CN201174404Y

CN201174404Y - 一种可充电电池

Info

Publication number: CN201174404Y
Application number: CNU2008200933032U
Authority: CN
Inventors: 徐森林; 尹晓慧
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-04-03
Filing date: 2008-04-03
Publication date: 2008-12-31
Anticipated expiration: 2018-04-03

Abstract

本实用新型提供了一种可充电电池，包括：锂电池芯，电池外壳和用于控制锂电池芯充放电的线路板；所述电池外壳内设置有一空腔，所述锂电池芯及线路板封装在所述电池外壳的内腔内，所述锂电池芯的输出电极与所述线路板的一接线端相连，所述线路板的另一接线端连接所述可充电电池的外设电极端，该外设电极端设置在所述电池外壳的外部。本实用新型的电池无记忆效应，能够随时进行充放电，能量密度高、无污染，寿命长，可用于替代现有的5号或7号干电池及镍氢电池和镍镉电池。

Description

一种可充电电池

技术领域

本实用新型涉及一种电池，尤其涉及的是，一种可充电电池。

背景技术

目前，很多小电器(如男士电动剃须刀、数码相机)、或者小孩子的电动玩具中，常常需要使用5号或7号干电池(常见的干电池有：普通锌-锰干电池、碱性锌-锰干电池、镁-锰干电池、锌-空气电池、锌-氧化汞电池、锌-氧化银电池、锂-锰电池等)，这样的电池无法进行充电，而且使用时间短，会导致环境污染。

另外，现有市场上也存在一些可充电的电池，如可充电的镍氢电池和镍镉电池，可用于代替市面上通用的干电池，其可以循环使用。但是，这种镍氢和镍镉充电电池也存在以下几个缺点：(1)具有记忆效应，从而导致镍氢和镍镉电池在进行充电时，需要进行一定时间到放电管理，操作繁琐；(2)在长时间不使用电池时会导致电池短路或充不进电，电池容量降低，影响使用寿命，大大地缩短了使用周期；(3)镍镉电池中的镉金属对环境有污染。

综上所述，可见现有技术存在缺陷一定的缺陷，需要进一步地改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可充电电池，其无记忆效应，能够随时进行充放电，能量密度高、无污染，寿命长，可用于替代现有的5号或7号干电池及镍氢电池和镍镉电池。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型公开了一种可充电电池，所述电池包括：锂电池芯，电池外壳和用于控制锂电池芯充放电的线路板；所述电池外壳内设置有一空腔，所述锂电池芯及线路板封装在所述电池外壳的内腔内，所述锂电池芯的输出电极与所述线路板的一接线端相连，所述线路板的另一接线端连接所述可充电电池的外设电极端，该外设电极端设置在所述电池外壳的外部。

其中，所述锂电池芯是锂二氧化硫电池、锂亚硫酰氯电池、液态锂离子电池、聚合物锂离子电池中的一种。

其中，所述电池外壳为圆柱形。

其中，所述电池外壳包括负极外壳和正极外壳，所述负极外壳和正极外壳相连形成一空腔结构，所述锂电池芯及线路板均位于该空腔结构中。

其中，所述负极外壳为导电金属外壳。

其中，所述正极外壳上设置有一个外设正电极端，该正电极端通过所述正极外壳上设置的通孔与所述线路板的另一接线端相连。

其中，所述锂电池芯是单个锂电池、或者由多个锂电池构成的锂电池组。

其中，所述线路板上设置有：锂电池保护电路、直流电压转换电路、锂电池充电管理电路和用于防止充电电流流入到所述直流电压转换电路中的反向截止单元；所述锂电池保护电路的电源输入端与所述锂电池芯相连，该锂电池保护电路的过流检测端连接所述直流电压转换电路的输入端和所述锂电池充电管理电路的充电电流输出端，所述锂电池保护电路用于检测所述锂电池芯的充放电电流大小，并根据检测结果对所述锂电池芯进行保护；所述直流电压转换电路的输出端通过所述反向截止单元连接可充电电池的输出端，所述直流电压转换电路用于将所述锂电池芯的输出电压降至所述可充电电池的额定输出电压；所述锂电池充电管理电路的电压输入端连接可充电电池的输出端，其用于将施加在可充电电池的输出端的充电电压转换为所述锂电池芯所需要的充电电流。

