CN107069130B - 一种usb充电电池结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种USB充电电池结构，包括钢外壳，钢外壳内设有封装绝缘套和聚合物锂电池，电极柱将充电管理电路板、凹型绝缘块和降压电路板固定成一体；MicroUSB充电母座依次贯穿封装绝缘套和钢外壳；聚合物锂电池与充电管理电路板的正极相连；聚合物锂电池外贴合有负极导电带，负极导电带与充电管理电路板负极相连；封装绝缘套远离聚合物锂电池的一端嵌装有正极片，弹簧的尾端穿设且电连接降压电路板；负极导电带贴合于钢外壳的内侧面上。本发明的有益效果是：充电速度快，放电稳定；电路块内集成充电管理电路板和降压电路板，不需专用充电器，只需使用MicroUSB数据线既可随时充电，十分方便。

Description

一种USB充电电池结构

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种USB充电电池结构。

背景技术

传统干电池在现代社会中有很大的需求量，特别是AA五号电池和AAA七号电池，用途更加广泛，比如在很多家电的遥控器中、玩具、数码产品中，都可以找到它们的身影。

为了使用方便，有不少人都会选择使用一次性使用的干电池，但是干电池其容量小，不能反复充电使用，而且在制造和报废中都存在重金属污染的情况，一次性使用的干电池无法达到节能环保趋势的要求，对环境保护有严重的危害，之所以大家不选择充电电池主要是因为：

1.传统充电电池在使用的时候，还需要另外购买配套的充电器，充电不方便的同时，造成电池整体价格偏高；

2.传统镍氢、镍铬电池充电速度慢，通常需要6-8个小时才可以充满；

3.镍铬而且有记忆效应，不能随充随用，如果充电方法不对每次只放出30％的电量，剩下的70％容量无法放出。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种充电速度快，放电稳定；电路块内集成充电管理电路板和降压电路板，不需专用充电器，只需使用MicroUSB数据线既可随时充电，十分方便的USB充电电池结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种USB充电电池结构，其包括钢外壳，钢外壳的内部在长度方向上依次设置有封装绝缘套和聚合物锂电池，封装绝缘套内设置有电路块，电路块包括充电管理电路板和降压电路板，充电管理电路板和降压电路板的板面之间夹设有凹型绝缘块，电路块的两端均穿设有电极柱，两根电极柱将充电管理电路板、凹型绝缘块和降压电路板固定成一体式结构，充电管理电路板通过两根电极柱电连接降压电路板；充电管理电路板固定式电连接有Micro USB充电母座；Micro USB充电母座的插口朝向电路块一侧，并依次贯穿封装绝缘套和钢外壳的外壁；聚合物锂电池的正极朝向电路块，且通过导线与充电管理电路板的正极相连；聚合物锂电池的外周面上贴合有负极导电带，负极导电带的一端与聚合物锂电池的负极相连，负极导电带的另一端通过导线与充电管理电路板的负极相连；封装绝缘套远离聚合物锂电池的一端嵌装有正极片，凹型绝缘块的凹型槽口朝向正极片的底面，凹型绝缘块的凹型槽底和正极片底面之间夹设有弹簧，弹簧的尾端穿设且电连接降压电路板的输出端孔上；负极导电带贴合于钢外壳的内侧面上。

当本发明的USB充电电池结构蓄电时，将连接电源的充电插座通过Micro USB数据线连接至Micro USB充电母座上。电压进入至充电管理电路板后，通过导线输送至聚合物锂电池中，即可进行蓄电。

当USB充电电池结构放电时，外部用电设备正负极分别连接正极片和钢外壳的底部，即安装方式同普通干电池一样。通过电势差的作用下，聚合物锂电池将3.7V电压依次通过正极的导线、充电管理电路板和电极柱输送至降压电路板中，降压电路板进行降压直至1.5V-1.6V的电压，并将降压后电压通过弹簧输出至正极片。由于负极导电带贴合于钢外壳的内侧面上，因此外部用电设备的负极可始终与钢外壳导电连接。其中，由于凹型绝缘块和封装绝缘套为绝缘件，如塑料等，避免了USB充电电池结构的正负极相连，避免了短路。其中，两根电极柱可通过焊接的方式固定在充电管理电路板和降压电路板上，不仅仅起到了导电作用，还具有加固充电管理电路板和降压电路板，并使它们连接成一体化式的结构的作用，连接牢固。

本发明的钢外壳优选为304不锈钢壳体，其作为外壳，强度大，耐挤压，耐摔，不易变形，让电池整体更加坚固耐用，因此本发明的外部结构耐摔、耐挤压；并且内部封装绝缘套稳固耐用。

