CN106410901A - 一种智能终端的充电装置及充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能终端的充电装置及充电方法，充电装置包括储电模块、升压模块和充电接口，储电模块采用锌空气电池，升压模块设置在储电模块的壳体内，充电接口设置在储电模块的壳体外，升压模块的输入端与储电模块的正极和负极连接，升压模块的输出端与充电接口连接。充电方法包括以下步骤：设置一包括储电模块、升压模块和充电接口的智能终端的充电装置；储电模块采用锌空气电池，其内部发生电化学反应；升压模块对储电模块产生的电压进行升压，将电压提升到外部智能终端充电所需要的电压；外部智能终端与充电接口连接，升压模块通过充电接口为外部智能终端进行充电。本发明方便实用、安全环保，能够随时随地的对智能终端进行充电。
Description
技术领域
本发明属于智能设备充电技术领域，具体涉及一种智能终端的充电装置及充电方法。
背景技术
随着电子技术的发展与电子产品的普及，电池性能成为制约电子产品性能最大的瓶颈。目前，市面上绝大多数,智能终端临时充电使用的备用电源大多数采用的是锂电池技术。随着对锂电池研究的不断深入以及锂电池技术的不断成熟，在实际应用中出现了各种各样的问题，如电池的充电速度、电池可能燃烧甚至爆炸以及智能终端设备发热等。除此以外，废旧锂电池回收处理不得当将产生对环境造成污染的化学物质，回收处理成本较高。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种方便实用且环保的智能终端的充电装置及充电方法。
为实现以上目的，本发明所采用的技术方案为：一种智能终端的充电装置包括储电模块、升压模块和充电接口，所述储电模块采用锌空气电池，所述升压模块设置在所述储电模块的壳体内，所述充电接口设置在所述储电模块的壳体外，所述升压模块的输入端与所述储电模块的正极和负极连接，所述升压模块的输出端与所述充电接口连接。
进一步地，所述储电模块的阳极是碳电极，阴极是锌膏，所述储电模块内部的电化学反应为：
阳极：O2+2H2O+4e＝4OH-；阴极：Zn+2OH-＝ZnO+H2O+2e；总反应：2Zn+O2＝2ZnO。
更进一步地，所述锌膏由锌粉、氧化铟、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸和氢氧化钾等混合而成。
进一步地，所述升压模块采用DC-DC升压电路，所述DC-DC升压电路将所述储电模块的输出电压提升到3.7V～5V。
进一步地，所述充电接口采用Micro-USB接口或者lightning接口。
一种智能终端的充电方法，其包括以下步骤：
设置一包括储电模块、升压模块和充电接口的智能终端的充电装置，升压模块设置在储电模块的壳体内，充电接口设置在储电模块的壳体外；升压模块的输入端与储电模块的正极和负极连接，升压模块的输出端与充电接口连接；
储电模块采用锌空气电池，其内部发生电化学反应：
阳极：O2+2H2O+4e＝4OH-；阴极：Zn+2OH-＝ZnO+H2O+2e；总反应：2Zn+O2＝2ZnO；
升压模块对储电模块产生的电压进行升压，将电压提升到外部智能终端充电所需要的电压；
外部智能终端与充电接口连接，升压模块通过充电接口为外部智能终端进行充电。
由于采用以上技术方案，本发明的有益效果为：本发明通过设置储电模块、升压模块和充电接口，储电模块采用锌空气电池，能够作为智能终端的临时补充电源，可以随时随地的对智能终端进行充电。本发明具有环保、安全性高、原材料价格低等优点。储电模块采用锌空气电池为材料，缩小了本发明充电装置的体积，提高了储存电量比例，同时开放式的放电环境，锌与氧气发生反应，不产生任何对环境造成污染的物质。另外，本发明储电模块所需要的锌在地球上的储量大、易获取、价格低廉，且性能稳定、比能量高，是一种优秀的可循环能量载体。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种智能终端的充电装置的结构示意图；
