專利名稱：即充即用型充電電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及充電電池。
技術(shù)背景當(dāng)今社會各種電子產(chǎn)品的使用越來越普遍，為了使用的方便，很多電子產(chǎn)品，如遙控器、手電筒、計算器、電動剃須刀、電動牙刷等都設(shè)計成使用5號(AA)干 電池作為電源。但是由于干電池只能一次性使用，而且受倉儲時間的限制，全球每 年因倉儲時間過長而浪費的未使用干電池就數(shù)以億計，每年使用報廢的干電池更是 數(shù)以百億計，對社會資源造成了極大的消耗，給環(huán)境保護造成了極大的負(fù)擔(dān)。而現(xiàn) 有的鎳氫、鎳鎘等充電電池，由于充電時間過長，用戶往往不愿意使用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種充電時間短的即充即用型充電電池。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 一種即充即用型充電電池，包括電池殼體、充 電正極、輸出正極、公共負(fù)極，輸出正極和公共負(fù)極分別設(shè)置在電池殼體的兩端， 其特點是，該充電電池還包括電雙層電容器及穩(wěn)壓電路，電雙層電容器與穩(wěn)壓電路 設(shè)置在電池殼體內(nèi)；電雙層電容器的一端與充電正極電連接，另一端與公共負(fù)極電 連接；穩(wěn)壓電路的輸入端與電雙層電容器連接，輸出端與輸出正極和公共負(fù)極電連 接，用以將電雙層電容器中存儲的電能轉(zhuǎn)換成一預(yù)定的電壓后輸出。上述的即充即用型充電電池，其中，還包括一二極管，該二極管設(shè)置在充電 正極與電雙層電容器之間，二極管的正極與充電正極相連，負(fù)極與電雙層電容器的 一端相連。上述的即充即用型充電電池，其中，預(yù)定的電壓為1.2伏到1.75伏之間的任 一電壓值，電雙層電容器的電容值大于0.1法拉。本發(fā)明利用電雙層原理，以電雙層電容器為儲能裝置，理論上沒有充放電次 數(shù)的限制，并且能夠使充電速度達到以秒計時的級別，通常充電幾秒到幾十秒即可達該充電電池容量的80%以上。由于該充電電池充電迅速，彌補了現(xiàn)有鎳氫、鎳鎘 等充電電池充電時間過長的缺點，使得該充電電池能夠成為現(xiàn)有市場上各類干電池 的理想替代品，具有安全、環(huán)保、使用壽命長、充電快速、工作溫度范圍寬等優(yōu)點， 從而大量節(jié)省干電池的使用量，節(jié)約了社會資源，減輕了環(huán)保壓力。


圖l是本發(fā)明的電路原理圖；圖2A是本發(fā)明的第一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2B是圖2A的側(cè)視圖；圖2C是本發(fā)明的第一種實施方式的電路連接示意圖； 圖3A是本發(fā)明的第二種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3B是本發(fā)明的第二種實施方式的電路連接示意圖； 圖4A是本發(fā)明的第三種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4B是本發(fā)明的第三種實施方式的電池殼體處于拆卸狀態(tài)的示意圖;圖4C是本發(fā)明的第三種實施方式的電路連接示意圖；圖5A是本發(fā)明的穩(wěn)壓電路的一種實施方式的電路示意圖；圖5B是本發(fā)明的穩(wěn)壓電路的另一種實施方式的電路示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做出進一步說明。參考圖1至2B，本發(fā)明的即充即用型充電電池，包括電池殼體1、充電正極 2、輸出正極3、公共負(fù)極4、電雙層電容器5及穩(wěn)壓電路6，輸出正極3和公共負(fù) 極4分別設(shè)置在電池殼體1的兩端，電雙層電容器5與穩(wěn)壓電路6設(shè)置在電池殼體 l內(nèi)。