CN111082148B

CN111082148B - 基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池

Info

Publication number: CN111082148B
Application number: CN201911299905.2A
Authority: CN
Inventors: 刘宏兵; 钟发平; 陈晓峰; 陈鹏飞; 龚颖林; 胡顺华
Original assignee: National Engineering Research Center Of Advanced Energy Storage Materials Shen Zhen Co ltd
Current assignee: National Engineering Research Center Of Advanced Energy Storage Materials Shen Zhen Co ltd
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2022-03-18
Anticipated expiration: 2039-12-17
Also published as: CN111082148A

Abstract

本发明提供了一种基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池，包括带针状引脚的二次电芯、钢壳、磁铁、MicroUSB接口、排母、电池负极金属弹片、保护IC、集成IC、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容、电感、LED灯、塑胶件、硬性FR‑4基板、金属盖帽和弹簧顶针，实现MicroUSB接口在放电使用时可隐藏、MicroUSB接口充电输入、金属盖帽可自由拆卸安装且具有磁吸功能、充电管理及充电保护、过充过放过流保护多位一体功能。与现有技术相比，本发明的基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池组装高效，可靠性好，集成度高。

Description

基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池

技术领域

本发明涉及一种二次电池，尤其是涉及一种基于针状引脚二次电芯，具备可隐藏式 MicroUSB接口，集成了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)、恒定电压输出等多种功能，同时兼具低成本和易组装的基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池。

背景技术

锂离子二次电池在智能手机、笔记本电脑、照相机等领域得到了广泛的应用，并且正越来越多地深入到原电池的传统应用领域。但是，锂离子二次电池相对于原电池仍然存在以下不足：一是电压等级不同，互换性不佳，例如常用的石墨-钴酸锂型锂离子二次电池的额定电压是3.7V，而普通的碱性锌-二氧化锰原电池额定电压是1.5V，如果直接将锂离子二次电池替代原电池则有可能由于电压不匹配损坏用电设备；二是锂离子二次电池循环使用，需要有充电器进行充电，往往要配备专门的充电器，既增加了成本，又非常的不方便；三是锂离子二次电池的成本较高，这其中就有一方面的原因是锂离子二次电池需要配置充放电的管理功能，并进行组装，这更进一步增加了锂离子二次电池的成本。

锂离子二次电池按不同的分类方法可以分为不同种类，例如以活性材料分可以分为钴酸锂型、锰酸锂型、磷酸铁锂型、钛酸锂型等，以形状分可以分为圆形、方形、异形等，以性能分可以分为倍率型、容量型、高温型、低温型等。不同种类的锂离子二次电池，具有不同的性能特点，同时也具有不同的成本。不同种类和成本的电芯，匹配不同的组装工艺和方案，往往具有不同的组装效率和综合成本。

锂离子二次电池使用过程中的充电需求，可以采用常规的配置专用充电器的方法，以此来实现对锂离子二次电池的充电过程进行管理，防止锂离子二次电池发生过充电，但是这不利于成本的降低和使用的便捷性。

因此，依据锂离子二次电芯的结构和功能特点，匹配更加合理的结构和组装工艺，提高组装效率和降低综合成本；同时合理利用智能手机电池的充电器，在电池结构设计时就考虑充电接口的需求和尺寸外观及可靠性的需求，降低二次电池充电的难度，提高充电的便捷性，降低充电的硬件投入和成本。以上的多个方面，对促进锂离子二次电池替代原电池，具有重要的现实价值和意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种基于针状引脚电芯及可隐藏接口的的二次电池，具备可隐藏式的MicroUSB接口、更高集成度、更高组装效率、更低成本的二次电池，与现有技术相比，本发明的基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池具备可隐藏式的MicroUSB接口充电输入功能，具备恒定电压输出功能，可以实现二次电池直接插入5V智能手机充电器接口进行充电，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。

本发明通过以下方案实现：一种基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池(后续部分简称为“二次电池”)，包括带盖帽凸点的金属盖帽、塑胶件、带针状引脚的二次电芯、钢壳、 MicroUSB接口、排母、磁铁、弹簧顶针、电池负极金属弹片、保护IC、集成IC(集成充电功能和恒压输出功能)、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容、电感、LED灯、硬性FR-4基板，实现MicroUSB接口可充电、在放电使用时可隐藏、MicroUSB 接口充电输入、旋转式金属盖帽可便捷拆装自由拆卸和安装、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。

所述硬性FR-4基板为方形平板，其中保护IC、电感、LED灯、第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、弹簧顶针贴片锡焊在硬性FR-4基板的A面，MicroUSB接口、集成IC、电池负极金属弹片、排母设置在硬性FR-4基板的B面上；所述硬性FR-4基板以长度方向沿塑胶件轴向平行的方式安装在塑胶件内且硬性FR-4基板的两条长度边卡入塑胶件的基板卡槽内并相配合，贴片锡焊在硬性FR-4基板上端的MicroUSB接口与塑胶件顶端设置的MicroUSB接口开口部相配合(MicroUSB接口开口端伸入塑胶件MicroUSB接口开口部，但是MicroUSB接口开口端的最上沿不得超出塑胶件顶端平面)，贴片锡焊在硬性FR-4基板上端的弹簧顶针与塑胶件顶端设置的顶针开口部相配合(非受力压缩情况下，弹簧顶针的针头最高点处必须超出塑胶件顶端平面)，贴片锡焊在硬性FR-4基板的下端侧边的电池负极金属弹片的金属弹片支撑部与塑胶件的触头支撑部相配合(电池负极金属弹片的金属触头部朝外，并且金属触头部最高点处必须超出塑胶件第三圆筒拉伸体外侧平面)。

所述电池负极金属弹片包括金属弹片支撑部和金属弹片锡焊部，金属弹片支撑部和金属弹片锡焊部垂直连接在一起，所述金属弹片支撑部上设置有朝外凸起的金属触头部，其中金属触头部为电池负极金属弹片实现与钢壳接触导电连接部位，金属弹片支撑部与塑胶件的触头支撑部相配合安装，金属弹片锡焊部为电池负极金属弹片与硬性FR-4基板锡焊连接的部位。

所述塑胶件包括第一圆筒拉伸体、第二圆筒拉伸体和第三圆筒拉伸体，三个圆筒拉伸体即第一圆筒拉伸体、第二圆筒拉伸体和第三圆筒拉伸体同轴线且以内壁平齐的方式自上而下依次相连为一体，第二圆筒拉伸体顶部超出第一圆筒拉伸体外壁形成第一支撑平台，第二圆筒拉伸体底部超出第三圆筒拉伸体外壁形成第二支撑平台；在塑胶件内侧壁面与第一圆筒拉伸体凸点卡槽对应的位置上设置凸点卡槽支撑部；所述塑胶件的第一圆筒拉伸体的侧面设置有两个凸点卡槽(围绕塑胶件中心轴线均布)，凸点卡槽由竖向卡槽(平行于轴向)和横向卡槽相互连通组成，在横向卡槽与竖向卡槽交接的位置上设置有止脱扣；第一圆筒拉伸体的顶面设置有MicroUSB接口开口部和弹簧顶针开口部，其中弹簧顶针开口部设置在靠近塑胶件的第一圆筒拉伸体内侧边缘的位置，以使得弹簧顶针开口部与MicroUSB接口开口部保持较大的间距，以利于MicroUSB充电插头插拔时候避免与弹簧顶针接触短路和相互干涉；在塑胶件内侧壁面与第一圆筒拉伸体凸点卡槽对应的位置上设置凸点卡槽支撑部，塑胶件的内侧壁面设置有两个基板卡槽；所述塑胶件的第三圆筒拉伸体的底端侧面设置有触头支撑部；所述塑胶件的下端即第三圆筒拉伸体配套套装在钢壳开口端；塑胶件作为硬性FR-4基板的收纳体兼支撑体、硬性FR-4基板的卡接配合结构体、MicroUSB接口开口端的输出导引体、弹簧顶针针头的输出导引体、LED灯光的透射体、收纳于塑胶件内部空腔的硬性FR-4基板A面和B面贴片锡焊元器件(包括MicroUSB接口、弹簧顶针、LED灯等)的绝缘防护体、与钢壳连接固定用的结构体、与金属盖帽内部空腔装配配合以及金属盖帽的盖帽凸点装配配合的结构体、与电池负极金属弹片卡装配合的支撑体。

所述金属盖帽整体结构形式是一端开口的抽壳拉伸体，其结构形体组成包括第一圆筒体和第二圆筒体，第一圆筒体的上端封闭、下端开口，第一圆筒体的下端设置有朝外的裙边，第二圆筒体的顶端边缘与第一圆筒体的裙边边缘相连接为一体且第一圆筒拉伸体与第二圆筒拉伸体同轴线，第二圆筒体的下端开口，第二圆筒体靠近底端位置设置有向内的两个盖帽凸点(围绕金属盖帽中心轴线均布)，第一圆筒体的上端顶部是可充电电池与外部负载或充电电源接触的结构部位即第一圆筒体作为电池的正极端子，第一圆筒体的内部空腔作为磁铁(牌号为N35以上的NdFeB强力磁铁)的收纳处，金属盖帽的第二圆筒体与塑胶件的第一圆筒拉伸体装配配合，塑胶件的第一圆筒拉伸体收纳在金属盖帽的第二圆筒体的内部空腔中，金属盖帽的第二圆筒体靠近底端向内的盖帽凸点与塑胶件的第一圆筒拉伸体侧面的凸点卡槽一一对应相配合和卡接，当金属盖帽的盖帽凸点沿塑胶件第一圆筒拉伸体侧面对应的凸点卡槽顶端(竖向卡槽顶端)配合后，稍用力将金属盖帽下压至金属盖帽内部空腔不能继续套入塑胶件第一圆筒拉伸体(盖帽凸点达到凸点卡槽最底端即竖向卡槽最底端)，此时第一圆筒体的裙边与凸出塑胶件顶端平面的弹簧顶针的针头紧密接触并受到压缩弹簧的向上顶的反作用力，然后再保持向下的压力使得金属盖帽在高度方向不能移动(即使得盖帽凸点保持在凸点卡槽的最底端)并且稍用力将金属盖帽向左旋转，使得金属盖帽的盖帽凸点移动到凸点卡槽的最左端即横向卡槽的最左端，松开压住金属盖帽的压力，就实现了金属盖帽与塑胶件的装配，从而实现了金属盖帽与弹簧顶针形成紧密、可靠的导电连接，同时也实现了金属盖帽对 MicroUSB接口的隐藏。

