CN100438203C - 电池充电器盒 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池充电器盒，该电池充电器盒包括壳体，固定在壳体上的电池支撑体以及与壳体相适应的壳盖，其中，支撑体与壳盖均采用固-液定形相变材料或固-固相变材料制成，所述相变材料的相变温度范围为-10-60℃。本发明有效地控制了电池在充电过程中的温度，使电池温度保持在一个正常的范围内，从而保证了电池的充电效率，同时还保证了电池的工作性能，延长了电池的使用寿命，由于改变了现有的用风扇或散热片进行降温的方式，并且所使用的相变材料的反复使用次数可以高达数万次，所以本发明提供的电池充电器盒还具有成本低廉的优点。

Description

电池充电器盒

技术领域

本发明是关于一种电池充电器盒，更具体的说，本发明是关于一种可以有效控制电池在充电过程中温度上升过高的充电器盒。

背景技术

一般的二次电池在充、放电过程中都会放出热量，使电池自身温度上升，特别是电池在快速充电过程中，温度会上升得更高，而一般的二次电池都有其相应的最佳充电和使用温度范围，如Ni-Cd、Ni-MH电池在-10-60℃，Li离子电池在0-60℃之间，如果在充电过程中，电池温度超过此温度范围，电池的充电效率会极低，甚至无法正常充电。如今，为了节省时间，提高工作效率，一般对二次电池的充电要求都在向快速充电方向发展，电池的充电时间要求越来越短，充电电流越来越大，这样电池在充电过程中发热十分明显，电池温度可以上升至很高，如高达80℃，这就导致在快速充电时电池的充电效率很低，同时，使电池内部的副反应增强，也影响了电池的使用性能及寿命。

目前，一般的充电器只是靠电池本身的散热来降温，这样的散热方式对降低电池温度起到的效果很小。而有降温措施的充电器一般是增加风扇或散热片，但这样不仅使充电器的结构变得复杂，也会增加充电器的成本，使充电器的费用变得比较昂贵。

因此，如何降低电池充电时的温度，以此来提高电池的充电效率、保持电池使用性能、延长电池使用寿命，并且降低电池充电设备的高成本，成为本领域内有待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中电池充电器所存在的散热效率低，无法有效降低电池充电时的温度，以致降低电池在充电时的充电效率的问题，提供一种可以有效控制电池充电时温度，以保证充电效率的电池充电器盒。

本发明提供的电池充电器盒包括壳体，固定在壳体上的电池支撑体以及与壳体相适应的壳盖，其中，支撑体与壳盖均采用固-液定形相变材料或固-固相变材料制成，所述相变材料的相变温度范围为-10-60℃。

由于相变材料可以利用其自身的性质(在相变过程中吸收热量，但温度不变)，将正在充电的电池的温度控制在一个正常范围内，为电池提供良好的工作环境，因此，本发明提供的电池充电器盒有效地解决了本领域中存在的无法有效降低电池充电时的温度，以致降低电池在充电时的充电效率的问题，能够有效地控制电池在充电过程中的温度，使电池的温度控制在-10-60℃范围内，从而保证了电池的充电效率。同时还保证了电池的工作性能，延长了电池的使用寿命，由于改变了现有的用风扇或散热片进行降温的方式，并且所使用的相变材料的反复使用次数可以高达数万次，所以本发明提供的电池充电器盒还具有成本低廉的优点。

附图说明

图1为本发明提供的充电器盒的结构示意图。

具体实时方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明：

按照本发明提供的电池充电器盒，如图1所示，本发明包括壳体1，固定在壳体1上的电池支撑体2，以及与壳体1相适应的壳盖3，其中，支撑体2与壳盖3均采用固-液定形相变材料或固-固相变材料制成。为了进一步有效地抑制电池在充电过程中温度的升高，支撑体2与壳盖3上均有凹槽4，支撑体2上所具有的凹槽4与壳盖3上所具有的凹槽4一一对应，并形成空腔。

所述相变材料的相变温度范围为-10-60℃，优选为10-60℃之间，使电池可以在正常的环境中工作，保证了电池的充电效率。所述支撑体2固定在充电器盒的壳体1上，支撑体2上面凹槽4的位置与壳盖3上面的凹槽4的位置一一对应，当支撑体2与壳盖3闭合时(例如，在电池处于充电状态时)，每两个对应凹槽4所形成的空腔恰好与电池形状相吻合，电池充满空腔空间，与支撑体2和壳盖3紧密接触，这样可以充分利用电池表面积，更好地完成电池的散热(即热量的转移)，达到控制电池温度的目的。

