专利名称：一种控制铝壳电池长度方向的尺寸的方法及低压注塑铝壳电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铝壳电芯采用低压注塑封装的方法，尤其是一种在低压注塑时 控制铝壳电池长度方向的尺寸的方法及用该方法生产的低压注塑铝壳电池。
背景技术：
铝壳电芯的封装工艺早已成熟，多种不同的封装方法都应用在各种不同的电池 结构上，但由于现有的电芯的铝壳和端子盖板的结合大多采用的是激光焊封口，此工艺 对电芯的长度尺寸不能控制到成品电池需求的范围，正常设计的电池，尺寸的公差均为 士0.1_，可电芯的公差却在士0.2左右，甚至更大，在国产电芯上的表现尤甚，很明 显，零件的公差超过了成品的公差，无论是理论上还是实际操作中都无法接受，需要各 封装企业采用各种应对措施来解决这个问题。如，现在有一种通用的铝壳电池的结构， 如图1所示，这种铝壳电池的结构包括如下零部件，头部支架100、保护线路板200、中 间支架300、正极镍带400、底部支架500、铝壳电芯600、负极镍带700，铝壳电芯600 上的正极镍带400和负极镍带700穿过中间支架300分别与保护线路板200正、负极焊 接，所述头部支架100固定在所述保护线路板200上，底部支架500位于铝壳电芯600底 部。这种结构的铝壳电池，由于电池在宽度的限制，在宽度方向上无法设计塑料件 包裹电芯，整个电池结构无法设计整体的胶框来保证成品尺寸，只得设计零件分别组 装，头部支架100、保护线路板200，镍带400、700等电路元件的联接主要靠中间支架 300的固定和支撑，由于前文所述的铝壳电芯600在长度方向的公差很大，无法达到成品 尺寸公差的要求，部份封装企业采用将与头部支架100、保护线路板200、中间支架300 的电芯测量分类，再配不同规格的底部支架500的形式来满足铝壳电池长度方向的尺寸 要求，这样对生产过程的控制，不必要的工时损耗及物料的备料等方面均带来了很大的 难度，并且由于需要准确控制各零件的公差，其中任何一个零件公差稍有偏大，都会影 响尺寸不良。为了增强铝壳电池的跌落等机械性能的强度，部分企业会在头部支架100、保护 线路板200、中间支架300与铝壳电芯600之间的间隙内采用低压注塑工艺，注塑低压注 塑胶，以求更好的通过电池行业通行的跌落等机械性能测试，并无更有效的充分利用此 工艺的特点，在我们的理解和实际实施中，低压注塑的好处不仅可以体现在赋予电池更 好的机械性能，更好的绝缘性能，更是尺寸控制的有效的方法。另外，现有的铝壳电池 在低压注塑的过程中，容易出现在外部连接端子窗口 110处出现溢胶，这是绝对不能允 许的。
发明内容
本发明的目的是充分利用低压注塑的特点，将困扰各电池封装企业的铝壳电池
4的长度方向的尺寸无法一次达标的问题加以解决，向社会提供一种控制铝壳电池长度方 向的尺寸的方法。本发明的另一个目的是可有效地防止在外部连接端子窗口处出现溢胶的问题。本发明的第三个目的是向社会提供一种利用上述方法生产的低压注塑铝壳电 池。