具有封装型芯片散热结构的二次电化学电池封口体及电池的制作方法
具有封装型芯片散热结构的二次电化学电池封口体及电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种二次电池，具体设及一种具有封装型巧片散热结构的二次电化学 电池封口体及电池。
【背景技术】
[0002] 近年来，二次电池（也称为充电电池）已经广泛应用于各种便携式电气设备和电 子设备中，例如玩具、手持设备等，该对二次电池储能能量提出越来越高的要求。裡离子二 次电池由于具有能量高、可W高功率放电、环保等优点，因而正在逐渐应用在W上领域。
[0003] 充电电池的正常工作经常需要与其他功能的集成电路巧片配合，已达到理想的工 作效果。通常充电电池与集成电路巧片分别进行封装，然后再通过电路板和导线的连接，结 合在一起使用。该样外围元件多，生产工序多、成本高，充电电池与集成电路巧片体积大，性 能较差，不利于小型化或微型化。
[0004] 在进行裡离子二次电池封装时，裡离子二次电池各部分所占的空间都较为固定， 其中，该聚合物电巧内部则包括正极极片、隔离膜和负极极片，且在正极极片背离隔离膜的 一端具有指定高度的电巧顶封进行封装，由于电巧顶封占据了该聚合物电巧的一定高度， 从而减少了该聚合物电巧内部的有效空间。而聚合物电巧的空间利用率与裡离子二次电池 的能量密度和容量有较大关系，一般的，该聚合物电巧的空间利用率越大，该裡离子二次电 池的能量密度和容量也越大，因此，现有的裡离子二次电池普遍存在着由于聚合物电巧的 空间利用率低而导致的裡离子二次电池的能量密度和容量较低的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种具有封装型巧片散热结构的二次电化学电池封口体，所述封口 体用于封闭所述二次电化学电池的电池壳体的开口部，其中所述封口体包括；负极帽、电路 板模块和绝缘垫圈，所述电池壳体在其靠近所述负极帽的一端具有凹陷的应线结构；所述 电路板模块位于所述应线与所述负极帽之间，其上设有多个电子元件W及用于为所述电子 元件工作时进行热传导的导热布线，所述电路板模块的直径大小设置为在所述应线构成的 凹陷的内径与电池壳体的内径之间，从而卡在所述应线一侧用于封闭所述电池壳体的开口 部，所述电路板模块与所述负极帽通过导热材料连接，用于分别与所述负极帽W及与所述 导热布线进行热接触；所述绝缘垫圈的截面呈h状，布置于所述电池壳体、电路板模块与负 极帽的空隙中，挤压固定电路板模块于所述应线和电池壳体之间，并隔离所述电池壳体和 所述负极帽。
[0006] 优选地，所述电路板模块与所述负极帽之间为焊锡连接。
[0007] 优选地，所述电路板模块的两侧具有金属衬底和电路覆铜面，所述电路覆铜面上 设置有至少一个导热孔，用于将热量从所述电路板远离所述负极帽的一侧导至靠近负极帽 的一侧，其中，所述金属衬底连接能够产生热量的电子元件和所述电路覆铜面，靠近负极帽 一侧的电路覆铜面连接至所述电路板模块与负极帽接触的部位。
[000引优选地，所述电路板模块与所述负极帽接触的部位的形状为"c"型环状。
[0009] 优选地，所述负极帽相对于所述应线的另一侧上设置有卡槽，所述卡槽的数量至 少为两个，用于卡接并固定所述负极帽，所述卡槽内设置有散热材料层。
[0010] 优选地，所述负极帽的边缘处设置有与所述卡槽的位置对应的卡头，用于将所述 负极帽固定在所述电路板模块上。
[0011] 优选地，所述负极帽由导热材料制成。
[0012] 优选地，所述电池壳体为圆柱体或长方体结构的钢壳。
[0013] 优选地，所述绝缘垫圈为一柔性且弹性环形绝缘垫层。
[0014] 优选地，所述h状的绝缘垫圈的一部分用于挤压固定电路板模块于所述应线和电 池壳体之间，另一部分用于隔离所述电池壳体和所述负极帽。
[0015] 优选地，所述应线相对于电池壳体表面的凹陷深度为0.2-1. 2mm。
[0016] 优选地，所述封口体用于封闭所述二次电化学电池的电池壳体的开口部，所述电 池还包括电巧和正极帽，其中，所述正极帽与所述电池壳体连接构成所述二次电池的正极； 所述电巧放置于所述电池壳体内，位于所述正极帽与所述应线结构之间。
[0017] 本发明的用于电化学电池的封口体配件结构设计巧妙合理，在所述电化学电池电 极封口处具有电极盖，所述电极盖能够与电路板配合形成屏蔽结构，能够阻止其内部高频 元器件对外界的干扰，并能够将电路板工作时产生的热量传导给外界，起到保护电路板及 元器件的作用。另外，所述电池壳体上对应于电巧与电路板之间布置有应线结构，用于定位 电巧和电路板的相对位置，并与电极盖和电池壳体之间的绝缘垫圈配合将电路板固定，而 不需要任何焊接。
【附图说明】
[001引参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下 描述得W阐明，其中：
[0019] 图la示意性示出了本发明的电化学电池的结构示意图。
[0020] 图化是本发明的电化学电池的分解透视图。
[0021] 图Ic是图la沿A-A方向的剖面图。
[0022] 图Id为本发明的电路板模块的电路示意图。
[0023] 图2a示意性示出了本发明的二次电化学电池第一实施例的用于电化学电池的封 口体配件200的立体分解结构示意图。