根据本发明提供的电池充电器盒，其中固定在壳体1上的支撑体2与充电器盒的壳盖3均使用固-液定形相变材料或固-固相变材料制成。当电池处于充电过程中时，电池的温度上升，热量会转移至与电池相接触的由固-液定形相变材料或固-固相变材料制成的支撑体2与壳盖3。在热量转移至支撑体2与壳盖3的过程中，由于支撑体2与壳盖3是由相变材料制成，所以在温度达到所述相变材料的相变温度时，相变材料开始发生相变反应，这时相变材料的温度不再上升，保持一个恒温过程(即相变材料的温度不随热量的累积而增加，相变材料的此种性质为本领域技术人员所公知)，在整个过程中相变材料吸收大量热量，因此达到了冷却电池的目的，保证了电池的充电效率，同时也可以延长电池的使用寿命。

本发明所提供的固-液定形相变材料，是由固-液相变材料与定形材料经过在高于它们熔点的温度下共混熔化而形成的；所述固-固相变材料是指通过不同晶形之间的转换而达到相变效果的一种相变材料，在相变过程中一直保持固体状态，即当温度超过固-固相变材料的相变温度时，所述固-固相变材料发生相变反应，在温度保持恒定不变的同时，相变材料的状态也保持固体状态不变。其中，本发明优选使用由固-液相变材料与定形材料经过在高于它们熔点的温度下共混熔化而形成的固-液定形相变材料。

根据本发明所优选的固-液定形相变材料，所述固-液相变材料的相变温度在-10-60℃，优选为10-60℃之间的固-液相变材料。例如，所述固-液相变材料可以选自牌号在60#以内(即相变温度在60℃以下)的矿蜡，以及数均分子量为500-8000的聚乙二醇(例如PEG1000、PEG1500、PEG4000、PEG6000)、2-氨基-2-甲基-1，3丙二醇、环己烷或在-10-60℃的温度下，产生固-液相变的醇中的一种或几种，所述-10-60℃的温度下，产生固-液相变的醇可以是碳原子数为6-20的一元醇，其中，所述部分相变材料的相变温度如下：

材料名称                    相变温度

PEG1000                     33-38℃；

PEG1500                     41-46℃；

PEG4000                     50-54℃；

PEG6000                     53-58℃；

2-氨基-2-甲基-1，3丙二醇    57℃；

环己烷                      5-6℃；

十八醇                      57℃；。

所述定形材料可以为聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙稀或聚丙烯-十二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)，定形材料经过与固-液相变材料在高于它们熔点的温度下共混熔化，然后降温得到固-液定形相变材料，定形材料起到对固-液相变材料定形的作用，以固-液定形相变材料为基准，一般加入的定形材料的含量应在10-80重量％，优选的为10-55重量％。

所述固-液相变材料与定形材料混合形成固-液定形相变材料，例如以石蜡为所述固-液相变材料和作为定形材料的高密度聚乙烯(HDPE)混合形成固-液定形相变材料。首先将这两种物质在高于它们熔点的温度下共混熔化，然后降温，聚乙烯先于石蜡凝固，此时，仍然呈液态的石蜡被束缚在聚乙烯所形成的空间网络结构之中，由此形成石蜡/高密度聚乙烯复合材料。由于聚乙烯结晶度很高，即使石蜡/高密度聚乙烯复合材料中的石蜡已经融解，只要使用温度不超过聚乙烯的软化点(100℃)，聚乙烯的支撑作用足以保持整体材料形状不变，并且聚乙烯所形成的空间网络将分散在内部的石蜡包裹住，使石蜡在液态时也不至于渗出。

需要注意的是，固-液相变材料经过与定形材料在高于它们熔点的温度下共混熔化后，其相变温度不变。

更进一步地，根据本发明提供的电池充电器盒，因为有些固-液相变材料的和定形材料的导热性能不好，所述固-液相变材料和定形材料还可以均匀的混合以导热剂，导热剂的加入是为了提高相变材料的和定形材料的导热性，有利于热量的传导，一般使用的导热剂为铜粉、铝粉、铁粉、镍粉或石墨，导热剂的加入量应小于20重量％。

根据本发明提供的电池充电器盒，其中支撑体2与壳盖3还可以用固-固相变材料制成，所述固-固相变材料可以选自在-10-60℃的温度下产生固-固相变的多元醇中的一种或几种，例如新戊二醇。

所述支撑体2与壳盖3上所具有的凹槽4，在充电器盒内依次平行排列，同时支撑体2与壳盖3上的凹槽4对应排列，即当壳盖3与支撑体2闭合的时候，上下凹槽4对应闭合成为一个空腔，对应不同型号的电池，凹槽4的形状可以制成不同的规格，使电池在放入充电器盒内时可以完全嵌入空腔内，电池外壁与空腔内壁直接接触，充分利用电池表面积，完成热量从电池向支撑体2与壳盖3(即相变材料)散热的过程。这种方式可以有效的使电池在充电过程中完成热量的转移，避免了电池产生过高的温度，提高了电池的充电效率，在一定程度上延长了电池的使用寿命。

