CN115663378A - 适用于煤气灶点火用途的锂离子二次电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于煤气灶点火用途的锂离子二次电池，包括底座、钢壳、元器件、塑胶件、硬性FR‑4基板、金属盖帽、第一锂离子电芯、第二锂离子电芯、第三锂离子电芯、标贴、TYPE C USB接口和负极金属带，实现电池顶部设置的TYPE C USB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、大电流放电多位一体功能。与现有技术相比，本发明的锂离子二次电池，工艺简单，易于安装，集成效率高，可靠性高，具有大电流放电的能力。

Description

适用于煤气灶点火用途的锂离子二次电池

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池，尤其是涉及一种适用于煤气灶点火用途的锂离子二次电池，该锂离子二次电池集成了大电流放电、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，电池上端设置有TYPE C USB接口和具备充电输入功能，同时兼具高容量的单板式锂离子二次电池。

背景技术

一次电池广泛应用在煤气灶点火装置中，但是存在低带电量情况下一次电池的输出电压偏低且不稳定、大电流放电能力不足等问题。锂离子二次电池具有高容量、高电压、可循环使用、可大电流放电等特点，具有替代一次电池应用于煤气灶点火用途的良好潜力。

锂离子二次电池替代一次电池的实际应用过程中，需要进行相应充电电路、保护电路、接口、结构件等的集成，一方面是为了满足锂离子二次电池安全管理和保护的需求，一方面也是为了满足功能应用方面的需求。例如，可以将恒压1.5V输出电路与锂离子二次电芯进行集成，使得锂离子二次电池可以替代碱性锌-二氧化锰原电池进行使用，这就方便的拓展了锂离子二次电池的应用领域。更进一步，锂离子二次电池集成充电接口和充电电路，以适用常规的智能手机充电器，规避了配置专用充电器，可较大程度降低锂离子二次电池的使用成本。

现有的锂离子二次电池集成方法，往往存在以下的问题：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。例如在结构上往往设置多个塑胶零件，或设置多个电路板，这就导致多个零部件相互之间需要定位、拼装，工艺非常复杂。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原电池相比，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集成应用的需求，如何将锂离子二次电池的性能及结构特点结合应用使用的要求，将锂离子二次电池的充电管理、输出管理、保护、外形结构、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，将电池的空间尽最大可能留给电芯，提高整个电池的比能量；同时，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，提供一种适用于煤气灶点火用途的锂离子二次电池，具备TYPE C USB充电输入接口、恒定电压输出功能、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、更大放电电流、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最大放电电流可以提高约50％，容量可以提高约20％，该锂离子二次电池具备TYPE C USB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、较大电流放电，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。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应用在煤气灶点火装置中。

本发明通过以下方案实现：

一种适用于煤气灶点火用途的锂离子二次电池(在文中，“锂离子二次电池”部分简称为“电池”或“二次电池”)，包括底座、钢壳、元器件(包括充电IC、保护IC、第一降压IC、第二降压IC、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第一电感、第二电感、第三电感、第一LED灯、第二LED灯等)、塑胶件、硬性FR-4基板、金属盖帽、第一锂离子电芯、第二锂离子电芯、第三锂离子电芯、标贴、TYPE C USB接口和负极金属带，实现电池顶部设置的TYPE C USB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、大电流放电多位一体功能。

所述底座置于钢壳内底部位置，第一锂离子电芯、第二锂离子电芯、第三锂离子电芯的下端部分与底座的电芯收纳腔配合安装，第一锂离子电芯的上端通过其针状正极引脚、针状负极引脚分别与硬性FR-4基板A面的第一端口焊盘、第四端口焊盘相对应连接在一起，第二锂离子电芯的上端通过其针状正极引脚、针状负极引脚分别与硬性FR-4基板A面的第二端口焊盘、第五端口焊盘相对应连接在一起，第三锂离子电芯的上端通过其针状正极引脚、针状负极引脚分别与硬性FR-4基板A面的第三端口焊盘、第六端口焊盘相对应连接在一起。金属盖帽的第一回转体穿过塑胶件的帽头开口部，并且金属盖帽的第一回转体上端部分凸出塑胶件的圆柱拉伸体顶部平面；金属盖帽的第一回转体下端部分、第二回转体、第三回转体收纳在塑胶件的第一圆筒体和第二圆筒体内部空腔中，金属盖帽的第四回转体穿过硬性FR-4基板的中心孔且金属盖帽的第四回转体的凹槽部凸出硬性FR-4基板的B面，硬性FR-4基板与金属盖帽通过设置在硬性FR-4基板A面的第八端口焊盘与金属盖帽第三回转体的下端平面之间的焊锡实现导电连接和结构固定。元器件贴片锡焊在硬性FR-4基板的A面上，TYPE C USB接口锡焊在硬性FR-4基板的A面上；硬性FR-4基板以A面朝上、TYPE C USB接口开口端对准塑胶件的USB开口部的方式使得硬性FR-4基板的A面靠圆周边沿区域与塑胶件的第二平台平面相接触，硬性FR-4基板的A面的元器件收纳在塑胶件的第一圆筒体和第二圆筒体内部空腔中，TYPE C USB接口配合安装在塑胶件的USB开口部内；负极金属带的一端锡焊在硬性FR-4基板B面的第七端口焊盘上，负极金属带的另一端沿塑胶件的斜坡部弯折；塑胶件的第二圆筒体、第三圆筒体配套装入钢壳的开口端内且钢壳开口端端部抵在塑胶件的第一平台上，钢壳通过冲出凸点与塑胶件嵌入固定，标贴包裹黏贴在钢壳和塑胶件的第一圆筒体、圆柱拉伸体的外侧表面上；负极金属带的弯折一端紧密压接在塑胶件的斜坡部与对应的钢壳内壁之间，负极金属带与钢壳形成导电连接。

所述金属盖帽包括第一回转体、第二回转体、第三回转体和第四回转体，第一回转体、第二回转体、第三回转体和第四回转体同轴线，第一回转体、第二回转体、第三回转体、第四回转体依次相连，第四回转体靠下端位置设置有凹槽部。金属盖帽第一回转体上端平台作为整个锂离子二次电池与外部负载接触的正极端，金属盖帽第一回转体上端部分作为锂离子二次电池凸出部以保证整个正极端子的外露高度，以满足对外可靠接触的用途。金属盖帽第三回转体有三个方面的功能：一是与硬性FR-4基板A面的第八端口焊盘锡焊导电连接；二是连接第二回转体和第四回转体；三是起支撑金属盖帽作用。金属盖帽凹槽部的设置，可以满足金属盖帽与硬性FR-4基板B面的第九端口焊盘锡焊连接的需求，凹槽部有利于焊锡形成堆锡咬合从而增强金属盖帽与硬性FR-4基板锡焊的牢固性。金属盖帽第一回转体的直径和高度分别为M1、H1，金属盖帽第二回转体的直径和高度分别为M2、H2，金属盖帽第三回转体的直径和高度分别为M3、H3，金属盖帽第四回转体的直径和高度分别为M4、H4。

所述塑胶件包括圆柱拉伸体、第一圆筒体、第二圆筒体和第三圆筒体，圆柱拉伸体、第一圆筒体、第二圆筒体和第三圆筒体同轴线；圆柱拉伸体和第一圆筒体外壁平齐，第一圆筒体和第二圆筒体内壁平齐；圆柱拉伸体、第一圆筒体、第二圆筒体和第三圆筒体从上到下依次顺序相连；第一圆筒体底部超出第二圆筒体外壁形成第一平台，第二圆筒体底部超出第三圆筒体外壁形成第三平台，第二圆筒体底部超出第三圆筒体内壁形成第二平台；圆柱拉伸体顶部中间位置设置有帽头开口部，圆柱拉伸体的顶部靠外侧面位置设置有USB开口部，圆柱拉伸体底面位于USB开口部的周边位置上设置有USB围沿凸出部，第二圆筒体内壁靠近USB开口部位置设置有USB限位条；第一圆筒体和第二圆筒体的内壁共同设置有多个加强筋，第二圆筒体和第三圆筒体的外壁共同设置有斜坡部。塑胶件圆柱拉伸体的直径为SD1、高度为SJ4；塑胶件第一圆筒体的外径为SD1、内径为SD4、高度为SJ1-SJ4；塑胶件第二圆筒体的外径为SD2、内径为SD4、高度为SJ2；塑胶件第三圆筒体的外径为SD3、内径为SD6、高度为SJ3-SJ2；塑胶件帽头开口部的直径为SD5；塑胶件斜坡部的宽度为SB，斜坡部下端外壁的最小半径为SC(即斜坡部下端外壁至塑胶件中心轴线的最小距离)；塑胶件USB限位条与USB围沿凸出部之间的间隙宽度为SA。

所述底座的整体结构外形为上端开口、下端封闭的圆筒状，包括电芯收纳腔和镂空部两个结构特征。其中电芯收纳腔位于圆筒的中央区域，起与三个锂离子电芯配合安装收纳的功能；三个镂空部均布在电芯收纳腔与圆筒外侧之间的区域。底座有三个方面的功能：一是固定三个锂离子电芯，使得锂离子电芯在钢壳内部不会晃动，集成后的电池满足振动跌落等机械可靠性的要求；二是使得锂离子电芯与钢壳底部和内侧相互绝缘的功能；三是充当夹具，满足三个锂离子电芯正极引脚、负极引脚与硬性FR-4基板对应的端口进行锡焊操作的功能要求。DH为底座的高度，DA为底座的外径，DY为电芯收纳腔三个相等的相切圆的直径，DB为底座的底部厚度。

