一種手機充電寶的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種手機充電寶，所述手機充電寶包括：電池組、控制模塊和DC-DC調(diào)壓輸出模塊，其中，電池組與控制模塊和DC-DC調(diào)壓輸出模塊電連接，所述控制模塊用于控制DC-DC調(diào)壓輸出電路，所述電池組為零點電源與鋰離子電池的電池組，該電池組包括至少一個零點電源單體和至少一個鋰離子電池單體，所述零點電源單體與所述鋰離子電池單體串聯(lián)和/或并聯(lián)，其中，所述鋰離子電池單體包括極芯和非水電解液，所述極芯和非水電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述極芯包括正極、負極及隔膜，該正極包括集電體及涂覆和/或填充于集電體上的正極材料，所述正極材料含有正極活性物質、導電劑和粘合劑，所述正極材料還含有氧化釔和/或氧化鈮。本發(fā)明提供的充電寶解決了現(xiàn)有技術的充電寶的續(xù)航問題，適合用做手機備用電源。
【專利說明】一種手機充電寶
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種手機充電寶，特別涉及一種采用零點電源與鋰離子電池的電池組的手機充電寶。
【背景技術】
[0002]隨著科技水平的日新月異，人們生活水平的日益提高，常常需要攜帶各種電子產(chǎn)品外出工作或旅游，各種備用電池也是琳瑯滿目，電量用盡后就需要給每塊電池充電，使用起來比較麻煩。因此，現(xiàn)在多使用更易于隨身攜帶的移動電源，亦可以稱為充電寶作為備用電源為各種電子產(chǎn)品充電。移動電源或充電寶是指可以直接給移動設備充電且自身具有儲電單元的裝置?，F(xiàn)今人們通常使用的充電寶其自身的充電插頭可以直接通過交流電源對移動設備充電且可以通過與外部供電電源為自身儲電，相當于一個充電器和備用電池的混合體，可以在沒有直接電源或外出時給電子產(chǎn)品如手機提供備用電源。
[0003]但是，目前的充電寶的電量有限，在電量用盡以后仍然需要反復通過外部供電電源為充電寶充電而使其電池蓄電、儲電，電池能量密度低、續(xù)航時間短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種無需反復通過外部供電電源為充電寶充電、電池能量密度高、續(xù)航時間長的手機充電寶。
[0005]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了 一種手機充電寶，所述手機充電寶包括:電池組、控制模塊和DC-DC調(diào)壓輸出模塊，其中，電池組與控制模塊和DC-DC調(diào)壓輸出模塊電連接，所述控制模塊用于控制DC-DC調(diào)壓輸出電路，所述電池組為零點電源與鋰離子電池的電池組，該電池組包括至少一個零點電源單體和至少一個鋰離子電池單體，所述零點電源單體與所述鋰離子電池單體串聯(lián)和/或并聯(lián)，其中，所述鋰離子電池單體包括極芯和非水電解液，所述極芯和非水電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述極芯包括正極、負極及隔膜，該正極包括集電體及涂覆和/或填充于集電體上的正極材料，所述正極材料含有正極活性物質、導電劑和粘合劑，所述正極材料還含有氧化釔和/或氧化鈮。
[0006]所述手機充電寶中的電池組將零點電源和鋰離子電池，特別是正極材料中含有氧化釔和/或氧化鈮添加劑的鋰離子電池整合在一起，所述零點電源與鋰離子電池的電池組中的零點電源能夠將等微子轉化為電能，從而可以持續(xù)地為鋰離子電池提供電流，而無需反復通過外部供電電源為鋰離子電池提供電流而使其儲電。所述零點電源單體與所述鋰離子電池單體可以串聯(lián)和/或并聯(lián)，也可以斷開連接。例如，在使用時，如果鋰離子電池的電量能夠滿足使用要求，則可以將所述零點電源單體與所述鋰離子電池單體斷開連接，鋰離子電池通過充電寶的輸出端與手機相連提供為其提供穩(wěn)定的電壓和電流；當鋰離子電池使用一段時間之后(例如電量不足時)，可以將所述零點電源單體與所述鋰離子電池單體串聯(lián)和/或并聯(lián)，零點電源不斷地為鋰離子電池充電，而使充電寶恢復電量。因此，本發(fā)明所述的充電寶解決了現(xiàn)有技術的充電寶的續(xù)航問題，適合用做手機備用電源。此外，采用正極材料中含有氧化釔和/或氧化鈮添加劑的鋰離子電池與零點電源組合，還能夠進一步提高鋰離子電池的耐低溫性能。
