本發(fā)明涉及柱狀電池，特別涉及一種柱狀鋰離子二次電池技術(shù)及應(yīng)用在這種電池中的電池控制器。

背景技術(shù)：

1、gb/t?8897.2(iec?60086-2)標(biāo)準(zhǔn)化的圓柱形一次電池，如中國通俗規(guī)格的5號電池，7號電池等，已廣泛應(yīng)用于手持或便攜式電子、電器產(chǎn)品領(lǐng)域。由于一次電池不可重復(fù)使用，且存在電池使用成本高、廢棄電池污染環(huán)境等問題，消費(fèi)市場對可替代gb/t?8897.2(iec?60086-2)已標(biāo)準(zhǔn)化一次電池的可充電電池產(chǎn)品需求越來越高。

2、隨著鋰離子電池充放電控制技術(shù)的快速發(fā)展，采取由充放電控制電路對鋰離子電池進(jìn)行充放電控制，再由dc-dc換能電路將鋰離子電池電壓變換為需要的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓放電的方法，構(gòu)成兼容gb/t?8897.2(iec?60086-2)的二次可充電電池。這種鋰離子二次可充電電池可在標(biāo)稱電壓兼容性、放電電壓穩(wěn)定性、充電速率、重量和體積比能量、充放電記憶效應(yīng)及耐受性、循環(huán)使用壽命等方面具有眾多優(yōu)勢。

3、此類將充和/或放電控制電路、dc-dc換能電路與鋰離子電池封裝為一體構(gòu)成的電控型可充電電池，或者將充電電路封裝在電池充電盒中，將放電控制電路，dc-dc換能電路與鋰離子電池封裝為一體構(gòu)成的電控型可充電電池，目前已獲得電池消費(fèi)市場的廣泛認(rèn)可，正在逐步取代傳統(tǒng)的鎳氫電池等電化學(xué)可充電電池。

4、在消費(fèi)類可充電電池市場，提高可充電電池的絕對蓄電能量、體積比能量，降低可充電電池產(chǎn)品成本，始終是市場需求的主要方向，也是可充電電池產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展的方向，同樣也是電控型可充電電池產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展的方向。

5、目前的鋰離子充電電池的封裝方法基本都是采取將放電控制電路或者充放電控制電路、dc-dc換能電路集成在一個控制器中，然后把控制器與鋰離子電芯封裝為一體，構(gòu)成鋰離子充電電池?？刂破鳢B設(shè)在電芯的正極端或負(fù)極端，控制器和電芯的總高構(gòu)成電池的總高。由于柱狀電池的總高和直徑都由gb/t?8897.2(iec?60086-2)定義，故，要提高電芯的體積，進(jìn)而提高電芯的絕對蓄電能量，只能壓縮控制器的高度。

6、一種減薄控制器的做法是，省略控制器中的部分功能電路，以達(dá)到簡化控制器結(jié)構(gòu)、減薄控制器高度的目的。但這種做法會帶來電池功能減少以及潛在安全風(fēng)險，造成電池過熱，甚至發(fā)生爆炸。而將各種功能電路都集成在控制器中，又會造成控制電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制器體積較大等缺陷。如何在保證控制電路功能齊全的前提下，盡可能地降低控制器制造成本，減薄控制器軸向高度，提高電芯的絕對蓄電能量，是內(nèi)業(yè)亟待克服的難題。

7、按照控制器封裝在電池中的位置，可以將電池分為兩種，一種控制器封裝在電池的正極端，另一種控制器封裝在電池的負(fù)極端。封裝在正極端的控制器通常包括電路板和正電極端蓋，封裝在負(fù)極端的控制器通常包括電路板和負(fù)電極帽，正電極端蓋或負(fù)電極帽都需要通過焊接方式固定在電路板上并與電路板建立電連接。

8、正電極帽或負(fù)電極帽的帽檐上通常設(shè)置有插針腳，電路板上開設(shè)有供插針腳插入的插針孔，電路板背面對應(yīng)插針孔的四周設(shè)置有插針腳焊盤，插針腳插入電路板后，通過點(diǎn)焊工藝將插針腳與電路板背面的插針腳焊盤相焊接。這種結(jié)構(gòu)一方面焊接效率低，需要逐個插入電極帽并逐個點(diǎn)焊每個插針腳，生產(chǎn)成本高；另一方面插針腳結(jié)構(gòu)的電極帽會占用電路板背面空間，使電路板背面不得不騰出插針孔及插針腳焊盤位置，且為了避免插針腳與其他元器件發(fā)生短路，插針腳焊盤必須與其他元器件遠(yuǎn)離一定距離，造成其他元器件布設(shè)空間嚴(yán)重不足，不得不省去一些功能元件器或者將元器件布設(shè)到電路板正面而加高控制器軸向總高，進(jìn)而影響電池容量。

