一种双层电路板锂电池装置的制作方法

1.本发明涉及一种锂电池装置，尤其涉及的是一种具有前端保护电路板的锂电池装置改进方案。


背景技术：

2.现有技术的锂电池已经为日常生活所常见，尤其是柱形电池，例如目前常见的锂电池型态的型号，18650或21700，其相比于普通的五号或七号电池，具有更适合于锂电池容量及充放电规律的电池型态，因此，逐渐形成了锂电池的商业生态，目前已经有大量的设备用锂电池采用柱形电池方式，例如照明设备中或作为备用电源的电池盒。
3.但柱形锂电池目前存在一个严重的缺陷，是在于电池在充放电时的发热很严重，尤其是在作为移动备用电源时，由于对外部充电需要提高电压，这样在放电过程中就会产生大量的热量，由此导致电池过热，可能损坏电池甚至发生火灾危险。
4.由于柱形锂电池的保护和管理电路一般设置在电芯的正极前端位置，其散热性能不佳，因此，目前虽然对柱形锂电池有作为备用电源的使用需求，但目前的锂电池产品无法做到作为充电备用电源，而通常只作为缓放电的电池使用，例如手电筒。
5.因此，现有技术还有待于改进和发展。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种双层电路板锂电池装置，针对现有技术所存在的问题，提供一种充分散热从而可以作为备用电源进行放电的锂电池装置。
7.本发明的技术方案如下：
8.一种双层电路板锂电池装置，其设置包括一圆柱形电芯，以及容纳电芯的金属套管，所述金属套管与所述电芯的负极电连接；其中，在所述电芯的前端正极设置有外层及内层两层电路板，在每一层电路板上设置其电路元件在两层电路板之间的位置；
9.所述内层电路板上设置电路中的主要发热单元，所述主要发热元件至少包括充放电芯片；
10.所述内层电路板的中央设置为正极五金件，与所述电芯的正极固定且电性导通连接；
11.在所述两层电路板至少一层上设置抵触所述金属套管的负极连接件；
12.在所述内层电路板与金属套管之间设置有绝缘导热材料。
13.所述的双层电路板锂电池装置，其中，在两层电路板之间还设置有多个金属柱，用于支撑两层电路板，且其中至少一个金属柱作为内层电路板的负极，另一个金属柱作为外层电路板的正极。
14.所述的双层电路板锂电池装置，其中，所述负极连接件设置在外层电路板上，且采用至少一弹性凸柱结构。
15.所述的双层电路板锂电池装置，其中，所述金属柱设置采用三个。
16.所述的双层电路板锂电池装置，其中，所述正极五金件与所述电芯正极通过焊接固定。
17.所述的双层电路板锂电池装置，其中，所述绝缘导热材料还设置在所述内层电路板与电芯的正极之间、围绕所述电芯正极的周边设置。
18.所述的双层电路板锂电池装置，其中，所述绝缘导热材料采用为导热硅胶或硅胶片。
19.所述的双层电路板锂电池装置，其中，在所述外层电路板上还设置有一usb接口，用于对所述电芯充电，以及通过接口对外部设备放电。
20.所述的双层电路板锂电池装置，其中，在所述外层电路板的外侧中央设置有电池的正极输出帽。
21.所述的双层电路板锂电池装置，其中，在所述外层电路板的外侧设置有电池面垫片。
22.本发明所提供的一种双层电路板锂电池装置，由于采用了双层电路板以及电路板之间的金属柱固定方式，和电路板与电池之间的导热散热功能，实现了对电池的散热能力提升，从而方便提供作为备用电源的放电能力，同时提升电池使用安全性和使用寿命。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
24.图1为本发明中所双层电路板锂电池装置的电芯及金属套管结构示意图。
25.图2为本发明中所述双层电路板锂电池装置的电芯的爆炸图。
26.图3为本发明中所述双层电路板锂电池装置的电芯的另一角度的爆炸图。
27.图4为本发明中所述双层电路板锂电池装置的双层电路板的爆炸图。
28.图5为本发明中所述双层电路板锂电池装置的双层电路板的另一角度的爆炸图。
