CN111342113A

CN111342113A - 锂离子二次电池

Info

Publication number: CN111342113A
Application number: CN202010040106.XA
Authority: CN
Inventors: 钟发平; 刘宏兵; 陈鹏飞; 陈晓峰; 胡顺华; 龚颖林
Original assignee: National Engineering Research Center of Advanced Energy Storage Materials Shenzhen Co Ltd
Current assignee: National Engineering Research Center of Advanced Energy Storage Materials Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2020-01-15
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2020-06-26
Anticipated expiration: 2040-01-15
Also published as: CN111342113B

Abstract

本发明提供了一种锂离子二次电池，包括锂离子二次电芯、钢壳、MicroUSB接口、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、电芯负极导线和电芯正极导线，实现MicroUSB接口可充电、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。与现有技术相比，本发明的锂离子二次电池，工艺结构简单且易于安装、高集成效率、高可靠性、功能多样。

Description

锂离子二次电池

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池，尤其是涉及一种自带MicroUSB接口和具备充电输入功能，集成了恒定电压输出、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)等多种功能，同时兼具高容量的单板式锂离子二次电池。

背景技术

锂离子二次电池由于具有能量密度高、可循环使用、比能量高、寿命长的优点，正在得到越来越广泛的应用。其中的一个应用方向就是替代一次电池，例如玩具、智能家居、照相机等应用领域，锂离子二次电池的单次使用成本比一次电池更低，呈现出强大的竞争力。锂离子二次电池使用前需要充电，通常的方法是配备专门的充电器，这导致成本的增加，并且也显得不方便。

为了实现锂离子二次电池替代一次电池进行使用，通常情况下首先需要对锂离子二次电池的电芯、附属结构件(一般包括电路板、电路元器件、防护外壳、输入接口、输出接口等) 进行集成组装，最终形成一个具备各项管理和保护功能，输出电压符合一次电池应用需求，且电池的整体外形结构尺寸和机械可靠性符合国际标准的锂离子二次电池。同时，为了方便充电，锂离子二次电池在集成的时候就将充电接口加入，利用智能手机充电器作为共用充电器来给锂离子二次电池充电，节约了配置专用充电器的费用。

但是，现有的集成方法，存在以下的问题：首先是集成的工艺复杂。由于需要集成电路板、电路元器件、防护外壳、输入接口、输出接口等多种零部件，导致集成相对难度大，集成的效果和外观不理想，现有的集成方法往往导致加工工艺复杂，空间利用率低，外观较差。二是集成的效率不高，现有的设置附属结构件的方法，集成效率较低，各种附属结构零件通常占用了大量的电池内部空间，导致只能选用小尺寸的低容量电芯，这使得集成后的锂离子二次电池与一次电池相比，锂离子二次电池的容量优势反而不明显。三是集成的可靠性不高，不合理的结构、复杂的加工工艺、低的集成效率，诸多因素导致最后集成的电池整体可靠性不高。

因此，针对锂离子二次电池替代一次电池进行使用的需求，如何将锂离子二次电池的性能及结构特点结合一次电池的使用要求，将锂离子二次电池的充电管理、保护、一次电池外形结构、一次电池使用需求统筹优化，在兼顾集成的成本、效率以及可靠性的基础上，最大限度降低附属结构件占用的空间，最大可能提高外观一致性，提高充电方式的便捷性，提高集成的效率和可靠性，就显得非常必要。

发明内容

本发明要解决的技术课题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种锂离子二次电池，具备MicroUSB充电输入接口、更简便的工艺结构、更简单的集成组装工艺、更高集成度、更大容量、更高可靠性的锂离子二次电池，与现有技术相比，本发明的锂离子二次电池的组装效率可以提高约1/3，该锂离子二次电池具备MicroUSB充电接口充电输入功能，可以实现电池在输出电能工作过程中能够始终保持恒定的输出电压，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。该锂离子二次电池外观一致性好，非常适用于锂离子二次电池替代一次电池的应用场合。

本发明通过以下方案实现：一种锂离子二次电池(后文中部分简写为“电池”)，包括金属盖帽、锂离子二次电芯、钢壳、MicroUSB接口、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、塑胶件、硬性FR-4基板、电芯负极导线和电芯正极导线，实现MicroUSB接口可充电、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。锂离子二次电芯置于钢壳内，锂离子二次电芯的正极端、负极端分别通过电芯正极导线、电芯负极导线与硬性FR-4 基板B面的第一端口焊盘、第二端口焊盘相对应连接，金属盖帽置于塑胶件内且金属盖帽的第一圆筒体凸出塑胶件第一圆筒拉伸体上端平面，焊接好各元器件的硬性FR-4基板以A面朝上的方式安装在塑胶件内且MicroUSB接口开口端配套置于塑胶件的MicroUSB开口部内，硬性FR-4基板的A面与金属盖帽第二圆筒体裙边底部焊接在一起，塑胶件以第一圆筒拉伸体外露的方式配套安装在钢壳开口端内且塑胶件的U形凸出部相配套卡装在钢壳的U形开孔部上、塑胶件的MicroUSB开口部正对钢壳MicroUSB开孔部。

所述金属盖帽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，第一圆筒体的上端端面为倒角结构，第一圆筒体的下端和第二圆筒体的下端均设置有朝外的裙边，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，第一圆筒体的裙边设置有均布的透光孔，该透光孔一方面可以起充电时LED灯光投射出来供判定指示作用，另外一方面还有利于强化充电和放电过程中的空气对流散热。第二圆筒体的裙边是金属盖帽与硬性FR-4基板锡焊连接的部位，同时该裙边也可以起到支撑整个金属盖帽外部受力的作用。所述金属盖帽的第一圆筒体作为电池的正极端子，金属盖帽第一圆筒体和金属盖帽第二圆筒体的内部空腔作为硬性FR-4基板 A面贴片锡焊元器件的收纳体，金属盖帽透光孔作为LED灯光投射用途，金属盖帽第二圆筒体裙边作为金属盖帽与硬性FR-4基板锡焊连接的部位同时兼做整个金属盖帽外部受力的支撑体；金属盖帽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。金属盖帽第一圆筒体的壁厚、第二圆筒体的壁厚、第一圆筒体裙边的厚度和第二圆筒体裙边的厚度均为MH，第二圆筒体裙边宽度为MJ。

所述塑胶件包括第一圆筒拉伸体、第二圆筒拉伸体、第三圆筒拉伸体和第四圆筒拉伸体，第一圆筒拉伸体、第二圆筒拉伸体、第三圆筒拉伸体和第三圆筒拉伸体同轴线；第一圆筒拉伸体和第二圆筒拉伸体以内壁平齐的方式自上而下依次相连为一体，第一圆筒拉伸体底部超出第二圆筒拉伸体外壁形成第一支撑平台；第二圆筒拉伸体和第三圆筒拉伸体以外壁平齐的方式自上而下依次相连为一体，第二圆筒拉伸体底部超出第三圆筒拉伸体内壁形成第二支撑平台；第三圆筒拉伸体和第四圆筒拉伸体以内壁平齐的方式自上而下依次相连为一体，第三圆筒拉伸体底部超出第四圆筒拉伸体外壁形成第三支撑平台。第一圆筒拉伸体顶部设置有金属盖帽开口部，第四圆筒拉伸体的侧面设置有MicroUSB开口部，第三圆筒拉伸体和第四圆筒拉伸体的内壁设置有两个相对称的凸点支撑部，第一圆筒拉伸体、第二圆筒拉伸体、第三圆筒拉伸体和第四圆筒拉伸体的外壁共同设置有U形凸出部。塑胶件第一圆筒拉伸体的外径为SD1、内径为SD3、高度为SJ1；第二圆筒拉伸体的外径为SD2、内径为SD3、高度为 SJ3+SJ2-SJ4；第三圆筒拉伸体的外径为SD2、内径为SD4、高度为SJ4-SJ3；第四圆筒拉伸体的外径为SD5、内径为SD4、高度为SJ3。塑胶件凸点支撑部的特征尺寸为SA，表示两个凸点支撑部之间的最短距离。塑胶件U形凸出部的特征尺寸有：U形凸出部的高度SH，U 形凸出部的宽度SK。

所述钢壳开口端侧面设置有U形开孔部，该U形开孔部与塑胶件外壁设置的U形凸出部相配合，起安装导引定位的作用；在靠近钢壳开口端侧面设置有MicroUSB开孔部，该MicroUSB开孔部是与塑胶件第四圆筒拉伸体的侧面设置的MicroUSB开口部相配合。