9、如何提高焊接效率，降低電池成本，并提高電池絕對蓄電能量和體積比能量是亟待克服的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開的目的在于提供一種成本低、厚度較小的電池控制器，能夠提高二次電池的絕對蓄電能量和體積比能量。

2、根據(jù)本技術(shù)公開的一方面，提供了一種電池控制器，包括：

3、電路板，包括：相對的第一表面和第二表面，所述第二表面焊裝有電路元器件；

4、電極帽，為導(dǎo)電金屬材質(zhì)，其通過貼片方式焊裝于所述電路板的第一表面，所述電路板的第一表面設(shè)置有用以焊接所述電極帽的電極帽焊盤，所述電極帽焊盤處具有通道。

5、可選地，所述通道數(shù)量為一個，所述電極帽焊盤呈被通道斷開的缺口環(huán)，所述電極帽至少部分覆蓋所述通道和所述電極帽焊盤。

6、可選地，所述通道將所述電極帽焊盤分隔成至少兩個焊盤分區(qū)，各焊盤分區(qū)相對于一中心呈對稱分布。

7、可選地，所述通道呈s形，所述電極帽焊盤被所述通道分隔成兩個呈中心對稱分布的焊盤分區(qū)。

8、可選地，各所述通道由電路板外周向中心方向呈匯聚態(tài)分布，所述電極帽覆蓋所述通道和所述焊盤分區(qū)。

9、可選地，所述焊盤分區(qū)的數(shù)量為兩個以上，各焊盤分區(qū)圍成一個與電極帽外輪廓同心的環(huán)形區(qū)域，所述焊盤分區(qū)為扇形，各所述焊盤分區(qū)以電路板的垂直中分面為對稱面呈對稱分布。

10、可選地，所述電極帽為具有內(nèi)腔的空心電極帽，所述電極帽包括：一端開口的筒狀的帽體和設(shè)置在帽體開口端周向的帽檐，所述電極帽的開口端朝向所述電路板。

11、可選地，所述帽體覆蓋所述電路板的區(qū)域?yàn)槊斌w覆蓋區(qū)，所述帽檐覆蓋所述電路板的區(qū)域?yàn)槊遍芨采w區(qū)，各所述焊盤分區(qū)的外輪廓位于所述帽檐覆蓋區(qū)的外輪廓之內(nèi)，至少一所述焊盤分區(qū)的內(nèi)輪廓超出所述帽檐覆蓋區(qū)而向內(nèi)伸入所述帽體覆蓋區(qū)。

12、可選地，所述電路板上開設(shè)有注膠孔和排氣溢流孔，所述注膠孔和所述排氣溢流孔分布在所述帽體覆蓋區(qū)，所述電極帽的內(nèi)腔通過所述注膠孔填充導(dǎo)熱膠。

13、可選地，所述電極帽為實(shí)心圓片或?qū)嵭膱A柱。

14、可選地，所述通道為直通道，各相鄰?fù)ǖ乐g形成的圓心角相等，各所述焊盤分區(qū)均勻、等大的分布在所述電路板上，所述電極帽為正電極帽或負(fù)電極帽，各所述通道交匯于圓形的所述電路板的中心，且所述通道的延伸方向與所述電路板的半徑方向一致，所述焊盤分區(qū)呈扇形。

15、可選地，所述電池控制器僅具有一塊所述電路板，所述電路元器件僅分布于電路板的第二表面，或者，同時分布于電路板的第二表面以及電路板第一表面被電極帽罩設(shè)的部分。

16、可選地，所述電池控制器還包括具有內(nèi)腔的控制器殼體，所述電路板收容于所述控制器殼體的內(nèi)腔中。

17、可選地，所述控制器殼體包括金屬材質(zhì)的控制器外殼體，所述控制器外殼體的一端具有限位擋板，另一端為無底式管狀開口端，所述限位擋板中心開設(shè)通孔，所述電極帽經(jīng)所述限位擋板的通孔伸出，所述電路板第一表面的靠近外緣處設(shè)置有外殼焊盤，所述電路板通過所述外殼焊盤貼合焊接或壓接于所述限位擋板的內(nèi)面并與所述限位擋板的內(nèi)面電性連接。

18、可選地，所述控制器殼體還包括同軸于所述控制器外殼體并安裝在所述電路板第二表面的金屬材質(zhì)的控制器內(nèi)殼體，所述控制器內(nèi)殼體收容于所述控制器外殼體內(nèi)，所述控制器內(nèi)殼體包括：環(huán)形的內(nèi)側(cè)壁，所述電路板第二表面的靠近外緣處設(shè)置有內(nèi)殼焊盤，所述電路板第一表面的外殼焊盤與電路板第二表面的內(nèi)殼焊盤通過電路板過孔電連接，所述控制器內(nèi)殼體的一端焊接于所述內(nèi)殼焊盤。