29.图6为本发明中所述双层电路板锂电池装置的双层电路板的立体图。
30.图7为本发明所述双层电路板锂电池装置的另一较佳实施例示意图。
具体实施方式
31.本发明提供一种双层电路板锂电池装置。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
32.需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“垂直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构必须具有特定的方位或必须以特定的方位来构造，不能理解为对本发明的限制。
33.另外，除非文中对于冠词有特别限定，否则“一”与“所述”可泛指单一个或复数个。若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描
述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
34.以下对本发明的较佳实施例加以详细说明。
35.本发明所提供的一种双层电路板锂电池装置的较佳实施例中，如图1所示，其采用常见的电芯101，如型号18650和21700，以及其他常见的圆柱形电芯，形成圆柱形的电池外型，由于圆柱形电池方便携带，具有最佳的体积电量性价比，因此可以形成不同的型号和尺寸，并匹配具有相应电池卧槽的电子设备。
36.如图1所示，在所述电芯101的外侧设置具有金属套管102，该金属套管102在本技术人另外的专利中已经申请和公开，作为抗冲击和负极全面连接的高强度外部部件，可以但不限于采用不锈钢或其他金属或合金材质，其内部可以形成套筒或底端封闭，以容纳所述电芯101在其中，并在底端与所述电芯101的负极进行电连接。现有技术中，圆柱形电芯的外圆周以及底端都是负极，前端为正极，在前端正极周边与负极之间是绝缘材料，但该绝缘材料以及电芯外周都只是初级安全性加工而成，其安全性强度不够。因此，采用全尺寸的金属套管可以形成对整个电芯外周的全面抗变形保护。当然，在另外的实施例中，所述金属套管102也可以设置成仅仅连接电芯外周前端与电路板之间，以形成较弱的支撑强度和必要的负极电性连接。
37.在本发明所述较佳实施例中，在所述电芯101的前端正极位置设置有外层电路板103和内层电路板104－－两层电路板，该两层电路板上，将其电路元件设置在两层电路板之间的空隙位置上，并且在电路的设置中，将锂电池的管理和保护电路中的主要发热单元设置在内层电路板上，例如但不限于充放电芯片以及电感等单元器件，尤其是针对作为备用电源进行对其他设备充电时(锂电池快速升压放电)发热的电路元件，设置在所述内层电路板104上。
38.如图2所示(图中未示出所述金属套管102)，在所述内层电路板104与所述金属套管102之间设置有绝缘导热材料105，具体地可以但不限于所述导热材料是绝缘导热硅胶或硅胶导热片，进一步地所述绝缘导热材料105可以填充在所述内层电路板104与所述电芯101的外周导热连接，利用所述绝缘导热材料105可以将所述内层电路板104上产生的热量迅速向整个金属套管102以及进一步地包括所述电芯101的外周进行传导。由于所述金属套管102以及所述电芯101外周都是金属材质，其导热性能奇佳；另外，所述内层电路板104在采用基板时也可以考虑采用与所述外层电路板103不一样的材质，提升其导热性能，以便进一步加快其上的电路元件发热热量的快速传导，控制其在安全温度范围内工作。
39.所述绝缘导热材料105在定型产品中可以根据空间的需要，固定形成相应的空间型状，从而方便预先加工和后续装配。
40.如图4所示，在所述两层电路板之间还设置有多个金属柱106，较佳地采用三个，依所述内层电路板104的圆形外周略向内的近边缘设置，具体地但不限于可以采用钢柱或铜柱，具有良好的导电性能和支撑强度，以便在所述两层电路板之间形成支撑，具体地可以采用螺纹固定或焊接固定。并且其中至少一个金属柱106作为所示内层电路板104的负极，从
