CN111261950A - 一种可复用的充电式锂电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可复用的充电式锂电池，包括钢套，钢套为空心柱状，且其侧壁上形成有轴向延伸的贯通槽；钢套内安装有圆柱状的电芯，电芯的正、负极端分别套设有第一支架与第二支架；电芯相对于钢套偏置安装，使得两者之间形成一异形的环形间隙；还包括侧支架，侧支架呈条状，其内镶嵌有充电接口与电量指示灯；侧支架的两端分别与第一支架及第二支架固定；环形间隙内安装有柔性电路板；还包括正极导体与负极导体，正极导体与负极导体分别连接电芯的正、负极。本发明通过使电芯与钢套偏置安装，使得两者之间形成异形的环形间隙，并将电路板安装在环形间隙中，可使得钢套内部布局紧凑合理，固定外形尺寸的条件下锂电池可具有较大的容电量。

Description

一种可复用的充电式锂电池

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种可复用的充电式锂电池。

背景技术

现有的充电式电池其结构单一，电池内布局不合理，需要留出大量的空间用于安装PCB板等充电管理单元，使得内部空间利用率低。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种内部布局紧凑，空间利用率高的可复用的充电式锂电池。

技术方案：为实现上述目的，本发明的可复用的充电式锂电池，包括钢套，所述钢套为空心柱状，且其侧壁上形成有轴向延伸的贯通槽；所述钢套内安装有圆柱状的电芯，所述电芯的正、负极端分别套设有第一支架与第二支架，所述第一支架与第二支架上分别形成有用于相对于所述电芯套接固定的第一套接槽与第二套接槽；所述电芯的中心轴相对于所述钢套的中心轴平行设置且偏置安装，使得所述电芯的外壁与所述钢套的内壁之间形成一环形间隙，且环形间隙在各方向上的有效间隙厚度不相同；

还包括侧支架，所述侧支架呈条状，其内镶嵌有充电接口与电量指示灯；所述侧支架具有嵌入至所述贯通槽的嵌入部，使得所述充电接口与电量指示灯的外侧处于外露状态；所述侧支架的两端分别与所述第一支架及第二支架固定；

所述环形间隙内安装有柔性电路板，所述柔性电路板上具备充放电管理电路，所述充放电管理电路连接所述充电接口、电量指示灯以及所述电芯的正、负极；

还包括正极导体与负极导体，所述正极导体与负极导体分别连接所述电芯的正、负极。

进一步地，所述第一支架上还安装有多个第一输出导体，其中至少一个所述第一输出导体连接所述电芯的负极；所述第二支架上安装有多个第二输出导体，其中至少一个所述第二输出导体连接所述电芯的正极；所述第一输出导体及第二输出导体与所述电芯之间的连接由所述柔性电路板内部的连接线路进行连接。

进一步地，所述柔性电路板具有第一对外连接排线部与第二连接排线部，且所述第一对外连接排线部与第二连接排线部上分别连接有第一插接部与第二插接部；所述第一支架与第二支架上分别安装有第三插接部与第四插接部，所述第一插接部与第二插接部分别和所述第三插接部与第四插接部插接固定；所述正极导体、第一输出导体、充电接口及所述电芯的正极均连接所述第三插接部；所述负极导体、第二输出导体、电量指示灯及所述电芯的负极均连接所述第四插接部。

进一步地，所述钢套的两端分别向内形成有第一环形翻边与第二环形翻边。

进一步地，所述第一支架的朝外一端贴有面垫，所述面垫将所有的所述第一输出导体覆盖。

进一步地，所述负极导体为圆形片状，且其中部形成有凹陷部，所述凹陷部的中部形成有通孔，第一螺钉穿过所述通孔并螺接固定在所述第二支架上，且所述负极导体将所有的所述第二输出导体覆盖。

