專利名稱：充電式鋰電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種可充電式鋰電池，尤其涉及一種適用于消費型市場的尖頭式 D型、C型、AA型或AAA型的可充電式鋰電池。
背景技術(shù)：
一般市面上常見的消費型一次電池不外乎是1. 5V的干電池或堿性電池，雖然此 種一次性電池的技術(shù)發(fā)展已相當(dāng)成熟，然而一次性的電池用完即被丟棄，易造成環(huán)境污染， 再者，一次性電池雖然價位低廉，但置放負(fù)載過久亦會產(chǎn)生電池漏液的情形，甚者更會造成 電器的損傷。為了有效解決環(huán)保上的問題，一種可充電的二次電池逐漸地被發(fā)展出來，此種二 次電池如鎳氫(Ni-MH)或鎳鎘(Ni-cd)電池，然而，由于材料特性的不同，此種鎳氫或鎳鎘 二次電池僅能提供1. 2V的輸出電壓，再者，以市面上可見的具低自放電性能的鎳氫電池來 說，其自放電程度仍舊高于鋰電池。同樣地，此種1.2V的可充電式電池置放負(fù)載過久亦會 產(chǎn)生電池漏液的情形，且1. 2V的輸出電壓并不及于一次性電池的1. 5V的效能。因此，一般 的1. 2V可充電式電池仍存在著許多的不實用性。再者，另一種常見的二次電池為鋰電池，然而單個鋰電池單元(cell)的公稱電壓 約為3. 6V或3. 7V，并無法直接供應(yīng)于一般使用1. 5V的電器中。因此，更優(yōu)良的二次電池對于電源供應(yīng)裝置來說是迫切需要的。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的一目的提供一種可直接將鋰電池作為一般消費市場上常見的尖頭 式D型、C型、AA型或AAA型電池來使用的充電式鋰電池。本實用新型的另一目的在于提供一種可由正負(fù)極接電部直接進行充電或放電的 充電式鋰電池。本實用新型的再一目的在于提供一種于充電或放電時可進行自我保護的充電式 鋰電池。為達上述目的或其它目的，本實用新型的充電式鋰電池包含一電源供應(yīng)裝置及一 殼體，其中，該電源供應(yīng)裝置包含一充電式鋰電芯，具有一正極端及一負(fù)極端；及一電路 模塊，將該充電式鋰電芯所輸出的電壓穩(wěn)壓降壓為1.4V 1.6V并作為該電源供應(yīng)裝置的 輸出電壓，以及，提供外部電源對該充電式鋰電芯充電時所需的充電路徑，該電路模塊通過 一正極電芯橋接部及一負(fù)極電芯橋接部分別與該充電式鋰電芯的該正極端及該負(fù)極端電 性連接；以及，其中，該殼體將該電源供應(yīng)裝置固定于其內(nèi)，該殼體具有分別位于兩端且電 性連接至該電源供應(yīng)裝置的一正極接電部及一負(fù)極接電部，以供該電源供應(yīng)裝置進行充電 或放電。在一實施例中，該電路模塊更包含一放電阻擋單元，電性連接該正極接電部，用 于阻擋放電電流的通過，并僅允許充電電流的通過；一保護單元，分別電性連接該放電阻擋 單元、該正極接電部、該負(fù)極接電部、該正極電芯橋接部及該負(fù)極電芯橋接部，該放電阻擋單元位于該正極接電部與該保護單元的間，該保護單元用于提供該充電式鋰電芯的過充電 與過放電保護，以及，回應(yīng)該充電式鋰電芯的放電狀態(tài)而輸出一電壓訊號；及一穩(wěn)壓單元， 分別電性連接該保護單元、該正極接電部、該負(fù)極接電部、該正極電芯橋接部及該負(fù)極電芯 橋接部，用于響應(yīng)該電壓訊號而對該充電式鋰電芯輸出的電壓進行或停止穩(wěn)壓降壓。其中， 該放電阻擋單元可為二極管。在一實施例中，該穩(wěn)壓單元更包含互相并聯(lián)的一過電流保護電路及一過熱保護電 路，用于提供該穩(wěn)壓單元于放電時的保護。在一實施例中，該正極端與該電路模塊間設(shè)有一絕緣片。在一實施例中，該殼體包含一第一殼體及一第二殼體，該第一殼體及該第二殼體 的內(nèi)部兩端各具有用于固定該電源供應(yīng)裝置、該正極接電部及該負(fù)極接電部的多個凹槽。在一實施例中，該殼體包含一金屬筒形殼體，該負(fù)極接電部位于底部并與該金屬 筒形殼體一體成形，該正極接電部位于該負(fù)極接電部的相對側(cè)并與該金屬筒形殼體相接 合。其中，該充電式鋰電池更包含一熱收縮膜，其包覆于該電源供應(yīng)裝置的外表面。由此，于本實用新型的結(jié)構(gòu)安排與電路安排下，可解決一般1.5V干電池用完即丟 的不環(huán)保性及一般1.2V可充電式電池的不實用性，并使本實用新型的充電式鋰電池可長 期地、重復(fù)地使用，電池的穩(wěn)壓機制與保護機制更可避免電壓過低、無法充電及造成漏液的 情形。此外，本實用新型的充電式鋰電池并可通過同點進行充放電，而不須于電池本體另設(shè) 充電接口。