所述硬性FR-4基板的外形轮廓为圆形平板拉伸体，同时在左右两侧设置有两个相对称的缺口部，该缺口部的设置有两个作用：一是硬性FR-4基板与塑胶件进行安装时，缺口部与塑胶件的凸点支撑部相配合，以起到安装定位的作用，使得贴片锡焊在硬性FR-4基板上的 MicroUSB接口开口端能够与塑胶件上设置的MicroUSB开口部对准配合；二是硬性FR-4基板在进行元器件贴片生产加工时，需要进行多个小硬性FR-4基板进行连接，该缺口部作为多个硬性FR-4基板之间的相互连接用途。硬性FR-4基板的直径为PD，硬性FR-4基板缺口部角度为β，硬性FR-4基板的厚度为PH。硬性FR-4基板的A面贴片锡焊有以下的元器件：第二电容、第一电容、集成IC、保护IC、第三电阻、第二电阻、LED灯，第三端口焊盘(即J3端口)锡焊有金属盖帽，J3端口是放电的输出口。硬性FR-4基板的B面贴片锡焊有第三电容、第一电阻、电感，第四端口焊盘(即J4端口)锡焊有MicroUSB接口，第一端口焊盘 (即J1端口)、第二端口焊盘(即J2端口)分别表示的是与锂离子二次电芯的正极端、负极端进行电连接的端口。

所述金属盖帽第一圆筒体满足：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，供锂离子二次电池与外部负载或充电电源保持良好的接触，同时M1尺寸增大有利于容纳高度较高的元器件，从而有利于降低金属盖帽的第二圆筒体的高度H2，节约的高度空间用于容纳高容量的锂离子二次电芯；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锂离子二次电芯，这有利于电池的大容量化。

所述金属盖帽的第二圆筒体的外径M2满足：SD3-1.00mm≤M2≤SD3，其中SD3为塑胶件第一圆筒拉伸体的内径；金属盖帽第二圆筒体的高度H2满足：SJ1+(SJ2+SJ3-SJ4)+MH≤H2≤SJ1+(SJ2+SJ3-SJ4)+MH+0.20mm且Yjmax+MH≤H2，其中SJ1为塑胶件第一圆筒拉伸体的高度，(SJ3+SJ2-SJ4)为塑胶件第二圆筒拉伸体的高度，MH为金属盖帽第一圆筒体的壁厚、第二圆筒体的壁厚、第一圆筒体裙边的厚度和第二圆筒体裙边的厚度，Yjmax为硬性FR-4基板A面所贴片锡焊的元器件最大高度，单位为mm。M2下限直径即SD3-1.00mm ≤M2的设置，一是为了满足金属盖帽的第二圆筒体与塑胶件的第一圆筒拉伸体配合安装后，金属盖帽的第二圆筒体大部分收纳在塑胶件的第一圆筒拉伸体的内部空腔中，不会留下过大的间隙从而影响电池的外观，二是金属盖帽的第二圆筒体内部空腔是元器件的放置区域，M2 尺寸过小不利于元器件的布置贴片。M2上限尺寸即M2≤SD3的设置，是为了满足金属盖帽第二圆筒体与塑胶件第一圆筒拉伸体和第二圆筒拉伸体内部空腔配合的要求，否则金属盖帽第二圆筒体不能够安装到塑胶件第一圆筒拉伸体和第二圆筒拉伸体内部空腔中。H2下限高度 SJ1+(SJ2+SJ3-SJ4)+MH≤H2的设置，是为了满足金属盖帽与塑胶件安装配合之后，金属盖帽的第一圆筒体必须高出塑胶件的第一圆筒拉伸体上端平面，否则金属盖帽与外部负载接触的帽头有效高度将低于第一圆筒体高度H1，从而造成不能满足标准要求的情况；H2下限高度Yjmax+MH≤H2的设置，是为了满足硬性FR-4基板A面所贴片锡焊的元器件，能够完全收纳在金属盖帽第二圆筒体的内部空腔中，不会发生高度方向上元器件与第一圆筒体裙边相互干涉的情况；H2上限高度H2≤SJ1+(SJ2+SJ3-SJ4)+MH+0.20mm的设置，是为了尽量减少金属盖帽在高度方向占用的空间，因而有利于提高可安装的锂离子二次电芯的高度，从而不利于高容量化。

本实施例金属盖帽第一圆筒体的壁厚、第二圆筒体的壁厚、第一圆筒体裙边的厚度和第二圆筒体裙边的厚度MH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。

所述金属盖帽的第二圆筒体裙边宽度为MJ：0.3mm≤MJ≤(SA-M2)/2，其中SA为塑胶件两个凸点支撑部之间的最短距离，M2为金属盖帽第二圆筒体的外径，单位为mm。MJ下限尺寸即0.3mm≤MJ的设置，一方面是考虑到金属盖帽冲压加工工艺的要求，如果MJ尺寸过小，则加工困难；其次，金属盖帽主要是通过第二圆筒体裙边宽度MJ贴片锡焊在硬性FR-4基板的A面J3端口，为了保证锡焊的强度，MJ必须要有一定的尺寸。MJ上限尺寸即MJ≤ (SA-M2)/2的设置，是为了满足金属盖帽在硬性FR-4基板上贴片锡焊时，金属盖帽不能够超出硬性FR-4基板轮廓线，因为硬性FR-4基板完成了与元器件、金属盖帽、MicroUSB接口的贴片锡焊后，需要作为一个整体PCB结构件安装到塑胶件第三圆筒拉伸体的内部空腔中，该PCB结构件的径向尺寸必须小于塑胶件第三圆筒拉伸体的内部空腔的尺寸，否则就会产生干涉导致无法安装配合。

所述塑胶件第一圆筒拉伸体的外径SD1满足：SD1＝GW；所述塑胶件第二圆筒拉伸体、第三圆筒拉伸体的外径SD2满足：SD2＝GN；塑胶件第四圆筒拉伸体的外径SD5满足：SD2-1.00mm≤SD5﹤GN；其中GW为钢壳外径，GN为钢壳内径，单位mm。塑胶件以上外径尺寸的设置，是由于塑胶件与钢壳安装配合后，塑胶件的第一圆筒拉伸体位于钢壳开口端的上方，塑胶件的第二圆筒拉伸体、第三圆筒拉伸体、第四圆筒拉伸体位于钢壳内部，尺寸 SD1＝GW的设置可以满足塑胶件与钢壳装配后整个电池保持一致的外部直径；尺寸SD2＝GN 的设置可以满足塑胶件第二圆筒拉伸体、第三圆筒拉伸体能够深入到钢壳内部，并且与钢壳实现紧配合；尺寸SD2-1.00mm≤SD5﹤GN的设置可以满足在塑胶件开始与钢壳进行装配时，最开始从钢壳开口端伸入到钢壳内部的部分是塑胶件第四圆筒拉伸体，SD5﹤GN尺寸的设置可以使得塑胶件第四圆筒拉伸体很容易就能伸入到钢壳内部，从而提高了装配的效率；同时，由于塑胶件U形凸出部的前端半圆部位位于第四拉伸体外部壁面上，SD5﹤GN尺寸的设置可以使得塑胶件U形凸出部的前端半圆部位较为容易地实现与钢壳配套的U形开孔部定位和配合，这进一步提高了装配的精度和效率；但是，塑胶件第四圆筒拉伸体外径不能过小，否则将降低硬性FR-4基板径向尺寸，不利于元器件的布置贴片，因此有SD2-1.00mm≤SD5。

所述塑胶件第三圆筒拉伸体、第四圆筒拉伸体的内径SD4满足：SD5-2.00mm≤SD4≤ SD5-1.00mm。这是由于塑胶件第四圆筒拉伸体的壁厚(＝(SD5-SD4)/2)太薄(小于0.5mm) 则强度不够，所以SD5-2.00mm≤SD4；塑胶件第四圆筒拉伸体的壁厚太厚(大于1mm)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，不利于元器件的布置贴片，所以 SD4≤SD5-1.00mm。塑胶件第一圆筒拉伸体、第二圆筒拉伸体的内径SD3满足：SD4-4.00mm ≤SD3≤SD4-0.50mm。SD4-4.00mm≤SD3的设置，是考虑到SD3如果过小，则由于金属盖帽第二圆筒体外径M2≤SD3，造成M2过小，这不利于硬性FR-4基板A面元器件的布置贴片，因为金属盖帽的第二圆筒体内部空腔是元器件的放置区域。SD3≤SD4-0.50mm的设置，是由于第二圆筒拉伸体底部超出第三圆筒拉伸体内壁形成第二支撑平台，该支撑平台起支撑硬性FR-4基板的作用，支撑平台的宽度为(SD4-SD3)/2，所以支撑平台必须有一定的宽度(不小于0.25mm)来形成足够的支撑面积和支撑能力。