所述外层电路板103引入，以便所述内层电路板104上的电路元件工作；而另一个金属柱作为所述外层电路板103的正极，以便保证所述外层电路板103的电路元件工作以及通过所述外层电路板103的管理和控制之后，作为整个电池的正极输出来源。
41.在另外的实施例中，所述金属柱106也可以采用其他的方案方式，例如采用非金属柱或绝缘板或块支撑，并采用镍带等现有常见的电极连接方式进行连接。然而，需要说明的是，此时所述两层电路板之间的支撑强度会减弱，但成本会降低。
42.如图3和图5所示，作为两层电路板的总体正极来源，在所述内层电路板104的中央设置有正极五金件107，与所述电芯101的正极固定并电性导通连接。具体地但不限于，所述正极五金件107可以设置采用在所述内层电路板104上中空的圆孔设置结构内，并通过激光焊接牢固的焊接到所述电芯101的正极上。另外的实施例中，所述正极五金件107也可以通过螺纹连接的方式进行固定。
43.如图6所示，作为两层电路板的总体负极来源，在所述两层电路板的至少一层上设置有抵触所述金属套管的负极连接件108，具体地，所述负极连接件108设置在所述两侧电路板之间，且设置在所述外层电路板103上。这样从整体的结构布局上更为合理，既可以保证与正极的隔离和安全性，又可以方便装配快速制造，而且结构牢靠。
44.具体地，如图4所示，所述负极连接件108可以采用固定在所述外层电路板103上的至少一个弹性凸柱结构，具体地但不限于可以根据产品周边的空间位置，设置分布的多个弹性凸柱结构，以便增强电性连接的安全性；通过在所述外层电路板103内侧设置的弹性基座181，以及在该弹性基座181上，可以向所述外层电路板103的外缘弹性伸出的凸柱182实现，上述结构都采用导电材料制成，所述凸柱182用来对所述金属套管102进行抵触形成导电通路，从而作为两层电路板的负极连接来源。
45.如图7所示的，本发明所述双层电路板锂电池装置的另一较佳实施例中，所述负极连接件108还可以采用镍带结构实现的连接剖视图。需要指出的是，所述金属套管102在特别的情况下，也可以取消掉，而采用所述电芯的外侧壁进行散热，因电芯101的外壁也采用的是金属部件，并具有电性连接和散热的特点，因此，可以直接使用所述电芯101的外侧进行负极连接和散热功能，但会因为缺少金属套管而不具有更高的安全性。
46.较佳的实施例中，如图2所示，在所述外层电路板103或内层电路板上104还设置有一usb接口109，用来与外部连接并控制和保护电路，实现向本电池充电或向外部用电设备进行供电(尤其是在作为备用移动电源对外放电)。对应地，如图1所示，在所述所述金属套管102前端设置有适配该usb接口的开口槽191，以方便装配和固定所述usb接口109。
47.本发明所述电池在成型后，如图2所示，还在所述电池的前端中央设置有正极输出帽110，以及在所述金属套管102的后端作为整个电池的负极触点，其他部分可能会进行外周绝缘膜包装及印刷等。另外，如图2所示，在所述外层电路板103的外侧也即电池的正极前端还设置有电池面垫片111，用来在前端隔离防护正极，以防止正极与负极的非必要触碰，以防出现短路等危险事故。
48.本发明所提供的双层电路板锂电池装置，由于采用了双层电路板以及针对散热的结构设置，在考虑支撑强度的设置基础上，能够方便快速装配和产品耐久度，提供了一种全新的、可靠的备用电源输出，也就是作为圆柱形电池的改进，可以直接作为备用移动电源给手机等移动设备充电，而圆柱形电池本身就具有优异的工程性价特性，例如21700电池可以
做到5000毫安时以上的容量，因此使得本发明锂电池具有了替代普通的方形移动电源的可能性。
49.应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。