有益效果：本发明的可复用的充电式锂电池，通过使电芯与钢套偏置安装，使得两者之间形成异形的环形间隙，并将电路板安装在环形间隙中，可使得钢套内部布局紧凑合理，固定外形尺寸的条件下锂电池可具有较大的容电量，且通过设置柔性电路板连接锂电池的各零部件，使得锂电池内部的走线简洁且方便。

附图说明

附图1为可复用的充电式锂电池的第一外形图；

附图2为可复用的充电式锂电池的第二外形图；

附图3为可复用的充电式锂电池的爆炸图；

附图4为可复用的充电式锂电池的第一剖视图；

附图5为可复用的充电式锂电池的第二剖视图；

附图6为钢套的结构图；

附图7为侧支架的结构图；

附图8为柔性电路板的结构图；

附图9为顶紧结构的第一状态图；

附图10为顶紧结构的第二状态图。

图中：1-钢套；1-1-贯通槽；1-2-第一环形翻边；1-3-第二环形翻边；2-电芯；3-第一支架；3-1-第一套接槽；4-第二支架；4-1-第二套接槽；5-侧支架；5-1-嵌入部；6-充电接口；7-电量指示灯；8-柔性电路板；8-1-第一连接排线部；8-2-第二连接排线部；8-3-第一插接部；8-4-第二插接部；9-正极导体；10-负极导体；10-1-凹陷部；11-第三插接部；12-第四插接部；13-第一输出导体；14-第二输出导体；15-第一螺钉；16-面垫；17-第二螺钉；18-驱动杆；19-第二顶紧杆；20-第一顶紧杆；21-顶紧螺钉。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1-5所示的可复用的充电式锂电池(以下简称为“锂电池”)，包括钢套1，除钢套1外锂电池包含的其他零部件的组合构成电芯组件，如附图6所示，所述钢套1为空心柱状，且其侧壁上形成有轴向延伸的贯通槽1-1，钢套1的结构强度高，可有效保护电芯组件；所述钢套1内安装有圆柱状的电芯2，所述电芯2的正、负极端分别套设有第一支架3与第二支架4，所述第一支架3与第二支架4上分别形成有用于相对于所述电芯2套接固定的第一套接槽3-1与第二套接槽4-1；所述电芯2的中心轴相对于所述钢套1的中心轴平行设置且偏置安装，使得所述电芯2的外壁与所述钢套1的内壁之间形成一环形间隙，且环形间隙在各方向上的有效间隙厚度不相同，即以环形间隙的外圈中心为参照，任意两个不同的轴向上，环形间隙的间隙厚度均不同。

锂电池还包括侧支架5，所述侧支架5呈条状，其内镶嵌有充电接口6与电量指示灯7；所述侧支架5具有嵌入至所述贯通槽1-1的嵌入部5-1(如附图7所示，侧支架5的本体部分置于钢套1内，且嵌入部5-1为凸出于其本体部分、且宽度窄于其本体部分的凸出部分，其嵌入在贯通槽1-1内，嵌入部5-1的宽度与贯通槽1-1的宽度契合)，使得所述充电接口6与电量指示灯7的外侧处于外露状态；所述侧支架5的两端分别与所述第一支架3及第二支架4固定，具体地，第一支架3及第二支架4分别通过两颗第二螺钉17固定在侧支架5的两端。

采用上述结构，可方便锂电池的组装，传统的锂电池，其充电接口与电量显示灯均安装在PCB板上，组装时需要将充电接口及电量指示灯与外壳上的预留孔进行对准，极大地增加了组装的难度，而在本实施例中，通过设置侧支架5，组装时只需要先先将充电接口6与电量指示灯7镶嵌至侧支架5上的预留孔，再将侧支架5安装至钢套1，可方便充电接口6与电量指示灯7的安装。