其中，所述线路板的设置有至少一个定位槽，所述负极外壳的一个端上设置有至少一个凸起，此凸起和所述定位槽适配连接，并且所述凸起和定位槽的个数一致，用于将所述线路板固定在所述电池外壳上。

其中，在所述正极外壳上设置至少一个凸起，用于与所述线路板上的定位槽进行适配连接。

采用上述方案，本实用新型通过将锂电池及其控制电路封装成一电池结构，用以替代现有的5号或7号干电池及镍氢电池和镍镉电池。本实用新型的电池保留了锂电池的优点，如电池容量大、充电时间短、重量轻、无污染、使用时间长，并且其结构简单、制作方便。

附图说明

图1为本实用新型可充电电池的结构示意图；

图2为本实用新型线路板上的电路结构框图；

图3为图2中锂电池保护电路和锂电池充电管理电路的原理图；

图4为图2中直流电压转换电路和反向截止单元的原理图；

图5为的A-A向剖视图；

图6为图1中线路板的B-B向剖视图；

图7为图1中负极外壳的B-B向剖视图。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本实用新型的技术方案。

如图1所示，本实用新型提供了一种可充电电池，其含有以下几个部分：用于供给及存储电能的锂电池芯203、电池外壳211和线路板220；线路板220用于控制锂电池芯203的充放电过程，起到对锂电池芯203的保护作用。如图1所示，电池外壳211内设置有一空腔，锂电池芯203及线路板220封装在电池外壳211的内腔内，锂电池芯203的输出电极与线路板220的一接线端相连，线路板220的另一接线端连接所述可充电电池的外设电极端(比如，下面所述的外设正电极端230)，该外设电极端设置在电池外壳211的外部，便于进行电压的输出或充电电流的输入。这里所述的锂电池芯203可以是锂二氧化硫电池、锂亚硫酰氯电池、液态锂离子电池(LIB)、聚合物锂离子电池(PLB)等中的一种。并且所述锂电池芯203可以是单个锂电池、也可以是由多个锂电池构成的锂电池组。

上述可充电电池可以根据需要制作成不同的形状，比如，依据5号电池或者7号电池的形状，将电池外壳211的外观做成圆柱形，并按5号电池或者7号电池的规格制作图1所示的可充电电池，即可用于替换现有的5号或者7号干电池以及可充电的镍氢和镍镉电池，应用于儿童电动玩具、小型家用电器等领域。由于本实用新型图1所示的电池采用的是锂电池芯，所以其具有锂电池的所有优点。例如，相对于镍氢和镍镉电池，本实用新型的可充电电池具有以下优点：1、不具有记忆效应，其根据需要可随时进行充电或放电；2、容量大；3、其循环寿命高，在正常条件下，充放电周期可超过500次；4、具有高能量密度，重量小；5、其不含有诸如镉、铅、汞之类的有害金属物质，所以无污染；6、充电时间短；7、如果本实用新型采用锂离子电池作为锂电池芯，则由于其不含金属锂，因而不受飞机运输关于禁止在客机携带锂电池等规定的限制。

如图1所示，电池外壳211包括负极外壳213和正极外壳212，所述负极外壳213为导电金属外壳，其可直接作为本实用新型可充电电池的外设负电极端240；正极外壳212可直接作为外设正电极使用，也可以在其上设置一个外设正电极作为本实用新型可充电电池的外设正电极端230。负极外壳213和正极外壳212相连，其内部形成一空腔结构，锂电池芯203及线路板220均位于其中。负极外壳213和正极外壳212不能形成电连接，并且必须将线路板220固定在空腔内，所以它们之间可以存在多种连接方式，例如以下连接方式。

