CN202712353U - 一种锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂离子电池，包括电量存储单元，设置在电量存储单元外部起保护作用的电池防护单元，与电量存储单元连接的用于保护和控制电池的电路单元，以及与电池保护单元固定连接的电极单元，电量存储单元与电极单元分别电连接到电路单元。本实用新型根据干电池的标准将锂离子电池和保护电路整合在一起，有效对锂离子电池进行标准化，进一步设置电压调节电路，能够将锂离子电池的输出电压调整到与普通干电池一样，从而能够完全代替干电池；同时设置了电压调节装置调节锂电池的输出电压，应用更加方便灵活，拟补了干电池的各种缺点，更加环保，寿命更长。

Description

一种锂离子电池

技术领域

本实用新型涉及一种锂离子电池，尤其指一种标准化可代替普通干电池的锂离子电池。

背景技术

干电池分一次干电与二次干电。一次干电池已经发展成为一个大的家族，到目前为止已经约有100多种。常见的有普通锌-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。价格低廉是一次电池的优点，但缺点也是明显的：容量低、漏液、高自放电率，不适合需要大电流和较长期连续工作的场合，另外原材料浪费很大（使用寿命短）。二次干电池，如镍镉电池(Ni-Cd)、镍氢电池(Ni-H)，虽说可以反复充放电，但其也存在记忆效应，而且二次干电池也因为本身的特性，导致相当多的电池因使用不当而影响电池的使用寿命。

另外，完成使用价值或因使用不当而报废的干电池随意丢弃，或混入生活垃圾中被一起填埋，久而久之，渗出的重金属便会污染地下水和土壤，造成严重的环境问题。尽管人们采取了多种措施回收废旧电池，但由于种种原因至今效果仍很不理想。随意丢弃干电池，不仅污染环境、危害人体健康，而且也浪费资源。

随着电池行业的发展，一种性能更好的电池——锂离子电池（Li-Ion）也被广泛应用到各行各业。锂离子电池不存在记忆效应； 相同的容量下，体积非常小（比能量高）； 使用电压为3.7 V，是镍镉电池、镍氢电池的3倍； 可使用的温度范围广(-20℃~60℃)，而镍氢电池为(0℃~50℃)。同时锂离子电池的自放电率也比较低。锂离子电池为完全环保电池，回收简单。已批量使用在移动数码等多种领域。但锂离子电池的使用通常与用电器的设计紧密相关，形状体积各异，标准性差，多数情况到用电器闲置时，该锂电池无法给其它用电器供电。而当用电器损坏后，即使电池还能使用也得跟着报废。

锂离子电池在干电池领域，多是使用在需要多节电池使用的场合。市面上有一种标准化的配合占位桶（具有电池外形的电路导通零件）使用的“锂离子电池”，然而实质上这类电池实质上为锂离子电池电芯，不能称为锂离子电池，因为通常所讲的锂离子电池都需要安装安全保护板，以防止锂电池因不当使用，而出现的过放、短路等影响锂离子电池性能降低与起火、爆炸等安全事故。此种锂离子电池需要与占位桶配合使用，且电压高无法使用在普通单节干电池的场合运用。

对比干电池的种种不足以及锂离子电池的容量大、环保等各种优点，使用锂离子电池来代替干电池是十分迫切的需求，由于锂离子电池需要安全保护板以及电压较高的特性，目前还没有可以完全代替干电池的产品出现。

实用新型内容

为了实现锂电池的标准化并且能够代替干电池，本实用新型提供一种标准化可代替普通干电池的锂离子电池的设计方案。

一种锂离子电池，包括电量存储单元，设置在电量存储单元外部起保护作用的电池防护单元，还设置有与电量存储单元连接的用于保护和控制电池的电路单元、以及与电池保护单元固定连接的电极单元；

所述电量存储单元与电极单元分别电连接到电路单元。

具体的，所述电路单元包括用于保护电量存储单元的电池保护电路以及用于调节电池输出电压的电压调节电路，并设置有与电量存储单元正、负极连接的连接接点对，以及与电池防护单元连接的连接部；电路单元设置于电量存储单元的任意一端。

