CN117673498B - 一种低压锂电池 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种低压锂电池,包括电路组件、塑胶中框、卷绕电芯组件、金属外壳和绝缘外皮,电路组件包括PCB板、外导电盖帽和内导电盖帽,PCB板的正面设有正极铜圈和负极铜圈,正极铜圈与外导电盖帽电连接,负极铜圈与金属外壳电连接,PCB板的背面设有高压输入铜圈,高压输入铜圈与内导电盖帽电连接,卷绕电芯组件的正极极耳与内导电盖帽电连接,负极极耳与金属外壳电连接。通过在PCB板上设置正极铜圈、负极铜圈和高压输入铜圈,实现卷绕电芯组件与PCB板的电路连接,低电压输出元件与PCB板的电路连接,不使用导电线缆,电气性能的稳定性更高,而且简化了锂电池内部连接结构,更安全,能够产业化。
Description
技术领域
本申请涉及锂电池技术领域,尤其是涉及一种低压锂电池。
背景技术
公开号为CN203787480U、名称为“一种可变电压的圆柱型电池装置”的中国专利申请中,公开了一种低压锂电池,通过压降电路板把锂电池的高电压(3.0-4.2V)转变为1.5V的低电压,从而替换常见的碱性电池和镍氢电池,按照5号电池、7号电池等尺寸制作出来,就可广泛用于遥控器、电动玩具、电动牙刷、剃须刀、无线话筒、门铃等各种设备中。锂电芯具有无记忆效应、能量密度大、使用寿命长的优点,压降后通用性大幅提升。但是该申请提供的结构不合理,电气性能的稳定性不高,只能算是概念性质的创新,难以产业化。
公开号为CN204966611U、名称为“一种1.5V的恒压锂离子电池”的中国专利申请中公开了一种降压电路,能恒定地输出1.5V低电压,能实现同口充放电功能,但是也没有详细公开具体的组装结构,同样难以产业化。
发明内容
为了解决现有低压锂电池的产业化的技术问题,本发明提供了一种低压锂电池。
本申请提供的技术方案如下:一种低压锂电池,包括电路组件、塑胶中框、卷绕电芯组件、金属外壳和绝缘外皮,所述电路组件、塑胶中框和卷绕电芯组件从上向下依次设置在金属外壳内,所述绝缘外皮包覆在金属外壳外,所述电路组件包括PCB板、外导电盖帽和内导电盖帽,所述PCB板的正面设有正极铜圈和负极铜圈,所述正极铜圈与外导电盖帽电连接,所述负极铜圈与金属外壳电连接,所述PCB板的背面设有高压输入铜圈,所述高压输入铜圈与内导电盖帽电连接,所述卷绕电芯组件的正极极耳与内导电盖帽电连接,负极极耳与金属外壳电连接。
通过采用上述技术方案,本申请电路组件中的PCB板上同样设置降压电路、稳压电路、充电电路、过放保护电路等必要电路,外导电盖帽作为电池正极,金属外壳作为电池负极,能稳定地输出低电压,并且实现同口充放电功能;同时设置了外导电盖帽和内导电盖帽,通过在PCB板上设置了正极铜圈、负极铜圈和高压输入铜圈,实现卷绕电芯组件与PCB板的电路连接,以及低电压输出元件与PCB板的电路连接,不使用任何导电线缆,电气性能的稳定性更高,而且简化了锂电池内部连接结构,不容易出问题,更安全,能够产业化,大规模生产。
优选地,所述金属外壳上部向内设有滚槽,用于限制卷绕电芯组件在金属外壳内移动,还用于支撑塑胶中框。
优选地,所述金属外壳上向内设有旋压边,用于压紧塑胶中框,所述旋压边上方还粘贴有正负极隔离片,所述正负极隔离片部分上表面还被绝缘外皮包裹。
优选地,所述塑胶中框的内壁设有法兰边,用于支撑PCB板。
优选地,所述内导电盖帽和塑胶中框之间还设有灌封胶,形成密封,以隔离电解液。