所述塑胶件第一圆筒拉伸体的高度SJ1满足：0.5mm≤SJ1≤1.5mm。塑胶件第一圆筒拉伸体的高度下限0.5mm≤SJ1的设置，是考虑到塑胶件与钢壳之间的支撑强度的要求，因为第一圆筒拉伸体底部超出第二圆筒拉伸体外壁形成第一支撑平台，该第一支撑平台起支撑钢壳的作用。同时，如果塑胶件第一圆筒拉伸体高度太高即SJ1>1.5mm，则占用电池过多的高度空间，不利于电池的大容量化。

所述塑胶件的特征尺寸SJ2(即塑胶件第二圆筒拉伸体与第三圆筒拉伸体高度之和)满足：0.5mm≤SJ2≤SH-SK/2，其中SH为塑胶件U形凸出部的高度，SK为塑胶件U形凸出部的宽度，单位为mm。下限尺寸0.5mm≤SJ2的设置，是考虑到塑胶件的第二圆筒拉伸体和第三圆筒拉伸体能够深入到钢壳内部，实现与钢壳紧配合必须要有一定的深度，这样塑胶件与钢壳装配后就不会发生塑胶件轻易脱落的情况；上限尺寸SJ2≤SH-SK/2的设置，是考虑到塑胶件开始与钢壳进行装配时，塑胶件U形凸出部的前端半圆部位可以较为容易地实现与钢壳配套的U形开孔部定位和配合，这有利于提高了装配的精度和效率。

所述塑胶件特征尺寸SJ4(即塑胶件第三圆筒拉伸体与第四圆筒拉伸体高度之和)满足： MH+PH+YJB≤SJ4≤MH+PH+YJB+1.00mm，其中MH为金属盖帽第一圆筒体的壁厚、第二圆筒体的壁厚、第一圆筒体裙边的厚度和第二圆筒体裙边的厚度，PH为硬性FR-4基板的厚度，YJB为MicroUSB接口的厚度。MH+PH+YJB≤SJ4尺寸的设置，是考虑到硬性FR-4基板B面所布置的MicroUSB接口完全收纳在塑胶件第三圆筒拉伸体与第四圆筒拉伸体所形成的内部空腔中，起绝缘和保护作用；SJ4≤MH+PH+YJB+1.00mm的设置，是考虑到塑胶件第三圆筒拉伸体与第四圆筒拉伸体高度之和不能过大，否则占用电池的高度空间，不利于电池的高容量化。

所述塑胶件第四圆筒拉伸体高度尺寸SJ3满足：SJ4-SJ2﹤SJ3﹤SJ4，其中SJ2是塑胶件第二圆筒拉伸体与第三圆筒拉伸体高度之和，SJ4是塑胶件第三圆筒拉伸体与第四圆筒拉伸体高度之和。由于SJ4-SJ3是塑胶件第三圆筒拉伸体的高度，第三圆筒体的高度大于零即0 ﹤SJ4-SJ3，所以有SJ3﹤SJ4；SJ2是塑胶件第二圆筒拉伸体与第三圆筒拉伸体高度之和，所以有SJ4-SJ3﹤SJ2即SJ4-SJ2﹤SJ3。

所述塑胶件U形凸出部的特征尺寸满足：SJ2﹤SH≤SJ2+SJ3，1.0mm≤SK≤4.00mm，其中SH为塑胶件U形凸出部的高度，SK为塑胶件U形凸出部的宽度，SJ2为塑胶件第二圆筒拉伸体与第三圆筒拉伸体高度之和，SJ3为塑胶件第四圆筒拉伸体高度，单位为mm。SJ2 ﹤SH尺寸的设置，是为了满足塑胶件U形凸出部的前端半圆部位能够与塑胶件第三圆筒体的外壁相交，塑胶件第三圆筒体的外径小于钢壳内径，能够实现塑胶件伸入到钢壳内部进行安装时塑胶件U形凸出部与钢壳U形开孔部的快速定位配合；SH≤SJ2+SJ3的设置，是为了满足塑胶件U形凸出部高度不超出塑胶件第三圆筒体外壁整体高度，否则塑胶件U形凸出部占用电池过多的高度空间，不利于电池的大容量化。塑胶件U形凸出部的宽度SK不能过小即1.0mm≤SK，否则与钢壳安装配合操作困难，生产效率低；塑胶件U形凸出部的宽度SK 不能过大即SK≤4.00mm，否则与钢壳开口端容易变形导致外观不良。

所述塑胶件凸点支撑部的特征尺寸SA满足：SD4×cos(β/2)≤SA﹤SD4，其中SA为塑胶件两个凸点支撑部之间的最短距离，β为硬性FR-4基板缺口部角度(即缺口部两端与硬性FR-4基板中心点形成的夹角)，SD4为塑胶件第三圆筒拉伸体的内径，β的单位为°，其余单位为mm。SA﹤SD4尺寸的限制，是为了满足塑胶件凸点支撑部作为钢壳冲点时支撑凸点的功能要求，如果SA≥SD4则塑胶件凸点支撑部的厚度太小，导致其凸点支撑功能不足。 SD4×cos(β/2)≤SA尺寸的限制，是因为凸点支撑部的厚度不能太大，即硬性FR-4基板必须要能够置于塑胶件第三圆筒拉伸体、第四圆筒拉伸体形成的内部空腔中，如果SD4×cos (β/2)﹥SA，则必然需要增大硬性FR-4基板缺口部的尺寸，导致硬性FR-4基板的元器件有效布置面积减少，这不利于元器件的布置和贴片锡焊。

所述硬性FR-4基板关键特征尺寸满足：SD4-1.00mm≤PD≤SD4-0.10mm，0.4mm≤PH≤1mm，25°≤β≤60°，其中PD为硬性FR-4基板的直径，β为硬性FR-4基板缺口部角度， PH为硬性FR-4基板的厚度，SD4为塑胶件第三圆筒拉伸体的内径，β的单位为°，其余单位为mm。为了实现硬性FR-4基板能够较好的装配到塑胶件第三圆筒拉伸体与第四圆筒拉伸体形成的内部空腔中，硬性FR-4基板的直径PD不能过大即PD≤SD4-0.10mm，否则装配困难；同时为了有利于元器件在硬性FR-4基板上的布置和贴片，需要尽量增大硬性FR-4基板的有效贴片面积，因此硬性FR-4基板的直径PD不能过小即SD4-1.00mm≤PD。硬性FR-4 基板的厚度满足0.4mm≤PH≤1mm，如果厚度太薄则硬性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基板占据更多的高度空间，这不利于电池的大容量化。硬性FR-4基板的缺口部角度β影响和决定了塑胶件凸点支撑部的特征尺寸SA，如果β过小导致塑胶件凸点支撑部的壁厚不足，不利于塑胶件凸点支撑部对凸点的有效支撑，因此有25°≤β；如果β过大，则硬性FR-4基板的元器件有效布置面积减少，这不利于元器件的布置和贴片锡焊。

所述钢壳的高度GKH满足：GKH≤H-H1-HT-SJ1，其中H为锂离子二次电池的总高度，H1为金属盖帽第一圆筒体的高度，HT为金属盖帽第二圆筒体超出塑胶件第一圆筒拉伸体上端平面的高度，SJ1为塑胶件第一圆筒拉伸体的高度。

所述锂离子二次电芯的高度DXH满足：DXH≤GKH-SJ2-SJ3-GKDH，其中GKH为钢壳的高度，SJ2为塑胶件第二圆筒拉伸体与第三圆筒拉伸体高度之和，SJ3为塑胶件第四圆筒拉伸体的高度，GKDH为钢壳底部的厚度。

所述锂离子二次电池，其实现的方式是：

首先将电芯正极导线A端与硬性FR-4基板B面的第一端口焊盘J1(即J1端口)焊接，将电芯负极导线A端与硬性FR-4基板B面的第二端口焊盘J2(即J2端口)焊接。

二是将锡焊好所有元器件的硬性FR-4基板(其中A面锡焊有第二电容、第一电容、集成IC、保护IC、第三电阻、第二电阻、LED灯，A面的J3端口锡焊有金属盖帽(即金属盖帽的第二圆筒体裙边底部焊接在硬性FR-4基板A面的J3端口上)，B面锡焊有第三电容、第一电阻、电感，B面的J4端口锡焊有MicroUSB接口)以A面朝上B面朝下的方式安装到塑胶件内部空腔中，其中MicroUSB接口与塑胶件第三圆筒拉伸体侧面设置的MicroUSB开口部相配合(即MicroUSB接口开口端配套置于塑胶件的MicroUSB开口部内)，安装到位后金属盖帽第二圆筒体裙边顶部平面与塑胶件第二支撑平台底部平面接触，即相焊接在一起的硬性FR-4基板与金属盖帽第二圆筒体裙边卡装在塑胶件第二支撑平台上(由第二圆筒拉伸体底部超出第三圆筒拉伸体内壁形成第二支撑平台)；金属盖帽的第二圆筒体收纳在塑胶件的第一圆筒拉伸体和第二圆筒拉伸体形成的内部空腔中，金属盖帽的第一圆筒体穿过塑胶件第一圆筒拉伸体的金属盖帽开口部凸出塑胶件的第一圆筒拉伸体上端平面。