19、可選地，所述控制器內(nèi)殼體還包括形成在所述內(nèi)側(cè)壁一端并向內(nèi)側(cè)壁中軸方向彎曲的支撐部，所述支撐部與所述內(nèi)殼體的內(nèi)側(cè)壁之間形成有圓弧倒角，該圓弧倒角處構(gòu)成一過渡部，所述過渡部與所述外側(cè)壁、所述電路板的內(nèi)殼焊盤之間構(gòu)成堆積焊錫的間隙。

20、可選地，所述支撐部包括形成在所述內(nèi)側(cè)壁一端并沿著內(nèi)側(cè)壁周向分布的多個限位彎腳，各所述限位彎腳相互間隔，相鄰限位彎腳之間形成凹槽，各所述限位彎腳遠(yuǎn)離內(nèi)側(cè)壁的一端朝所述內(nèi)側(cè)壁中軸方向彎曲，各所述限位彎腳的頂部形成平貼于所述內(nèi)殼焊盤的連接面。

21、可選地，所述支撐部包括形成在所述內(nèi)側(cè)壁一端并朝所述內(nèi)側(cè)壁的中心方向彎曲延伸的固定環(huán)，所述固定環(huán)通過所述內(nèi)殼焊盤與所述電路板相固定，所述固定環(huán)與所述控制器外殼體之間形成間隙。

22、可選地，所述控制器還包括用以連接電芯的內(nèi)電極，所述內(nèi)電極為導(dǎo)電金屬材質(zhì)，內(nèi)電極包括固定并電連接所述電路板的內(nèi)電極固定部，所述內(nèi)電極還包括相對于所述內(nèi)電極固定部彎折而形成的用以電連接電芯的內(nèi)電極電芯焊接臺，所述控制器殼體相對的兩端分別設(shè)置有開口，所述電極帽經(jīng)其中一通孔外露于所述控制器殼體，所述內(nèi)電極電芯焊接臺經(jīng)另一開口外露于所述控制器殼體。

23、可選地，所述內(nèi)電極僅一端固定于電路板形成一個所述內(nèi)電極固定部，所述內(nèi)電極的另一端為構(gòu)成所述內(nèi)電極電芯焊接臺的可活動端，所述可活動端不與所述電路板連接。

24、可選地，所述內(nèi)電極電芯焊接臺與所述內(nèi)電極固定部一體成型，所述內(nèi)電極固定部包括可插入并焊裝在所述電路板上的內(nèi)電極定位腳以及平貼于所述電路板表面的內(nèi)電極電路板焊接臺，所述電路板上設(shè)置有供所述內(nèi)電極定位腳插入的內(nèi)電極定位孔以及供所述內(nèi)電極電路板焊接臺平貼于其上并與其相焊接的內(nèi)電極焊盤，所述內(nèi)電極焊盤環(huán)繞所述內(nèi)電極定位孔的周緣，使所述內(nèi)電極固定部的內(nèi)電極定位腳和內(nèi)電極電路板焊接臺共用同一焊盤。

25、可選地，所述內(nèi)電極定位腳數(shù)量為兩個，所述內(nèi)電極電路板焊接臺位于兩所述內(nèi)電極定位腳之間，所述內(nèi)電極電路板焊接臺上設(shè)置有貫通其厚度方向的槽型通孔。

26、可選地，所述內(nèi)電極定位孔貫通所述電路板的第一表面和第二表面，且所述內(nèi)電極定位孔外露于所述電極帽和所述控制器殼體，所述電池控制器還包括套設(shè)于所述電極帽上的電極帽絕緣片，所述電極帽絕緣片中心設(shè)通孔，所述電極帽經(jīng)所述通孔外露于所述電極帽絕緣片之外，所述電極帽絕緣片覆蓋住所述內(nèi)電極定位孔。

27、可選地，所述內(nèi)電極電芯焊接臺由所述內(nèi)電極固定部一體延伸后經(jīng)一次彎折后再反向二次彎折而成，其一次彎折形成第一接觸片，二次彎折形成第二接觸片，所述第二接觸片與所述第一接觸片相互重疊。

28、可選地，所述內(nèi)電極電芯焊接臺由所述內(nèi)電極固定部一體延伸后經(jīng)一次彎折而成。

29、可選地，所述控制器殼體的內(nèi)腔中填充有導(dǎo)熱膠，所述內(nèi)電極電芯焊接臺暴露在所述導(dǎo)熱膠的外部，所述導(dǎo)熱膠淹沒所述電路板第二表面的電路元器件，所述內(nèi)電極電芯焊接臺的至少一部分被所述控制器殼體顯露出來。

