具有封装型芯片散热结构的二次电化学电池封口体及电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种二次电池，具体涉及一种具有封装型芯片散热结构的二次电 化学电池封口体及电池。
【背景技术】
[0002] 近年来，二次电池（也称为充电电池）已经广泛应用于各种便携式电气设备和电 子设备中，例如玩具、手持设备等，这对二次电池储能能量提出越来越高的要求。锂离子二 次电池由于具有能量高、可以高功率放电、环保等优点，因而正在逐渐应用在以上领域。
[0003] 充电电池的正常工作经常需要与其他功能的集成电路芯片配合，已达到理想的工 作效果。通常充电电池与集成电路芯片分别进行封装，然后再通过电路板和导线的连接，结 合在一起使用。这样外围元件多，生产工序多、成本高，充电电池与集成电路芯片体积大，性 能较差，不利于小型化或微型化。
[0004] 在进行锂离子二次电池封装时，锂离子二次电池各部分所占的空间都较为固定， 其中，该聚合物电芯内部则包括正极极片、隔离膜和负极极片，且在正极极片背离隔离膜的 一端具有指定高度的电芯顶封进行封装，由于电芯顶封占据了该聚合物电芯的一定高度， 从而减少了该聚合物电芯内部的有效空间。而聚合物电芯的空间利用率与锂离子二次电池 的能量密度和容量有较大关系，一般的，该聚合物电芯的空间利用率越大，该锂离子二次电 池的能量密度和容量也越大，因此，现有的锂离子二次电池普遍存在着由于聚合物电芯的 空间利用率低而导致的锂离子二次电池的能量密度和容量较低的问题。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的主要目的在于提供一种能够在使用和充电时进行散热的二次电化 学电池封口体。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型提供了一种具有封装型芯片散热结构的二次电化学 电池封口体，所述封口体用于封闭所述二次电化学电池的电池壳体的开口部，其中所述封 口体包括：负极帽、电路板模块和绝缘垫圈，所述电池壳体在其靠近所述负极帽的一端具有 凹陷的匝线结构；所述电路板模块位于所述匝线与所述负极帽之间，其上设有多个电子元 件以及用于为所述电子元件工作时进行热传导的导热布线，所述电路板模块的直径大小设 置为在所述匝线构成的凹陷的内径与电池壳体的内径之间，从而卡在所述匝线一侧用于封 闭所述电池壳体的开口部，所述电路板模块与所述负极帽通过导热材料连接，用于分别与 所述负极帽以及与所述导热布线进行热接触；所述绝缘垫圈的截面呈近似Z形的摇把式手 柄状，布置于所述电池壳体、电路板模块与负极帽的空隙中，挤压固定电路板模块于所述匝 线和电池壳体之间，并隔离所述电池壳体和所述负极帽。
[0007] 优选地，所述电路板模块与所述负极帽之间为焊锡连接。
[0008] 优选地，所述电路板模块的两侧具有金属衬底和电路覆铜面，所述电路覆铜面上 设置有至少一个导热孔，用于将热量从所述电路板远离所述负极帽的一侧导至靠近负极帽 的一侧，其中，所述金属衬底连接能够产生热量的电子元件和所述电路覆铜面，靠近负极帽 一侧的电路覆铜面连接至所述电路板模块与负极帽接触的部位。
[0009] 优选地，所述电路板模块与所述负极帽接触的部位的形状为"C"型环状。
[0010] 优选地，所述负极帽相对于所述匝线的另一侧上设置有卡槽，所述卡槽的数量至 少为两个，用于卡接并固定所述负极帽，所述卡槽内设置有散热材料层。
[0011] 优选地，所述负极帽的边缘处设置有与所述卡槽的位置对应的卡头，用于将所述 负极帽固定在所述电路板模块上。
[0012] 优选地，所述负极帽由导热材料制成。
[0013] 优选地，所述电池壳体为圆柱体或长方体结构的钢壳。
[0014] 优选地，所述绝缘垫圈为一柔性且弹性环形绝缘垫层。
[0015] 优选地，所述近似Z形的摇把式手柄状的绝缘垫圈的一部分用于挤压固定电路板 模块于所述匝线和电池壳体之间，另一部分用于隔离所述电池壳体和所述负极帽。
[0016] 优选地，所述匝线相对于电池壳体表面的凹陷深度为0. 2-1. 2mm。
[0017] 优选地，所述封口体用于封闭所述二次电化学电池的电池壳体的开口部，所述电 池还包括电芯和正极帽，其中，所述正极帽与所述电池壳体连接构成所述二次电池的正极； 所述电芯放置于所述电池壳体内，位于所述正极帽与所述匝线结构之间。
[0018] 本实用新型的用于电化学电池的封口体配件结构设计巧妙合理，在所述电化学电 池电极封口处具有电极盖，所述电极盖能够与电路板配合形成屏蔽结构，能够阻止其内部 高频元器件对外界的干扰，并能够将电路板工作时产生的热量传导给外界，起到保护电路 板及元器件的作用。另外，所述电池壳体上对应于电芯与电路板之间布置有匝线结构，用 于定位电芯和电路板的相对位置，并与电极盖和电池壳体之间的绝缘垫圈配合将电路板固 定，而不需要任何焊接。
【附图说明】
[0019] 参考随附的附图，本实用新型更多的目的、功能和优点将通过本实用新型实施方 式的如下描述得以阐明，其中：
[0020] 图la示意性示出了本实用新型的电化学电池的结构示意图。
[0021] 图lb是本实用新型的电化学电池的分解透视图。
[0022] 图lc是图la沿A-A方向的剖面图。
[0023] 图Id为本实用新型的电路板模块的电路示意图。
[0024] 图2a示意性示出了本实用新型的二次电化学电池第一实施例的用于电化学电池 的封口体配件200的立体分解结构示意图。