[0024] 图化示意性示出了本发明的二次电化学电池第一实施例的用于电化学电池的封 口体配件200的局部放大剖视图。
[00巧]图3a为根据本发明的二次电化学电池第二实施例的结构示意图。
[0026] 图3b为根据本发明的二次电化学电池第二实施例的拆分结构示意图。
[0027] 图3c为图3b沿C-C方向的剖面图。
[002引图4为本发明第S实施例的用于电化学电池的封口体配件400的立体分解图。
[0029] 图5为本发明第S实施例中第二印刷电路板的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030] 通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能w及用于实现该些目的和功能的方 法将得W阐明。然而，本发明并不受限于W下所公开的示范性实施例；可W通过不同形式来 对其加W实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。
[0031] 应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当 用作对本发明所要求保护内容的限制。
[0032] 在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同 或类似的部件，或者相同或类似的步骤。
[0033] 本发明提供一种电化学二次电池，图laUb分别为本发明的电化学电池的结构示 意图和分解透视图。如图la、化所示，一种电化学电池100,包括；电池壳体101、置于电池 壳体101内的电巧102、负极帽103、置于电巧102和负极帽103之间的空间的电路板模块 104W及正极帽105。电巧102外套有电池壳体101，电池壳体101为圆柱体或长方体结构 的钢壳。根据本发明的一个实施例，正极帽105右旋地与所述电池壳体101成型为一体结 构。
[0034] 电路板模块104为至少一层印刷电路板（PCB)，具有第一侧和第二侧，其中第一侧 相对于所述电化学电池100指向负极帽103,第二侧相对于所述电化学电池100指向电巧 102。PCB是其上印刷有布线图案的电路板（如图Id所示），并具有与所述电池100的壳体 内径具有大致对应的尺寸。多个印制导线和元器件布置在电路板模块104的第一侧或第二 侦U。电路板模块104靠近所述电池100的负极帽103侦U，位于电巧102和负极帽103之间。 电路板模块104上设置有连接件从而将负极帽103固定在电路板模块104上，例如，负极帽 103可W通过焊接固定在电路板模块104上，也可W通过卡接等方式固定。电路板模块用于 裡电池充电保护、充电指示，还可W用于电池的放电保护、短路保护、过放保护W及控制输 出电压。电路板模块104和电巧102之间设置有电极连接线108a和108b，分别将电池的正 负极分别引出，其中108a为正极连接线，108b为负极连接线。图Ic是图la沿A-A方向的 剖面图。在电路板模块104与外部的电池壳体101之间，负极帽103与电池壳体101之间 设置有绝缘垫圈106。绝缘垫圈106为一柔性且具有弹性的环形绝缘垫层，其沿所述电化 学电池101A-A剖面的形状为"L"形。绝缘垫圈106能够起到隔离作为第一电极的电池壳 体101和作为第二电极的负极帽103的作用，并且由于绝缘垫层106的弹性作用能够挤压 并固定电路板模块104,密封电池壳体101和负极帽103之间的空隙。具体地，如图Ic所 示，L状的一部分用于挤压固定电路板模块104于所述应线107和电池壳体101之间，另一 部分用于隔离所述电池壳体101和所述负极帽103。
[0035] 电池壳体101的外表面上对应电巧102和印刷电路板106之间的位置有一圈向内 的环形凹陷，为应线107。将所述电巧102放置于所述电池壳体101内，位于正极帽105与 所述应线107的结构之间。绝缘垫圈106和应线107的设置使得电路板模块104固定在电 池壳体101的环形凹陷与电池壳体101底部之间，因此电池壳体101与负极帽103的连接 不需要任何焊接。
[0036] 应线107结构的设置用于定位电路板模块104,具体地，将电路板模块104的直径 大小设置为在应线107所构成的环形凹陷的内径与电池壳体101的内径之间，在装配电池 时，先将电巧102放置到电池壳体101中，然后将电路板模块104装配到电池壳体101中，电 路板模块104的大小尺寸可W卡在应线107的结构上从而避免了与电巧102的接触，然后 再通过绝缘垫层106将电池壳体101与负极帽103进行隔离，完成了电池100的装配。上 述结构使得电路板模块104借助应线107的结构在电池壳体101内部形成了一个封闭的空 间用于容纳电巧102,从而可W增大电巧102的体积，因此增大二次电池的容量。优选地，电 巧102为一密闭结构，通过从电巧102内部引出其正负极与相应的电池正负极相连而进行 工作。
[0037] 优选地，上述应线107相对于电池壳体101表面的凹陷深度为0. 2-1. 2mm。
