低成本二次电池制造技术

本发明专利技术提供了一种低成本二次电池，包括圆柱形钢壳电芯、金属壳、保护IC、集成IC、电阻、电容、电感、LED灯、MicroUSB接口、塑胶结构件、方形硬性FR‑4基板、圆形硬性FR‑4基板、金属帽头、热收缩膜和固化结构胶，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。与现有技术相比，本发明专利技术的低成本二次电池，既可以实现基于低成本二次圆柱形钢壳电芯的多功能集成，又可以实现电池附属结构件占用空间的节约化和电池的高容量化，同时还有利于提高可靠性。

Low cost secondary battery

The invention provides a low-cost secondary battery, which comprises a cylindrical steel shell electric core, a metal shell, a protective IC, an integrated IC, a resistance, a capacitance, an inductor, an LED lamp, a microusb interface, a plastic structure, a square rigid fr \u2011 4 base plate, a circular rigid fr \u2011 4 base plate, a metal cap, a heat shrinkable film and a solidified structural adhesive, realizing constant voltage output, charge management and protection, overcharge and overdischarge Over current protection multi position integrated function. Compared with the prior art, the low-cost secondary battery of the invention can not only realize the multi-functional integration based on the low-cost secondary cylindrical steel shell electric core, but also realize the saving of the space occupied by the auxiliary structural parts of the battery and the high capacity quantification of the battery, which is also conducive to improving the reliability.