[0025] 图2b示意性示出了本实用新型的二次电化学电池第一实施例的用于电化学电池 的封口体配件200的局部放大剖视图。
[0026] 图3a为根据本实用新型的二次电化学电池第二实施例的结构示意图。
[0027] 图3b为根据本实用新型的二次电化学电池第二实施例的拆分结构示意图。
[0028] 图3c为图3b沿C-C方向的剖面图。
[0029] 图4为本实用新型第三实施例的用于电化学电池的封口体配件400的立体分解 图。
[0030] 图5为本实用新型第三实施例中第二印刷电路板的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031] 通过参考示范性实施例，本实用新型的目的和功能以及用于实现这些目的和功能 的方法将得以阐明。然而，本实用新型并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不 同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本实用新型 的具体细节。
[0032] 应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当 用作对本实用新型所要求保护内容的限制。
[0033] 在下文中，将参考附图描述本实用新型的实施例。在附图中，相同的附图标记代表 相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。
[0034] 本实用新型提供一种电化学二次电池，图la、lb分别为本实用新型的电化学电池 的结构不意图和分解透视图。如图la、lb所不，一种电化学电池100,包括：电池壳体101、 置于电池壳体101内的电芯102、负极帽103、置于电芯102和负极帽103之间的空间的电 路板模块104以及正极帽105。电芯102外套有电池壳体101，电池壳体101为圆柱体或长 方体结构的钢壳。根据本实用新型的一个实施例，正极帽105右旋地与所述电池壳体101 成型为一体结构。
[0035] 电路板模块104为至少一层印刷电路板（PCB)，具有第一侧和第二侧，其中第一侧 相对于所述电化学电池100指向负极帽103,第二侧相对于所述电化学电池100指向电芯 102。PCB是其上印刷有布线图案的电路板（如图Id所示），并具有与所述电池100的壳体 内径具有大致对应的尺寸。多个印制导线和元器件布置在电路板模块104的第一侧或第二 侦L电路板模块104靠近所述电池100的负极帽103侧，位于电芯102和负极帽103之间。 电路板模块104上设置有连接件从而将负极帽103固定在电路板模块104上，例如，负极 帽103可以通过焊接固定在电路板模块104上，也可以通过卡接等方式固定。电路板模块 用于锂电池充电保护、充电指示，还可以用于电池的放电保护、短路保护、过放保护以及控 制输出电压。电路板模块104和电芯102之间设置有电极连接线108a和108b，分别将电池 的正负极分别引出，其中l〇8a为正极连接线，108b为负极连接线。图lc是图la沿A-A方 向的剖面图。在电路板模块104与外部的电池壳体101之间，负极帽103与电池壳体101 之间设置有绝缘垫圈106。绝缘垫圈106为一柔性且具有弹性的环形绝缘垫层，其沿所述 电化学电池101A-A剖面的形状为形，为近似Z形的摇把式手柄状。绝缘垫圈1〇6能 够起到隔离作为第一电极的电池壳体101和作为第二电极的负极帽103的作用，并且由于 绝缘垫层106的弹性作用能够挤压并固定电路板模块104,密封电池壳体101和负极帽103 之间的空隙。具体地，如图lc所示，h状的一部分用于挤压固定电路板模块104于所述匝 线107和电池壳体101之间，另一部分用于隔离所述电池壳体101和所述负极帽103。
[0036] 电池壳体101的外表面上对应电芯102和印刷电路板106之间的位置有一圈向内 的环形凹陷，为匝线107。将所述电芯102放置于所述电池壳体101内，位于正极帽105与 所述匝线107的结构之间。绝缘垫圈106和匝线107的设置使得电路板模块104固定在电 池壳体101的环形凹陷与电池壳体101底部之间，因此电池壳体101与负极帽103的连接 不需要任何焊接。
[0037] 匝线107结构的设置用于定位电路板模块104,具体地，将电路板模块104的直径 大小设置为在匝线107所构成的环形凹陷的内径与电池壳体101的内径之间，在装配电池 时，先将电芯102放置到电池壳体101中，然后将电路板模块104装配到电池壳体101中，电 路板模块104的大小尺寸可以卡在匝线107的结构上从而避免了与电芯102的接触，然后 再通过绝缘垫层106将电池壳体101与负极帽103进行隔离，完成了电池100的装配。上 述结构使得电路板模块104借助匝线107的结构在电池壳体101内部形成了一个封闭的空 间用于容纳电芯102,从而可以增大电芯102的体积，因此增大二次电池的容量。优选地， 电芯102为一密闭结构，通过从电芯102内部引出其正负极与相应的电池正负极相连而进 行工作。
[0038] 优选地，上述匝线107相对于电池壳体101表面的凹陷深度为0. 2-1. 2mm。
[0039] 图2a示意性示出了本实用新型的二次电化学电池第一实施例的用于电化学电池 的封口体配件200的立体分解结构示意图