电池仓或充电器仓，或从电池仓或充电器仓中取出电池)的抗剥离能力；H2上限的高度即H2<YH的设置，可以使得金属帽头的第二圆柱体不会伸出到圆形硬性FR-4基板的A面，从而可以避免金属帽头的第二圆柱体与各元器件(贴片在圆形硬性FR-4基板的A面)潜在的干涉现象，有利于安装、贴片、锡焊等操作。所述塑胶件包括第一圆筒拉伸体、第二圆筒拉伸体和第三圆筒拉伸体，三个圆筒拉伸体即第一圆筒拉伸体、第二圆筒拉伸体和第三圆筒拉伸体同轴线，第一圆筒拉伸体与第二圆筒拉伸体以外壁平齐的方式上下相连且第二圆筒拉伸体顶部超出第一圆筒拉伸体内壁形成支撑平台，第三圆筒拉伸体与第二圆筒拉伸体以内壁平齐的方式上下相连。第一圆筒拉伸体的外部直径SD1、内部直径SD2、高度SJ1；第二圆筒拉伸体的内部直径SD3、高度SJ2，第二圆筒拉伸体的外部直径与第一圆筒拉伸体的外部直径相同；第三圆筒拉伸体的外部直径SD4、高度SJ3，第三圆筒拉伸体的内部直径与第二圆筒拉伸体的内部直径相同。塑胶件第一圆筒拉伸体的外部直径SD1等于钢壳的外径GW；第一圆筒拉伸体的壁厚SDB1满足0.5mm≤SDB1≤1mm，即1mm≤SD1-SD2≤2mm(SDB1厚度太薄强度不够，所以SDB1大于等于0.5mm；SDB1厚度太厚则占用电池的直径方向空间，这将降低圆形硬性FR-4基板的有效贴片面积，不利于元器件的布置和贴片，所以SDB1小于等于1mm)。塑胶件的第一圆筒拉伸体高度SJ1等于圆形硬性FR-4基板厚度YH，即SJ1＝YH，该尺寸的设置可以实现圆形硬性FR-4基板安装到塑胶件中后，圆形硬性FR-4基板的B面与塑胶件的第一圆筒拉伸体的外表面平齐。所述塑胶件的第二圆筒拉伸体内部直径SD3满足：0.3mm≤SD2-SD3≤2mm。由于SD2>SD3，所以在塑胶件的第二圆筒拉伸体与第一圆筒拉伸体结合部将形成一个支撑平台，该支撑平台的功能有两个方面：一是起支撑圆形硬性FR-4基板作用，二是起提供一个平面来涂覆胶黏剂，实现将圆形硬性FR-4基板与塑胶件在该支撑平台的粘结固定。塑胶件的第二圆筒拉伸体内部直径SD3上限尺寸即0.3mm≤SD2-SD3的设定，是充分考虑到支撑平台的功能实现，必须要有一定的支撑面积，如果支撑平台面积过小，则其支撑力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大容量二次电池，其特征在于：包括可充电电芯、钢壳、保护IC、集成IC、电阻、电容、电感、LED灯、塑胶件、圆形硬性FR‑4基板、金属帽头、绝缘面垫和绝缘热缩膜，实现恒定电压输出、充电管理及保护、过充过放过流保护多位一体功能；其中保护IC、集成IC、电阻、电容、电感、LED灯贴片锡焊在圆形硬性FR‑4基板的A面，金属帽头锡焊在圆形硬性FR‑4基板的B面上，绝缘面垫套在金属帽头上，所述圆形硬性FR‑4基板以B面朝上的方式安装在塑胶件内且金属帽头的第一圆柱体部分超出塑胶件顶端，所述塑胶件的下端配套套装在钢壳开口端，所述可充电电芯置于钢壳内，所述可充电电芯的正极端、负极端分别通过正极引出线、负极引出线与圆形硬性FR‑4基板A面的第一焊盘、第二焊盘相对应连接在一起，所述绝缘热缩膜将绝缘面垫、塑胶件、钢壳依次热缩在一起；圆形硬性FR‑4基板既作为金属帽头和其它元器件的贴片锡焊的基板，兼作电池的上部支撑端面和封口端面；塑胶件具有三个同轴心的圆筒拉伸体，作为圆形硬性FR‑4基板的支撑体、LED灯光的透射体、圆形硬性FR‑4基板B面贴片锡焊元器件的绝缘防护体、与钢壳连接固定用的结构体；绝缘面垫作为圆形硬性FR‑4基板B面的绝缘层及防护层，避免出现圆形硬性FR‑4基板B面受到外部物体的刮擦可能导致的阻焊层破坏、铜箔外露；圆形硬性FR‑4基板、塑胶件、绝缘面垫三个零件的功能复用、立体空间布局和装配的形式，大幅度减少不贡献容量的结构件占用的空间，实现大容量化；所述塑胶件满足：0.3mm≤SD2‑SD3≤2mm，HD/2≤SJ2≤1mm，其中HD为贴片式LED灯的高度，SD2为塑胶件的第一圆筒拉伸体内部直径，SD3为塑胶件的第二圆筒拉伸体内部直径，SJ2为塑胶件的第二圆筒拉伸体高度，单位为mm。...