【技术实现步骤摘要】
低成本二次电池
本专利技术涉及一种低成本二次电池，尤其是涉及一种集成了恒定电压输出、MicorUSB充电接口、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，同时兼具低成本的二次可充电电池。
技术介绍
二次电池具有高能量密度、长寿命、可重复使用的优势，得到了越来越广泛的应用。例如，目前的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，整体上二次电池的成本仍然远高于一次电池，而且在使用上也存在诸多不便。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。二次电池有多种构造形式，如锂离子二次电池，有以圆形钢壳为外壳的钢壳圆柱形锂离子电池，有以方形铝壳为外壳的铝壳方形锂离子电池，有以铝塑膜为外壳的软包方型锂离子电池，有以铝塑膜为外壳的软包圆柱型锂离子电池。不同的构造形式，其制造工艺的复杂性、制造效率、制造自动化水平不尽相同，二次电池的成本也不相同。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、各种接口等)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，二次电池优势反而不明显。因此，如何采用低成本的二次电池电芯，并将二次电池的性能特点结合一次电池的使用要求，将二次电池的电池充电管理、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，提供一种低成本二次电池，与现有技术相比，本专利技术的二次电池成本低、结构可靠性高，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、短路保护和MicroUSB接口。该低成本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：一种低成本二次电池，包括圆柱形钢壳电芯、金属壳、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、MicroUSB接口、塑胶结构件、方形硬性FR-4基板、圆形硬性FR-4基板、金属帽头、热收缩膜和固化结构胶，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，金属壳裙边与圆柱形钢壳电芯封口包边焊接固定，金属壳充当塑胶结构件的支撑体并兼做负极连接导体；固化结构胶覆盖住金属壳裙边内部平面、金属壳裙边边缘与圆柱形钢壳电芯封口包边边缘之间的平台、圆柱形钢壳电芯封口包边边缘与密封圈靠圆柱形钢壳电芯内侧边缘之间的平台，固化结构胶起绝缘、结构加强、密封三个方面的作用；MicroUSB接口焊接在方形硬性FR-4基板A面上，保护IC、集成IC、电阻、电容、电感、LED灯、金属帽头焊接在圆形硬性FR-4基板上，方形硬性FR-4基板的B面与圆形硬性FR-4基板垂直装配在一起且MicroUSB接口的开口与圆形硬性FR-4基板的A面朝向相同，并通过方形硬性FR-4基板B面与圆形硬性FR-4基板B面的焊盘锡焊连接和固定，所述金属帽头卡装在塑胶结构件内并部分露出塑胶结构件的第一拉伸体上端面，相装配在一起的方形硬性FR-4基板和圆形硬性FR-4基板以MicroUSB接口开口朝上的方式配套卡装在塑胶结构件内，所述塑胶结构件配套套装在金属壳大开口端，所述圆柱形钢壳电芯的正极端通过正极引出线与圆形硬性FR-4基板B面的第一焊盘连接在一起；负极引出线的A端与圆形硬性FR-4基板B面的第二焊盘连接，负极引出线的B端沿塑胶结构件的第二拉伸体外部圆周弯折并且平贴在塑胶结构件的第二拉伸体外部圆周面上，塑胶结构件与金属壳装配后负极引出线的B端压接在金属壳内部壁面与塑胶结构件的第二拉伸体的外部壁面之间，形成过盈配合，负极引出线处于紧密压接和导电连通的状态；热收缩膜包裹在塑胶结构件、金属壳及圆柱形钢壳电芯上端外壁上，并通过圆柱形钢壳电芯的冲槽槽位与塑胶结构件的第一拉伸体上端面的径向包边形成扣紧力，形成对塑胶结构件、金属壳、圆柱形钢壳电芯之间连接的固定强化，同时热收缩膜兼具透光功能；所述金属帽头设置有三个圆柱体，第一圆柱体、第二圆柱体、第三圆柱体。第一圆柱体直径为M1，高度为H1。第一圆柱体上部端面倒角；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且0.5mm≤M2≤3mm。金属帽头的第三圆柱体直径为M3，高度为H3；第三圆柱体与第二圆柱体同轴；第三圆柱体的顶面与第二圆柱体的底面共面；M3＜M2且0.1mm≤M3≤1mm。所述塑胶结构件包括第一拉伸体和第二拉伸体，所述第一拉伸体为圆柱体结构。塑胶结构件的第一拉伸体的直径SD1等于圆柱形钢壳电芯的外部直径GW，第一拉伸体的高度为SJ1；第一拉伸体上开设有中心孔，中心孔的直径SHD满足：M2<SHD<M1。所述塑胶结构件的第一拉伸体上开设有挖空的MicroUSB开口部，其开口尺寸与MicroUSB尺寸相配合。所述第二拉伸体的一端垂直固定在第一拉伸体底部上且第二圆形拉伸体与第一圆形拉伸体同轴，第二拉伸体为内部挖空的薄壁结构即第二拉伸体为圆筒结构；第二拉伸体的高度为SJ2；第二拉伸体的外部直径为SD2，第二拉伸体的壁厚为SDB，第二拉伸体的外部直径SD2小于等于金属壳的内径GN。所述塑胶结构件的第一拉伸体上的MicroUSB开口部边缘至第一拉伸体圆心的最长直径为BBD，该特征尺寸决定了热收缩膜包边宽度的上限。所述方形硬性FR-4基板包括第一方形平板拉伸体和第二方形平板拉伸体，第一方形平板拉伸体与第二方形平板拉伸体相结合形成一体，并且在第一方形平板拉伸体与第二方形平板拉伸体的结合部设置有两个与中轴线对称的挖空方形槽，该方形槽的高度为FCG，该方形槽的宽度为FCKD，方形硬性FR-4基板的第一方形平板拉伸体的宽度为FK1，第二方形平板拉伸体的宽度为FK2，方形硬性FR-4基板的厚度为FHD。MicroUSB接口锡焊焊接在方形硬性FR-4基板A面上，MicroUSB接口的开口部在方形硬性FR-4基板的第一方形平板拉伸体一侧，MicroUSB接口的开口部最外端的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低成本二次电池，其特征在于：包括圆柱形钢壳电芯、金属壳、保护IC、集成IC、电阻、电容、电感、LED灯、MicroUSB接口、塑胶结构件、方形硬性FR‑4基板、圆形硬性FR‑4基板、金属帽头、热收缩膜和固化结构胶，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，金属壳裙边与圆柱形钢壳电芯封口包边焊接固定，金属壳充当塑胶结构件的支撑体并兼做负极连接导体；固化结构胶覆盖住金属壳裙边内部平面、金属壳裙边边缘与圆柱形钢壳电芯封口包边边缘之间的平台、圆柱形钢壳电芯封口包边边缘与密封圈靠圆柱形钢壳电芯内侧边缘之间的平台，固化结构胶起绝缘、结构加强、密封三个方面的作用；MicroUSB接口焊接在方形硬性FR‑4基板A面上，保护IC、集成IC、电阻、电容、电感、LED灯、金属帽头焊接在圆形硬性FR‑4基板上，方形硬性FR‑4基板的B面与圆形硬性FR‑4基板垂直装配在一起且MicroUSB接口的开口与圆形硬性FR‑4基板的A面朝向相同，并通过方形硬性FR‑4基板B面与圆形硬性FR‑4基板B面的焊盘锡焊连接和固定，所述金属帽头卡装在塑胶结构件内并部分露出塑胶结构件的第一拉伸体上端面，相装配在一起的方形硬性FR‑4基板和圆形硬性FR‑4基板以MicroUSB接口开口朝上的方式配套卡装在塑胶结构件内，所述塑胶结构件配套套装在金属壳大开口端，所述圆柱形钢壳电芯的正极端通过正极引出线与圆形硬性FR‑4基板B面的第一焊盘连接在一起；负极引出线的A端与圆形硬性FR‑4基板B面的第二焊盘连接，负极引出线的B端沿塑胶结构件的第二拉伸体外部圆周弯折并且平贴在塑胶结构件的第二拉伸体外部圆周面上，塑胶结构件与金属壳装配后负极引出线的B端压接在金属壳内部壁面与塑胶结构件的第二拉伸体的外部壁面之间，形成过盈配合，负极引出线处于紧密压接和导电连通的状态；热收缩膜包裹在塑胶结构件、金属壳及圆柱形钢壳电芯上端外壁上，并通过圆柱形钢壳电芯的冲槽槽位与塑胶结构件的第一拉伸体上端面的径向包边形成扣紧力，形成对塑胶结构件、金属壳、圆柱形钢壳电芯之间连接的固定强化，同时热收缩膜兼具透光功能；所述金属壳的高度KGH满足：如果CMH>KGW/2‑KGN/2+MFJ，则SJ2+CMH+YH+FH2+0.2mm≤KGH≤SJ2+CMH+YH+FH2+1.0mm；如果CMH<KGW/2‑KGN/2+MFJ，则KGW/2‑KGN/2+SJ2+MFJ+YH+FH2+0.2mm≤KGH≤KGW/2‑KGN/2+SJ2+MFJ+YH+FH2+1.0mm，其中SJ2为塑胶结构件的第二拉伸体的高度，MFJ为固化结构胶覆盖金属壳裙边内部平面的厚度，CMH为圆柱形钢壳电芯的帽头凸出高度，YH为圆形硬性FR‑4基板的厚度，FH2为方形硬性FR‑4基板的第二方形平板拉伸体的高度，单位为mm。...