本发明的技术方案是一种控制铝壳电池长度方向的尺寸的方法，包括如下步 骤，(1)、电芯半成品制作步骤(11)、将保护线路板的正、负极分别与铝壳电芯上的正极镍带和负极镍带焊 接；(12)、将保护线路板设置头部支架之内，(13)、在所述铝壳电芯下侧面上用粘胶剂粘接底部支架，制作成电芯半成品；(2)、低压注塑电芯步骤(21)、将电芯半成品放置在模具内，在电芯半成品的保护线路板和铝壳电芯上 侧面之间加入胶料垫块，所述胶料垫块的材质与低压注塑胶料的材质一致，且所述胶料 垫块是刚被注塑完成，还没有完全冷却，具有一定收缩性的；胶料垫块的长度尺寸大于 等于电池成品的设计长度尺寸减去头部支架的厚度，减去保护线路板的厚度，减去铝壳 电芯的最小长度，减去底部支架与铝壳电芯的粘胶层的厚度及底部支架的厚度，合模之 后，所述胶料垫块紧紧地将保护线路板顶在头部支架上；(22)、在头部支架与铝壳电芯的上侧面之间形成的剩余空间用低压塑胶填充满。本发明还包括胶料垫块的制作步骤，在下模板的主流道上开设分流道，在分流 道的末端开设矩形凹槽，矩形凹槽的尺寸与胶料垫块的尺寸一致，当低压注塑胶料在通 过主流道流入型腔充填满电池的同时，也通过分流道充填满矩形凹槽，形成胶料垫块。本发明中，在头部支架与保护线路板的配合面上，头部支架的外部连接端子窗 口左右两侧分别设有高0.1-0.2mm的台阶，让头部支架与保护线路板形成线与面的接 触，防止低压注塑胶料进入外部连接端子窗口内。本发明中，在模具下模板的行位上，对应于头部支架的外部连接端子窗口位 置，设计与窗口个数相等的凸台，凸台的大小与外部连接端子窗口相吻合，合模后，所 述凸台正好伸入外部连接端子窗口内，防止低压注塑胶料进入外部连接端子窗口内，所 述凸台的材质是采用非金属绝缘体制作的。本发明中，将保护线路板的贴片镀金端子大小设计与外部连接端子窗口相吻 合，注塑时，所述贴片镀金端子正好伸入外部连接端子窗口内，防止低压注塑胶料进入 外部连接端子窗口内。本发明还提供一种低压注塑铝壳电池，包括头部支架、保护线路板、胶料垫 块、正极镍带、底部支架、铝壳电芯、负极镍带，所述铝壳电芯的正极镍带和负极镍带 与保护线路板的正、负极分别连接，所述保护线路板位于头部支架内，在所述保护线路 板与所述铝壳电芯之间的间隙内充满了低压注塑胶体，在所述铝壳电芯底面上用粘胶粘 帖有底部支架。
本发明中，所述低压注塑胶体是用下述方法制成的，将电芯半成品放置在模具 内，在电芯半成品的保护线路板和铝壳电芯上侧面之间加入胶料垫块，所述胶料垫块的 材质与低压注塑胶料的材质一致，且所述胶料垫块是刚被注塑完成，还没有完全冷却， 具有一定收缩性的；胶料垫块的长度尺寸大于等于电池成品的设计长度尺寸减去头部支 架的厚度，减去保护线路板的厚度，减去铝壳电芯的最小长度，减去底部支架与铝壳电 芯的粘胶层的厚度及底部支架的厚度，合模之后，在头部支架与铝壳电芯的上侧面之间 形成的剩余空间用低压塑方式充满而成。本发明中，在所述头部支架的内底面上设有两个定位柱，在所述保护线路板上 设有两个定位孔，所述定位柱插在所述定位孔内。本发明中，在所述头部支架与保护线路板的配合面上，头部支架的外部连接端 子窗口左右两侧分别有高0.1-0.2mm的台阶，让头部支架与保护线路板形成线与面接 触，防止低压注塑胶料进入头部支架外部连接端子窗口内。本发明中，将保护线路板的贴片镀金端子大小设计与外部连接端子窗口相吻 合，注塑时，所述贴片镀金端子正好伸入外部连接端子窗口内，防止低压注塑胶料进入 外部连接端子窗口内。