【技术特征摘要】
1.一种大容量二次电池，其特征在于：包括可充电电芯、钢壳、保护IC、集成IC、电阻、电容、电感、LED灯、塑胶件、圆形硬性FR-4基板、金属帽头、绝缘面垫和绝缘热缩膜，实现恒定电压输出、充电管理及保护、过充过放过流保护多位一体功能；其中保护IC、集成IC、电阻、电容、电感、LED灯贴片锡焊在圆形硬性FR-4基板的A面，金属帽头锡焊在圆形硬性FR-4基板的B面上，绝缘面垫套在金属帽头上，所述圆形硬性FR-4基板以B面朝上的方式安装在塑胶件内且金属帽头的第一圆柱体部分超出塑胶件顶端，所述塑胶件的下端配套套装在钢壳开口端，所述可充电电芯置于钢壳内，所述可充电电芯的正极端、负极端分别通过正极引出线、负极引出线与圆形硬性FR-4基板A面的第一焊盘、第二焊盘相对应连接在一起，所述绝缘热缩膜将绝缘面垫、塑胶件、钢壳依次热缩在一起；圆形硬性FR-4基板既作为金属帽头和其它元器件的贴片锡焊的基板，兼作电池的上部支撑端面和封口端面；塑胶件具有三个同轴心的圆筒拉伸体，作为圆形硬性FR-4基板的支撑体、LED灯光的透射体、圆形硬性FR-4基板B面贴片锡焊元器件的绝缘防护体、与钢壳连接固定用的结构体；绝缘面垫作为圆形硬性FR-4基板B面的绝缘层及防护层，避免出现圆形硬性FR-4基板B面受到外部物体的刮擦可能导致的阻焊层破坏、铜箔外露；圆形硬性FR-4基板、塑胶件、绝缘面垫三个零件的功能复用、立体空间布局和装配的形式，大幅度减少不贡献容量的结构件占用的空间，实现大容量化；所述塑胶件满足：0.3mm≤SD2-SD3≤2mm，HD/2≤SJ2≤1mm，其中HD为贴片式LED灯的高度，SD2为塑胶件的第一圆筒拉伸体内部直径，SD3为塑胶件的第二圆筒拉伸体内部直径，SJ2为塑胶件的第二圆筒拉伸体高度，单位为mm。2.根据权利要求1所述的大容量二次电池，其特征在于：所述金属帽头满足：M2＜M1<GW，0.2mm≤M2≤1mm，0.5mm≤H2<YH，其中M1为金属帽头的第一圆柱体直径，M2为金属帽头的第二圆柱体直径，GW为钢壳的外部直径，H2为金属帽头的第二圆柱体高度，YH为圆形硬性FR-4基板的厚度，单位为mm。3.根据权利要求1所述的大容量二次电池，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏兵，钟发平，陈鹏飞，陈晓峰，龚颖林，胡顺华，
申请(专利权)人：深圳先进储能材料国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44