所述排母设置有第一针脚插孔和第二针脚插孔，第一针脚插孔上端内安装有第一针脚且第一针脚的A端部分外露，第二针脚插孔上端内安装有第二针脚且第二针脚的A端部分外露，第一针脚的A端、第二针脚的A端分别锡焊在硬性FR-4基板的B面上；所述二次电芯的正极端焊接电芯正极针状引脚(简称“电芯正极引脚”)和负极端焊接电芯负极针状引脚(简称 “电芯负极引脚”)，电芯正极引脚插入第一针脚插孔并与第一针脚的B端紧密卡接，电芯负极引脚插入第二针脚插孔并与第二针脚的B端紧密卡接，实现了二次电芯与整个硬性FR-4 基板电路的导电连接。该插接方式，相对于锡焊或点焊的连接方式，该插接方式具有更高的生产效率。

所述PCB板(即完成了元器件贴片锡焊的硬性FR-4基板)、塑胶件、带针状引脚的二次电芯完成组合装配后，将组合体以二次电芯底部朝下的方式(除了二次电芯自身的电芯正极引脚和电芯负极引脚外，二次电芯整个的外表面被绝缘处理，无极性)，装入钢壳内部，电池负极金属弹片受到钢壳内壁挤压，电池负极金属弹片的金属触头部与钢壳内壁形成紧密的导电连接。

所述钢壳是上端开口、底端封闭的圆筒拉伸体，钢壳底端作为二次电池的负极端子，钢壳内部空腔收纳二次电芯，钢壳上端的开口端与塑胶件的第三圆筒拉伸体配合即塑胶件的第三圆筒拉伸体收纳在钢壳上端的开口端的内部空腔中，并且用钢针对塑胶件的第三圆筒拉伸体与钢壳的结合部实施冲压，钢壳受力变形嵌入塑胶件的第三圆筒拉伸体中，实现了塑胶件与钢壳的固定。

塑胶件、金属盖帽、钢壳等零件的功能复用、立体空间布局和装配的形式，大幅度减少不贡献容量的结构件占用的空间，有利于实现大容量化；弹簧顶针、电池负极金属弹片、排母等零件的采用，可以大幅度降低二次电池组装的难度，提高组装的效率从而降低安装成本；金属盖帽的盖帽凸点、塑胶件的凸点卡槽、塑胶件的基板卡槽、塑胶件的止脱扣、塑胶件的触头支撑部、电池负极金属弹片的金属触头部等结构特征的设置，有利于金属盖帽与塑胶件安装的可靠性，有利于硬性FR-4基板在塑胶件中安装的牢固性，有利于电池负极金属弹片与钢壳接触的可靠性，从而可以提高整个二次电池的机械可靠性。

所述金属盖帽的第一圆筒体外径为M1，高度为H1；第二圆筒体的外径为M2，内径为M3，高度为H2；第二圆筒体与第一圆筒体同轴，第二圆筒体的顶面与第一圆筒体的底面共面；金属盖帽的第一圆筒体的壁厚、第二圆筒体的壁厚和第一圆筒体裙边的厚度均为MH。

所述金属盖帽的第一圆筒体满足：2mm≤M1≤5.5mm；高度H1满足：1.0mm≤H1≤1.7mm。M1的下限尺寸即2mm≤M1设置，可以保证金属盖帽有足够的接触面积，供二次电池与外部负载或充电电源保持良好的接触；M1的上限尺寸即M1≤5.5mm设置，是为了符合国际标准规范的要求，否则有可能由于直径过大无法与外部负载或充电电源的配套接口配合，导致接触不良或接触不上。H1下限高度即1.0mm≤H1的设置，是为了符合国际标准规范的要求，否则有可能由于金属盖帽凸出高度过低无法与外部负载或充电电源的配套接口配合，导致接触不良或接触不上；H1上限高度即H1≤1.7mm的设置，是考虑到尽量减少金属盖帽占据的高度空间，从而将节余出的高度空间留给二次电芯，这有利于二次电池的大容量化。

所述金属盖帽的第二圆筒体满足：M2＝GW，其中GW为钢壳的外径；高度H2满足：SJ1+MH+TD+SJKH-SJTH＜H2≤SJ1+MH+0.3mm，其中SJ1为塑胶件第一圆筒拉伸体的高度，MH为金属盖帽的第一圆筒体的壁厚、第二圆筒体的壁厚或第一圆筒体裙边的厚度，TD 为金属盖帽的盖帽凸点的最大宽度，SJKH为塑胶件的止脱扣的高度，SJTH为塑胶件的凸点卡槽横向的高度，单位为mm。H2下限高度即SJ1+MH+TD+SJKH-SJTH<H2的设置，是为了满足金属盖帽的盖帽凸点能够与塑胶件的凸点卡槽配合，否则由于金属盖帽的盖帽凸点过高 (即H2高度过小)将无法通过塑胶件的止脱扣导致无法卡入凸点卡槽的横向卡槽中；H2上限高度即H2≤SJ1+MH+0.3mm的设置，是为了使得金属盖帽第一圆筒体裙边的内部平面与凸出塑胶件顶端平面的弹簧顶针的针头接触并压缩弹簧顶针的弹簧，从而使得金属盖帽与弹簧顶针形成紧密的导电连接。

所述金属盖帽的第一圆筒体的壁厚、第二圆筒体的壁厚或第一圆筒体裙边的厚度满足 0.15mm≤MH≤0.5mm，壁厚太薄，金属盖帽强度不足，可能在夹持使用等过程中发生变形；金属盖帽第一圆筒体裙边的厚度太厚，则占据了金属盖帽的高度空间，金属盖帽的第二圆筒体的壁厚太厚，则占据了第二圆筒体的内部空腔空间，不利于塑胶件径向尺寸最大化，从而最终减小了硬性FR-4基板有效的元器件布置面积和空间。

所述金属盖帽的第一圆筒体内部空腔中设置有磁铁，该磁铁为圆柱体，直径为CD1，高度为CTH1，满足：M1-2×MH-0.2mm≤CD1≤M1-2×MH，H1-0.2mm≤CTH1≤H1，其中 M1为金属盖帽的第一圆筒体的外径，H1为金属盖帽的第一圆筒体的高度，MH为金属盖帽的第一圆筒体的壁厚、第二圆筒体的壁厚或第一圆筒体裙边的厚度，单位为mm。磁铁直径和高度尺寸的设置，可以使得该磁铁以最大体积和径向面积收纳在金属盖帽的第一圆筒体内部空腔中，从而保持最大的磁力，同时在高度上又不会超出金属盖帽第一圆筒体裙边内部平面，因而不会影响金属盖帽与塑胶件的装配。

所述金属盖帽的第二圆筒体设置有指向内部空腔的两个盖帽凸点，两个盖帽凸点以金属盖帽轴线均匀分布，金属盖帽的盖帽凸点的最大宽度为TD，金属盖帽的盖帽凸点的最大高度 TDG(即盖帽凸点超出金属盖帽第二圆筒体内侧壁面的最大距离)为M3/2-TH，满足：0.5mm ≤TD≤1.5mm且TD≤SJTH-SJKH，0.2mm≤TDG(即M3/2-TH)≤0.8mm，其中M3为金属盖帽第二圆筒体的内径，TH为金属盖帽的盖帽凸点至金属盖帽中心点的最小距离，SJKH为塑胶件的止脱扣的高度，SJTH为塑胶件的凸点卡槽横向的高度，单位为mm。0.5mm≤TD 的设置，是考虑到金属盖帽的盖帽凸点宽度过小，则盖帽凸点的强度不足容易变形，导致金属盖帽的盖帽凸点与塑胶件的凸点卡槽配合不牢固或直接发生脱落；TD≤1.5mm的设置，是考虑到金属盖帽的盖帽凸点过大，影响金属盖帽和电池的整体外观；TD≤SJTH-SJKH的设置，是为了满足盖帽凸点能够在与塑胶件凸点卡槽配合安装的过程中，盖帽凸点能够通过凸点卡槽的横向卡槽的最小高度处即止脱扣的下方。在金属盖帽的盖帽凸点高度上，0.2mm≤ M3/2-TH的设置，是充分考虑到金属盖帽的盖帽凸点与塑胶件的凸点卡槽配合的可靠性要求，如果金属盖帽的盖帽凸点高度过小，则金属盖帽的盖帽凸点与塑胶件的凸点卡槽咬合区域太少，金属盖帽容易脱落；M3/2-TH≤0.8mm的设置，是考虑到金属盖帽的盖帽凸点高度决定了塑胶件的凸点卡槽的深度，而塑胶件的凸点卡槽的深度是要占用塑胶件的径向空间，过多的占用塑胶件的径向空间将导致塑胶件的内部空腔较小，相应的硬性FR-4基板长度必须加长以便能将元器件合理布置在其表面上，这就减小了可安装的二次电芯的高度，从而不利于高容量化。