本发明的聚合物锂电池可采用聚合物锂电池，由于形状可定制的特点，故也可做成3.7V圆柱型聚合物锂电池电芯；并且具有充电速度快，放电稳定，容量大，质量轻，使用更加安全等特点。这种支持大放电电流和大充电电流的聚合物锂电更是遥控模型的理想选择，成为最有希望替代镍氢电池的产品。进一步地，聚合物电池采用胶体电解质，相比液态电解质，胶体电解质具有平稳的放电特性和更高的放电平台。最后，由于采用聚合物材料，电芯不起火、不爆炸，电芯本身具有足够的安全性。聚合物锂电池可采用铝塑软包装；本发明有别于液态电芯的金属外壳，一旦发生安全隐患，液态电芯容易爆炸，而聚合物电芯最多只会气鼓。因此，本发明具有充电速度快，放电稳定，容量大，质量轻，使用更加安全等特点。

本发明的USB充电电池结构中，即使多次拔插USB充电插头，电路块内部电路和整体结构始终稳定。相比普通一次性干电池的结构而言，本发明使用寿命长，可多次重复使用，经济环保。

本发明的电路块内部集成充电管理电路板和降压电路板，不再需要另行购买专用充电器，只需使用Micro-USB数据线和充电插头既可随时充电，十分方便。一个可选地方案：本发明可采用一拖多方式对多个本发明的USB充电电池结构进行充电，其中单根总线连接充电插头，多根分线用于连接多个USB充电电池结构。

具体地，Micro USB充电母座被夹持于充电管理电路板和降压电路板之间；减小了电路块体积，从而可减小钢外壳的体积，小型化设计，方便使用。

进一步地，封装绝缘套通过两瓣半套壳构成罐头状，其中一瓣半套壳的内部固定有限位块，Micro USB充电母座的里端面、充电管理电路板的板面、降压电路板的板面和凹型绝缘块的下端面之间构成限位槽，限位块和限位槽相互配合，两瓣半套壳的一端均设有呈半圆形的夹槽，两个夹槽构成用于夹持正极片的圆槽，封装绝缘套的端面上开有用于穿设弹簧的正极连接孔。上述结构方便安装内部的电路块。在合并前，可将正极片塞于一个半套壳的夹槽中，在将另一个半套壳合后即可组合成封装绝缘套。其中，弹簧不仅起到了导电连接，还具有支撑紧固正极片的作用，即能防止正极片松动，并且弹性连接可靠，便于电压持续稳定输出。此外，限位块和限位槽相互配合后，已到了防止内部的电路块晃动位移的作用，进一步保证内部电路连接可靠，便于电压持续稳定输出。

进一步地，充电管理电路板的外侧板面上设有充电指示灯，封装绝缘套的外圆面上设有第一通孔，钢外壳的外圆面上设有第二通孔，充电指示灯、第一通孔和第二通孔的中心轴线相互重合。本发明的第一通孔和第二通孔构成透光的通孔，便于充电指示灯的光线透出至外部；方便充电时，观察是否充满电。

进一步地，封装绝缘套靠近正极片的端部外圆面上设有凸缘，凸缘的下端面贴合于钢外壳的端面上，凸缘的下端面固定有凸起，钢外壳的端面上设有用于配合凸起的定位槽。通过对位凸起和定位槽，方便安装内部的电路块，使充电指示灯正好对应第一通孔和第二通孔，使Micro USB充电母座正好对应地安装在钢外壳上相应的通孔中。具体地，钢外壳的内周面和位于钢外壳内部的封装绝缘套的外周面之间设有安装间隙。在往钢外壳中插入封装绝缘套时，该安装间隙可避免Micro USB充电母座外端部和钢外壳的内周面干涉，便于安装。此外，凸起定位配合在定位槽中，可以避免封装绝缘套的周向转动，以及长期使用的Micro USB充电母座的位移。

进一步地，钢外壳的外面包合有热缩包装膜，热缩包装膜的上端开口包合于凸缘的上端面上，正极片的上部露出热缩包装膜的上端开口之外。本发明的热缩包装膜可有效地将封装绝缘套包合在钢外壳中，使两个半套壳牢固地组合成整体且不松动，进一步保证了正极片的连接牢固，不易松动。保证了电压持续稳定输出。此外，热缩包装膜在外部可印刷商标、广告、包装标示等等，外包装可以如同普通干电池一样，并且本发明的结构也可以同普通干电池一样，因此本发明的USB充电电池结构适应消费者的传统使用习惯。