锂电池还包括正极导体9与负极导体10，所述正极导体9与负极导体10分别连接所述电芯2的正、负极。正极导体9与负极导体10同于直接向外部的用电器件供电。

所述环形间隙内安装有柔性电路板8，所述柔性电路板8上具备充放电管理电路，所述充放电管理电路连接所述充电接口6、电量指示灯7以及所述电芯2的正、负极；当充电接口6连接电源，电能通过充放电管理电路向电芯2充入电能，充放电管理电路起到充电保护作用，此外，充放电管理电路还起到统计电芯2内剩余电量的作用，并将剩余电量情况通过电量指示灯7进行显示，方便用户查看剩余电量情况；上述充放电管理电路采用现有技术，本发明不对电路结构作具体介绍。

柔性电路板8上除了充放电管理电路外，还包括若干独立的连接线路，每条连接线路可建立两个元器件之间的电连接关系，且柔性电路板8上的电子元器件聚集在电路板基材的中部位置，电路板基材的两侧位置用于布局用于直连各电子元器件的连接线路(如连接正极导体9与电芯2正极的线路等)，针对该结构的柔性电路板8，在附图5的视角(俯视视角)下，以垂直于所述电芯2与钢套1中心连线且穿过所述电芯2中心的分隔线为界限，该界限将环形间隙分隔为较大一侧与较小一侧，柔性电路板8安装在较大一侧，如此，柔性电路板8与环形间隙的较大一侧的形状整体契合，可充分利用空间，提高安装结构的紧凑性。此外由于柔性电路板8集成了充放电管理电路与连接线路，因此，使得锂电池内部的走线非常简洁规整，且连接方便。

优选地，为了进一步满足更多的使用需求，所述第一支架3上还安装有多个第一输出导体13，其中至少一个所述第一输出导体13连接所述电芯2的负极，本实施例中，所有第一输出导体13均呈环形，且所有第一输出导体13的直径两两不等且同心嵌套设置，用户可在第一输出导体13通过焊接线路等方式引出电能以满足锂电池外部复杂的供电需求；同理，所述第二支架4上安装有多个第二输出导体14，其中至少一个所述第二输出导体14连接所述电芯2的正极，所有第二输出导体14均呈环形，且所有第二输出导体14的直径两两不等且同心嵌套设置；所述第一输出导体13及第二输出导体14与所述电芯2之间的连接由所述柔性电路板8内部的连接线路进行连接。如此，锂电池的每一端均具有两个极性的输出导体，可满足用户特殊的使用需求。

此外，如附图8所示，为了使柔性电路板8与各元器件之间连接方便，所述柔性电路板8具有第一对外连接排线部8-1与第二连接排线部8-2，且所述第一对外连接排线部8-1与第二连接排线部8-2上分别连接有第一插接部8-3与第二插接部8-4；所述第一支架3与第二支架4上分别安装有第三插接部11与第四插接部12，所述第一插接部8-3与第二插接部8-4分别和所述第三插接部11与第四插接部12插接固定；所述正极导体9、第一输出导体13、充电接口6及所述电芯2的正极均连接所述第三插接部11；所述负极导体10、第二输出导体14、电量指示灯7及所述电芯2的负极均连接所述第四插接部12。如此，在组装锂电池过程中进行走线时，仅需要将对应的插接部进行插接即可，组装方便。

进一步地，为了防止第一支架3与第二支架4脱出钢套1，在一种实施例中，所述钢套1的两端分别向内形成有第一环形翻边1-2与第二环形翻边1-3。

在另一实施例中，如附图9所示，所述第一支架3与第二支架4内均安装有顶紧组件，第一支架3与第二支架4内均形成有十字形空腔，所述顶紧组件包括置于所述十字形空腔内的驱动杆18、与驱动杆18共线的第一顶紧杆20以及与驱动杆18垂直并位于驱动杆18两侧的两个第二顶紧杆19，所述第一支架3与第二支架4上安装有用于驱动所述驱动杆18的驱动螺钉21。所述驱动杆18的端部与所述第一顶紧杆20直接接触，所述第二顶紧杆19的端部设置有第一斜面部，所述驱动杆18的端部设置有第二斜面部，所述第二斜面部与所述第一斜面部配合使用，当需要使第一支架3与第二支架4相对于钢套1固定时，只需要拧驱动螺钉21，驱动螺钉21驱使驱动杆18在十字形空腔内平移，驱动杆18驱动第一顶紧杆20平移，同时通过第一斜面与第二斜面之间的相互作用使得第二顶紧杆19平移，如此，可使得第一顶紧杆20与第二顶紧杆19同时顶住钢套1的内壁(其状态如附图10所示)，以实现第一支架3与第二支架4相对于钢套1的固定。该实施例可结合上一实施例中的第一环形翻边1-2与第二环形翻边1-3使用。