所述塑胶件第一圆筒拉伸体的外部直径即外径为SD1、内部直径即内径为SD4、高度为 SJ1，塑胶件第一圆筒拉伸体的顶部厚度为SJ5。塑胶件的凸点卡槽竖向的宽度为SJTW，凸点卡槽横向的高度为SJTH，凸点卡槽的最大深度为KTS即SD1/2-ST/2，其中ST/2为凸点卡槽至塑胶件中心的最短距离。更进一步，在塑胶件的竖向卡槽与横向卡槽交接处设置的止脱扣，用来防止金属盖帽在遭受振动、跌落等非正常使用情况下从塑胶件上发生脱离，止脱扣的高度为SJKH，止脱扣的宽度为SJKW。所述塑胶件第一圆筒拉伸体的外径等于金属盖帽第二圆筒体的内径，即SD1＝M2-2×MH，其中M2为金属盖帽的第二圆筒体的外径，MH为金属盖帽的第一圆筒体的壁厚、第二圆筒体的壁厚或第一圆筒体裙边的厚度，单位为mm。塑胶件第一圆筒拉伸体的壁厚SDB1满足0.5mm≤SDB1≤1mm，即1mm≤SD1-SD4≤2mm(SDB1厚度太薄强度不够，所以SDB1大于等于0.5mm；SDB1厚度太厚则导致塑胶件的内部空腔减小，降低硬性FR-4基板径向尺寸，为了保持所需的最小元器件贴片面积，就必须增加硬性FR-4基板轴向方面的尺寸，这就会占据高度空间，不利于采用高度更高的大容量二次电芯，所以SDB1小于等于1mm)。凸点卡槽的特征尺寸满足：TD<SJTW≤TD+1.0mm， TD+SJKH≤SJTH≤TD+SJKH+0.2mm，TDG<KTS≤TDG+0.5mm，其中TD为金属盖帽的盖帽凸点的最大宽度，TDG为金属盖帽的盖帽凸点的最大高度，KTS为凸点卡槽的最大深度即 SD1/2-ST/2，单位为mm。以上三个特征尺寸下限的设置即TD<SJTW、TD+SJKH≤SJTH、 TDG<KTS，是为了满足金属盖帽的凸点能够完全伸入到塑胶件的凸点卡槽中进行配合；SJTW ≤TD+1.0mm和SJTH≤TD+SJKH+0.2mm尺寸的设置，是考虑到金属盖帽的盖帽凸点与塑胶件的凸点卡槽的配合间隙如果过大，则一方面金属盖帽脱落的风险增加，另外一方面金属盖帽在塑胶件上安装后的高度尺寸变动范围增加从而不利于金属盖帽与弹簧顶针的紧密接触。更进一步，由于凸点卡槽的设置降低了塑胶件第一拉伸体所在壁面的厚度，为了避免导致其强度下降，在凸点卡槽对应的塑胶件内侧壁面设置凸点卡槽支撑部，充分利用塑胶件的内部空间，又增强了塑胶件凸点卡槽位置的强度。止脱扣的特征尺寸满足：0.1mm≤SJKH≤ 0.5mm，0.3mm≤SJKW≤1.0mm，止脱扣高度和宽度下限尺寸的设置即0.1mm≤SJKH和 0.3mm≤SJKW，是为了满足金属盖帽的盖帽凸点与塑胶件的凸点卡槽安装配合后，止脱扣能够起到阻止盖帽凸点脱离横向卡槽滑到竖向卡槽的作用，从而起到防止金属盖帽脱落的功用，如果止脱扣的高度和宽度尺寸过小，则不能起到有效的阻止盖帽凸点脱离横向卡槽滑到竖向卡槽的作用；止脱扣高度上限尺寸SJKH≤0.5mm的设置，是因为如果止脱扣高度过高，则必然造成安装后金属盖帽与塑胶件第二圆筒拉伸体之间的间隙过大(金属盖帽与塑胶件第一圆筒拉伸体装配后，金属盖帽受弹簧顶针的作用力，金属盖帽的盖帽凸点是卡接在塑胶件横向凸点卡槽的上边缘，金属盖帽与塑胶件第二圆筒拉伸体之间的间隙最小尺寸就是SJKH)，而这个间隙占用电池的高度空间，不利于电池的高容量化；止脱扣宽度尺寸上限SJKW≤ 1.0mm的设置，是考虑到如果止脱扣宽度尺寸过大，必然导致塑胶件凸点卡槽横向卡槽部分的宽度增大，而凸点卡槽宽度尺寸过大将降低塑胶件的强度。凸点卡槽、止脱扣的关键尺寸的设置，可以大幅度降低二次电池组装的难度，提高组装的效率从而降低安装成本，同时也有利于金属盖帽与塑胶件安装的可靠性以及电池负极金属弹片与钢壳接触的可靠性，从而可以提高整个二次电池的机械可靠性。

第二圆筒拉伸体的外部直径即外径为SD2、高度为SJ2，第二圆筒拉伸体的内部直径与第一圆筒拉伸体的内部直径相同；第三圆筒拉伸体的外部直径即外径为SD3、高度为SJ3，第三圆筒拉伸体的内部直径与第二圆筒拉伸体的内部直径相同。所述塑胶件的第二圆筒拉伸体的外部直径即外径SD2等于钢壳的外径GW，即SD2＝GW。塑胶件的第二圆筒拉伸体的高度SJ2满足：0.5mm≤SJ2≤2.0mm。塑胶件的第二圆筒拉伸体的高度下限0.5mm≤SJ2的设置，是考虑到金属盖帽与钢壳之间的绝缘要求。同时，如果塑胶件的第二圆筒拉伸体的高度如果太高即SJ2>2.0mm，则占用二次电池过多的高度空间，不利于二次电池的大容量化。

所述塑胶件的第三圆筒拉伸体的外部直径即外径SD3等于钢壳的内径GN，即SD3＝GN。塑胶件的第三圆筒拉伸体的高度SJ3满足：0.5mm≤SJ3≤4.0mm。塑胶件的第三圆筒拉伸体的高度下限0.5mm≤SJ3的设置，是考虑到塑胶件与钢壳的固定方式是通过冲点实现，即对用尖锐的钢针对钢壳与塑胶件的第三圆筒拉伸体的结合部实施冲压，钢壳受力发生凹陷变形并嵌入到塑胶件的第三圆筒拉伸体的结合部中，形成咬合；如果塑胶件的第三圆筒拉伸体的高度过小，则由于结合部太小导致难以实施冲点工艺。SJ3≤4mm的设置，则是尽量减少塑胶件占据的高度空间，从而将节余出的高度空间留给二次电芯，这有利于二次电池的大容量化。

所述塑胶件的基板卡槽的厚度为KH，满足：PH<KH≤PH+0.2mm，其中PH为硬性FR-4基板的厚度，单位为mm。该特征尺寸上限和下限尺寸的限制，可以满足硬性FR-4基板能够安装到塑胶件的基板卡槽中不发生干涉问题，同时又尽量减小塑胶件的基板卡槽与硬性FR-4 基板安装后的间隙从而使得硬性FR-4基板能够较为准确的定位以有利于MicroUSB接口和弹簧顶针的配合安装。

所述塑胶件的第三圆筒拉伸体的触头支撑部，与电池负极金属弹片相互配合，塑胶件的触头支撑部起支撑电池负极金属弹片的功用，使得电池负极金属弹片的金属触头部能够与钢壳内部实现紧密的压接。

所述硬性FR-4基板的宽度尺寸为PK，长度尺寸为PB，厚度为PH。硬性FR-4基板的厚度满足0.4≤PH≤1mm，如果厚度太薄则圆形硬性FR-4基板的强度不足，导致MicroUSB接口在受到插头线的插拔力时候硬性FR-4基板发生严重变形甚至断裂；如果厚度太厚则硬性FR-4基板占据更多的径向空间，从而不利于增大PK导致PB必须加大，不利于节余出高度空间留给二次电芯，这不利于二次电池的大容量化。

所述钢壳的高度GKH满足：GKH≤H-H1-MH-CTH-SJ1-SJ2，其中H为二次电池的总高度，H1为金属盖帽第一圆筒体的高度，MH为金属盖帽的第一圆筒体的壁厚、第二圆筒体的壁厚或第一圆筒体裙边的厚度，CTH为金属盖帽第二圆筒体最下端至塑胶件第二圆筒拉伸体最上端的间隙，SJ1为塑胶件第一圆筒拉伸体的高度，SJ2为塑胶件第二圆筒拉伸体的高度，单位为mm。

所述二次电芯的高度DXH(不含电芯正极引脚、电芯负极引脚的长度)满足：DXH≤GKH-SJ3-GKDH，其中GKH为钢壳的高度，SJ3为塑胶件的第三圆筒拉伸体的高度，GKDH 为钢壳底部的厚度。

所述基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池，其实现的方式是：

首先将磁铁安装到金属盖帽的第一圆筒体内部空腔中；金属盖帽的第二圆筒体侧面预先冲出沿轴线对称分布的盖帽凸点。

其次将锡焊好所有元器件的硬性FR-4基板(其中A面锡焊有保护IC、电感、LED灯、第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、弹簧顶针，B面锡焊MicroUSB 接口、集成IC、电池负极金属弹片、排母，排母的第一针脚A端、第二针脚A端分别焊接在硬性FR-4基板B面的J1端口的两个分离的焊盘过孔内，排母的第一针脚B端、第二针脚 B端分别与带针状引脚的二次电芯进行装配，即二次电芯正极端焊接的电芯正极引脚插入排母的第一针脚插孔并与第一针脚的B端紧密卡接，二次电芯负极端焊接的电芯负极引脚插入排母的第二针脚插孔并与第二针脚的B端紧密卡接，实现了二次电芯与整个硬性FR-4基板电路的导电连接。