[0007]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0008]以下對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0009]按照本發(fā)明，所述手機充電寶包括:電池組、控制模塊和DC-DC調(diào)壓輸出模塊，其中，電池組與控制模塊和DC-DC調(diào)壓輸出模塊電連接，所述控制模塊用于控制DC-DC調(diào)壓輸出電路，所述電池組為零點電源與鋰離子電池的電池組，該電池組包括至少一個零點電源單體和至少一個鋰離子電池單體，所述零點電源單體與所述鋰離子電池單體串聯(lián)和/或并聯(lián)，其中，所述鋰離子電池單體包括極芯和非水電解液，所述極芯和非水電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述極芯包括正極、負極及隔膜，該正極包括集電體及涂覆和/或填充于集電體上的正極材料，所述正極材料含有正極活性物質、導電劑和粘合劑，所述正極材料還含有氧化釔和/或氧化鈮。
[0010]零點電池單體的個數(shù)可以為一個或多個，優(yōu)選為多個。鋰離子電池單體的個數(shù)可以為一個或多個，優(yōu)選為多個。當電池組包括多個零點電源單體和多個鋰離子電池單體時，優(yōu)選所述多個零點電源單體并聯(lián)和/或串聯(lián)構成零點電源組合，所述多個鋰離子電池單體串聯(lián)和/或并聯(lián)構成鋰離子電池組合，所述零點電源組合和所述鋰離子電池組合并聯(lián)和/或串聯(lián)構成所述電池組。
[0011]所述串聯(lián)的方式為本領域常規(guī)的電池串聯(lián)方式，即將一個電池單體的正極與另一電池單體的負極電連接，該另一電池單體的正極與又一電池單體的負極電連接，以此類推，將多個電池單體串聯(lián)起來。
[0012]所述并聯(lián)的方式為本領域常規(guī)的電池并聯(lián)方式，即將多個電池單體的正極與正極電連接，并且將該多個電池單體的負極與負極電連接。
[0013]所述零點電源單體包括正極和負極，所述正極和負極之間具有等微子聚集層，所述等微子聚集層含有鋁鹽。
[0014]所述鋁鹽可以為能夠捕獲和轉化等微子的鋁鹽，優(yōu)選為硫酸鋁和/或硫酸鋁銨，更優(yōu)選為硫酸鋁和硫酸鋁銨。硫酸鋁的分子式為Al2 (SO4) 3，可以為其結晶水合物的形式，對其結晶水的數(shù)量沒有限定，例如可以為Al2 (SO4) 3.18H20。硫酸鋁銨的分子式為AlNH4 (SO4) 3，可以為其結晶水合物的形式，對其結晶水的數(shù)量沒有限定，例如可以為AlNH4(SO4)3.12H20。如果鋁鹽為結晶水合物，則在計算其用量或含量時將其結晶水的量也計算在內(nèi)。當硫酸鋁和硫酸鋁銨同時使用時，硫酸鋁和硫酸鋁銨的重量比可以為1:0.03-0.4，優(yōu)選為1: 0.04_0.3 ο
[0015]所述等微子聚集層還可以含有烷基酚聚氧乙烯醚、多元醇、硅油和堿金屬鹵化物。
[0016]相對于100重量份的鋁鹽，所述烷基酚聚氧乙烯醚的含量可以為10-150重量份，優(yōu)選為20-120重量份；所述多元醇的含量可以為50-500重量份,優(yōu)選為80-350重量份；所述娃油的含量可以為1-100重量份,優(yōu)選為5-60重量份；所述堿金屬齒化物的含量可以為1-60重量份,優(yōu)選為4-40重量份。[0017]所述烷基酚聚氧乙烯醚中，烷基的碳原子個數(shù)可以為6以上，優(yōu)選為8-16 ;環(huán)氧乙烷單元的個數(shù)可以為10-60，優(yōu)選為20-50。所述烷基酚聚氧乙烯醚的例子包括但不限于壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚和十二烷基酚聚氧乙烯醚。所述烷基酚聚氧乙烯醚優(yōu)選為壬基酚聚氧乙烯(40)醚，分子式-.C95H184O41 ο
[0018]所述多元醇的碳原子數(shù)可以為2以上，優(yōu)選為3-10 ;羥基個數(shù)可以為2以上，優(yōu)選為3-10。所述多元醇優(yōu)選為甘油和/或甘露醇，更優(yōu)選為甘油和甘露醇。當甘油和甘露醇同時使用時，甘油和甘露醇的重量比可以為1:0.5-5。
[0019]所述堿金屬鹵化物的例子包括但不限于氯化鈉和氯化鉀，優(yōu)選為氯化鈉。
[0020]本發(fā)明的發(fā)明人對等微子能源進行進一步研究時意外地發(fā)現(xiàn)，在等微子聚集層的漿料中加入電氣石，可以顯著地提高等微子能源的能量密度。推測原因可能是，在等微子聚集層中加入電氣石可以提高捕獲和轉化等微子的效率，從而得到更多的電能。因此，按照本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述等微子聚集層還含有電氣石。
[0021]相對于100重量份的招鹽，電氣石的含量可以為0-30重量份,優(yōu)選為1-20重量份，更優(yōu)選為5-15重量份。電氣石是一種天然存在的礦石，其化學組成為[Na，K, Ca] [Mg, F，Mn, Li，Al] 3 [Al, Cr, Fe, V] 6 [BO3] 3 [Si6O18] [OH, F] 4。電氣石的顏色隨成分不同而異:富含 Fe的電氣石呈黑色，富含L1、Mn和Cs的電氣石呈玫瑰色，亦呈淡藍色，富含Mg的電氣石常呈褐色和黃色，富含Cr的電氣石呈深綠色。所有類型的電氣石均可用于本發(fā)明。所述電氣石可以商購得到。