所述钢壳为一端开口的圆筒壳体，钢壳作为锂离子电芯、底座的收纳体，与塑胶件进行安装配合的结构体，与塑胶件安装后进行冲点咬合固定的结构体，与负极金属带进行压紧接触导电的结构体，以及作为锂离子二次电池的总负极输出端。

所述硬性FR-4基板的外形轮廓为一块圆形平板，在中央位置设置有中心孔。硬性FR-4基板的直径为PD，硬性FR-4基板的厚度为PH。硬性FR-4基板的A面贴片锡焊所有的电阻、电容、电感、IC、LED灯等元器件、金属盖帽和TYPE C USB接口，并且设置有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)、J5端口(即第五端口焊盘J5)、J6端口(即第六端口焊盘J6)、J8端口(即第八端口焊盘J8)、J10端口(该端口作为TYPE C USB接口焊盘和定位孔，包含6个焊盘)。硬性FR-4基板的B面未贴片锡焊元器件，但是设置有J7端口(即第七端口焊盘J7)和J9端口(即第九端口焊盘J9)。

所述塑胶件圆柱拉伸体的直径SD1与钢壳的外径GW相等即SD1＝GW，这是为了满足塑胶件与钢壳完成装配后整个电池的外部直径保持一致；所述塑胶件第二圆筒体的外径SD2与钢壳2的内径GN相等即SD2＝GN，这是为了满足塑胶件通过将其第二圆筒体与钢壳进行配合，第二圆筒体伸入到钢壳的内部，如果SD2<GN则装配后塑胶件容易晃动脱落从而影响后续的冲点操作；如果SD2>GN则塑胶件第二圆筒体与钢壳装配困难导致装配效率很低。所述塑胶件第二圆筒体的内径SD4满足：SD2-3.00mm≤SD4≤SD2-2.00mm，其中SD2为塑胶件第二圆筒体的外径SD2。下限尺寸SD2-3.00mm≤SD4的设置，是考虑到如果塑胶件第二圆筒体的内径SD4尺寸过小，则相当于减小了硬性FR-4基板A面的元器件有效贴片面积，不利于元器件的布置和贴片；上限尺寸SD4≤SD2-2.00mm的设置，是考虑到塑胶件第二圆筒体的壁厚(SD2/2-SD4/2即为壁厚)不能太薄，否则冲点操作时由于强度不足发生严重变形导致钢壳与塑胶件不能良好嵌入固定。所述塑胶件第三圆筒体的外径SD3满足：SD6+1.00mm≤SD3≤SD2-0.10mm，其中SD2为塑胶件第二圆筒体的外径，SD6为塑胶件第三圆筒体的内径。下限尺寸SD6+1.00mm≤SD3的设置，是考虑到塑胶件第三圆筒体的壁厚(SD3/2-SD6/2即为壁厚)不能太薄，否则强度不足易变形导致不利于装配；SD3≤SD2-0.10mm的设置，是为了使得塑胶件第三圆筒体的外径SD3小于钢壳的内径，以利于塑胶件与钢壳的装配。所述塑胶件帽头开口部的直径SD5满足：M1≤SD5≤M1+0.20mm，其中M1为金属盖帽第一回转体的直径。金属盖帽第一回转体与塑胶件的帽头开口部相配合，金属盖帽第一回转体上端凸出塑胶件圆柱拉伸体顶部且金属盖帽第一回转体上端伸入到塑胶件的帽头开口部内部，因此必须有塑胶件的帽头开口部的直径SD5大于等于金属盖帽第一回转体的直径M1即M1≤SD5；同时，为了使得金属盖帽第一回转体能够较好盖住塑胶件的帽头开口部的空隙以减少灰尘等异物落入塑胶件第一圆筒体、第二圆筒体和第三圆筒体的内部空腔中，塑胶件的帽头开口部的直径SD5不能过大即SD5≤M1+0.20mm。所述塑胶件圆柱拉伸体、第一圆筒体、第二圆筒体三者的高度总和即SJ1+SJ2满足：UH≤SJ1+SJ2≤UH+1.00mm，其中UH为TYPE C USB接口的高度。下限尺寸UH≤SJ1+SJ2的设置，是为了满足TYPE C USB接口完全收纳在圆柱拉伸体、第一圆筒体、第二圆筒体三者形成的USB开口部中，TYPE C USB接口不会超出圆柱拉伸体的顶部；上限尺寸SJ1+SJ2≤UH+1.00mm的设置，是考虑到塑胶件圆柱拉伸体、第一圆筒体、第二圆筒体三者的高度总和过高则占用整个电池的高度空间，相应减少了锂离子电芯的高度，这不利于高容量化。所述塑胶件圆柱拉伸体的高度SJ4满足：1.00mm≤SJ4≤2.00mm，塑胶件圆柱拉伸体的高度SJ4过高则占用电池的高度空间从而不利于高容量化，塑胶件圆柱拉伸体的高度SJ4过低则塑胶件的强度不足。所述塑胶件第三圆筒体的高度即SJ3-SJ2满足：PH≤SJ3-SJ2≤PH+0.50mm，其中PH为硬性FR-4基板的厚度。硬性FR-4基板卡装在第二圆筒体底部超出第三圆筒体内壁形成第二平台上，硬性FR-4基板完全收纳在第三圆筒体内部空腔中，因此有PH≤SJ3-SJ2；更进一步，塑胶件第三圆筒体的高度过高则占用电池的高度空间从而不利于高容量化，因此有SJ3-SJ2≤PH+0.50mm。

所述塑胶件斜坡部的宽度SB满足：NK≤SB≤NK+2.00mm，其中NK为负极金属带的宽度。斜坡部设置在塑胶件第二圆筒体和第三圆筒体的外壁，斜坡部的宽度SB需满足完全收纳负极金属带的需求即NK≤SB，因为当负极金属带在塑胶件与硬性FR-4基板完成安装后，再将进行下一工序的操作即塑胶件的第二圆筒体、第三圆筒体配套装入钢壳的开口端内且钢壳开口端端部抵在塑胶件的第一平台上，如果负极金属带未能完全完全收纳在斜坡部中，那么有可能出现负极金属带在装配过程中发生左右移动导致难以进行装配或影响装配效率；同时，斜坡部的宽度不能过宽即SB≤NK+2.00mm，因为斜坡部所对应的塑胶件第二圆筒体的壁厚更薄，不利于塑胶件冲点过程中保持良好的强度。所述塑胶件斜坡部下端外壁的最小半径SC(即斜坡部下端外壁至塑胶件中心轴线的最小距离)满足：SD3/2-NH-0.10mm≤SC≤SD3/2-NH，其中NH为负极金属带的厚度，SD3为塑胶件第三圆筒体的外径。尺寸SC≤SD3/2-NH即SC+NH≤SD3/2的设置，是为了满足负极金属带收纳在斜坡部中，不超出塑胶件第三圆筒体下端外壁，以利于塑胶件的第三圆筒体配套装入钢壳的开口端的操作；尺寸SD3/2-NH-0.10mm≤SC的设置，是考虑到如果SC过小，则导致塑胶件第三圆筒体对应斜坡部的壁厚过薄，斜坡部强度下降导致负极金属带与钢壳内壁接触不紧密。

所述负极金属带的弯折一端紧密压接在塑胶件的斜坡部与对应的钢壳内壁之间，负极金属带与钢壳形成导电连接。为保证负极金属带与钢壳的接触效果，同时实现塑胶件与钢壳易于装配的需求，负极金属带的厚度NH必须控制在一定的范围，以满足塑胶件所容许的装配压缩系数YS要求，定义为

其中NH为负极金属带的厚度，SD2为塑胶件第二圆筒体的外径，SD4为塑胶件第二圆筒体的内径。即Ysmin≤YS≤Ysmax，其中Ysmin为塑胶件为保持压紧效果所允许的最小压缩系数，Ysmax为塑胶件保证装配效率所允许的最大压缩系数。负极金属带的厚度满足：

所述金属盖帽第一回转体的直径M1满足：5.00mm≤M1≤9.50mm。M1的下限尺寸即5.00mm≤M1设置，可以保证金属帽头有足够的接触面积，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；M1的上限尺寸即M1≤9.50mm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配合，导致接触不良或接触不上。所述金属盖帽第二回转体的直径M2、第四回转体直径M4满足：1.00mm≤M2≤3.00mm，1.00mm≤M4≤3.00mm。下限尺寸的设置即1.00mm≤M2、1.00mm≤M4是考虑到金属盖帽强度可靠性的要求，如果M2或M4尺寸过小，则其支撑和连接强度不足，可能在使用过程中发生断裂；上限尺寸M2≤3.00mm、M4≤3.00mm尺寸的设置，是考虑到如果第二回转体和第四回转体的直径过大，则贴片或锡焊过程中，金属盖帽的导热能力过大导致需长时间加热焊锡导致锡焊效率低。所述金属盖帽第三回转体的直径M3满足：3.00mm≤M3≤7.00mm，金属盖帽第三回转体的下端平面与硬性FR-4基板A面第八端口焊盘之间的焊锡实现导电连接和结构固定，为了保证锡焊连接的可靠性，金属盖帽第三回转体的下端平面的面积(面积为π/4×M3×M3)不能过小即金属盖帽第三回转体的直径不能过小，因此有3.00mm≤M3；更进一步，金属盖帽第三回转体的直径不能过大，否则将占用过多的硬性FR-4基板A面的面积导致不利于元器件的布置和贴片，因此有M3≤7.00mm。