[003引图2a示意性示出了本发明的二次电化学电池第一实施例的用于电化学电池的封 口体配件200的立体分解结构示意图。图化示意性示出了本发明第一实施例的用于电化 学电池的封口体配件200的局部放大 剖视图。如图2a、化所示，所述封口体配件200包括 第一PCB201、第二PCB202、负极帽203W及在第二PCB202、负极帽203的外部与电池壳 体206之间设置的绝缘垫圈207。。根据本发明的一个实施例，第一PCB201和第二PCB202 为面积相同的两块印刷电路板。所述第一PCB201靠近电巧204,所述第二PCB202远离电 巧204。第一PCB201通过应线205卡在电池壳体206上。第二PCB202通过其上设置的 卡接结构与所述负极帽203通过接触实现电连接，并与其组成一个屏蔽结构。第一PCB201 靠近电巧204的一侧和第二PCB202远离电巧204的一侧布置有多个巧片或电路元器件， 其中，在工作过程中会产生福射的元器件布置在第二PCB202与负极帽203组成的屏蔽结构 中。在第二PCB202、负极帽203的外部与电池壳体206及之间设置有绝缘垫圈207。绝缘 垫圈207为一柔性环形绝缘垫层，能够挤压固定第一PCB201和第二PCB202于应线205 处，密封电池壳体206和负极帽103之间的空隙。在电池壳体206与第一PCB和第二PCB 接触的部位为加强接触锻锡210,W密封电路板与电池壳体之间的缝隙。通过第一PCB和第 二PCB之间的通孔209,将电巧204引出的负极连接线208b(208a为正极连接线，图中未示 出）与第一PCB和第二PCB上的导线相连。通孔209的内表面锻有导电材料，例如为锻铜， 因此可W将多个电路板的布线可W通过通孔209连接在一起，并与负极帽和电路板接触的 部位相连，从而将其传导至负极帽。
[0039] 由于根据本发明的二次电化学电池的结构很小，因此置于电池壳体内部的PCB的 面积也很小。由于PCB上集成了大量的电子元件，集成度较高，因此在二次电化学电池充电 时，电子元件会发热从而导致PCB的温度升高，不利于PCB的正常工作。根据本发明的上述 封口体配件200可W通过设置的特殊结构来有效的实现PCB的散热。具体地，在PCB板上 可W布设有用于为所述电子元件工作时进行热传导的导热布线（图2中未示出），例如W 印刷布线的形式设置。所述PCB板相对于所述应线205的另一侧上，即如图2所示的第二 PCB202面对负极帽203的一侧上，设置有卡槽208,用于卡接并固定所述负极帽203。为了 实现良好的散热，所述卡槽208内铺设有散热材料层，例如金属材料层，所述散热材料层一 方面与所述负极帽连接从而实现热接触，另一方面与PCB板上布设的用于为所述电子元件 工作时进行热传导的导热布线进行热接触，该样，电子元件在工作时散发的热量可W借助 导热布线和卡槽208传递到负极帽203,并通过负极帽203传递到外部进行有效的扩散。
[0040] 负极帽203优选地由导热材料制成，W有效地向外扩散电子元件产生的热量。例 如由金属制成。
[0041] 本领域技术人员可W理解的是，图2所示的包括二个PCB的封口体配件200仅仅 是示例性的，本发明的封口体配件还适用于一个PCB或多层PCB组合的情况。
[0042] 图3为根据本发明的二次电化学电池散热结构的又一实施例。如图3a所示，在远 离负极帽的一侧，电路板上的巧片及元器件通过与电路板上的金属衬底301接触而将工作 时产生的热量传导给金属衬底301，而后传递给与金属衬底焊接的电路覆铜面302。在电路 覆铜面302上设置一个或多个导热孔303,导热孔303为通孔结构，与电路覆铜面302为一 体结构。因此巧片及元器件产生的热量最终会传递到电路覆铜面302上的导热孔303,通过 导热孔303将热量传导到电路板的另一侧，即靠近负极帽的一侧。图3b为根据本发明的二 次电化学电池第二实施例的拆分结构示意图。从图3b可W看出，负极帽304的边缘与其接 触的电路板305在两者的接触部位306进行焊锡连接。优选的，接触部位的形状为"C"型 环状。同样的，靠近负极帽一侧的电路板具有与远离负极帽一侧电路板上相应的散热结构， 即金属衬底301'、电路覆铜面302'。导热孔303连通电路板两侧的金属衬底301和301'， 电路覆铜面302和302'。同时，靠近负极帽一侧的电路板上的电路覆铜面302'与负极帽 和电路板的接触部位306连接。该样，远离负极帽一侧的巧片工作时产生的热量就可 下方式传递；金属衬底301-电路覆铜面302-导热孔303-电路覆铜面302'-负极帽和 电路板的接触部位306-负极帽。靠近负极帽一侧的巧片产生的热量可W直接通过金属衬 底301' 一电路覆铜面302' 一负极帽和电路板的接触部位306-负极帽传递到外界。优选 的，导热孔303的材料为锻铜材料，如图3c所示，发热的巧片和电子元器件的热量可W通过 导热孔303传导到电路板的另一侧，从而传递给负极帽。
[0043] 图4为本发明第S实施例的用于电化学电池的封口体配件400的立体分解图。所 述封口体配件400包括第一PCB401、第二PCB402和负极帽403。其中第一PCB401和 第二PCB402上布置有多个电路元器件。在第一PCB401和第二PCB402的边缘设置有 多个小孔404,用于将第一PCB401和第二PCB402固定在一起。优选地，第二PCB402连 接负极帽403的一侧对应负极帽403边缘位置具有至少两个卡槽405 (图中未示出），负极 帽403的边缘则具有与所述卡槽405相对应的卡头406,用于将负极帽403固定在第二PCB 402上，并能实现电连接和热接触。第二PCB402与负极帽403的接触部位布置有金属圈 501 (如图5所示），负极帽403与金属圈501配合能够起到电磁屏蔽罩的作用。所述负极 帽403的材料为金属，可W将电路板上的元器件工作时产生的热量通过卡槽405与卡头406 的接触导出电池外部，起到散热的作用。
