一种采用锂离子电芯构成的通用型充电电池的制作方法

本实用新型属于二次电池技术领域，尤其涉及一种采用锂离子电芯构成的通用型充电电池。

背景技术：

锂离子电池具有比能量大、可快速充放电、循环寿命长、自放电小、无公害、无记忆效应等优点，是目前替代通用型一次电池和镍氢充电电池较理想的二次电池。但现有的锂离子电池的输出电压较高，其输出电压随采用正极体系不同而有所差异，目前已商品化的锂离子电池，其标称电压为3.2V～3.8V，且随着锂离子电池技术的发展，锂离子电池的标称电压还会提高，显然锂离子电池不能直接用来替代标称电压为1.5V的通用型电池和标称电压为1.2V的镍氢充电电池。

锂离子电池虽然具有较好的充放电性能，但存在着过充电和过放电耐受性能差、充电过热及放电过热耐受性能差等问题，若控制失当轻则造成锂离子电池快速老化和损坏，重则会产生燃烧甚至爆炸，因而必须严格按照锂离子电池的充放电技术条件控制其充放电工作。

由于通用型一次电池和镍氢充电电池的应用历史较长且已标准化，在许多通用电池应用领域，已形成了以电池输出电压检测其低电量的方法，例如：数码相机、MP3、MP4、电子智能锁具、电子仪器仪表等电子装置，均采用检测电池实时输出电压的方法来实现对电池低电量状态的判定。另，目前个人计算机、平板电脑和手机等产品的普及程度已很高，充电电池采用计算机USB接口、通用型锂离子电池充电适配器作为充电电源，即可降低购置成本又可节约社会资源。

针对上述问题，申请号为CN201110219892.0和申请号为CN201510400612.4的中国专利采取将锂离子电池与放电控制电路封装为一体，构成的通用型充电电池。然而，其存在以下几方面的功能及性能不足问题：

1）其在电池壳体的两端分别设置正、负极端盖，并使电芯的正极耳与正极端盖连接，使电芯的负极耳与负极端盖连接，这样的结构设置，一方面，制装工艺复杂，增加了电芯的组装难度，使得电芯的组装效率大大降低，不利于自动化量产装配；另一方面，这样的设置还会降低电池的空间利用率，从而降低成品电池的能量密度；

2）其在组装成成品电池时，通过镍片锡焊、超声波点焊或激光焊接的方式使电芯极耳与充放电保护板连接，这样连接和组装方式繁琐复杂，且易受电池型号以及人员操作水准影响，从而存在焊接效率低、安全性差、可靠性低、品质一致性难以保证等问题；而且采用镍片焊接，还存在电阻率高，加工过程中易造成短路而损坏电池的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种结构简单、组装效率高、产品一致性好、可靠性高的采用锂离子电芯构成的通用型充电电池。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种采用锂离子电芯构成的通用型充电电池，包括电池壳体、锂离子电芯、电路板模块、正极端盖和绝缘密封圈，所述锂离子电芯、所述电路板模块、所述正极端盖和所述绝缘密封圈依次压合组装在所述电池壳体内，还包括柔性线路板，所述锂离子电芯的正极耳和负极耳分别与所述柔性线路板电性连接，所述柔性线路板通过插接的方式与所述电路板模块电性连接。

其中，所述电路板模块的两面焊装有充放电控制电路，所述充放电控制电路包括依次连接的锂离子电芯放电截止电压检测电路、锂离子电芯低电量电压检测电路、可控参数降压型开关稳压电路、输出电压反馈调整电路、充电接入电路等。其中，电路板模块主要用于电池充电保护、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。

作为本实用新型所述的采用锂离子电芯构成的通用型充电电池的一种改进，所述柔性线路板设置有插接头，所述电路板模块设置有与所述插接头相适配的插接槽；通过插接头及插接槽的插接配合，实现柔性线路板与电路板模块的电性连接，这操作过程类似于将网线的水晶头插接在电脑或路由器的连接端口，操作简单方便，而且柔性线路板插入后，通过锁扣部的锁扣作用，可防止柔性线路板受外力作用脱离电路板模块。

作为本实用新型所述的采用锂离子电芯构成的通用型充电电池的一种改进，所述柔性线路板包括正极引接线和负极引接线，所述正极引线的一端与所述正极耳连接，所述负极引线的一端与所述负极耳连接，所述正极引接线的另一端和所述负极引接线的另一端分别与所述插接头连接。

作为本实用新型所述的采用锂离子电芯构成的通用型充电电池的一种改进，所述正极耳和所述负极耳分别设置在所述锂离子电芯的两端，所述正极耳通过焊接的方式与所述正极引接线连接，所述负极耳通过焊接的方式与所述负极引接线连接。

作为本实用新型所述的采用锂离子电芯构成的通用型充电电池的一种改进，所述正极端盖通过焊接的方式固定在所述电路板模块上，这样方便后续PACK工序自动化操作，同时正极端盖一方面增大电子元器件散热面积，将电路板模块工作时产生的热量传导给外界；另一方面形成电磁屏蔽，能够阻止电路板模块的高频元器件对外界的干扰，使电池使用时干扰及影响较少。

