一种在负极内置管理电路模块的硬壳封装锂离子电芯的制作方法

本实用新型涉及一种锂离子电芯，特别是硬壳封装的锂离子电芯。锂离子电芯是各种锂离子电池的核心储能部件，广泛应用于各种移动设备的能源供应，如笔记本电脑电池、手机电池、蓝牙设备电池、电动工具电池、玩具电池，具有广阔的市场应用空间。

背景技术：

目前，锂离子电芯得到广泛市场应用，常见于各式各样的移动设备的锂电池内部。常见的锂离子电芯，从封装特性来看可分为两种：一种是硬壳封装锂离子电芯，一种是软包聚合物锂离子电芯。锂离子电芯内部，有将带集流体正极膜片、隔离膜片和带集流体负极膜片经过卷绕工艺，得到锂离子电芯正极膜隔离膜负极膜组合体，将锂离子电芯正极膜隔离膜负极膜组合体放置入一个密封空间内，注入电解液，经过化成得到锂离子电芯；硬壳封装锂离子电芯外壳组合形式常见有两种，一种是正极盖帽模组加上负极钢筒密封封装，另一种是正极钢筒加上负极盖帽模组密封封装，两种结构形式。

硬壳封装锂离子电芯内部，是将锂离子电芯正极膜隔离膜负极膜组合体放置于盖帽和钢筒形成的密闭空间内，锂离子电芯正极膜隔离膜负极膜组合体的正极与外壳正极电连接、锂离子电芯正极膜隔离膜负极膜组合体的负极与外壳负极电连接，密闭空间内注入电解液，金属外壳由热缩薄膜绝缘包覆。

由于锂离子电芯的使用条件苛刻，需要专门的管理电路模块来进行充电管理、放电管理和安全保护，而且锂离子电芯输出电压在3.0V-4.4V之间变化，所以加上管理电路模块后的锂离子电芯，才能满足输入输出的电压和电流要求，才有安全保护，才能进入消费市场直接应用。目前生产企业生产出厂的硬壳封装锂离子电芯，基本不含管理电路模块，所以生产的硬壳封装锂离子电芯产品必须再进入电池封装工厂，增加管理电路模块后才能进入市场应用，这就带来了市场通用性的损失，消费者不能像干电池的使用那样，随意选择、自由组合及随意更换。如果硬壳封装锂离子电芯解决了市场通用性问题，输出电压得到控制，加上其可重复充电放电的特性和较高的能量密度，以及长循环寿命优势，消费者的综合使用成本将会大大低于使用干电池的成本，使用体验更好，而且还可避免大量使用干电池大量废弃带来的环境损害，更好地保护了环境。

有部分文献涉及到将管理电路模块置于密封的电池壳体内，解决锂离子电芯的电压及电流管理和安全保护问题，方便消费者直接使用。但其结构形式采用将软包聚合物锂离子电芯，电连接上管理电路模块后，封装在密封的钢壳筒内，变成一个硬壳封装锂离子电芯。这种结构形式，属于多次封装锂离子电芯，会浪费很大部分结构空间，造成了空间使用率下降，从而使锂离子电芯能量密度大量损失，电池容量低，同时多次封装造成生产成本增高，使其市场价值降低。

技术实现要素：

为了克服现有锂离子电芯不能直接进入市场应用领域，同时解决其他技术方案的结构空间损失率高，生产成本高的问题，方便消费者使用中自由选择、自由组合及自由更换，直接让锂离子电芯进入消费市场。

