專利名稱：一種用于鋰離子電池的充電盒的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于鋰離子電池的充電盒，更具體地講，涉及一種通過與手 機萬能充電器配合使用，既可以給正負極不同側(cè)的3. 7伏鈷酸鋰電池充電，又可以給正負 極不同側(cè)的3. 2伏磷酸鐵鋰電池充電的充電盒。
背景技術：
過去幾十年來，充電電池得到了廣泛地應用，特別是在手機、數(shù)碼相機等便攜式電 子設備中，已取代一次性的干電池成為最常用的電源。目前，使用得最廣的充電電池為鋰離 子電池。鋰離子電池是指含鋰離子的化合物作為正極的充電電池。采用鈷酸鋰作為正極的 鋰電池又稱為鈷酸鋰電池，鈷酸鋰電池的工作電壓為3. 7伏，其具有工作電壓高、體積小、 質(zhì)量輕、能量高、無記憶效應、無污染、自放電小、循環(huán)壽命長等諸多優(yōu)點，是當前鋰電池中 的主流產(chǎn)品。最近幾年，又出現(xiàn)了一種名為磷酸鐵鋰電池的新型鋰離子電池，該電池的工作原 理與鈷酸鋰電池相同，但以磷酸鐵鋰作為正極材料，其工作電壓為3. 2伏。與已有的鋰離子 電池相比，磷酸鐵鋰電池具有十分顯著的優(yōu)勢該電池完全消除了鈷酸鋰電池中存在的安 全隱患，不存在高溫、過充和碰撞等導致的安全問題；除此之外，磷酸鐵鋰電池還具有循環(huán) 使用壽命極長、可使用大電流快速充電、原材料成本低等優(yōu)點；尤其是它的單節(jié)電壓為3. 2 伏，能適用于額定電壓為3伏或3伏倍率的用電器，從而淘汰當前應用廣泛但電壓不足的鎳 氫充電電池。因此，磷酸鐵鋰電池是目前電池領域中的研究開發(fā)熱點并且不斷有新產(chǎn)品面 市，包括我國在內(nèi)的不少國家也在大力支持發(fā)展和推廣使用磷酸鐵鋰電池。磷酸鐵鋰電池 正逐步成為一類廣泛使用的充電電池。便攜式電子設備中的鋰離子電池就其外形結構而言，通?？梢苑譃閮深悺Ｒ活愂?正負極位于同一側(cè)的鋰離子電池，這類電池通常在手機中使用；另一類是正負極分別位于 相對兩側(cè)或兩端的鋰離子電池，它們的外形呈圓柱形或長條形，與干電池的外形相同或相 近，比如用于數(shù)碼相機的鋰離子電池。這兩類鋰離子電池由于電極觸點的位置差異，它們的充電器不能互用。即便是正負極位于同側(cè)的手機鋰離子電池，由于長期以來缺乏統(tǒng)一的標準，不同 廠商、甚至是同一廠商不同系列的手機鋰離子電池也必須使用專用的充電器充電，給我們 的日常生活造成了不便。為了解決這個問題，人們發(fā)明了手機萬能充電器。手機萬能充電 器的特點在于，其上的充電觸點可以在一定的空間范圍內(nèi)移動，以與不同手機鋰離子電池 的外露電極觸點的位置匹配。這樣，只需要攜帶一個手機萬能充電器就可以給多種外形規(guī) 格的手機鋰離子電池充電。普通的手機萬能充電器的輸出電壓約為4. 2伏，并且不具備輸 出電壓調(diào)節(jié)功能。如前所述，與用于手機的鋰離子電池不同，數(shù)碼相機等多種便攜式電子設備使用 的充電電池的外形與一次性干電池的外形相同或相近(例如，圓柱形或長條形)，正極和負極分別處于電池的兩端而不是同一側(cè)。因此不能使用手機萬能充電器給它們充電，而需要 使用另外的充電器。而且由于電極材料不同，即便鈷酸鋰電池和磷酸鐵鋰電池具有相同或相近的外形 結構，但鈷酸鋰電池的工作電壓為3. 7伏，磷酸鐵鋰電池的工作電壓為3. 2伏，鈷酸鋰電池 和磷酸鐵鋰電池的充電器也不能通用。綜上所述，目前給手機、數(shù)碼相機等的鋰離子電池充電所面臨的問題是首先，手 機萬能充電器不能給正負極不同側(cè)的鋰離子電池充電；其次，正負極不同側(cè)的鈷酸鋰電池 和磷酸鐵鋰電池的充電器不能互用。給正負極不同側(cè)的鈷酸鋰電池或磷酸鐵鋰電池充電需 要配備專門的充電器。這樣一來，既增加了大量的費用又極不方便。如果使用可調(diào)電壓的充電器也可以解決這個問題，但由于這種充電器電路復雜、 成本較高，將增加大量的費用，而且不能替代手機萬能充電器，仍然沒有能解決便攜性問 題。