CN114204127B - 一种聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法 - Google Patents

一种聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法，包括：第一步，将聚合物锂离子电芯与电池保护电路板焊接；第二步，在电芯的前沿台阶内，粘贴双面胶带；第三步，将电池保护电路板的软连接保护板FPC，向上进行第一次折弯；第四步，将保护壳体套在电池保护电路板中的PCB基板的四周，然后弯折软连接保护板FPC，使得保护壳体的内壁与双面胶带的前侧相粘接；第五步，将绝缘防火胶带罩在保护壳体的外侧及电芯的上部外侧；第六步，在电芯及保护壳体外表面包裹防火标签，并在防火标签上粘贴提手胶带，获得聚合物锂离子电池。本发明设计科学，所装配的电池能够对电芯及电池保护电路板进行有效的绝缘防护，提高电池在安全测试中的安全性。

Description

一种聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法
技术领域
本发明涉及聚合物锂离子电池技术领域，特别是涉及一种聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法。
背景技术
目前，聚合物锂离子电池具有比能量高、循环使用次数多、存储时间长等优点，不仅在便携式电子设备上如移动电话、智能手表，蓝牙耳机、数码摄像机和手提电脑得到广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面，因此对锂离子电池的安全性能要求越来越高。
对于聚合物锂离子电池，通常采用的传统电池绝缘保护结构，没有对电池上的电池保护电路板(主要包括软连接保护板FPC，也称为柔性线路板)进行有效的防护，因此使得在电池的安全测试(例如在多次跌落后是否存在膨胀问题、漏液问题的测试)中，软连接保护板FPC很容易受力，进而损伤到电芯本体，从而造成安全失效，引发一系列问题。
因此，目前迫切需要开发出一种技术，其能够对聚合物锂离子电池的电芯以及电池保护电路板进行有效的绝缘防护，避免电池保护电路板由于外部受力而造成电池内部的损伤。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法。
为此，本发明提供了一种聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法，包括以下步骤：
第一步，将聚合物锂离子电芯顶部的正极耳和负极耳，分别与电池保护电路板的PCB基板上的正极镍片和负极镍片进行激光焊接；
聚合物锂离子电芯的前侧上部，设置有横向分布的前沿台阶；
该电池保护电路板，包括PCB基板和软连接保护板FPC；
水平分布的PCB基板的一端，与软连接保护板FPC的一端相焊接；
第二步，在聚合物锂离子电芯的正极耳和负极耳根部的前沿台阶内，粘贴横向分布的双面胶带；
第三步，将焊接后的电池保护电路板中的软连接保护板FPC，顶端向上进行第一次折弯，使得软连接保护板FPC与PCB基板相垂直；
第四步，将一个环形的保护壳体，从上到下套在电池保护电路板中的PCB基板的四周外侧，同时，软连接保护板FPC从下往上贯穿通过所述保护壳体的内腔，然后第二次弯折已套上保护壳体的软连接保护板FPC，使得保护壳体位于前沿台阶内并且其背面与双面胶带的前侧相粘接；
第五步，将一个开口向下且左右两侧开口的绝缘防火胶带，从下往上罩在所述保护壳体的外侧以及聚合物锂离子电芯的上部外侧；
第六步，在聚合物锂离子电芯以及保护壳体的外表面，包裹上防火标签；然后在防火标签上，粘贴提手胶带，从而获得聚合物锂离子电池的装配。
优选地，软连接保护板FPC在远离PCB基板的一端，设置有间隔分布的正极输出端子和负极输出端子。
优选地，软连接保护板FPC在远离PCB基板的一端，设置有间隔分布的两个定位孔。
优选地，绝缘防火胶带，是聚酰亚胺胶带；
双面胶带，是涤纶树脂材质的基材双面胶；
防火标签的材质是涤纶树脂。
优选地，保护壳体内，设置有中间卡槽；
中间卡槽，与电池保护电路板中的PCB基板相卡接。
优选地，保护壳体的内腔右边的前侧或者后侧，设置有第二加强筋；
保护壳体的内腔左边的前后两侧，分别设置有一排第一加强筋；
每排第一加强筋，包括多个等间距分布的第一加强筋；
两排第一加强筋之间，具有中间卡槽。
优选地，防火标签，包括上下分布的顶部凸起和底胶异形部；
顶部凸起，用于粘贴在聚合物锂离子电芯的正面；