所述金属盖帽第一回转体、第二回转体和第三回转体三者的高度之和H1+H2+H3满足：SJ1+SJ2+1.50mm≤H1+H2+H3≤SJ1+SJ2+2.50mm，其中SJ1为塑胶件圆柱拉伸体与塑胶件第一圆筒体高度之和，SJ2为塑胶件第二圆筒体的高度。SJ1+SJ2+1.50mm≤H1+H2+H3的设置，是为了使得金属盖帽的头部凸出塑胶件的高度能够符合国际标准规范的要求(标准规范要求大于1.50mm，这里凸出高度等于H1+H2+H3-SJ1-SJ2)，否则有可能由于金属帽头凸出高度过低无法与外部负载配合，导致接触不良或接触不上；H1+H2+H3≤SJ1+SJ2+2.50mm尺寸的设置，是考虑到尽量减少金属帽头占据的高度空间，从而将节余出的高度空间留给锂离子电芯，这有利于电池的大容量化。所述金属盖帽第一回转体的高度H1满足：SJ4+1.50mm≤H1≤SJ1+SJ2-Yjmax+1.50mm，其中SJ1为塑胶件圆柱拉伸体与塑胶件第一圆筒体高度之和，SJ2为塑胶件第二圆筒体的高度，SJ4为塑胶件圆柱拉伸体的高度，Yjmax为硬性FR-4基板A面靠近中心所贴元器件的最大高度。SJ4+1.50mm≤H1尺寸的设置，是为了使得金属盖帽第一回转体凸出塑胶件的高度能够符合国际标准规范的要求(标准规范要求大于1.50mm)，同时使得金属盖帽第一回转体能够完全配合填充塑胶件圆柱拉伸体顶部中间位置设置的帽头开口部空腔；H1≤SJ1+SJ2-Yjmax+1.50mm的设置，是考虑到硬性FR-4基板A面所贴片的元器件不会与金属盖帽第一回转体发生干涉。所述金属盖帽第三回转体的高度H3满足：0.30mm≤H3≤1.00mm，这是由于金属盖帽第三回转体的下端平面与硬性FR-4基板A面第八端口焊盘进行焊锡实现导电连接和结构固定，第三回转体高度不能太小否则强度太低即0.30mm≤H3，同时为了满足贴片锡焊的效果第三回转体高度不能太大否则导热能力过大导致需长时间加热焊锡导致锡焊效率低即H3≤1.00mm。

所述底座的外径DA与钢壳的内径GN相等即DA＝GN，这是考虑到底座需完全装入钢壳内部并且底座在钢壳内部不发生晃动。所述底座的高度DH满足：DXH/3≤DH≤DXH×2/3，其中DXH为第一锂离子电芯、第二锂离子电芯和第三锂离子电芯的高度，底座的高度过低，不利于其固定锂离子电芯(文中描述的锂离子电芯如无特指，都包括第一锂离子电芯、第二锂离子电芯和第三锂离子电芯)功能的实现，因此有DXH/3≤DH；底座的高度过高，一方面会增加底座的用料和成本，另外一方面也会降低锂离子电芯装配到底座的电芯收纳腔的效率。所述底座的电芯收纳腔的三个相等的相切圆直径DY等于锂离子电芯的直径DXC即DY＝DXC，该尺寸的设置是为了满足锂离子电芯在底座的电芯收纳腔中能够良好的固定而不会晃动。所述底座的底部厚度DB满足：0.20mm≤DB≤0.50mm，底座的底部厚度过小则其强度过低可能导致破裂影响绝缘功能，因此0.20mm≤DB；底座的底部厚度过大则占用高度空间，不利于高容量化，因此DB≤0.50mm。

所述硬性FR-4基板关键特征尺寸满足：SD4+0.20mm≤PD≤SD6-0.10mm，0.50mm≤PH≤1.50mm，其中PD为硬性FR-4基板的直径，PH为硬性FR-4基板的厚度，SD4为塑胶件第二圆筒体内径，SD6为塑胶件第三圆筒体的内径。由于第二圆筒体底部超出第三圆筒体内壁形成第二平台，硬性FR-4基板的A面靠圆周边沿区域与塑胶件的第二平台平面相接触安装，为了使得硬性FR-4基板能够平稳的装配在塑胶件的第二平台上，硬性FR-4基板直径不能过小即SD4+0.20mm≤PD，否则由于硬性FR-4基板直径过小导致硬性FR-4基板将伸入到第二圆筒体的内部空腔中；同时，硬性FR-4基板直径不能过大即PD≤SD6-0.10mm，否则由于硬性FR-4基板直径过大导致硬性FR-4基板难以装配到塑胶件的第二平台上。所述硬性FR-4基板的厚度0.50mm≤YH≤1.50mm，如果厚度太薄则硬性FR-4基板的强度不足，导致金属帽头在受到接触压力时候传递到硬性FR-4基板致使其发生严重变形甚至断裂；如果厚度太厚则硬性FR-4基板占据更多的电池高度空间，从而不利于节余出的高度空间留给锂离子电芯，这不利于电池的大容量化。

所述钢壳的高度GH满足：GH≤BH-(H1+H2+H3-SJ1-SJ2)-SJ1，其中BH为电池最大高度，H1为金属盖帽第一回转体的高度，H2为金属盖帽第二回转体的高度，H3为金属盖帽第三回转体的高度，SJ1为塑胶件圆柱拉伸体和第一圆筒体的高度之和，SJ2为塑胶件第二圆筒体的高度。

所述第一锂离子电芯、第二锂离子电芯和第三锂离子电芯的高度DXH满足：DXH≤GH-DB-SJ3-GKDH，其中GH为钢壳的高度，SJ3为塑胶件第二圆筒体和第三圆筒体的高度之和，DB为底座的底部厚度，GKDH为钢壳底部的厚度。

所述适用于煤气灶点火用途的锂离子二次电池，其实现的方式是：

首先将第一锂离子电芯、第二锂离子电芯、第三锂离子电芯的下端部分与底座的电芯收纳腔配合安装，将元器件、金属盖帽、TYPE C USB接口贴片锡焊在硬性FR-4基板的A面上，负极金属带的一端锡焊在硬性FR-4基板B面的第七端口焊盘上。

二是将硬性FR-4基板与第一锂离子电芯、第二锂离子电芯、第三锂离子电芯配合安装，第一锂离子电芯的上端通过其针状正极引脚、针状负极引脚分别与硬性FR-4基板A面的第一端口焊盘J1、第四端口焊盘J4相对应连接在一起，第二锂离子电芯的上端通过其针状正极引脚、针状负极引脚分别与硬性FR-4基板A面的第二端口焊盘J2、第五端口焊盘J5相对应连接在一起，第三锂离子电芯的上端通过其针状正极引脚、针状负极引脚分别与硬性FR-4基板A面的第三端口焊盘J3、第六端口焊盘J6相对应连接在一起。

三是将塑胶件与上述第二步中形成的组合体进行装配，金属盖帽的第一回转体穿过塑胶件的帽头开口部，并且金属盖帽的第一回转体上端部分凸出塑胶件的圆柱拉伸体顶部平面；硬性FR-4基板的A面靠圆周边沿区域与塑胶件的第二平台平面相接触，硬性FR-4基板的A面元器件收纳在塑胶件的第一圆筒体和第二圆筒体内部空腔中，TYPE C USB接口配合安装在塑胶件的USB开口部内；负极金属带的另一端沿塑胶件的斜坡部弯折。

四是将上述第三步中形成的组合体与钢壳进行装配，底座伸入到钢壳内部并且底座的底部接触到钢壳的内部底部，塑胶件的第二圆筒体、第三圆筒体配套装入钢壳的开口端内且钢壳开口端端部抵在塑胶件的第一平台上，负极金属带的弯折一端紧密压接在塑胶件的斜坡部与对应的钢壳内壁之间，负极金属带与钢壳形成导电连接。

五是用钢针对塑胶件的第二圆筒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二圆筒体的壁厚中，实现了塑胶件与钢壳的固定。

六是将标贴包裹黏贴在钢壳和塑胶件第一圆筒体的外侧表面上。

完成自带TYPE C USB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、可大电流放电的适用于煤气灶点火用途的锂离子二次电池的制作。

与现有技术相比，本发明的适用于煤气灶点火用途的锂离子二次电池，具有以下优点：

(1)集成工艺简单。本发明采用了单个圆形硬性FR-4基板，并且将所有的元器件、金属盖帽、TYPE C USB接口贴片锡焊在其表面，摒弃了复杂的由两个或多个硬性FR-4基板进行拼接的组装工艺。本发明将TYPE C USB开口部设置在塑胶件圆柱拉伸体的顶部端面上，这就使得标贴的包裹黏贴操作工艺要求大幅度简化，降低了高精度定位的要求。