本实用新型采用了将管理电路模块小型化设计后，设置在硬壳封装锂离子电芯的负极盖帽模组内部，消费者可以直接使用，不需要考虑外接电路，也不需要外接保护装置。同时，由于采用将硬壳封装锂离子电芯和管理电路模块一体化设计，最大限度地利用了电芯空间，所以可以最大限度地提高锂离子电芯的能量密度，使用一次封装工艺降低了产品生产成本。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：硬壳封装的锂离子电芯，负极盖帽模组和正极金属筒体经过装配形成一个密封空间，密封空间内设置锂离子电芯正极膜隔离膜负极膜组合体，锂离子电芯正极膜隔离膜负极膜组合体正极和正极金属筒体形成正极电连接，密封空间内注入电解液，筒体外由热缩薄膜绝缘包覆，在负极盖帽模组内，设置一个管理电路模块，管理电路模块与负极盖帽钢壳形成负极电连接，管理电路模块与锂离子电芯正极膜隔离膜负极膜组合体的正极和负极分别电连接，管理电路模块由锂离子电芯充电电压电流管理及保护电路、锂离子电芯放电电压电流管理及保护电路、充电放电智能识别控制电路三部分构成。锂离子电芯在被充电时，外接充电电源受到管理电路模块管理和控制后，会按照设置的充电电压和电流值给锂离子电芯正极膜隔离膜负极膜组合体充电，同时进行充电安全保护；锂离子电芯在对外放电时，管理电路模块对负载进行能智能识别，并对放电电压和电流进行管理和控制，保证按照设置的具体电压和电流值对外放电输出，同时进行放电安全保护。

本实用新型的有益效果是：在硬壳封装锂离子电芯的内部负极端进行了充电和放电管理以及安全保护，电芯可以按照设置好的电压电流参数工作，产品可以直接进入消费市场。由于可设定为干电池的输出电压值和电流值，本实用新型产品可以设计为替代干电池的产品，或者设置为可满足其他特殊用途的应用产品。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

图1是本实用新型一个实施例的剖视图。

图2是所述管理电路模块的电路原理框图。

图中1.正极钢壳筒体，2.正极电连接线，3.热缩套管，4.锂离子电芯正极膜隔离膜负极膜组合体，5.电解液，6.锂离子电芯正极膜隔离膜负极膜组合体负极电连接线，7.锂离子电芯正极膜隔离膜负极膜组合体正极电连接线，8.管理电路模块，9.负极盖帽模组密封圈，10.负极电连接线，11.负极盖帽钢壳，12.充电电压电流管理和保护电路，13.充电放电智能识别控制电路，14.放电电压电流管理和保护电路。

具体实施方式

在图1中，负极盖帽钢壳(11)、管理电路模块(8)和负极盖帽模组密封圈(9)组成负极盖帽模组，负极盖帽模组与正极钢壳筒体(1)密封形成密封空间，在密封空间内设置有锂离子电芯正极膜隔离膜负极膜组合体(4)，正极钢壳筒体(1)和锂离子电芯正极膜隔离膜负极膜组合体(4)通过正极电连接线(2)电连接，锂离子电芯正极膜隔离膜负极膜组合体(4)和管理电路模块(8)通过锂离子电芯正极膜隔离膜负极膜组合体负极电连接线(6)锂离子电芯正极膜隔离膜负极膜组合体正极电连接线(7)分别电连接，管理电路模块(8)和负极盖帽钢壳(11)通过负极电连接线(10)进行电连接，密封空间内注入电解液(5)，电芯外部用热缩套管(3)包覆，形成一个在负极内置管理电路模块的硬壳封装锂离子电芯。

在图2中，管理电路模块(8)由充电电压电流管理和保护电路(12)、充电放电智能识别控制电路(13)和放电电压电流管理和保护电路(14)构成。给锂离子电芯充电时，外接电源加载到正极钢壳筒体(1)和负极盖帽钢壳(11)之间，充电放电智能识别控制电路(13)识别是充电接入后发出指令，关闭放电电压电流管理和保护电路(14)，打开充电电压电流管理和保护电路(12)，管理电路模块(8)就以一个设定的电压和电流值对锂离子电芯正极膜隔离膜负极膜组合体(4)进行充电，同时进行充电保护；锂离子电芯在使用中放电时，充电放电智能识别控制电路(13)识别负载接入后发出指令，关闭充电电压电流管理和保护电路(12)，打开放电电压电流管理和保护电路(14)，储存在锂离子电芯正极膜隔离膜负极膜组合体(4)中的能量，通过管理电路模块(8)的控制，以一个设定的电压和电流值进行对负载放电，同时进行放电保护。由于有了管理电路模块(8)的管理和控制，锂离子电芯可以接受不同的输入电压，也可以对外以不同的输出电压进行放电。例如以5V充电，以1.5V放电，那么消费者就可以用手机充电器对本实用新型进行充电，充电完成后装入需要1.5V电压的设备里工作，多颗本实用新型产品通过串并联，可以实现不同的电压和容量提供，这种设置就可以为替代干电池应用提供技术保证。