[0044] 本发明的用于电化学电池的封口体配件结构设计巧妙合理，在所述电化学电池电 极封口处具有电极盖，所述电极盖能够与电路板配合形成屏蔽结构，能够阻止其内部高频 元器件对外界的干扰，并能够将电路板工作时产生的热量传导给外界，起到保护电路板及 元器件的作用。另外，所述电池壳体上对应于电巧与电路板之间布置有应线结构，用于定位 电巧和电路板的相对位置，并与电极盖和电池壳体之间的绝缘垫圈配合将电路板固定，而 不需要任何焊接。
[0045] 结合该里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员 都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均 由权利要求所限定。
【主权项】
1. 一种具有封装型芯片散热结构的二次电化学电池封口体，所述封口体用于封闭所述 二次电化学电池的电池壳体的开口部，其中所述封口体包括：负极帽、电路板模块和绝缘垫 圈， 所述电池壳体在其靠近所述负极帽的一端具有凹陷的匝线结构； 所述电路板模块位于所述匝线与所述负极帽之间，其上设有多个电子元件以及用于为 所述电子元件工作时进行热传导的导热布线，所述电路板模块的直径大小设置为在所述匝 线构成的凹陷的内径与电池壳体的内径之间，从而卡在所述匝线一侧用于封闭所述电池壳 体的开口部，所述电路板模块与所述负极帽通过导热材料连接，用于分别与所述负极帽以 及与所述导热布线进行热接触； 所述绝缘垫圈的截面呈h状，布置于所述电池壳体、电路板模块与负极帽的空隙中，挤 压固定电路板模块于所述匝线和电池壳体之间，并隔离所述电池壳体和所述负极帽。2. 根据权利要求1所述的二次电化学电池封口体，其中所述电路板模块与所述负极帽 之间为焊锡连接。3. 根据权利要求2所述的二次电化学电池封口体，其中所述电路板模块的两侧具有金 属衬底和电路覆铜面，所述电路覆铜面上设置有至少一个导热孔，用于将热量从所述电路 板远离所述负极帽的一侧导至靠近负极帽的一侧，其中， 所述金属衬底连接能够产生热量的电子元件和所述电路覆铜面， 靠近负极帽一侧的电路覆铜面连接至所述电路板模块与负极帽接触的部位。4. 根据权利要求3所述的二次电化学电池封口体，其中所述电路板模块与所述负极帽 接触的部位的形状为" C "型环状。5. 根据权利要求1所述的二次电化学电池封口体，其中所述负极帽相对于所述匝线的 另一侧上设置有卡槽，所述卡槽的数量至少为两个，用于卡接并固定所述负极帽，所述卡槽 内设置有散热材料层。6. 根据权利要求5所述的电化学电池，其中所述负极帽的边缘处设置有与所述卡槽的 位置对应的卡头，用于将所述负极帽固定在所述电路板模块上。7. 根据权利要求1所述的二次电化学电池封口体，其中所述负极帽由导热材料制成。8. 根据权利要求1所述的二次电化学电池封口体，其中所述电池壳体为圆柱体或长方 体结构的钢壳。9. 根据权利要求1所述的二次电化学电池封口体，其中所述绝缘垫圈为一柔性且弹性 环形绝缘垫层。10. 根据权利要求1所述的二次电化学电池封口体，其中所述_的绝缘垫圈的一部分 用于挤压固定电路板模块于所述匝线和电池壳体之间，另一部分用于隔离所述电池壳体和 所述负极帽。11. 根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述匝线相对于电池壳体表面的凹陷深 度为 0· 2-1. 2mm。12. -种包含如权利要求1所述的电池封口体的二次电化学电池，所述封口体用于封 闭所述二次电化学电池的电池壳体的开口部，所述电池还包括电芯和正极帽，其中， 所述正极帽与所述电池壳体连接构成所述二次电池的正极； 所述电芯放置于所述电池壳体内，位于所述正极帽与所述匝线结构之间。
【专利摘要】本发明提供了一种具有封装型芯片散热结构的二次电化学电池封口体，用于封闭二次电化学电池的电池壳体的开口部，封口体包括：负极帽、电路板模块和绝缘垫圈，电池壳体在其靠近负极帽的一端具有凹陷的匝线结构；电路板模块位于匝线与负极帽之间，其上设有多个电子元件以及导热布线，电路板模块的直径大小设置为在匝线构成的凹陷的内径与电池壳体的内径之间，从而卡在匝线一侧用于封闭电池壳体的开口部，电路板模块与负极帽通过导热材料连接，用于分别与负极帽以及与导热布线进行热接触；绝缘垫圈的截面呈状，布置于电池壳体、电路板模块与负极帽的空隙中，挤压固定电路板模块于匝线和电池壳体之间，并隔离电池壳体和负极帽。
【IPC分类】H01M2/02, H01M2/04, H01M2/08, H01M10/058
【公开号】CN104900819
【申请号】CN201510321485
【发明人】张清顺, 陈进添, 常海涛, 苏盛, 张志明
【申请人】福建南平南孚电池有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月12日