三是将电芯正极导线B端与锂离子二次电芯的正极端焊接，将电芯负极导线B端与锂离子二次电芯的负极端焊接。

四是将锂离子二次电芯从钢壳开口端装入钢壳内部，接着将塑胶件第四圆筒拉伸体前端伸入到钢壳内部，然后以塑胶件外壁设置的U形凸出部对准并相配套卡装在钢壳U形开孔部上作为定位，依次将塑胶件第四圆筒拉伸体、塑胶件第三圆筒拉伸体、塑胶件第二圆筒拉伸体伸入到钢壳内部，安装到位后钢壳开口端卡装在塑胶件第一支撑平台上(由塑胶件第一圆筒拉伸体底部超出第二圆筒拉伸体外壁形成第一支撑平台)即塑胶件的第一圆筒拉伸体外露在钢壳外，塑胶件的MicroUSB开口部正对钢壳的MicroUSB开孔部。

最后用钢针对塑胶件的第二圆筒拉伸体、第三圆筒拉伸体、第四圆筒拉伸体凸点支撑部与钢壳的结合部实施冲压，钢壳受力变形嵌入塑胶件的凸点支撑部中，实现了塑胶件与钢壳的固定。

以上五步完成了锂离子二次电池的制作。

与现有技术相比，本发明的锂离子二次电池，具有以下优点：

(1)集成工艺简单。本发明采用了单个硬性FR-4基板，并且将所有的元器件及金属盖帽、MicroUSB接口贴片锡焊在其表面，摒弃了复杂的两个或多个硬性FR-4基板拼接工艺，不需要对金属盖帽进行额外的安装、定位、固定操作。塑胶件U形凸出部与钢壳U形开孔部的设置，极大地简化了集成安装的过程操作要求，无需设计复杂的工装夹具就可以实现快速装配和定位。

(2)高集成度、高可靠性。硬性FR-4基板的A面和B均布置了元器件，金属盖帽和MicroUSB接口直接贴片锡焊在其表面，且金属盖帽的内部空腔和塑胶件内部空腔均充分利用来放置各零件以提高空间的利用率，这很大程度上降低了不贡献容量的附属结构件占用的电池宝贵空间，因而有利于电池的高容量化。同时，塑胶件凸点支撑部的设置，可以很好的增强塑胶件抗冲压的能力，减少钢针对钢壳冲点时候塑胶件的变形量，改善冲点的效果，使得钢壳的凸点能够较好的嵌入到塑胶件中形成牢固的咬合，这非常有利于提高整个电池结构的可靠性。单一硬性FR-4基板、塑胶件U形凸出部、塑胶件凸点支撑部、钢壳U形开孔部结构特征的设置，有利于简化集成安装工艺，提高集成的效率，提高结构的可靠性。

(3)集成的效率高，功能多样。本发明采用一块硬性FR-4基板，既节约了空间，又规避了多块硬性FR-4基板拼板的低效率；塑胶件U形凸出部和钢壳U形开孔部的设置，极大改善了安装的难度，使得塑胶件与钢壳的装配过程可以高效进行。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、收纳于塑胶件内部空腔的硬性FR-4基板B面贴片锡焊元器件(例如MicroUSB接口、电感、第一电阻等)的绝缘防护体、与钢壳连接固定用的结构体、与钢壳U形开孔部和MicroUSB 开孔部装配配合的结构体、与金属盖帽装配配合的结构体、与钢壳凸点咬合的支撑体；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，使得电池的容量可以更高。同时，本发明的锂离子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。

本发明的锂离子二次电池，结构新颖，制作工艺简单，产品可靠性高。本发明的锂离子二次电池，兼顾了多功能集成、结构可靠性、工艺可操作性和简便性的要求，与现有技术相比，本发明的锂离子二次电池可以实现组装集成效率提高约1/3。

附图说明

图1为实施例1锂离子二次电池的整体外形示意图；

图2为实施例1锂离子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塑胶件的仰视图；

图5为实施例1的钢壳的3D结构示意图；

图6为实施例1的电路原理图；

图7(a)为实施例1硬性FR-4基板的A面元器件贴片位置示意图；

图7(b)为实施例1硬性FR-4基板的B面元器件贴片位置示意图；

图8(a)为实施例1金属盖帽、硬性FR-4基板、MicroUSB接口、电芯负极导线、电芯正极导线的装配3D结构示意图；

图8(b)为实施例1塑胶件、金属盖帽、硬性FR-4基板、MicroUSB接口、电芯负极导线、电芯正极导线的装配半剖3D结构示意图；

图9为实施例1锂离子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锂离子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MicroUSB充电接口的恒压输出的圆柱形锂离子二次电池为例，来进一步阐述该锂离子二次电池结构及其功能的实现方式，同时说明该锂离子二次电池的高集成效率、高容量、高可靠性的实现方法。

一种锂离子二次电池，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；具备充电管理功能；具备充电保护和放电保护功能(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、过温保护)；电池具备恒压1.50V±0.10V，持续1500mA电流的输出功能。如图1和图2所示，该锂离子二次电池包括锂离子二次电芯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、电芯负极导线7、电芯正极导线8和MicroUSB接口9，本实施例的锂离子二次电芯1为聚合物锂离子单体电池，型号为13430(直径13.00±0.20mm，高度43.00⁺⁰ _-1.0mm)，标称电压为3.7V，容量为750mAh；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GH＝48.10±0.05mm，底部厚度为GKDH＝0.30±0.05mm；锂离子二次电芯1置于钢壳2内，锂离子二次电芯1的正极端、负极端分别通过电芯正极导线8、电芯负极导线7与硬性FR-4基板5B面的第一端口焊盘J1、第二端口焊盘J2相对应连接。塑胶件4的第二圆筒拉伸体、第三圆筒拉伸体和第三圆筒拉伸体配套插入钢壳2的开口端，塑胶件4的第一圆筒拉伸体外露在钢壳2外，塑胶件4的U形凸出部与钢壳2的U形开口部配合即塑胶件4的U形凸出部配套卡装在钢壳2的U形开口部上，塑胶件4的MicroUSB 开口部正对钢壳2MicroUSB开孔部；钢壳2通过冲出凸点与塑胶件4嵌入固定；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锡焊在硬性FR-4基板5的B 面上，硬性FR-4基板5以A面朝上B面朝下的方式安装到塑胶件4的内部空腔中，MicroUSB 接口9开口端配套置于塑胶件4的MicroUSB开口部内。金属盖帽6通过第二圆筒体的裙边 603底部锡焊在硬性FR-4基板5A面的第三端口焊盘J3上，金属盖帽的第二圆筒体收纳在塑胶件的第一圆筒拉伸体和第二圆筒拉伸体形成的内部空腔中，金属盖帽6的第一圆筒体穿过塑胶件4第一圆筒拉伸体的金属盖帽开口部凸出塑胶件4的第一圆筒拉伸体上端平面。