本发明由于采用了在电芯半成品的保护线路板和铝壳电芯上侧面之间的加入胶 料垫块，所述胶料垫块的材质与低压注塑的材质一致，且所述胶料垫块是刚被注塑完 成，还没有完全冷却，具有一定的收缩性的；胶料垫块的长度尺寸大于等于电池成品的 长度尺寸减去头部支架的厚度，减去保护线路板的厚度，减去铝壳电芯的最小长度，减 去底部支架与电芯的粘胶层的厚度及底部支架的厚度；胶料垫块的宽度尺寸小于等于头 部支架内腔的宽度，合模之后，所述胶料垫块紧紧地将保护线路板顶在头部支架上，这 样，当注塑时，胶料垫块融化于所注的塑胶中，这样，就可以确保电池产品的最终尺寸 合符要求，并且省去了中间支架，节省了成本。另外，采取多种措施，防止低压注塑胶 料进入外部连接端子窗口内，确保产品质量。
图1是现有的铝壳电池的产品结构分解示意图。图2是本发明的铝壳电池的产品结构分解示意图。图3是图2中的保护线路板的另一视角的结构示意图。图4是下模流道分布及胶料垫块成形的结构示意图。图5是头部支架与保护线路板装配定位示意图。图6是模具凸台伸入头部支架外部连接端子窗口剖面结构示意图。图7是实施例二保护板镀金端子与头部支架装配局部剖面放大结构示意图。
具体实施例方式实施例一如图2所示，采取本实施方法的电池结构包括如下零部件，头部支架1、保护线 路板2、胶料垫块3、正极镍带4、底部支架5、铝壳电芯6、负极镍带7;首先将负极镍带7通过点焊机点焊在铝壳电芯6的负极端子8上，再将正极镍带
64点焊于电芯的铝镍复合带9上。接着将正极镍带4焊锡或点焊在保护线路板2的正极10上(见图3)，及将负极 镍带7焊锡或点焊于保护线路板2的负极11上。将正极镍带4和负极镍带7通过夹具折弯成90度直角，将保护线路板2装入头 部支架1内；将底部支架5与铝壳电芯6的底侧面粘接，制成电芯半成品；将电芯半成品放入模具内，在保护线路板2和铝壳电芯6之间垫上胶料垫块3。此胶料垫块3并不是其它的如橡胶、海绵、青稞纸等类似的电子类填充辅料， 此胶料垫块3的特点是它是由低压注塑胶料在注塑过程中形成的，具体制法后述。在保护线路板2与铝壳电芯6的上侧面之间的间隙用低压注塑的方式用低压塑胶 填充满。如图4所示，在下模板12的主流道13上左右各开两个分流道14，在分流道的末 端开设两个矩形凹槽15，矩形凹槽的尺寸与胶料垫块3—致，当低压注塑胶料在通过主 流道13流入型腔充填满电池的同时也通过分流道14充填满矩形凹槽15，形成胶料垫块 3。需要注意的是胶料垫块3的尺寸设计，由于前文所提的铝壳电芯6的长度尺寸公 差较大，采用橡胶、海绵等常用电子辅料对尺寸的控制并不是很好，一则这些辅料的尺 寸公差较大，大部份都士0.1mm以上，即便这些材料没有公差，铝壳电芯6本身的公差 也无法保证能生产出达到要求的成品，如果胶料垫块3的厚度不足以支撑保护线路板2与 铝壳电芯6之间的空间，就会有部份低压注塑胶料流入保护线路板2与头部支架1之间形 成的空间，如果厚度过厚，就会影响长度尺寸，导致注塑后仍然尺寸不良，因此，此厚 度尺寸的设计应为胶料垫块3的长度等于或略大于电池成品的尺寸-头部支架1的厚 度_保护线路板2的厚度-底部支架5的厚度-铝壳电芯6的最小长度-底部支架5与铝 壳电芯6之间的环氧树脂厚度，这样设计出来的胶料垫块3才能充分起到支撑的作用。