(2)高可靠性。底座的设置，对锂离子电芯起到很好的固定作用，可以有效改善锂离子电芯在钢壳内部的晃动问题；金属盖帽第三回转体下端面与硬性FR-4基板A面的第八端口焊盘锡焊连接，同时还可以通过金属盖帽第四回转体与硬性FR-4基板B面的第九端口焊盘锡焊连接，双重焊接可以很好提高金属盖帽与硬性FR-4基板连接的可靠性；塑胶件斜坡部与负极金属带厚度的设置，使得负极金属带与钢壳内壁紧密压接，导电可靠性高。此外，塑胶件第一圆筒体和第二圆筒体的内壁设置的加强筋，塑胶件设置的USB围沿凸出部和USB限位条，均有利于提高结构的可靠性。

(3)集成的效率高。塑胶件作为硬性FR-4基板的支撑体、与TYPE C USB接口装配配合的结构体、与金属盖帽装配配合的结构体、收纳于塑胶件第二圆筒体内部空腔的硬性FR-4基板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、与钢壳凸点咬合的支撑体、与负极金属带紧密压紧的结构体；塑胶件、金属盖帽、钢壳、底座等零件的功能复用、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，本发明的适用于煤气灶点火用途的锂离子二次电池集成了自带TYPE C USB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、大电流放电多位一体功能。

本发明的适用于煤气灶点火用途的锂离子二次电池，结构新颖，制作工艺简单，产品可靠性高。本发明的适用于煤气灶点火用途的锂离子二次电池，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，本发明的适用于煤气灶点火用途的锂离子二次电池可以实现容量提高约20％，最大放电电流能力提高约50％。

附图说明

图1为实施例1适用于煤气灶点火用途的锂离子二次电池的整体外形示意图；

图2为实施例1适用于煤气灶点火用途的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的底座的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面示意图；

图7(b)为实施例1硬性FR-4基板的B面示意图；

图8(a)为实施例1金属盖帽、硬性FR-4基板、TYPE C USB接口、负极金属带、锂离子电芯、底座的装配3D结构示意图；

图8(b)为实施例1金属盖帽、硬性FR-4基板、TYPE C USB接口、负极金属带、锂离子电芯、底座、塑胶件的装配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TYPE C USB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、可大电流放电的实现方法。

一种适用于煤气灶点火用途的锂离子二次电池，为圆柱形(其外形整体尺寸需符合《IEC60086-2：2011》标准所要求的R20S型号尺寸规范要求)，其要求为：32.30mm≤电池直径≤34.20mm(即电池直径最大直径BA＝34.20mm)，电池高度≤61.50mm(即电池最大高度BH＝61.50mm)，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3000mA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底座1、钢壳2、元器件3(包括充电IC、保护IC、第一降压IC、第二降压IC、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第一电感、第二电感、第三电感、第一LED灯、第二LED灯等)、塑胶件4、硬性FR-4基板5、金属盖帽6、第一锂离子电芯7、第二锂离子电芯8、第三锂离子电芯9、标贴10、TYPE C USB接口11(其长度UA＝8.94±0.05mm，宽度UB＝3.16±0.05mm，高度UH＝6.25±0.05mm；)和负极金属带12(其厚度NH＝0.10±0.01mm，宽度NK＝3.00±0.05mm)，本实施例的第一锂离子电芯7、第二锂离子电芯8、第三锂离子电芯9均为以金属铝壳为外壳封装的电容式锂离子单体电芯，型号为13500(直径DXC＝13.70±0.05mm，高度DXH＝49.50⁺⁰ _-1.0mm)，标称电压为3.7V，容量为800mAh；标贴10的厚度为BH＝0.10±0.02mm，标贴的高度为BG＝58.25±0.05mm；电池外壳为钢壳2，其外径为GW＝32.20±0.05mm，内径为GN＝31.20±0.05mm，高度为GH＝56.60±0.05mm，钢壳底部的厚度GKDH＝1.00±0.05mm；底座1置于钢壳2内底部位置，第一锂离子电芯7、第二锂离子电芯8、第三锂离子电芯9的下端部分与底座1的电芯收纳腔102配合安装，第一锂离子电芯7的上端通过其针状正极引脚、针状负极引脚分别与硬性FR-4基板5A面的第一端口焊盘J1、第四端口焊盘J4相对应连接在一起，第二锂离子电芯8的上端通过其针状正极引脚、针状负极引脚分别与硬性FR-4基板5A面的第二端口焊盘J2、第五端口焊盘J5相对应连接在一起，第三锂离子电芯9的上端通过其针状正极引脚、针状负极引脚分别与硬性FR-4基板5A面的第三端口焊盘J3、第六端口焊盘J6相对应连接在一起。金属盖帽6的第一回转体601穿过塑胶件4的帽头开口部405，并且金属盖帽6的第一回转体601上端部分凸出塑胶件4的圆柱拉伸体401顶部平面；金属盖帽6的第一回转体601下端部分、第二回转体602、第三回转体603收纳在塑胶件4的第一圆筒体402和第二圆筒体403内部空腔中，金属盖帽的第四回转体604穿过硬性FR-4基板5的中心孔501且金属盖帽6的第四回转体604的凹槽部605凸出硬性FR-4基板5的B面，硬性FR-4基板5与金属盖帽6通过设置在硬性FR-4基板5A面的J8端口焊盘与金属盖帽6第三回转体603的下端平面之间的焊锡实现导电连接和结构固定。元器件3贴片锡焊在硬性FR-4基板5的A面上，TYPE C USB接口11锡焊在硬性FR-4基板5的A面上；硬性FR-4基板5以A面朝上、TYPE C USB接口11开口端对准塑胶件4的USB开口部406的方式使得硬性FR-4基板5的A面靠圆周边沿区域与塑胶件4的第二平台412平面相接触，硬性FR-4基板5的A面的元器件3收纳在塑胶件4的第一圆筒体402和第二圆筒体403内部空腔中，TYPE C USB接口11配合安装在塑胶件4的USB开口部406内；负极金属带12的一端锡焊在硬性FR-4基板5B面的第七端口焊盘J7上，负极金属带12的另一端沿塑胶件4的斜坡部407弯折；塑胶件4的第二圆筒体403、第三圆筒体404配套装入钢壳2的开口端内且钢壳2开口端端部抵在塑胶件4的第一平台411上，钢壳2通过冲出凸点与塑胶件4嵌入固定，标贴10包裹黏贴在钢壳2和塑胶件4第一圆筒体402、圆柱拉伸体401的外侧表面上；负极金属带12的弯折一端紧密压接在塑胶件4的斜坡部407与对应的钢壳2内壁之间，负极金属带12与钢壳2形成导电连接。

如图3(a)所示，金属盖帽6包括第一回转体601、第二回转体602、第三回转体603和第四回转体604，第一回转体601、第二回转体602、第三回转体603和第四回转体604同轴线，第一回转体601、第二回转体602、第三回转体603、第四回转体604依次相连，第四回转体604靠下端位置设置有凹槽部605。金属盖帽第一回转体601上端平台作为整个锂离子二次电池与外部负载接触的正极端，金属盖帽第一回转体601上端部分作为锂离子二次电池凸出部以保证整个正极端子的外露高度，以满足对外可靠接触的用途。金属盖帽第三回转体603有三个方面的功能：一是与硬性FR-4基板5A面的第八端口焊盘J8锡焊导电连接；二是连接第二回转体602和第四回转体604；三是起支撑金属盖帽作用。金属盖帽6凹槽部605的设置，可以满足金属盖帽6与硬性FR-4基板5B面的第九端口焊盘J9锡焊连接的需求，凹槽部有利于焊锡形成堆锡咬合从而增强金属盖帽6与硬性FR-4基板5锡焊的牢固性。图3(b)显示了金属盖帽6的关键特征尺寸，金属盖帽第一回转体的直径和高度分别为M1、H1，金属盖帽第二回转体的直径和高度分别为M2、H2，金属盖帽第三回转体的直径和高度分别为M3、H3，金属盖帽第四回转体的直径和高度分别为M4、H4。本实施例1中，金属盖帽的以上关键特征尺寸设置如下：M1＝8.00±0.05mm，M2＝2.00±0.05mm，M3＝5.00±0.05mm，M4＝2.00±0.05mm，H1＝4.70±0.05mm，H2＝3.20±0.05mm，H3＝0.60±0.05mm，H4＝2.50±0.05mm。