优选地，钢外壳为不锈钢圆柱形壳体，因此本发明可代替普通一次性干电池使用，经济环保；负极导电带为镍带，导电性好，延展性佳，防腐性十分出色。

进一步地，负极导电带在长度方向上呈波浪形弯曲，通过具有弹性的弯曲，可使钢外壳的内圆面始终与负极导电带进行导电接触，电连接可靠性高。

本发明的一种USB充电电池结构的有益效果是：

1.本发明的钢外壳作为外壳，强度大，耐挤压，耐摔，不易变形，让电池整体更加坚固耐用，因此本发明的外部结构耐摔、耐挤压；并且内部封装绝缘套稳固耐用；

2.本发明具有充电速度快，放电稳定，容量大，质量轻，使用更加安全等特点；

3.本发明的电路块内部集成充电管理电路板和降压电路板，不再需要另行购买专用充电器，只需使用Micro-USB数据线既可随时充电，十分方便；

4.本发明的USB充电电池结构中，即使多次拔插USB充电插头，电路块内部电路和整体结构始终稳定。相比普通一次性干电池的结构而言，本发明使用寿命长，可多次重复使用，经济环保。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的一种USB充电电池结构的三维结构图；

图2是本发明的一种USB充电电池结构的主视图；

图3是本发明的一种USB充电电池结构的局部的内部结构图；

图4是本发明的一种USB充电电池结构的整体的内部结构图；

图5是本发明的一种USB充电电池结构的电路块的三维结构图一；

图6是本发明的一种USB充电电池结构的电路块的三维结构图二；

图7是本发明的一种USB充电电池结构的其中一个半套壳的三维结构图一；

图8是本发明的一种USB充电电池结构的其中一个半套壳的三维结构图二；

图9是本发明的一种USB充电电池结构的另一个半套壳的三维结构图；

图10是本发明的一种USB充电电池结构的凹型绝缘块的主视图。

其中:1.钢外壳，101.定位槽；2.锂电池；3.充电管理电路板；4.降压电路板，401.输出端孔；5.凹型绝缘块；6.电极柱；7.Micro USB充电母座；8.负极导电带；9.正极片；10.弹簧；11.半套壳,1101.凸缘，1102.凸起；12.限位块；13.限位槽；14.夹槽；15.正极连接孔；16.充电指示灯；17.第一通孔；18.第二通孔。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-图10所示的本发明的一种USB充电电池结构的具体实施例，其包括钢外壳1，钢外壳1的内部在长度方向上依次设置有封装绝缘套和聚合物锂电池2，封装绝缘套内设置有电路块，电路块包括充电管理电路板3和降压电路板4，充电管理电路板3和降压电路板4的板面之间夹设有凹型绝缘块5，电路块的两端均穿设有电极柱6，两根电极柱6将充电管理电路板3、凹型绝缘块5和降压电路板4固定成一体式结构，充电管理电路板3通过两根电极柱6电连接降压电路板4；充电管理电路板3固定式电连接有Micro USB充电母座7；MicroUSB充电母座7的插口朝向电路块一侧，并依次贯穿封装绝缘套和钢外壳1的外壁；聚合物锂电池2的正极朝向电路块，且通过导线与充电管理电路板3的正极相连；聚合物锂电池2的外周面上贴合有负极导电带8，负极导电带8的一端与聚合物锂电池2的负极相连，负极导电带8的另一端通过导线与充电管理电路板3的负极相连；封装绝缘套远离聚合物锂电池2的一端嵌装有正极片9，凹型绝缘块5的凹型槽口朝向正极片9的底面，凹型绝缘块5的凹型槽底和正极片9底面之间夹设有弹簧10，弹簧10的尾端穿设且电连接降压电路板4的输出端孔401上；负极导电带8贴合于钢外壳1的内侧面上。

当本实施例的USB充电电池结构蓄电时，将连接电源的充电插座通过Micro USB数据线连接至Micro USB充电母座7上。电压进入至充电管理电路板3后，通过导线输送至聚合物锂电池2中，即可进行蓄电。

当USB充电电池结构放电时，外部用电设备正负极分别连接正极片9和钢外壳1的底部，即安装方式同普通干电池一样。通过电势差的作用下，聚合物锂电池2将3.7V电压依次通过正极的导线、充电管理电路板3和电极柱6输送至降压电路板4中，降压电路板4进行降压直至1.5V-1.6V的电压，并将降压后电压通过弹簧10输出至正极片9。由于负极导电带8贴合于钢外壳1的内侧面上，因此外部用电设备的负极可始终与钢外壳1导电连接。其中，由于凹型绝缘块5和封装绝缘套为绝缘件，如塑料等，避免了USB充电电池结构的正负极相连，避免了短路。其中，两根电极柱6可通过焊接的方式固定在充电管理电路板3和降压电路板4上，不仅仅起到了导电作用，还具有加固充电管理电路板3和降压电路板4，并使它们连接成一体化式的结构的作用，连接牢固。

