CN207517819U - 一种安全高能的usb可充电电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种安全高能的USB可充电电池，包括金属壳体、正极组件、保护电路板、电芯以及用于将电芯密封在金属壳体中的防爆塞；电芯包括卷芯、正极极针、负极极针以及金属壳体，电池的外壳由金属壳体组成；保护电路板设置在保护板支撑结构上，电芯与保护电路板通过设置在保护电路板上的插座电连接，保护电路板上设置有用于对电池进行充电的USB接口；防爆塞包括防爆塞主体，防爆塞主体上具有强度弱于防爆塞主体的泄压部，泄压部的两端分别连通金属壳体的内部和泄压区。采用上述方案可以将电芯容量增大20‑50％左右，同时将保护电路板直接焊接在电芯上，装配时上端保护电路板和电芯采用接插件的方式连接，使整个装配流程简化。

Description

一种安全高能的USB可充电电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种安全高能的USB可充电电池。

背景技术

电池作为一种日常用品，广泛应用在各种设备当中，如玩具、键鼠、遥控器、照相机、航模、手电筒、电子门锁、电子钟表等各类产品。市面上电池主要有一次性的碳性电池、碱性电池，以及可充电的镍锰、镍铬、镍氢电池等。随着锂电池技术的日益成熟以及其能量密度高、充电快、环保、无记忆效应等优势，市场上逐渐出现锂可充电电池，并具有普及的趋势。但锂电池由于其能量密度高以及其充放电特点，容易在使用过程中造成内部正负极短路而发热，燃烧甚至爆炸，给使用者带来安全隐患。

目前锂电池电芯有软包和金属壳(钢壳，铝壳等)两种封装形式，软包电芯内部发热产气会引起电芯外壳鼓胀，使产品外壳变形释放一定压力，所以一般爆炸的概率较低。但金属壳封装的电芯，无法通过电芯外壳变形来调节电芯里面的压力，所以当电芯异常时，电芯内部压力会越积越多，最后发生爆炸。所以针对金属壳电芯，当内部压力达到一定程度时，必须采取有效办法让电芯泄压，达到安全的目的。

实用新型内容

本实用新型实施例的一个目的在于：提供一种安全高能的USB可充电电池，其能够解决现有技术中存在的上述技术问题。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种安全高能的USB可充电电池，包括金属壳体、正极组件、保护电路板、电芯以及用于将所述电芯密封在所述金属壳体中的防爆塞；

所述电芯包括卷芯、正极极针、负极极针以及金属壳体，所述电池的外壳由所述金属壳体组成；

所述保护电路板设置在保护板支撑结构上，所述电芯与所述保护电路板通过设置在所述保护电路板上的插座电连接，所述保护电路板上设置有用于对所述电池进行充电的USB接口；

所述防爆塞包括防爆塞主体，所述防爆塞主体上具有强度弱于所述防爆塞主体的泄压部，所述泄压部的两端分别连通所述金属壳体的内部和泄压区。

作为所述的安全高能的USB可充电电池的一种优选技术方案，所述金属壳体呈一端封闭的圆筒状结构，所述金属壳体的开口端通过防爆塞封装所述电芯，所述防爆塞包括防爆塞主体，所述防爆塞主体上设置有能够使所述电芯的正极极针穿过的正极针孔和能够使所述电芯的负极极针穿过的负极针孔，所述电芯的正极极针与负极极针分别穿过所述正极针孔以及所述负极针孔与所述保护电路板电连接，所述泄压部沿所述正极针孔和所述负极针孔的长度方向设置。

作为所述的安全高能的USB可充电电池的一种优选技术方案，所述防爆塞位于所述金属壳体的内部，以使所述保护电路板可部分位于所述金属壳体中，所述金属壳体上并位于设置所述防爆塞的位置设置有凹槽，所述凹槽由所述金属壳体向内凹陷形成，所述防爆塞设置在所述凹槽处并与所述凹槽的内壁抵接以形成对所述电芯的密封。

作为所述的安全高能的USB可充电电池的一种优选技术方案，所述防爆塞主体上具有强度弱于所述防爆塞主体的泄压部，所述泄压部的两端分别为所述金属壳体的内部和泄压区。

作为所述的安全高能的USB可充电电池的一种优选技术方案，所述泄压部为设置在所述防爆塞主体上的非通孔结构；

所述泄压部包括设置在所述防爆塞主体上的泄压孔，以及设置在所述泄压孔中的压力塞，所述压力塞与所述防爆塞主体为一体结构，或，所述压力塞与所述防爆塞主体为分体式结构，所述压力塞与所述泄压孔过盈配合。

