CN102138234A

CN102138234A - 具有集成太阳能电池的可再充电电池

Info

Publication number: CN102138234A
Application number: CN2009801337344A
Authority: CN
Inventors: J·T·伯瑞尔科夫; D·N·克雷恩
Original assignee: Gillette Co LLC
Current assignee: Gillette Co LLC
Priority date: 2008-09-02
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2011-07-27
Also published as: US20100052603A1; EP2321864A1; WO2010027885A1; BRPI0918287A2; JP2012501063A

Abstract

本发明提供了一种可再充电电池，其包括电池外壳(例如，罐)、在外壳内的可再充电电池单元、以及包括一个或更多个太阳能电池的充电器电路，所述太阳能电池设置在电池外壳上并且与可再充电电池单元电气连通。本发明还提供了使用太阳能对电池进行再充电的方法。

Description

具有集成太阳能电池的可再充电电池

技术领域

本发明涉及可再充电电池。

背景技术

小电子器件的运行时间受到用来为这些装置供电的电池的容量的限制。一般来讲，电池组通过将电池和/或装置连接到充电器上来再充电，所述充电器从外部AC或DC电源接收功率。在一些情况下，可再充电电池由充电器来充电，所述充电器由太阳能供能量，例如通过一串太阳能电池来供电。

在将电池用于装置中之前，大多数电池充电器均需要使用者进行某种计划和交互作用以对电池进行充电，因此使得可再充电电池的方便性不如无需充电的即用型一次(一次性)电池。

发明内容

本文公开了可再充电电池，它们包括整体式太阳能充电器，例如被结合在电池标签中的太阳能电池。这使得电池能够被再充电而不需要独立的充电器或使用者交互作用，只要使电池保持暴露于光照并持续足够的充电时间段即可。

在一些情况下，使用者可将所需数目的电池保持在装置中，并且将相同数目的置换电池保持在暴露于光照的位置，以便所述置换电池将进行再充电并且在需要时可供使用。因此装置中的电池和置换电池可按需要来回地循环使用。这种使用模式对于如下的具有间歇的使用性和不常进行电池置换(一月一次或更少)的装置来讲效果尤其好：例如，手电筒、数字照相机、遥控器、玩具等。

在一个方面，本发明的特征在于一种可再充电电池，所述电池包括：(a)电池外壳；(b)外壳内的一个或更多个可再充电电池单元；和(c)包括一个或更多个太阳能电池的充电器电路，所述太阳能电池设置在电池外壳上并且与可再充电电池单元电气连通。

一些实施方案可包括下列一个或更多个特征。电路还包括与所述一个或更多个太阳能电池串联的二极管。太阳能电池被设置在连附到电池外壳的标签上，例如被印刷在或连附到标签上。作为另外一种选择，太阳能电池可直接设置在外壳的表面上。电路还包括印刷的引线，所述引线将太阳能电池连接到电池单元的端子上。电路包括3至5个太阳能电池。太阳能电池呈环的形式，所述环周向地设置在电池外壳周围。电路还包括串联的附加二极管以防止暗电流。太阳能电池产生约1.5至3.5V的总电压。太阳能电池产生约0.1至30mA的总电流。标签包括透明或半透明部分。例如，标签可包括多层的层压体，所述层压体具有半透明或透明层。在一些情况下，多层的层压体包括半透明或透明层下面的第二层，并且一个或更多个太阳能电池被设置在第二层上。在一些情况下，多层的层压体可包括半透明或透明层下面的多个层，并且太阳能电池可设置在这些下面的层中的两个或更多个上以便提高效率。

在另一方面，本发明的特征在于一种对可再充电电池进行充电的方法。该方法包括：(a)提供电池，所述电池包括电池外壳和外壳内的可再充电电池单元；(b)在电池外壳上提供一个或更多个太阳能电池，太阳能电池与可再充电电池单元电气连通；和(c)将电池暴露于光照，所述光照足以使太阳能电池产生电力。

一些实施方案可包括下列一个或更多个特征。该方法还包括提供与太阳能电池串联的二极管。提供太阳能电池包括将太阳能电池印刷在电池标签上。电池外壳可具有任何期望的形状，例如选自由下列组成的组的形状：矩形、圆柱形、椭圆形、和棱柱形。该方法还包括将一个或更多个其它装置印刷在电池标签上，所述其它装置例如电量计、功率检查装置、印刷的电感拾取线圈(例如，用于无线充电)、印刷的RFID(例如，用于无线电池识别)、和循环寿命指示器。

本发明的一个或更多个实施方案的细节阐述于附图和以下说明中。通过该说明书和附图并通过权利要求书，本发明的其它特征和优点将变得显而易见。

附图说明

图1为可再充电电池的示意性侧视图。

图2为充电器电路的示意图。

各附图中的相同的参考符号指示相同的元件。

具体实施方式

本文所公开的电池具有整体式太阳能充电器。充电器为电池的一部分，因而不需要独立的充电器。太阳能充电器包括一个或更多个太阳能电池，优选地包括设置在电池表面上的串联连接的多个太阳能电池。一般来讲，电池包括标签、和通过印刷在标签上或连附到标签而设置在标签上的太阳能电池。

在一些具体实施中，如例如图1所示，将太阳能电池作为环10印刷在电池标签12上，所述标签安装在下面的电池外壳或“罐”(未示出)上。这些环形太阳能电池为串联连接的。这种环的形状一般是优选的，因为其允许对电池进行充电，而与充电期间的入射光方向或电池取向无关。标签可包括例如3至5个太阳能电池。二极管14也被印刷在标签上，并且与太阳能电池串联连接。太阳能电池和二极管呈塑性电子器件的形式(在本领域中也称为“有机光电器件”或“可印刷的电子器件”)或呈任何所期望的柔性薄片的形式。印刷线路16，18分别将二极管和太阳能电池连接到电池端子上。