三是将锡焊好所有元器件的硬性FR-4基板以长度方向沿塑胶件轴向平行的方式安装在塑胶件内且硬性FR-4基板的两条长度边卡入塑胶件的基板卡槽内并相配合，其中MicroUSB 接口的开口端向上对应塑胶件第一圆筒拉伸体的MicroUSB接口开口部，弹簧顶针对应塑胶件第一圆筒拉伸体的弹簧顶针开口部，安装到位后弹簧顶针的针头经由塑胶件第一圆筒拉伸体的弹簧顶针开口部凸出塑胶件第一圆筒拉伸体最上端顶部平面，硬性FR-4基板的最上端边缘与塑胶件第一圆筒拉伸体内部空腔顶部平面接触，电池负极金属弹片的金属弹片支撑部安装在塑胶件靠近底部位置设置的触头支撑部上。

四是将上述第二、三步骤形成的组合体，以二次电芯底部对应钢壳上端的开口端，将二次电芯装入钢壳内，使得电池负极金属弹片与钢壳紧密接触，进一步将塑胶件的第三圆筒拉伸体配套装入钢壳开口端并插入钢壳内部，然后用钢针对塑胶件第三圆筒拉伸体与钢壳的结合部实施冲压，钢壳受力变形嵌入塑胶件的第三圆筒拉伸体中，实现了塑胶件与钢壳的固定；或者是首先在塑胶件第三圆筒拉伸体与钢壳的结合部的钢壳开口端内侧壁面涂覆胶黏剂，然后将塑胶件第三圆筒拉伸体配套装入钢壳开口端插入钢壳内部，胶黏剂固化，完成塑胶件与钢壳的粘结固定。

五是将金属盖帽的开口端向下，金属盖帽的盖帽凸点沿塑胶件第一圆筒拉伸体侧面对应的凸点卡槽顶端配合，稍用力将金属盖帽下压至金属盖帽内部空腔不能继续套入塑胶件第一圆筒拉伸体(盖帽凸点达到凸点卡槽最底端)，此时金属盖帽第一圆筒体的裙边与凸出塑胶件顶端部平面的弹簧顶针的针头紧密接触并受到压缩弹簧的向上顶的反作用力，然后再保持向下的压力使得金属盖帽在高度方向不能移动(即使得盖帽凸点保持在凸点卡槽的最底端)并且稍用力将金属盖帽向左旋转，使得金属盖帽的盖帽凸点能够绕过塑胶件的止脱扣并移动到凸点卡槽的最左端，松开压住金属盖帽的压力，就实现了金属盖帽与塑胶件的装配，从而实现了金属盖帽与弹簧顶针形成紧密的可靠的导电连接，同时也实现了金属盖帽对MicroUSB 接口的隐藏。

以上五步完成了基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池的制作。

基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池经由MicroUSB接口进行充电的方法是：首先将金属盖帽从塑胶件第一圆筒拉伸体上拆卸下来，即向下按住金属盖帽并向右旋转，使得金属盖帽的盖帽凸点移动到塑胶件凸点卡槽(横向卡槽)的最右端、最底端，松开压住金属盖帽的压力，在弹簧顶针的作用力下金属盖帽的盖帽凸点将沿塑胶件的竖向卡槽向上移动，可以很容易地将金属盖帽从塑胶件上取下，取下的金属盖帽可以通过第一圆筒体内部空腔内磁铁的磁性将金属盖帽吸附在钢壳上以便于下次就近取用安装；然后，用配套的MicroUSB充电线插入二次电池内置的MicroUSB接口进行充电，充电完成后再将金属盖帽装配好。

与现有技术相比，本发明的基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池，具有以下优点：

(1)组装高效。本发明的弹簧顶针、电池负极金属弹片、排母等零件的设置，与带针状引脚的二次电芯、塑胶件、金属盖帽相互组装配合，整个的组装过程彻底摒弃了耗时费力的点焊、锡焊工艺，只需要简单的插接、按压等组装操作，省时省力，组装成本大幅降低。

(2)可靠性高。塑胶件止脱扣、塑胶件凸点卡槽支撑部、塑胶件触头支撑部、电池负极金属弹片的金属弹片支撑部和金属触头部等结构特征的设置，提高了电池耐跌落、抗振动、耐插拔、抗挤压等能力，二次电池的整体可靠性得到很大增强。

(3)集成度高。本发明采用一块硬性FR-4基板，规避了多基板拼板的低效率；塑胶件作为硬性FR-4基板的收纳体兼支撑体、硬性FR-4基板的卡装配合结构体、MicroUSB接口开口端的输出导引体、弹簧顶针针头的输出导引体、LED灯光的透射体、收纳于塑胶件内部空腔的硬性FR-4基板A面和B面贴片锡焊元器件(包括MicroUSB接口、弹簧顶针、LED灯等)的绝缘防护体、与钢壳连接固定用的结构体、与金属盖帽内部空腔装配配合以及金属盖帽的凸点装配配合的结构体、电池负极金属弹片的支撑体；塑胶件、金属盖帽、钢壳等零件的功能复用、立体空间布局和装配的形式，大幅度减少不贡献容量的结构件占用的空间，大幅度提升了集成的效率，使得可以采用高度更高的大容量二次电芯。同时，本发明的基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池集成了自带MicroUSB充电接口、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。

本发明的基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池，组装方便高效，成本优势显著，使用方便。本发明的基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池，兼顾了成本、多功能集成、结构可靠性、工艺可操作性和简便性的要求。

附图说明

图1为实施例1基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池的整体外形示意图；

图2为实施例1基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池的结构爆炸示意图；

图3(a)为实施例1金属盖帽的3D结构示意图；

图3(b)为实施例1金属盖帽的正视图；

图3(c)为实施例1金属盖帽的仰视图；

图4(a)为实施例1塑胶件的3D结构示意图一；

图4(b)为实施例1塑胶件的3D结构示意图二；

图4(c)为实施例1塑胶件的正视图；

图4(d)为实施例1塑胶件的俯视图；

图4(e)为实施例1塑胶件的仰视图；

图5为实施例1的电路原理图；

图6(a)为实施例1硬性FR-4基板A面元器件贴片位置示意图；

图6(b)为实施例1硬性FR-4基板B面元器件贴片位置示意图；

图7(a)为实施例1二次电芯、PCB板的装配3D结构示意图；

图7(b)为实施例1塑胶件、PCB板的装配3D结构示意图(一)；

图7(c)为实施例1塑胶件、PCB板的装配3D结构示意图(二)；

图8为电池负极金属弹片的3D结构示意图；

图9为实施例1基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池的充电电压-充电电流-充电容量关系曲线图；

图10为实施例1基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池的放电电压-放电电流-放电容量关系曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

以具体制作一种自带可隐藏式MicroUSB充电接口的圆柱形基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池为例，来进一步阐述该二次电池结构及其功能的实现方式，同时说明该种二次电池可高效组装、高可靠性、高集成度的实现方法。

一种基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池，为圆柱形(其外形整体尺寸需符合《IEC60086-2：2011》标准所要求的R06型号尺寸规范要求)，其要求为：电池直径≤14.5mm，电池高度H≤50.5mm，电池具备自带MicroUSB接口充电功能；具备金属盖帽可便捷拆装及将MicroUSB接口隐藏的功能；具备充电管理功能；具备充电保护和放电保护功能；电池具备恒压1.50V±0.10V，持续200mA电流的输出功能。如图1和图2所示，该二次电池包括二次电芯1、钢壳2、元器件3(包括集成IC、保护IC、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容、电感、LED灯等)、塑胶件4、硬性FR-4基板5、金属盖帽6、电芯负极引脚7、电芯正极引脚8、磁铁10(牌号为N35的NdFeB强力磁铁)、MicroUSB接口9、弹簧顶针12(弹簧顶针的正向力为60gf)、排母13、电池负极金属弹片11，本实施例的二次电芯1为带针状引脚的锂离子单体电池即二次电芯1的正极端焊接电芯正极引脚8，二次电芯1的负极端焊接电芯负极引脚7，外形结构为圆柱电解电容器形式，其型号为13300 (直径DXW＝13.20±0.10mm，高度DXG＝30.70+0-1.0mm)，标称电压为3.7V，容量为 400mAh；电池外壳为钢壳2，其外径为GW＝13.90±0.05mm，内径为GN＝13.50±0.05mm，高度为GKH＝41.50±0.05mm，底部厚度为GKDH＝0.30±0.05mm；排母13设置有第一针脚插孔131和第二针脚插孔132，第一针脚插孔131上端内安装有第一针脚且第一针脚的A端部分外露，第二针脚插孔132上端内安装有第二针脚且第二针脚的A端部分外露，第一针脚的A端、第二针脚的A端分别锡焊在硬性FR-4基板5的B面上；电芯正极引脚8插入排母 13的第一针脚插孔131并与第一针脚的B端紧密卡接，电芯负极引脚7插入排母13的第二针脚插孔132并与第二针脚的B端紧密卡接，实现了二次电芯1与整个硬性FR-4基板5电路的导电连接；二次电芯1置于钢壳2内，磁铁10安装到金属盖帽6的第一圆筒体内部空腔；元器件3贴片锡焊在硬性FR-4基板5的A面和B面上，MicroUSB接口9、排母13、电池负极金属弹片11锡焊在硬性FR-4基板5的B面上，弹簧顶针12锡焊在硬性FR-4基板5的A 面上，硬性FR-4基板5以长度方向沿塑胶件4轴向平行的方式即以MicroUSB接口11开口端向上、弹簧顶针11针头向上的方式安装到塑胶件4的内部空腔中，MicroUSB接口9与塑胶件4顶部设置的MicroUSB开口部相配合，弹簧顶针12与塑胶件4顶部设置的弹簧顶针开口部相配合，硬性FR-4基板的两条长度边卡入塑胶件的基板卡槽内并相配合，安装到位后弹簧顶针12的针头经由塑胶件4第一圆筒拉伸体的弹簧顶针开口部凸出塑胶件4第一圆筒拉伸体最上端顶部平面；塑胶件的第一圆筒拉伸体收纳在金属盖帽的第二圆筒体的内部空腔中，金属盖帽的第二圆筒体靠近下端向内的盖帽凸点与塑胶件的第一圆筒拉伸体侧面的凸点卡槽一一对应相配合和卡接。电池负极金属弹片11的金属弹片支撑部与塑胶件4靠近底部位置的触头支撑部相配合，其中电池负极金属弹片11的金属触头部朝外，并且金属触头部最高点处必须超出塑胶件第三圆筒拉伸体外侧平面，塑胶件4第三圆筒拉伸体配套插入钢壳2的开口端并相互配合，钢壳2通过冲出凹点与塑胶件4嵌入固定，电池负极金属弹片11受到钢壳2 内壁挤压，电池负极金属弹片11的金属触头部与钢壳2内壁形成紧密的导电连接。