作为所述的安全高能的USB可充电电池的一种优选技术方案，所述插座上设置有与所述正极极针和所述负极极针相配合的插孔，所述正极极针和所述负极极针与所述插孔紧密配合形成电连接以使所述电芯与所述插座电连接，所述正极组件包括正极帽以及保护板支撑结构，所述保护电路板设置在所述保护板支撑结构上。

作为所述的安全高能的USB可充电电池的一种优选技术方案，所述保护板支撑结构与所述保护电路板为可拆卸连接，所述保护板支撑结构包括呈圆柱形结构的支撑主体，所述支撑主体内部设置有用于安装所述保护电路板的通孔，所述保护电路板贯穿所述通孔一端连接所述电芯的极针，另一端连接正极极柱。

作为所述的安全高能的USB可充电电池的一种优选技术方案，所述插座包括插座主体，所述插座主体朝向所述电芯的端部设置有所述插孔，所述插座主体远离所述插孔的端部设置有引线，所述极针在与所述插孔紧密配合后通过所述引线与所述保护电路板电连接。

作为所述的安全高能的USB可充电电池的一种优选技术方案，所述泄压区为套设在所述保护电路板外部的正极帽的内部，或，所述泄压区为通过所述USB接口与所述正极帽的内部连通的电池外部。

作为所述的安全高能的USB可充电电池的一种优选技术方案，所述保护电路板上设置有负极接地片，所述负极接地片采用金属弹片制成，所述负极接地片具有与所述保护电路板电连接的接地片第一端以及远离所述保护电路板的接地片第二端，在将所述保护电路板安装到金属壳体中的情况下，所述接地片第二端与所述金属壳体相抵接。

本实用新型的有益效果为：本实施例中采用将电芯和电池外壳融为一体的技术方案，可以将电芯容量增大20-50％左右，材料成本大幅下降，同时将保护电路板直接焊接在电芯上，装配时上端保护电路板和电芯采用接插件的方式连接，使整个装配流程简化。

所述保护电路板设置在保护板支撑结构上，所述电芯与所述保护电路板通过设置在所述保护电路板上的插座电连接，所述保护电路板上设置有用于对所述电池进行充电的USB接口；采用插座的连接方式，在保护电路板生产测试完成后，只需要将其直接插入电芯就完成了装配，装配简单便于实现生产自动化，同时能够保证产品的可靠性。解决了电池电芯与保护电路板以及金属外壳的连接问题，能够有效的降低产品成本和人工焊接带来的不安全隐患。本方案提供的USB电池具有更好的使用性能。

通过采用插座与极针插接的方式连接，在保护电路板生产测试完成后，只需要将其直接插入电芯就完成了装配，装配简单便于实现生产自动化，同时能够保证产品的可靠性。本方案解决了电池电芯与保护电路板以及金属外壳的连接问题，能够有效的降低产品成本和人工焊接带来的不安全隐患。本方案提供的USB电池具有更好的使用性能。

通过设置强度弱于防爆塞主体的泄压部，在内部压力过大的情况下，受压力作用泄压部首先被破坏，压力在泄压部处得到释放，因此可以避免爆炸的发生。

附图说明

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型实施例所述电芯、金属壳体以及防爆塞分解结构示意图。

图2为本实用新型实施例所述电池剖视图。

图3为本实用新型实施例所述电池另一视角结构剖视图。

图3A为图3中I处放大图。

图3B为图3中II处放大图。

图4为本实用新型实施例所述电芯、金属壳体以及防爆塞组装状态剖视图。

图4A为图4中III处放大图。

图5为本实用新型实施例所述防爆塞结构示意图。

图6为本实用新型实施例所述防爆塞剖视图。

图7为本实用新型实施例所述电池分解状态示意图。

图中：

1、保护电路板；2、电芯；3、卷芯；4、金属壳体；5、保护板支撑结构；6、插座；7、USB接口；8、防爆塞；9、凹槽；10、泄压区；11、负极接地片；12、正极帽；13、防爆塞主体；14、泄压部；15、泄压孔；16、压力塞；17、正极针孔；18、负极针孔；19、滚槽；20、顶部安装空间；21、底部安装空间；22、负极平台；23、正极组件；24、极针；25、支撑主体；26、插座主体；27、插孔；28、引线；29、环形凸台。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1-7所示，于本实施例中，本实用新型所述的一种安全高能的USB可充电电池，包括金属壳体4、正极组件23、保护电路板1、电芯2以及用于将所述电芯2密封在所述金属壳体4中的防爆塞8；

