一种内置式恒压保护结构部件及使用其的可充电电池制造技术

本发明专利技术提供了一种内置式恒压保护结构部件，在PCB板的两面分别设置绝缘弹性部件，绝缘弹性部件上开有至少一个穿孔，PCB板包括基板、电压转换器、保护IC、电感、二极管、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第一电容器(C1)、第二电容器(C2)、第三电容器(C3)、第四电容器(C4)和第五电容器(C5)。还提供了在电芯和外壳上的冲槽槽位之间设置本发明专利技术内置式恒压保护结构部件的可充电电池，本发明专利技术的可充电电池结构新颖、制作方便，可根据需要限定电压输出，满足市场需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种内置式恒压保护结构部件及使用其的可充电电池。
技术介绍
随着二次电池技术的发展，二次电池的性能有了快速的提升，同时其成本也大幅度下降，尤其是二次电池具有的高能量密度、可循环使用的特点，因而得到了越来越广泛的应用。例如二次电池中的可充电锂离子电池，已经成为手机、笔记本电脑、照相机的主要供电电池，并且在许多一次电池的传统应用领域例如遥控器、手电筒、玩具等，二次电池也逐步在将一次电池替代。但是，二次电池与一次电池相比，在使用上仍然存在诸多不便。一次电池不需要充电，而二次电池需要用专用的充电器进行充电，同时为了保持正常的性能，往往二次电池需要对充电过程和放电使用过程进行管理和保护。一次电池的额定电压与二次电池也往往不同，例如NCM型锂离子二次电池的额定电压是3.6V，而通常的碱性锌锰干电池额定电压是1.5V，因此如果二次电池不进行电压管理，一般情况下是不能直接应用在一次电池的用电设备上，否则可能损坏用电设备。通常情况下，二次电池替代一次电池进行使用，首先需要对二次电池进行包装，在二次电池外壳设置充放电保护装置、电压管理装置，以形成一个能满足一次电池设备使用要求的产品。但是，这种方法存在包装工艺复杂、成本高、电池包装产品的最终外形难控制等问题。这严重制约了二次电池在一次电池的众多应用领域的推广和替代使用。因此，如何将二次电池的性能特点结合一次电池的使用要求，将二次电池电池管理、一次电池外形结构、一次电池使用需求统筹优化，兼顾成本和效率，提出一个新的电池结构部件解决方案，就显得非常必要。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术旨在提供一种内置式恒压保护结构部件，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，同时包含充电保护、放电保护、过流保护、短路保护和结构限位支撑，还提供了一种使用该种内置式恒压保护结构部件的可充电电池。本专利技术通过以下方案实现：一种内置式恒压保护结构部件，在PCB板的两面分别设置绝缘弹性部件，绝缘弹性部件上开有至少一个穿孔；所述PCB板包括基板、电压转换器、保护IC、电感、二极管、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容器C1、第二电容器C2、第三电容器C3、第四电容器C4和第五电容器C5，所述基板上设置有正极输出孔P+和负极输出孔P-；所述保护IC和电压转换器焊接在基板上，保护IC的VDD端口与GND端口之间串接第一电容C1，保护IC的GND端口与VT端口之间串接第二电容C2；保护IC的两个VM端口与负极输出孔P-相连接；所述二极管的一端连接正极输出孔P+，二极管的另一端分别与电压转换器的VIN端口、EN端口和第一电阻R1的一端相连接，第一电阻R1的另一端连接在保护IC的VDD端口与第一电容C1的相连接处；电感的一端与电压转换器的SW端口相连接，电感的另一端连接正极输出孔P+；电压转换器的VIN端口与GND端口之间串接第三电容C3，电压转换器的FB端口与正极输出孔P+之间串接第四电容C4，第三电阻R3并接在第四电容C4的两端，第五电容C5与第二电阻R2串接后并接在第四电容