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种二次电池，具体设及一种具有封装型巧片散热结构的二次电化学 电池封口体及电池。
【背景技术】
[0002] 近年来，二次电池（也称为充电电池）已经广泛应用于各种便携式电气设备和电 子设备中，例如玩具、手持设备等，该对二次电池储能能量提出越来越高的要求。裡离子二 次电池由于具有能量高、可W高功率放电、环保等优点，因而正在逐渐应用在W上领域。
[0003] 充电电池的正常工作经常需要与其他功能的集成电路巧片配合，已达到理想的工 作效果。通常充电电池与集成电路巧片分别进行封装，然后再通过电路板和导线的连接，结 合在一起使用。该样外围元件多，生产工序多、成本高，充电电池与集成电路巧片体积大，性 能较差，不利于小型化或微型化。
[0004] 在进行裡离子二次电池封装时，裡离子二次电池各部分所占的空间都较为固定， 其中，该聚合物电巧内部则包括正极极片、隔离膜和负极极片，且在正极极片背离隔离膜的 一端具有指定高度的电巧顶封进行封装，由于电巧顶封占据了该聚合物电巧的一定高度， 从而减少了该聚合物电巧内部的有效空间。而聚合物电巧的空间利用率与裡离子二次电池 的能量密度和容量有较大关系，一般的，该聚合物电巧的空间利用率越大，该裡离子二次电 池的能量密度和容量也越大，因此，现有的裡离子二次电池普遍存在着由于聚合物电巧的 空间利用率低而导致的裡离子二次电池的能量密度和容量较低的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种具有封装型巧片散热结构的二次电化学电池封口体，所述封口 体用于封闭所述二次电化学电池的电池壳体的开口部，其中所述封口体包括；负极帽、电路 板模块和绝缘垫圈，所述电池壳体在其靠近所述负极帽的一端具有凹陷的应线结构；所述 电路板模块位于所述应线与所述负极帽之间，其上设有多个电子元件W及用于为所述电子 元件工作时进行热传导的导热布线，所述电路板模块的直径大小设置为在所述应线构成的 凹陷的内径与电池壳体的内径之间，从而卡在所述应线一侧用于封闭所述电池壳体的开口 部，所述电路板模块与所述负极帽通过导热材料连接，用于分别与所述负极帽W及与所述 导热布线进行热接触；所述绝缘垫圈的截面呈h状，布置于所述电池壳体、电路板模块与负 极帽的空隙中，挤压固定电路板模块于所述应线和电池壳体之间，并隔离所述电池壳体和 所述负极帽。
[0006] 优选地，所述电路板模块与所述负极帽之间为焊锡连接。
[0007] 优选地，所述电路板模块的两侧具有金属衬底和电路覆铜面，所述电路覆铜面上 设置有至少一个导热孔，用于将热量从所述电路板远离所述负极帽的一侧导至靠近负极帽 的一侧，其中，所述金属衬底连接能够产生热量的电子元件和所述电路覆铜面，靠近负极帽 一侧的电路覆铜面连接至所述电路板模块与负极帽接触的部位。
[000引优选地，所述电路板模块与所述负极帽接触的部位的形状为"c"型环状。
[0009] 优选地，所述负极帽相对于所述应线的另一侧上设置有卡槽，所述卡槽的数量至 少为两个，用于卡接并固定所述负极帽，所述卡槽内设置有散热材料层。
[0010] 优选地，所述负极帽的边缘处设置有与所述卡槽的位置对应的卡头，用于将所述 负极帽固定在所述电路板模块上。
[0011] 优选地，所述负极帽由导热材料制成。
[0012] 优选地，所述电池壳体为圆柱体或长方体结构的钢壳。
[0013] 优选地，所述绝缘垫圈为一柔性且弹性环形绝缘垫层。
[0014] 优选地，所述h状的绝缘垫圈的一部分用于挤压固定电路板模块于所述应线和电 池壳体之间，另一部分用于隔离所述电池壳体和所述负极帽。
[0015] 优选地，所述应线相对于电池壳体表面的凹陷深度为0.2-1. 2mm。
[0016] 优选地，所述封口体用于封闭所述二次电化学电池的电池壳体的开口部，所述电 池还包括电巧和正极帽，其中，所述正极帽与所述电池壳体连接构成所述二次电池的正极； 所述电巧放置于所述电池壳体内，位于所述正极帽与所述应线结构之间。
[0017] 本发明的用于电化学电池的封口体配件结构设计巧妙合理，在所述电化学电池电 极封口处具有电极盖，所述电极盖能够与电路板配合形成屏蔽结构，能够阻止其内部高频 元器件对外界的干扰，并能够将电路板工作时产生的热量传导给外界，起到保护电路板及 元器件的作用。另外，所述电池壳体上对应于电巧与电路板之间布置有应线结构，用于定位 电巧和电路板的相对位置，并与电极盖和电池壳体之间的绝缘垫圈配合将电路板固定，而 不需要任何焊接。
【附图说明】
[001引参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下 描述得W阐明，其中：
[0019] 图la示意性示出了本发明的电化学电池的结构示意图。
[0020] 图化是本发明的电化学电池的分解透视图。
[0021] 图Ic是图la沿A-A方向的剖面图。
[0022] 图Id为本发明的电路板模块的电路示意图。
[0023] 图2a示意性示出了本发明的二次电化学电池第一实施例的用于电化学电池的封 口体配件200的立体分解结构示意图。
[0024] 图化示意性示出了本发明的二次电化学电池第一实施例的用于电化学电池的封 口体配件200的局部放大剖视图。