如图6所示，线路板220的设置有至少一个定位槽231。如图7所示，负极外壳213的一个端上设置有至少一个凸起214，此凸起214和定位槽231适配连接，并且凸起214和定位槽231的个数一致，用于将线路板220固定在电池外壳211上，避免线路板220因碰撞导致损坏。如图6所示，线路板220上设置的是截面为半圆形的定位槽231，同样的道理，如果空间允许，线路板220上也可以设置通孔，用于定位。相应的，在正极外壳212上可以如图7所示设置至少一个凸起，用于与线路板220上的定位槽或定位孔进行适配连接，也可以如图6所示设置定位槽或定位孔，用于与负极外壳213上的凸起进行适配连接，从而实现负极外壳213、正极外壳212以及线路板220的连接，并在它们的连接部分采用焊接或者粘接等方式进行固定。

如图1所示，若负极外壳213采用导电金属，为了避免正极外壳212和负极外壳213的短路，正极外壳212可以采用绝缘材料，或者正极外壳212和负极外壳213采用绝缘连接的方式。若正极外壳212采用绝缘材料，那么，可以在正极外壳212的端面设置一个外设电极端230，外设电极端230通过正极外壳212上设置的通孔与线路板220的另一接线端，用于电压的输出或充电电流的输入。

如图1所示，上述线路板220采用双面PCB制板方式，在其上下两面均设置有电路结构221、222。如图2所示，所述线路板220用于控制锂电池芯203的输入输出，则其上设置有：锂电池保护电路223、直流电压转换电路224、锂电池充电管理电路226和反向截止单元225。锂电池保护电路223的电源输入端与锂电池芯203相连，该锂电池保护电路223的过流检测端VDD-BAT连接直流电压转换电路224的输入端和锂电池充电管理电路226的充电电流输出端，锂电池保护电路223用于检测锂电池芯203的充放电电流大小，并根据检测结果对锂电池芯203进行保护，如进行过放或过充的保护。直流电压转换电路224的输出端通过反向截止单元225连接本实用新型可充电电池的输出端V-OUT(即图1所示的外设正电极端230)，直流电压转换电路224用于将锂电池芯203的输出电压降至所述可充电电池的额定输出电压，反向截止单元225则防止充电电流流入到直流电压转换电路224中。锂电池充电管理电路226的电压输入端连接可充电电池的输出端V-OUT，其用于对锂电池芯203的充电电流进行实时控制，并将可充电电池的输出端V-OUT输入的充电电压转换为锂电池芯203所需要的充电电流。

例如，若本实用新型的可充电电池采用单节锂电池BT1，则其输出电压为3.7V左右，所以其输出的3.7V电压依次通过锂电池保护电路223和直流电压转换电路224后转换为1.5V或1.8V输出，经过反向截止单元225后可以在本实用新型可充电电池的输出端V-OUT(即外设正电极端230)获得1.5V或1.8V。在电池需要进行充电时，在可充电电池的输出端V-OUT(即外设正电极端230和外设负电极端240之间)施加4.5V～5.5V的充电电压，该充电电压依次通过锂电池充电管理电路226和锂电池保护电路223后输出充电电流给单节锂电池BT1，直到充电完毕，则自动停止充电。

如图3和图4所示，在实现具体电路时，这里的锂电池保护电路223可以采用型号为CR6002B的锂电池保护芯片U3，直流电压转换电路224可以采用型号为EML3416的直流转换芯片U2，锂电池充电管理电路226可以采用型号为EMC-5754的单节锂电池充电芯片U1，反向截止单元225可以采用一个二极管来实现。