C4的两端且第二电阻R2串接在电压转换器的FB端口与负极输出孔P-之间；电压转换器的GND端口与负极输出孔P-相连通。PCB板上各元器件可根据实际制作时的情况，将各元器件焊接在基板的两面。内置式恒压保护结构部件既具有电池充电、放电过程中的保护功能，还具有保证电池恒压输出功能。进一步地，为方便正极引出极耳、负极引出极耳的连接，所述基板上设置有正极引出极耳连接孔B+、负极引出极耳连接孔B-，正极引出极耳连接孔B+与第一电阻R1和二极管相连接端相连通，负极引出极耳连接孔B-与保护IC的GND端口相连通。进一步地，内置式恒压保护结构部件的总高度不大于所配套电池外壳内部自冲槽位至底部的高度与电池电芯高度之差；所述基板、上绝缘弹性垫片和下绝缘弹性垫片的尺寸均小于所配套电池外壳的内部尺寸。基板的形状可根据所配套的电池外壳的形状变化，一般为圆形和方形。基板呈圆形时，为满足装配要求，所述基板的厚度为0.6～1.0mm，基板的直径d1满足d-1.00≤d1≤d-0.20，其中d为所配套圆柱形电池外壳的内径。内置式恒压保护结构部件的总厚度h1满足：h1≤H-h，其中H为所配套外壳内部自冲槽位至底部的高度，h为电芯高度，单位为mm。为满足内置式恒压保护结构部件可顺利放置入电池电芯上方、电池外壳的冲槽槽位下方的装配要求，且降低在振动或跌落状况下因电池电芯在外壳内部移动而使得电池发生失效概率，内置式恒压保护结构部件的总高度h1满足：H-h+0.05×(δ1+δ2)≤h1≤H-h+0.5×(δ1+δ2)，其中H为所配套电池外
壳内部自冲槽槽位至底部的高度，h为电池电芯高度，δ1为上绝缘弹性垫片的厚度，δ2为下绝缘弹性垫片的厚度，单位为mm。为满足连接可靠性和便捷性要求，防止连接孔、输出孔长度过小或宽度过小导致连接时候引出极耳或输出导线不能穿过，或防止连接孔、输出孔长度过大或宽度过大导致连接时候引出极耳或输出导线不能准确定位并且减少了电子元件放置区域，正极输出孔P+、负极输出孔P-、正极引出极耳连接孔B+或负极引出极耳连接孔B-的长度L1均满足：W+0.20≤L1≤W+2.00，宽度W1均满足：δ+0.20≤W1≤δ+1.00，其中δ为所对应的输出线或引出极耳的厚度，W为所对应的输出线或引出极耳的宽度，单位为mm。绝缘弹性部件一般选择绝缘弹性垫片，其厚度为0.1～1.0mm，厚度太薄不能起到有效的支撑和吸收振动，厚度太厚则会占用过多的高度空间。绝缘弹性部件为孔隙率10％～90％的多孔性泡沫材料(材质为PP、PE、PET、尼龙、聚氨酯、聚亚酰胺等)。在实际制作时，一般会在绝缘弹性部件上开设两个穿孔，分别用于正极输出线、负极输出线、正极引出极耳和负极引出极耳的穿过。有时候为方便描述，将与电芯相对的绝缘弹性部件命名为下绝缘弹性部件，另一个绝缘弹性部件命名为上绝缘弹性部件，在下绝缘弹性部件上的两个穿孔分别命名为正极引出极耳穿孔和负极引出极耳穿孔，在上绝缘弹性部件上的两个穿孔分别命名为正极输出线穿孔和负极输出线穿孔。为了便于后续制作，正极输出线穿孔的位置尽可能地与基板上的正极输出孔位置相对，负极输出线穿孔的位置尽可能地与基板上的负极输出孔位置相对；正极引出极耳穿孔的位置尽可能的与基板上的正极引出极耳连接孔和电芯上的正极引出极耳位置相对，负极引出极耳穿孔的位