本实施例的钢外壳1优选为304不锈钢壳体，其作为外壳，强度大，耐挤压，耐摔，不易变形，让电池整体更加坚固耐用，因此本实施例的外部结构耐摔、耐挤压；并且内部封装绝缘套稳固耐用。

本实施例采用聚合物锂电池2，由于形状可定制的特点，故也可做成图3和图4所示的3.7V圆柱型聚合物锂电池电芯；并且具有充电速度快，放电稳定，容量大，质量轻，使用更加安全等特点。另一方面，聚合物电芯的内阻较一般液态电芯小，目前国产聚合物电芯的内阻甚至可以做到35mΩ以下，极大的减低了电池的自耗电，延长电池的使用时间。最后，由于采用聚合物材料，电芯不起火、不爆炸，电芯本身具有足够的安全性。聚合物锂电池2可采用铝塑软包装；本实施例有别于液态电芯的金属外壳，一旦发生安全隐患，液态电芯容易爆炸，而聚合物电芯最多只会气鼓。因此，本实施例具有充电速度快，放电稳定，容量大，质量轻，使用更加安全等特点。

本实施例的USB充电电池结构中，即使多次拔插USB充电插头，电路块内部电路和整体结构始终稳定。相比普通一次性干电池的结构而言，本实施例使用寿命长，可多次重复使用，经济环保。

本实施例的电路块内部集成充电管理电路板3和降压电路板4，不再需要另行购买专用充电器，只需使用Micro-USB数据线和充电插头既可随时充电，十分方便。一个可选地方案：本实施例可采用一拖多方式对多个本实施例的USB充电电池结构进行充电，其中单根总线连接充电插头，多根分线用于连接多个USB充电电池结构。

具体地，Micro USB充电母座7被夹持于充电管理电路板3和降压电路板4之间；减小了电路块体积，从而可减小钢外壳1的体积，小型化设计，方便使用。

进一步地，封装绝缘套通过两瓣半套壳11构成罐头状，其中一瓣半套壳11的内部固定有限位块12，Micro USB充电母座7的里端面、充电管理电路板3的板面、降压电路板4的板面和凹型绝缘块5的下端面之间构成限位槽13，限位块12和限位槽13相互配合，两瓣半套壳11的一端均设有呈半圆形的夹槽14，两个夹槽14构成用于夹持正极片9的圆槽，封装绝缘套的端面上开有用于穿设弹簧10的正极连接孔15。上述结构方便安装内部的电路块。在合并前，可将正极片9塞于一个半套壳11的夹槽14中，在将另一个半套壳11合后即可组合成封装绝缘套。其中，弹簧10不仅起到了导电连接，还具有支撑紧固正极片9的作用，即能防止正极片9松动，并且弹性连接可靠，便于电压持续稳定输出。此外，限位块12和限位槽13相互配合后，已到了防止内部的电路块晃动位移的作用，进一步保证内部电路连接可靠，便于电压持续稳定输出。

进一步地，充电管理电路板3的外侧板面上设有充电指示灯16，封装绝缘套的外圆面上设有第一通孔17，钢外壳1的外圆面上设有第二通孔18，充电指示灯16、第一通孔17和第二通孔18的中心轴线相互重合。本实施例的第一通孔17和第二通孔18构成透光的通孔，便于充电指示灯16的光线透出至外部；方便充电时，观察是否充满电。

进一步地，封装绝缘套靠近正极片9的端部外圆面上设有凸缘1101，凸缘1101的下端面贴合于钢外壳1的端面上，凸缘1101的下端面固定有凸起1102，钢外壳1的端面上设有用于配合凸起1102的定位槽101。通过对位凸起1102和定位槽101，方便安装内部的电路块，使充电指示灯16正好对应第一通孔17和第二通孔18，使Micro USB充电母座7正好对应地安装在钢外壳1上相应的通孔中。具体地，钢外壳1的内周面和位于钢外壳1内部的封装绝缘套的外周面之间设有安装间隙。在往钢外壳1中插入封装绝缘套时，该安装间隙可避免MicroUSB充电母座7外端部和钢外壳1的内周面干涉，便于安装。此外，凸起1102定位配合在定位槽101中，可以避免封装绝缘套的周向转动，以及长期使用的Micro USB充电母座7的位移。