[0015]圖1為本實用新型在一實施例中充電式鋰電池的分解圖。[0016]圖2為本實用新型在一實施例中電路模塊上的電路圖。[0017]圖3為本實用新型在一實施例中穩(wěn)壓單元的電路圖。[0018]圖4為本實用新型在另一-實施例中充電式鋰電池的分解圖。[0019]圖5為本實用新型在再一-實施例中充電式鋰電池的分解圖。[0020]主要組件符號說明[0021]100電源供應(yīng)裝置[0022]110充電式鋰電芯[0023]112正極端[0024]114負(fù)極端[0025]122正極電芯橋接部[0026]124負(fù)極電芯橋接部[0027]120電路模塊[0028]1210穩(wěn)壓降壓器[0029]1212晶體管[0030]1220控制器[0031]1222放大器[0032]1224施密特觸發(fā)電路[0033]1230過電流保護電路[0034]1240過熱保護電路[0035]150絕緣片[0036]200殼體[0037]202第一殼體[0038]204第二殼體[0039]210開口[0040]220容置空間[0041]230凹槽[0042]250金屬筒形殼體[0043]291正極接電部[0044]292負(fù)極接電部[0045]300熱收縮膜[0046]Ul穩(wěn)壓單元[0047]U2保護單元[0048]Cl C4 電容[0049]Dl D6 二極管[0050]VM電源正極輸出端[0051]VDD電源正極輸入端[0052]VCC內(nèi)部電路供電輸入端[0053]GND接地端子[0054]0N/0FF 開關(guān)端子[0055]VIN電壓輸入端子[0056]VSS接地端子[0057]VOUT電壓輸出端子[0058]Rs反饋電阻[0059]Rf反饋電阻[0060]Vfb分壓電壓[0061]B+、B--、p+端點
具體實施方式
為充分了解本實用新型的目的、特征及功效，現(xiàn)通過下述具體的實施例，并配合附 圖，對本實用新型做一詳細(xì)說明，說明如后本實用新型將單一鋰電芯的公稱電壓穩(wěn)壓為1. 4V 1. 6V作輸出，較佳以1. 5V做 輸出，此夕卜，本實用新型可適用于使用D型、C型、AA型或AAA型電池電池的電器中。本實用 新型應(yīng)用于消費型電池，即尖頭式的D型、C型、AA型或AAA型電池，亦即正極接電部為凸 出的接點，負(fù)極接電部為平坦的接點；另一種工業(yè)用的電池為平頭式的D型、C型、AA型及 AAA型電池，其不屬于消費市場上使用的電池種類，即正極接電部與負(fù)極接電部皆為平坦的 接點。首先請參閱圖1，本實用新型在一實施例中充電式鋰電池的分解圖。本實用新型包含一電源供應(yīng)裝置100及一殼體200，該殼體200用來容納及固定該電源供應(yīng)裝置100于其 內(nèi)部，該殼體200的兩端更包含一正極接電部291及一負(fù)極接電部292，以分別與該電源供 應(yīng)裝置100電性連接，并提供該電源供應(yīng)裝置進行充電或放電時所需的正負(fù)接點。該電源供應(yīng)裝置100則包含一充電式鋰電芯110及一電路模塊120。如圖1所 示，該充電式鋰電芯110的兩端分別具有一正極端112及一負(fù)極端114。該電路模塊120通 過一正極電芯橋接部122及一負(fù)極電芯橋接部124分別與該正極端112及該負(fù)極端114電 性連接。該正極電芯橋接部122作為該正極端112與該電路模塊120間的電性橋接部，同 樣地，該負(fù)極電芯橋接部124作為該負(fù)極端114與該電路模塊120間的電性橋接部，而該負(fù) 極電芯橋接部124可采用金屬片，如鎳片。