如图3(a)所示，金属盖帽6包括第一圆筒体601和第二圆筒体602，第一圆筒体601的上端封闭、下端开口，第一圆筒体601的上端端面为倒角结构，第一圆筒体601的下端设置有朝外的裙边603，第二圆筒体602的顶端边缘与第一圆筒体602的裙边603边缘相连接为一体且第一圆筒拉伸体601与第二圆筒拉伸体602同轴线，第二圆筒体602的下端开口。第二圆筒体的靠近下端位置设置有指向内部空腔的两个盖帽凸点604，两个盖帽凸点以金属盖帽轴线均匀分布。第一圆筒体601的上端顶部是二次电池与外部负载或充电电源接触的结构部位；第一圆筒体601的裙边603是金属盖帽6与弹簧顶针12紧密压接的部位，第一圆筒体601内部空腔可容纳磁铁10(以使得二次电池在经由MicroUSB接口11进行充电时金属盖帽6可以有磁性从而能够吸附在钢壳2上，第二圆筒体602的内部空腔是与塑胶件4的第一圆筒拉伸体配合的部位即塑胶件4的第一圆筒拉伸体伸入到金属盖帽6的第二圆筒体602的内部空腔中。金属盖帽的盖帽凸点是与塑胶件的凸点卡槽相配合的结构特征，起以下几个方面的作用：一是卡接金属盖帽的作用，使得金属盖帽牢固地安装在塑胶件上，能够较好耐受跌落、振动等机械冲击而不发生脱落；二是通过金属盖帽的盖帽凸点与塑胶件的凸点卡槽的咬合固定，使得金属盖帽第一圆筒体裙边的内部平面与凸出塑胶件顶部端平面的弹簧顶针的针头接触并压缩弹簧顶针的弹簧，从而使得金属盖帽与弹簧顶针形成紧密的导电连接；三是金属盖帽与塑胶件安装配合后，金属盖帽自然形成对MicroUSB接口的遮挡隐藏。图3(b) 显示了金属盖帽6关键特征尺寸，第一圆筒体的外径和高度分别为M1、H1，第二圆筒体的外径和高度分别为M2、H2，第二圆筒体的内径为M3，金属盖帽第一圆筒体的壁厚、第二圆筒体的壁厚和第一圆筒体裙边的厚度均为MH。本实施例1中，金属盖帽的以上关键特征尺寸设置如下：M1＝4.80±0.05mm，H1＝1.60±0.05mm，M2＝13.90±0.05mm，H2＝5.25±0.05mm， MH＝0.25±0.05mm。金属盖帽6的第一圆筒体内部空腔中设置有磁铁10，该磁铁为圆柱体，直径为CD1，高度为CTH1，本实施例1中，CD1＝4.30±0.05mm，CTH1＝1.50±0.05mm。图 3(c)显示了金属盖帽6的盖帽凸点的关键特征尺寸，盖帽凸点的最大宽度为TD，盖帽凸点的最大高度为TDG(即盖帽凸点超出金属盖帽第二圆筒体内侧壁面的最大距离)为即 M3/2-TH，TH为金属盖帽的盖帽凸点至金属盖帽中心点的最小距离，本实施例中相关的尺寸设置如下：TD＝1.10±0.05mm，TH＝6.20±0.05mm，M3＝13.40±0.05mm，TDG＝0.50±0.05mm。

如图4(a)和图4(b)所示，塑胶件4包括第一圆筒拉伸体401、第二圆筒拉伸体402和第三圆筒拉伸体403，三个圆筒拉伸体即第一圆筒拉伸体401、第二圆筒拉伸体402和第三圆筒拉伸体403同轴线且以内壁平齐的方式自上而下依次相连为一体，第二圆筒拉伸体402顶部超出第一圆筒拉伸体401外壁形成第一支撑平台，第二圆筒拉伸体402底部超出第三圆筒拉伸体403外壁形成第二支撑平台。第一圆筒拉伸体401上端顶部设置有MicroUSB接口开口部404、弹簧顶针开口部405，塑胶件的第一圆筒拉伸体的侧面设置有两个围绕塑胶件中心轴线均布的凸点卡槽406，凸点卡槽406由竖向卡槽(平行于轴向)和横向卡槽相互连通组成，在横向卡槽与竖向卡槽交接的位置上设置有止脱扣407，塑胶件的第三圆筒拉伸体的侧面靠底端设置有一个触头支撑部408，塑胶件的内侧壁面设置有两个基板卡槽409，在塑胶件4内侧壁面与凸点卡槽406对应的位置上设置有凸点卡槽支撑部410。图4(c)显示了塑胶件的部分关键特征尺寸，第一圆筒拉伸体的外径为SD1、内径为SD4、高度为SJ1；第二圆筒拉伸体的外径为SD2、高度为SJ2，第二圆筒拉伸体的内径与第一圆筒拉伸体的内径相同；第三圆筒拉伸体的外径为SD3、高度为SJ3，第三圆筒拉伸体的内径与第二圆筒拉伸体的内径相同。塑胶件的第一圆筒拉伸体的侧面设置的凸点卡槽竖向的宽度为SJTW，凸点卡槽横向的高度为SJTH；止脱扣的高度为SJKH，止脱扣的宽度为SJKW。图4(d)显示了凸点卡槽的深度尺寸，凸点卡槽的最大深度为KTS即SD1/2-ST/2，其中ST/2为凸点卡槽至塑胶件中心的最短距离。图4(e)显示了基板卡槽的厚度为KH。本实施例1中，塑胶件的以上关键特征尺寸设置如下：SD1＝13.40±0.05mm，SJ1＝4.70±0.05mm，SD2＝13.90±0.05mm， SD3＝13.50±0.05mm，SJ2＝1.70±0.05mm，SD4＝11.90±0.05mm，SJ3＝3.70±0.05mm， SDB1＝0.75±0.05mm，SJTW＝1.70±0.05mm，SJTH＝1.40±0.05mm，ST＝12.10±0.05mm， SJKH＝0.20±0.05mm，SJKW＝0.50±0.05mm，KH＝0.80±0.05mm。

如图5所示是本实施例的电路原理图，集成IC即U1(型号为XS5301)、第一电阻R1(规格为0.4欧±1％)、第二电阻R2(规格为5K±1％)、第三电阻R3(规格为1.8K±1％)、电感L1(型号：2.2uH/1.5A)、LED灯D1(型号为HL0402USR)、第一电容C1(规格为0.1uF、 10V)、第二电容C2(规格为22μF、10V)、第三电容C3(规格为22μF、10V)、保护IC 即U2(型号为XB5333A)，并且有J1端口(J1端口上设置有两个分离的焊盘过孔，这两个焊盘过孔分别用于安装焊接排母的第一针脚A端、第二针脚A端)、J2端口(即安装焊接弹簧顶针)、J3端口(即安装焊接电池负极金属弹片)、J4端口(即安装焊接MicroUSB接口)。

本实施例中保护IC即U2(型号为XB5333A)的功能为用于电池充电、放电过程保护，主要包括：过充电保护(过充电检测电压为4.30±0.050V、过充电解除电压为4.10±0.05V、过充电电压检测延迟时间为80～170ms)、过放电保护(过放电检测电压为2.4±0.1V、过放电解除电压为3.0±0.1V、过放电电压检测延迟时间为20～60mS)、过充电电流保护(过充电电流检测为2.6～4.2A、过充电电流检测延迟时间为4～16mS)、过放电电流保护(过放电电流检测为2.5～4.1A、过放电电流检测延迟时间为4～16mS)、短路保护(负载短路检测电流为10～ 30A、负载短路检测延时为75～400μS)。

本实施例中集成IC即U1(型号为XS5301)的功能为用于电池充电管理、充电过程保护、恒定电压输出，主要包括：充电管理(适配器电压输入4.5V～6.5V，该IC可以提供4.2V±1％充电电压给电池充电；充电最大电流1C可以达到700mA；充电电流大小由图5中第三电阻 R3设置，本实施例R3＝1.8K对应的最大充电电流为347mA；充电电流降低至0.1C时候充电截止)、充电保护(电池电压低于2.9V采用涓流充电模式；充电过程有过流保护、短路保护、温度保护)、恒定电压输出(1.5MHz恒定频率输出工作；可以最大1.5A电流输出工作；恒定的输出电压为1.50V；过流保护、短路保护、温度保护、低压锁定保护)。

