TWM525000U - 電池組合及其佔位電池 - Google Patents

Description

電池組合及其佔位電池

本創作在於提供一種電池組合及其佔位電池，特別是指一種包括鋰離子電池以及不提供電力的假電池(或稱佔位電池)的電池組合，以安全的提供相符於二顆AA型式或AAA型式的圓柱形碳鋅或鹼性電池串聯後的電壓。

一般二顆AA型式或AAA型式的圓柱形碳鋅或鹼性(鋅錳)電池串聯後可以提供最高約3.3伏特的電壓給電子裝置，然而其缺點是一次式，不可充電電池，不符合環保的趨勢。

目前常見用以取代上述一次性電池的可充電式電池，常見的有鎳鎘電池(Ni-Cd)，或鎳氫電池(Ni-MH)。鎳鎘電池的缺點是記憶效應及鎘的重金屬污染。鎳氫電池(NiMH)是由鎳鎘電池(NiCd battery)改良而來的，以能吸收氫的金屬代替鎘(Cd)。優點在於比鎳鎘電池更高的電容量、較不明顯的記憶效應、以及較低的環境污染(不含有毒的鎘)。只是上述可充電式電池串聯後的電壓為2.4伏特，無法提供相當於上述一次性電池的3.3伏特電壓。

雖然有鋰離子電池被發展出來，具有高能量密度，無記憶效應。例如，鋰鈷電池的輸出電壓介於4.2至3.0伏特之間，但由於其電壓過高，不適合用以取代上述一次性電池。另外，磷酸鋰鐵電池，輸出電壓介於3.6至2.0伏特之間，同樣存在上述的問題。

補充說明的是，「鋰電池」與上述「鋰離子電池」不同，嚴格 意義是指鋰原電池，內含純態的鋰金屬，為一次性使用、不可充電。通常稱為鋰錳電池，鋰-二氧化錳電池，標稱電壓為3.0伏特，截止電壓是2.0伏特，放電電壓比較平穩，適合大功率放電。通常被發展為一次性的鈕扣型電池。其最大缺點是無法充電。

因此，如何以可充電式鋰離子電池安全的取代二顆AA型式或AAA型式的圓柱形電池，且提供相符的電壓，是業界有待解決的。

本創作在於提供一種電池組合，使用單一鋰離子電池配合一佔位電池，以安全的替代兩顆串聯的AA型式或AAA型式電池，且提供相符的電壓。

為達上面所描述的，本創作提供一種電池組合，包括一鋰離子電池，呈圓柱狀，具有一正極位於其一端、及一負極位於其另一端；以及一佔位電池，其外形相同於上述鋰離子電池的外形，具有一殼體、一突出於上述殼體一端的正極部、及一設於上述殼體另一端的負極部；該佔位電池具有一降壓保護組件係設於該殼體內部，上述降壓保護組件電性連接於上述佔位電池的上述正極部與上述負極部之間，上述降壓保護組件具有一限流元件、及一電性連接於上述限流元件的降壓元件；當上述鋰離子電池串聯於上述佔位電池，上述降壓元件降低上述鋰離子電池的電壓，上述限流元件限制流出上述佔位電池的電流。

本創作還在於提供一種佔位電池，與一鋰離子電池串聯，以安全的替代兩顆串聯的AA型式或AAA型式電池，且提供相符的電壓。

為達上面所描述的，本創作提供一種佔位電池，可選擇的與一鋰離子電池串聯，以替代兩顆串聯的AA型式或AAA型式電池，該佔位電池包括一呈圓柱形的殼體、一正極部突出於上述殼 體的一端、一負極部設於上述殼體的另一端、以及一降壓保護組件。降壓保護組件設於的該殼體內部，並且電性連接於上述正極部與上述負極部之間，上述降壓保護組件具有一限流元件、及一電性連接於上述限流元件的降壓元件。當上述鋰離子電池串聯於上述佔位電池，上述降壓元件降低上述鋰離子電池的電壓，上述限流元件限制流出上述佔位電池的電流。

本創作的電池組合可以取代一般兩顆AA型式或AAA型式的圓柱形電池，且提供相符的電壓。另外，本創作的佔位電池，可選擇的與一鋰離子電池串聯，以安全地替代兩顆串聯的AA型式或AAA型式電池。