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的下端和第二圆筒体的下端均设置有朝外的裙边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。第一圆筒体601的裙边603设置有均布的透光孔604，该透光孔一方面可以起充电时LED灯光投射出来供判定指示作用，另外一方面还有利于强化充电和放电过程中的空气对流散热。第二圆筒体602的裙边603是金属盖帽6与硬性FR-4基板5锡焊连接的部位，同时该裙边也可以起到支撑整个金属盖帽外部受力的作用。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。金属盖帽第一圆筒体的壁厚、第二圆筒体的壁厚、第一圆筒体裙边的厚度和第二圆筒体裙边的厚度均为MH，第二圆筒体裙边宽度为MJ。本实施例1中，金属盖帽的以上关键特征尺寸设置如下：M1＝4.50±0.05mm，H1＝1.50±0.05mm，M2＝9.00±0.05mm， H2＝1.70±0.05mm，MH＝0.25±0.05mm，MJ＝1.00±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、第三圆筒拉伸体403和第四圆筒拉伸体404，第一圆筒拉伸体401、第二圆筒拉伸体402、第三圆筒拉伸体403和第三圆筒拉伸体403同轴线；第一圆筒拉伸体401和第二圆筒拉伸体402且以内壁平齐的方式自上而下依次相连为一体，第一圆筒拉伸体401底部超出第二圆筒拉伸体402外壁形成第一支撑平台409；第二圆筒拉伸体402和第三圆筒拉伸体402且以外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底部超出第三圆筒拉伸体403内壁形成第二支撑平台410；第三圆筒拉伸体403和第四圆筒拉伸体404且以内壁平齐的方式自上而下依次相连为一体，第三圆筒拉伸体403底部超出第四圆筒拉伸体404外壁形成第三支撑平台411。第一圆筒拉伸体401顶部设置有金属盖帽开口部405，第四圆筒拉伸体404的侧面设置有MicroUSB开口部406，第三圆筒拉伸体403和第四圆筒拉伸体404的内壁设置有两个相对称的凸点支撑部407，第一圆筒拉伸体401、第二圆筒拉伸体402、第三圆筒拉伸体403 和第四圆筒拉伸体404的外壁共同设置有U形凸出部408。图4(c)和图4(d)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SD3、高度为SJ1；第二圆筒拉伸体的外径为SD2、内径为SD3、高度为SJ3+SJ2-SJ4；第三圆筒拉伸体的外径为SD2、内径为SD4、高度为SJ4-SJ3；第四圆筒拉伸体的外径为SD5、内径为SD4、高度为SJ3。塑胶件凸点支撑部407的特征尺寸为SA，表示两个凸点支撑部之间的最短距离。塑胶件U形凸出部408的特征尺寸有：U形凸出部的高度SH，U形凸出部的宽度SK。本实施例1中，塑胶件的以上关键特征尺寸设置如下：SD1＝13.90±0.05mm，SD2＝13.50±0.05mm，SD3＝9.10 ±0.05mm，SD4＝12.10±0.05mm，SD5＝13.35±0.05mm，SJ1＝0.70±0.05mm，SJ2＝1.00±0.05mm，SJ3＝2.80±0.05mm，SJ4＝3.25±0.05mm，SA＝11.42±0.05mm，SK＝2.00±0.05mm，SH＝2.00±0.05mm。

如图5所示是本实施例的钢壳结构示意图，在钢壳2开口端侧面设置有U形开孔部201，该U形开孔部与塑胶件4外壁设置的U形凸出部408相配合，起安装导引定位的作用；在靠近钢壳2开口端侧面设置有MicroUSB开孔部202，该MicroUSB开孔部202是与塑胶件4第四圆筒拉伸体404的侧面设置的MicroUSB开口部406相配合。

如图6所示是本实施例的电路原理图，集成IC即U2(型号为XS5301)、第一电阻R1(规格为0.4欧±1％)、第二电阻R2(规格为1K±1％)、第三电阻R3(规格为1K±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U1(型号为CT2105)，并且有J1端口(即第一端口焊盘J1)、J2端口(即第二端口焊盘 J2)、J3端口(即第三端口焊盘J3)、J4端口(即第四端口焊盘J4，作为MicroUSB接口焊盘和定位孔)。其中J1端口、J2端口分别表示的是与锂离子二次电芯的正极端、负极端进行电连接的端口，J3端口表示的是与金属盖帽第二圆筒体裙边进行锡焊的焊盘，J3端口是放电的输出口。J4端口表示的是与MicroUSB接口进行锡焊的焊盘和定位孔，MicroUSB接口是充电输入口。

本实施例中保护IC即U1(型号为CT2105)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4.275±0.050V、过充电解除电压为4.075±0.025V、过充电电压检测延迟时间为0.96～1.40s)、过放电保护(过放电检测电压为2.500±0.050V、过放电解除电压为2.900±0.025V、过放电电压检测延迟时间为115～173mS)、过充电电流保护 (过充电电流检测为2.1～3.9A、过充电电流检测延迟时间为8.8～13.2mS)、过放电电流保护 (过放电电流检测为2.5～4.5A、过放电电流检测延迟时间为8.8～13.2mS)、短路保护(负载短路检测电压为1.20～1.30V、负载短路检测延时为288～432μS)。

本实施例中集成IC即U2(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6中第三电阻 R3设置，本实施例R3＝1K对应的最大充电电流为625mA；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7(a)所示，本实施例的硬性FR-4基板5的外形轮廓为圆形平板拉伸体，同时在左右两侧设置有两个相对称的缺口部501，该缺口部501的设置有两个作用：一是硬性FR-4基板5与塑胶件进行安装时，缺口部与塑胶件的凸点支撑部407相配合，以起到安装定位的作用，使得贴片锡焊在硬性FR-4基板5上的MicroUSB接口开口端能够与塑胶件4上设置的MicroUSB开口部对准配合；二是硬性FR-4基板在进行元器件贴片生产加工时，需要进行多个小硬性FR-4基板进行连接，该缺口部作为多个硬性FR-4基板之间的相互连接用途。硬性FR-4基板的直径为PD，缺口部角度(即缺口部两端与硬性FR-4基板中心点形成的夹角)为β，硬性FR-4基板的厚度为PH。硬性FR-4基板关键特征尺寸设置如下：PD＝11.90±0.05mm，β＝39°，PH＝0.60±0.05mm，如图7(a)所示，硬性FR-4基板5的A面贴片锡焊有以下的元器件：第二电容C2、第一电容C1、集成IC即U2、保护IC即U1、第三电阻R3、第二电阻R2、LED灯D1，第三端口焊盘J3(即J3端口)锡焊有金属盖帽4，J3端口是放电的输出口。如图7(b)所示，硬性FR-4基板5的B面贴片锡焊有第三电容C3、第一电阻R1、电感L1，第四端口焊盘J4(即J4端口)锡焊有MicroUSB接口，第一端口焊盘(即J1端口)、第二端口焊盘(即J2端口)分别表示的是与锂离子二次电芯的正极端、负极端进行电连接的端口。

本实施例的金属盖帽第一圆筒体满足：2mm≤M1(＝4.50mm)≤5.5mm；高度H1满足：1.0mm≤H1(＝1.50mm)≤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，供锂离子二次电池与外部负载或充电电源保持良好的接触，同时M1尺寸增大有利于容纳高度较高的元器件，从而有利于降低金属盖帽的第二圆筒体的高度H2，节约的高度空间用于容纳高容量的锂离子二次电芯；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锂离子二次电芯，这有利于电池的大容量化。

本实施例的金属盖帽的第二圆筒体满足：SD3-1.00mm(＝9.10-1.00＝8.10mm)≤M2 (＝9.00mm)≤SD3(＝9.10mm)，其中SD3为第一圆筒拉伸体的内径；高度H2满足：SJ1+(SJ2+SJ3-SJ4)+MH(＝0.70+1.00+2.8-3.25+0.25＝1.50mm)≤H2(＝1.70mm)≤SJ1+ (SJ2+SJ3-SJ4)+MH+0.20mm(＝0.70+1.00+2.8-3.25+0.25+0.2＝1.70mm)且Yjmax+MH (＝1.35+0.25＝1.60mm)≤H2(＝1.70mm)，其中SJ1为第一圆筒拉伸体的高度，(SJ3+SJ2-SJ4) 为第二圆筒拉伸体的高度，MH为金属盖帽第一圆筒体的壁厚、第二圆筒体的壁厚、第一圆筒体裙边的厚度和第二圆筒体裙边的厚度，Yjmax为硬性FR-4基板A面所贴片锡焊的元器件最大高度，在本实施例中是保护IC即U1，U1的高度为Yjmax＝1.35mm。M2下限直径即 SD3-1.00mm≤M2的设置，一是为了满足金属盖帽的第二圆筒体与塑胶件的第一圆筒拉伸体和第二圆筒拉伸体配合安装后，金属盖帽的第二圆筒体大部分收纳在塑胶件的第一圆筒拉伸体和第二圆筒拉伸体的内部空腔中，不会留下过大的间隙从而影响电池的外观，二是金属盖帽的第二圆筒体内部空腔是元器件的放置区域，M2尺寸过小不利于元器件的布置贴片。M2 上限尺寸即M2≤SD3的设置，是为了满足金属盖帽第二圆筒体与塑胶件第一圆筒拉伸体和第二圆筒拉伸体内部空腔配合的要求，否则金属盖帽第二圆筒体不能够安装到塑胶件第一圆筒拉伸体和第二圆筒拉伸体内部空腔中。H2下限高度SJ1+(SJ2+SJ3-SJ4)+MH≤H2的设置，是为了满足金属盖帽与塑胶件安装配合之后，金属盖帽的第一圆筒体必须高出塑胶件的第一圆筒拉伸体上端平面，否则金属盖帽与外部负载接触的帽头有效高度将低于第一圆筒体高度 H1，从而造成不能满足标准要求的情况；H2下限高度Yjmax+MH≤H2的设置，是为了满足硬性FR-4基板A面所贴片锡焊的元器件，能够完全收纳在金属盖帽第二圆筒体的内部空腔中，不会发生高度方向上元器件与第一圆筒体裙边相互干涉的情况；H2上限高度H2≤SJ1+ (SJ2+SJ3-SJ4)+MH+0.20mm的设置，是为了尽量减少金属盖帽在高度方向占用的空间，因而有利于提高可安装的锂离子二次电芯的高度，从而不利于高容量化。