[0022]電氣石優(yōu)選以粉末形式存在于等微子聚集層中，電氣石的粒徑優(yōu)選為200目以上。根據(jù)該優(yōu)選實施方式，可以進一步提高零點電源的能量密度。
[0023]所述等微子聚集層還可以含有含碳材料。根據(jù)該優(yōu)選實施方式，可以進一步提高零點電源的能量密度。相對于100重量份的鋁鹽，所述含碳材料的含量可以為10-50重量份，優(yōu)選為20-40重量份。所述含碳材料可以是各種含碳的材料，優(yōu)選為石墨和/或石墨烯，更優(yōu)選為石墨和石墨烯。當石墨和石墨烯同時使用時，石墨與石墨烯的重量比可以為1:1-5，優(yōu)選為 1:2-4。
[0024]所述含碳材料優(yōu)選以粉末形式存在于等微子聚集層中，含碳材料的粒徑優(yōu)選為200目以上。根據(jù)該優(yōu)選實施方式，可以進一步提高零點電源的能量密度。
[0025]本發(fā)明提供的手機充電寶中的電池組中的零點電源，可以包括一層或多層正極、一層或多層等微子聚集層、一層或多層負極，只要滿足任一等微子層位于正極和負極之間并且任一正極和負極之間具有至少一層等微子層即可。
[0026]所述等微子層的單層厚度可以為0.1-0.6mm,優(yōu)選為0.2-0.4mm。
[0027]所述正極可以含有銀、銀鎳合金或鎳鉻合金，所述負極可以含有鎂或鎂合金。
[0028]所述正極可以為銀質材料、銀鎳合金材料或鎳鉻合金材料制作成的板材或箔材，或者通過將銀質材料、銀鎳合金材料或鎳鉻合金材料的微米級粉材粘結于塑料薄膜上而制成。單片正極的厚度可以為優(yōu)選為l-2mm。
[0029]所述負極可以為純鎂板材，或鎂合金板材。單片負極的厚度可以為0.2-0.6_，優(yōu)選為 0.2-0.4mm。
[0030]優(yōu)選情況下，在負極表面形成通孔。通孔的直徑可以為1-5_。通孔的數(shù)量可以為多個，優(yōu)選以間隔均等的距離設置。所述通孔更有利于吸收等微子，提高零點電源的能量密度。
[0031]優(yōu)選情況下，所述負極表面可以具有兩層涂層，第一涂層的材料為壬二酸、厚度可以為0.01-0.05毫米，第二涂層的材料為硫酸鋁，第一涂層位于負極表面上，第二涂層位于第一涂層上。所述涂層有利于提高負極的耐腐蝕性，并且防止零點電源的正極和負極短路。
[0032]通過以下步驟在所述負極表面形成所述兩層涂層:
[0033](I)將熔融的壬二酸涂布在負極表面并冷卻至常溫(20_30°C)，形成厚度為
0.01-0.05毫米的第一涂層，熔融的壬二酸的溫度可以為110-150°C ；
[0034](2)將含有硫酸鋁的溶液涂布在第一涂層上，干燥，以形成第二涂層。所述含有硫酸鋁的溶液優(yōu)選為由每100毫升防凍液(產(chǎn)品編號R - 3204)與35-45克的硫酸鋁形成的溶液。所述防凍液可以選取不會對電源性能產(chǎn)生明顯負面影響的任何防凍液。作為一個實例，可以選取深圳市彩虹汽車環(huán)保用品科技有限公司生產(chǎn)的R-3204防凍液。所述干燥的方式可以為自然干燥。
[0035]零點電源單體的制備方法可以包括利用等微子聚集層漿料在正極和負極之間形成等微子聚集層，其中，所述漿料含有鋁鹽和電氣石。
[0036]所述漿料還可以含有含碳材料。所述等微子聚集層還可以含有烷基酚聚氧乙烯醚、多元醇、硅油和堿金屬鹵化物。
[0037]鋁鹽、電氣石、含碳材料、烷基酚聚氧乙烯醚、多元醇、硅油、堿金屬鹵化物的種類和用量如前所述。
[0038]如果需要在低溫條件下使用，優(yōu)選所述漿料還含有防凍液。所述防凍液可以選取不會對電源性能產(chǎn)生明顯負面影響的任何防凍液。作為一個實例，可以選取深圳市彩虹汽車環(huán)保用品科技有限公司生產(chǎn)的R-3204防凍液。相對于100重量份鋁鹽，防凍液的含量可以為10-100重量份。
[0039]所述漿料可以通過將各種原料混合而制得，例如將鋁鹽和電氣石，以及選擇性含有的含碳材料、烷基酚聚氧乙烯醚、多元醇、硅油、堿金屬鹵化物混合而制得。
[0040]在制備零點電源單體的過程中，可以將漿料涂布在正極的一個表面上，然后將負極放置在正極的涂布有漿料的表面上，然后干燥即可，或者將漿料涂布在負極的一個表面上，然后將正極放置在負極的涂布有漿料的表面上，然后干燥即可。
[0041]在制備零點電源單體的過程中，可以預先在負極的表面形成兩層涂層，形成涂層的方法如上文所述。
[0042]零點電源單體的正負極的連接方式以及封裝方法，可以參考CN101295554A。
[0043]按照本發(fā)明，所述鋰離子電池單體包括極芯和非水電解液，所述極芯和非水電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述極芯包括正極、負極及隔膜，該正極包括集電體及涂覆和/或填充于集電體上的正極材料，所述正極材料含有正極活性物質、導電劑和粘合劑，所述正極材料還含有氧化釔和/或氧化鈮。
