CN107646154B - 用于电子装置的低容量、低面比电阻电池单元 - Google Patents

用于电子装置的低容量、低面比电阻电池单元 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于对电子装置，诸如电子书阅读器进行供电的小容量电池。这个小容量电池被设计用来产生低面比电阻，这甚至在高电流消耗时段期间也能维持可用的操作电压。因此，重量较轻且形状因数较小的电池可以提供与体积较大且重量较重的常规电池相同的电池容量。于是，可以向用户提供重量轻且形状因数小的电子装置，所述电子装置实现了延长的电池寿命。

Description

用于电子装置的低容量、低面比电阻电池单元
发明背景
便携式电子装置，诸如电子书阅读器、智能手机或平板计算机已经越来越受欢迎。对便携式电子装置的可用性的一个限制是其因电池尺寸较小所致的有限的电池寿命，这要求用户在某一使用周期之后对所述装置进行再充电。对于电子书(“e-book”)阅读器来说，特别希望提供延长的电池寿命，以避免强迫用户过于频繁地对电子书阅读器进行再充电。电子书阅读器的许多用户期望凭借单次充电就可维持几天、几周或几个月。因此，增大电池的容量来改进电池寿命通常需要增大电池，以及因此还有装置的尺寸和重量。然而，减少的重量和厚度对于便携式电子装置来说也是高度希望的特征，尤其是电子书阅读器，在典型性用法中，用户一次性就可能手持所述电子书阅读器数小时。
与通常消耗稳定电流的类似装置相对比，数字装置对电池提出了新的需求，包括使电池承受周期性高电流消耗尖峰。这些数字装置中有许多被设计成具有截止电压，诸如3.0V或更大，在达到截止电压的时刻，所述装置停止操作或自动关机。因此，在正常操作期间，临时电流尖峰可能会导致装置向用户显示低电量警告，并且甚至会自动关机。尽管可以重启所述装置并且使装置在低电流消耗下继续操作一段时间，但是由电流尖峰引起的低电量警告会让用户得出电池已经耗尽并且在再次进行再充电之前装置不再可用的结论。
因此，需要改进的电池系统，所述电池系统可以最小化装置重量和厚度，同时对电子装置，尤其是具有高功率和峰值功率需求的电子装置进行供电。
附图简述
图1示出根据本发明的实施方案的具有补充电池模块的模块化再充电系统的方框图。
图2A示出根据本发明的实施方案的电子书阅读器装置的前视图。
图2B示出根据本发明的实施方案的电子书阅读器装置的后部透视图。
图2C示出根据本发明的实施方案的补充电池模块的前视图。
图2D示出根据本发明的实施方案的连接至补充电池模块的电子书阅读器装置的侧视图。
图3示出堆叠的单元结构。
图4示出就拆解角度而言的缠绕的单元结构的截面。
图5-6是示出在不同放电率下取得的电池组的放电曲线的曲线图。
图7-8是示出在不同温度下取得的电池组的放电曲线的曲线图。
具体实施方式
在以下描述中，对示出本公开的若干实施方案的附图进行参考。应理解，可以利用其他实施方案，并且可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下进行系统或过程改变。以下具体实施方式不应视为具有限制性含义，并且本发明的实施方案的范围仅由所发布的专利的权利要求限定。应理解，附图不一定按比例绘制。
根据本发明的各方面，提供了一种用于对电子装置，诸如电子书阅读器进行供电的小容量电池。这个小容量电池被设计用来产生低面比电阻，这甚至在高电流消耗时段期间也能维持可用的操作电压。因此，重量较轻且形状因数较小的电池可以提供类似于体积较大且重量较重的常规电池的电池性能。于是，相较于其他小容量电池形状因数，可以向用户提供重量轻且形状因数小的电子装置，所述电子装置实现了延长的电池寿命。
根据一些实施方案，具有小容量电池的电子装置可以是模块化计算系统的一部分，所述模块化计算系统包括具有大容量电池的补充电池模块。补充电池模块可以附接至电子装置以对小容量电池进行再充电。因此，当需要减小的尺寸和重量时，用户可以选择单独使用电子装置，或者可以选择使用耦合至补充电池的电子装置来为用户提供延长的电池寿命，但是具有增大的尺寸和重量。根据其他实施方案，具有小容量电池的电子装置是独立式装置。