以上關於本創作內容的說明以及以下實施方式的說明係用以舉例並解釋本創作的原理，並且提供本創作之專利申請範圍進一步的解釋。

10‧‧‧鋰離子電池

20、20a、20b、20c‧‧‧佔位電池

21、21a、21b、21c‧‧‧殼體

210‧‧‧絕緣件

211‧‧‧上殼體部

212‧‧‧下殼體部

214‧‧‧開口

22‧‧‧降壓保護組件

220‧‧‧電路板

221‧‧‧降壓元件

222‧‧‧限流元件

23、23a、23b、23c‧‧‧正極部

24、24a、24b、24c‧‧‧負極部

M1‧‧‧第一半模具

M2‧‧‧第二半模具

圖1為本創作之電池組合的示意圖。

圖2為本創作之佔位電池第一實施例的分解示意圖。

圖3為本創作之佔位電池第二實施例的分解示意圖。

圖4為本創作之佔位電池第三實施例的分解示意圖。

請參考圖1，為本創作之電池組合的示意圖。本創作提供一種電池組合，其包括一鋰離子電池10及一佔位電池20。鋰離子電池10，主要是指依靠鋰離子在正極和負極之間移動以產生電力的電池，例如可以是鋰鈷電池或磷酸鋰鐵電池...等。其中，鋰鈷電池的輸出電壓介於4.2至3.0伏特之間；磷酸鋰鐵電池的輸出電壓介於3.6至2.0伏特之間。

本實施例的鋰離子電池10較佳呈圓柱狀，外觀可以是符合AA型式電池或AAA型式電池的規格，具有一正極位於其一端、及一負極位於其另一端。具體來說，AA型電池的直徑14mm、高度50mm；AAA型式電池的直徑10mm，高度44mm。本實施例的鋰離子電池10的一種可行作法是，利用規格14500(直徑14mm×高度50mm)的可充電式鋰離子電池在正極的金屬板加上如同AA型式電池的正極外形的金屬塊。或者，利用規格10440(直徑10mm×高度44mm)的可充電式鋰離子電池在正極的金屬板加上如同AAA型式電池的正極外形的金屬塊。不論是AA型式電池或AAA型式電池，端視其材料而決定其電壓。

本創作的佔位電池20本身並不提供電力，其功能在於與鋰離子電池10串聯，一面提供降壓的功能，使鋰離子電池10的電壓可提供與一般AA電池或AAA電池相符的電壓，另一面提供保護的功能，避免放出過大的電流。細節及例子容後詳述。

佔位電池20的外形相同於上述鋰離子電池10的外形，呈圓柱狀，外觀可以是符合AA電池或AAA電池的規格。佔位電池20具有一殼體21、一突出於殼體21一端的正極部23、及一設於上述殼體21另一端的負極部24。殼體21的材料與組合方式有多種實施方式，容後舉例說明。另外，佔位電池20具有一降壓保護組件22，降壓保護組件22設置於殼體21內部並且電性連接於佔位電池20的正極部23與負極部24之間。降壓保護組件22具有一限流元件222、及一電性連接於限流元件222的降壓元件221。

當鋰離子電池10串聯於佔位電池20，降壓元件221降低鋰離子電池10的電壓，限流元件222限制流出佔位電池20的電流。本實施例中，上述限流元件222以電線電性連接於正極部23，上述降壓元件221電性連接於負極部24。在可行的實施方式，上述限流元件222可以為一保險絲、或自恢復保險絲...等。上述降壓元件221可以為一般的二極體，可以降低約0.7伏特、或蕭特基二 極體，可以降低約0.3伏特...，或者是其組合，例如串聯二個以上的蕭特基二極體。更具體的舉例而言，利用一個蕭特基二極體可以使磷酸鋰鐵電池最高的3.6伏特降低成3.3伏特，相符於二顆串聯的AA電池或AAA電池的鹼性電池。又如上述的鋰鈷電池輸出電壓最高為4.2伏特，可以藉由串聯三個蕭特基二極體，降低約0.9伏特，而成為3.3伏特，藉此相符於二顆串聯的AA電池或AAA鹼性電池的電壓。然而，本創作不以此為限，凡等效相同於上述功能的電子元件或組合者，皆可應用於本創作。

請參閱圖2，為本創作的佔位電池第一實施例的分解示意圖。本實施例的佔位電池20a的殼體21a，其外形呈圓筒狀。本實施例的殼體21a為導電材料製成，所述殼體21a底部作為負極部24a，殼體21a的頂端形成一開口214，並且設有一固設於開口214的絕緣件210，正極部23a固定於絕緣件210。再者，本實施例的降壓保護組件22設有一電路板220。限流元件222及降壓元件221設於電路板220上。

請參閱圖3，為本創作之佔位電池第二實施例的分解示意圖。本實施例的佔位電池20b的殼體21b為絕緣材料製成，且包括一上殼體部211以及一可拆卸的連接於上殼體部211的下殼體部212。上殼體部211可以是以卡合或是螺鎖的方式固定於下殼體部212。正極部23b固定於上殼體部211的一端，負極部24b固定於下殼體部212的一端。

請參閱圖4，為本創作之佔位電池第三實施例的分解示意圖。本實施例的佔位電池20c的殼體21c，可以是塑料經模注而成。利用模具，如圖4所示的第一半模具M1及第二半模具M2夾合正極部23c、負極部24c及降壓保護組件22，然後注入熔融的塑料以包覆上述元件。此實施例的優點在於，更容易量產，並且殼體21c呈實心的圓柱形，提供正極部23c及負極部24c更好的固定效果。