优选地,所述电路组件还包括弹圈,所述弹圈包括基环和均布设置在基环周边的翘片,所述基环背面通过贴片焊接在负极铜圈上,所述翘片与金属外壳的旋压边弹性压接。
优选地,所述外导电盖帽和内导电盖帽均通过贴片焊接在PCB板上。
优选地,所述PCB板上的电子元件集中地布置于外导电盖帽和内导电盖帽内。
优选地,所述卷绕电芯组件包括卷绕电芯、上隔离片和下隔离片,所述正极极耳从上隔离片的中心孔处穿出,端部焊接到内导电盖帽的下表面;负极极耳从卷绕电芯的侧面绕到底面,端部焊接到金属外壳底壁。
综上所述,本申请包括以下至少一种有益技术效果:
1、本申请电路组件中的PCB板上同样设置降压电路、稳压电路、充电电路、过放保护电路等必要电路,外导电盖帽作为电池正极,金属外壳作为电池负极,能稳定地输出低电压,并且实现同口充放电功能;
2、本申请设置了外导电盖帽和内导电盖帽,在PCB板上设置了正极铜圈、负极铜圈和高压输入铜圈,不使用任何导电线缆,电气性能的稳定性更高;
3、本申请简化了锂电池内部连接结构,不容易出问题,更安全,能够产业化,大规模生产。
附图说明
图1是本申请实施例所述低压锂电池的立体图;
图2是本申请实施例所述低压锂电池的半剖结构示意图;
图3是图2中A处放大图;
图4是图2中B处放大图;
图5本申请实施例所述PCB板的正面立体图;
图6本申请实施例所述PCB板的背面立体图;
图7是本申请实施例所述卷绕电芯组件的立体图;
图8是本申请实施例所述电路组件的组装动作示意图;
图9是本申请实施例所述电路组件和塑胶中框的组装动作示意图;
图10是本申请实施例所述电路组件和塑胶中框组装后的正面立体图;
图11是本申请实施例所述电路组件和塑胶中框组装后的背面立体图;
图12是本申请实施例所述电路组件和塑胶中框之间点胶后的示意图。
附图标记说明:1、电路组件;11、PCB板;111、正极铜圈;112、负极铜圈;113、高压输入铜圈;12、外导电盖帽;13、内导电盖帽;14、弹圈;141、基环;142、翘片;2、塑胶中框;21、法兰边;3、卷绕电芯组件;31、正极极耳;32、负极极耳;33、卷绕电芯;34、上隔离片;35、下隔离片;4、金属外壳;5、绝缘外皮;6、正负极隔离片;7、灌封胶。
具体实施方式
以下结合附图1-12对本申请作进一步详细说明。
参照图1至图4,本申请实施例公开一种低压锂电池,包括电路组件1、塑胶中框2、卷绕电芯组件3、金属外壳4和绝缘外皮5,所述电路组件1、塑胶中框2和卷绕电芯组件3从上向下依次设置在金属外壳4内,所述绝缘外皮5包覆在金属外壳4外,所述电路组件1包括PCB板11、外导电盖帽12和内导电盖帽13,所述PCB板11的正面设有正极铜圈111和负极铜圈112,所述正极铜圈111与外导电盖帽12电连接,所述负极铜圈112与金属外壳4电连接,所述PCB板11的背面设有高压输入铜圈113,所述高压输入铜圈113与内导电盖帽13电连接,所述卷绕电芯组件3的正极极耳31与内导电盖帽13电连接,负极极耳32与金属外壳4电连接。
在本实施例中,卷绕电芯组件3可以选择市场上常见的三元卷绕电芯组件或者磷酸铁卷绕电芯组件,当然也可以选择其他类型的卷绕电芯组件,电压范围在3.0-4.2V之间,通过PCB板11的压降后,优选输出1.5V,根据实际需要也可以输出其它电压值,比如1.2V、2.0V等等。由于PCB板11上的各种功能电路已是现有技术,本申请对此并无实质改进,所以此处不再过多描述。本申请绝缘外皮5优选PVC材料,具有热缩的特点,通过吹热风就可以紧紧包裹住金属外壳4。本申请PCB板11的特点在于正面设有正极铜圈111和负极铜圈112,背面设有高压输入铜圈113,正极铜圈111作为低压输出正极,高压输入铜圈113作为高压输入正极,负极铜圈112作为公共负极,通过这三个铜圈与外部的导电部件进行电连接,实现高压输入和低压输出功能,不需要布置任何导电线缆。