图1是根据本发明的实施方案的包括电子装置110和可移除的补充电池模块150的模块化系统100的方框图。电子装置110设置有小容量内部电池以减小装置110的尺寸和重量，并且补充电池150设置有更大容量的内部补充电池，从而以增大的尺寸和重量为代价来提供延长的电池寿命。电子装置110可以实施为许多电池供电式电子装置中的任一个，诸如电子书阅读器、平板计算装置、智能手机、媒体播放器、便携式游戏装置、便携式数字助理、穿戴式装置、具有嵌入式电子器件和可再充电电池的物联网装置、用于上述装置中的任一个的电动附件以及其他电池供电式装置。某些实施方案尤其可用于具有小容量电池的电子装置，所述电子装置在正常使用期间会经历电流消耗的变化，其中周期性尖峰由装置上的各种操作引起。
电子装置110包括内部装置电池组122和电源管理系统120，所述电源管理系统用于控制装置电池组122的再充电。装置电池组122可以包括任何类型的适用于装置的预期应用的可再充电电池，例如像镍金属氢化物(NiMH)，以及更优选地具有高能量密度化学物质的电池，诸如锂离子(Li-离子)或锂离子聚合物(Li-离子聚合物)电池。在所示实施方案中，装置电池组122包括保护电路模块125和小容量电池，所述小容量电池包括如下文将更详细所描述具有低面比电阻的单一Li-离子单元123。在其他实施方案中，装置电池组122可以包括串联连接的多个单元。
电子装置110可以包括显示部件130。显示部件130可以包括例如电泳显示器(EPD)、电湿润显示器、电流体显示器、干涉式调制器显示器和/或任何其他类型的双稳态显示器。可替代地，显示部件130可以包括能够呈现可见图像的另一种类型的装置，例如像液晶显示器(LCD)屏幕、基于等离子体的平板显示器等。
电子装置110可以包括可操作来从用户接收输入的一个或多个输入部件131。输入部件131可以包括例如按钮、触摸板、触摸屏、轮、操纵杆、键盘、鼠标、轨迹球、小键盘、加速度计、光笔、游戏控制器或用户借此可以向电子装置110提供输入的任何其他这种装置或元件。这些输入部件131可以并入到电子装置110中，或经由有线或无线接口而可操作地耦合至电子装置110。对于具有触敏显示器的电子装置而言，输入部件131可以包括触摸式传感器，所述触摸式传感器与显示部件130结合操作来允许用户使用触摸输入(例如，用手指或触控笔)与由显示部件130显示的图像进行交互。
电子装置110还可以包括至少一个通信接口132，所述通信接口包括一个或多个无线部件，所述无线部件可操作来与特定无线协议的通信范围内的一个或多个独立装置进行通信。无线协议可以是用于允许装置无线地通信的任何适当的协议，诸如蓝牙、蜂窝、IEEE802.11或红外通信协议诸如IrDA兼容协议。
电子装置110还可以包括处理元件133，所述处理元件用于执行指令并且检索存储在存储元件134或存储器中的数据。如对于本领域普通技术人员而言将显而易见的是，存储元件134可以包括一种或多种不同类型的存储器、数据存储体或计算机可读存储介质，例如像用于供处理单元133执行的程序指令的第一数据存储体，以及用于图像或数据的第二数据存储体和/或用于将数据传送至其他装置的可移动存储体。存储元件134可以存储供处理元件133执行的软件，例如像操作系统软件和用户应用程序。
电子装置110还包括第一接口111和第二接口112，所述第一接口和第二接口如在下文将更详细所描述提供介于装置110与系统100的其他部件之间的功率接口。第一接口111可以包括专用功率端口，所述专用功率端口的唯一功能是递送功率以对装置电池组122进行再充电。可替代地，第一接口111可以包括多用途端口，所述多用途端口可以包括功率总线116，所述功率总线用于将功率递送至装置电池组122，以及数据总线，所述数据总线用于介于装置110与连接至第一接口111的外部装置之间的数据通信。USB连接器、微型USB连接器和迷你USB连接器是可商购的多用途端口的实例。
外部电源140可以耦合至第一接口111，以经由第一接口111中的功率总线116而向装置110供应功率。电源140可以包括任何类型的电源，例如像AC电源适配器，所述AC电源适配器将来自标准家用电源插座的AC电力转换成供应至装置110的DC电力。可替代地，电源140可以包括USB缆线，所述USB缆线连接至带电的USB端口，诸如个人计算机或带电的USB集线器上的端口。AC电源适配器可以被配置用来接收例如220-240VAC的输入电压，并且将标称的5V电压输出至第一接口111。