更具体的，所述电池防护单元包括外壳、设置于电量存储单元外部为电量存储单元提供绝缘保护的第一绝缘部件。 

优选的，所述电量存储单元为圆柱体，与圆筒状的电池防护单元配合使用。

优选的，所述第一绝缘部件为套接于电量存储单元设有电路单元的一端的绝缘套以及电量存储单元另一端的绝缘片。

具体的，所述电极单元包括与电池防护单元连接的第二绝缘部件以及设置于第二绝缘部件外侧与电路单元连接的电极片；电极单元的数量为至少一个。

进一步的，所述电极片通过导线焊接或卯接于电路单元上，或者通过金属连接件直接焊接或贴片在电池电路单元上。

优选的，电路单元还设置有控制电压调节电路工作的电压调节装置。

优选的，所述电压调节装置包括一个位于电路单元外侧的电压调节按钮，并在电极单元的绝缘片上对应电压调节按钮的位置处设有缺口。

优选的，还设置有连接于电路单元的电量及充电指示单元，电量及充电指示单元设置于电量存储单元的外壁或电路单元外侧，其对应安装位置设置透明孔或镂空缺口。

优选的，电路单元还设置有充放电端口，电池防护单元在其对应安装位置设置开口。

优选的，电极片、第二绝缘部件与电池防护单元可通过填充粘性物质进行固定或通过设置在电池防护单元的外壳的卡扣固定。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：（1）根据干电池的标准将锂离子电池和保护电路整合在一起，有效对锂离子电池进行标准化；（2）进一步设置电压调节电路，能够将锂离子电池的输出电压调整到与普通干电池一样，从而能够完全代替干电池；（3）同时设置了电压调节装置调节锂电池的输出电压，应用更加方便灵活；（4）弥补了干电池的各种缺点，更加环保，寿命更长。

附图说明

图1为本实用新型所述锂离子电池的结构示意图；

图2为电芯与电路单元的安装状态示意图；

图3为电芯与电路单元的安装状态局部放大示意图；

图4为图2所述部件与第一绝缘部件的安装状态示意图；

图5为图4所述部件与外壳的安装状态示意图；

图6为图5所述部件与电极单元的安装状态示意图；

图7为增加了电压调节装置的锂离子电池安装状态示意图；

图8为设置有卡扣的外壳结构示意图。

具体实施方式

为了让本领域的技术人员能够更好地了解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型作进一步的阐述。

如图1所示，本实用新型揭示了一种锂离子电池，包括电量存储单元1，设置在电量存储单元1外部起保护作用的电池防护单元，还设置有与电量存储单元1连接的用于保护和控制电池的电路单元2、以及与电池保护单元固定连接的电极单元3；所述电量存储单元1与电极单元3分别电连接到电路单元2。

所述电路单元2包括用于保护电量存储单元1的电池保护电路以及用于调节电池输出电压的电压调节电路；电路单元2设置于电量存储单元1的任一端。

所述电池防护单元包括外壳41、设置于电量存储单元1外部为电量存储单元1提供绝缘保护的第一绝缘部件。电量存储单元为圆柱体，与圆筒状的电池防护单元配合使用。第一绝缘部件为套接于电量存储单元设有电路单元的一端的绝缘套42以及电量存储单元另一端的绝缘片43。

所述电极单元3包括与电池防护单元连接的第二绝缘部件、设置于第二绝缘部件外侧与电路单元连接的电极片；电极单元的数量为至少一个。电极片通过导线焊接或卯接于电路单元上，或者通过金属连接件直接焊接或贴片在电池电路单元上。

在本实施例中，采用锂离子电芯（下称电芯）作为电量存储单元，并在图2-7中采用与电量存储单元相同的标号。电极单元为两个，其中包括作为负电极的第二绝缘部件31a与电极片32a，以及作为正电极的第二绝缘部件31b与电极片32b。

如图2和3所示，将电路单元2设置于电芯1的一端，并通过其连接接点对21分别与电芯1的正、负极连接，并通过连接部22与外壳连接，形成组件100，实现电芯与电路单元2的电路导通。连接接点对与电芯1的正、负极连接可采用导线锡焊或点焊的方式，连接部22与外壳的连接可采用点焊的方式或者卡扣的方式连接（图中未画出）。

需要说明的是，在某些应用场合也可以根据需求只采用一个电极单元作为负电极，如有些电池防护单元包括外壳集成正电极，这时就不必要在增设正电极，只需通过导线等方式将该正电极连接到电路单元的连接接点对对应的连接点。

如图4和5所示，将绝缘套42套接于组件100设置电路单元的一端，并将绝缘片43安装在组件100的另一端，形成组件101。绝缘套42与绝缘片43用于防止电芯1与电路单元之间的除正负极和连结点对21之外的电路导通，同时防止组件101与其他金属零件之间的电路导通。安装完绝第一缘部件后，将外壳41套接于组件101上，形成组件102。可以通过点焊或锡焊的方式将电路单元与外壳41连接在一起。