[00巧]图3a为根据本发明的二次电化学电池第二实施例的结构示意图。
[0026] 图3b为根据本发明的二次电化学电池第二实施例的拆分结构示意图。
[0027] 图3c为图3b沿C-C方向的剖面图。
[002引图4为本发明第S实施例的用于电化学电池的封口体配件400的立体分解图。
[0029] 图5为本发明第S实施例中第二印刷电路板的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030] 通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能w及用于实现该些目的和功能的方 法将得W阐明。然而，本发明并不受限于W下所公开的示范性实施例；可W通过不同形式来 对其加W实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。
[0031] 应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当 用作对本发明所要求保护内容的限制。
[0032] 在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同 或类似的部件，或者相同或类似的步骤。
[0033] 本发明提供一种电化学二次电池，图laUb分别为本发明的电化学电池的结构示 意图和分解透视图。如图la、化所示，一种电化学电池100,包括；电池壳体101、置于电池 壳体101内的电巧102、负极帽103、置于电巧102和负极帽103之间的空间的电路板模块 104W及正极帽105。电巧102外套有电池壳体101，电池壳体101为圆柱体或长方体结构 的钢壳。根据本发明的一个实施例，正极帽105右旋地与所述电池壳体101成型为一体结 构。
[0034] 电路板模块104为至少一层印刷电路板（PCB)，具有第一侧和第二侧，其中第一侧 相对于所述电化学电池100指向负极帽103,第二侧相对于所述电化学电池100指向电巧 102。PCB是其上印刷有布线图案的电路板（如图Id所示），并具有与所述电池100的壳体 内径具有大致对应的尺寸。多个印制导线和元器件布置在电路板模块104的第一侧或第二 侦U。电路板模块104靠近所述电池100的负极帽103侦U，位于电巧102和负极帽103之间。 电路板模块104上设置有连接件从而将负极帽103固定在电路板模块104上，例如，负极帽 103可W通过焊接固定在电路板模块104上，也可W通过卡接等方式固定。电路板模块用于 裡电池充电保护、充电指示，还可W用于电池的放电保护、短路保护、过放保护W及控制输 出电压。电路板模块104和电巧102之间设置有电极连接线108a和108b，分别将电池的正 负极分别引出，其中108a为正极连接线，108b为负极连接线。图Ic是图la沿A-A方向的 剖面图。在电路板模块104与外部的电池壳体101之间，负极帽103与电池壳体101之间 设置有绝缘垫圈106。绝缘垫圈106为一柔性且具有弹性的环形绝缘垫层，其沿所述电化 学电池101A-A剖面的形状为"L"形。绝缘垫圈106能够起到隔离作为第一电极的电池壳 体101和作为第二电极的负极帽103的作用，并且由于绝缘垫层106的弹性作用能够挤压 并固定电路板模块104,密封电池壳体101和负极帽103之间的空隙。具体地，如图Ic所 示，L状的一部分用于挤压固定电路板模块104于所述应线107和电池壳体101之间，另一 部分用于隔离所述电池壳体101和所述负极帽103。
[0035] 电池壳体101的外表面上对应电巧102和印刷电路板106之间的位置有一圈向内 的环形凹陷，为应线107。将所述电巧102放置于所述电池壳体101内，位于正极帽105与 所述应线107的结构之间。绝缘垫圈106和应线107的设置使得电路板模块104固定在电 池壳体101的环形凹陷与电池壳体101底部之间，因此电池壳体101与负极帽103的连接 不需要任何焊接。
[0036] 应线107结构的设置用于定位电路板模块104,具体地，将电路板模块104的直径 大小设置为在应线107所构成的环形凹陷的内径与电池壳体101的内径之间，在装配电池 时，先将电巧102放置到电池壳体101中，然后将电路板模块104装配到电池壳体101中，电 路板模块104的大小尺寸可W卡在应线107的结构上从而避免了与电巧102的接触，然后 再通过绝缘垫层106将电池壳体101与负极帽103进行隔离，完成了电池100的装配。上 述结构使得电路板模块104借助应线107的结构在电池壳体101内部形成了一个封闭的空 间用于容纳电巧102,从而可W增大电巧102的体积，因此增大二次电池的容量。优选地，电 巧102为一密闭结构，通过从电巧102内部引出其正负极与相应的电池正负极相连而进行 工作。
[0037] 优选地，上述应线107相对于电池壳体101表面的凹陷深度为0. 2-1. 2mm。