其中電雙層電容器5的一端與充電正極2電連接，另一端與公共負(fù)極4電 連接；穩(wěn)壓電路6的輸入端與電雙層電容器5連接，輸出端與輸出正極3和公共負(fù) 極電4連接，用以將電雙層電容器中存儲的電能轉(zhuǎn)換成一預(yù)定的電壓后輸出。該預(yù) 定的電壓可以是1.2伏到1.75伏之間的任一電壓值，根據(jù)需要，優(yōu)選地，可設(shè)定為1.5V±2%。電雙層電容器5的電容值優(yōu)選大于O.l法拉。在本發(fā)明中，較佳的是， 在充電正極2與電雙層電容器5之間還設(shè)有一個二極管7,該二極管7的正極與充 電正極2相連，負(fù)極與電雙層電容器5的一端相連，從而防止電雙層電容器5向充 電正極端放電。在第一種實施方式中，本發(fā)明的充電電池采用了整體組裝的方式，電池殼體 1為一完整的、不可拆卸的整體，電雙層電容器5與穩(wěn)壓電路6均設(shè)置在電池殼體 l內(nèi)，充電正極2設(shè)置在電池殼體1的外表面上，與充電電源的插座進行匹配連接 后可對充電電池進行充電。在第二種和第三種實施方式中，本發(fā)明的充電電池采用了分體組裝的方式， 電池殼體1包括上殼體11和下殼體12,上殼體ll內(nèi)設(shè)有一空腔，空腔開口于上殼 體的底部，上殼體11和下殼體12之間可進行插拔式連接。參考圖3A和圖3B，在本發(fā)明的第二種實施方式中，輸出正極3設(shè)置在上殼 體11的頂部，公共負(fù)極4設(shè)置在下殼體12的底部。穩(wěn)壓電路6設(shè)置在上殼體11 內(nèi)，電雙層電容器5設(shè)置在下殼體12內(nèi)。在上殼體11的空腔的內(nèi)壁上設(shè)有環(huán)形的 插座8，插座8與穩(wěn)壓電路6的輸入端電連接。在下殼體12的上部凸設(shè)有與上殼 體的空腔相適配的插頭13，插頭13與電雙層電容器電連接，充電正極2設(shè)于插頭 13內(nèi)，為插頭的正極，插頭的外壁作為插頭的負(fù)極，并與公共負(fù)極4電連接。插 頭13嵌設(shè)在上殼體11的空腔內(nèi)，并與插座8電連接，從而使上、下殼體相互連接 成一體，存儲在電雙層電容器5中的電能通過該插頭被輸出到穩(wěn)壓電路6的輸入端。 當(dāng)需要對充電電池進行充電時，則將上殼體11拔下，電雙層電容器5通過插頭13 充電。參考圖4A至圖4C，在本發(fā)明的第三種實施方式中，輸出正極3設(shè)置在上殼 體11的頂部，公共負(fù)極4設(shè)置在下殼體12的底部。穩(wěn)壓電路6和電雙層電容器5 均設(shè)置在下殼體12內(nèi)。在上殼體ll的底部端面設(shè)有上導(dǎo)電觸片9，上導(dǎo)電觸片9 與輸出正極3電連接。在下殼體12的頂部端面與上導(dǎo)電觸片相對應(yīng)的位置處設(shè)有 下導(dǎo)電觸片10，下導(dǎo)電觸片10與穩(wěn)壓電路6的輸出端電連接。在下殼體12的上 部凸設(shè)有與上殼體的空腔110相適配的插頭13，插頭13與電雙層電容器電連接， 充電正極2設(shè)于插頭13內(nèi)，為插頭的正極，插頭的外壁作為插頭的負(fù)極，并與公 共負(fù)極4電連接。插頭13嵌設(shè)在上殼體11的空腔內(nèi)，上導(dǎo)電觸片9與下導(dǎo)電觸片IO相互接觸導(dǎo)電，從而使上、下殼體相互連接成一體。存儲在電雙層電容器5中 的電能通過穩(wěn)壓電路6的電壓轉(zhuǎn)換，經(jīng)由上下導(dǎo)電觸片9和10電連接到輸出正極 3輸出。當(dāng)需要對充電電池進行充電時，則將上殼體ll拔下，電雙層電容器5通 過插頭13充電。圖5A和5B分別示出了本發(fā)明的穩(wěn)壓電路的兩種實施方式的電路示意圖。本 發(fā)明的穩(wěn)壓電路的主要功能是把電雙層電容器中存儲的電能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的電壓輸 出。