在一較佳實施例中，該負(fù)極電芯橋接部124自 該負(fù)極端114延伸而出，并經(jīng)由該充電式鋰電芯110的側(cè)邊延伸至與該電路模塊120互相 電性連接，如此的安排可使得本實用新型更易于將各構(gòu)件置入具有D型、C型、AA型或AAA 型電池外型的該殼體200中。該正極接電部291電性連接至該電路模塊120 ；該負(fù)極接電部292則電性連接該 負(fù)極電芯橋接部124。本實用新型的充電式鋰電池可直接通過該正極接電部291及該負(fù)極 接電部292對該充電式鋰電芯110進行充電，而不需于電池本體上額外增設(shè)用于充電的電 性連接點。該電路模塊120用于將該充電式鋰電芯110所輸出的電壓穩(wěn)壓降壓為1.4V 1.6V，如1.4V、1.45V、1.5V、1.55V及1.6V，較佳為1. 5V，此壓降作為該電源供應(yīng)裝置100 的輸出電壓，以通過該正極接電部291及該負(fù)極接電部292對外部負(fù)載供電。同樣地，在本 實用新型的充電式鋰電池充電時，通過該正極接電部291及該負(fù)極接電部292對該電源供 應(yīng)裝置100進行充電。接著請參閱圖2，本實用新型在一實施例中電路模塊上的電路圖。該電路模塊120 具有一放電阻擋單元Dl、一保護單元U2及一穩(wěn)壓單元Ul。于圖2中，B+及B-端點分別代 表該充電式鋰電芯110的正極端112及負(fù)極端114，而P+端點則代表該正極接電部291。其 中，該負(fù)極接電部292電性連接至圖2的B-端點。該保護單元U2分別電性連接該放電阻擋單元Dl及該B+/B-與P+端點(即分別 與該正極接電部291、該負(fù)極接電部292、該正極電芯橋接部122及該負(fù)極電芯橋接部124 電性連接)，而該放電阻擋單元Dl位于P+端點(即該正極接電部291)與該保護單元U2之 間。該穩(wěn)壓單元Ul分別電性連接該放電阻擋單元Dl及該B+/B-與P+端點(即分別 與該正極接電部291、該負(fù)極接電部292、該正極電芯橋接部122及該負(fù)極電芯橋接部124 電性連接)。該放電阻擋單元Dl電性連接P+端點(即該正極接電部291)，用于阻擋放電電流 的通過，并僅允許充電電流的通過。在一較佳實施例中，該放電阻擋單元Dl為二極管。在放電狀態(tài)時，由于鋰電芯單元輸出的公稱電壓約為3.6￥或3.7￥，因此必須經(jīng) 過該穩(wěn)壓單元Ul穩(wěn)壓降壓以使輸出降為約1.5V，本實用新型可依實際需求降壓穩(wěn)壓為 1. 4V 1. 6V。由于該放電阻擋單元Dl的阻擋作用，3. 6V或3. 7V的公稱電壓并不會通過該 保護單元U2而輸出至P+端點(即該正極接電部291)，進而造成本實用新型的充電式鋰電 池對外輸出3. 6V或3. 7V的高電壓。但是，該保護單元U2會持續(xù)監(jiān)控該充電式鋰電芯110的電壓(即B+與B-端點間的壓差)，并回應(yīng)該充電式鋰電芯110的放電狀態(tài)而輸出一電壓 訊號至該穩(wěn)壓單元Ul的0N/0FF開關(guān)端子，使該穩(wěn)壓單元Ul進行或停止穩(wěn)壓降壓。舉例來 說，當(dāng)該充電式鋰電芯110內(nèi)部壓降未低在一放電電壓預(yù)定值時(通常約為2. 5V)，該電壓 訊號可啟動該穩(wěn)壓單元Ul，使其進行穩(wěn)壓降壓；反之，若該保護單元U2偵測到該充電式鋰 電芯110已達該放電電壓預(yù)定值時(低于此放電電壓預(yù)定值即會過度放電)，該電壓訊號可 停止該穩(wěn)壓單元Ul的運作，使其停止穩(wěn)壓降壓。在充電狀態(tài)時，充電電壓由P+(即正極接電部291)施加，充電電流不會流經(jīng)該穩(wěn) 壓單元Ul，而會通過該保護單元U2，因此，同樣地，該保護單元U2會持續(xù)監(jiān)控該充電式鋰電 芯110的內(nèi)部壓降值，當(dāng)升至一充電電壓預(yù)定值時(通常約為4. 35V)，即會斷開充電回路而 停止充電。當(dāng)外部充電源移去后，該充電式鋰電芯110由于內(nèi)部壓降已超過前述放電電壓 預(yù)定值(約2. 