底胶异形部，用于包裹聚合物锂离子电芯的底角部分。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法，其设计科学，所装配的电池，能够对电芯以及电池保护电路板进行有效的绝缘防护，避免电池保护电路板由于外部受力而造成电池内部的损伤，提高电池在安全测试中的安全性和可靠性，具有重大的实践意义。
附图说明
图1为本发明提供的一种聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法的流程图；
图2a为本发明提供的一种聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法，所装配获得的全测试用聚合物锂离子电池的正面结构示意图；
图2b为本发明提供的一种聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法，所装配获得的全测试用聚合物锂离子电池的背面结构示意图；
图2c为本发明提供的一种聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法，所装配获得的全测试用聚合物锂离子电池的右视图；
图3为本发明提供的一种聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法，所装配的全测试用聚合物锂离子电池的立体分解示意图；
图4为本发明提供的一种聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法，其使用的电池保护电路板的结构示意图；
图5为本发明提供的一种聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法，其使用的保护壳体的结构示意图；
图6a为本发明提供的一种聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法，其使用的提手胶带具有的提手部分，位于聚合物锂离子电芯背面的位置示意图；
图6b为本发明提供的一种聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法，其使用的提手胶带具有的电芯粘贴部分，位于聚合物锂离子电芯正面的位置示意图；
图7为本发明提供的一种聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法，其使用的防护标签处于展开状态时的结构示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参见图1至图7，本发明提供了一种聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法，包括以下操作步骤：
第一步，将聚合物锂离子电芯6顶部的正极耳601和负极耳602，分别与电池保护电路板3的PCB基板30上的正极镍片301和负极镍片302进行激光焊接；焊接点可以是2*2排列；
聚合物锂离子电芯6的前侧上部，设置有横向分布的前沿台阶600(即一个缺口槽)；
该电池保护电路板3，包括PCB基板30和软连接保护板FPC 31(也称为柔性线路板)；
水平分布的PCB基板30的一端，与软连接保护板FPC 31的一端相焊接；
第二步，在聚合物锂离子电芯6的正极耳601和负极耳602根部的前沿台阶600内，粘贴横向分布的双面胶带2；
第三步，将焊接后的电池保护电路板3中的软连接保护板FPC 31，顶端向上进行第一次折弯，使得软连接保护板FPC 31与PCB基板30相垂直；
第四步，将一个环形的保护壳体4，从上到下套在电池保护电路板3中的PCB基板30的四周外侧，同时，软连接保护板FPC 31从下往上贯穿通过所述保护壳体4的内腔，然后第二次弯折已套上保护壳体4的软连接保护板FPC31，使得保护壳体4位于前沿台阶600内并且其背面与双面胶带2的前侧相粘接；
第五步，将一个开口向下且左右两侧开口的绝缘防火胶带1，从下往上罩在所述保护壳体4的外侧以及聚合物锂离子电芯6的上部外侧；
需要说明的是，具体实现上，绝缘防火胶带1的顶部，设置有预留的开口(图略)，作为预留的避让结构，让软连接保护板FPC 31向上贯穿通过。
第六步，在聚合物锂离子电芯6以及保护壳体4的外表面，包裹上防火标签5；然后在防火标签5上，粘贴提手胶带7，从而获得聚合物锂离子电池。因此，通过提手胶带7，可以方便地拿取电池。