[0044]本發(fā)明的發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，在正極材料加入氧化釔和/或氧化鈮可以使電池能夠兼顧優(yōu)良的耐高溫性能和耐低溫性能。
[0045]盡管只要在正極材料中加入氧化釔和/或氧化鈮即可提高鋰離子電池的耐低溫性能，但是，優(yōu)選情況下，為了進一步提高鋰離子電池在苛刻環(huán)境中使用時的綜合電化學性能，即具有更高的初始放電容量，以正極活性物質為基準，所述氧化釔和氧化鈮的總含量為1-5重量％，更優(yōu)選情況下，以正極活性物質為基準，所述氧化釔和氧化鈮的總含量為1-3.5
重量％。
[0046]根據(jù)本發(fā)明，所述氧化釔和氧化鈮可以同時含有亦可以只含有其中之一。本發(fā)明的發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，當在正極材料中同時含有氧化釔和氧化鈮時，電池性能的改善更為顯著。其中，氧化鈮和氧化釔二者的重量比的可調(diào)節(jié)范圍較寬，綜合考慮成本和效果，氧化釔和氧化鈮的重量比進一步優(yōu)選為0.5-1:1，最優(yōu)選為0.6-0.8:1。
[0047]所述正極活性物質可以為本領域技術人員常規(guī)使用的可以用于鋰離子二次電池在正極活性物質，例如，所述正極活性物質可以為以下物質中的一種或多種=LixNihCoO2,其中，0.9≤X≤1.1，0≤y≤1.0、
[0048]Li1 + aMbMn2 —b04，其中，-0.1 ≤ a ≤ 0.2，O ≤ b ≤ 1.0，M 為鋰、硼、鎂、鋁、鈦、鉻、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鎵、釔、氟、碘、硫元素中的一種、LimMrvnAnO2，其中，A為過渡金屬，優(yōu)選為釔，0.9 ≤ m ≤ 1.1，0 ≤ η ≤ 1.0、LiNicCodMn1TdO2,其中，0.1 ≤ c ≤ 0.5,0.1 ≤ d ≤ 0.5、LiFePO40
[0049]優(yōu)選情況下，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當正極活性物質選自LiCo02、LiMn2O4,LiNi173Co173Mn173O2和LiFePO4中的一種或多種時能夠更好地實現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的。
[0050]在本發(fā)明中，以正極材料的總量為基準，正極活性物質的含量可以為85-98.5重量％。所述正極材料中的導電劑可以為鋰離子電池正極材料常規(guī)使用的各種導電劑，如ketjen碳黑、乙炔黑、爐黑、碳纖維VGCF、導電碳黑以及各種金屬粒子如銅粒子、鋰粒子中的一種或多種。以正極材料的總量為基準，導電劑的含量可以為0.5-10重量％，優(yōu)選為1-5重量％。所述正極材料中的粘合劑的種類和含量的可選擇范圍較寬，所述正極粘合劑可以為本領域技術人員所公知可用于 鋰離子二次電池的正極的粘合劑。例如，含氟樹脂和聚烯烴化合物如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡膠(SBR)以及纖維素基聚合物中的一種或多種；所述纖維素基聚合物可以選自甲基纖維素、乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素和羥丙基乙基纖維素中的一種或幾種。所述含氟樹脂、聚烯烴化合物和纖維素基聚合物的數(shù)均分子量一般為30-80萬。所述粘合劑的含量可以是本領域常規(guī)的粘合劑含量。例如，以正極材料的總量為基準，粘合劑的總含量可以為0.5-10重量％，優(yōu)選為1-5重量％。形成正極的集電體可以為鋰離子電池中常規(guī)的正極集電體，在本發(fā)明的具體實施方案中使用鋁箔作為正極集電體。
[0051]本發(fā)明提供的鋰離子電池正極可以通過各種方法制備得到，例如，可以通過將含有正極活性物質、導電劑、粘合劑和氧化釔和/或氧化鈮與溶劑的漿料涂覆和/或填充在集電體上，干燥，壓?；虿粔耗：蟮玫健Ｋ鰸{料可以通過先將正極活性物質、導電劑和氧化釔和/或氧化鈮干粉混合均勻后，再與粘合劑、溶劑或者粘合劑與溶劑形成的粘合劑溶液混合均勻而得到；也可以通過先將正極活性物質、粘合劑、溶劑和氧化釔和/或氧化鈮混合均勻，然后再與導電劑混合均勻，得到漿料。所述的溶劑優(yōu)選為N甲基吡咯烷酮(NMP)。溶劑的用量能夠使所述糊狀物具有粘性和流動性，能夠涂覆到所述集電體上即可。干燥、壓模的方法和條件為本領域技術人員所公知。