補充說明，本創作之電池組合以一組串聯的鋰離子電池及佔位電池為例說明。可理解的，若電器產品需要四顆串聯的電池，本創作可以用兩組串聯的鋰離子電池及佔位電池加以取代。以此類推，本創作可以用三組或四組串聯的鋰離子電池及佔位電池，取代六顆串聯或八顆串聯的電池。

綜上所述，透過本創作之電池組合，其特點及功能在於，利用上述降壓元件221可以降低上述鋰離子電池10的電壓，可以提供相符的電壓。另外，利用限流元件222可以限制流出佔位電池20的電流，具有安全保護的機制。解決了一般長久以來，無法安全的以鋰離子電池取代兩顆1.5伏特的圓柱形電池的問題。本創作可以安全的取代一般兩顆AA或AAA的圓柱形電池，不需要重覆購買碳鋅電池或鹼性電池以節省費用。還可以減少廢電池的數量，盡到保護環境的責任。再者，避免因電池漏液而導致損壞電器產生的問題。

相同體積下，一顆鋰離子電池的電量大於二顆碳鋅電池；本創作的電池組合經過降壓可以達到最高3.3伏特，比兩顆可充電式鎳氫電池2.4伏特的電壓，提供更適合的電壓。本創作可以完全取代一次性的1.5伏特電池，解決電壓不足的問題。當用完電力而需要充電時，僅需要針對鋰離子電池10進行充電。

另外，本創作的佔位電池，可選擇的與一鋰離子電池串聯，以替代兩顆串聯的AA型式或AAA型式電池。

以上所揭露者，僅為本創作較佳實施例而已，自不能以此限定本案的權利範圍，因此依本案申請範圍所做的均等變化或修飾，仍屬本案所涵蓋的範圍。

10‧‧‧鋰離子電池

20‧‧‧佔位電池

21‧‧‧殼體

22‧‧‧降壓保護組件

221‧‧‧降壓元件

222‧‧‧限流元件

23‧‧‧正極部

24‧‧‧負極部

Claims (10)

1. 一種電池組合，包括：一鋰離子電池，呈圓柱狀，具有一正極位於其一端、及一負極位於其另一端；以及一佔位電池，其外形相同於上述鋰離子電池的外形，具有一殼體、一突出於上述殼體一端的正極部、及一設於上述殼體另一端的負極部；其中該佔位電池具有一降壓保護組件係設於該殼體內部，上述降壓保護組件電性連接於上述佔位電池的上述正極部與上述負極部之間，上述降壓保護組件具有一限流元件、及一電性連接於上述限流元件的降壓元件；當上述鋰離子電池串聯於上述佔位電池，上述降壓元件降低上述鋰離子電池的電壓，上述限流元件限制流出上述佔位電池的電流。
2. 如請求項1的電池組合，其中上述鋰離子電池為鋰鈷電池、或磷酸鋰鐵電池。
3. 如請求項1的電池組合，其中上述限流元件電性連接於上述正極部，上述降壓元件電性連接於上述負極部。
4. 如請求項1的電池組合，其中上述限流元件為一保險絲、或自恢復保險絲。
5. 如請求項1的電池組合，其中上述降壓元件為二極體、或蕭特基二極體。
6. 如請求項1的電池組合，其中上述佔位電池的上述殼體呈圓筒狀且為導電材料製成，所述殼體底部作為上述負極部，所述殼體的頂端形成一開口，並且設有一固設於上述開口的絕緣件，上述正極部固定於上述絕緣件。
7. 如請求項1的電池組合，其中上述佔位電池的上述殼體為絕緣材料製成，且包括一上殼體部以及一可拆卸的連接於上述上殼 體部的下殼體部，上述正極部固定於上述上殼體部，上述負極部固定於上述下殼體部。
8. 如請求項1的電池組合，其中上述殼體呈圓柱形，為塑料經模注而成。
9. 一種佔位電池，可選擇的與一鋰離子電池串聯，以替代兩顆串聯的AA型式或AAA型式電池，該佔位電池包括：一殼體，呈圓柱形；一正極部，突出於上述殼體的一端；一負極部，設於上述殼體的另一端；以及一降壓保護組件，設於該殼體內部，並且電性連接於上述正極部與上述負極部之間，上述降壓保護組件具有一限流元件、及一電性連接於上述限流元件的降壓元件；當上述鋰離子電池串聯於上述佔位電池，上述降壓元件降低上述鋰離子電池的電壓，上述限流元件限制流出上述佔位電池的電流。
10. 如請求項9的佔位電池，其中上述限流元件為一保險絲、或自恢復保險絲；其中上述降壓元件為二極體、或蕭特基二極體。