作为本实用新型所述的采用锂离子电芯构成的通用型充电电池的一种改进，所述电池壳体在靠近所述正极端盖的一端设置有用于固定所述锂离子电芯的滚槽，所述电路板模块位于所述滚槽与所述正极端盖之间。设置滚槽结构，还可以定位锂离子电芯和电路板模块的相对位置，并与正极端盖和电池壳体之间的绝缘垫圈配合将电路板模块固定，而不需要任何焊接。

作为本实用新型所述的采用锂离子电芯构成的通用型充电电池的一种改进，所述绝缘密封圈包括第一密封体及从所述第一密封体的轴向端面上沿轴向凸起的第二密封体，所述第一密封体用于挤压固定电路板模块于所述滚槽和所述电池壳体之间，所述第二密封体用于隔离所述电池壳体和所述正极端盖。

作为本实用新型所述的采用锂离子电芯构成的通用型充电电池的一种改进，所述锂离子电芯为单体外壳绝缘锂离子电芯或多个并联的外壳绝缘锂离子电芯。

本实用新型的另一目的在于：提供一种上述任一段所述的采用锂离子电芯构成的通用型充电电池的组装方法，其包括以下步骤：

步骤一、将柔性线路板分别与锂离子电芯的正极耳和负极耳焊接，并将电路板模块与正极端盖焊接；

步骤二、将锂离子电芯置入电池壳体内，并通过滚槽工序固定锂离子电芯；

步骤三、将柔性线路板通过插接的方式与电路板模块连接，然后将电路板模块和正极端盖置入电池壳体内，并通过绝缘密封圈进行压合固定，最后采用压封进行封口，即得到产品。

其中，封口采用压封的方式，可防止现有的侧封方式易产生金属碎屑，而影响产品可靠性；同时，压封的方式不易损坏电路板模块内的电子器件，有效提高生产的成品率。

相比于现有通用型电池的组装方式，本实用新型的组装方式操作简单，成本低廉，可进行自动化组装，适合于企业大规模生产。

优选地，步骤一中将柔性线路板分别与锂离子电芯的正极耳和负极耳焊接的方法依次包括预加焊料步骤、对位接触步骤、热压连接步骤和冷却成型步骤；

所述预加焊料步骤为，在柔性线路板的焊盘上预先涂布焊料及助焊剂；

所述对位接触步骤为，将柔性线路板分别与锂离子电芯的正极耳和负极耳对位接触；

所述热压连接步骤为，在热压机中通过热压头对柔性线路板焊盘加热，使焊盘上的焊料熔融后分别与正极耳和负极耳连接；

所述冷却成型步骤为，在热压连接步骤结束后，对连接处的焊料进行快速冷却成型。

优选地，所述热压连接步骤中，焊盘处的焊料温度为200~250℃，热压头持续保温2~20s，热压头的压强为1.5~5kgf/cm²。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型一种采用锂离子电芯构成的通用型充电电池，包括电池壳体、锂离子电芯、电路板模块、正极端盖和绝缘密封圈，所述锂离子电芯、所述电路板模块、所述正极端盖和所述绝缘密封圈依次压合组装在所述电池壳体内，还包括柔性线路板，所述锂离子电芯的正极耳和负极耳分别与所述柔性线路板电性连接，所述柔性线路板通过插接的方式与所述电路板模块电性连接。相比于现有的将电芯的正负极耳与电路板模块焊接的制装方式，本实用新型通过在成品电芯设置与电芯的正负极耳电性连接的柔性线路板，并使柔性线路板通过插接的方式与电路板模块连接，这相当于将柔性线路板作为连接器，实现与电路板模块的快速连接，这样操作简单，连接稳固可靠，可实现自动化生产，不仅能够提高生产效率，降低成本，而且能够保证产品一致性良好、可靠性高；此外，相比镍片等连接材料，柔性线路板具有可任意弯折、不易断路、安全性高、重量轻、厚度薄、对电芯容量影响小的优势。

附图说明

图1为本实用新型的通用型电池的结构剖视图。

图2为图1中A的局部放大图。

图3为本实用新型的通用型电池的结构分解图。

图4为本实用新型中正极端盖和电路板模块的组装结构分解图。

图中：1-电池壳体；11-滚槽；2-锂离子电芯；21-正极耳；3-电路板模块；31-插接槽；4-正极端盖；5-绝缘密封圈；6-柔性线路板；61-插接头；62-正极引接线；63-负极引接线。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例和说明书附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1~4所示，一种采用锂离子电芯构成的通用型充电电池，包括电池壳体1、锂离子电芯2、电路板模块3、正极端盖4和绝缘密封圈5，锂离子电芯2、电路板模块3、正极端盖4和绝缘密封圈5依次压合组装在电池壳体1内，还包括柔性线路板6，锂离子电芯2的正极耳21和负极耳分别与柔性线路板6电性连接，柔性线路板6通过插接的方式与电路板模块3电性连接。