[0052]在本發(fā)明中，負極包括集電體及涂覆和/或填充于集電體上的負極材料，所述負極材料通常含有負極活性物質和導電劑以及選擇性含有的粘合劑。其中，所述負極活性物質沒有特別限制，可以使用本領域常規(guī)的可嵌入釋出鋰的負極活性物質，比如天然石墨、人造石墨、石油焦、有機裂解碳、中間相碳微球、碳纖維、錫合金、娃合金中的一種或幾種，優(yōu)選人工石墨。以負極材料的總量為基準，負極活性物質的含量可以為85-98.5重量％。所述負極材料中含有的導電劑的種類和含量的可選擇范圍較寬，所述導電劑可以為本領域常規(guī)的負極導電劑，比如ketjen碳黑、乙炔黑、爐黑、碳纖維VGCF、導電碳黑和導電石墨中的一種或多種。通常情況下，以負極活性物質的重量為基準，所述導電劑的含量為1-15重量％，優(yōu)選為2-10重量％。所述負極材料中含有的負極粘合劑的種類和含量的可選擇范圍較寬，所述負極粘合劑可以為本領域技術人員所公知的粘合劑，例如含氟樹脂和聚烯烴化合物如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡膠(SBR)中的一種或多種，優(yōu)選情況下，所述負極粘合劑采用纖維素基聚合物與橡膠膠乳的混合物，如纖維素基聚合物與丁苯橡膠(SBR)的混合物。所述纖維素基聚合物與丁苯橡膠的用量為本領域技術人員所公知。一般來說，根據(jù)所用粘合劑種類的不同，以負極活性物質的重量為基準，粘合劑的含量為0.01-8重量％，優(yōu)選為0.02-5重量％。形成負極的集電體可以為鋰離子電池中常規(guī)的負極集電體，如沖壓金屬，金屬箔，網(wǎng)狀金屬，泡沫狀金屬，在本發(fā)明的具體實施方案中使用銅箔作為負極集電體。
[0053]本發(fā)明提供的鋰離子電池負極可以通過現(xiàn)有技術中的各種方法制備得到，例如，可以通過將含有負極活性物質、導電劑和選擇性含有的粘合劑與溶劑的漿料涂覆和/或填充在集電體上，干燥，壓模或不壓模后得到，所述含有負極活性物質、導電劑和粘合劑與溶劑的漿料可以通過先將負極活性物質和導電劑干粉混合均勻后，再與粘合劑、溶劑或者粘合劑與溶劑形成的粘合劑溶液混合均勻而得到；也可以通過先將負極活性物質、粘合劑和溶劑混合均勻，然后再與導電劑混合均勻，得到漿料。所述的溶劑優(yōu)選為去離子水。溶劑的用量能夠使所述糊狀物具有粘性和流動性，能夠涂覆到所述集電體上即可。干燥、壓模的方法和條件為本領域技術人員所公知。
[0054]形成本發(fā)明的鋰離子電池的隔膜和非水電解液可以為本領域常規(guī)使用的負極、隔膜、非水電解液。
[0055]所述隔膜設置于正極和負極之間，它具有電絕緣性能和液體保持性能，并使所述極芯和非水電解液一起容納在電池殼中。所述隔膜可以選自鋰離子電池中所用的各種隔膜，如高分子聚合物微孔薄膜，包括聚丙稀微孔薄膜和聚丙稀與聚乙烯的多層復合微孔薄膜。所述隔膜的位置、性質和種類為本領域技術人員所公知。
[0056]所述非水電解液為電解質鋰鹽和非水溶劑的混合溶液，對它沒有特別限定，可以使用本領域常規(guī)的非水電解液。比如電解質鋰鹽選自六氟磷酸鋰(LiPF6)、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰、齒化鋰、氯鋁酸鋰及氟烴基磺酸鋰中的一種或幾種。有機溶劑選用鏈狀酸酯和環(huán)狀酸酯混合溶液，其中鏈狀酸酯可以為碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸二丙酯(DPC)以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的鏈狀有機酯類中的至少一種，環(huán)狀酸酯可以為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亞乙烯酯(VC)、Y-丁內(nèi)酯(Y-BL)、磺內(nèi)酯以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的環(huán)狀有機酯類中的至少一種。電解液的注入量一般為1.5-4.9克/安時，電解液的濃度一般為
0.5-2.9摩爾/升。
[0057]將正極和負極與隔膜構成一個極芯，將得到的極芯和電解液密封在電池殼中，SP可得到鋰離子電池。[0058]本發(fā)明提供的手機充電寶中的零點電源和鋰離子電池的電池組中的零點電源能夠吸收等微子并且收集等微子在衰變中轉換的電能，從而不斷地為鋰離子電池提供電能，并且所述電池組的能量密度較高，因此非常適合用于制備手機充電寶。
[0059]按照本發(fā)明，在將所述電池組應用于手機充電寶使用時，電池組包括的零點電源單體(包括選擇合適的正極、等微子聚集層和負極的數(shù)量)和鋰離子電池單體的個數(shù)和它們的串聯(lián)/并聯(lián)方式可以根據(jù)手機電源的負載需要確定。
[0060]按照本發(fā)明，所述手機充電寶包括:電池組、控制模塊和DC-DC調(diào)壓輸出模塊，其中，控制模塊的電路設計為本領域技術人員所公知，例如，CPLD (ComplicatedProgrammable Logical Device,負載可編程邏輯器件)。所述控制模塊的核心元件可以為MUC微處理器芯片3U1，如EM78P419。電池組同時與控制模塊和DC-DC調(diào)壓輸出模塊電連接，所述控制模塊用于控制DC-DC調(diào)壓輸出電路。