如图6(a)、6(b)所示，本实施例的硬性FR-4基板5的外形轮廓为方形平板拉伸体，宽度为PK，长度为PB，厚度为PH；本实施例硬性FR-4基板关键特征尺寸设置如下：PK＝11.60±0.05mm±0.05，PB＝9.10±0.05mm，PH＝0.70±0.05mm；硬性FR-4基板5的A面贴片锡焊有以下的元器件：第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、保护IC即U2、电感L1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、LED灯D1，J2端口锡焊有弹簧顶针；硬性FR-4 基板5的B面贴片锡焊有集成IC即U1，J4端口安装有MicroUSB接口，J1端口的两个焊盘过孔内分别安装排母的第一针脚A端、第二针脚A端，J3端口安装有电池负极金属弹片。锡焊好元器件的硬性FR-4基板称为PCB板。

如图8所示，电池负极金属弹片11包括金属弹片支撑部1101和金属弹片锡焊部1102，金属弹片支撑部1101和金属弹片锡焊部1102垂直连接在一起，金属弹片支撑部1101上设置有朝外凸起的金属触头部1103，其中金属触头部1103为电池负极金属弹片实现与钢壳接触导电连接部位，金属弹片锡焊部1102为电池负极金属弹片与硬性FR-4基板锡焊连接的部位，金属弹片支撑部1101与塑胶件的触头支撑部相配合安装，电池负极金属弹片的金属触头部 1103朝外，并且金属触头部最高点处超出塑胶件第三圆筒拉伸体外侧平面。

本实施例金属盖帽的第一圆筒体满足：2mm≤M1(＝4.80mm)≤5.5mm；高度H1满足：1.0mm≤H1(＝1.60mm)≤1.7mm。M1的下限尺寸即2mm≤M1设置，可以保证金属盖帽有足够的接触面积，供二次电池与外部负载或充电电源保持良好的接触；M1的上限尺寸即M1 ≤5.5mm设置，是为了符合国际标准规范的要求，否则有可能由于直径过大无法与外部负载或充电电源的配套接口配合，导致接触不良或接触不上。H1下限高度即1.0mm≤H1的设置，是为了符合国际标准规范的要求，否则有可能由于金属盖帽凸出高度过低无法与外部负载或充电电源的配套接口配合，导致接触不良或接触不上；H1上限高度即H1≤1.7mm的设置，是考虑到尽量减少金属盖帽占据的高度空间，从而将节余出的高度空间留给二次电芯，这有利于二次电池的大容量化。

本实施例金属盖帽的第二圆筒体满足：M2(＝13.90mm)＝GW(＝13.90mm)，其中GW为钢壳的外径；高度H2满足：SJ1+MH+TD+SJKH-SJTH(＝4.70+0.25+1.10+0.20-1.40＝4.90mm) ＜H2(＝5.25mm)≤SJ1+MH+0.3mm(＝4.70+0.25+0.3＝5.25mm)，其中SJ1为塑胶件第一圆筒拉伸体的高度，MH为金属盖帽的第一圆筒体的壁厚、第二圆筒体的壁厚或第一圆筒体裙边的厚度，TD为金属盖帽的盖帽凸点的最大宽度，SJKH为塑胶件的止脱扣的高度，SJTH 为塑胶件的凸点卡槽横向的高度，单位为mm。H2下限高度即SJ1+MH+TD+SJKH-SJTH mm<H2的设置，是为了满足金属盖帽的盖帽凸点能够与塑胶件的凸点卡槽配合，否则由于金属盖帽凸点过高(即H2高度过小)将无法通过塑胶件的止脱扣导致无法卡入横向凸点卡槽中；H2上限高度即H2≤SJ1+MH+0.3mm的设置，是为了使得金属盖帽第一圆筒体裙边的内部平面与凸出塑胶件顶端平面的弹簧顶针的针头接触并压缩弹簧顶针的弹簧，从而使得金属盖帽与弹簧顶针形成紧密的导电连接。

本实施例金属盖帽第一圆筒体的壁厚、第二圆筒体的壁厚或第一圆筒体裙边的厚度满足 0.15mm≤MH(＝0.25mm)≤0.5mm，壁厚太薄，金属盖帽强度不足，可能在夹持使用等过程中发生变形；金属盖帽第一圆筒体裙边的厚度太厚，则占据了金属盖帽的高度空间，金属盖帽的第二圆筒体的壁厚太厚，则占据了第二圆筒体的内部空腔空间，不利于塑胶件径向尺寸最大化，从而最终减小了硬性FR-4基板有效的元器件布置面积和空间。

本实施例金属盖帽的第一圆筒体内部空腔中设置的圆柱形磁铁满足：M1-2×MH-0.2mm (＝4.80-2×0.25-0.2＝4.10mm)≤CD1(＝4.30mm)≤M1-2×MH(＝4.80-2×0.25＝4.30mm)， H1-0.2mm(＝1.60-0.2＝1.40mm)≤CTH1(＝1.50mm)≤H1(＝1.60mm)，其中M1为金属盖帽的第一圆筒体的外径，H1为金属盖帽的第一圆筒体的高度，MH为金属盖帽第一圆筒体的壁厚、第二圆筒体的壁厚或第一圆筒体裙边的厚度，单位为mm。磁铁直径和高度尺寸的设置，可以使得该磁铁以最大体积和径向面积收纳在金属盖帽的第一圆筒体内部空腔中，从而保持最大的磁力，同时在高度上又不会超出金属盖帽第一圆筒体裙边内部平面，因而不会影响金属盖帽与塑胶件的装配。

本实施例金属盖帽第二圆筒体设置的指向内部空腔的两个盖帽凸点满足：0.5mm≤TD (＝1.10mm)≤1.5mm且TD(＝1.10mm)≤SJTH-SJKH(＝1.40-0.20＝1.20mm)，0.2mm≤TDG (即M3/2-TH)(＝13.40/2-6.20＝0.50mm)≤0.8mm，其中M3为金属盖帽第二圆筒体的内径， TH为金属盖帽的盖帽凸点至金属盖帽中心点的最小距离，SJKH为塑胶件的止脱扣的高度， SJTH为塑胶件的凸点卡槽横向的高度，单位为mm。0.5mm≤TD的设置，是考虑到金属盖帽的盖帽凸点宽度过小，则盖帽凸点的强度不足容易变形，导致金属盖帽的盖帽凸点与塑胶件的凸点卡槽配合不牢固或直接发生脱落；TD≤1.5mm的设置，是考虑到金属盖帽的盖帽凸点过大，影响金属盖帽和电池的整体外观；TD≤SJTH-SJKH mm的设置，是为了满足盖帽凸点能够在与塑胶件凸点卡槽配合安装的过程中，盖帽凸点能够通过横向卡槽的最小高度处即止脱扣的下方。在金属盖帽的盖帽凸点高度上，0.2mm≤M3/2-TH的设置，是充分考虑到金属盖帽的盖帽凸点与塑胶件的凸点卡槽配合的可靠性要求，如果金属盖帽的盖帽凸点高度过小，则金属盖帽的盖帽凸点与塑胶件的凸点卡槽咬合区域太少，金属盖帽容易脱落；M3/2-TH ≤0.8mm的设置，是考虑到金属盖帽的盖帽凸点高度决定了塑胶件的凸点卡槽的深度，而塑胶件的凸点卡槽的深度是要占用塑胶件的径向空间，过多的占用塑胶件的径向空间将导致塑胶件的内部空腔较小，相应的硬性FR-4基板长度必须加长以便能将元器件合理布置在其表面上，这就减小了可安装的二次电芯的高度，从而不利于二次电池高容量化。