所述支撑体2与壳盖3上所具有的凹槽4数量，即充电器盒可以容纳的电池数量，可以根据需要或产品的规格来决定，优选为1-8个凹槽4。

根据本发明所提供的电池充电器盒，当充电时，所述壳盖是通过本领域技术人员所公知的连接技术与壳体固定，优选的为使用卡扣连接。

下面的实施例将对本发明做进一步说明。

实例1

本实例说明本发明提供的充电器盒。

制备如图1所示的充电器盒。所述固-液定形相变材料为含有65重量％聚乙二醇(PEG，数均分子量为1500)、20重量％低密度聚乙烯(牌号为LL0209AA，由辽宁华锦化工(集团)有限责任公司出品)和15重量％石墨的混合物，其制备方法为将聚乙二醇与低密度聚乙烯在高于它们熔点(150℃)的温度下共混熔化，充分混合后再将石墨加入，最后将三者的混合物浇注成能够嵌入AA型电池的电池支撑体与壳盖，并将其冷却，支撑体2上的凹槽4与壳盖3上的凹槽4的个数各为4个，其中上下凹槽4分别一一对应，当支撑体2与壳盖3闭合时，上下凹槽4也同时闭合成为4个空腔。再将壳体1、支撑体2、壳盖3三者组合而成本发明中所述的充电器盒。

实例2

本实例说明本发明提供的充电器盒。

按照实例1的方法制备了如图1所示的充电器盒，不同的只是所述固-液定形相变材料为含有50重量％聚乙二醇(PEG，数均分子量为1000)和50重量％聚乙烯(牌号为HD5070EA，由辽宁华锦化工(集团)有限责任公司出品)的混合物，其制备方法为将聚乙二醇与聚乙烯在高于它们熔点(150℃)的温度下共混熔化，充分混合后浇注形成本发明所述的电池支撑体与壳盖，并将其冷却。

实例3

本实例说明本发明提供的充电器盒。

按照实例1的方法制备了如图1所示的充电器盒，不同的只是所述固-液定形相变材料为含有80重量％的相变温度为32℃的石蜡、15重量％聚丙稀(牌号为J340，由辽宁华锦化工(集团)有限责任公司出品)和5重量％铁粉的混合物，其制备方法为将石蜡与聚丙稀在高于它们熔点(200℃)的温度下共混熔化，充分混合后再将铁粉加入，最后将三者的混合物浇注形成本发明所述的电池支撑体与壳盖，并将其冷却。

将本发明提供的电池盒充电器和普通敞开式充电器分别对普通Ni-MHAA2200电池进行快速充电。

下表是用上述两种不同的充电器进行充电的结果对比。

测试条件：8安充电12分钟，停10分钟，然后2.2安放电至1.0伏。

充电器	充电电流	充电时间	电池表面最高温度	放电容量
					普通敞开式	8安	12分钟	65℃	1030毫安时
实施例3	8安	12分钟	49℃	1460毫安时

由此可见，采用本发明充电器盒，能够达到明显降低电池充电温度，提高充电效率的目的。

Claims (13)

1、一种电池充电器盒，包括壳体，固定在壳体上的电池支撑体以及与壳体相适应的壳盖，其中，支撑体与壳盖均采用固-液定形相变材料或固-固相变材料制成，所述固-液定形相变材料或固-固相变材料的相变温度范围为-10-60℃。

2、根据权利要求1所述的充电器盒，其中，所述固-液定形相变材料含有固-液相变材料和定形材料的混合物。

3、根据权利要求2所述的充电器盒，其中，所述含有固-液相变材料和定形材料的混合物是将固-液相变材料和定形材料在高于它们熔点的温度下共混熔化，然后冷却得到。

4、根据权利要求1或2所述的充电器盒，其中，所述固-液定形相变材料的相变温度范围为10-60℃。

5、根据权利要求2所述的充电器盒，其中，所述固-液相变材料选自牌号在60#以内的矿蜡、数均分子量为500-8000的聚乙二醇、2-氨基-2-甲基-1，3丙二醇、环己烷或在-10-60℃的温度下产生固-液相变的醇中的一种或几种。

6、根据权利要求2所述的充电器盒，其中，所述定形材料为聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙稀或聚丙烯-十二烯-苯乙烯三元共聚物。

7、根据权利要求2所述的充电器盒，其中，以固-液定形相变材料为基准，定形材料的含量为10-80重量％，固-液相变材料的含量为20-90重量％。

8、根据权利要求7所述的充电器盒，其中，以固-液定形相变材料为基准，定形材料的含量为10-55重量％，固-液相变材料的含量为45-90重量％。

9、根据权利要求1所述的充电器盒，其中，所述固-液定形相变材料中还含有导热剂。

10、根据权利要求9所述的充电器盒，其中，导热剂为铜粉、铝粉、铁粉、镍粉或石墨。

11、根据权利要求9或10所述的充电器盒，其中，以固-液定形相变材料为基准，导热剂的含量小于20重量％。

12、根据权利要求1所述的充电器盒，其中，所述固-固相变材料选自在-10-60℃的温度下产生固-固相变的多元醇中的一种或几种。

13、根据权利要求1所述的充电器盒，其中，支撑体与壳盖上均有凹槽，所述凹槽对应形成空腔。

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