[003引图2a示意性示出了本发明的二次电化学电池第一实施例的用于电化学电池的封 口体配件200的立体分解结构示意图。图化示意性示出了本发明第一实施例的用于电化 学电池的封口体配件200的局部放大 剖视图。如图2a、化所示，所述封口体配件200包括 第一PCB201、第二PCB202、负极帽203W及在第二PCB202、负极帽203的外部与电池壳 体206之间设置的绝缘垫圈207。。根据本发明的一个实施例，第一PCB201和第二PCB202 为面积相同的两块印刷电路板。所述第一PCB201靠近电巧204,所述第二PCB202远离电 巧204。第一PCB201通过应线205卡在电池壳体206上。第二PCB202通过其上设置的 卡接结构与所述负极帽203通过接触实现电连接，并与其组成一个屏蔽结构。第一PCB201 靠近电巧204的一侧和第二PCB202远离电巧204的一侧布置有多个巧片或电路元器件， 其中，在工作过程中会产生福射的元器件布置在第二PCB202与负极帽203组成的屏蔽结构 中。在第二PCB202、负极帽203的外部与电池壳体206及之间设置有绝缘垫圈207。绝缘 垫圈207为一柔性环形绝缘垫层，能够挤压固定第一PCB201和第二PCB202于应线205 处，密封电池壳体206和负极帽103之间的空隙。在电池壳体206与第一PCB和第二PCB 接触的部位为加强接触锻锡210,W密封电路板与电池壳体之间的缝隙。通过第一PCB和第 二PCB之间的通孔209,将电巧204引出的负极连接线208b(208a为正极连接线，图中未示 出）与第一PCB和第二PCB上的导线相连。通孔209的内表面锻有导电材料，例如为锻铜， 因此可W将多个电路板的布线可W通过通孔209连接在一起，并与负极帽和电路板接触的 部位相连，从而将其传导至负极帽。
[0039] 由于根据本发明的二次电化学电池的结构很小，因此置于电池壳体内部的PCB的 面积也很小。由于PCB上集成了大量的电子元件，集成度较高，因此在二次电化学电池充电 时，电子元件会发热从而导致PCB的温度升高，不利于PCB的正常工作。根据本发明的上述 封口体配件200可W通过设置的特殊结构来有效的实现PCB的散热。具体地，在PCB板上 可W布设有用于为所述电子元件工作时进行热传导的导热布线（图2中未示出），例如W 印刷布线的形式设置。所述PCB板相对于所述应线205的另一侧上，即如图2所示的第二 PCB202面对负极帽203的一侧上，设置有卡槽208,用于卡接并固定所述负极帽203。为了 实现良好的散热，所述卡槽208内铺设有散热材料层，例如金属材料层，所述散热材料层一 方面与所述负极帽连接从而实现热接触，另一方面与PCB板上布设的用于为所述电子元件 工作时进行热传导的导热布线进行热接触，该样，电子元件在工作时散发的热量可W借助 导热布线和卡槽208传递到负极帽203,并通过负极帽203传递到外部进行有效的扩散。
[0040] 负极帽203优选地由导热材料制成，W有效地向外扩散电子元件产生的热量。例 如由金属制成。
[0041] 本领域技术人员可W理解的是，图2所示的包括二个PCB的封口体配件200仅仅 是示例性的，本发明的封口体配件还适用于一个PCB或多层PCB组合的情况。
[0042] 图3为根据本发明的二次电化学电池散热结构的又一实施例。如图3a所示，在远 离负极帽的一侧，电路板上的巧片及元器件通过与电路板上的金属衬底301接触而将工作 时产生的热量传导给金属衬底301，而后传递给与金属衬底焊接的电路覆铜面302。在电路 覆铜面302上设置一个或多个导热孔303,导热孔303为通孔结构，与电路覆铜面302为一 体结构。因此巧片及元器件产生的热量最终会传递到电路覆铜面302上的导热孔303,通过 导热孔303将热量传导到电路板的另一侧，即靠近负极帽的一侧。图3b为根据本发明的二 次电化学电池第二实施例的拆分结构示意图。从图3b可W看出，负极帽304的边缘与其接 触的电路板305在两者的接触部位306进行焊锡连接。优选的，接触部位的形状为"C"型 环状。同样的，靠近负极帽一侧的电路板具有与远离负极帽一侧电路板上相应的散热结构， 即金属衬底301'、电路覆铜面302'。导热孔303连通电路板两侧的金属衬底301和301'， 电路覆铜面302和302'。同时，靠近负极帽一侧的电路板上的电路覆铜面302'与负极帽 和电路板的接触部位306连接。该样，远离负极帽一侧的巧片工作时产生的热量就可 下方式传递；金属衬底301-电路覆铜面302-导热孔303-电路覆铜面302'-负极帽和 电路板的接触部位306-负极帽。靠近负极帽一侧的巧片产生的热量可W直接通过金属衬 底301' 一电路覆铜面302' 一负极帽和电路板的接触部位306-负极帽传递到外界。优选 的，导热孔303的材料为锻铜材料，如图3c所示，发热的巧片和电子元器件的热量可W通过 导热孔303传导到电路板的另一侧，从而传递给负极帽。
[0043] 图4为本发明第S实施例的用于电化学电池的封口体配件400的立体分解图。所 述封口体配件400包括第一PCB401、第二PCB402和负极帽403。其中第一PCB401和 第二PCB402上布置有多个电路元器件。在第一PCB401和第二PCB402的边缘设置有 多个小孔404,用于将第一PCB401和第二PCB402固定在一起。优选地，第二PCB402连 接负极帽403的一侧对应负极帽403边缘位置具有至少两个卡槽405 (图中未示出），负极 帽403的边缘则具有与所述卡槽405相对应的卡头406,用于将负极帽403固定在第二PCB 402上，并能实现电连接和热接触。第二PCB402与负极帽403的接触部位布置有金属圈 501 (如图5所示），负极帽403与金属圈501配合能够起到电磁屏蔽罩的作用。所述负极 帽403的材料为金属，可W将电路板上的元器件工作时产生的热量通过卡槽405与卡头406 的接触导出电池外部，起到散热的作用。