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決上述技術問題，提供一種用于鋰離子電池的充電 盒，這種充電盒通過與手機萬能充電器配合使用，既可以給正負極不同側(cè)的3. 7伏鈷酸鋰 電池充電，又可以給正負極不同側(cè)的3. 2伏磷酸鐵鋰電池充電，同時并不改變手機萬能充 電器原有的一切功能。本實用新型的充電盒結構和原理簡單、易于制造、成本遠低于專用充 電器和可調(diào)電壓的充電器，而且通過利用現(xiàn)有設備，既節(jié)省了大量費用，又避免了使用多種 充電器帶來的不便。本實用新型公開了一種用于鋰離子電池的充電盒，該充電盒包括具有可以容納充電電池的空腔的盒體；正極外露觸點和負極外露觸點，它們設置在盒體的外表面上，可以直接與手機萬 能充電器的充電觸點相連接；充電正極和充電負極，分別設置在盒體空腔內(nèi)邊長較短的兩側(cè)上，其中充電正極 設置在靠近上述外露觸點的一側(cè)并且與正極外露觸點相連，充電負極位于相對側(cè)；并聯(lián)電路，其包括其上設置有一個正向硅二極管的第一支路、其上設置有一個負 向鍺二極管的第二支路以及其上設置有一個開關元件的第三支路，該并聯(lián)電路設置在盒體 內(nèi)部，并且輸入端與上述充電負極相連，輸出端與負極外露觸點相連；手動開關，其位于盒體的外表面上，用于控制所述第三支路上的開關元件，當手動 開關處于關閉位置時，第三支路斷開，當其處于打開位置時，第三支路接通。在本實用新型的一個具體實施例中，硅二極管的導通電壓約為0. 5伏。為了降低制造成本，盒體優(yōu)選由塑料制成，各個電極觸點優(yōu)選為普通的導電金屬 薄片。本領域的技術人員可以容易地理解到，空腔的形狀可以根據(jù)電池的外形而變化， 優(yōu)選地，空腔與5號電池的外形匹配。手動開關可以為按鍵開關、滑動開關、撥動開關或其他等同的開關，優(yōu)選為撥動開關。顯而易見，正極外露觸點和負極外露觸點的位置沒有具體的限制，只要它們能與手機萬能充電器的充電觸點直接相連接即可。充電負極優(yōu)選能夾緊電池，優(yōu)選地能夾緊不同長度的電池，在本實用新型的一個 具體實施例中，充電負極為可轉(zhuǎn)動地固定在盒體上的S形片材，通過轉(zhuǎn)動來夾緊不同長度 的充電電池。本實用新型的充電盒具有給正負極不同側(cè)的3. 7伏鈷酸鋰電池和3. 2伏磷酸鐵鋰 電池充電的功能，該功能是通過其內(nèi)的并聯(lián)電路實現(xiàn)的，其工作原理如下當手動開關關閉時，第三支路上的開關元件處于斷開位置，如果電流從并聯(lián)電路 的輸入端流入，由于第二支路上的鍺二極管是負向布置的，此時第二支路的電阻無窮大，電 流從第一支路通過；如果電流從并聯(lián)電路的輸出端流入，由于第一支路上的硅二極管是正 向布置的，此時第一支路的電阻無窮大，電流從第二支路通過。當手動開關打開時，第三支路上的開關元件處于閉合位置，不管電流從該并聯(lián)電 路的輸入端流入還是從其輸出端流出，電流都將從第三支路通過。因此，在接通市電進行充電前，當手機萬能充電器、充電盒和充電電池相連時，不 管第三支路上的開關斷開與否，這三者都將共同構成一個完整的回路，由于充電電池具有 殘余電壓，將會產(chǎn)生電流觸發(fā)手機萬能充電器自帶的電極識別裝置。在接通市電進行充電時，電流從并聯(lián)電路的輸入端流入。如果這時手動開關打開， 開關元件處于閉合位置，則電流從第三支路通過，施加到充電電池上的電壓等于手機萬能 充電器的輸出電壓，適合給3. 7伏鈷酸鋰電池充電；如果這時手動開關關閉，開關元件處于 斷開位置，則電流從其上設有硅二極管的第一支路通過，由于硅二極管的降壓作用，施加到 充電電池上的電壓等于手機萬能充電器輸出電壓減去硅二極管的導通電壓，適合給3. 2伏 磷酸鐵鋰電池充電。因此，本充電盒和手機萬能充電器配合使用，在手動開關打開時可以給 3. 7伏鈷酸鋰電池充電，在手動開關關閉時可以給3. 2伏磷酸鐵鋰電池充電，從而實現(xiàn)了既 可以給3. 