【技术特征摘要】
1.一种低成本二次电池，其特征在于：包括圆柱形钢壳电芯、金属壳、保护IC、集成IC、电阻、电容、电感、LED灯、MicroUSB接口、塑胶结构件、方形硬性FR-4基板、圆形硬性FR-4基板、金属帽头、热收缩膜和固化结构胶，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，金属壳裙边与圆柱形钢壳电芯封口包边焊接固定，金属壳充当塑胶结构件的支撑体并兼做负极连接导体；固化结构胶覆盖住金属壳裙边内部平面、金属壳裙边边缘与圆柱形钢壳电芯封口包边边缘之间的平台、圆柱形钢壳电芯封口包边边缘与密封圈靠圆柱形钢壳电芯内侧边缘之间的平台，固化结构胶起绝缘、结构加强、密封三个方面的作用；MicroUSB接口焊接在方形硬性FR-4基板A面上，保护IC、集成IC、电阻、电容、电感、LED灯、金属帽头焊接在圆形硬性FR-4基板上，方形硬性FR-4基板的B面与圆形硬性FR-4基板垂直装配在一起且MicroUSB接口的开口与圆形硬性FR-4基板的A面朝向相同，并通过方形硬性FR-4基板B面与圆形硬性FR-4基板B面的焊盘锡焊连接和固定，所述金属帽头卡装在塑胶结构件内并部分露出塑胶结构件的第一拉伸体上端面，相装配在一起的方形硬性FR-4基板和圆形硬性FR-4基板以MicroUSB接口开口朝上的方式配套卡装在塑胶结构件内，所述塑胶结构件配套套装在金属壳大开口端，所述圆柱形钢壳电芯的正极端通过正极引出线与圆形硬性FR-4基板B面的第一焊盘连接在一起；负极引出线的A端与圆形硬性FR-4基板B面的第二焊盘连接，负极引出线的B端沿塑胶结构件的第二拉伸体外部圆周弯折并且平贴在塑胶结构件的第二拉伸体外部圆周面上，塑胶结构件与金属壳装配后负极引出线的B端压接在金属壳内部壁面与塑胶结构件的第二拉伸体的外部壁面之间，形成过盈配合，负极引出线处于紧密压接和导电连通的状态；热收缩膜包裹在塑胶结构件、金属壳及圆柱形钢壳电芯上端外壁上，并通过圆柱形钢壳电芯的冲槽槽位与塑胶结构件的第一拉伸体上端面的径向包边形成扣紧力，形成对塑胶结构件、金属壳、圆柱形钢壳电芯之间连接的固定强化，同时热收缩膜兼具透光功能；所述金属壳的高度KGH满足：如果CMH>KGW/2-KGN/2+MFJ，则SJ2+CMH+YH+FH2+0.2mm≤KGH≤SJ2+CMH+YH+FH2+1.0mm；如果CMH...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏兵，陈晓峰，钟发平，陈鹏飞，胡顺华，龚颖林，
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