[0061]按照本發(fā)明，所述DC-DC調(diào)壓輸出模塊包括DC-DC升壓輸出電路和DC-DC降壓5V的輸出電路，所述DC-DC升壓輸出電路和DC-DC降壓5V的輸出電路的輸入端與電池組電連接，所述DC-DC升壓輸出電路設置的控制端和DC-DC降壓5V的輸出電路設置的控制端分別與控制模塊電連接。DC-DC降壓5V的輸出電路可以通過USB接口恒壓5V輸出，為使用USB接口的手機直接供電或為其充電電池充電。所述DC-DC升壓輸出電路將電池組的輸出電壓調(diào)整到與不同手機匹配的電壓值，為其直接供電或對其充電電池充電，所述DC-DC升壓輸出電路還可以設置有與不同手機匹配的輸出轉換頭，根據(jù)不同手機接入不同的輸出轉換頭?？刂颇K的控制電路檢測該輸出轉換頭的RV電壓值，自動選擇輸出電壓值。
[0062]優(yōu)選，所述充電寶還包括用于準確檢測電池電量的電流檢測模塊，所述電流檢測模塊分別與電池組、控制模塊以及DC-DC調(diào)壓輸出模塊電連接。
[0063]由于本發(fā)明提供的手機充電寶中的所述電池組中的零點電源可以持續(xù)不斷地為鋰離子電池提供電流，因此，不需要充電模塊也能夠使鋰離子電池不斷為外部電子設備，如手機提供電流。
[0064]但是，作為選擇，當所述電池組中的零點電源與鋰離子電池斷開后，也可以通過常規(guī)的充電管理模塊為鋰離子電池充電以使其提供電能。因此，所述手機充電寶還可以包括充電管理模塊，所述充電管理模塊設置有可與外部電源電連接的輸入端和與電池組電連接的輸出端，所述輸出端與所述電池組中的鋰離子電池電連接，所述控制模塊還用于控制充電電路。
[0065]其中，所述充電管理模塊的輸出端可以為多個，當所述電池組中有多個鋰離子電池同時與零點電源斷開，則可以將不同的輸出端分別與每個鋰離子電池單體分別電連接。所述控制模塊還用于控制管理模塊的充電電路，即，充電電路將外部電源做調(diào)整后為電池組中的鋰離子電池充電。
[0066]優(yōu)選，所述充電管理模塊設置有分別與電池組和控制模塊電連接并受控制模塊控制的DC-DC降壓平衡充電電路。
[0067]優(yōu)選，所述充電電路還設置有充電輸入接口電路，充電輸入接口電路可接入使用市電的外配電源適配器或者利用太陽能的太陽能電源，外配電源適配器或者利用太陽能的太陽能電源將市電或者太陽能轉化為16-19V的直流電壓輸送給DC-DC降壓平衡充電電路，DC-DC降壓平衡充電電路對電池組中的鋰離子電池進行恒流限壓充電，整個充電過程由控制豐吳塊控制。
[0068]由于本發(fā)明的發(fā)明點僅在于提供零點電源與鋰離子電池的電池組來代替現(xiàn)有技術的充電寶中的電池組，因此，對于優(yōu)選包括充電模塊時的充電過程的電路以及控制以及供電過程的電路以及控制以及電池組的保護等方面均可以參考現(xiàn)有技術，例如CN103280850A、CN103094958A、CN103178484、CN101685974A 等。此外，本發(fā)明提供的手機充電寶還可以包括常規(guī)充電寶可以包括的其他模塊，例如，與控制模塊電連接并用于顯示充電寶的工作電壓以及狀態(tài)的LCD顯示電路，以及與控制模塊電連接并用于人機控制輸入的TEST按鍵電路等。
[0069]以上詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術構思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0070]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0071]此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應當視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
[0072]以下將通過實施例對本發(fā)明進行詳細描述。
[0073]實施例1
[0074]該實施例用于制備零點電源單體。
[0075]A)制備等微子聚集層漿料:
[0076]將90 克 Al2(SO4)3.18H20、10 克 AlNH4(SO4)3.12H20、100 克壬基酚聚氧乙烯(40)醚、100克甘油、50克硅油、30克氯化鈉、10克黑色電氣石、10克石墨、20克石墨烯、200克甘露醇和50克防凍液(產(chǎn)品編號R-3204)混合均勻。固體原料在混合前均分別粉碎或研磨為200目以上的粉末。
[0077]B)將純鎂板材裁剪成負極(162mmX42mmX4mm)，在負極表面以間隔均等的距離打直徑為2mm的通孔；
[0078]C)將步驟B)得到的負極浸泡在120°C的壬二酸中，取出自然干燥并冷卻至常溫后，然后涂布由100毫升防凍液(產(chǎn)品編號R- 3204)與40克的硫酸鋁形成的溶液，自然干燥；
[0079]D)將銀鎳合金板材裁剪成正極(162mmX 42mmX 4mm)；