第二接口112可移除地耦合至电池模块150上的电池模块接口152，以允许装置110与电池模块150之间的通信和功率递送两者。电池模块150包括补充电池162和充电/源出电路160(在本文中被称为充电电路160)。充电电路160被配置用来在以下模式下操作电池模块150：升压(源出)模式，其中由补充电池162将功率供应至装置110，以便对装置电池组122进行再充电或直接对装置110进行供电；充电模式，其中电池模块150经由电池模块接口152而接收功率以对补充电池162进行再充电(例如，激活状态充电模式)或者充电电路160正等待经由电池模块接口152来接收功率(例如，守候状态充电模式)。充电电路160可以进一步在断开模式下操作，其中补充电池162与电池模块接口152电断开，以防止任何电压/电流泄漏到电池模块接口152上。
电子装置110和电池模块150可以设置在适合于装置110的预期用途的任何类型的壳体中。图2A-2D示出了根据本发明的实施方案的示例性电子装置110和补充电池模块150。
图2A示出了电子书阅读器电子装置110的前视图。图2B示出了电子装置110的后部透视图。电子装置110具有矩形壳体210，并且包括被边框212包围的触摸屏显示部件130。如从图2B可以看到，电子装置110的所示实施方案具有不均匀的截面，所述截面具有薄部分202、厚部分204和介于薄部分202与厚部分204之间的过渡部分203。厚部分204可以容纳电子装置110的某些部件，诸如处理元件133、存储元件134、电源管理系统120以及装置电池组122。此外，电源开关212和第一接口111可以沿着壳体210的厚部分204的边缘设置。在所示实施方案中，第一接口包括微型USB端口。某些部件在厚部分204中的这种放置可能有利于单手握持电子装置110的舒适性，使得手可以更舒适地握持厚部分204。另外，厚部分204的重量可以为单手握持电子装置110提供更好的平衡。
图2C示出了补充电池模块150的前视图，并且图2D示出了耦合至电池模块150的电子装置110的侧视图。所示的电池模块150具有矩形壳体410，所述矩形壳体具有与装置110大致相同的长度，但略短的宽度。当电池模块150与电子装置110耦合时，电池模块150的主体部分252邻近于电子装置110的薄部分202安置，并且电池模块150的倾斜部分253沿循电子装置110的过渡部分203的轮廓，从而为系统100提供大致均匀的截面厚度。因此，当电池模块150与装置110耦合时，系统100可以由用户容易地握持以模拟单一装置。在图2D所示的实施方案中，电池模块150还包括任选的罩盖部分260，所述罩盖部分在电子装置110的前部延伸以覆盖并保护显示部件130。当用户希望查看显示部件130时，罩盖部分260可以像书的封面一样翻开来，并且当装置110不再使用时，所述罩盖部分可以关上。
电子装置110和电池模块150可以包括多个特征，所述特征允许装置110和模块150在耦合时牢固地保持在一起，同时可容易地分离，以允许用户在不需要由电池模块150提供的延长的电池寿命时仅携带电子装置110。这些耦合特征可以包括磁体，所述磁体设置在装置110和电池模块150的相对表面上或其附近，以提供磁保持力来牢固地维持装置110和电池模块150的耦合。可替代地或另外，耦合特征可以包括机械闩锁、夹具或其他机械紧固件，以在装置110与电池模块150之间提供所希望的保持力。
在所示实施方案中，电子装置110的第二接口112包括设置在过渡部分203上的多个触点，并且电池模块接口152包括相应的多个弹簧加载的引脚触点，所述引脚触点在电子装置110连接至电池模块150时与第二接口112的触点形成电连接171。耦合特征可以用于维持介于触点与相应的引脚之间的牢固的电连接，直到装置110与电池模块150分离为止。在其他实施方案中，其他类型的接口可以用于第二接口112和电池模块接口152，例如像插头和相应的插座端口(例如，USB连接器)。
可以使用具有所希望的化学性质和形状因数的电池单元来实施本发明的实施方案。图3是示出袋状电池中使用的示例性堆叠的单元结构的透视图。图4是示出袋状、棱柱形和圆柱形单元中使用的示例性缠绕的单元结构的透视图(包括拆解部分的截面)。
如图3所示，堆叠的电极结构包括多个阳极电极302，所述阳极电极与多个阴极电极304交替堆叠在一起，其中分隔件306将阳极302与阴极304隔开来。如图4所示，缠绕的单元结构包括连续的阳极电极402和连续的阴极电极404，所述阴极电极与所述阳极电极由连续或分段的分隔件406隔开来。这些部件402、404、406围绕心轴缠绕来形成棱柱形或圆柱形形状。
