CN201638904U - 充电式锂电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种应用于尖头式D型、C型、AA型或AAA型的充电式锂电池，其包含一电源供应装置及一壳体，该电源供应装置包含一充电式锂电芯及一电路模块，通过该电路模块将该充电式锂电芯所输出的电压稳压降压为1.4V～1.6V并作为该电源供应装置的输出电压，并提供外部电源对该充电式锂电芯充电时所需的充电路径。由此，本实用新型的充电式锂电池可作为消费市场上一般电器常用的1.5V电池来使用，并可通过同点进行充放电，而不须于电池本体另设充电接口。

Description

充电式锂电池

技术领域

本实用新型涉及一种可充电式锂电池，尤其涉及一种适用于消费型市场的尖头式D型、C型、AA型或AAA型的可充电式锂电池。

背景技术

一般市面上常见的消费型一次电池不外乎是1.5V的干电池或碱性电池，虽然此种一次性电池的技术发展已相当成熟，然而一次性的电池用完即被丢弃，易造成环境污染，再者，一次性电池虽然价位低廉，但置放负载过久亦会产生电池漏液的情形，甚者更会造成电器的损伤。

为了有效解决环保上的问题，一种可充电的二次电池逐渐地被发展出来，此种二次电池如镍氢(Ni-MH)或镍镉(Ni-cd)电池，然而，由于材料特性的不同，此种镍氢或镍镉二次电池仅能提供1.2V的输出电压，再者，以市面上可见的具低自放电性能的镍氢电池来说，其自放电程度仍旧高于锂电池。同样地，此种1.2V的可充电式电池置放负载过久亦会产生电池漏液的情形，且1.2V的输出电压并不及于一次性电池的1.5V的效能。因此，一般的1.2V可充电式电池仍存在着许多的不实用性。

再者，另一种常见的二次电池为锂电池，然而单个锂电池单元(cell)的公称电压约为3.6V或3.7V，并无法直接供应于一般使用1.5V的电器中。

因此，更优良的二次电池对于电源供应装置来说是迫切需要的。

发明内容

本实用新型的一目的提供一种可直接将锂电池作为一般消费市场上常见的尖头式D型、C型、AA型或AAA型电池来使用的充电式锂电池。

本实用新型的另一目的在于提供一种可由正负极接电部直接进行充电或放电的充电式锂电池。

本实用新型的再一目的在于提供一种于充电或放电时可进行自我保护的充电式锂电池。为达上述目的或其它目的，本实用新型的充电式锂电池包含：一电源供应装置及一壳体，其中，该电源供应装置包含：一充电式锂电芯，具有一正极端及一负极端；及一电路模块，将该充电式锂电芯所输出的电压稳压降压为1.4V～1.6V并作为该电源供应装置的输出电压，以及，提供外部电源对该充电式锂电芯充电时所需的充电路径，该电路模块通过一正极电芯桥接部及一负极电芯桥接部分别与该充电式锂电芯的该正极端及该负极端电性连接；以及，其中，该壳体将该电源供应装置固定于其内，该壳体具有分别位于两端且电性连接至该电源供应装置的一正极接电部及一负极接电部，以供该电源供应装置进行充电或放电。

在一实施例中，该电路模块更包含：一放电阻挡单元，电性连接该正极接电部，用于阻挡放电电流的通过，并仅允许充电电流的通过；一保护单元，分别电性连接该放电阻挡单元、该正极接电部、该负极接电部、该正极电芯桥接部及该负极电芯桥接部，该放电阻挡单元位于该正极接电部与该保护单元的间，该保护单元用于提供该充电式锂电芯的过充电与过放电保护，以及，回应该充电式锂电芯的放电状态而输出一电压讯号；及一稳压单元，分别电性连接该保护单元、该正极接电部、该负极接电部、该正极电芯桥接部及该负极电芯桥接部，用于响应该电压讯号而对该充电式锂电芯输出的电压进行或停止稳压降压。其中，该放电阻挡单元可为二极管。

在一实施例中，该稳压单元更包含互相并联的一过电流保护电路及一过热保护电路，用于提供该稳压单元于放电时的保护。

在一实施例中，该正极端与该电路模块间设有一绝缘片。

在一实施例中，该壳体包含一第一壳体及一第二壳体，该第一壳体及该第二壳体的内部两端各具有用于固定该电源供应装置、该正极接电部及该负极接电部的多个凹槽。

在一实施例中，该壳体包含一金属筒形壳体，该负极接电部位于底部并与该金属筒形壳体一体成形，该正极接电部位于该负极接电部的相对侧并与该金属筒形壳体相接合。其中，该充电式锂电池更包含一热收缩膜，其包覆于该电源供应装置的外表面。