图中：1、储电模块；2、升压模块；3、充电接口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
如图1所示，本发明提供了一种智能终端的充电装置，其包括储电模块1、升压模块2和充电接口3。储电模块1采用锌空气电池，升压模块2设置在储电模块1的壳体内，充电接口3设置在储电模块1的壳体外。升压模块2的输入端与储电模块1的正极和负极连接，升压模块2的输出端与充电接口3连接。
升压模块2采用DC-DC升压电路，储电模块1的开路电压为1.42V，升压模块2将1.42V开路电压提升到3.7V～5V，从而能够为智能终端进行充电。
储电模块1的阳极是起催化作用的碳电极，阴极是锌膏。利用本发明智能终端的充电装置为外部智能终端进行充电时，储电模块1内部发生电化学反应。空气中的氧气通过锌空气电池壳体上的孔进入锌空气电池的腔体内，附着在阳极的碳电极上。
储电模块1的工作原理为：
阳极：O2+2H2O+4e＝4OH-；阴极：Zn+2OH-＝ZnO+H2O+2e；总反应：2Zn+O2＝2ZnO。
进一步地，储电模块1中的锌膏由锌粉、氧化铟、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸和氢氧化钾等按照一定比例混合而成。
进一步地，储电模块1中的集流体采用铜或铝制作而成。
进一步地，充电接口3采用Micro-USB接口或者lightning接口等，从而能够为市面上绝大多数智能终端进行充电。
本发明智能终端的充电装置使用时，空气中的氧气源源不断地进入储电模块1的腔体内，附着在阳极的碳电极上。储电模块1内部发生电化学反应，电化学反应产生的电压为1.42V，升压模块2将1.42V电压提升到3.7V～5V，升压模块2通过充电接口3输出3.7V～5V电压，外部智能终端通过与充电接口3连接进行充电。
基于本发明提供的智能终端的充电装置，本发明还提供了一种智能终端的充电方法，其包括以下步骤：
S1、设置一包括储电模块1、升压模块2和充电接口3的智能终端的充电装置，升压模块2设置在储电模块1的壳体内，充电接口3设置在储电模块1的壳体外。升压模块2的输入端与储电模块1的正极和负极连接，升压模块2的输出端与充电接口3连接。
S2、储电模块1采用锌空气电池，其内部发生电化学反应：
阳极：O2+2H2O+4e＝4OH-；阴极：Zn+2OH-＝ZnO+H2O+2e；总反应：2Zn+O2＝2ZnO。
S3、升压模块2对储电模块1产生的电压进行升压，将电压提升到外部智能终端充电所需要的电压。
S4、外部智能终端与充电接口3连接，升压模块1通过充电接口3为外部智能终端进行充电。
本发明智能终端的充电装置中的锌空气电池与现有的的锂离子电池相比，具有环保的优点，具体表现在：
废旧锂离子电池的电极材料进入环境中，可与环境中其它物质发生水解、分解、氧化等化学反应，产生重金属离子、强碱和负极碳粉尘，造成重金属污染、碱污染和粉尘污染。
废旧锂离子电池的电解质进入环境中，可发生水解、分解、燃烧等化学反应，产生HF、含砷化合物和含磷化合物，造成氟污染和砷污染。
废旧锂离子电池的溶剂经过水解、燃烧分解等化学反应，生成甲醛、甲醇、乙醛、乙醇、甲酸等小分子有机物，这些小分子物质易溶于水，可造成水源污染。
废旧锂离子电池的其它物质进入环境中可造成有机物污染和氟污染。
而本发明智能终端的充电装置的储电模块1采用锌空气电池，锌空气电池中的电解液KOH溶液是唯一的腐蚀性材料，其他材料无毒、无害，完全可以做到零污染。氢氧化钾在环境中会和二氧化碳结合生成碳酸钾，碳酸钾可以自然降解。
本发明智能终端的充电装置中的锌空气电池与现有的的锂离子电池相比，具有安全性高的优点，具体表现在：
穿刺实验：锌空气电池在外力穿刺解体后不会出现燃烧和有毒气体。钴酸锂和锰酸锂类的锂电池在穿刺实验中会出现爆燃。磷酸亚铁锂电池穿刺实验后爆燃的概率较小，但其电解液和空气中的水分接触后会出现强烈水解会释放氢氟酸等剧毒气体。