30、可選地，所述導(dǎo)熱膠的表面覆蓋有絕緣材質(zhì)的內(nèi)電極絕緣片，所述內(nèi)電極電芯焊接臺位于所述內(nèi)電極絕緣片之外，所述內(nèi)電極電芯焊接臺上開設(shè)有貫穿其自身厚度方向的電阻焊阻流槽，所述內(nèi)電極絕緣片對應(yīng)所述內(nèi)電極固定部處開設(shè)有避讓槽。

31、根據(jù)本技術(shù)公開的另一方面提供一種柱狀二次電池，包括：

32、電芯，呈筒狀，具有正電極和負(fù)電極；以及，

33、電池控制器，其同軸疊設(shè)在所述電芯的正電極端或負(fù)電極端并與所述電芯封裝為一體。

34、可選地，所述電池控制器還包括具有內(nèi)腔的控制器殼體，所述電路板收容于所述控制器殼體的內(nèi)腔中，所述電極帽外露于所述控制器殼體之外，所述電路板的第二表面還電性連接有內(nèi)電極，所述內(nèi)電極為導(dǎo)電材質(zhì)，其具有外露于所述控制器殼體的內(nèi)電極電芯焊接臺，所述內(nèi)電極電芯焊接臺焊接并電連接所述電芯的正電極或負(fù)電極。

35、可選地，所述電芯為軟包電芯，所述電芯的一端設(shè)置的負(fù)電極為負(fù)電極片，所述負(fù)電極片從一端向所述電芯的另一端延伸，所述電芯套入至一電池外殼體內(nèi)，所述負(fù)電極片與所述電池外殼體焊接連接，所述控制器殼體與所述電池外殼體連接；

36、所述電芯的另一端設(shè)置的正電極為正電極片，所述正電極片與所述電池控制器的所述內(nèi)電極電芯焊接臺連接。

37、可選地，所述電芯的外殼為鋼殼，所述電芯的鋼殼為電芯的負(fù)電極，所述控制器殼體與所述鋼殼連接；

38、所述電芯具有一正電極凸臺，所述電芯的正電極與所述正電極凸臺連接，所述正電極凸臺與所述電池控制器的所述內(nèi)電極電芯焊接臺連接。

39、可選地，所述電芯為軟包電芯，所述電芯的一端部設(shè)置的正電極為正電極片，所述正電極片從一端向所述電芯的另一端延伸，所述電芯套入至一電池外殼體內(nèi)，所述正電極片與所述電池外殼焊接連接，所述控制器殼體與所述電池外殼體連接；

40、所述電芯的另一端設(shè)置的負(fù)電極為負(fù)電極片，所述負(fù)電極片與所述電池控制器的內(nèi)電極電芯焊接臺連接。

41、可選地，所述電芯的外殼為鋁殼，所述電芯的鋁殼為電芯的正電極，所述控制器殼體與所述鋁殼連接；

42、所述電芯的一端具有負(fù)電極凸臺，所述電芯的負(fù)電極與所述負(fù)電極凸臺連接，所述負(fù)電極凸臺與所述電池控制器的內(nèi)電極電芯焊接臺連接。

43、本技術(shù)的柱狀二次電池及電池控制器技術(shù)效果如下：

44、通過使用pcb板貼片及熱風(fēng)回流焊工藝焊裝固定正電極帽，以及使用內(nèi)電極單端與電路板連接的方式，節(jié)省電路板的空間，從而可以使電路元器件分布在電路板的單面，從而降低了充放電控制器整體的高度，為電芯讓出更大空間而提高了電芯容量，進(jìn)而提高了可充電電池的體積比能量。

45、控制器外殼體與控制器內(nèi)殼體的配合提高了充放電控制器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，也提高了控制器的整體電磁屏蔽效果。

46、通過使用pcb板貼片及熱風(fēng)回流焊工藝安裝固定正電極帽、將電子元器件設(shè)計(jì)在電路板的單面、內(nèi)電極使用單端連接電路板并在后期折疊的結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計(jì)，簡化了充放電控制器的結(jié)構(gòu)及制裝工藝，降低了充放電控制器的物料成本及制造成本。

47、采取在控制器內(nèi)灌注導(dǎo)熱膠的封裝方法，提高了電路板控制電路散熱速率、降低了控制器內(nèi)部與外部溫差、提高了充放電溫度控制精度、提高了控制器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、實(shí)現(xiàn)了控制器結(jié)構(gòu)密封，提高了二次電池的充放電工作環(huán)境適應(yīng)性及可靠性。

48、使用pcb板貼片及熱風(fēng)回流焊工藝安裝固定正電極帽，將電路元器件設(shè)計(jì)在電路板的單面，更易于電路板厚膜化的實(shí)現(xiàn)，從而簡化制造過程，降低成本。