所述电芯2包括卷芯3、正极极针24、负极极针24以及金属壳体4，所述电池的外壳由所述金属壳体4组成；本方案中采用一体化电芯2，即将电芯2的外壳直接作为电池的外壳，不在电池的外部另行增加外壳，由此可以简化电池的装配结构，同时可以节省安装空间。

本实施例中采用将电芯2和电池外壳融为一体的技术方案，可以将电芯2容量增大20-50％左右，材料成本大幅下降，同时将保护电路板1直接焊接在电芯2上，装配时上端保护电路板1和电芯2采用接插件的方式连接，使整个装配流程简化。

所述保护电路板1设置在保护板支撑结构5上，所述电芯2与所述保护电路板1通过设置在所述保护电路板1上的插座6电连接，所述保护电路板1上设置有用于对所述电池进行充电的USB接口7；采用插座6的连接方式，在保护电路板1生产测试完成后，只需要将其直接插入电芯2就完成了装配，装配简单便于实现生产自动化，同时能够保证产品的可靠性。解决了电池电芯2与保护电路板1以及金属外壳的连接问题，能够有效的降低产品成本和人工焊接带来的不安全隐患。本方案提供的USB电池具有更好的使用性能。

所述防爆塞8包括防爆塞主体13，所述防爆塞主体13上具有强度弱于所述防爆塞主体13的泄压部14，所述泄压部14的两端分别连通所述金属壳体4的内部和泄压区10。通过设置强度弱于防爆塞主体13的泄压部14，在内部压力过大的情况下，受压力作用泄压部14首先被破坏，压力在泄压部14处得到释放，因此可以避免爆炸的发生。

所述金属壳体4呈一端封闭的圆筒状结构，所述金属壳体4的开口端通过防爆塞8封装所述电芯2，所述防爆塞8包括防爆塞主体13，所述防爆塞主体13上设置有能够使所述电芯2的正极极针24穿过的正极针孔17和能够使所述电芯2的负极极针24穿过的负极针孔18，所述电芯2的正极极针24与负极极针24分别穿过所述正极针孔17以及所述负极针孔18与所述保护电路板1电连接，所述泄压部14沿所述正极针孔17和所述负极针孔18的长度方向设置。

本实施例中所述金属壳体4为圆形结构，所述防爆塞8与所述金属壳体4的外形性对应；在其他实施例中金属壳体4的外形还可以采用其他形状，只需要保证防爆塞8与金属壳体4的外形向对应，保证其密封性能即可。

具体的，所述金属壳体4具有用于安装电芯2的底部安装空间21以及用于安装USB充电装置的顶部安装空间20，所述防爆塞8设置在所述底部安装空间21与所述顶部安装空间20之间。并位于所述金属壳体4的内部，以使所述保护电路板1可部分位于所述金属壳体4中，所述金属壳体4上并位于设置所述防爆塞8的位置设置有凹槽9，所述凹槽9由所述金属壳体4向内凹陷形成，所述防爆塞8设置在所述凹槽9处并与所述凹槽9的内壁抵接以形成对所述电芯2的密封。所述凹槽9为采用滚压的方式形成在所述金属壳体4上的滚槽19。

所述防爆塞主体13上具有强度弱于所述防爆塞主体13的泄压部14，所述泄压部14的两端分别为所述金属壳体4的内部和泄压区10。

具体的，所述泄压部14为设置在所述防爆塞主体13上的非通孔结构；

所述泄压部14包括设置在所述防爆塞主体13上的泄压孔15，以及设置在所述泄压孔15中的压力塞16。

本实施例中设置压力塞16与防爆塞主体13为一体结构，即在防爆塞主体13上形成沉头孔结构，使沉头孔底部作为泄压部14，由沉头孔底部的壁厚决定其所能够承受的压力范围。