锂离子单元中的阳极电极和阴极电极可以使用类似的工艺以各种方式形成。例如，将用于阳极和阴极的活性电极材料涂覆在金属箔(包括例如铝或铜)的两侧上，所述金属箔充当集电器，所述金属箔在放置在电解质(例如，具有添加剂的锂盐有机溶剂)中时将电流导入并导出电池。活性阳极材料可以包括一种形式的碳，并且活性阴极材料可以包括混合金属氧化物。
电池单元的设计需要选择大量设计参数。例如，阳极和阴极电极参数可以包括例如活性材料涂层中的活性材料的百分比、活性材料比容量、涂层重量、最终涂层厚度以及电极密度。在以下描述的实例中，电池单元具有约350mAh/g的阳极活性材料比容量和约150mAh/g的阴极活性材料比容量，约6mg/cm2的阳极涂层重量和约13mg/cm2的阴极涂层重量，约35μm的阳极最终涂层厚度和约30μm的阴极最终涂层厚度，以及约1.5g/cm3的阳极电极密度和约4.0g/cm3的阴极电极密度。这些参数仅仅是示例性的，并且在其他实施方案中可以变化。
电池单元的面比电阻(ASR)会对电池性能产生重大影响。具体而言，当使用具有小容量(例如，小于约400mAh)的电池单元时，对AC阻抗和DC阻抗的影响远大于大容量电池单元(例如，大于约500mAh)中的情况。
DC阻抗是在施加DC负载时对阻抗的测量，并且AC阻抗是在施加AC负载时对阻抗的测量。根据本发明的实施方案，具有低ASR的单元用在小容量电池组中，以便于产生改进的电池性能。具体而言，低容量电池单元(例如，小于或等于约400mAh)具有介于约5Ohm-cm2与21Ohm-cm2之间(例如，约11Ohm-cm2)的AC阻抗ASR，以及介于约10Ohm-cm2与41Ohm-cm2之间(例如，约26Ohm-cm2)的DC电阻ASR。AC阻抗是在1KHz、23℃+/-2℃、0％至100％充电状态(SOC)下测得的。DC电阻是在0.5A下，在50毫秒脉冲内，在4.0V OCV(开路电压)或小于85％充电状态和23℃+/-2℃下测得的。
根据一些实施方案，总单元AC阻抗小于或等于约100mOhm(最大值)，或更优选地小于约50mOhm，这是在在1KHz、23℃+/-2℃、0％至100％充电状态(SOC)下测得的；并且总单元DC电阻小于或等于约200mOhm(最大值)，或更优选地小于约100mOhm，这是在0.5A下，在50毫秒脉冲内，在4.0V OCV(开路电压)和23℃+/-2℃下测得的。
功率密度被定义为每单位体积或每单位质量的功率。体积能量密度是每单位体积储存的能量的量，通常以Wh/L测量。重量能量密度是按重量计的电池容量，通常以Wh/kg测量。根据一些实施方案，关于小于3mm厚的电池，电池的体积能量密度大于或等于约250Wh/L，或更具体地说大于约350Wh/L，并且电池的重量能量密度大于或等于约124Wh/kg，或更具体地说大于约190Wh/kg。能量密度是给定系统或空间区域中每单位体积或质量储存的能量的量。
根据一些实施方案，电池组用在电子书阅读器装置中。如上文参考图1和图2A-2D所描述，电子书阅读器装置可以是独立式阅读器，或可以是具有可移除的电池模块的模块化系统的一部分。
根据一些实施方案，电池组用在小形状因数的电子装置中，诸如智能手表、短距离无线耳机、由可再充电电池供电的穿戴式装置(例如，吊坠、腕带、眼镜)、音乐播放器或具有嵌入式电子器件和可再充电电池的物联网装置。
如上所述，对于许多电子装置而言，尺寸的微小缩减都是极度希望的。本发明的实施方案在以下电子装置中可能是特别有用的，在所述电子装置中，电池组在装置的壳体内占据小于或等于10cm3，或更优选地小于或等于5cm3的体积。
在图1所示的示例性实施方案中，电池组122具有250mAh的总容量和如下外部尺寸：2.42mm厚度(在膨胀后具有最大值2.55mm)、33.43mm宽度和40.55mm长度，其中每个电池单元具有如下外部尺寸：2.32mm厚度、33.33mm宽度和37.15mm长度。在其他实施方案中，外部尺寸可以从这个实例变化，例如+/-50％或+/-25％。电池体积能量密度为约322Wh/L，重量能量密度为约168Wh/kg，总单元电极表面积为约155cm2，其中单元AC阻抗为约70mOhm(最大值)，并且单元AC阻抗ASR为约11Ohm-cm2，它们均是在1KHz、23℃+/-2℃、0％至100％充电状态(SOC)下测得的，并且单元DC电阻为约170mOhm(最大值)，并且单元DC电阻ASR为约26Ohm-cm2，它们均是在0.5A下，在50毫秒脉冲内，在4.0V OCV(开路电压)和23℃+/-2℃下测得的。电池电解质具有大于6x 10-3S/cm的电导率。电池分隔件具有小于12μm的厚度。电池组袋状物材料具有小于100μm的厚度。应理解，这仅仅是示例性实施方案，并且其他实施方案可以具有不同的特性。