当胶料垫块3与低压注塑成品一起成形后，在进行下一次注塑前，将上一次注 塑产生的胶料垫块3垫在下一次的保护线路板2与铝壳电芯6的空间内，由于刚注塑完 成，胶料垫块3还没有完全冷却，还具有较大的收缩性，当电芯的尺寸偏长时，在模具 合模的过程中，胶料垫块3会被压缩，紧紧的将保护线路板2固定在头部支架1上，而由 于胶料垫块3的尺寸是按铝壳电芯6的最小尺寸设计的，即使铝壳电芯6在最小尺寸，保 护线路板2与头部支架1之间也不会形成间隙，让胶料有空隙通过。如图5所示，当将胶料垫块3放入保护线路板2与铝壳电芯6的空间内后，再将 头部支架1的定位柱16对准保护线路板2的定孔位17，这样的目的是便于定位，装好后 将半成品电池放入低压注塑模具内注塑成形。注塑成形的过程中，很多的类似结构的例子都会出现低压注塑的胶料溢到保护 线路板2和头部支架1之间的情况，多数所实例是要求提高零部件的制造精度来保证，或 是设计卡槽，在保护线路板2和头部支架1间加贴双面胶等过于复杂的结构来达到目的， 这样，生产的成本无形中会增加很多。本实施例的特点是考虑到，正常设计保护线路板2和头部支架1完全以面对面的 接触，如果保护线路板2或是头部支架1的的局部位置出现变形，就会影响整个面的接 触，导致保护线路板2与头部支架1之间的间隙增大，因此，本实施例的实施方式为在头部支架1的外部连接端子窗口 21位置左右各加一高0.1-0.2mm，宽l_2mm左右的台阶 18，让保护线路板2只与此台阶18作线与面的接触，这样就能很好的封闭保护线路板2 与头部支架1的空间，让低压注塑胶料不溢到头部支架1的外部连接端子窗口之间(参见 图6)。或者，在模具的下模行位上，相对于头部支架1的外部连接端子窗口 21位置， 设计凸台20，凸台20与头部支架1外部连接端子窗口 21尺寸基本吻合，其单边至多 留0.05的间隙，凸台20的材质与模具的材质不一样，为防止短路现象的发生，不采用 金属类材料，而是采用陶瓷等非金属绝缘体，即使有部份低压注塑胶料在注塑压力之下 有部份溢到保护线路板2与头部支架1之间，由于常用熔融状态的塑胶粘流体不会通过 0.05mm以下的间隙，所以，低压注塑胶料不会兴溢到外部连接端子窗口 21上面，阻隔手 机弹片与电池外部连接端子的连接。上述两种防溢胶的方法可以单独使用，也可以联合使用。通过充分利用胶料垫块3在刚注塑完成尚未完全冷却阶段具有的长度调节作 用，并通过模具对成品电池的有效控制，将之前需要各零部件分别控制的尺寸，化零为 整的通过一次控制就加以解决，并且在附加的防止胶料溢胶的结构的辅助控制下，很好 的解决了行业内一直饱受困扰的长度尺寸容易超标的问题，并且无需增加任何成本，也 不需要复杂的调节手法。同时不需要填充橡胶等其它辅料，也避免了这些原料间不相融 合，容易剥离等问题。实施例二 实施例二与实施例一的方法和操作过程一样，只是因为在手机电池的实际设计 过程中，保护线路板2金手指的形成形态有两种，一种是实施例一的在PCB板上镀金形 成金手指，一种是实施例二通过在PCB上贴片镀金端子22形成，两者作用一致，只是具 体运用到手机上会有不同。如图7所示，在实施例二中，模具19的下模行位头部支架外部连接端子位置不 再另设三个凸台20，只需将贴片镀金端子22设计与凸台一样，单边与头部支架1的外部 连接端子窗口 21间隙设计为0.05mm，一样也达到辅助解决胶料溢料的问题。