[发明专利]柱状二次电池及电池控制器

说明书

一种柱状二次电池及电池控制器，电池包括电芯和与电芯同轴封装的控制器，控制器包括：电路板和电极帽，电路板包括：相对的第一表面和第二表面，所述第二表面设置焊装有电路元器件；电极帽，为导电金属材质，其通过贴片方式焊装于所述电路板的第一表面，所述电路板的第一表面设置有用以焊接所述电极帽的电极帽焊盘，所述电极帽焊盘处具有通道。本申请通过采用贴片方式焊装电极帽来优化控制器结构，使得控制器的轴向高度降低，进而提高可充电电池的绝对蓄电能量和体积比能量。

技术领域

本发明涉及柱状电池，特别涉及一种柱状锂离子二次电池技术及应用在这种电池中的电池控制器。

背景技术

GB/T 8897.2(IEC 60086-2)标准化的圆柱形一次电池，如中国通俗规格的5号电池，7号电池等，已广泛应用于手持或便携式电子、电器产品领域。由于一次电池不可重复使用，且存在电池使用成本高、废弃电池污染环境等问题，消费市场对可替代GB/T 8897.2(IEC 60086-2)已标准化一次电池的可充电电池产品需求越来越高。

随着锂离子电池充放电控制技术的快速发展，采取由充放电控制电路对锂离子电池进行充放电控制，再由DC-DC换能电路将锂离子电池电压变换为需要的电压进行稳压放电的方法，构成兼容GB/T 8897.2(IEC 60086-2)的二次可充电电池。这种锂离子二次可充电电池可在标称电压兼容性、放电电压稳定性、充电速率、重量和体积比能量、充放电记忆效应及耐受性、循环使用寿命等方面具有众多优势。

此类将充和/或放电控制电路、DC-DC换能电路与锂离子电池封装为一体构成的电控型可充电电池，或者将充电电路封装在电池充电盒中，将放电控制电路，DC-DC换能电路与锂离子电池封装为一体构成的电控型可充电电池，目前已获得电池消费市场的广泛认可，正在逐步取代传统的镍氢电池等电化学可充电电池。

在消费类可充电电池市场，提高可充电电池的绝对蓄电能量、体积比能量，降低可充电电池产品成本，始终是市场需求的主要方向，也是可充电电池产品技术发展的方向，同样也是电控型可充电电池产品技术发展的方向。

目前的锂离子充电电池的封装方法基本都是采取将放电控制电路或者充放电控制电路、DC-DC换能电路集成在一个控制器中，然后把控制器与锂离子电芯封装为一体，构成锂离子充电电池。控制器叠设在电芯的正极端或负极端，控制器和电芯的总高构成电池的总高。由于柱状电池的总高和直径都由GB/T 8897.2(IEC 60086-2)定义，故，要提高电芯的体积，进而提高电芯的绝对蓄电能量，只能压缩控制器的高度。

一种减薄控制器的做法是，省略控制器中的部分功能电路，以达到简化控制器结构、减薄控制器高度的目的。但这种做法会带来电池功能减少以及潜在安全风险，造成电池过热，甚至发生爆炸。而将各种功能电路都集成在控制器中，又会造成控制电路结构复杂，控制器体积较大等缺陷。如何在保证控制电路功能齐全的前提下，尽可能地降低控制器制造成本，减薄控制器轴向高度，提高电芯的绝对蓄电能量，是内业亟待克服的难题。

按照控制器封装在电池中的位置，可以将电池分为两种，一种控制器封装在电池的正极端，另一种控制器封装在电池的负极端。封装在正极端的控制器通常包括电路板和正电极端盖，封装在负极端的控制器通常包括电路板和负电极帽，正电极端盖或负电极帽都需要通过焊接方式固定在电路板上并与电路板建立电连接。

正电极帽或负电极帽的帽檐上通常设置有插针脚，电路板上开设有供插针脚插入的插针孔，电路板背面对应插针孔的四周设置有插针脚焊盘，插针脚插入电路板后，通过点焊工艺将插针脚与电路板背面的插针脚焊盘相焊接。这种结构一方面焊接效率低，需要逐个插入电极帽并逐个点焊每个插针脚，生产成本高；另一方面插针脚结构的电极帽会占用电路板背面空间，使电路板背面不得不腾出插针孔及插针脚焊盘位置，且为了避免插针脚与其他元器件发生短路，插针脚焊盘必须与其他元器件远离一定距离，造成其他元器件布设空间严重不足，不得不省去一些功能元件器或者将元器件布设到电路板正面而加高控制器轴向总高，进而影响电池容量。