如图4(a)和图4(b)所示，塑胶件4包括圆柱拉伸体401、第一圆筒体402、第二圆筒体403和第三圆筒体404，圆柱拉伸体401、第一圆筒体402、第二圆筒体403和第三圆筒体404同轴线；圆柱拉伸体401和第一圆筒体402外壁平齐，第一圆筒体402和第二圆筒体403内壁平齐；圆柱拉伸体401、第一圆筒体402、第二圆筒体403和第三圆筒体404从上到下依次顺序相连；第一圆筒体402底部超出第二圆筒体403外壁形成第一平台411，第二圆筒体403底部超出第三圆筒体404外壁形成第三平台413，第二圆筒体403底部超出第三圆筒体404内壁形成第二平台412；圆柱拉伸体401顶部中间位置设置有帽头开口部405，圆柱拉伸体401的顶部靠外侧面位置设置有USB开口部406，圆柱拉伸体401底面位于USB开口部406的周边位置上设置有USB围沿凸出部409，第二圆筒体403内壁靠近USB开口部406位置设置有USB限位条410；第一圆筒体402和第二圆筒体403的内壁共同设置有多个加强筋408，第二圆筒体403和第三圆筒体404的外壁共同设置有斜坡部407。图4(c)、图4(d)显示了塑胶件的部分关键特征尺寸，塑胶件圆柱拉伸体401的直径为SD1、高度为SJ4；塑胶件第一圆筒体402外径为SD1、内径为SD4、高度为SJ1-SJ4；塑胶件第二圆筒体403的外径为SD2、内径为SD4、高度为SJ2；塑胶件第三圆筒体404的外径为SD3、内径为SD6、高度为SJ3-SJ2；塑胶件帽头开口部405的直径为SD5；塑胶件斜坡部407的宽度为SB，斜坡部407下端外壁的最小半径为SC(即斜坡部下端外壁至塑胶件中心轴线的最小距离)；塑胶件USB限位条410与USB围沿凸出部409之间的间隙宽度为SA。本实施例1中，塑胶件的以上关键特征尺寸设置如下：SD1＝32.20±0.05mm，SD2＝31.20±0.05mm，SD3＝31.10±0.05mm，SD4＝28.60±0.05mm，SD5＝8.10±0.05mm，SD6＝29.9±0.05mm，SA＝3.26±0.05mm，SB＝4.25±0.05mm，SC＝15.40±0.05mm，SJ1＝2.50±0.05mm，SJ2＝4.00±0.05mm，SJ3＝5.35±0.05mm，SJ4＝1.50±0.05mm。

图5所示是本实施例的底座1结构示意图。底座1的整体结构外形为上端开口、下端封闭的圆筒状，包括电芯收纳腔102和镂空部101两个结构特征。其中电芯收纳腔102位于圆筒的中央区域，起与三个锂离子电芯配合安装收纳的功能；三个镂空部101均布在电芯收纳腔102与圆筒外侧之间的区域。底座1有三个方面的功能：一是固定三个锂离子电芯，使得锂离子电芯在钢壳2内部不会晃动，集成后的电池满足振动跌落等机械可靠性的要求；二是使得锂离子电芯与钢壳底部和内侧相互绝缘的功能；三是充当夹具，满足三个锂离子电芯正极引脚、负极引脚与硬性FR-4基板5对应的端口进行锡焊操作的功能要求。DH为底座1的高度，DA为底座1的外径，DY为电芯收纳腔102三个相等的相切圆的直径，DB为底座1的底部厚度。本实施例1中，底座1的以上关键特征尺寸设置如下：DA＝31.20±0.05mm，DH＝29.40±0.05mm，DY＝13.70±0.05mm，DB＝0.30±0.05mm。

如图6所示是本实施例的电路原理图，该电路原理图包含以下子电路：充电电路、第一降压电路、第二降压电路、保护电路、接口电路，其中第一降压电路和第二降压电路为并联输出方式，该两路并联降压输出方式使得输出电流增大即集成后电池的大电路放电能力得到提高。该电路的元器件主要有充电IC即U1(型号为ME4068)、第一降压IC即U2(型号为ME3104)、第二降压IC即U3(型号为ME3104)、保护IC即U4(型号为XB5333A)、第一电阻R1(规格为5K±1％)、第二电阻R2(规格为5K±1％)、第三电阻R3(规格为2K±1％)、第四电阻R4(规格为1.5K±1％)、第五电阻R5(规格为5K±1％)、第六电阻R6(规格为2K±1％)、第七电阻R7(规格为50mΩ±1％)、第八电阻R8(规格为158K±1％)、第九电阻R9(规格为100K±1％)、第十电阻R10(规格为100Ω±1％)、第一电感L1(规格：2.2uH/3A)、第二电感L2(规格：2.2uH/3A)、第三电感L3(规格：2.2uH/3A)、第一LED灯LED1(型号为HL0402USR)、第二LED灯LED2(型号为HL0402USG)、第一电容C1(规格为22uF、25V)、第二电容C2(规格为0.1uF、25V)、第三电容C3(规格为22uF、25V)、第四电容C4(规格为22uF、25V)、第五电容C5(规格为100pF、25V)、第六电容C6(规格为0.1uF、25V)、第七电容C7(规格为22uF、25V)、第八电容C8(规格为22uF、25V)、第九电容C9(规格为22uF、25V)、第十电容C10(规格为22uF、25V)，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)、J5端口(即第五端口焊盘J5)、J6端口(即第六端口焊盘J6)、J7端口(即第七端口焊盘J7)、J8端口(即第八端口焊盘J8)、J9端口(即第九端口焊盘J9)、J10端口(该端口作为TYPE C USB接口焊盘和定位孔，包含6个焊盘)。其中J1端口、J4端口分别表示与第一锂离子电芯7针状正极引脚、针状负极引脚进行电连接的端口，J2端口、J5端口分别表示与第二锂离子电芯8针状正极引脚、针状负极引脚进行电连接的端口，J3端口、J6端口分别表示与第三锂离子电芯9针状正极引脚、针状负极引脚进行电连接的端口；J7端口是与负极金属带12的一端锡焊电连接的端口，代表的是锂离子二次电池的总负极端；J8端口表示的是与金属盖帽6的第三回转体603底部进行锡焊连接的焊盘，J9端口表示的是与金属盖帽6的第四回转体604的凹槽部605进行锡焊连接的焊盘，J8端口和J9端口是放电的输出口，代表的是锂离子二次电池的总正极端。J10端口表示的是与TYPE C USB接口进行锡焊的焊盘和定位孔，TYPE C USB接口是充电输入口。

本实施例中保护IC即U4(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)。

本实施例中充电IC即U1(型号为ME4068)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4.7V～16V，该IC可以提供4.2V±1％充电电压给电池充电；充电最大电流可以达到2500mA；充电电流大小由图6中第七电阻R7设置，本实施例R7＝50mΩ对应的最大充电电流为2000mA；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；充电过程有过压保护、短路保护、温度保护)。

本实施例中第一降压IC即U2(型号为ME3104)、第二降压IC即U3(型号为ME3104)的功能为用于电池降压并恒定电压输出，主要性能参数包括：输入电压2.5V～5V，静态电流40μA，低压锁定保护(最低电压≥2.2V)；限流保护(最大电流≤2.7A)；恒定电压输出(1.5MHz恒定频率输出工作；可以最大2.0A电流输出工作)；降压输出的恒定电压大小由图6中第八电阻R8和第九电阻R9设置，本实施例R8＝158K和R9＝100K对应的输出电压为1.58V；温度过高保护(最高温度≤150℃)。

如图7(a)所示，本实施例硬性FR-4基板5的外形轮廓为一块圆形平板，在中央位置设置有中心孔501。硬性FR-4基板的直径为PD，硬性FR-4基板的厚度为PH。硬性FR-4基板5关键特征尺寸设置如下：PD＝29.60±0.05mm，PH＝1.00±0.05mm。如图7(a)所示，硬性FR-4基板5的A面贴片锡焊所有的电阻、电容、电感、IC、LED灯等元器件和TYPE C USB接口11，并且设置有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)、J5端口(即第五端口焊盘J5)、J6端口(即第六端口焊盘J6)、J8端口(即第八端口焊盘J8)、J10端口(该端口作为TYPE C USB接口焊盘和定位孔，包含6个焊盘)。如图7(b)所示，硬性FR-4基板5的B面未贴片锡焊元器件，但是设置有J7端口(即第七端口焊盘J7)和J9端口(即第九端口焊盘J9)。