图5-6是示出在不同的C-倍率下取得的电池组的放电曲线的曲线图。图5示出了具有300mAh的容量的常规电池组的放电曲线504a-501a。图6示出了上述250mAh电池组122的放电曲线501b-504b。x-轴表示基于由单元制造商提供的额定预期容量，在y-轴上的各种截止电压下在0.2C下测得的容量相对于预期容量的百分比。C-倍率用于衡量电池的充电和放电电流。每个放电曲线表示有关不同放电率的测得容量，其中曲线504a表示2.0C放电率，曲线503a表示1.0C放电率，曲线502a表示0.5C放电率，并且曲线501a表示0.2C放电率。电压可以由保护电路模块125测量。在正常使用期间，处理元件133可以被编程来使装置110在保护电路模块125检测到已经达到截止电压时开始平滑关断过程。
如放电曲线501a所示，当以0.2C的低放电率对常规电池进行放电时，电池能够在3.0V的截止电压下实现约100％的预期容量。然而，如上所述，许多现代装置需要高得多的截止电压，并且被配置成在电池达到高达，例如3.4V或3.5V的截止电压时发出低电量警告或关机。在图5-6中，可能使用所述电池的电子装置如线505所示具有3.4V的截止电压。在0.2C放电率下，曲线501a在约98％的预期容量下达到3.4V截止电压。在放电率较低的常规电池中，测得容量通常非常接近于预期容量，这通过曲线501a来证实。在0.5C放电率下，放电曲线502a在约95％的预期容量下达到3.4V截止电压，这相对于曲线501a而言仅仅是轻微的性能降低。然而，在更高的放电率下，性能会更差。例如，在1.0C放电率下，曲线503a在约78％的测得容量下达到3.4V截止电压，并且在2.0C放电率下，曲线504a在约32.5％的测得容量下达到3.4V截止电压。因此，当将常规的小容量电池用在会经历周期性电流消耗尖峰的电子装置中时，用户在装置因低电量状态而关机之前将仅能够实现32.5％的预期电池寿命。这种电池性能水平会显著降低用户对所述装置的体验质量。
如图6所示，具有低面比电阻的小容量电池组122即使在高放电率下也能够实现改进的电池寿命性能。放电曲线501b-504b分别表示在与图5中测试的那些相同的水平(0.2C、0.5C、1.0C和2.0C)下的电池性能。从图6中可以看到，放电曲线501b-504b很紧密地聚集在一起，从而表明在那些不同的放电率下的电池性能非常相似。这与图5中的曲线501a-504a的宽泛间距形成对比。在0.2C下，放电曲线501b在约约98％的预期容量下经过3.4V截止电压。在1.0C下，放电曲线503b在约约97％的预期容量下经过3.4V截止电压。在2.0C下，放电曲线504b在约约95％的预期容量下经过3.4V截止电压。因此，将向具有电池组122的装置的用户提供大大提高的电池寿命，以及因此增强的用户体验。在其他实施方案中，单元在2.0C的C-倍率和3.4V电压下测得的容量相对于所述单元的制造商额定的预期容量减小不到20％、不到10％或不到5％，并且单元在1.0C的C-倍率和3.4V电压下测得的容量相对于所述单元的制造商额定的预期容量减小不到15％、不到10％或不到5％。
图7-8是示出在固定的0.2C放电率下，但在不同温度下取得的电池组的放电曲线的曲线图。图7示出了分别在室温(约23℃+/-2℃)和0℃下测得的放电曲线701a-702a，并且图8示出了在这些相同温度下的放电曲线701b-702b。从图7中可以看到，在0℃下的测得容量为约88％的预期容量。因此，在较低温度下操作装置会显著降低电池性能。相比之下，图8示出了低面比电阻的电池组122会产生非常相似的测得容量，而不管操作温度如何。
本发明的实施方案可以提供现有技术系统不能提供的各种优点。尤其是在可变电流消耗状态下，具有面比电阻较低的低容量电池的装置可以提供优于常规电池的电池寿命的改进。然而，使用具有低面比电阻的电池也可能会出现许多缺点，这就是为什么常规电池通常不利用这类设计的原因。例如，降低电池的ASR往往会导致能量密度的降低，这导致具有相同体积的电池的电池容量降低。然而，这种能量密度的降低的性能影响远远比不上在较高放电率和较低温度下实现的电池容量改进。