由此，于本实用新型的结构安排与电路安排下，可解决一般1.5V干电池用完即丢的不环保性及一般1.2V可充电式电池的不实用性，并使本实用新型的充电式锂电池可长期地、重复地使用，电池的稳压机制与保护机制更可避免电压过低、无法充电及造成漏液的情形。此外，本实用新型的充电式锂电池并可通过同点进行充放电，而不须于电池本体另设充电接口。

附图说明

图1为本实用新型在一实施例中充电式锂电池的分解图。

图2为本实用新型在一实施例中电路模块上的电路图。

图3为本实用新型在一实施例中稳压单元的电路图。

图4为本实用新型在另一实施例中充电式锂电池的分解图。

图5为本实用新型在再一实施例中充电式锂电池的分解图。

【主要组件符号说明】

100    电源供应装置

110    充电式锂电芯

112    正极端

114    负极端

122    正极电芯桥接部

124    负极电芯桥接部

120    电路模块

1210   稳压降压器

1212   晶体管

1220   控制器

1222   放大器

1224     施密特触发电路

1230     过电流保护电路

1240     过热保护电路

150      绝缘片

200      壳体

202      第一壳体

204      第二壳体

210      开口

220      容置空间

230      凹槽

250      金属筒形壳体

291      正极接电部

292      负极接电部

300      热收缩膜

U1       稳压单元

U2       保护单元

C1～C4   电容

D1～D6   二极管

VM       电源正极输出端

VDD      电源正极输入端

VCC      内部电路供电输入端

GND      接地端子

ON/OFF   开关端子

VIN      电压输入端子

VSS      接地端子

VOUT    电压输出端子

R_s      反馈电阻

R_f      反馈电阻

V_fb     分压电压

B+、B-、P+端点

具体实施方式

为充分了解本实用新型的目的、特征及功效，现通过下述具体的实施例，并配合附图，对本实用新型做一详细说明，说明如后：

本实用新型将单一锂电芯的公称电压稳压为1.4V～1.6V作输出，较佳以1.5V做输出，此外，本实用新型可适用于使用D型、C型、AA型或AAA型电池电池的电器中。本实用新型应用于消费型电池，即尖头式的D型、C型、AA型或AAA型电池，亦即正极接电部为凸出的接点，负极接电部为平坦的接点；另一种工业用的电池为平头式的D型、C型、AA型及AAA型电池，其不属于消费市场上使用的电池种类，即正极接电部与负极接电部皆为平坦的接点。

首先请参阅图1，本实用新型在一实施例中充电式锂电池的分解图。本实用新型包含一电源供应装置100及一壳体200，该壳体200用来容纳及固定该电源供应装置100于其内部，该壳体200的两端更包含一正极接电部291及一负极接电部292，以分别与该电源供应装置100电性连接，并提供该电源供应装置进行充电或放电时所需的正负接点。

该电源供应装置100则包含：一充电式锂电芯110及一电路模块120。如图1所示，该充电式锂电芯110的两端分别具有一正极端112及一负极端114。该电路模块120通过一正极电芯桥接部122及一负极电芯桥接部124分别与该正极端112及该负极端114电性连接。该正极电芯桥接部122作为该正极端112与该电路模块120间的电性桥接部，同样地，该负极电芯桥接部124作为该负极端114与该电路模块120间的电性桥接部，而该负极电芯桥接部124可采用金属片，如：镍片。在一较佳实施例中，该负极电芯桥接部124自该负极端114延伸而出，并经由该充电式锂电芯110的侧边延伸至与该电路模块120互相电性连接，如此的安排可使得本实用新型更易于将各构件置入具有D型、C型、AA型或AAA型电池外型的该壳体200中。

该正极接电部291电性连接至该电路模块120；该负极接电部292则电性连接该负极电芯桥接部124。本实用新型的充电式锂电池可直接通过该正极接电部291及该负极接电部292对该充电式锂电芯110进行充电，而不需于电池本体上额外增设用于充电的电性连接点。

该电路模块120用于将该充电式锂电芯110所输出的电压稳压降压为1.4V～1.6V，如：1.4V、1.45V、1.5V、1.55V及1.6V，较佳为1.5V，此压降作为该电源供应装置100的输出电压，以通过该正极接电部291及该负极接电部292对外部负载供电。同样地，在本实用新型的充电式锂电池充电时，通过该正极接电部291及该负极接电部292对该电源供应装置100进行充电。