本实施例的塑胶件4圆柱拉伸体401的直径SD1与钢壳2的外径GW相等即SD1(＝32.20mm)＝GW(＝32.20mm)，这是为了满足塑胶件4与钢壳2完成装配后整个电池的外部直径保持一致；塑胶件4第二圆筒体403的外径SD2与钢壳2的内径GN相等即SD2(＝31.20mm)＝GN(＝31.20mm)，这是为了满足塑胶件4通过将其第二圆筒体403与钢壳2进行配合，第二圆筒体403伸入到钢壳2的内部，如果SD2<GN则装配后塑胶件4容易晃动脱落从而影响后续的冲点操作；如果SD2>GN则塑胶件4第二圆筒体403与钢壳2装配困难导致装配效率很低。塑胶件4第二圆筒体403的内径SD4满足：SD2-3.00mm(＝31.20-3.00＝28.20mm)≤SD4(＝28.60mm)≤SD2-2.00mm(＝31.20-2.00＝29.20mm)，其中SD2为塑胶件4第二圆筒体403的外径SD2。下限尺寸SD2-3.00mm≤SD4的设置，是考虑到如果塑胶件4第二圆筒体403的内径SD4尺寸过小，则相当于减小了硬性FR-4基板A面的元器件有效贴片面积，不利于元器件的布置和贴片；上限尺寸SD4≤SD2-2.00mm的设置，是考虑到塑胶件4第二圆筒体403的壁厚(SD2/2-SD4/2即为壁厚)不能太薄，否则冲点操作时由于强度不足发生严重变形导致钢壳2与塑胶件4不能良好嵌入固定。塑胶件4第三圆筒体404的内径SD3满足：SD6+1.00mm(＝29.90+1.00＝30.90mm)≤SD3(＝31.10mm)≤SD2-0.10mm(＝31.20-0.10＝31.10mm)，其中SD2为塑胶件4第二圆筒体403的外径SD2，SD6为塑胶件第三圆筒体404的内径。下限尺寸SD6+1.00mm≤SD3的设置，是考虑到塑胶件第三圆筒体404的壁厚(SD3/2-SD6/2即为壁厚)不能太薄，否则强度不足易变形导致不利于装配；SD3≤SD2-0.10mm的设置，是为了使得塑胶件第三圆筒体404的外径SD3小于钢壳的内径(因为塑胶件第二圆筒体403的外径SD2等于钢壳内径GN即SD2＝GN)，以利于塑胶件与钢壳的装配。塑胶件4帽头开口部405的直径SD5满足：M1(＝8.00mm)≤SD5(＝8.10mm)≤M1+0.20mm(＝8.00+0.20＝8.20mm)，其中M1为金属盖帽6第一回转体601的直径。金属盖帽6第一回转体601与塑胶件4的帽头开口部405相配合，金属盖帽6第一回转体601上端凸出塑胶件4圆柱拉伸体401顶部且金属盖帽6第一回转体601上端伸入到塑胶件4的帽头开口部405内部，因此必须有塑胶件4的帽头开口部405的直径SD5大于等于金属盖帽6第一回转体601的直径M1即M1≤SD5；同时，为了使得金属盖帽6第一回转体601能够较好盖住塑胶件4的帽头开口部405的空隙以减少灰尘等异物落入塑胶件4第一圆筒体402、第二圆筒体403和第三圆筒体的内部空腔中，塑胶件4的帽头开口部405的直径SD5不能过大即SD5≤M1+0.20mm。塑胶件4圆柱拉伸体401、第一圆筒体402、第二圆筒体403三者的高度总和即SJ1+SJ2满足：UH(＝6.25mm)≤SJ1+SJ2(＝2.50+4.00＝6.50mm)≤UH+1.00mm(＝6.25+1.00＝7.25mm)，其中UH为TYPE C USB接口11的高度。下限尺寸UH≤SJ1+SJ2的设置，是为了满足TYPE C USB接口11完全收纳在圆柱拉伸体401、第一圆筒体402、第二圆筒体403三者形成的USB开口部406中，TYPE C USB接口11不会超出圆柱拉伸体401的顶部；上限尺寸SJ1+SJ2≤UH+1.00mm的设置，是考虑到塑胶件圆柱拉伸体401、第一圆筒体402、第二圆筒体403三者的高度总和过高则占用整个电池的高度空间，相应减少了锂离子电芯的高度，这不利于高容量化。塑胶件4圆柱拉伸体401的高度SJ4满足：1.00mm≤SJ4(＝1.50mm)≤2.00mm，塑胶件4圆柱拉伸体401的高度SJ4过高则占用电池的高度空间从而不利于高容量化，塑胶件4圆柱拉伸体401的高度SJ4过低则塑胶件4的强度不足。塑胶件4第三圆筒体404的高度即SJ3-SJ2满足：PH≤SJ3-SJ2(＝5.35-4.00＝1.35mm)≤PH+0.50mm，其中PH为硬性FR-4基板的厚。硬性FR-4基板5卡装在第二圆筒体403底部超出第三圆筒体404内壁形成第二平台412上，硬性FR-4基板5完全收纳在第三圆筒体404内部空腔中，因此有PH≤SJ3-SJ2；更进一步，塑胶件4第三圆筒体404的高度过高则占用电池的高度空间从而不利于高容量化，因此有SJ3-SJ2≤PH+0.50mm。

塑胶件4斜坡部407的宽度SB满足：NK(＝3.00mm)≤SB(＝4.25mm)≤NK+2.00mm(＝3.00+2.00＝5.00mm)，其中NK负极金属带12的宽度。斜坡部407设置在塑胶件4第二圆筒体403和第三圆筒体404的外壁，斜坡部407的宽度SB需满足完全收纳附负极金属带12的需求即NK≤SB，因为当负极金属带12在塑胶件4与硬性FR-4基板5完成安装后，再将进行下一工序的操作即塑胶件4的第二圆筒体403、第三圆筒体404配套装入钢壳2的开口端内且钢壳2开口端端部抵在塑胶件4的第一平台411上，如果负极金属带12未能完全完全收纳在斜坡部407中，那么有可能出现负极金属带12在装配过程中发生左右的移动导致难以进行装配或影响装配效率；同时，斜坡部407的宽度不能过宽即SB≤NK+2.00mm，因为斜坡部407所对应的塑胶件4第二圆筒体403的壁厚更薄，不利于塑胶件4冲点过程中保持良好的强度。塑胶件4斜坡部407下端外壁的最小半径为SC(即斜坡部下端外壁至塑胶件中心轴线的最小距离)满足：SD3/2-NH-0.10mm(＝31.10/2-0.10-0.10＝15.30mm)≤SC(＝15.35mm)≤SD3/2-NH(＝31.10/2-0.10＝15.40mm)，其中NH为负极金属带12的厚度，SD3为塑胶件4的第三圆筒体404的外径。尺寸SC≤SD3/2-NH即SC+NH≤SD3/2的设置，是为了满足负极金属带12收纳在斜坡部407中，不超出塑胶件4第三圆筒体下端外壁，以利于塑胶件4的第三圆筒体404配套装入钢壳2的开口端的操作；尺寸SD3/2-NH-0.10mm≤SC的设置，是考虑到如果SC过小，则导致塑胶件4第三圆筒体对应斜坡部407的壁厚过薄，斜坡部407强度下降导致负极金属带12与钢壳2内壁接触不紧密。

负极金属带12的弯折一端紧密压接在塑胶件4的斜坡部407与对应的钢壳2内壁之间，负极金属带12与钢壳2形成导电连接。为保证负极金属带12与钢壳2的接触效果，同时实现塑胶件4与钢壳2易于装配的需求，负极金属带12的厚度NH必须控制在一定的范围，以满足塑胶件4所容许的装配压缩系数YS要求，定义为

其中NH为负极金属带12的厚度，SD2为塑胶件4第二圆筒体403的外径，SD4为塑胶件4第二圆筒体403的内径。即Ysmin≤YS≤Ysmax，其中Ysmin为塑胶件4为保持压紧效果所允许的最小压缩系数，Ysmax为塑胶件4保证装配效率所允许的最大压缩系数。本实施Ysmin＝5％，Ysmax＝10％，负极金属带的厚度满足

本实施例金属盖帽第一回转体的直径M1满足：5.00mm≤M1(＝8.00mm)≤9.50mm。M1的下限尺寸即5.00mm≤M1设置，可以保证金属帽头有足够的接触面积，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；M1的上限尺寸即M1≤9.50mm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配合，导致接触不良或接触不上。本实施例金属盖帽第二回转体602的直径M2、第四回转体604直径M4满足：1.00mm≤M2(＝2.00mm)≤3.00mm，1.00mm≤M4(＝2.00mm)≤3.00mm。下限尺寸的设置即1.00mm≤M2、1.00mm≤M4是考虑到金属盖帽强度可靠性的要求，如果M2或M4尺寸过小，则其支撑和连接强度不足，可能在使用过程中发生断裂；上限尺寸M2≤3.00mm、M4≤3.00mm尺寸的设置，是考虑到如果第二回转体602和第四回转体604的直径过大，则贴片或锡焊过程中，金属盖帽6的导热能力过大导致需长时间加热焊锡导致锡焊效率低。本实施例金属盖帽第三回转体603的直径M3满足：3.00mm≤M3(＝5.00mm)≤7.00mm，金属盖帽6第三回转体603的下端平面与硬性FR-4基板5A面J8端口焊盘之间的焊锡实现导电连接和结构固定，为了保证锡焊连接的可靠性，金属盖帽6第三回转体603的下端平面的面积(面积为π/4×M3×M3)不能过小即金属盖帽6第三回转体603的直径不能过小，因此有3.00mm≤M3；更进一步，金属盖帽6第三回转体603的直径不能过大，否则将占用过多的硬性FR-4基板5A面的面积导致不利于元器件的布置和贴片，因此有M3≤7.00mm。