[0080]E)將步驟A)制得的漿料鋪敷在步驟B)制得的負極的兩個表面上(布滿整個表面)，形成兩層等微子聚集層，每層等微子聚集層的厚度均為0.3mm ；
[0081]F)將兩片步驟D)制得的正極分別放置在等微子聚集層上，然后在正極上引出正極引線，在負極上引出負極引線，分別固接能源正、負極，封裝，得一個零點電源單體。
[0082]重復上述操作，制備多個零點電源單體。
[0083]實施例2
[0084]該實施例用于制備零點電源單體。
[0085]按照與實施例1相同的方法制備多個零點電源單體，不同的是，步驟A)制備等微子聚集層漿料:[0086]將90 克 Al2(SO4)3.18H20、10 克 AlNH4(SO4)3.12H20、100 克壬基酚聚氧乙烯(40)醚、100克甘油、50克硅油、30克氯化鈉、10克黑色電氣石、200克甘露醇混合均勻。固體原料在混合前均分別粉碎或研磨為200目以上的粉末。
[0087]實施例3
[0088]該實施例用于制備零點電源單體。
[0089]按照與實施例1相同的方法制備多個零點電源單體，不同的是，步驟A)制備等微子聚集層漿料:
[0090]將90 克 Al2(SO4)3.18H20、10 克 AlNH4(SO4)3.12H20、100 克壬基酚聚氧乙烯(40)醚、100克甘油、50克硅油、30克氯化鈉、10克玫瑰色電氣石、200克甘露醇混合均勻。固體原料在混合前均分別粉碎或研磨為200目以上的粉末。
[0091]實施例4
[0092]該實施例用于制備零點電源單體。
[0093]按照與實施例1相同的方法制備多個零點電源單體，不同的是，步驟A)制備等微子聚集層漿料:
[0094]將95 克△12(504)3*18!120、5克六1順4(504)3*12!120、30克壬基酚聚氧乙烯(40)醚、60克甘油、10克硅油、10克氯化鈉、4克褐色電氣石、15克石墨烯、40克甘露醇混合均勻。固體原料在混合前均分別粉碎或研磨為200目以上的粉末。
[0095]實施例5
[0096]該實施例用于制備零點電源單體。
[0097]按照與實施例1相同的方法制備多個零點電源單體，不同的是，步驟A)制備等微子聚集層漿料:
[0098]將80 克 Al2(SO4)3.18H20、20 克 AlNH4(SO4)3.12H20、110 克壬基酚聚氧乙烯(40)醚、70克甘油、80克硅油、20克氯化鈉、16克深綠色電氣石、30克石墨烯、280克甘露醇混合均勻。固體原料在混合前均分別粉碎或研磨為200目以上的粉末。
[0099]實施例6
[0100]該實施例用于制備零點電源單體。
[0101]按照與實施例1相同的方法制備多個零點電源單體，不同的是，步驟A)制備等微子聚集層漿料:
[0102]將90 克 Al2(SO4)3.18H20、10 克 AlNH4(SO4)3.12H20、100 克壬基酚聚氧乙烯(40)醚、100克甘油、50克硅油、30克氯化鈉、10克黑色電氣石、200克甘露醇和50克防凍液(產(chǎn)品編號R-3204)混合均勻。固體原料在混合前均分別粉碎或研磨為200目以上的粉末。
[0103]實施例7
[0104]該實施例用于制備零點電源單體。
[0105]按照與實施例1相同的方法制備多個零點電源單體，不同的是，在步驟A)制備等微子聚集層漿料時不添加電氣石、石墨和石墨烯。
[0106]電池性能測試
[0107]將實施例1-7中制得的零點電源單體分別任意抽取一個進行以下測試:
[0108]1、利用萬能表檢測零點電源單體的初始電壓(空載)和電流(負載75ΚΩ );
[0109]2、將電池正負極直接相連，短路放電15小時，然后停止短路放電，在25°C放置9小時后利用萬能表檢測電壓(空載)和電流(負載75ΚΩ );按照相同的方法重復短路7次，并測
定短路后的電壓和電流。
[0110]3、能量密度:UI/電池體積，單位是mW/cm3 ;取初始和七次短路之后測定的能量密
度的平均值。
[0111]4、持續(xù)放電能力:將每個電源分別與LED燈泡(額定電壓為3V)連接，燈泡被點亮，
測試顯示燈泡一直持續(xù)發(fā)亮到燈泡壽命終結(200天以上)。
[0112]結果如表1所示。
[0113]表1
[0114]
【權利要求】
1.一種手機充電寶，所述手機充電寶包括:電池組、控制模塊和DC-DC調(diào)壓輸出模塊，其特征在于，電池組與控制模塊和DC-DC調(diào)壓輸出模塊電連接，所述控制模塊用于控制DC-DC調(diào)壓輸出電路，所述電池組為零點電源與鋰離子電池的電池組，該電池組包括至少一個零點電源單體和至少一個鋰離子電池單體，所述零點電源單體與所述鋰離子電池單體串聯(lián)和/或并聯(lián)，其中，所述鋰離子電池單體包括極芯和非水電解液，所述極芯和非水電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述極芯包括正極、負極及隔膜，該正極包括集電體及涂覆和/或填充于集電體上的正極材料，所述正極材料含有正極活性物質、導電劑和粘合劑，所述正極材料還含有氧化釔和/或氧化鈮。