如图3所示，锂电池保护芯片U3的正电源输入端VDD(即芯片的1、2脚)连接单节锂电池BT1的正极，单节锂电池BT1的负极接地，锂电池保护芯片U3的过流检测端/充电器正输入端VM(即芯片的7、8脚)连接图4中直流转换芯片U2的电压输入端VIN(即芯片的6脚)。如图4所示，直流转换芯片U2的7脚(即芯片的VIN_CLN端)、6脚、5脚(即芯片的另一个VIN端)、3脚(即芯片的VSS_PWR端)相连，并通过电容C3接地。直流转换芯片U2的8脚(即芯片的EN端)通过电阻R5连接直流转换芯片U2的电压输入端VIN，直流转换芯片U2的8脚通过电阻R3连接直流转换芯片U2的2脚(即芯片的VSS_CLN端)，并接地；直流转换芯片U2的2脚通过电阻R6连接直流转换芯片U2的1脚(即芯片的VFB端)，直流转换芯片U2的1脚通过电阻R4连接一二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接可充电电池的输出端V-OUT(即图1所示的外设正电极端230)，二极管D2的阳极通过电感L1连接直流转换芯片U2的4脚(即芯片的SW端)，二极管D2的阳极还通过电容C2接地。如图3所示，单节锂电池充电芯片U1的电压输入端VIN(即芯片的4脚)连接可充电电池的输出端V-OUT(即图1所示的外设正电极端230)，并且该端通过电容C1接地。单节锂电池充电芯片U1的控制端PROG(即芯片的5脚)通过电阻R2接地，单节锂电池充电芯片U1的充电电流输出端BAT(即芯片的3脚)连接锂电池保护芯片U3的过流检测端/充电器正输入端VM。单节锂电池充电芯片U1的充电状态检测端CHGB(即芯片的1脚)依次通过一个电阻R1和发光二极管D1连接可充电电池的输出端V-OUT(即图1所示的外设正电极端230)，当可充电电池的输出端V-OUT输入高电压时，发光二极管D1导通并给于提示。从上述电路可以看出，二极管D2充当了反向截止单元225，起到了阻止充电电流进入直流电压转换电路224中的作用，从而保护了直流电压转换电路224。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims

1、一种可充电电池，其特征在于，所述电池包括：锂电池芯，电池外壳和用于控制锂电池芯充放电的线路板；

所述电池外壳内设置有一空腔，所述锂电池芯及线路板封装在所述电池外壳的内腔内，所述锂电池芯的输出电极与所述线路板的一接线端相连，所述线路板的另一接线端连接所述可充电电池的外设电极端，该外设电极端设置在所述电池外壳的外部。

2、根据权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，所述锂电池芯是锂二氧化硫电池、锂亚硫酰氯电池、液态锂离子电池、聚合物锂离子电池中的一种。

3、根据权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，所述电池外壳为圆柱形。

4、根据权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，所述电池外壳包括负极外壳和正极外壳，所述负极外壳和正极外壳相连形成一空腔结构，所述锂电池芯及线路板均位于该空腔结构中。

5、根据权利要求4所述的可充电电池，其特征在于，所述负极外壳为导电金属外壳。

6、根据权利要求4所述的可充电电池，其特征在于，所述正极外壳上设置有一个外设正电极端，该正电极端通过所述正极外壳上设置的通孔与所述线路板的另一接线端相连。

7、根据权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，所述锂电池芯是单个锂电池、或者由多个锂电池构成的锂电池组。

8、根据权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，所述线路板上设置有：锂电池保护电路、直流电压转换电路、锂电池充电管理电路和用于防止充电电流流入到所述直流电压转换电路中的反向截止单元；

所述锂电池保护电路的电源输入端与所述锂电池芯相连，该锂电池保护电路的过流检测端连接所述直流电压转换电路的输入端和所述锂电池充电管理电路的充电电流输出端，所述锂电池保护电路用于检测所述锂电池芯的充放电电流大小，并根据检测结果对所述锂电池芯进行保护；

所述直流电压转换电路的输出端通过所述反向截止单元连接可充电电池的输出端，所述直流电压转换电路用于将所述锂电池芯的输出电压降至所述可充电电池的额定输出电压；

所述锂电池充电管理电路的电压输入端连接可充电电池的输出端，其用于将施加在可充电电池的输出端的充电电压转换为所述锂电池芯所需要的充电电流。

9、根据权利要求4所述的可充电电池，其特征在于，所述线路板的设置有至少一个定位槽，所述负极外壳的一个端上设置有至少一个凸起，此凸起和所述定位槽适配连接，并且所述凸起和定位槽的个数一致，用于将所述线路板固定在所述电池外壳上。

10、根据权利要求9所述的可充电电池，其特征在于，在所述正极外壳上设置至少一个凸起，用于与所述线路板上的定位槽进行适配连接。