在本实施例中，通过金属连接件来连接导通电极片和电路单元。如图1和6所示，将作为负极端的电极单元的金属连接件33通过点焊等方式设置在电路单元相应的导电通路上，第二绝缘部件31a安装到组件102的外壳上，其缺口应处于与金属连接件33相应的位置，从而形成组件103，再将电极片32a安装于第二绝缘部件31a上，电极片32a与金属连接件33紧密接触，此时电极片32a通过金属连接件33连接到电路单元形成通路。电极片32a与金属连接件33可通过锡焊的方式进一步加固连接。另一端的作为正极端电极单元的第二绝缘部件31b安装到组件102的外壳上，电极片32b通过导线连接到电路单元2后安装到第二绝缘部件31b上。电极单元安装完后得到锂离子电池104。

为了让连接结构更加牢固，电极片、第二绝缘部件与电池防护单元可通过填充粘性物质进行固定或通过设置在电池防护单元的外壳的卡扣固定，在本实施例中，如图8所示，外壳的端部设置有一个环状的卡扣5，通过卡扣5将电极片和第二绝缘部件压紧固定于外壳上。

锂离子电池104的形状体积等规格与普通干电池完全一样，而其电路单元的电压调节电路能将锂离子电池104的输出电压降为1.5V或1.2V，从而可以直接替换普通干电池。需要说明的是，在电池进行充电时，由于锂离子电芯电压较高，此时电路板的电压转换功能不作用，外部充电设备直接对锂离子电芯充电。

作为一个优选方案，为了使锂离子电池能够得到更好更灵活的运用，电路单元还设置有控制电压调节电路工作的电压调节装置。电压调节装置包括一个位于电路单元外侧的电压调节按钮，并在电极单元的绝缘片上对应电压调节按钮的位置处设有缺口。

如图7所示，电压调节装置的电压调节按钮5设置在电路单元中间，并在作为负极的电极单元的电极片32a的中心位置开一小孔，可以通过该小孔直接操作电压调节按钮5达到调节锂离子电池输出电压的目的。

为了能够让用户更好了解电池的使用状态，还设置有连接于电路单元的电量及充电指示单元，电量及充电指示单元设置于电量存储单元的外壁或电路单元外侧，其对应安装位置设置透明孔或镂空缺口。这样，用户能够很直观地通过电量及充电指示单元了解锂离子电池的使用状态，不仅方便用户的使用同时也对锂离子电池的使用寿命提高带来一定的有益效果。

实际上，电池有时在应用是需要对其进行充放电的操作，但一般电池都需要符合其规格的充放电设备，为了是充放电更加灵活，电路单元还设置有充放电端口，电池防护单元在其对应安装位置设置开口。采用此端口可使用如手机充电器等为电池进行充电，甚至可以反过来为手机充电。

本实施例只是本实用新型的较优实施方式，需要说明的是，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种锂离子电池，包括电量存储单元，设置在电量存储单元外部起保护作用的电池防护单元，其特征在于，还设置有与电量存储单元连接的用于保护和控制电池的电路单元，以及与电池防护单元固定连接的电极单元；

所述电量存储单元与电极单元分别电连接到电路单元。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述电路单元包括用于保护电量存储单元的电池保护电路以及用于调节电池输出电压的电压调节电路，并设置有与电量存储单元正、负极连接的连接接点对，以及与电池防护单元连接的连接部；

电路单元设置于电量存储单元的任意一端。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述电池防护单元包括外壳、分别设置于电量存储单元两端为电量存储单元提供绝缘保护的第一绝缘部件。

4.根据权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于，所述电量存储单元为圆柱体，与圆筒状的电池防护单元配合使用。

5.根据权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于，所述第一绝缘部件包括套接于电量存储单元设有电路单元一端的绝缘套以及设于电量存储单元另一端的绝缘片。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述电极单元包括与电池防护单元连接的第二绝缘部件以及设置于第二绝缘部件外侧与电路单元连接的电极片；

电极单元的数量为至少一个；

所述电极片通过导线焊接或卯接于电路单元上，或通过金属连接件直接焊接或贴片在电池电路单元上。

7.根据权利要求1-6任一项所述的锂离子电池，其特征在于，电路单元还设置有控制电压调节电路工作的电压调节装置，所述电压调节装置包括一个位于电路单元外侧的电压调节按钮，并在电极单元的绝缘片上对应电压调节按钮的位置处设有缺口。

8.根据权利要求7所述的锂离子电池，其特征在于，还设置有连接于电路单元的电量及充电指示单元，电量及充电指示单元设置于电量存储单元的外壁或电路单元外侧，电池防护单元在其对应安装位置设置透明孔或镂空缺口。

9.根据权利要求8所述的锂离子电池，其特征在于，电路单元还设置有充放电端口，电池防护单元在其对应安装位置设置开口。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，电极片、第二绝缘部件与电池防护单元可通过填充粘性物质进行固定或通过设置在电池防护单元的外壳的卡扣固定。

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