[0044] 本发明的用于电化学电池的封口体配件结构设计巧妙合理，在所述电化学电池电 极封口处具有电极盖，所述电极盖能够与电路板配合形成屏蔽结构，能够阻止其内部高频 元器件对外界的干扰，并能够将电路板工作时产生的热量传导给外界，起到保护电路板及 元器件的作用。另外，所述电池壳体上对应于电巧与电路板之间布置有应线结构，用于定位 电巧和电路板的相对位置，并与电极盖和电池壳体之间的绝缘垫圈配合将电路板固定，而 不需要任何焊接。
[0045] 结合该里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员 都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均 由权利要求所限定。
【主权项】
1. 一种具有封装型芯片散热结构的二次电化学电池封口体，所述封口体用于封闭所述 二次电化学电池的电池壳体的开口部，其中所述封口体包括：负极帽、电路板模块和绝缘垫 圈， 所述电池壳体在其靠近所述负极帽的一端具有凹陷的匝线结构； 所述电路板模块位于所述匝线与所述负极帽之间，其上设有多个电子元件以及用于为 所述电子元件工作时进行热传导的导热布线，所述电路板模块的直径大小设置为在所述匝 线构成的凹陷的内径与电池壳体的内径之间，从而卡在所述匝线一侧用于封闭所述电池壳 体的开口部，所述电路板模块与所述负极帽通过导热材料连接，用于分别与所述负极帽以 及与所述导热布线进行热接触； 所述绝缘垫圈的截面呈h状，布置于所述电池壳体、电路板模块与负极帽的空隙中，挤 压固定电路板模块于所述匝线和电池壳体之间，并隔离所述电池壳体和所述负极帽。2. 根据权利要求1所述的二次电化学电池封口体，其中所述电路板模块与所述负极帽 之间为焊锡连接。3. 根据权利要求2所述的二次电化学电池封口体，其中所述电路板模块的两侧具有金 属衬底和电路覆铜面，所述电路覆铜面上设置有至少一个导热孔，用于将热量从所述电路 板远离所述负极帽的一侧导至靠近负极帽的一侧，其中， 所述金属衬底连接能够产生热量的电子元件和所述电路覆铜面， 靠近负极帽一侧的电路覆铜面连接至所述电路板模块与负极帽接触的部位。4. 根据权利要求3所述的二次电化学电池封口体，其中所述电路板模块与所述负极帽 接触的部位的形状为" C "型环状。5. 根据权利要求1所述的二次电化学电池封口体，其中所述负极帽相对于所述匝线的 另一侧上设置有卡槽，所述卡槽的数量至少为两个，用于卡接并固定所述负极帽，所述卡槽 内设置有散热材料层。6. 根据权利要求5所述的电化学电池，其中所述负极帽的边缘处设置有与所述卡槽的 位置对应的卡头，用于将所述负极帽固定在所述电路板模块上。7. 根据权利要求1所述的二次电化学电池封口体，其中所述负极帽由导热材料制成。8. 根据权利要求1所述的二次电化学电池封口体，其中所述电池壳体为圆柱体或长方 体结构的钢壳。9. 根据权利要求1所述的二次电化学电池封口体，其中所述绝缘垫圈为一柔性且弹性 环形绝缘垫层。10. 根据权利要求1所述的二次电化学电池封口体，其中所述_的绝缘垫圈的一部分 用于挤压固定电路板模块于所述匝线和电池壳体之间，另一部分用于隔离所述电池壳体和 所述负极帽。11. 根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述匝线相对于电池壳体表面的凹陷深 度为 0· 2-1. 2mm。12. -种包含如权利要求1所述的电池封口体的二次电化学电池，所述封口体用于封 闭所述二次电化学电池的电池壳体的开口部，所述电池还包括电芯和正极帽，其中， 所述正极帽与所述电池壳体连接构成所述二次电池的正极； 所述电芯放置于所述电池壳体内，位于所述正极帽与所述匝线结构之间。
【专利摘要】本发明提供了一种具有封装型芯片散热结构的二次电化学电池封口体，用于封闭二次电化学电池的电池壳体的开口部，封口体包括：负极帽、电路板模块和绝缘垫圈，电池壳体在其靠近负极帽的一端具有凹陷的匝线结构；电路板模块位于匝线与负极帽之间，其上设有多个电子元件以及导热布线，电路板模块的直径大小设置为在匝线构成的凹陷的内径与电池壳体的内径之间，从而卡在匝线一侧用于封闭电池壳体的开口部，电路板模块与负极帽通过导热材料连接，用于分别与负极帽以及与导热布线进行热接触；绝缘垫圈的截面呈状，布置于电池壳体、电路板模块与负极帽的空隙中，挤压固定电路板模块于匝线和电池壳体之间，并隔离电池壳体和负极帽。
【IPC分类】H01M2/02, H01M2/04, H01M2/08, H01M10/058
【公开号】CN104900819
【申请号】CN201510321485
【发明人】张清顺, 陈进添, 常海涛, 苏盛, 张志明
【申请人】福建南平南孚电池有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月12日
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