本实施例金属盖帽第一圆筒体的壁厚、第二圆筒体的壁厚、第一圆筒体裙边的厚度和第二圆筒体裙边的厚度MH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二圆筒体裙边宽度为MJ：0.3mm≤MJ(＝1.00mm)≤(SA-M2)/2 (＝(11.42-9.00)/2＝1.21mm)，其中SA为塑胶件两个凸点支撑部之间的最短距离，M2为金属盖帽第二圆筒体的外径，单位为mm。MJ下限尺寸即0.3mm≤MJ的设置，一方面是考虑到金属盖帽冲压加工工艺的要求，如果MJ尺寸过小，则加工困难；其次，金属盖帽主要是通过第二圆筒体裙边宽度MJ贴片锡焊在硬性FR-4基板A面的J3端口，为了保证锡焊的强度， MJ必须要有一定的尺寸。MJ上限尺寸即MJ≤(SA-M2)/2的设置，是为了满足金属盖帽在硬性FR-4基板上贴片锡焊时，金属盖帽不能够超出硬性FR-4基板轮廓线，因为硬性FR-4基板完成了与元器件、金属盖帽、MicroUSB接口的贴片锡焊后，需要作为一个整体PCB结构件安装到塑胶件第三圆筒拉伸体的内部空腔中，该PCB结构件的径向尺寸必须小于塑胶件第三圆筒拉伸体的内部空腔的尺寸，否则就会产生干涉导致无法安装配合。

本实施例的塑胶件第一圆筒拉伸体的外径SD1满足：SD1(＝13.90mm)＝GW(＝13.90mm)；本实施例的塑胶件第二圆筒拉伸体、第三圆筒拉伸体的外径SD2满足：SD2(＝13.50mm) ＝GN(＝13.50mm)；本实施例的塑胶件第四圆筒拉伸体的外径SD5满足：SD2-1.00(＝13.50-1.00＝12.50mm)≤SD5(＝13.35mm)﹤GN(＝13.50mm)；其中GW为钢壳外径， GN为钢壳内径，单位mm。塑胶件以上外径尺寸的设置，是由于塑胶件与钢壳安装配合后，塑胶件的第一圆筒拉伸体位于钢壳开口端的上方，塑胶件的第二圆筒拉伸体、第三圆筒拉伸体、第四圆筒拉伸体位于钢壳内部，尺寸SD1＝GW的设置可以满足塑胶件与钢壳装配后整个电池保持一致的外部直径；尺寸SD2＝GN的设置可以满足塑胶件第二圆筒拉伸体、第三圆筒拉伸体能够深入到钢壳内部，并且与钢壳实现紧配合；尺寸SD2-1.00mm≤SD5﹤GN的设置可以满足在塑胶件开始与钢壳进行装配时，最开始从钢壳开口端伸入到钢壳内部的部分是塑胶件第四圆筒拉伸体，SD5﹤GN尺寸的设置可以使得塑胶件第四圆筒拉伸体很容易就能伸入到钢壳内部，从而提高了装配的效率；同时，由于塑胶件塑胶件U形凸出部408的前端半圆部位位于第四拉伸体外部壁面上，SD5﹤GN尺寸的设置可以使得塑胶件U形凸出部408的前端半圆部位较为容易地实现与钢壳配套的U形开孔部定位和配合，这进一步提高了装配的精度和效率；但是，塑胶件第四圆筒拉伸体外径不能过小，否则将降低硬性FR-4基板径向尺寸，不利于元器件的布置贴片，因此有SD2-1.00≤SD5。

本实施例的塑胶件第三圆筒拉伸体、第四圆筒拉伸体的内径SD4满足：SD5-2.00mm(＝13.35-2.00＝11.35mm)≤SD4(＝12.10mm)≤SD5-1.00mm(＝13.35-1.00＝12.35mm)。这是由于塑胶件第四圆筒拉伸体的壁厚(＝(SD5-SD4)/2)太薄(小于0.5mm)则强度不够，所以SD5-2.00mm≤SD4；塑胶件第四圆筒拉伸体的壁厚太厚(大于1mm)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，不利于元器件的布置贴片，所以SD4≤ SD5-1.00mm。本实施例的塑胶件第一圆筒拉伸体、第二圆筒拉伸体的内径SD3满足： SD4-4.00mm(＝12.10-4.00＝8.10mm)≤SD3(＝9.10mm)≤SD4-0.50mm(＝12.10-0.50＝11.60 mm)。SD4-4.00mm≤SD3的设置，是考虑到SD3如果过小，则由于金属盖帽第二圆筒体外径M2≤SD3，造成M2过小，这不利于硬性FR-4基板A面元器件的布置贴片，因为金属盖帽的第二圆筒体内部空腔是元器件的放置区域。SD3≤SD4-0.50mm的设置，是由于第二圆筒拉伸体底部超出第三圆筒拉伸体内壁形成第二支撑平台，该第二支撑平台起支撑硬性FR-4 基板的作用，支撑平台的宽度为(SD4-SD3)/2，所以支撑平台必须有一定的宽度(不小于 0.25mm)来形成足够的支撑面积和支撑能力。

本实施例塑胶件第一圆筒拉伸体的高度SJ1满足：0.5mm≤SJ1(＝0.70mm)≤1.5mm。塑胶件第一圆筒拉伸体的高度下限0.5mm≤SJ1的设置，是考虑到塑胶件与钢壳之间的支撑强度的要求，因为第一圆筒拉伸体底部超出第二圆筒拉伸体外壁形成第一支撑平台，该第一支撑平台起支撑钢壳的作用。同时，如果塑胶件第一圆筒拉伸体高度如果太高即SJ2>1.5mm，则占用电池过多的高度空间，不利于电池的大容量化。

本实施例塑胶件的特征尺寸SJ2(即塑胶件第二圆筒拉伸体与第三圆筒拉伸体高度之和) 满足：0.5mm≤SJ2(＝1.00mm)≤SH-SK/2(＝2.00-2.00/2＝1.00mm)，其中SH为塑胶件U形凸出部的高度，SK为塑胶件U形凸出部的宽度。下限尺寸0.5mm≤SJ2的设置，是考虑到塑胶件的第二圆筒拉伸体和第三圆筒拉伸体能够深入到钢壳内部，实现与钢壳紧配合必须要有一定的深度，这样塑胶件与钢壳装配后就不会发生塑胶件轻易脱落的情况；上限尺寸SJ2≤ SH-SK/2的设置，是考虑到塑胶件开始与钢壳进行装配时，塑胶件U形凸出部的前端半圆部位可以较为容易地实现与钢壳配套的U形开孔部定位和配合，这有利于提高了装配的精度和效率。

本实施例塑胶件特征尺寸SJ4(即塑胶件第三圆筒拉伸体与第四圆筒拉伸体高度之和) 满足：MH+PH+YJB(＝0.25+0.6+2.45＝3.25mm)≤SJ4(＝3.25mm)≤MH+PH+YJB+1.00mm (＝0.25+0.6+2.45+1.00＝4.25mm)，其中MH为金属盖帽第一圆筒体的壁厚、第二圆筒体的壁厚、第一圆筒体裙边的厚度和第二圆筒体裙边的厚度，PH为硬性FR-4基板的厚度，YJB为 MicroUSB接口的厚度(在本实施例中YJB＝2.45mm)。MH+PH+YJB≤SJ4尺寸的设置，是考虑到硬性FR-4基板B面所布置的MicroUSB接口完全收纳在塑胶件第三圆筒拉伸体与第四圆筒拉伸体所形成的内部空腔中，起绝缘和保护作用；SJ4≤MH+PH+YJB+1.00mm的设置，是考虑到塑胶件第三圆筒拉伸体与第四圆筒拉伸体高度之和不能过大，否则占用电池的高度空间，不利于电池的高容量化。