此外，为了实现更低的ASR，减小电极上的活性材料涂层的厚度以及较薄的分隔件可能会不利地导致电池单元的较高自放电率。因此，低ASR电池可能会提供缩短的储存和待机寿命。然而，使用具有较高自放电率的电池的影响因用户在将装置储存一段较长时间之后有能力简单地对电池进行再充电而得到缓解。
本发明的实施方案在用在仅具有用于小电池的空间，但具有相对较高的电流需求的电子装置，诸如电子书阅读器中时是特别有利的。本公开的实施方案可以根据以下条款来进行描述：
1.一种电子书阅读器装置，所述电子书阅读器装置包括：
显示器；
处理部件；
电池组，所述电池组包括：
保护电路模块；以及
锂离子可再充电电池单元，所述电池单元具有小于400mAh的容量；小于3mm的厚度；小于或等于21Ohm-cm2的AC阻抗面比电阻(ASR)，所述AC阻抗面比电阻是在1KHz、23℃+/-2℃、0％至100％充电状态下测得的；以及小于或等于40Ohm-cm2的DC电阻ASR，所述DC电阻ASR是在0.5A、23℃+/-2℃下，在50毫秒脉冲内，在4.0V开路电压(或小于85％的充电状态)下测得的；以及
计算机可读存储器，所述计算机可读存储器存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时致使处理部件在可再充电电池单元达到大于或等于3.4V的截止电压时关闭电子装置。
2.如条款1所述的装置，其中可再充电电池单元具有：
大于300Wh/L的体积能量密度；以及
大于160Wh/kg的重量能量密度。
3.如条款1所述的装置，其中可再充电电池单元具有：
小于或等于0.070Ohm的电池AC阻抗；以及
小于或等于0.170Ohm的电池DC电阻。
4.一种电子装置，所述电子装置包括：
显示器；
处理部件；以及
可再充电电池单元，所述可再充电电池单元具有小于或等于约55Ohm-cm2的DC电阻面比电阻(ASR)，所述DC电阻面比电阻是在0.5A，23℃+/-2℃下，在50毫秒脉冲内，在4.0V开路电压或小于85％充电状态下测得的。
5.如条款4所述的装置，其中可再充电电池单元具有小于或等于约25Ohm-cm2的AC阻抗面比电阻(ASR)，所述AC阻抗面比电阻是在1KHz、23℃+/-2℃、0％至100％充电状态下测得的。
6.如条款4所述的装置，其中所述可再充电电池单元具有小于约400mAh的容量和小于3mm的厚度。
7.如条款4所述的装置，所述装置还包括：
计算机可读存储器，所述计算机可读存储器存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时致使处理部件在可再充电电池单元达到大于约3.6V的截止电压时关闭电子装置。
8.如条款4所述的装置，所述装置还包括：
壳体，所述壳体容纳可再充电电池单元；以及
补充电池模块，所述补充电池模块可移除地耦合至壳体并且被配置用来对可再充电电池单元进行再充电，所述补充电池模块具有大于1,000mAh的容量。
9.如条款4所述的装置，其中单元在2.0C的C-倍率和3.4V电压下测得的容量相对于所述单元的制造商额定的预期容量减小不到20％。
10.如条款4所述的装置，其中单元在1.0C的C-倍率和3.4V电压下测得的容量相对于所述单元的制造商额定的预期容量减小不到5％。
11.如条款4所述的装置，其中单元包括锂离子单元。
12.如条款4所述的装置，其中单元具有小于约5cm3的体积。
13.一种可再充电电池单元，所述可再充电电池单元包括：
阳极电极；
阴极电极；以及
分隔件，分隔件安置于阳极电极与阴极电极之间；
其中单元具有小于或等于约55Ohm-cm2的DC电阻面比电阻(ASR)，所述DC电阻面比电阻是在0.5A、23℃+/-2℃下、在50毫秒脉冲内，在4.0V开路电压或小于85％充电状态下测得的。
14.如条款11所述的可再充电电池单元，其中可再充电电池单元具有小于或等于约25Ohm-cm2的AC阻抗面比电阻(ASR)，所述AC阻抗面比电阻是在1KHz、23℃+/-2℃、0％至100％充电状态下测得的。
15.如条款11所述的可再充电电池单元，其中可再充电电池单元具有小于约400mAh的容量。
16.如条款11所述的可再充电电池单元，所述可再充电电池单元还包括：
壳体，所述壳体容纳可再充电电池单元；以及