本实施例中非通孔结构的加工方式为在防爆塞8的加工过程中与防爆塞8一体注塑成型，在其他实施例中还可以为在防爆塞主体13上通过切削加工去除部分材料形成。

本实施例中防爆塞主体13为橡胶材料或其他弹性材料，泄压部14同样为橡胶材料或其他弹性材料，在其他实施例中还可以采用防爆塞主体13为橡胶材料或其他弹性材料，泄压部14采用金属材料的设计方式。

例如，在一个优选的实施例中，所述泄压部14包括设置在所述防爆塞主体13上的泄压孔15，以及设置在所述泄压孔15中的压力塞16，所述压力塞16与所述防爆塞主体13为分体式结构，所述压力塞16与所述泄压孔15过盈配合。通过过盈配合的方式形成压力塞16结构是通过摩擦力的大小实现对压力的控制，当内部压力超过摩擦力的大小时，泄压部14被向外部挤压逐渐从泄压孔15中脱离而实现内部压力的释放。

作为一种优选的技术方案，所述插座6上设置有与所述正极极针24和所述负极极针24相配合的插孔27，所述正极极针24和所述负极极针24与所述插孔27紧密配合形成电连接以使所述电芯2与所述插座6电连接，所述正极组件23包括正极帽12以及保护板支撑结构，所述保护电路板1设置在所述保护板支撑结构上。

所述正极帽12套设在所述保护电路板1的外部，所述正极帽12的外周表面与所述金属壳体4的外周表面尺寸相对应，所述正极帽12与所述金属壳体4之间相对绝缘。所述支撑主体25外部设置有环形凸台29，在组装状态下所述环形凸台29位于所述正极帽12与金属壳体4之间以使所述正极帽12与所述金属壳体4相对绝缘。所述正极帽12与所述保护板支撑结构为一体结构，通过模内注塑一体加工成型。

为了提高保护电路板1设置的稳定性，本方案实施例中提供了保护板支撑结构对保护电路板1进行支撑，保护板支撑结构与保护电路板1之间的连接方式以及相对位置关系可以为多种形式，在本实施例中所述保护板支撑结构与所述保护电路板1为可拆卸连接。

所述保护板支撑结构与所述保护电路板1的连接结构并不局限于本实施例所述的形式，在其他实施例中，还可采用正极极针24以及负极极针24通过焊接的方式与所述保护电路板1电连接。

具体的，在本实施例中所述保护板支撑结构包括呈圆柱形结构的支撑主体25，所述支撑主体25内部设置有用于安装所述保护电路板1的通孔，所述保护电路板1贯穿所述通孔一端连接所述电芯2的极针24，另一端连接正极极柱。

本方案中金属壳体4与电芯2负极进行连接形成电池负极，保护电路板1上设置正极极柱，正极极柱与电芯2正极进行电连接，组成电池正极。保护电路板1上的正极极柱穿过所述支撑主体25上的通孔，并伸出到支撑主体25的外部。所述金属壳远离所述顶部安装空间20的端部设置有负极平台22。

所述插座6包括插座主体26，所述插座主体26朝向所述电芯2的端部设置有所述插孔27，所述插座主体26远离所述插孔27的端部设置有引线28，所述极针24在与所述插孔27紧密配合后通过所述引线28与所述保护电路板1电连接。

所述泄压区10为套设在所述保护电路板1外部的正极帽12的内部，或，所述泄压区10为通过所述USB接口7与所述正极帽12的内部连通的电池外部。为了有效的实现泄压，在压力从泄压部14泄出的情况下，需要有进一步的压力释放空间，本方案实施例中提供泄压区10进行压力释放，具体的所述泄压区10为套设在所述保护电路板1外部的正极帽12的内部，正极帽12的内部会具有一定的空间不被元件填充，因此可以通过将电芯2内部的压力释放到该空间中进行泄压。

由于正极帽12内部的空间有限，作为进一步优选的技术方案，在其他实施例中所述泄压区10还可以为通过所述USB接口7与所述正极帽12的内部连通的电池外部。通过该方案一次性将电池内部的压力释放到电池的外部空间中，可以更加有效的避免电池爆炸现象的发生。

所述保护电路板1上设置有负极接地片11，所述负极接地片11采用金属弹片制成，所述负极接地片11具有与所述保护电路板1电连接的接地片第一端以及远离所述保护电路板1的接地片第二端，在将所述保护电路板1安装到金属壳体4中的情况下，所述接地片第二端与所述金属壳体4相抵接。