圖5A和圖5B中所示的穩(wěn)壓電路僅僅用于示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道，還可以采用其它實施方式實現(xiàn)該電壓轉(zhuǎn)換要求。在圖5A中，穩(wěn)壓電路6主要由LDO (Low drop-out type regulator,低壓差型 電壓穩(wěn)壓器)芯片100、濾波電容器Cl、輸出相位補償電容器C2以及一個PNP 三級管組成。其中，濾波電容器Cl連接在LDO芯片100的In (輸入)腳和Vss 腳之間，并且和上述的電雙層電容器5并聯(lián)。輸出相位補償電容器C2連接在LDO 芯片100的Out (輸出)腳和Vss腳之間。Vss腳接地。PNP三極管的基極與LDO 芯片100的Ext (外接)腳連接，發(fā)射極與LDO芯片lOO的In腳連接，集電極與 LDO芯片100的Out腳連接。設(shè)定電壓由所選定的LDO芯片決定,LDO芯片可把 其規(guī)格書規(guī)定范圍內(nèi)的輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換成設(shè)定電壓穩(wěn)定輸出。當(dāng)輸入電壓大于設(shè) 定電壓時，輸出電壓Vout等于設(shè)定電壓；當(dāng)輸入電壓Vin小于設(shè)定電壓時，輸出 電壓Vout跟隨輸入電壓變化而變化。PNP三極管的功能是放大輸出電流，部分LDO (如日本精工的型號為S1172的LDO)本身可輸出大電流，則無需外接PNP三極 管。由于與穩(wěn)壓電路的輸入端連接的電雙層電容器本身即為超大電容器，在本發(fā)明 中也可省去輸入端的濾波電容器Cl。在圖5B中，穩(wěn)壓電路6主要由DC/DC直流電壓轉(zhuǎn)換芯片200、電感器L、 電流驅(qū)動三級管T、肖特基二極管D、濾波電容器C3組成。其中，電感器L的一 端與電雙層電容器的一端連接后，另一端與三極管T的集電極連接。三極管T的 發(fā)射極接地，基極與DC/DC直流電壓轉(zhuǎn)換芯片200的Ext (外接)腳連接。DC/DC 直流電壓轉(zhuǎn)換芯片200的Vss腳接地，濾波電容器C3連接在DC/DC直流電壓轉(zhuǎn) 換芯片200的Out (輸出)腳與Vss腳之間。肖特基二極管D的正極與三極管T 的集電極連接，負(fù)極與DC/DC直流電壓轉(zhuǎn)換芯片200的Out腳連接。DC/DC直流 電壓轉(zhuǎn)換芯片200，配合其它所需元件，可把一定范圍內(nèi)的輸入電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的電壓輸出，不論輸入電壓Vin大于還是小于設(shè)定電壓，輸出電壓Vout始終等于設(shè) 定電壓；但是當(dāng)輸入電壓Vin低于該芯片的輸入啟動電壓后，輸出電壓Vout不輸出。本發(fā)明的電池殼體1可做成市場上7號或5號干電池的形狀，如圓柱體形狀， 這樣，可替代現(xiàn)有的7號或5號干電池作為大多數(shù)使用7號或5號干電池的電子產(chǎn) 品的電源，特別適用于如電動剃須刀、電動牙刷、LED手電筒等單次使用時間較 短的小家電。本實施方案的描述結(jié)合了特定的實施例，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理 解本發(fā)明并不限于在此描述的實施例，并可以進行各種修改和變化而不背離本 發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種即充即用型充電電池，包括電池殼體、充電正極、輸出正極、公共負(fù)極，所述輸出正極和公共負(fù)極分別設(shè)置在所述電池殼體的兩端，其特征在于所述充電電池還包括電雙層電容器及穩(wěn)壓電路，所述電雙層電容器與所述穩(wěn)壓電路設(shè)置在所述電池殼體內(nèi)；電雙層電容器的一端與充電正極電連接，另一端與公共負(fù)極電連接；穩(wěn)壓電路的輸入端與電雙層電容器連接，輸出端與所述輸出正極和公共負(fù)極電連接，用以將電雙層電容器中存儲的電能轉(zhuǎn)換成一預(yù)定的電壓后輸出。