需要说明的是，通过第五步和第六步，可以使得聚合物锂离子电芯6的外露金属部分(即正极耳601和负极耳602)和电池保护电路板3的外露金属部分(包括PCB基板30上的正极镍片301和负极镍片302)，被包裹(除软连接保护板FPC 31上的正极输出端子331和负极输出端子332外露之外，电池保护电路板3无金属外露部分)，防止外露，起到绝缘防护的作用。
在本发明中，需要说明的是，在聚合物锂离子电芯6焊接电池保护电路板3之后，通过以上装配步骤，可以使得聚合物锂离子电芯6和电池保护电路板3被绝缘防火胶带1以及防火标签5所包裹，在包裹后，通过软连接保护板FPC 31顶端的正极输出端子331和负极输出端子332，可以与外部测试设备(例如现有的Arbin BT2000充放电测试系统)或者具体的用电产品进行连接，可以进行电池的性能测试。
在本发明中，软连接保护板FPC 31在远离PCB基板30的一端，设置有间隔分布的正极输出端子331和负极输出端子332，用于输出正负极性。
具体实现上，正极输出端子331和负极输出端子332，是厚度为0.05mm的金属端子。
具体实现上，PCB基板30的尺寸为：长度24mm*宽度3.4mm*厚度0.65mm。
需要说明的是，正极输出端子331和负极输出端子332，是金属端子焊接盘，位于软连接保护板FPC 31上的预留位置，用于与需要电池的用电产品(例如手机)结构中电路相焊接连接。从而使电池和产品整机电路连接。
在本发明中，具体实现上，软连接保护板FPC 31在远离PCB基板30的一端，设置有间隔分布的两个定位孔32；
需要说明的是，两个定位孔32，位于软连接保护板FPC 31上的预留位置，用于准确安装到需要电池的用电产品上，例如可以与用电产品上预留的定位柱相对应卡接。
在本发明中，具体实现上，绝缘防火胶带1，可以是黑色PI胶带(聚酰亚胺胶带)，其平铺展开后的尺寸为：长度25.8mm*宽度12mm*厚度0.03mm；通过前后包裹，使电池保护电路板3和聚合物锂离子电芯6无金属外露，从而起到绝缘的作用。
在本发明中，具体实现上，双面胶带2，可以是PET(涤纶树脂)材质的基材双面胶，尺寸为：长度24mm*宽度3mm*厚度0.1mm；双面胶带2粘贴在聚合物锂离子电芯6的正极耳601和负极耳602根部前侧下方，用来固定折弯后的软连接保护板FPC 31的下端。
在本发明中，具体实现上，保护壳体4内，设置有中间卡槽40；
中间卡槽40，与电池保护电路板3中的PCB基板30相卡接。
具体实现上，保护壳体4的材质是黑色PC(聚碳酸酯)，是防撞的塑料壳体；
具体实现上，保护壳体4的内腔右边的前侧或者后侧，设置有第二加强筋42；
需要说明的是，只是单侧设计第二加强筋42，是为了对电池保护电路板3上焊接软连接保护板FPC 31的位置进行避让，以免无法装配造成干涉。
保护壳体4的内腔左边的前后两侧，分别设置有一排第一加强筋；
每排第一加强筋，包括多个等间距分布的第一加强筋41；
两排第一加强筋之间，具有中间卡槽40；
在本发明中，具体实现上，防火标签5，其材质是：PET(涤纶树脂)；尺寸为：长度25.5mm*宽度4mm*厚度0.1mm。
具体实现上，防火标签5，包括上下分布的顶部凸起51和底胶异形部52；
顶部凸起51，用于粘贴在聚合物锂离子电芯6的正面；
需要说明的是，顶部凸起5的设计，是为了让防火标签5从聚合物锂离子电芯6背面包裹过来到聚合物锂离子电芯6的正面后，通过顶部凸起5能粘贴在聚合物锂离子电芯6的本体上，以防止翘起；
底胶异形部52，用于包裹聚合物锂离子电芯6的底角部分。
需要说明的是，底胶异形部52，是为了包裹聚合物锂离子电芯6的底角部分，不外露聚合物锂离子电芯6的底部金属封边，用来绝缘保护，最终起到对聚合物锂离子电芯6进行全包裹绝缘的效果。
在本发明中，具体实现上，聚合物锂离子电芯6，其尺寸为长度29.9mm*宽度27.1mm*厚度5.49mm。聚合物锂离子电芯6的正极耳和负极耳的长度需要提前裁切好并整平，方便激光焊接和保护板。
在本发明中，具体实现上，提手胶带7，材质：PET(涤纶树脂)，尺寸为：长度30.4mm*宽度25mm*厚度0.05mm。
具体实现上，提手胶带7，包括相连接的提手部分71和电芯粘贴部分72；
电芯粘贴部分72与聚合物锂离子电芯6的正面相粘接；
需要说明的是，提手胶带7的电芯粘贴部分72，从聚合物锂离子电芯6的正面沿着侧边，弯折到聚合物锂离子电芯6的背面，然后留除没有胶的提手部分71，用来当取放电池的提手使用。