补充电池模块，所述补充电池模块可移除地耦合至壳体并且被配置用来对可再充电电池单元进行再充电，所述补充电池模块具有大于1,000mAh的容量。
17.如条款11所述的可再充电电池单元，其中单元在2.0C的C-倍率和3.4V电压下测得的容量相对于制造商额定的预期容量减小不到20％。
18.如条款11所述的可再充电电池单元，其中单元在1.0C的C-倍率和3.4V电压下测得的容量相对于制造商额定的预期容量减小不到5％。
19.如条款11所述的可再充电电池单元，其中单元包括锂离子单元。
20.如条款11所述的可再充电电池单元，其中单元具有小于约5cm3的体积。
虽然已就特定实施方案和说明性附图描述了本发明，但是本领域普通技术人员将认识到本发明并不限于所描述的实施方案或附图。上述许多实施方案涉及电子书阅读器电子装置，并且具体而言涉及具有可移除的补充电池模块的电子书阅读器。这些实施方案对于电子书阅读器来说可能是特别有利的，因为电子书阅读器的用户对于较轻装置重量(例如，小于8盎司)和扩大的电池容量(例如，在再充电之间间隔几周或几个月的电池寿命)具有极高的期望。然而，在其他实施方案中，可以使用任何类型的电池供电式电子装置，例如移动电话、平板计算机、智能手表等等。
尽管本文描述的各种系统可以体现于如上所述由通用硬件执行的软件或代码，但是作为替代方案，所述系统也可以体现于专用硬件或软件/通用硬件和专用硬件的组合。如果体现于专用硬件，则每个系统可以被实施为采用多种技术中的任一种或其组合的电路或状态机。这些技术可以包括但不限于：具有逻辑门的离散逻辑电路，所述离散逻辑电路用于在施加一个或多个数据信号时实施各种逻辑功能；具有适当的逻辑门的专用集成电路或其他部件等。这类技术通常是本领域普通技术人员熟知的，并且因此在本文中未进行详细描述。如果体现于软件，则每个方框或步骤可以表示模块、代码段或部分，它们包括用于实施指定逻辑功能的程序指令。程序指令可以体现为以下两种形式：源代码，所述源代码包括以编程语言编写的人类可读语句；或机器代码，所述机器代码包括可由合适的执行系统，诸如计算机系统中的处理部件识别的数字指令。如果体现于硬件，则每个方框可以表示用于实施指定逻辑功能的电路或多个互连电路。
虽然本文描述的过程、流程图和方法可以描述特定执行顺序，但是应理解，执行顺序可以不同于所描述的顺序。例如，可以相对于所描述的顺序打乱两个或更多个方框或步骤的执行顺序。另外，可以同时或部分同时地执行两个或更多个方框或步骤。另外，在一些实施方案中，可以跳过或省略所述方框或步骤中的一个或多个。应理解，所有这类变化都处在本公开的范围内。
另外，本文描述的包括软件或代码的任何逻辑或应用程序可以体现于任何非暂态计算机可读介质，以供指令执行系统，诸如计算机系统中的处理部件使用或与所述处理部件结合使用。在这个意义上，逻辑可以包括例如包括指令和声明的语句，所述指令和声明可以从计算机可读介质取得并且由指令执行系统执行。在本公开的上下文中，“计算机可读介质”可以是可以含有、存储或维护本文描述的可供指令执行系统使用或与之结合使用的逻辑或应用程序的任何介质。计算机可读介质可以包括许多物理介质，例如像磁、光或半导体介质中的任一种。合适的计算机可读介质的更具体的实例包括但不限于：磁带、磁性软盘、磁性硬盘驱动器、存储卡、固态驱动器、USB快闪驱动器或光盘。另外，计算机可读介质可以是随机存取存储器(RAM)，包括例如静态随机存取存储器(SRAM)和动态随机存取存储器(DRAM)或磁性随机存取存储器(MRAM)。此外，计算机可读介质可以是只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM))或其他类型的存储器装置。
应强调，本公开的上述实施方案仅仅是为了清楚地理解本公开的原理而阐述的实现方式的可能实例。在实质上未脱离本公开的精神和原理的情况下，可以对上述实施方案进行许多变化和修改。所有这类修改和变化在本文中意在被包括在本公开的范围内，并且受所附权利要求的保护。

Claims (20)

1.一种电子装置，所述电子装置包括：
可再充电电池单元，其包括：
阳极电极；
阴极电极；以及
分隔件，所述分隔件安置于所述阳极电极与所述阴极电极之间；
其中所述可再充电电池单元具有小于400mAh的容量以及小于或等于55Ohm-cm2的DC电阻面比电阻ASR，所述DC电阻面比电阻ASR是在0.5A、23℃+/-2℃下，在50毫秒脉冲内，在4.0V开路电压或小于85％充电状态下测得的。