本实施例塑胶件第四圆筒拉伸体高度尺寸SJ3满足：SJ4-SJ2(＝3.25-1.00＝2.25mm)﹤SJ3 (＝2.80mm)﹤SJ4(＝3.25mm)，其中SJ2是塑胶件第二圆筒拉伸体与第三圆筒拉伸体高度之和，SJ4是塑胶件第三圆筒拉伸体与第四圆筒拉伸体高度之和。由于SJ4-SJ3是塑胶件第三圆筒拉伸体的高度，第三圆筒体的高度大于零即0﹤SJ4-SJ3，所以有SJ3﹤SJ4；SJ2是塑胶件第二圆筒拉伸体与第三圆筒拉伸体高度之和，所以有SJ4-SJ3﹤SJ2即SJ4-SJ2﹤SJ3。

本实施例塑胶件U形凸出部408的特征尺寸满足：SJ2(＝1.00mm)﹤SH(＝2.00mm)≤SJ2+SJ3(＝1.00+2.80＝3.80mm)，1.0mm≤SK(＝2.00mm)≤4.00mm，其中SH为塑胶件U 形凸出部的高度，SK为塑胶件U形凸出部的宽度，SJ2为塑胶件第二圆筒拉伸体与第三圆筒拉伸体高度之和，SJ3为塑胶件第四圆筒拉伸体的高度。SJ2﹤SH尺寸的设置，是为了满足塑胶件U形凸出部的前端半圆部位能够与塑胶件第三圆筒体的外壁相交，塑胶件第三圆筒体的外径小于钢壳内径，能够实现塑胶件伸入到钢壳内部进行安装时塑胶件U形凸出部与钢壳U形开孔部的快速定位配合；SH≤SJ2+SJ3的设置，是为了满足塑胶件U形凸出部高度不超出塑胶件第三圆筒体外壁整体高度，否则塑胶件U形凸出部占用电池过多的高度空间，不利于电池的大容量化。塑胶件U形凸出部的宽度SK不能过小即1.0mm≤SK，否则与钢壳安装配合操作困难，生产效率低；塑胶件U形凸出部的宽度SK不能过大即SK≤4.00mm，否则与钢壳开口端容易变形导致外观不良。

本实施例塑胶件凸点支撑部407的特征尺寸SA满足：SD4×cos(β/2)(＝12.10×cos (39°/2)＝11.41mm)≤SA(＝11.42mm)﹤SD4(＝12.10mm)，其中SA为塑胶件两个凸点支撑部之间的最短距离，β为硬性FR-4基板缺口部角度(本实施例β＝39°)，SD4为塑胶件第三圆筒拉伸体的内径。SA﹤SD4尺寸的限制，是为了满足塑胶件凸点支撑部作为钢壳冲点时支撑凸点的功能要求，如果SA≥SD4则塑胶件凸点支撑部的厚度太小，导致其凸点支撑功能不足。SD4×cos(β/2)≤SA尺寸的限制，是因为凸点支撑部的厚度不能太大，即硬性 FR-4基板必须要能够与塑胶件第三圆筒拉伸体、第四圆筒拉伸体形成的内部空腔中，如果SD4 ×cos(β/2)﹥SA，则必然需要增大硬性FR-4基板缺口部的尺寸，导致硬性FR-4基板的元器件有效布置面积减少，这不利于元器件的布置和贴片锡焊。

本实施例硬性FR-4基板关键特征尺寸满足：SD4-1.00mm(＝12.10-1.00＝11.10mm)≤ PD(＝11.90mm)≤SD4-0.10mm(＝12.10-0.10＝12.00mm)，0.4mm≤PH(＝0.60mm)≤1mm， 25°≤β(＝39°)≤60°，其中PD为硬性FR-4基板的直径，β为硬性FR-4基板缺口部角度， PH为硬性FR-4基板的厚度，SD4为塑胶件第三圆筒拉伸体的内径。为了实现硬性FR-4基板能够较好的装配到塑胶件第三圆筒拉伸体与第四圆筒拉伸体形成的内部空腔中，硬性FR-4 基板的直径PD不能过大即PD≤SD4-0.10mm，否则装配困难；同时为了有利于元器件在硬性FR-4基板上的布置和贴片，需要尽量增大硬性FR-4基板的有效贴片面积，因此硬性FR-4 基板的直径PD不能过小即SD4-1.00mm≤PD。硬性FR-4基板的厚度满足0.4mm≤PH≤1mm，如果厚度太薄则硬性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基板占据更多的高度空间，这不利于电池的大容量化。硬性FR-4基板的缺口部角度β影响和决定了塑胶件凸点支撑部的特征尺寸SA，如果β过小导致塑胶件凸点支撑部的壁厚不足，不利于塑胶件凸点支撑部对凸点的有效支撑，因此有25°≤β；如果β过大，则硬性FR-4基板的元器件有效布置面积减少，这不利于元器件的布置和贴片锡焊。

本实施例钢壳的高度GKH满足：GKH(＝48.10mm)≤H-H1-HT-SJ1 (＝50.5-1.5-0-0.70＝48.30mm)，其中H为锂离子二次电池的总高度，H1为金属盖帽第一圆筒体的高度，HT为金属盖帽第二圆筒体超出塑胶件第一圆筒拉伸体的高度(本实施例中 HT＝0mm)，SJ1为塑胶件第一圆筒拉伸体的高度。

本实施例锂离子二次电芯的高度DXH满足：DXH(＝43.0mm)≤GKH-SJ2-SJ3-GKDH(＝48.10-1.00-2.80-0.30＝44.00mm)，其中GKH为钢壳的高度，SJ12为塑胶件第二圆筒拉伸体与第三圆筒拉伸体高度之和，SJ3为塑胶件第四圆筒拉伸体的高度，GKDH为钢壳底部的厚度。

结合图1至图8(b)，本实施例在实际制作时，按以下步骤进行：

(1)首先将电芯正极导线A端与硬性FR-4基板B面的第一端口焊盘J1(即J1端口)焊接，将电芯负极导线A端与硬性FR-4基板B面的第二端口焊盘J2(即J2端口)焊接。如图8(a)所示。(2)将锡焊好所有元器件的硬性FR-4基板5(其中A面锡焊有第二电容C2、第一电容C1、集成IC即U2、保护IC即U1、第三电阻R3、第二电阻R2、LED灯D1，A 面的J3端口锡焊有金属盖帽(即金属盖帽的第二圆筒体裙边底部焊接在硬性FR-4基板A面的J3端口上)，B面锡焊贴片锡焊有第三电容C3、第一电阻R1、电感L1，B面的J4端口锡焊有MicroUSB接口)以A面朝上B面朝下的方式安装到塑胶件4内部空腔中，其中MicroUSB 接口9与塑胶件4第三圆筒拉伸体侧面设置的MicroUSB开口部相配合(即MicroUSB接口开口端配套置于塑胶件的MicroUSB开口部内)，安装到位后金属盖帽6第二圆筒体裙边顶部平面与塑胶件第二支撑平台底部平面接触，即相焊接在一起的硬性FR-4基板与金属盖帽第二圆筒体裙边卡装在塑胶件第二支撑平台上(由第二圆筒拉伸体402底部超出第三圆筒拉伸体 403内壁形成第二支撑平台)；金属盖帽的第二圆筒体收纳在塑胶件的第一圆筒拉伸体和第二圆筒拉伸体形成的内部空腔中，金属盖帽6的第一圆筒体穿过塑胶件第一圆筒拉伸体的金属盖帽开口部凸出塑胶件4的第一圆筒拉伸体上端平面。如图8(b)所示。

(3)将电芯正极导线B端与锂离子二次电芯的正极端焊接，将电芯负极导线B端与锂离子二次电芯的负极端焊接。

(4)将锂离子二次电芯从钢壳开口端装入钢壳内部，接着将塑胶件第四圆筒拉伸体前端伸入到钢壳内部，然后以塑胶件外壁设置的U形凸出部对准并相配套卡装在钢壳U形开孔部上作为定位，依次将塑胶件第四圆筒拉伸体、塑胶件第三圆筒拉伸体、塑胶件第二圆筒拉伸体伸入到钢壳内部，安装到位后钢壳开口端卡装在塑胶件第一支撑平台上(由塑胶件第一圆筒拉伸体底部超出第二圆筒拉伸体外壁形成第一支撑平台)即塑胶件的第一圆筒拉伸体外露在钢壳外，塑胶件的MicroUSB开口部正对钢壳的MicroUSB开孔部。

(5)用钢针对塑胶件的第二圆筒拉伸体、第三圆筒拉伸体、第四圆筒拉伸体凸点支撑部与钢壳的结合部实施冲压，钢壳受力变形嵌入塑胶件的凸点支撑部中，实现了塑胶件与钢壳的固定。