本实施例中，锂离子电芯2为单体外壳绝缘锂离子电芯2或多个并联的外壳绝缘锂离子电芯2。

本实施例中，电路板模块3的两面焊装有充放电控制电路，充放电控制电路包括依次连接的锂离子电芯2放电截止电压检测电路、锂离子电芯2低电量电压检测电路、可控参数降压型开关稳压电路、输出电压反馈调整电路、充电接入电路等。其中，电路板模块3主要用于电池充电保护、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。

本实施例中，柔性线路板6设置有插接头61，电路板模块3设置有与插接头61相适配的插接槽31；通过插接头61及插接槽31的插接配合，实现柔性线路板6与电路板模块3的电性连接，这操作过程类似于将网线的水晶头插接在电脑或路由器的连接端口，操作简单方便，而且柔性线路板6插入后，通过锁扣部的锁扣作用，可防止柔性线路板6受外力作用脱离电路板模块3。

本实施例中，柔性线路板6包括正极引接线62和负极引接线63，正极引线的一端与正极耳21连接，负极引线的一端与负极耳连接，正极引接线62的另一端和负极引接线63的另一端分别与插接头61连接。

本实施例中，正极耳21和负极耳分别设置在锂离子电芯2的两端，正极耳21通过焊接的方式与正极引接线62连接，负极耳通过焊接的方式与负极引接线63连接。

本实施例中，正极端盖4通过焊接的方式固定在电路板模块3上，这样方便后续PACK工序自动化操作，同时正极端盖4一方面增大电子元器件散热面积，将电路板模块3工作时产生的热量传导给外界；另一方面形成电磁屏蔽，能够阻止电路板模块3的高频元器件对外界的干扰，使电池使用时干扰及影响较少。

本实施例中，电池壳体1在靠近正极端盖4的一端设置有用于固定锂离子电芯2的滚槽11，电路板模块3位于滚槽11与正极端盖4之间。设置滚槽11结构，还可以定位锂离子电芯2和电路板模块3的相对位置，并与正极端盖4和电池壳体1之间的绝缘垫圈配合将电路板模块3固定，而不需要任何焊接。

本实施例中，绝缘密封圈5包括第一密封体及从第一密封体的轴向端面上沿轴向凸起的第二密封体，第一密封体用于挤压固定电路板模块3于滚槽11和电池壳体1之间，第二密封体用于隔离电池壳体1和正极端盖4。

相比于现有的将电芯的正负极耳与电路板模块3焊接的制装方式，本实用新型通过在成品电芯设置与电芯的正负极耳电性连接的柔性线路板6，并使柔性线路板6通过插接的方式与电路板模块3连接，这相当于将柔性线路板6作为连接器，实现与电路板模块3的快速连接，这样操作简单，连接稳固可靠，可实现自动化生产，不仅能够提高生产效率，降低成本，而且能够保证产品一致性良好、可靠性高；此外，相比镍片等连接材料，柔性线路板6具有可任意弯折、不易断路、安全性高、重量轻、厚度薄、对电芯容量影响小的优势。

此外，本实用新型还提供一种采用锂离子电芯构成的通用型充电电池的组装方法，其包括以下步骤：

步骤一、将柔性线路板6分别与锂离子电芯2的正极耳21和负极耳焊接，并将电路板模块3与正极端盖4焊接；

步骤二、将锂离子电芯2置入电池壳体1内，并通过滚槽11工序固定锂离子电芯2；

步骤三、将柔性线路板6通过插接的方式与电路板模块3连接，然后将电路板模块3和正极端盖4置入电池壳体1内，并通过绝缘密封圈5进行压合固定，最后采用压封进行封口，即得到产品。

其中，封口采用压封的方式，可防止现有的侧封方式易产生金属碎屑而影响产品可靠性；同时，压封的方式不易损坏电路板模块3内的电子器件，有效提高生产的成品率。

优选地，步骤一中将柔性线路板6分别与锂离子电芯2的正极耳21和负极耳焊接的方法依次包括预加焊料步骤、对位接触步骤、热压连接步骤和冷却成型步骤；

预加焊料步骤为，在柔性线路板6的焊盘上预先涂布焊料及助焊剂；焊料为纯锡焊料、锡铅焊料、银焊料、铜焊料或其他合金焊料；

对位接触步骤为，将柔性线路板6分别与锂离子电芯2的正极耳21和负极耳对位接触；

热压连接步骤为，在热压机中通过热压头对柔性线路板6焊盘加热，使焊盘上的焊料熔融后分别与正极耳21和负极耳连接；

冷却成型步骤为，在热压连接步骤结束后，对连接处的焊料进行快速冷却成型。

优选地，热压连接步骤中，焊盘处的焊料温度为200~250℃，热压头持续保温2~20s，热压头的压强为1.5~5kgf/cm²。

相比于现有通用型电池的组装方式，本实用新型的组装方式操作简单，成本低廉，所得产品一致性高、安全可靠，并可进行自动化组装，适合于企业大规模生产。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。