2. 如權(quán)利要求l所述的即充即用型充電電池，其特征在于所述充電正極設(shè)置在所述電池殼體的外表面上。
3. 如權(quán)利要求l所述的即充即用型充電電池，其特征在于所述電池殼體包 括上殼體和下殼體，所述上殼體內(nèi)設(shè)有一空腔，所述空腔開口于上殼體的底部；所 述輸出正極設(shè)置在上殼體的頂部，所述公共負(fù)極設(shè)置在下殼體的底部；所述穩(wěn)壓電 路設(shè)置在上殼體內(nèi)，所述電雙層電容器設(shè)置在下殼體內(nèi)；在所述上殼體的空腔的內(nèi) 壁上設(shè)有環(huán)形的插座，所述插座與所述穩(wěn)壓電路的輸入端電連接；在所述下殼體的 上部凸設(shè)有與上殼體的空腔相適配的插頭，所述插頭與電雙層電容器電連接，所述 充電正極為插頭的正極，插頭的負(fù)極與所述公共負(fù)極電連接；插頭嵌設(shè)在上殼體的 空腔內(nèi)，并與插座電連接。
4. 如權(quán)利要求1所述的即充即用型充電電池，其特征在于所述電池殼體包 括上殼體和下殼體，所述上殼體內(nèi)設(shè)有一空腔，所述空腔開口于上殼體的底部；所 述穩(wěn)壓電路和所述電雙層電容器均設(shè)置在所述下殼體內(nèi)；所述輸出正極設(shè)置在上殼 體的頂部，所述公共負(fù)極設(shè)置在下殼體的底部；在上殼體的底部端面設(shè)有上導(dǎo)電觸 片，所述上導(dǎo)電觸片與所述輸出正極電連接；在所述下殼體的頂部端面與所述上導(dǎo) 電觸片相對應(yīng)的位置處設(shè)有下導(dǎo)電觸片，所述下導(dǎo)電觸片與穩(wěn)壓電路的輸出端電連 接；在所述下殼體的上部凸設(shè)有與上殼體的空腔相適配的插頭，所述插頭與電雙層 電容器電連接，所述充電正極為插頭的正極，插頭的負(fù)極與所述公共負(fù)極電連接； 插頭嵌設(shè)在上殼體的空腔內(nèi)，上導(dǎo)電觸片與下導(dǎo)電觸片相互接觸，形成電連接。
5. 如權(quán)利要求2至4中任何一項所述的即充即用型充電電池，其特征在于還包括一二極管，所述二極管設(shè)置在所述充電正極與所述電雙層電容器之間，二極 管的正極與充電正極相連，負(fù)極與電雙層電容器的一端相連。
6. 如權(quán)利要求2至4中任何一項所述的即充即用型充電電池，其特征在于所述電池殼體為圓柱體形狀。
7. 如權(quán)利要求1所述的即充即用型充電電池，其特征在于所述預(yù)定的電壓為1.2伏到1.75伏之間的任一電壓值。
8. 如權(quán)利要求l所述的即充即用型充電電池，其特征在于所述電雙層電容器的電容值大于0.1法拉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種即充即用型充電電池，包括電池殼體、充電正極、輸出正極、公共負(fù)極、電雙層電容器及穩(wěn)壓電路，輸出正極和公共負(fù)極分別設(shè)置在電池殼體的兩端，電雙層電容器與穩(wěn)壓電路設(shè)置在電池殼體內(nèi)。電雙層電容器的一端與充電正極電連接，另一端與公共負(fù)極電連接。穩(wěn)壓電路的輸入端與電雙層電容器連接，輸出端與輸出正極和公共負(fù)極電連接，用以將電雙層電容器中存儲的電能轉(zhuǎn)換成一預(yù)定的電壓后輸出。本發(fā)明充電迅速，通常充電幾秒到幾十秒即可達該充電電池容量的80％以上，彌補了現(xiàn)有鎳氫、鎳鎘等充電電池充電時間過長的缺點，可替代現(xiàn)有的7號或5號干電池等。
文檔編號H01M10/46GK101222076SQ200810033159
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月28日
發(fā)明者揚 昂 申請人:揚 昂