接着请参阅图2，本实用新型在一实施例中电路模块上的电路图。该电路模块120具有一放电阻挡单元D1、一保护单元U2及一稳压单元U1。于图2中，B+及B-端点分别代表该充电式锂电芯110的正极端112及负极端114，而P+端点则代表该正极接电部291。其中，该负极接电部292电性连接至图2的B-端点。

该保护单元U2分别电性连接该放电阻挡单元D1及该B+/B-与P+端点(即分别与该正极接电部291、该负极接电部292、该正极电芯桥接部122及该负极电芯桥接部124电性连接)，而该放电阻挡单元D1位于P+端点(即该正极接电部291)与该保护单元U2之间。

该稳压单元U1分别电性连接该放电阻挡单元D1及该B+/B-与P+端点(即分别与该正极接电部291、该负极接电部292、该正极电芯桥接部122及该负极电芯桥接部124电性连接)。

该放电阻挡单元D1电性连接P+端点(即该正极接电部291)，用于阻挡放电电流的通过，并仅允许充电电流的通过。在一较佳实施例中，该放电阻挡单元D1为二极管。

在放电状态时，由于锂电芯单元输出的公称电压约为3.6V或3.7V，因此必须经过该稳压单元U1稳压降压以使输出降为约1.5V，本实用新型可依实际需求降压稳压为1.4V～1.6V。由于该放电阻挡单元D1的阻挡作用，3.6V或3.7V的公称电压并不会通过该保护单元U2而输出至P+端点(即该正极接电部291)，进而造成本实用新型的充电式锂电池对外输出3.6V或3.7V的高电压。但是，该保护单元U2会持续监控该充电式锂电芯110的电压(即B+与B-端点间的压差)，并回应该充电式锂电芯110的放电状态而输出一电压讯号至该稳压单元U1的ON/OFF开关端子，使该稳压单元U1进行或停止稳压降压。举例来说，当该充电式锂电芯110内部压降未低在一放电电压预定值时(通常约为2.5V)，该电压讯号可启动该稳压单元U1，使其进行稳压降压；反之，若该保护单元U2侦测到该充电式锂电芯110已达该放电电压预定值时(低于此放电电压预定值即会过度放电)，该电压讯号可停止该稳压单元U1的运作，使其停止稳压降压。

在充电状态时，充电电压由P+(即正极接电部291)施加，充电电流不会流经该稳压单元U1，而会通过该保护单元U2，因此，同样地，该保护单元U2会持续监控该充电式锂电芯110的内部压降值，当升至一充电电压预定值时(通常约为4.35V)，即会断开充电回路而停止充电。当外部充电源移去后，该充电式锂电芯110由于内部压降已超过前述放电电压预定值(约2.5V)，因此会使该保护单元U2送出的电压讯号可触发该稳压单元U1，使的再次进行稳压降压。

因此，该保护单元U2避免该充电式锂电芯110于充电或放电时产生电压/电流过载的情形，该保护单元U2的电路设计为习知的过电压/过电流的保护设计，其保护功能可依实际情况作调整(放电及充电电压预定值的设定)，故于此不再赘述。

接着请参阅图3，本实用新型在一实施例中稳压单元的电路图。该ON/OFF电路根据输入的电压讯号控制导通或断路，而该基准电压电路提供该电压输入端子VIN的压降比较，再通过稳压电路使电压输出端子VOUT对接地端的输出压降为1.4V～1.6V，其经由一稳压器1210来达成。该稳压器1210由一放大器1222根据反馈电阻R_s及R_f构成的分压电阻所产生的分压电压Vfb与一控制器1220产生的基准电压作比较，以决定开启晶体管1212的时机，进而进行稳压降压，使本实用新型的充电式锂电池可稳定地输出1.4V～1.6V的电压。此外，该稳压单元U1更可包含互相并联的一过电流保护电路1230及一过热保护电路1240，用于提供该稳压单元U1于放电时的保护，已监控整个电路是否稳定运作。

接着请参阅图4，本实用新型在另一实施例中充电式锂电池的分解图。该壳体200于其内部具有一中空的容置空间220来容纳该电源供应装置100。在一较佳实施例中，该壳体200包含一第一壳体202及一第二壳体204，该第一壳体202及该第二壳体204内部的两端各具有用于固定该电源供应装置的多个凹槽230。该等凹槽230与该充电式锂电芯110、该正极接电部291及该负极接电部292互相配合，以将该电源供应装置100固定于其中。而在一较佳实施例中，为确保该电路模块120上的电路及/或电性组件能稳定地运作，该正极端112与该电路模块120间设有一绝缘片150，以避免该电路模块120与该正极端112间发生短路的情形。其中，该壳体200的外表面更可包覆一热收缩膜300以稳固该壳体200使其不易解体或分离。