本实施例金属盖帽6第一回转体601、第二回转体602和第三回转体603三者的高度之和H1+H2+H3满足：SJ1+SJ2+1.50mm(＝2.50+4.00+1.50＝8.00mm)≤H1+H2+H3(＝4.70+3.20+0.60＝8.50mm)≤SJ1+SJ2+2.50mm(＝2.50+4.00+2.50＝9.00mm)，其中SJ1为塑胶件圆柱拉伸体401与塑胶件第一圆筒体402高度之和，SJ2为塑胶件第二圆筒体403的高度。SJ1+SJ2+1.50mm≤H1+H2+H3的设置，是为了使得金属盖帽6的头部凸出塑胶件4的高度能够符合国际标准规范的要求(标准规范要求大于1.50mm，这里凸出高度等于H1+H2+H3-SJ1-SJ2)，否则有可能由于金属帽头凸出高度过低无法与外部负载配合，导致接触不良或接触不上；H1+H2+H3≤SJ1+SJ2+2.50mm尺寸的设置，是考虑到尽量减少金属帽头占据的高度空间，从而将节余出的高度空间留给锂离子电芯，这有利于电池的大容量化。本实施例金属盖帽第一回转体601的高度H1满足：SJ4+1.50mm(＝1.50+1.50＝3.00mm)≤H1(＝4.70mm)≤SJ1+SJ2-Yjmax+1.50mm(＝2.50+4.00-1.75+1.50＝6.25mm)，其中SJ1为塑胶件圆柱拉伸体401与塑胶件第一圆筒体402高度之和，SJ2为塑胶件第二圆筒体403的高度，SJ4为塑胶件圆柱拉伸体401的高度，Yjmax为硬性FR-4基板5A面靠近中心所贴元器件的最大高度(本实施例为充电IC即U1，其高度为Yjmax＝1.75mm)。SJ4+1.50mm≤H1尺寸的设置，是为了使得金属盖帽6第一回转体601凸出塑胶件4的高度能够符合国际标准规范的要求(标准规范要求大于1.50mm)，同时使得金属盖帽6第一回转体601能够完全配合填充塑胶件4圆柱拉伸体401顶部中间位置设置的帽头开口部405空腔；H1≤SJ1+SJ2-Yjmax+1.50mm的设置，是考虑到硬性FR-4基板5A面所贴片的元器件不会与金属盖帽6第一回转体601发生干涉。本实施例金属盖帽第三回转体603的高度H3满足：0.30mm≤H3(＝0.60mm)≤1.00mm，这是由于金属盖帽6第三回转体603的下端平面与硬性FR-4基板5A面J8端口焊盘进行焊锡实现导电连接和结构固定，第三回转体603高度不能太小否则强度太低即0.30mm≤H3，同时为了满足贴片锡焊的效果第三回转体603高度不能太大否则导热能力过大导致需长时间加热焊锡导致锡焊效率低即H3≤1.00mm。

本实施例底座1的外径DA与钢壳2的内径GN相等即DA(＝31.20mm)＝GN(＝31.20mm)，这是考虑到底座1需完全装入钢壳2内部并且底座1在钢壳2内部不发生晃动。本实施例底座1的高度DH满足：DXH/3(＝49.5/3＝16.5mm)≤DH(＝29.40mm)≤DXH×2/3(＝49.5×2/3＝33.00mm)，其中DXH为第一锂离子电芯、第二锂离子电芯和第三锂离子电芯的高度，底座1的高度过低，不利于其固定锂离子电芯功能的实现，因此有DXH/3≤DH；底座1的高度过高，一方面会增加底座的用料和成本，另外一方面也会降低锂离子电芯装配到底座1的电芯收纳腔102的效率。底座1的电芯收纳腔102的三个相等的相切圆直径DY等于锂离子电芯的直径DXC即DY(＝13.70mm)＝DXC(＝13.70mm)，该尺寸的设置是为了满足锂离子电芯在底座1的电芯收纳腔102中能够良好的固定而不会晃动。本实施例底座1的底部厚度DB满足：0.20mm≤DB(＝0.30mm)≤0.50mm，底座1的底部厚度过小则其强度过低可能导致破裂影响绝缘功能，因此0.20mm≤DB；底座1的底部厚度过大则占用高度空间，不利于高容量化，因此DB≤0.50mm。本实施例硬性FR-4基板5关键特征尺寸满足：SD4+0.20mm(＝28.60+0.20＝28.80mm)≤PD(＝29.60mm)≤SD6-0.10mm(＝29.90-0.10＝29.80mm)，0.50mm≤PH(＝1.00mm)≤1.50mm，其中PD为硬性FR-4基板的直径，PH为硬性FR-4基板的厚度，SD4为塑胶件4第二圆筒体403内径，SD6为塑胶件第三圆筒体404的内径。由于第二圆筒体403底部超出第三圆筒体404内壁形成第二平台412，硬性FR-4基板5的A面靠圆周边沿区域与塑胶件4的第二平台412平面相接触安装，为了使得硬性FR-4基板能够平稳的装配在塑胶件4的第二平台412上，硬性FR-4基板5直径不能过小即SD4+0.20mm≤PD，否则由于硬性FR-4基板5直径过小导致硬性FR-4基板5将伸入到第二圆筒体403的内部空腔中；同时，硬性FR-4基板5直径不能过大即PD≤SD6-0.10mm，否则由于硬性FR-4基板5直径过大导致硬性FR-4基板5难以到装配到塑胶件4的第二平台412上。本实施例硬性FR-4基板的厚度0.50mm≤YH≤1.50mm，如果厚度太薄则硬性FR-4基板的强度不足，导致金属帽头在受到接触压力时候传递到硬性FR-4基板致使其发生严重变形甚至断裂；如果厚度太厚则硬性FR-4基板占据更多的电池高度空间，从而不利于节余出的高度空间留给锂离子电芯，这不利于电池的大容量化。

本实施例钢壳的高度GH满足：GH(＝56.60mm)≤BH-(H1+H2+H3-SJ1-SJ2)-SJ1(＝61.50-(4.70+3.20+0.60-2.50-4.00)-2.50＝57.00mm)，其中BH为电池最大高度，H1为金属盖帽第一回转体的高度，H2为金属盖帽第二回转体的高度，H3为金属盖帽第三回转体的高度，SJ1为塑胶件圆柱拉伸体和第一圆筒体的高度之和，SJ2为塑胶件第二圆筒体的高度。

本实施例第一锂离子电芯、第二锂离子电芯和第三锂离子电芯的高度DXH满足：DXH(＝49.50mm)≤GH-DB-SJ3-GKDH(＝56.60-1.00-0.30-5.35＝49.95mm)，其中GH为钢壳的高度，SJ3为塑胶件第二圆筒体和第三圆筒体的高度之和，DB为底座的底部厚度，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)首先将第一锂离子电芯7、第二锂离子电芯8、第三锂离子电芯9的下端部分与底座1的电芯收纳腔102配合安装，将元器件3、金属盖帽6、TYPE C USB接口11贴片锡焊在硬性FR-4基板5的A面上，负极金属带12的一端锡焊在硬性FR-4基板5B面的第七端口焊盘J7上。

(2)其次将硬性FR-4基板5与第一锂离子电芯7、第二锂离子电芯8、第三锂离子电芯9配合安装，第一锂离子电芯7的上端通过其针状正极引脚、针状负极引脚分别与硬性FR-4基板5A面的第一端口焊盘J1、第四端口焊盘J4相对应连接在一起，第二锂离子电芯8的上端通过其针状正极引脚、针状负极引脚分别与硬性FR-4基板5A面的第二端口焊盘J2、第五端口焊盘J5相对应连接在一起，第三锂离子电芯9的上端通过其针状正极引脚、针状负极引脚分别与硬性FR-4基板5A面的第三端口焊盘J3、第六端口焊盘J6相对应连接在一起。

(3)将塑胶件4与第(2)步中形成的组合体进行装配，金属盖帽6的第一回转体601穿过塑胶件4的帽头开口部405，并且金属盖帽6的第一回转体601上端部分凸出塑胶件4的圆柱拉伸体401顶部平面；硬性FR-4基板5的A面靠圆周边沿区域与塑胶件4的第二平台412平面相接触，硬性FR-4基板5的A面元器件3收纳在塑胶件4的第一圆筒体402和第二圆筒体403内部空腔中，TYPE C USB接口11配合安装在塑胶件4的USB开口部406内；负极金属带12的另一端沿塑胶件4的斜坡部407弯折；金属盖帽、硬性FR-4基板、TYPE C USB接口、负极金属带、锂离子电芯、底座的装配3D结构示意图如图8(a)所示，金属盖帽、硬性FR-4基板、TYPEC USB接口、负极金属带、锂离子电芯、底座、塑胶件的装配3D结构示意图如图8(b)所示；

(4)将第(3)步中形成的组合体与钢壳2进行装配，底座1伸入到钢壳内部并且底座1的底部接触到钢壳2的内部底部，塑胶件4的第二圆筒体403、第三圆筒体404配套装入钢壳2的开口端内且钢壳2开口端端部抵在塑胶件4的第一平台411上，负极金属带12的弯折一端紧密压接在塑胶件4的斜坡部407与对应的钢壳2内壁之间，负极金属带12与钢壳2形成导电连接。

(5)用钢针对塑胶件4的第二圆筒体403与钢壳2的结合部实施冲压，钢壳受力变形嵌入塑胶件4的第二圆筒体403的壁厚中，实现了塑胶件与钢壳的固定。

(6)将标贴10包裹黏贴在钢壳2和塑胶件4第一圆筒体402的外侧表面上。

完成自带TYPE C USB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、可大电流放电的适用于煤气灶点火用途的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TYPE C USB接口11。图9所示为电池经由TYPE C USB接口11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125.5分钟，最大充电电流为2000mA，合计的充电容量为2435.2mAh，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3000mA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1546mV～1552mV，稳定在1.50±0.10V范围内，达成了以3000mA电流进行恒压输出的功能，整个放电过程放电容量为4650.0mAh。放电终了，放电电压突降到0.733V，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R20S型号尺寸电池，由于结构件一般占用了超过本实施例约7mm高度的空间，导致只能采用高度更低的锂离子单体电芯，其型号一般为型号为13430(直径DXC＝13.70±0.05mm，高度DXH＝43.00⁺⁰ _-1.0mm)，标称电压为3.7V，容量为650mAh；即本实施例的技术方法，能够实现比现有技术高出约20％的容量。同时，现有技术情况下往往采用两个或多个硬性FR-4基板进行锡焊拼接，或TYPE C USB接口往往设置在电池的侧面，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更高的组装集成效率。现有技术条件下的最大放电能力一般是不超过2A，而本实施例可以实现3A的大电流放电能力，最大放电电流可以提高50％，非常适用于煤气灶点火用途。