置尽可能的与基板上的负极引出极耳连接孔和电芯上的负极引出极耳位置相对。一种可充电电池，包括外壳、电芯、密封圈和盖帽，电芯置于外壳内，所述外壳的开口端设有冲槽，盖帽和密封圈组合后置于冲槽槽位上并封闭住外壳的开口端，在电芯和外壳上的冲槽槽位之间还设置有如上所述的一种内置式恒压保护结构部件，所述电芯的正极引出极耳穿过绝缘弹性部件的穿孔连接在第一电阻R1与二极管相连接端上，所述电芯的负极引出极耳穿过绝缘弹性部件的穿孔连接在所述保护IC的GND端口上；盖帽和基板上的正极输出孔P+之间通过穿过绝缘弹性部件的穿孔的输出线相连接，外壳内壁和基板上的负极输出孔P-之间通过穿过绝缘弹性部件的穿孔的输出线相连通。考虑到外壳壁较薄，避免因焊接造成外观不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内置式恒压保护结构部件，其特征在于：在PCB板的两面分别设置绝缘弹性部件，绝缘弹性部件上开有至少一个穿孔；所述PCB板包括基板、电压转换器、保护IC、电感、二极管、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第一电容器(C1)、第二电容器(C2)、第三电容器(C3)、第四电容器(C4)和第五电容器(C5)，所述基板上设置有正极输出孔(P+)和负极输出孔(P‑)；所述保护IC和电压转换器焊接在基板上，保护IC的VDD端口与GND端口之间串接第一电容(C1)，保护IC的GND端口与VT端口之间串接第二电容(C2)；保护IC的两个VM端口与负极输出孔(P‑)相连接；所述二极管的一端连接正极输出孔(P+)，二极管的另一端分别与电压转换器的VIN端口、EN端口和第一电阻(R1)的一端相连接，第一电阻(R1)的另一端连接在保护IC的VDD端口与第一电容(C1)的相连接处；电感的一端与电压转换器的SW端口相连接，电感的另一端连接正极输出孔(P+)；电压转换器的VIN端口与GND端口之间串接第三电容(C3)，电压转换器的FB端口与正极输出孔(P+)之间串接第四电容(C4)，第三电阻(R3)并接在第四电容(C4)的两端，第五电容(C5)与第二电阻(R2)串接后并接在第四电容(C4)的两端且第二电阻(R2)串接在电压转换器的FB端口与负极输出孔(P‑)之间；电压转换器的GND端口与负极输出孔(P‑)相连通。...

【技术特征摘要】
1.一种内置式恒压保护结构部件，其特征在于：在PCB板的两面分别设置绝缘弹性部件，绝缘弹性部件上开有至少一个穿孔；所述PCB板包括基板、电压转换器、保护IC、电感、二极管、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第一电容器(C1)、第二电容器(C2)、第三电容器(C3)、第四电容器(C4)和第五电容器(C5)，所述基板上设置有正极输出孔(P+)和负极输出孔(P-)；所述保护IC和电压转换器焊接在基板上，保护IC的VDD端口与GND端口之间串接第一电容(C1)，保护IC的GND端口与VT端口之间串接第二电容(C2)；保护IC的两个VM端口与负极输出孔(P-)相连接；所述二极管的一端连接正极输出孔(P+)，二极管的另一端分别与电压转换器的VIN端口、EN端口和第一电阻(R1)的一端相连接，第一电阻(R1)的另一端连接在保护IC的VDD端口与第一电容(C1)的相连接处；电感的一端与电压转换器的SW端口相连接，电感的另一端连接正极输出孔(P+)；电压转换器的VIN端口与GND端口之间串接第三电容(C3)，电压转换器的FB端口与正极输出孔(P+)之间串接第四电容(C4)，第三电阻(R3)并接在第四电容(C4)的两端，第五电容(C5)与第二电阻(R2)串接后并接在第四电容(C4)的两端且第二电阻(R2)串接在电压转换器的FB端口与负极输出孔(P-)之间；电压转换器的GND端口与负极输出孔(P-)相连通。2.如权利要求1所述的一种内置式恒压保护结构部件，其特征在于：所述基板上设置有正极引出极耳连接孔(B+)、负极引出极耳连接孔(B-)，正极引出极耳连接孔(B+)与第一电阻(R1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏兵，陈晓峰，钟发平，胡顺华，曾祥焕，
申请(专利权)人：深圳先进储能材料国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44