5V)，因此會使該保護單元U2送出的電壓訊號可觸發(fā)該穩(wěn)壓單元Ul，使的再 次進行穩(wěn)壓降壓。因此，該保護單元U2避免該充電式鋰電芯110于充電或放電時產(chǎn)生電壓/電流過 載的情形，該保護單元U2的電路設(shè)計為習(xí)知的過電壓/過電流的保護設(shè)計，其保護功能可 依實際情況作調(diào)整(放電及充電電壓預(yù)定值的設(shè)定)，故于此不再贅述。接著請參閱圖3，本實用新型在一實施例中穩(wěn)壓單元的電路圖。該0N/0FF電路根 據(jù)輸入的電壓訊號控制導(dǎo)通或斷路，而該基準(zhǔn)電壓電路提供該電壓輸入端子VIN的壓降比 較，再通過穩(wěn)壓電路使電壓輸出端子VOUT對接地端的輸出壓降為1. 4V 1. 6V，其經(jīng)由一穩(wěn) 壓器1210來達成。該穩(wěn)壓器1210由一放大器1222根據(jù)反饋電阻Rs及Rf構(gòu)成的分壓電阻 所產(chǎn)生的分壓電壓Vfb與一控制器1220產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓作比較，以決定開啟晶體管1212 的時機，進而進行穩(wěn)壓降壓，使本實用新型的充電式鋰電池可穩(wěn)定地輸出1. 4V 1. 6V的電 壓。此外，該穩(wěn)壓單元Ul更可包含互相并聯(lián)的一過電流保護電路1230及一過熱保護電路 1240，用于提供該穩(wěn)壓單元Ul于放電時的保護，已監(jiān)控整個電路是否穩(wěn)定運作。接著請參閱圖4，本實用新型在另一實施例中充電式鋰電池的分解圖。該殼體200 于其內(nèi)部具有一中空的容置空間220來容納該電源供應(yīng)裝置100。在一較佳實施例中，該 殼體200包含一第一殼體202及一第二殼體204，該第一殼體202及該第二殼體204內(nèi)部 的兩端各具有用于固定該電源供應(yīng)裝置的多個凹槽230。該等凹槽230與該充電式鋰電芯 110、該正極接電部291及該負(fù)極接電部292互相配合，以將該電源供應(yīng)裝置100固定于其 中。而在一較佳實施例中，為確保該電路模塊120上的電路及/或電性組件能穩(wěn)定地運作， 該正極端112與該電路模塊120間設(shè)有一絕緣片150，以避免該電路模塊120與該正極端 112間發(fā)生短路的情形。其中，該殼體200的外表面更可包覆一熱收縮膜300以穩(wěn)固該殼體 200使其不易解體或分離。接著請參閱圖5，本實用新型在再一實施例中充電式鋰電池的分解圖。該殼體包含 一金屬筒形殼體250，該負(fù)極接電部292位于該金屬筒形殼體250的底部并與該金屬筒形殼 體250 —體成形，該正極接電部291位于該負(fù)極接電部292的相對側(cè)并與該金屬筒形殼體 250相接合，而該金屬筒形殼體250較佳為一鋼殼。其中，本實用新型的充電式鋰電池更可 包含一熱收縮膜300，其包覆于該電源供應(yīng)裝置100的外表面。綜上所述，本實用新型的充電式鋰電池由于應(yīng)用有關(guān)鋰元素制成的可充電式鋰電 池(含鋰離子、鋰聚合物高分子、鋰錳、鋰鈷及鋰鐵等)裝置具有保護單元及穩(wěn)壓單元的搭配，而防止過充電、過放電或過電流對電池造成的傷害，并可穩(wěn)定地輸出可供一般電器使用 的電壓(1.4V 1.6V)。采用鋰電芯的尖頭式的D型、C型、AA型或AAA型電池具有獨創(chuàng)性 (市面上并無采用鋰電芯的尖頭式D型、C型、AA型或AAA型充電式電池)、環(huán)保性(較高的 循環(huán)充放電次數(shù)及極低的記憶效應(yīng))、安全性(電路上的保護)、實用性(可為1. 5V的輸出 電壓)及方便性(極低的自放電率與重量的減輕)。 本實用新型在上文中已以較佳實施例提供，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，該實 施例僅用于描繪本實用新型，而不應(yīng)解讀為限制本實用新型的范圍。應(yīng)注意的是，凡是與該 實施例等效的變化與置換，均應(yīng)設(shè)為涵蓋于本實用新型的范疇內(nèi)。