需要说明的是，经过应用本发明，在对电池进行安全测试时，能够对电芯以及电池保护电路板进行有效的绝缘防护，避免电池保护电路板由于外部受力而造成电池内部的损伤。例如，在进行最基本的电池安全测试“模拟整机跌落测试”时，现有的无壳体防护结构的装配电池经过预设高度(例如1.95米)的跌落，其六个侧面分别进行两轮跌落测试后，如果无鼓胀无漏液，则测试通过，否则测试不通过。而采用本发明的加入防护壳体的装配电池结构，在经过预设高度(例如1.95米)的跌落，其六个侧面分别进行三轮跌落测试后，测试通过，能够保证电池无鼓胀和无漏液问题。
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法，其设计科学，所装配的电池，能够对电芯以及电池保护电路板进行有效的绝缘防护，避免电池保护电路板由于外部受力而造成电池内部的损伤，提高电池在安全测试中的安全性和可靠性，具有重大的实践意义。
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)

1.一种聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，将聚合物锂离子电芯(6)顶部的正极耳(601)和负极耳(602)，分别与电池保护电路板(3)的PCB基板(30)上的正极镍片(301)和负极镍片(302)进行激光焊接；
聚合物锂离子电芯(6)的前侧上部，设置有横向分布的前沿台阶(600)，前沿台阶(600)是缺口槽；
该电池保护电路板(3)，包括PCB基板(30)和软连接保护板FPC(31)；
水平分布的PCB基板(30)的一端，与软连接保护板FPC(31)的一端相焊接；
第二步，在聚合物锂离子电芯(6)的正极耳(601)和负极耳(602)根部的前沿台阶(600)内，粘贴横向分布的双面胶带(2)；
第三步，将焊接后的电池保护电路板(3)中的软连接保护板FPC(31)，顶端向上进行第一次折弯，使得软连接保护板FPC(31)与PCB基板(30)相垂直；
第四步，将一个环形的保护壳体(4)，从上到下套在电池保护电路板(3)中的PCB基板(30)的四周外侧，同时，软连接保护板FPC(31)从下往上贯穿通过所述保护壳体(4)的内腔，然后第二次弯折已套上保护壳体(4)的软连接保护板FPC(31)，使得保护壳体(4)位于前沿台阶(600)内并且其背面与双面胶带(2)的前侧相粘接；
第五步，将一个开口向下且左右两侧开口的绝缘防火胶带(1)，从下往上罩在所述保护壳体(4)的外侧以及聚合物锂离子电芯(6)的上部外侧；
第六步，在聚合物锂离子电芯(6)以及保护壳体(4)的外表面，包裹上防火标签(5)；然后在防火标签(5)上，粘贴提手胶带(7)，从而获得聚合物锂离子电池的装配；
保护壳体(4)内，设置有中间卡槽(40)；
中间卡槽(40)，与电池保护电路板(3)中的PCB基板(30)相卡接。
2.如权利要求1所述的聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法，其特征在于，软连接保护板FPC(31)在远离PCB基板(30)的一端，设置有间隔分布的正极输出端子(331)和负极输出端子(332)。
3.如权利要求1所述的聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法，其特征在于，软连接保护板FPC(31)在远离PCB基板(30)的一端，设置有间隔分布的两个定位孔(32)。
4.如权利要求1所述的聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法，其特征在于，绝缘防火胶带(1)，是聚酰亚胺胶带；
双面胶带(2)，是涤纶树脂材质的基材双面胶；
防火标签(5)的材质是涤纶树脂。
5.如权利要求1所述的聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法，其特征在于，保护壳体(4)的内腔右边的前侧或者后侧，设置有第二加强筋(42)；
保护壳体(4)的内腔左边的前后两侧，分别设置有一排第一加强筋；
每排第一加强筋，包括多个等间距分布的第一加强筋(41)；
两排第一加强筋之间，具有中间卡槽(40)。
6.如权利要求1至5中任一项所述的聚合物锂离子电池的绝缘保护装配方法，其特征在于，防火标签(5)，包括上下分布的顶部凸起(51)和底胶异形部(52)；
顶部凸起(51)，用于粘贴在聚合物锂离子电芯(6)的正面；
底胶异形部(52)，用于包裹聚合物锂离子电芯(6)的底角部分。
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