本实施例塑胶件第一圆筒拉伸体的外径等于金属盖帽第二圆筒体的内径，即SD1(＝13.40mm)＝M2-2×MH(＝13.90-2×0.25＝13.40mm)，其中M2为金属盖帽的第二圆筒体的外径，MH为金属盖帽第一圆筒体的壁厚、第二圆筒体的壁厚或第一圆筒体裙边的厚度，单位为mm。塑胶件第一圆筒拉伸体的壁厚SDB1满足0.5mm≤SDB1(＝0.75mm)≤1mm，即1mm≤SD1-SD4(＝13.40-11.90＝1.50mm)≤2mm(SDB1厚度太薄强度不够，所以SDB1 大于等于0.5mm；SDB1厚度太厚则导致塑胶件的内部空腔减小，降低硬性FR-4基板径向尺寸，为了保持所需的最小元器件贴片面积，就必须增加硬性FR-4基板轴向方面的尺寸，这就会占据高度空间，不利于采用高度更高的大容量二次电芯，所以SDB1小于等于1mm)。凸点卡槽的特征尺寸满足：TD(＝1.10mm)<SJTW(＝1.70mm)≤TD+1.0mm(＝1.10+1.0＝2.10mm)， TD+SJKH(＝1.10+0.20＝1.30mm)≤SJTH(＝1.40mm)≤TD+SJKH+0.2mm (＝1.10+0.20+0.20＝1.50mm)，TDG(＝0.50mm)<KTS(＝SD1/2-ST/2＝13.40/2-12.10/2＝0.65mm) ≤TDG+0.5mm(＝0.50+0.50＝1.0mm)，其中TD为金属盖帽的盖帽凸点的最大宽度，TDG为金属盖帽的盖帽凸点的最大高度，KTS为凸点卡槽的最大深度即SD1/2-ST/2，单位为mm。以上三个特征尺寸下限的设置即TD<SJTW、TD+SJKH≤SJTH、TDG<KTS，是为了满足金属盖帽的盖帽凸点能够完全伸入到塑胶件的凸点卡槽中进行配合；SJTW≤TD+1.0mm和SJTH ≤TD+SJKH+0.2mm尺寸的设置，是考虑到金属盖帽的盖帽凸点与塑胶件的凸点卡槽的配合间隙如果过大，则一方面金属盖帽脱落的风险增加，另外一方面金属盖帽在塑胶件上安装后的高度尺寸变动范围增加从而不利于金属盖帽与弹簧顶针的紧密接触。更进一步，由于凸点卡槽的设置降低了塑胶件第一拉伸体所在壁面的厚度，为了避免导致其强度下降，在凸点卡槽对应的塑胶件内侧壁面设置凸点卡槽支撑部，充分利用塑胶件的内部空间，又增强了塑胶件凸点卡槽位置的强度。止脱扣的特征尺寸满足：0.1mm≤SJKH(＝0.20mm)≤0.5mm，0.3mm ≤SJKW(＝0.50mm)≤1.0mm，止脱扣高度和宽度下限尺寸的设置即0.1mm≤SJKH和0.3mm ≤SJKW，是为了满足金属盖帽的盖帽凸点与塑胶件的凸点卡槽安装配合后，止脱扣能够起到阻止盖帽凸点脱离横向卡槽滑到竖向卡槽的作用，从而起到防止金属盖帽脱落的功用，如果止脱扣的高度和宽度尺寸过小，则不能起到有效的阻止盖帽凸点脱离横向卡槽滑到竖向卡槽的作用；止脱扣高度上限尺寸SJKH≤0.5mm的设置，是因为如果止脱扣高度过高，则必然造成安装后金属盖帽与塑胶件第二圆筒拉伸体之间的间隙过大(金属盖帽与塑胶件第一圆筒拉伸体装配后，金属盖帽受弹簧顶针的作用力，金属盖帽的盖帽凸点是卡接在塑胶件横向凸点卡槽的上边缘，金属盖帽与塑胶件第二圆筒拉伸体之间的间隙最小尺寸就是SJKH)，而这个间隙占用二次电池的高度空间，不利于二次电池的高容量化；止脱扣宽度尺寸上限SJKW ≤1.0mm的设置，是考虑到如果止脱扣宽度尺寸过大，必然导致塑胶件凸点卡槽横向卡槽部分的宽度增大，而凸点卡槽宽度尺寸过大将降低塑胶件的强度。

本实施例塑胶件的第二圆筒拉伸体的外径SD2等于钢壳的外径GW，即SD2(＝13.90mm) ＝GW(＝13.90mm)；塑胶件的第二圆筒拉伸体的高度SJ2满足：0.5mm≤SJ2(＝1.70mm)≤ 2.0mm。塑胶件的第二圆筒拉伸体的高度下限0.5mm≤SJ2的设置，是考虑到金属盖帽与钢壳之间的绝缘要求。同时，如果塑胶件的第二圆筒拉伸体的高度如果太高即SJ2>2.0mm，则占用二次电池过多的高度空间，不利于二次电池的大容量化。

本实施例塑胶件的第三圆筒拉伸体的外径SD3等于钢壳的内径GN，即SD3(＝13.50mm) ＝GN(＝13.50mm)；塑胶件的第三圆筒拉伸体的高度SJ3满足：0.5mm≤SJ3(＝3.70mm)≤ 4.0mm。塑胶件的第三圆筒拉伸体的高度下限0.5mm≤SJ3的设置，是考虑到塑胶件与钢壳的固定方式是通过冲点实现，即对用尖锐的钢针对钢壳与塑胶件的第三圆筒拉伸体的结合部实施冲压，钢壳受力发生凹陷变形并嵌入到塑胶件的第三圆筒拉伸体的结合部中，形成咬合；如果塑胶件的第三圆筒拉伸体的高度过小，则由于结合部太小导致难以实施冲点工艺。SJ3 ≤4mm的设置，则是尽量减少塑胶件占据的高度空间，从而将节余出的高度空间留给二次电芯，这有利于二次电池的大容量化。

本实施例塑胶件的内侧壁面设置的基板卡槽的厚度KH满足：PH<KH(＝)≤PH+0.2mm，其中PH为硬性FR-4基板的厚度，单位为mm。该特征尺寸上限和下限尺寸的限制，可以满足硬性FR-4基板能够安装到塑胶件的基板卡槽中不发生干涉问题，同时又尽量减小塑胶件的基板卡槽与硬性FR-4基板安装后的间隙从而使得硬性FR-4基板能够较为准确的定位以有利于MicroUSB接口和弹簧顶针的配合安装。

本实施例塑胶件第三圆筒拉伸体的下端底部设置的触头支撑部与电池负极金属弹片相互配合，塑胶件的触头支撑部起支撑电池负极金属弹片的功用，使得电池负极金属弹片的金属触头部能够与钢壳内部实现紧密的压接。

本实施例硬性FR-4基板整体轮廓为方形平板拉伸体，其宽度尺寸为PK，长度尺寸为PB，厚度为PH。硬性FR-4基板的厚度满足0.4≤PH(＝0.70mm)≤1mm，如果厚度太薄则圆形硬性FR-4基板的强度不足，导致MicroUSB接口在受到插头线的插拔力时候硬性FR-4基板发生严重变形甚至断裂；如果厚度太厚则硬性FR-4基板占据更多的径向空间，从而不利于增大PK导致PB必须加大，不利于节余出高度空间留给二次电芯，这不利于二次电池的大容量化。

本实施例钢壳的高度GKH满足：GKH(＝41.50mm)≤H-H1-MH-CTH-SJ1-SJ2 (＝50.5-1.60-0.25-0.35-4.70-1.70＝41.90mm)，其中H为二次电池的总高度，H1为金属盖帽第一圆筒体的高度，MH为金属盖帽的第一圆筒体的壁厚、第二圆筒体的壁厚或第一圆筒体裙边的厚度，CTH为金属盖帽第二圆筒体最下端至塑胶件第二圆筒拉伸体最上端的间隙(本实施例CTH＝0.35mm)，SJ1为塑胶件第一圆筒拉伸体的高度，SJ2为塑胶件第二圆筒拉伸体的高度，单位为mm。

本实施例二次电芯的高度DXH(不含电芯正极引脚、电芯负极引脚的长度)满足：DXH (＝30.70mm)≤GKH-SJ3-GKDH(＝41.50-3.70-0.30＝37.50mm)，其中GKH为钢壳的高度， SJ3为塑胶件的第三圆筒拉伸体的高度，GKDH为钢壳底部的厚度。

结合图1至图8，本实施例基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池在实际制作时，按以下步骤进行：

(1)首先将磁铁安装到金属盖帽的第一圆筒体内部空腔中；金属盖帽的第二圆筒体侧面靠近底端预先冲出沿轴线对称分布的盖帽凸点。

(2)将锡焊好所有元器件的硬性FR-4基板(其中A面锡焊有保护IC、电感、LED灯、第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、弹簧顶针，B面锡焊MicroUSB 接口、集成IC、电池负极金属弹片、排母，排母的第一针脚A端、第二针脚A端分别焊接在硬性FR-4基板B面的J1端口的两个分离的焊盘过孔内，排母的第一针脚B端、第二针脚 B端分别与带针状引脚的二次电芯进行装配，即二次电芯正极端焊接的电芯正极引脚插入排母第一针脚插孔并与第一针脚的B端紧密卡接，二次电芯负极端焊接的电芯负极引脚插入排母第二针脚插孔并与第二针脚的B端紧密卡接，实现了二次电芯与整个硬性FR-4基板电路的导电连接。如图7(a)所示。

(3)将锡焊好所有元器件的硬性FR-4基板以长度方向沿塑胶件轴向平行的方式安装在塑胶件内且硬性FR-4基板的两条长度边卡入塑胶件的基板卡槽内并相配合，其中MicroUSB 接口的开口端向上对应塑胶件第一圆筒拉伸体的MicroUSB接口开口部，弹簧顶针对应塑胶件第一圆筒拉伸体的弹簧顶针开口部，安装到位后弹簧顶针的针头经由塑胶件第一圆筒拉伸体的弹簧顶针开口部凸出塑胶件第一圆筒拉伸体最上端顶部平面，硬性FR-4基板的最上端边缘与塑胶件第一圆筒拉伸体内部空腔顶部平面接触，电池负极金属弹片的金属弹片支撑部安装在塑胶件靠近底部位置设置的触头支撑部上。如图7(b)、图7(c)所示。

(4)将上述步骤(2)、(3)形成的组合体，以二次电芯底部对应钢壳上端的开口端，将二次电芯装入钢壳内，使得电池负极金属弹片与钢壳紧密接触，进一步将塑胶件的第三圆筒拉伸体配套装入钢壳开口端并插入钢壳内部，然后用钢针对塑胶件第三圆筒拉伸体与钢壳的结合部实施冲压，钢壳受力变形嵌入塑胶件的第三圆筒拉伸体中，实现了塑胶件与钢壳的固定；或者是首先在塑胶件第三圆筒拉伸体与钢壳的结合部的钢壳开口端内侧壁面涂覆胶黏剂，然后将塑胶件第三圆筒拉伸体配套装入钢壳开口端插入钢壳内部，胶黏剂固化，完成塑胶件与钢壳的粘结固定。(5)将金属盖帽的开口端向下，金属盖帽的盖帽凸点沿塑胶件第一圆筒拉伸体侧面对应的凸点卡槽顶端配合，稍用力将金属盖帽下压至金属盖帽内部空腔不能继续套入塑胶件第一圆筒拉伸体(盖帽凸点达到凸点卡槽最底端)，此时金属盖帽第一圆筒体的裙边与凸出塑胶件顶端部平面的弹簧顶针的针头紧密接触并受到压缩弹簧的向上顶的反作用力，然后再保持向下的压力使得金属盖帽在高度方向不能移动(即使得盖帽凸点保持在凸点卡槽的最底端)并且稍用力将金属盖帽向左旋转，使得金属盖帽的盖帽凸点能够绕过塑胶件的止脱扣并移动到凸点卡槽的最左端，松开压住金属盖帽的压力，就实现了金属盖帽与塑胶件的装配，从而实现了金属盖帽与弹簧顶针形成紧密的可靠的导电连接，同时也实现了金属盖帽对MicroUSB接口的隐藏。