本方案中通过设置采用金属弹片支撑的负极接地片11与金属壳体4进行抵接来实现接地，可以有效的降低接触电阻，并保证接触的可靠。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种安全高能的USB可充电电池，其特征在于,包括金属壳体、正极组件、保护电路板、电芯以及用于将所述电芯密封在所述金属壳体中的防爆塞；

所述电芯包括卷芯、正极极针、负极极针以及金属壳体，所述电池的外壳由所述金属壳体组成；

所述保护电路板设置在保护板支撑结构上，所述电芯与所述保护电路板通过设置在所述保护电路板上的插座电连接，所述保护电路板上设置有用于对所述电池进行充电的USB接口；

所述防爆塞包括防爆塞主体，所述防爆塞主体上具有强度弱于所述防爆塞主体的泄压部，所述泄压部的两端分别连通所述金属壳体的内部和泄压区。

2.根据权利要求1所述的安全高能的USB可充电电池，其特征在于，所述金属壳体呈一端封闭的圆筒状结构，所述金属壳体的开口端通过防爆塞封装所述电芯，所述防爆塞包括防爆塞主体，所述防爆塞主体上设置有能够使所述电芯的正极极针穿过的正极针孔和能够使所述电芯的负极极针穿过的负极针孔，所述电芯的正极极针与负极极针分别穿过所述正极针孔以及所述负极针孔与所述保护电路板电连接，所述泄压部沿所述正极针孔和所述负极针孔的长度方向设置。

3.根据权利要求2所述的安全高能的USB可充电电池，其特征在于，所述防爆塞位于所述金属壳体的内部，以使所述保护电路板可部分位于所述金属壳体中，所述金属壳体上并位于设置所述防爆塞的位置设置有凹槽，所述凹槽由所述金属壳体向内凹陷形成，所述防爆塞设置在所述凹槽处并与所述凹槽的内壁抵接以形成对所述电芯的密封。

4.根据权利要求3所述的安全高能的USB可充电电池，其特征在于，所述防爆塞主体上具有强度弱于所述防爆塞主体的泄压部，所述泄压部的两端分别为所述金属壳体的内部和泄压区。

5.根据权利要求1所述的安全高能的USB可充电电池，其特征在于，所述泄压部为设置在所述防爆塞主体上的非通孔结构；

所述泄压部包括设置在所述防爆塞主体上的泄压孔，以及设置在所述泄压孔中的压力塞，所述压力塞与所述防爆塞主体为一体结构，或，所述压力塞与所述防爆塞主体为分体式结构，所述压力塞与所述泄压孔过盈配合。

6.根据权利要求1所述的安全高能的USB可充电电池，其特征在于，所述插座上设置有与所述正极极针和所述负极极针相配合的插孔，所述正极极针和所述负极极针与所述插孔紧密配合形成电连接以使所述电芯与所述插座电连接，所述正极组件包括正极帽以及保护板支撑结构，所述保护电路板设置在所述保护板支撑结构上。

7.根据权利要求6所述的安全高能的USB可充电电池，其特征在于，所述保护板支撑结构与所述保护电路板为可拆卸连接，所述保护板支撑结构包括呈圆柱形结构的支撑主体，所述支撑主体内部设置有用于安装所述保护电路板的通孔，所述保护电路板贯穿所述通孔一端连接所述电芯的极针，另一端连接正极极柱。

8.根据权利要求7所述的安全高能的USB可充电电池，其特征在于，所述插座包括插座主体，所述插座主体朝向所述电芯的端部设置有所述插孔，所述插座主体远离所述插孔的端部设置有引线，所述极针在与所述插孔紧密配合后通过所述引线与所述保护电路板电连接。

9.根据权利要求1所述的安全高能的USB可充电电池，其特征在于，所述泄压区为套设在所述保护电路板外部的正极帽的内部，或，所述泄压区为通过所述USB接口与所述正极帽的内部连通的电池外部。

10.根据权利要求1所述的安全高能的USB可充电电池，其特征在于，所述保护电路板上设置有负极接地片，所述负极接地片采用金属弹片制成，所述负极接地片具有与所述保护电路板电连接的接地片第一端以及远离所述保护电路板的接地片第二端，在将所述保护电路板安装到金属壳体中的情况下，所述接地片第二端与所述金属壳体相抵接。