2.根据权利要求1所述的电子装置，所述电子装置进一步包括：
显示器；以及
处理部件。
3.根据权利要求2所述的电子装置，其中所述可再充电电池单元具有小于或等于25Ohm-cm2的AC阻抗面比电阻ASR，所述AC阻抗面比电阻ASR是在1KHz、23℃+/-2℃、0％至100％充电状态下测得的。
4.根据权利要求2所述的电子装置，其中所述可再充电电池单元具有小于3mm的厚度。
5.根据权利要求2所述的电子装置，所述电子装置进一步包括：
计算机可读存储器，所述计算机可读存储器存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时致使所述处理部件在所述可再充电电池单元达到大于3.6V的截止电压时关闭。
6.根据权利要求2所述的电子装置，所述电子装置进一步包括：
壳体，所述壳体容纳所述可再充电电池单元；以及
补充电池模块，所述补充电池模块可移除地耦合至所述壳体并且被配置用来对所述可再充电电池单元进行再充电，所述补充电池模块具有大于1,000mAh的容量。
7.根据权利要求2所述的电子装置，其中所述可再充电电池单元在2.0C的C-倍率和3.4V电压下测得的容量相对于所述可再充电电池单元的制造商额定的预期容量减小不到20％。
8.根据权利要求2所述的电子装置，其中所述可再充电电池单元在1.0C的C-倍率和3.4V电压下测得的容量相对于所述可再充电电池单元的制造商额定的预期容量减小不到5％。
9.根据权利要求2所述的电子装置，其中所述可再充电电池单元具有小于5cm3的体积。
10.根据权利要求2所述的电子装置，所述电子装置进一步包括有效检测所述可再充电电池单元何时达到截止电压的保护电路。
11.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述可再充电电池单元具有小于或等于25Ohm-cm2的AC阻抗面比电阻ASR，所述AC阻抗面比电阻ASR是在1KHz、23℃+/-2℃、0％至100％充电状态下测得的。
12.根据权利要求1所述的电子装置，所述电子装置进一步包括：
壳体，所述壳体容纳所述可再充电电池单元；以及
补充电池模块，所述补充电池模块可移除地耦合至所述壳体并且被配置用来对所述可再充电电池单元进行再充电，所述补充电池模块具有大于1,000mAh的容量。
13.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述可再充电电池单元在2.0C的C-倍率和3.4V电压下测得的容量相对于制造商额定的预期容量减小不到20％。
14.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述可再充电电池单元在1.0C的C-倍率和3.4V电压下测得的容量相对于制造商额定的预期容量减小不到5％。
15.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述可再充电电池单元包括锂离子电池单元。
16.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述可再充电电池单元具有小于5cm3的体积。
17.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述可再充电电池单元具有：
大于300Wh/L的体积能量密度；以及
大于160Wh/kg的重量能量密度。
18.权利要求1所述的电子装置，其中所述可再充电电池单元具有：
小于或等于0.070Ohm的单元AC阻抗；以及
小于或等于0.170Ohm的单元DC电阻。
19.权利要求1所述的电子装置，其中所述可再充电电池单元的所述容量小于300mAh。
20.权利要求1所述的电子装置，其中所述可再充电电池单元具有小于400mAh的所述容量和小于或等于55Ohm-cm2的所述DC电阻面比电阻ASR以使得所述可再充电电池单元在2.0C的C-倍率和3.4V电压下的第一测得容量相对于所述可再充电电池单元的第一预期容量减小不到20％且所述可再充电电池单元在1.0C的C-倍率和3.4V电压下的第二测得容量相对于所述可再充电电池单元的第二预期容量减小不到15％。
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