电路的表面积一般仅覆盖标签的一部分，从而为通常设置在电池标签上的图形和信息留出空间。例如，对于具有20cm²的标签面积的AA电池来讲，电路可覆盖约10cm²或更小。如图1所示，在一些具体实施中，电路沿电池的长度设置在一侧上，同时图形和文字(未示出)沿电池长度的一部分设置在相对侧上。在一些具体实施中，标签材料包括半透明或透明层或区域，从而使得电路和图形/文字共存于电池标签的相同区域中。

例如，标签可为层压的多层的薄膜，其中透明或半透明层承载标签图形和文字，并且下面的层具有印刷在其上的一个或更多个太阳能电池。相反，太阳能电池可被印刷在透明或半透明薄膜上并且其自身可为半透明的，以便下面的文字和/或图形可透过太阳能电池被看见。作为另外一种选择，标签可为单层的透明或半透明薄膜，其中电池信息被印刷在一侧上并且太阳能电池被印刷在另一侧上。

图2所示的电路优选地为定制的以便处在任何光照(室内或室外)中的太阳能电池的电压减去二极管两端的电压降所得的差值均大体上等于或高于可再充电电池的最佳涓流充电电压(例如，对于单个NiMH电池来讲，为1.4至1.5V)。因此，V_{太阳能电池}-Vf_二极管＞＝Vch_电池。

根据上述公式，对于介于0.3和0.7V之间的二极管电压降来讲，太阳能电池的组合电压一般应为大约或高于2V。这可通过例如使用三至五个串联连接的硅太阳能电池(例如，0.4至0.7V/电池，这取决于光照条件和负载)来实现。

由于太阳能电池的电流极低(0.1至20mA)，因此只存在极小的以至于不存在电池过量充电的风险(例如，AA NiMH电池可无限地耐受最大50mA的充电电流)。由于相同的原因，电路中不需要设置限流电阻器。二极管防止反向(暗)电流通过太阳能电池对可再充电电池进行放电。

电路可通过在标签上印刷线路来连接到电池端子上，如上所述，其中导电胶提供对标签终止处的正端子的连接。电池壳体自身一般为电池的负端子。

在一些具体实施中，NiMH AA电池(2000mAh典型的容量，低自放电型)的充电时间为一个星期，而在直射阳光下充电时间则更短。在光照较弱的情况下充电将需要更长的时间，例如在明亮的房间中需要3至5个星期，并且在室内且远离光源的情况下最多需要一年。

现在已描述了本发明的一些实施方案。但是应当理解，在不背离本发明精神和范围的条件下可以进行各种修改。

例如，太阳能电池可具有除环以外的形式。在一些具体实施中，太阳能电池可呈柔性太阳能模块的形式。此类模块包括柔性的塑性片，所述塑性片承载一排薄膜印刷的太阳能电池。

在一些具体实施中，可按串联方式提供附加二极管或晶体管开关以防止或最小化由暗电流导致的放电。在此类情况下，可包括附加太阳能电池，以补偿二极管两端的电压损失。

可使用任何期望数目的太阳能电池，并且基于特定电池尺寸的所期望涓流充电和充电速率来调整电池的总电压和表面积。

在一些具体实施中，将太阳能电池和/或电路的其它组件连附到标签而不是印刷在标签上。此外，如果电池外壳(罐)不包括标签，则电路可被直接印刷在或直接连附到电池外壳的外部。

在一些具体实施中，电池标签可为例如热收缩管件。

因此，其它实施方案也在以下权利要求的范围之内。

Claims

1.一种可再充电电池，所述电池包括：

电池外壳；

在所述外壳内的一个或更多个可再充电电池单元；和

包括一个或更多个太阳能电池的充电器电路，所述一个或更多个太阳能电池设置在所述电池外壳上并且与所述可再充电电池单元电气连通。

2.如权利要求1所述的电池，其中所述电路还包括与所述一个或更多个太阳能电池串联的二极管。

3.如权利要求1所述的电池，其中所述太阳能电池被设置在连附到所述电池外壳的标签上。

4.如权利要求3所述的电池，其中所述太阳能电池被印刷在所述标签上。

5.如权利要求1所述的电池，其中所述电路还包括印刷的引线，所述引线将所述太阳能电池连接到所述电池单元的端子。

6.如权利要求1所述的电池，其中所述电路包括3至5个太阳能电池。

7.如权利要求1所述的电池，其中所述太阳能电池呈环的形式，所述环周向地围绕所述电池外壳设置。

8.如权利要求2所述的电池，其中所述电路还包括串联的附加二极管以防止暗电流。

9.如权利要求1所述的电池，其中所述一个或更多个太阳能电池产生约1.5至3.5V的总电压。

10.如权利要求1所述的电池，其中所述一个或更多个太阳能电池产生约0.1至30mA的总电流。

11.如权利要求3所述的电池，其中所述太阳能电池连附到所述标签。

12.如权利要求3所述的电池，其中所述标签包括透明的或半透明的部分。

13.如权利要求12所述的电池，其中所述标签包括多层的层压体，所述层压体具有半透明的或透明的层。

14.如权利要求13所述的电池，其中所述多层的层压体包括在所述半透明的或透明的层下面的第二层，并且所述一个或更多个太阳能电池被设置在所述第二层上。

15.一种对可再充电电池进行充电的方法，所述方法包括：

提供电池，所述电池包括电池外壳和在所述外壳内的可再充电电池单元；

在所述电池外壳上提供一个或更多个太阳能电池，所述太阳能电池与所述可再充电电池单元电气连通；以及

将所述电池暴露于足以使所述太阳能电池产生电力的光照之下。