进一步地，钢外壳1的外面包合有热缩包装膜(图中未示出)，热缩包装膜的上端开口包合于凸缘1101的上端面上，正极片9的上部露出热缩包装膜的上端开口之外。本实施例的热缩包装膜可有效地将封装绝缘套包合在钢外壳1中，使两个半套壳11牢固地组合成整体且不松动，进一步保证了正极片9的连接牢固，不易松动。保证了电压持续稳定输出。此外，热缩包装膜在外部可印刷商标、广告、包装标示等等，外包装可以如同普通干电池一样，并且本实施例的结构也可以同普通干电池一样，因此本实施例的USB充电电池结构适应消费者的传统使用习惯。

优选地，钢外壳1为不锈钢圆柱形壳体，因此本实施例可代替普通一次性干电池使用，经济环保；负极导电带8为镍带，导电性好，延展性佳，防腐性十分出色。

进一步地，负极导电带8在长度方向上呈波浪形弯曲，通过具有弹性的弯曲，可使钢外壳1的内圆面始终与负极导电带8进行导电接触，电连接可靠性高。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种USB充电电池结构，其特征在于：包括钢外壳（1），所述钢外壳（1）的内部在长度方向上依次设置有封装绝缘套和聚合物锂电池（2），所述封装绝缘套内设置有电路块，所述电路块包括充电管理电路板（3）和降压电路板（4），所述充电管理电路板（3）和降压电路板（4）的板面之间夹设有凹型绝缘块（5），所述电路块的两端均穿设有电极柱（6），两根电极柱（6）将充电管理电路板（3）、凹型绝缘块（5）和降压电路板（4）固定成一体式结构，所述充电管理电路板（3）通过两根电极柱（6）电连接降压电路板（4）；所述充电管理电路板（3）固定式电连接有Micro USB充电母座（7）；所述Micro USB充电母座（7）的插口朝向电路块一侧，并依次贯穿封装绝缘套和钢外壳（1）的外壁；所述聚合物锂电池（2）的正极朝向电路块，且通过导线与充电管理电路板（3）的正极相连；所述聚合物锂电池（2）的外周面上贴合有负极导电带（8），所述负极导电带（8）的一端与聚合物锂电池（2）的负极相连，所述负极导电带（8）的另一端通过导线与充电管理电路板（3）的负极相连；所述封装绝缘套远离聚合物锂电池（2）的一端嵌装有正极片（9），所述凹型绝缘块（5）的凹型槽口朝向正极片（9）的底面，所述凹型绝缘块（5）的凹型槽底和正极片（9）底面之间夹设有弹簧（10），所述弹簧（10）的尾端穿设且电连接降压电路板（4）的输出端孔（401）上；所述负极导电带（8）贴合于钢外壳（1）的内侧面上；

所述Micro USB充电母座（7）被夹持于充电管理电路板（3）和降压电路板（4）之间；

所述封装绝缘套通过两瓣半套壳（11）构成罐头状，其中一瓣半套壳（11）的内部固定有限位块（12），所述Micro USB充电母座（7）的里端面、充电管理电路板（3）的板面、降压电路板（4）的板面和凹型绝缘块（5）的下端面之间构成限位槽（13），所述限位块（12）和限位槽（13）相互配合，两瓣半套壳（11）的一端均设有呈半圆形的夹槽（14），两个夹槽（14）构成用于夹持正极片（9）的圆槽，所述封装绝缘套的端面上开有用于穿设弹簧（10）的正极连接孔（15）；

所述封装绝缘套靠近正极片（9）的端部外圆面上设有凸缘（1101），所述凸缘（1101）的下端面贴合于钢外壳（1）的端面上，所述凸缘（1101）的下端面固定有凸起（1102），所述钢外壳（1）的端面上设有用于配合凸起（1102）的定位槽（101）；

所述钢外壳（1）的外面包合有热缩包装膜，所述热缩包装膜的上端开口包合于凸缘（1101）的上端面上，所述正极片（9）的上部露出热缩包装膜的上端开口之外；

所述钢外壳（1）为不锈钢圆柱形壳体，所述负极导电带（8）为镍带。

2.根据权利要求1所述的一种USB充电电池结构，其特征在于：所述充电管理电路板（3）的外侧板面上设有充电指示灯（16），所述封装绝缘套的外圆面上设有第一通孔（17），所述钢外壳（1）的外圆面上设有第二通孔（18），所述充电指示灯（16）、第一通孔（17）和第二通孔（18）的中心轴线相互重合。

3.根据权利要求1所述的一种USB充电电池结构，其特征在于：所述负极导电带（8）在长度方向上呈波浪形弯曲。