温度实验：锌空气电池可以在120度正常运行，即使在火场环境中，只要有电解液存在也不会燃烧。电解液干涸后，锌粉和空气中氧会缓慢氧化，不会爆燃。锂电池环境温度超过50度就有爆燃的可能，在火场环境中锂电池会出现连锁爆燃现象。
锌空气电池经过穿刺实验、短路试验、2米跌落试验、140℃加热试验和过放电试验，均保持安全可靠，没有有害物质释放，也没有危险情况发生。
本发明智能终端的充电装置中的锌空气电池与现有的的锂离子电池相比，具有性能指标高的优点，具体表现在：
1)如表1所示，锌空气电池的能量密度高，锌空气电池重量比能量密度的理论值为1350wh/kg，实际上也高于200Wh/Kg远高于其它电池。
表1各种电池的性能比较
2)原材料价格低：
锌空气电池的基础原材料是金属锌、活性碳，原材料容易获得，锌空气电池的主要结构包括外壳、集流体、锌膏、隔膜、空气电极，价格远低于其它电池。
3)温度范围适用广：锌空气电池对于温度的适应范围很广，允许工作温度范围为-20℃到60℃。温度低时，只要电解液不发生凝固，锌空气电池仍可工作；温度高时，只要电解液没有过度丧失，锌空气电池仍可工作。实验结果表明：在25度锌空气电池的放电容量为3900mAh，在47度锌空气电池的放电容量为3700mAh，在零下10度锌空气电池的放电容量为3300mAh。
4)放电稳定。放电600分钟，锌空气电池的放电电压维持在1.0V～1.42V。
5)体积小。例如：提供1000mAh电量需要8立方厘米的体积。
6)储存时间长。对锌空气电池进行高温贮存，实验结果表明六周时间锌空气电池的容量约下降了5％,同时电压没有明显变化。
本发明不局限于上述最佳实施方式，本领域技术人员在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种智能终端的充电装置，其特征在于：它包括储电模块、升压模块和充电接口，所述储电模块采用锌空气电池，所述升压模块设置在所述储电模块的壳体内，所述充电接口设置在所述储电模块的壳体外，所述升压模块的输入端与所述储电模块的正极和负极连接，所述升压模块的输出端与所述充电接口连接。
2.如权利要求1所述的一种智能终端的充电装置，其特征在于：所述储电模块的阳极是碳电极，阴极是锌膏，所述储电模块内部的电化学反应为：阳极：O2+2H2O+4e＝4OH-；阴极：Zn+2OH-＝ZnO+H2O+2e；总反应：2Zn+O2＝2ZnO。
3.如权利要求2所述的一种智能终端的充电装置，其特征在于：所述锌膏由锌粉、氧化铟、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸和氢氧化钾混合而成。
4.如权利要求1或2或3所述的一种智能终端的充电装置，其特征在于：所述升压模块采用DC-DC升压电路，所述DC-DC升压电路将所述储电模块的输出电压提升到3.7V～5V。
5.如权利要求1或2或3所述的一种智能终端的充电装置，其特征在于：所述充电接口采用Micro-USB接口或者lightning接口。
6.一种采用如权利要求1～5任一项所述充电装置的智能终端的充电方法，其包括以下步骤：
设置一包括储电模块、升压模块和充电接口的智能终端的充电装置，升压模块设置在储电模块的壳体内，充电接口设置在储电模块的壳体外；升压模块的输入端与储电模块的正极和负极连接，升压模块的输出端与充电接口连接；
储电模块采用锌空气电池，其内部发生电化学反应：
阳极：O2+2H2O+4e＝4OH-；阴极：Zn+2OH-＝ZnO+H2O+2e；总反应：2Zn+O2＝2ZnO；
升压模块对储电模块产生的电压进行升压，将电压提升到外部智能终端充电所需要的电压；
外部智能终端与充电接口连接，升压模块通过充电接口为外部智能终端进行充电。
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|---|---|---|---|---|
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