本发明提供的一种低压注塑铝壳电池，包括头部支架1、保护线路板2、胶料垫 块3、正极镍带4、底部支架5、铝壳电芯6、负极镍带7，所述铝壳电芯6的正极镍带4和 负极镍带7与保护线路板2的正、负极分别连接，所述保护线路板2位于头部支架1内， 在所述保护线路板2与所述铝壳电芯6之间的间隙内充满了低压注塑胶体，在所述铝壳电 芯6底面上用粘胶粘帖有底部支架5。所述粘胶是环氧树脂胶。所述低压注塑胶体是用下述方法制成的，将电芯半成品放置在模具内，在电芯 半成品的保护线路板2和铝壳电芯6上侧面之间加入胶料垫块3，所述胶料垫块3的材质 与低压注塑胶料的材质一致，且所述胶料垫块3是刚被注塑完成，还没有完全冷却，具 有一定收缩性的；胶料垫块3的长度尺寸大于等于电池成品的设计长度尺寸减去头部支 架1的厚度，减去保护线路板2的厚度，减去铝壳电芯6的最小长度，减去底部支架5与 铝壳电芯6的粘胶层的厚度及底部支架5的厚度，合模之后，在头部支架与铝壳电芯的上 侧面之间形成的剩余空间用低压塑方式充满而成。在所述头部支架1的内底面上设有两个定位柱16，在所述所述保护线路板2上设
8有两个定位孔17，所述定位柱16插在所述定位孔17内。 在所述头部支架1与保护线路板2的配合面上，头部支架1的外部连接端子窗口 21左右两侧分别有高0.1-0.2mm，宽l-2mm的台阶，让头部支架1与保护线路板形2成 线与面接触，防止低压注塑胶料进入头部支架外部连接端子窗口 21内。
权利要求
1.一种控制铝壳电池长度方向的尺寸的方法，其特征在于包括如下步骤，(1)、电芯半成品制作步骤(11)、将保护线路板的正、负极分别与铝壳电芯上的正极镍带和负极镍带焊接；(12)、将保护线路板设置头部支架之内，(13)、在所述铝壳电芯下侧面上用粘胶剂粘接底部支架，制作成电芯半成品；(2)、低压注塑电芯步骤(21)、将电芯半成品放置在模具内，在电芯半成品的保护线路板和铝壳电芯上侧面 之间加入胶料垫块，所述胶料垫块的材质与低压注塑胶料的材质一致，且所述胶料垫块 是刚被注塑完成，还没有完全冷却，具有一定收缩性的；胶料垫块的长度尺寸大于等于 电池成品的设计长度尺寸减去头部支架的厚度，减去保护线路板的厚度，减去铝壳电芯 的最小长度，减去底部支架与铝壳电芯的粘胶层的厚度及底部支架的厚度，合模之后， 所述胶料垫块紧紧地将保护线路板顶在头部支架上；(22)、在头部支架与铝壳电芯的上侧面之间形成的剩余空间用低压塑胶填充满。
2.根据权利要求1所述的控制铝壳电池长度方向的尺寸的方法，其特征在于还包 括胶料垫块的制作步骤，在下模板的主流道上开设分流道，在分流道的末端开设矩形凹 槽，矩形凹槽的尺寸与胶料垫块的尺寸一致，当低压注塑胶料在通过主流道流入型腔充 填满电池的同时，也通过分流道充填满矩形凹槽，形成胶料垫块。
3.根据权利要求1或2所述的控制铝壳电池长度方向的尺寸的方法，其特征在于在 头部支架与保护线路板的配合面上，头部支架的外部连接端子窗口左右两侧分别设有高 0.1-0.2mm的台阶，让头部支架与保护线路板形成线与面的接触，防止低压注塑胶料进入 外部连接端子窗口内。
4.根据权利要求1或2所述的控制铝壳电池长度方向的尺寸的方法，其特征在于在 模具下模板的行位上，对应于头部支架的外部连接端子窗口位置，设计与窗口个数相等 的凸台，凸台的大小与外部连接端子窗口相吻合，合模后，所述凸台正好伸入外部连接 端子窗口内，防止低压注塑胶料进入外部连接端子窗口内，所述凸台的材质是采用非金 属绝缘体制作的。