完成自带MicroUSB充电接口并且集成充电管理、恒压输出、充放电保护等多种功能，具备高集成效率、高容量、高可靠性特点圆柱形锂离子二次电池的制作。

将本实施例的锂离子二次电池，完全放电后，以CV条件给锂离子二次电池进行充电：恒压5V，充电输入接口为MicroUSB接口。图9所示为电池经由MicroUSB接口进行充电，获得的充电电压-充电电流-充电容量关系曲线图，充电时间为97分钟，最大充电电流为630mA，合计的充电容量为750.2mAh，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。

将充满电的电池，以恒流1500mA进行放电，截止电压1.0V，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，锂离子二次电池的放电电压为1470mV～1474mV，稳定在1.50±0.10V范围内，达成了以1500mA电流进行恒压输出的功能，整个放电过程放电容量为1486.2mAh。放电终了，放电电压突降到0.934V，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，由于往往采用两个或多个硬性FR-4 基板进行锡焊拼接，导致加工工艺较为复杂，加工难度较大，加工成本较高。即本实施例的技术方法，能够实现比现有技术高出约1/3的组装集成效率。

需要说明的是，本实施例虽然是以降压恒压1.50V输出型锂离子电池为例进行说明，但是同样适用于锂离子二次电池需要升压恒压输出的工况，例如9V恒压输出锂离子电池等。

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。

实施例2

一种锂离子二次电池，其结构与实施例1中的锂离子二次电池的结构相类似，其不同之处在于：恒定输出电压为1.50V，第三电阻R3规格为1.25K±1％，锂离子二次电池对应的最大充电电流为500mA。

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

1.一种锂离子二次电池，其特征在于：包括锂离子二次电芯、钢壳、MicroUSB接口、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基板和金属盖帽，实现MicroUSB接口可充电、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；所述塑胶件包括第一圆筒拉伸体、第二圆筒拉伸体、第三圆筒拉伸体和第四圆筒拉伸体，第一圆筒拉伸体顶部设置有金属盖帽开口部，第四圆筒拉伸体的侧面设置有MicroUSB开口部，第三圆筒拉伸体和第四圆筒拉伸体的内壁设置有两个相对称的凸点支撑部，第一圆筒拉伸体、第二圆筒拉伸体、第三圆筒拉伸体和第四圆筒拉伸体的外壁共同设置有U形凸出部；所述钢壳开口端侧面设置有U形开孔部，该U形开孔部与塑胶件外壁设置的U形凸出部相配合，起安装导引定位的作用；所述硬性FR-4基板的外形轮廓为圆形平板拉伸体，同时在左右两侧设置有两个相对称的缺口部，该缺口部与塑胶件的凸点支撑部相配合，起安装定位的作用；所述塑胶件作为硬性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、收纳于塑胶件内部空腔的硬性FR-4基板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、与钢壳U形开孔部和MicroUSB开孔部装配配合的结构体、与金属盖帽装配配合的结构体；所述金属盖帽的第一圆筒体作为电池的正极端子，金属盖帽第一圆筒体和金属盖帽第二圆筒体的内部空腔作为硬性FR-4基板A面贴片锡焊元器件的收纳体，金属盖帽透光孔作为LED灯光投射用途，金属盖帽第二圆筒体裙边作为金属盖帽与硬性FR-4基板锡焊连接的部位同时兼做整个金属盖帽外部受力的支撑体；所述塑胶件、金属盖帽、钢壳零件的功能复用、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；单一硬性FR-4基板、塑胶件U形凸出部、塑胶件凸点支撑部、钢壳U形开孔部结构特征的设置，有利于简化集成安装工艺，提高集成的效率，提高结构的可靠性；锂离子二次电芯置于钢壳内，锂离子二次电芯的正极端、负极端分别通过电芯正极导线、电芯负极导线与硬性FR-4基板B面的第一端口焊盘、第二端口焊盘相对应连接，金属盖帽置于塑胶件内且金属盖帽的第一圆筒体凸出塑胶件第一圆筒拉伸体上端平面，焊接好各元器件的硬性FR-4基板以A面朝上的方式安装在塑胶件内且MicroUSB接口开口端配套置于塑胶件的MicroUSB开口部内，硬性FR-4基板的A面与金属盖帽第二圆筒体裙边底部焊接在一起，塑胶件以第一圆筒拉伸体外露的方式配套安装在钢壳开口端内且塑胶件的U形凸出部相配套卡装在钢壳的U形开孔部上、塑胶件的MicroUSB开口部正对钢壳MicroUSB开孔部；

所述塑胶件的关键特征尺寸满足：0.5mm≤SJ1≤1.5mm，0.5mm≤SJ2≤SH-SK/2，MH+PH+YJB≤SJ4≤MH+PH+YJB+1.00mm，SJ2﹤SH≤SJ2+SJ3，1.0mm≤SK≤4.00mm，SD4×cos(β/2)≤SA﹤SD4，其中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与第三圆筒拉伸体高度之和，SH为塑胶件U形凸出部的高度，SK为塑胶件U形凸出部的宽度，SJ4为塑胶件第三圆筒拉伸体与第四圆筒拉伸体高度之和，MH为金属盖帽第一圆筒体的壁厚、第二圆筒体的壁厚、第一圆筒体裙边的厚度和第二圆筒体裙边的厚度，PH为硬性FR-4基板的厚度，YJB为MicroUSB接口的厚度，SJ3为塑胶件第四圆筒拉伸体的高度，SA为塑胶件两个凸点支撑部之间的最短距离，β为硬性FR-4基板缺口部角度，SD4为塑胶件第三圆筒拉伸体的内径。

2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于：所述硬性FR-4基板关键特征尺寸满足：SD4-1.00mm≤PD≤SD4-0.10mm，0.4mm≤PH≤1mm，25°≤β≤60°，其中PD为硬性FR-4基板的直径，β为硬性FR-4基板缺口部角度，PH为硬性FR-4基板的厚度，SD4为塑胶件第三圆筒拉伸体的内径。

3.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于：所述塑胶件包括第一圆筒拉伸体、第二圆筒拉伸体、第三圆筒拉伸体和第四圆筒拉伸体，第一圆筒拉伸体、第二圆筒拉伸体、第三圆筒拉伸体和第三圆筒拉伸体同轴线；第一圆筒拉伸体和第二圆筒拉伸体以内壁平齐的方式自上而下依次相连为一体，第一圆筒拉伸体底部超出第二圆筒拉伸体外壁形成第一支撑平台；第二圆筒拉伸体和第三圆筒拉伸体以外壁平齐的方式自上而下依次相连为一体，第二圆筒拉伸体底部超出第三圆筒拉伸体内壁形成第二支撑平台；第三圆筒拉伸体和第四圆筒拉伸体以内壁平齐的方式自上而下依次相连为一体，第三圆筒拉伸体底部超出第四圆筒拉伸体外壁形成第三支撑平台；所述塑胶件第一圆筒拉伸体的外径SD1满足：SD1＝GW；所述塑胶件第二圆筒拉伸体、第三圆筒拉伸体的外径SD2满足：SD2＝GN；塑胶件第四圆筒拉伸体的外径SD5满足：SD2-1.00mm≤SD5﹤GN；所述塑胶件第三圆筒拉伸体、第四圆筒拉伸体的内径SD4满足：SD5-2.00mm≤SD4≤SD5-1.00mm；所述塑胶件第一圆筒拉伸体、第二圆筒拉伸体的内径SD3满足：SD4-4.00mm≤SD3≤SD4-0.50mm；其中GW为钢壳外径，GN为钢壳内径，单位为mm。

4.根据权利要求1～3任一所述的锂离子二次电池，其特征在于：所述金属盖帽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，第一圆筒体的上端端面为倒角结构，第一圆筒体的下端和第二圆筒体的下端均设置有朝外的裙边，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，第一圆筒体的裙边设置有均布的透光孔；所述金属盖帽的关键特征尺寸满足：SD3-1.00mm≤M2≤SD3，SJ1+(SJ2+SJ3-SJ4)+MH≤H2≤SJ1+(SJ2+SJ3-SJ4)+MH+0.20mm且Yjmax+MH≤H2，0.3mm≤MJ≤(SA-M2)/2，其中M2为金属盖帽第二圆筒体的外径，H2为金属盖帽第二圆筒体的高度，SD3为塑胶件第一圆筒拉伸体的内径，SJ1为塑胶件第一圆筒拉伸体的高度，(SJ3+SJ2-SJ4)为塑胶件第二圆筒拉伸体的高度，MH为金属盖帽第一圆筒体的壁厚、第二圆筒体的壁厚、第一圆筒体裙边的厚度和第二圆筒体裙边的厚度，Yjmax为硬性FR-4基板A面所贴片锡焊的元器件最大高度，MJ为金属盖帽的第二圆筒体裙边宽度，SA为塑胶件两个凸点支撑部之间的最短距离，单位mm。