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R20S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

一种适用于煤气灶点火用途的锂离子二次电池，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：第一锂离子电芯7、第二锂离子电芯8、第三锂离子电芯9均为以镀镍钢壳为外壳封装的钢壳圆柱锂离子单体电芯，型号为14500(直径DXC＝13.90±0.05mm，高度DXH＝49.50⁺⁰ _-1.0mm)，标称电压为3.7V，容量为800mAh；底座1的关键特征尺寸DY＝13.90±0.05mm。

实施例3

一种适用于煤气灶点火用途的锂离子二次电池，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：第一锂离子电芯7、第二锂离子电芯8、第三锂离子电芯9均为以复合铝塑膜为外壳封装的软包装圆柱锂离子单体电芯，型号为13500(直径DXC＝13.30±0.05mm，高度DXH＝49.50⁺⁰ _-1.0mm)，标称电压为3.7V，容量为900mAh；底座1的关键特征尺寸DY＝13.30±0.05mm。

实施例4

一种适用于煤气灶点火用途的锂离子二次电池，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：第八电阻R8的规格为180K±1％，因此锂离子二次电池的恒定输出电压变为1.80±0.10V。

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 (5)

1.一种适用于煤气灶点火用途的锂离子二次电池，其特征在于：包括底座、钢壳、元器件、塑胶件、硬性FR-4基板、金属盖帽、第一锂离子电芯、第二锂离子电芯、第三锂离子电芯、标贴、TYPE C USB接口和负极金属带，实现电池顶部设置的TYPE C USB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、大电流放电多位一体功能；所述塑胶件包括圆柱拉伸体、第一圆筒体、第二圆筒体和第三圆筒体，圆柱拉伸体、第一圆筒体、第二圆筒体和第三圆筒体同轴线；圆柱拉伸体和第一圆筒体外壁平齐，第一圆筒体和第二圆筒体内壁平齐；圆柱拉伸体、第一圆筒体、第二圆筒体和第三圆筒体从上到下依次顺序相连；第一圆筒体底部超出第二圆筒体外壁形成第一平台，第二圆筒体底部超出第三圆筒体外壁形成第三平台，第二圆筒体底部超出第三圆筒体内壁形成第二平台；圆柱拉伸体顶部中间位置设置有帽头开口部，圆柱拉伸体的顶部靠外侧面位置设置有USB开口部，圆柱拉伸体底面位于USB开口部的周边位置上设置有USB围沿凸出部，第二圆筒体内壁靠近USB开口部位置设置有USB限位条；第一圆筒体和第二圆筒体的内壁共同设置有多个加强筋，第二圆筒体和第三圆筒体的外壁共同设置有斜坡部；所述底座置于钢壳内底部位置，第一锂离子电芯、第二锂离子电芯、第三锂离子电芯的下端部分与底座的电芯收纳腔配合安装，第一锂离子电芯的上端通过其针状正极引脚、针状负极引脚分别与硬性FR-4基板A面的第一端口焊盘、第四端口焊盘相对应连接在一起，第二锂离子电芯的上端通过其针状正极引脚、针状负极引脚分别与硬性FR-4基板A面的第二端口焊盘、第五端口焊盘相对应连接在一起，第三锂离子电芯的上端通过其针状正极引脚、针状负极引脚分别与硬性FR-4基板A面的第三端口焊盘、第六端口焊盘相对应连接在一起；所述金属盖帽的第一回转体穿过塑胶件的帽头开口部，并且金属盖帽的第一回转体上端部分凸出塑胶件的圆柱拉伸体顶部平面；金属盖帽的第一回转体下端部分、第二回转体、第三回转体收纳在塑胶件的第一圆筒体和第二圆筒体内部空腔中，金属盖帽的第四回转体穿过硬性FR-4基板的中心孔且金属盖帽的第四回转体的凹槽部凸出硬性FR-4基板的B面，硬性FR-4基板与金属盖帽通过设置在硬性FR-4基板A面的第八端口焊盘与金属盖帽第三回转体的下端平面之间的焊锡实现导电连接和结构固定；所述元器件贴片锡焊在硬性FR-4基板的A面上，TYPE C USB接口锡焊在硬性FR-4基板的A面上；硬性FR-4基板以A面朝上、TYPE C USB接口开口端对准塑胶件的USB开口部的方式使得硬性FR-4基板的A面靠圆周边沿区域与塑胶件的第二平台平面相接触，硬性FR-4基板的A面的元器件收纳在塑胶件的第一圆筒体和第二圆筒体内部空腔中，TYPE C USB接口配合安装在塑胶件的USB开口部内；负极金属带的一端锡焊在硬性FR-4基板B面的第七端口焊盘上，负极金属带的另一端沿塑胶件的斜坡部弯折；塑胶件的第二圆筒体、第三圆筒体配套装入钢壳的开口端内且钢壳开口端端部抵在塑胶件的第一平台上，钢壳通过冲出凸点与塑胶件嵌入固定，标贴包裹黏贴在钢壳和塑胶件的第一圆筒体、圆柱拉伸体的外侧表面上；负极金属带的弯折一端紧密压接在塑胶件的斜坡部与对应的钢壳内壁之间，负极金属带与钢壳形成导电连接；

所述塑胶件的关键特征尺寸满足：SD6+1.00mm≤SD3≤SD2-0.10mm，UH≤SJ1+SJ2≤UH+1.00mm，PH≤SJ3-SJ2≤PH+0.50mm，NK≤SB≤NK+2.00mm，SD3/2-NH-0.10mm≤SC≤SD3/2-NH，其中SD2为塑胶件第二圆筒体的外径，SD6为塑胶件第三圆筒体的内径，SD3为塑胶件第三圆筒体的外径，SJ1+SJ2为塑胶件圆柱拉伸体、第一圆筒体与第二圆筒体三者的高度总和，UH为TYPE C USB接口的高度，SJ3-SJ2为塑胶件第三圆筒体的高度，PH为硬性FR-4基板的厚度，SB为塑胶件斜坡部的宽度，NK为负极金属带的宽度，SC为塑胶件斜坡部下端外壁的最小半径。

2.根据权利要求1所述的适用于煤气灶点火用途的锂离子二次电池，其特征在于：所述金属盖帽包括第一回转体、第二回转体、第三回转体和第四回转体，第一回转体、第二回转体、第三回转体和第四回转体同轴线，第一回转体、第二回转体、第三回转体、第四回转体依次相连，第四回转体靠下端位置设置有凹槽部；所述金属盖帽的特征尺寸满足：3.00mm≤M3≤7.00mm，SJ1+SJ2+1.50mm≤H1+H2+H3≤SJ1+SJ2+2.50mm，SJ4+1.50mm≤H1≤SJ1+SJ2-Yjmax+1.50mm，0.30mm≤H3≤1.00mm，其中M3为金属盖帽第三回转体的直径，H1为金属盖帽第一回转体的高度，H2金属盖帽第二回转体的高度，H3金属盖帽第三回转体的高度，SJ1为塑胶件圆柱拉伸体与塑胶件第一圆筒体高度之和，SJ2为塑胶件第二圆筒体的高度，SJ4为塑胶件圆柱拉伸体的高度，Yjmax为硬性FR-4基板A面靠近中心所贴元器件的最大高度。

3.根据权利要求1所述的适用于煤气灶点火用途的锂离子二次电池，其特征在于：所述负极金属带的厚度NH满足：

其中SD2为塑胶件第二圆筒体的外径，SD4为塑胶件第二圆筒体的内径，Ysmin为塑胶件为保持压紧效果所允许的最小压缩系数，Ysmax为塑胶件保证装配效率所允许的最大压缩系数。

4.根据权利要求1～3任一所述的适用于煤气灶点火用途的锂离子二次电池，其特征在于：所述钢壳的高度GH满足：GH≤BH-(H1+H2+H3-SJ1-SJ2)-SJ1，其中BH为电池最大高度，H1为金属盖帽第一回转体的高度，H2为金属盖帽第二回转体的高度，H3为金属盖帽第三回转体的高度，SJ1为塑胶件圆柱拉伸体和第一圆筒体的高度之和，SJ2为塑胶件第二圆筒体的高度。

5.根据权利要求1～3任一所述的适用于煤气灶点火用途的锂离子二次电池，其特征在于：所述第一锂离子电芯、第二锂离子电芯和第三锂离子电芯的高度DXH满足：DXH≤GH-DB-SJ3-GKDH，其中GH为钢壳的高度，SJ3为塑胶件第二圆筒体和第三圆筒体的高度之和，DB为底座的底部厚度，GKDH为钢壳底部的厚度。

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