进一步地，所述第一支架3的朝外一端贴有面垫16，所述面垫16将所有的所述第一输出导体13覆盖。所述负极导体10为圆形片状，且其中部形成有凹陷部10-1，所述凹陷部10-1的中部形成有通孔，第一螺钉15穿过所述通孔并螺接固定在所述第二支架4上，且所述负极导体10将所有的所述第二输出导体14覆盖，负极导体10的背侧具有绝缘层以防止负极导体10与第二输出导体14直接接触。通过上述方式，当用户只有普通的使用需求时，直接以正极导体9与负极导体10为输出导体即可，当用户有更多的使用需求，可将面垫16撕掉，并将负极导体10拆除，如此可使更多的第一输出导体13与第二输出导体14露出以进行连接使用。

本发明还公开了一种可复用的充电式锂电池的生产方法，该方法用于生产上述的锂电池，所述方法包括如下步骤A1-A4：

步骤A1，截取一段钢管；

步骤A2，在钢管的侧壁上加工出沿其轴向延伸的贯通槽1-1，使得所述钢管变为钢套1；

步骤A3，组装电芯组件；

步骤A4，将所述电芯组件与所述钢套1进行组装，使得侧支架5的嵌入部5-1嵌入所述贯通槽1-1，并使所述第一支架3与第二支架4相对于所述钢套1固定。

具体地，步骤A3包括如下步骤B1-B7：

步骤B1，将正极导体9、第一输出导体13、第三插接部11安装至第一支架3，并建立所述正极导体9、第一输出导体13与第三插接部11的电连接关系，以形成第一组装体；

步骤B2，将负极导体10、第二输出导体14、第四插接部12安装至第二支架4，并建立所述负极导体10、第二输出导体14与第四插接部12的电连接关系，以形成第二组装体；

步骤B3，将充电接口6与电量指示灯7安装至侧支架5上，形成侧支架组件；

步骤B4，将所述第一组装体与第二组装体分别通过第一套接槽3-1与第二套接槽4-1套设至所述电芯2的两侧，并建立电芯2的正极与所述第三插接部11的连接，以及建立电芯2的负极与所述第四插接部12的连接；

本步骤中，可在第一支架3与第二支架4上分别设置弹性触片，第一支架3与第二支架4上的弹性触片分别连接所述第三插接部11与第四插接部12，当第一支架3与第二支架4分别套设至电芯2的两端时，两者上的弹性触片与电芯2的正、负极接触。

步骤B5，将柔性电路板8置于所述电芯2的侧边，并使其第一插接部8-3与第二插接部8-4分别连接所述第三插接部11与所述第四插接部12；

步骤B6，将所述第三插接部11与所述充电接口6通过导线建立连接，将所述电量指示灯7与所述第四插接部12建立连接；

本步骤中，第三插接部11与所述充电接口6之间的连接、电量指示灯7与所述第四插接部12之间的连接也可通过可插拔的插接件连接以方便操作；

步骤B7，将所述侧支架组件置于所述第一支架3与第二支架4之间，并通过第二螺钉17使第一支架3与第二支架4分别相对于所述侧支架5固定。

上述步骤B1-B7中，步骤设置合理，通过上述组装结构，电芯2与侧支架5构成了第一支架3与第二支架4之间的两个支撑件，使得电芯组件整体结构稳固可靠。

优选地，上述步骤A4中使所述第一支架3与第二支架4相对于所述钢套1固定的操作包括如下步骤：旋转所述驱动螺钉21是所述第一顶紧杆20与第二顶紧杆19均顶紧所述钢壳1的内壁和/或对所述钢壳1的两端进行旋压形成第一环形翻边1-2与第二环形翻边1-3。