参照图3,所述电路组件1还包括弹圈14,所述弹圈14包括基环141和均布设置在基环141周边的翘片142,所述基环141背面通过贴片焊接在负极铜圈112上,所述翘片142与金属外壳4的旋压边为弹性压接,弹性压接能避免金属外壳4与PCB板11上负极铜圈112压接不紧,或者压坏负极铜圈112的情况发生。
参照图3,所述外导电盖帽12和内导电盖帽13均通过贴片焊接在PCB板11上。一是连接强度好,固定可靠,二是连接处截面积大,电阻小,导电性能好。所述PCB板11上的电子元件优选集中地布置于外导电盖帽12和内导电盖帽13内,一是电子元件布置合理,充分利用了外导电盖帽12和内导电盖帽13的内部空间;二是外导电盖帽12和内导电盖帽13的强度好,能够起到保护作用,电子元件不会与外界接触,不会损坏;三是起到密封效果,防止进水进灰尘,提高PCB板11的使用寿命。本申请在内导电盖帽13内的电子元件为三合一降压芯片,属于现有技术,具有集成度高,体积小的优点,PCB板11设计更容易;在外导电盖帽12内的电子元件为电感、电容、电阻等元件。另外,因为外导电盖帽12是外露的,需要与外部接触,容易受到冲击,需要采用更高强度的固定连接方式,为此,特别在外导电盖帽12上设置法兰边,法兰边具有一定的宽度,是外导电盖帽12壁厚的数倍,所以与正极铜圈111的接触面积大,固定牢靠,耐冲击。由于内导电盖帽13不外露,不会受到外部冲击,强度要求稍低,所以不需要设置法兰边。
参照图7,所述卷绕电芯组件3包括卷绕电芯33、上隔离片34和下隔离片35,所述正极极耳31从上隔离片34的中心孔处穿出,端部焊接到内导电盖帽13的下表面;负极极耳32从卷绕电芯33的侧面绕到底面,端部焊接到金属外壳4底壁。
电路具体连接原理为:卷绕电芯组件3的正极极耳31通过内导电盖帽13、高压输入铜圈113连接到PCB板11,卷绕电芯组件3的负极极耳32通过金属外壳4、弹圈14、负极铜圈112连接到PCB板11,经过PCB板11上电路降压处理后,从正极铜圈111、外导电盖帽12输出锂电池的正极,从负极铜圈112、弹圈14、金属外壳4输出锂电池的负极。
参照图3,所述金属外壳4上部向内设有滚槽,用于限制卷绕电芯组件3在金属外壳4内移动,还用于支撑塑胶中框2。所述金属外壳4上向内设有旋压边,用于压紧塑胶中框2,所述旋压边上方还粘贴有正负极隔离片6,正负极隔离片6能阻挡灰尘等杂物进入弹圈14和外导电盖帽12之间,避免二者短路,所述正负极隔离片6部分上表面还被绝缘外皮5包裹,对正负极隔离片6起到进一步的固定作用。
本申请直接把卷绕电芯33放入金属外壳4内,相对现有技术中的软包锂电芯或硬壳锂电芯少了一层包裹外壳,成本更低。通过设置滚槽,实现对卷绕电芯组件3的密封,不易泄漏电解液;上端的旋压边再把塑胶中框2压紧密封,实现一体化的密封。
参照图3,所述塑胶中框2的内壁设有法兰边21,用于支撑PCB板11。所述内导电盖帽13和塑胶中框2之间还设有灌封胶7,形成密封,以隔离电解液,防止电解液与PCB板11接触,造成腐蚀,导致PCB板11过早地失效。通过控制灌封胶7的厚度和截面形状,可以使灌封胶7具有特定的强度,在卷绕电芯组件3内部出现内部故障时,温度升高,气压增大,达到一定阈值时,可以冲破灌封胶7进行泄压,避免锂电池过压爆炸。