5.根据权利要求1或2所述的控制铝壳电池长度方向的尺寸的方法，其特征在于将 保护线路板的贴片镀金端子大小设计与外部连接端子窗口相吻合，注塑时，所述贴片镀 金端子正好伸入外部连接端子窗口内，防止低压注塑胶料进入外部连接端子窗口内。
6.—种低压注塑铝壳电池，其特征在于包括头部支架(1)、保护线路板(2)、胶料 垫块(3)、正极镍带(4)、底部支架(5)、铝壳电芯(6)、负极镍带(7)，所述铝壳电芯 (6)的正极镍带(4)和负极镍带(7)与保护线路板(2)的正、负极分别连接，所述保护线 路板(2)位于头部支架(1)内，在所述保护线路板(2)与所述铝壳电芯(6)之间的间隙内 充满了低压注塑胶体，在所述铝壳电芯(6)底面上用粘胶粘帖有底部支架(5)。
7.根据权利要求6所述的低压注塑铝壳电池，其特征在于所述低压注塑胶体是用 下述方法制成的，将电芯半成品放置在模具内，在电芯半成品的保护线路板(2)和铝壳 电芯(6)上侧面之间加入胶料垫块(3)，所述胶料垫块(3)的材质与低压注塑胶料的材质 一致，且所述胶料垫块(3)是刚被注塑完成，还没有完全冷却，具有一定收缩性的；胶 料垫块(3)的长度尺寸大于等于电池成品的设计长度尺寸减去头部支架(1)的厚度，减去保护线路板(2)的厚度，减去铝壳电芯(6)的最小长度，减去底部支架(5)与铝壳电芯 (6)的粘胶层的厚度及底部支架(5)的厚度，合模之后，在头部支架与铝壳电芯的上侧面 之间形成的剩余空间用低压塑方式充满而成。
8.根据权利要求6或7所述的低压注塑铝壳电池，其特征在于在所述头部支架(1) 的内底面上设有两个定位柱(16)，在所述保护线路板(2)上设有两个定位孔(17)，所述 定位柱(16)插在所述定位孔(17)内。
9.根据权利要求8所述的低压注塑铝壳电池，其特征在于在所述头部支架(1)与 保护线路板(2)的配合面上，头部支架(1)的外部连接端子窗口(21)左右两侧分别有高 0.1-0.2mm的台阶，让头部支架(1)与保护线路板形(2)成线与面接触，防止低压注塑胶 料进入头部支架(1)外部连接端子窗口(21)内。
10.根据权利要求9所述的低压注塑铝壳电池，其特征在于将保护线路板的贴片镀 金端子大小设计与外部连接端子窗口相吻合，注塑时，所述贴片镀金端子正好伸入外部 连接端子窗口内，防止低压注塑胶料进入外部连接端子窗口内。
全文摘要
一种控制铝壳电池长度方向的尺寸的方法及低压注塑铝壳电池，该方法包括如下步骤1、电芯半成品制作步骤；2、低压注塑电芯步骤，将电芯半成品放置在模具内，在电芯半成品的保护线路板和铝壳电芯上侧面之间的加入胶料垫块，所述胶料垫块的材质与低压注塑胶料的材质一致，且所述胶料垫块是刚被注塑完成，还没有完全冷却，具有一定的收缩性的；合模之后，所述胶料垫块紧紧地将保护线路板顶在头部支架上；在头部支架与铝壳电芯的上侧面之间形成的空间用低压塑胶填充满。本发明可以确保电池产品的最终尺寸合符要求，并且省去了中间支架，节省了成本。另外，采取多种措施，防止低压注塑胶料进入外部连接端子窗口内，确保产品质量。
文档编号H01M2/02GK102024918SQ201010535430
公开日2011年4月20日 申请日期2010年11月8日 优先权日2010年11月8日
发明者何长春, 朱建林, 邓英明 申请人:深圳市睿德电子实业有限公司