一般的充电式锂电池都是将零部件依次装入外壳内，走线复杂，且指示灯与充电接口需要与对孔操作，且组装出的锂电池结构不够稳固。相比而言，上述锂电池的生产方法操作简单，步骤设置合理，可节约生产成本，组装出的锂电池结构稳固可靠，使用寿命长。

本发明的可复用的充电式锂电池，通过使电芯与钢套偏置安装，使得两者之间形成异形的环形间隙，并将电路板安装在环形间隙中，可使得钢套内部布局紧凑合理，固定外形尺寸的条件下锂电池可具有较大的容电量，且通过设置柔性电路板连接锂电池的各零部件，使得锂电池内部的走线简洁且方便。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种可复用的充电式锂电池，其特征在于，包括钢套，所述钢套为空心柱状，且其侧壁上形成有轴向延伸的贯通槽；所述钢套内安装有圆柱状的电芯，所述电芯的正、负极端分别套设有第一支架与第二支架，所述第一支架与第二支架上分别形成有用于相对于所述电芯套接固定的第一套接槽与第二套接槽；所述电芯的中心轴相对于所述钢套的中心轴平行设置且偏置安装，使得所述电芯的外壁与所述钢套的内壁之间形成一环形间隙，且环形间隙在各方向上的有效间隙厚度不相同；

还包括侧支架，所述侧支架呈条状，其内镶嵌有充电接口与电量指示灯；所述侧支架具有嵌入至所述贯通槽的嵌入部，使得所述充电接口与电量指示灯的外侧处于外露状态；所述侧支架的两端分别与所述第一支架及第二支架固定；

所述环形间隙内安装有柔性电路板，所述柔性电路板上具备充放电管理电路，所述充放电管理电路连接所述充电接口、电量指示灯以及所述电芯的正、负极；

还包括正极导体与负极导体，所述正极导体与负极导体分别连接所述电芯的正、负极。

2.根据权利要求1所述的可复用的充电式锂电池，其特征在于，所述第一支架上还安装有多个第一输出导体，其中至少一个所述第一输出导体连接所述电芯的负极；所述第二支架上安装有多个第二输出导体，其中至少一个所述第二输出导体连接所述电芯的正极；所述第一输出导体及第二输出导体与所述电芯之间的连接由所述柔性电路板内部的连接线路进行连接。

3.根据权利要求2所述的可复用的充电式锂电池，其特征在于，所述柔性电路板具有第一连接排线部与第二连接排线部，且所述第一连接排线部与第二连接排线部上分别连接有第一插接部与第二插接部；所述第一支架与第二支架上分别安装有第三插接部与第四插接部，所述第一插接部与第二插接部分别和所述第三插接部与第四插接部插接固定；所述正极导体、第一输出导体、充电接口及所述电芯的正极均连接所述第三插接部；所述负极导体、第二输出导体、电量指示灯及所述电芯的负极均连接所述第四插接部。

4.根据权利要求1所述的可复用的充电式锂电池，其特征在于，所述钢套的两端分别向内形成有第一环形翻边与第二环形翻边。

5.根据权利要求2所述的可复用的充电式锂电池，其特征在于，所述第一支架的朝外一端贴有面垫，所述面垫将所有的所述第一输出导体覆盖。

6.根据权利要求2所述的可复用的充电式锂电池，其特征在于，所述负极导体为圆形片状，且其中部形成有凹陷部，所述凹陷部的中部形成有通孔，第一螺钉穿过所述通孔并螺接固定在所述第二支架上，且所述负极导体将所有的所述第二输出导体覆盖。

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