绝缘外皮5优选PVC材料,通过热缩包裹在金属外壳4上。
本申请的实施原理为:本申请电路组件1中的PCB板11上同样设置降压电路、稳压电路、充电电路、过放保护电路等必要电路,外导电盖帽12作为电池正极,金属外壳4作为电池负极,能稳定地输出低电压,并且实现同口充放电功能;同时设置了外导电盖帽12和内导电盖帽13,通过在PCB板11上设置了正极铜圈111、负极铜圈112和高压输入铜圈113,实现卷绕电芯组件3与PCB板11的电路连接,以及低电压输出元件与PCB板11的电路连接,不使用任何导电线缆,电气性能的稳定性更高,而且简化了锂电池内部连接结构,不容易出问题,更安全,本申请所述制造方法工序合理,良品率高,能够产业化,大规模生产。
以上均为本申请的较佳实施例,并非依此限制本申请的保护范围,故:凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种低压锂电池,其特征在于,包括电路组件(1)、塑胶中框(2)、卷绕电芯组件(3)、金属外壳(4)和绝缘外皮(5),所述电路组件(1)、塑胶中框(2)和卷绕电芯组件(3)从上向下依次设置在金属外壳(4)内,所述绝缘外皮(5)包覆在金属外壳(4)外,所述电路组件(1)包括PCB板(11)、外导电盖帽(12)和内导电盖帽(13),所述PCB板(11)的正面设有正极铜圈(111)和负极铜圈(112),所述正极铜圈(111)与外导电盖帽(12)电连接,所述负极铜圈(112)与金属外壳(4)电连接,所述PCB板(11)的背面设有高压输入铜圈(113),所述高压输入铜圈(113)与内导电盖帽(13)电连接,所述卷绕电芯组件(3)的正极极耳(31)与内导电盖帽(13)电连接,负极极耳(32)与金属外壳(4)电连接;所述塑胶中框(2)的内壁设有法兰边(21),用于支撑PCB板(11);所述金属外壳(4)上向内设有旋压边,用于压紧塑胶中框(2),所述旋压边上方还粘贴有正负极隔离片(6),所述正负极隔离片(6)部分上表面还被绝缘外皮(5)包裹;所述电路组件(1)还包括弹圈(14),所述弹圈(14)包括基环(141)和均布设置在基环(141)周边的翘片(142),所述基环(141)背面通过贴片焊接在负极铜圈(112)上,所述翘片(142)与金属外壳(4)的旋压边(42)弹性压接;所述卷绕电芯组件(3)包括卷绕电芯(33)、上隔离片(34)和下隔离片(35),所述正极极耳(31)从上隔离片(34)的中心孔处穿出,端部焊接到内导电盖帽(13)的下表面;负极极耳(32)从卷绕电芯(33)的侧面绕到底面,端部焊接到金属外壳(4)底壁。
2.根据权利要求1所述的低压锂电池,其特征在于,所述金属外壳(4)上部向内设有滚槽,用于限制卷绕电芯组件(3)在金属外壳(4)内移动,还用于支撑塑胶中框(2)。
3.根据权利要求1所述的低压锂电池,其特征在于,所述内导电盖帽(13)和塑胶中框(2)之间还设有灌封胶(7),形成密封,以隔离电解液。
4.根据权利要求1所述的低压锂电池,其特征在于,所述外导电盖帽(12)和内导电盖帽(13)均通过贴片焊接在PCB板(11)上。
5.根据权利要求4所述的低压锂电池,其特征在于,所述PCB板(11)上的电子元件集中地布置于外导电盖帽(12)和内导电盖帽(13)内。
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