以上五步完成基于针状引脚电芯并且自带可隐藏式MicroUSB充电接口，集成充电管理、充电保护、放电保护、恒定电压输出等多种功能，包含可拆装金属盖帽的圆柱形基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池的制作。

将本实施例的二次电池，完全放电后，以恒压充电方式给二次电池进行充电：恒压5V，充电输入接口为MicroUSB接口。图9所示为获得的电池充电电压-充电电流-充电容量关系曲线图，充电时间为99分钟，合计的充电容量为415.3mAh，充电过程中，充电的管理和充电的保护由电池内部的电路自行实施。

将充满电的二次电池，以恒流200mA进行放电，其放电情况下的放电电压-放电电流-放电容量关系曲线图如图10所示，整个放电过程电压稳定维持在1456～1448mV，放电容量为 933.6mAh。放电终了，放电电压由1.451V突降到0V，电流为0mA，表明触发了过放电保护条件，关断了放电回路，放电保护功能实现。

现有技术方法下，同种型号即R06型号尺寸电池，由于采用不带针状引脚的二次电芯，例如直接采用铝塑膜软包装圆柱电芯或钢壳圆柱电芯，由于没有针状引脚，往往采用的是导线或镀镍金属带来实现电芯的正极、负极与电路基板的连接，二次电芯与钢壳、金属盖帽之间的连接也往往采用镀镍金属带或导线，而且以锡焊或电阻焊接工艺为主，这导致组装工艺较复杂，自动化实现难度大，效率低，成本高。

需要说明的是，本实施例虽然是以R06型号尺寸来进行说明，但是同样适用于其它尺寸的电池。

需要说明的是，本实施例虽然是以外形结构为圆柱电解电容器形式的针状引脚锂离子二次电池为例进行说明，但是同样适用于其它类型或种类的锂离子二次电池经过前期的简单加工后形成具有针状引脚的外形特征，例如事先在钢壳圆柱形锂离子电池的正极和负极焊接针状引脚，然后再以此为基础采用本发明的方法来进行结构的设计和组装。

实施例2

一种基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池，其结构与实施例1中的基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池的结构相类似，其不同之处在于：采用的二次电芯为带针状引脚的锂离子单体电池，外形结构为圆柱电解电容器形式，其型号为13350(直径DXW＝13.20 ±0.10mm，高度DXG＝35.70+0-1.0mm)，标称电压为3.7V，容量为500mAh。以上所述仅是本发明的优选的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也应该视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池，其特征在于：包括带针状引脚的二次电芯、钢壳、磁铁、MicroUSB接口、排母、电池负极金属弹片、保护IC、集成IC、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容、电感、LED灯、塑胶件、硬性FR-4基板、金属盖帽和弹簧顶针，实现金属盖帽与弹簧顶针压接导通、电池负极金属弹片与钢壳压接导通、二次电芯通过电芯正极引脚、电芯负极引脚相对应插入排母的第一针脚插孔、第二针脚插孔与相对应的第一针脚、第二针脚卡接导通并经由排母的第一针脚、第二针脚形成与硬性FR-4基板的电路导通，实现MicroUSB接口可充电、旋转式金属盖帽可便捷拆装、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；二次电芯置于钢壳内，磁铁安装到金属盖帽的第一圆筒体内部空腔；硬性FR-4基板为方形平板，其中保护IC、电感、LED灯、第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、弹簧顶针贴片锡焊在硬性FR-4基板的A面，MicroUSB接口、集成IC、电池负极金属弹片、排母设置在硬性FR-4基板的B面上；硬性FR-4基板以长度方向沿塑胶件轴向平行的方式安装在塑胶件内且硬性FR-4基板的两条长度边卡入塑胶件的基板卡槽内并相配合，贴片锡焊在硬性FR-4基板上端的MicroUSB接口与塑胶件顶端设置的MicroUSB接口开口部相配合，贴片锡焊在硬性FR-4基板上端的弹簧顶针与塑胶件顶端设置的顶针开口部相配合，贴片锡焊在硬性FR-4基板的下端侧边的电池负极金属弹片的金属弹片支撑部与塑胶件的触头支撑部相配合；所述塑胶件包括第一圆筒拉伸体、第二圆筒拉伸体和第三圆筒拉伸体，第一圆筒拉伸体、第二圆筒拉伸体和第三圆筒拉伸体同轴线且以内壁平齐的方式自上而下依次相连为一体，第二圆筒拉伸体顶部超出第一圆筒拉伸体外壁形成第一支撑平台，第二圆筒拉伸体底部超出第三圆筒拉伸体外壁形成第二支撑平台；所述塑胶件的第一圆筒拉伸体的侧面设置有两个凸点卡槽，凸点卡槽由竖向卡槽和横向卡槽相互连通组成，在横向卡槽与竖向卡槽交接的位置上设置有止脱扣；第一圆筒拉伸体的顶面设置有MicroUSB接口开口部和弹簧顶针开口部，其中弹簧顶针开口部设置在靠近塑胶件的第一圆筒拉伸体内侧边缘的位置，以使得弹簧顶针开口部与MicroUSB接口开口部保持较大的间距，以利于MicroUSB充电插头插拔时候避免与弹簧顶针接触短路和相互干涉；所述塑胶件的第三圆筒拉伸体的底端侧面设置有触头支撑部；

所述塑胶件的凸点卡槽和止脱扣的特征尺寸满足：TD<SJTW≤TD+1.0 mm，TD+SJKH≤SJTH≤TD+SJKH+0.2 mm，TDG<KTS≤TDG+0.5 mm，0.1mm≤SJKH≤0.5mm，0.3mm≤SJKW≤1.0mm，其中TD为金属盖帽的盖帽凸点的最大宽度，SJTW为塑胶件的凸点卡槽竖向的宽度，SJTH为塑胶件的凸点卡槽横向的高度，SJKH为塑胶件的止脱扣的高度，TDG为金属盖帽的盖帽凸点的最大高度，KTS为塑胶件的凸点卡槽的最大深度，SJKW为塑胶件的止脱扣的宽度，单位为mm；以上结构特征以及关键尺寸的设置，可以大幅度降低二次电池组装的难度，提高组装的效率从而降低安装成本，同时也有利于金属盖帽与塑胶件安装的可靠性以及电池负极金属弹片与钢壳接触的可靠性，从而可以提高整个二次电池的机械可靠性。

2.根据权利要求1所述的基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池，其特征在于：在塑胶件内侧壁面与第一圆筒拉伸体凸点卡槽对应的位置上设置凸点卡槽支撑部；塑胶件的内侧壁面设置有两个基板卡槽；塑胶件作为硬性FR-4基板的收纳体兼支撑体、硬性FR-4基板的卡接配合结构体、MicroUSB接口开口端的输出导引体、弹簧顶针针头的输出导引体、LED灯光的透射体、收纳于塑胶件内部空腔的硬性FR-4基板A面和B面贴片锡焊元器件的绝缘防护体、与钢壳连接固定用的结构体、与金属盖帽内部空腔装配配合以及金属盖帽的盖帽凸点装配配合的结构体、与电池负极金属弹片卡装配合的支撑体。

3.根据权利要求1所述的基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池，其特征在于：所述金属盖帽第二圆筒体设置的以金属盖帽轴线均匀分布、指向内部空腔的两个盖帽凸点满足：0.5mm≤TD≤1.5mm且TD≤SJTH-SJKH，0.2mm≤TDG≤0.8mm，其中TD为金属盖帽的盖帽凸点的最大宽度，TDG为金属盖帽的盖帽凸点的最大高度，SJKH为塑胶件的止脱扣的高度，SJTH为塑胶件的凸点卡槽横向的高度，单位为mm。

4.根据权利要求1所述的基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池，其特征在于：所述电池负极金属弹片包括金属弹片支撑部和金属弹片锡焊部，金属弹片支撑部和金属弹片锡焊部垂直连接在一起，所述金属弹片支撑部上设置有朝外凸起的金属触头部，其中金属触头部为电池负极金属弹片实现与钢壳接触导电连接部位，金属弹片锡焊部为电池负极金属弹片与硬性FR-4基板锡焊连接的部位，金属弹片支撑部与塑胶件的触头支撑部相配合安装，电池负极金属弹片的金属触头部朝外，并且金属触头部最高点处超出塑胶件第三圆筒拉伸体外侧平面。

5.根据权利要求1～4任一所述的基于针状引脚电芯及可隐藏接口的二次电池，其特征在于：所述排母设置有第一针脚插孔和第二针脚插孔，第一针脚插孔上端内安装有第一针脚且第一针脚的A端部分外露，第二针脚插孔上端内安装有第二针脚且第二针脚的A端部分外露，第一针脚的A端、第二针脚的A端分别锡焊在硬性FR-4基板的B面上；电芯正极引脚插入第一针脚插孔并与第一针脚的B端紧密卡接，电芯负极引脚插入第二针脚插孔并与第二针脚的B端紧密卡接，实现了二次电芯与整个硬性FR-4基板电路的导电连接。