接着请参阅图5，本实用新型在再一实施例中充电式锂电池的分解图。该壳体包含一金属筒形壳体250，该负极接电部292位于该金属筒形壳体250的底部并与该金属筒形壳体250一体成形，该正极接电部291位于该负极接电部292的相对侧并与该金属筒形壳体250相接合，而该金属筒形壳体250较佳为一钢壳。其中，本实用新型的充电式锂电池更可包含一热收缩膜300，其包覆于该电源供应装置100的外表面。

综上所述，本实用新型的充电式锂电池由于应用有关锂元素制成的可充电式锂电池(含锂离子、锂聚合物高分子、锂锰、锂钴及锂铁等)装置具有保护单元及稳压单元的搭配，而防止过充电、过放电或过电流对电池造成的伤害，并可稳定地输出可供一般电器使用的电压(1.4V～1.6V)。采用锂电芯的尖头式的D型、C型、AA型或AAA型电池具有独创性(市面上并无采用锂电芯的尖头式D型、C型、AA型或AAA型充电式电池)、环保性(较高的循环充放电次数及极低的记忆效应)、安全性(电路上的保护)、实用性(可为1.5V的输出电压)及方便性(极低的自放电率与重量的减轻)。

本实用新型在上文中已以较佳实施例提供，但本领域技术人员应理解的是，该实施例仅用于描绘本实用新型，而不应解读为限制本实用新型的范围。应注意的是，凡是与该实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本实用新型的范畴内。因此，本实用新型的保护范围当以权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种充电式锂电池，其应用于尖头式的D型、C型、AA型或AAA型四种电池中的其中一种，其特征在于包含：

一电源供应装置，其包含：

一充电式锂电芯，具有一正极端及一负极端；及

一电路模块，将该充电式锂电芯所输出的电压稳压降压为1.4V～1.6V并作为该电源供应装置的输出电压，以及，提供外部电源对该充电式锂电芯充电时所需的充电路径，该电路模块通过一正极电芯桥接部及一负极电芯桥接部分别与该充电式锂电芯的该正极端及该负极端电性连接；及

一壳体，将该电源供应装置固定于其内，该壳体具有分别位于两端且电性连接至该电源供应装置的一正极接电部及一负极接电部，以供该电源供应装置进行充电或放电。

2.如权利要求1所述的充电式锂电池，其特征在于，该电路模块将该充电式锂电芯所输出的电压稳压降压为1.5V。

3.如权利要求1所述的充电式锂电池，其特征在于，该电路模块更包含：

一放电阻挡单元，电性连接该正极接电部，用于阻挡放电电流的通过，并仅允许充电电流的通过；

一保护单元，分别电性连接该放电阻挡单元、该正极接电部、该负极接电部、该正极电芯桥接部及该负极电芯桥接部，该放电阻挡单元位于该正极接电部与该保护单元之间，该保护单元用于提供该充电式锂电芯的过充电与过放电保护，以及，回应该充电式锂电芯的放电状态而输出一电压讯号；及

一稳压单元，分别电性连接该保护单元、该正极接电部、该负极接电部、该正极电芯桥接部及该负极电芯桥接部，用于响应该电压讯号而对该充电式锂电芯输出的电压进行或停止稳压降压。

4.如权利要求3所述的充电式锂电池，其特征在于，该放电阻挡单元为二极管。

5.如权利要求3所述的充电式锂电池，其特征在于，该稳压单元更包含互相并联的一过电流保护电路及一过热保护电路，用于提供该稳压单元于放电时的保护。

6.如权利要求4所述的充电式锂电池，其特征在于，该稳压单元更包含互相并联的一过电流保护电路及一过热保护电路，用于提供该稳压单元在放电时的保护。

7.如权利要求1至6任一所述的充电式锂电池，其特征在于，该正极端与该电路模块间设有一绝缘片。

8.如权利要求7所述的充电式锂电池，其特征在于，该壳体包含一第一壳体及一第二壳体，该第一壳体及该第二壳体的内部两端各具有用于固定该电源供应装置、该正极接电部及该负极接电部的多个凹槽。

9.如权利要求1至6任一所述的充电式锂电池，其特征在于，该壳体包含一金属筒形壳体，该负极接电部位于底部并与该金属筒形壳体一体成形，该正极接电部位于该负极接电部的相对侧并与该金属筒形壳体相接合。

10.如权利要求9所述的充电式锂电池，其特征在于，更包含一热收缩膜，其包覆于该电源供应装置的外表面。

Images