因此，本實用新型的保護 范圍當(dāng)以權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求一種充電式鋰電池，其應(yīng)用于尖頭式的D型、C型、AA型或AAA型四種電池中的其中一種，其特征在于包含一電源供應(yīng)裝置，其包含一充電式鋰電芯，具有一正極端及一負(fù)極端；及一電路模塊，將該充電式鋰電芯所輸出的電壓穩(wěn)壓降壓為1.4V～1.6V并作為該電源供應(yīng)裝置的輸出電壓，以及，提供外部電源對該充電式鋰電芯充電時所需的充電路徑，該電路模塊通過一正極電芯橋接部及一負(fù)極電芯橋接部分別與該充電式鋰電芯的該正極端及該負(fù)極端電性連接；及一殼體，將該電源供應(yīng)裝置固定于其內(nèi)，該殼體具有分別位于兩端且電性連接至該電源供應(yīng)裝置的一正極接電部及一負(fù)極接電部，以供該電源供應(yīng)裝置進行充電或放電。
2.如權(quán)利要求1所述的充電式鋰電池，其特征在于，該電路模塊將該充電式鋰電芯所 輸出的電壓穩(wěn)壓降壓為1.5V。
3.如權(quán)利要求1所述的充電式鋰電池，其特征在于，該電路模塊更包含一放電阻擋單元，電性連接該正極接電部，用于阻擋放電電流的通過，并僅允許充電電 流的通過；一保護單元，分別電性連接該放電阻擋單元、該正極接電部、該負(fù)極接電部、該正極電 芯橋接部及該負(fù)極電芯橋接部，該放電阻擋單元位于該正極接電部與該保護單元之間，該 保護單元用于提供該充電式鋰電芯的過充電與過放電保護，以及，回應(yīng)該充電式鋰電芯的 放電狀態(tài)而輸出一電壓訊號；及一穩(wěn)壓單元，分別電性連接該保護單元、該正極接電部、該負(fù)極接電部、該正極電芯橋 接部及該負(fù)極電芯橋接部，用于響應(yīng)該電壓訊號而對該充電式鋰電芯輸出的電壓進行或停 止穩(wěn)壓降壓。
4.如權(quán)利要求3所述的充電式鋰電池，其特征在于，該放電阻擋單元為二極管。
5.如權(quán)利要求3所述的充電式鋰電池，其特征在于，該穩(wěn)壓單元更包含互相并聯(lián)的一 過電流保護電路及一過熱保護電路，用于提供該穩(wěn)壓單元于放電時的保護。
6.如權(quán)利要求4所述的充電式鋰電池，其特征在于，該穩(wěn)壓單元更包含互相并聯(lián)的一 過電流保護電路及一過熱保護電路，用于提供該穩(wěn)壓單元在放電時的保護。
7.如權(quán)利要求1至6任一所述的充電式鋰電池，其特征在于，該正極端與該電路模塊間 設(shè)有一絕緣片。
8.如權(quán)利要求7所述的充電式鋰電池，其特征在于，該殼體包含一第一殼體及一第二 殼體，該第一殼體及該第二殼體的內(nèi)部兩端各具有用于固定該電源供應(yīng)裝置、該正極接電 部及該負(fù)極接電部的多個凹槽。
9.如權(quán)利要求1至6任一所述的充電式鋰電池，其特征在于，該殼體包含一金屬筒形殼 體，該負(fù)極接電部位于底部并與該金屬筒形殼體一體成形，該正極接電部位于該負(fù)極接電 部的相對側(cè)并與該金屬筒形殼體相接合。
10.如權(quán)利要求9所述的充電式鋰電池，其特征在于，更包含一熱收縮膜，其包覆于該 電源供應(yīng)裝置的外表面。
專利摘要本實用新型提供一種應(yīng)用于尖頭式D型、C型、AA型或AAA型的充電式鋰電池，其包含一電源供應(yīng)裝置及一殼體，該電源供應(yīng)裝置包含一充電式鋰電芯及一電路模塊，通過該電路模塊將該充電式鋰電芯所輸出的電壓穩(wěn)壓降壓為1.4V～1.6V并作為該電源供應(yīng)裝置的輸出電壓，并提供外部電源對該充電式鋰電芯充電時所需的充電路徑。由此，本實用新型的充電式鋰電池可作為消費市場上一般電器常用的1.5V電池來使用，并可通過同點進行充放電，而不須于電池本體另設(shè)充電接口。
文檔編號H01M10/052GK201638904SQ20102015315
公開日2010年11月17日 申請日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者蔡安入 申請人:奇恩電子股份有限公司