2.根據(jù)權利要求1所述的手機充電寶，其中，所述電池組包括多個零點電源單體和多個鋰離子電池單體，所述多個零點電源單體并聯(lián)和/或串聯(lián)構成零點電源組合，所述多個鋰離子電池單體串聯(lián)和/或并聯(lián)構成鋰離子電池組合，所述零點電源組合和所述鋰離子電池組合并聯(lián)和/或串聯(lián)構成所述電池組。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的手機充電寶，其中，所述零點電源單體包括正極和負極，所述正極和負極之間具有等微子聚集層，所述等微子聚集層含有鋁鹽。
4.根據(jù)權利要求3所述的手機充電寶，其中，所述等微子聚集層還含有電氣石，相對于100重量份的鋁鹽，電氣石的含量為1-20重量份，優(yōu)選為5-15重量份。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的手機充電寶，其中，所述等微子聚集層還含有含碳材料，相對于100重量份的鋁鹽，所述含碳材料的含量為10-50重量份，優(yōu)選為20-40重量份；所述含碳材料為石墨和/或石墨烯。
6.根據(jù)權利要求3或4所述的手機充電寶，其中， 所述鋁鹽為硫酸鋁和/或硫 酸鋁銨，優(yōu)選為硫酸鋁和硫酸鋁銨； 所述等微子聚集層還含有烷基酚聚氧乙烯醚、多元醇、硅油和堿金屬鹵化物； 相對于100重量份的鋁鹽，所述烷基酚聚氧乙烯醚的含量為10-150重量份，所述多元醇的含量為50-500重量份,所述硅油的含量為1-100重量份,所述堿金屬齒化物的含量為1-60重量份； 所述烷基酚聚氧乙烯醚優(yōu)選為壬基酚聚氧乙烯(40)醚； 所述多元醇優(yōu)選為甘油和/或甘露醇，更優(yōu)選為甘油和甘露醇； 所述堿金屬鹵化物優(yōu)選為氯化鈉。
7.根據(jù)權利要求3所述的手機充電寶，其中，等微子層的單層厚度為0.1-0.6mm，優(yōu)選為 0.2-0.4mm。
8.根據(jù)權利要求3所述的手機充電寶，其中，所述零點電源單體的正極含有銀、銀鎳合金或鎳鉻合金，所述零點電源單體的負極含有鎂或鎂合金。
9.根據(jù)權利要求3或8所述的手機充電寶，其中， 所述負極表面有通孔，通孔的直徑為1-5毫米；和/或 所述負極表面具有兩層涂層，第一涂層的材料為壬二酸、厚度為0.01-0.05毫米，第二涂層的材料為硫酸鋁，第一涂層位于負極表面上，第二涂層位于第一涂層上。
10.根據(jù)權利要求1或2所述的手機充電寶，其中，以正極活性物質為基準，所述氧化釔和氧化鈮的總含量為1-5重量％，優(yōu)選為1-3.5重量％。
11.根據(jù)權利要求10所述的手機充電寶，其中，氧化釔和氧化鈮的重量比為0.5-1:1，優(yōu)選為 0.6-0.8:1。
12.根據(jù)權利要求1或2所述的手機充電寶，其中，所述正極活性物質為以下物質中的一種或多種-LixNihCoO2，其中，0.9≤X≤1.1，0≤y≤1.0、 Li1 + aMbMn2 —b04，其中，-0.1≤a≤0.2，0≤b≤1.0，M為鋰、硼、鎂、鋁、鈦、鉻、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鎵、釔、氟、碘、硫元素中的一種、LimMrvnAnO2，其中，A為過渡金屬，0.91.1，O≤ η ≤ 1.(KLiNicCOdMiVc—A，其中，0.1 ≤ c ≤ 0.5，0.1≤ d ≤ 0.5、LiFePO4，所述正極活性物質優(yōu)選選自 LiCo02、LiMn2O4, LiNil73Col73Mnl73O2 和 LiFePO4 中的一種或多種。
13.根據(jù)權利要求1所述的手機充電寶，其中，所述DC-DC調(diào)壓輸出模塊包括DC-DC升壓輸出電路和DC-DC降壓5V的輸出電路，所述DC-DC升壓輸出電路和DC-DC降壓5V的輸出電路的輸入端分別與電池組電連接，所述DC-DC升壓輸出電路設置的控制端和DC-DC降壓5V的輸出電路設置的控制端分別與控制模塊電連接。
14.根據(jù)權利要求 1所述的手機充電寶，其中，所述充電寶還包括用于檢測電池電量的電流檢測模塊，所述電流檢測模塊分別與電池組和控制模塊以及DC-DC調(diào)壓輸出模塊電連接。
15.根據(jù)權利要求1所述的手機充電寶，其中，所述手機充電寶還包括充電管理模塊，所述充電管理模塊設置有可與外部電源電連接的輸入端和與電池組電連接的輸出端，所述輸出端與所述電池組中的鋰離子電池電連接，所述控制模塊還用于控制充電電路。
16.根據(jù)權利要求15所述的手機充電寶，其中，所述充電管理模塊設置有分別與電池組和控制模塊電連接并受控制模塊控制的DC-DC降壓平衡充電電路。
【文檔編號】H02J7/00GK103490476SQ201310453114
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權日:2013年9月27日
【發(fā)明者】沈曉斌, 王瓏, 敬永康, 高雪峰 申請人:沈曉斌, 王瓏, 敬永康, 高雪峰