7伏鈷酸鋰電池充電，又可以給3. 2伏磷酸鐵鋰電池充電的功能。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下的優(yōu)點本實用新型與已經(jīng)大量普及的手機萬能充電器配合使用實現(xiàn)了給3. 7伏和3. 2伏 鋰離子電池充電的功能。與這兩種鋰離子電池的專用充電器相比，本實用新型結構簡單、成 本低廉、易于制造，同時通過利用現(xiàn)有充電設備，既節(jié)省了大量費用，又避免了多種專用充 電器所帶來的不便。另一方面，雖然可調(diào)電壓的充電器同樣可以給3. 7伏和3. 2伏鋰離子電池充電，但 此類充電器內(nèi)部結構復雜，成本遠高于本實用新型所公開的充電盒，此外由于結構上的原 因，不能用來給正負極同側(cè)的手機鋰離子電池充電。與之相比，只使用手機萬能充電器和本 實用新型的充電盒，不僅可以給各種正負極同側(cè)的手機鋰離子電池充電，而且還可以給與 一次性干電池外形相同或相近的正負極不同側(cè)的鋰離子電池充電，在節(jié)省大量費用的同時 帶來了極大的便利。
圖1為本實用新型的充電盒的具體實施例的側(cè)視圖；圖2為本實用新型的充電盒的具體實施例的俯視圖和充電盒中的并聯(lián)電路圖。圖中標記1為撥動開關，2為盒體，3為S形片材的充電負極，4為負極外露觸點，5為正極外露觸點，6為充電正極，7為充電負極，Dl為正向硅二極管，以及D2為負向鍺二極管。
具體實施方式
下面結合實施例和附圖對本實用新型作進一步詳細說明，但本實用新型并不只限 于這些例子。實施例1 對3. 2伏磷酸鐵鋰電池的充電操作(5號電池外形)提供一個手機萬能充電器和一個充電盒，該充電盒包括一個具有恰好容納5號電池的空腔的塑料盒體2 ；正極外露觸點5和負極外露觸點4，它們設置在盒體2的外表面上，可以直接與手 機萬能充電器的充電觸點相連接；充電正極6和充電負極7，分別設置在盒體空腔內(nèi)邊長較短的兩側(cè)上，其中充電正 極6設置在靠近上述外露觸點的一側(cè)并且與正極外露觸點5相連，充電負極7為可轉(zhuǎn)動地 固定在盒體上的S形片材3，位于相對側(cè)，當S形的充電負極3豎起時，剛好能夾緊放入其中 的5號電池，當S形的充電負極3放下(即，轉(zhuǎn)向空腔底部)時，能夾緊放入其中的7號充 電電池；并聯(lián)電路，其包括其上設置有一個導通電壓約為0. 5伏的正向硅二極管Dl的第一 支路、其上設置有一個負向鍺二極管D2的第二支路以及其上設置有一個開關元件的第三 支路，該并聯(lián)電路設置在盒體2內(nèi)部，并且輸入端與上述充電負極3相連，輸出端與負極外 露觸點4相連；手動的撥動開關1，其位于盒體2的外表面上，用于控制所述第三支路上的開關元 件，當手動的撥動開關1處于關閉位置時，第三支路斷開，當其處于打開位置時，第三支路 接通。該充電盒的所有電極觸點為導電金屬。首先將一節(jié)具有5號電池外形的3. 2伏磷酸鐵鋰電池放入充電盒中，電池正極與 充電盒的充電正極6接觸，電池負極與充電盒的充電負極3接觸，此時充電負極3豎起。接 著將盒體2表面上的撥動開關1撥動到關閉位置，然后將充電盒的正極外露觸點5和負極 外露觸點4分別與手機萬能充電器的兩個充電觸點連接。此時，手機萬能充電器、充電盒和 充電電池共同構成一個以充電電池作為電源的完整回路，由于已斷開第三支路并且第一支 路電阻無窮大，充電電池內(nèi)的殘余電壓產(chǎn)生的電流經(jīng)過第二支路流入手機萬能充電器，該 電流將觸發(fā)手機萬能充電器內(nèi)的電極識別裝置。當手機萬能充電器的電極識別燈亮起后， 表明手機萬能充電器已正確識別鋰電池的正負極，然后可將手機萬能充電器插入市電開始 充電。此時，由于電路從輸入端流入并聯(lián)電路，第二支路電阻無窮大并且已斷開第三支路， 電流經(jīng)過第一支路流入充電電池，施加到充電電池上的截至電壓等于手機萬能充電器輸出 的截止電壓(4. 2伏)減去硅二極管的導通電壓(0. 5伏)，即3. 7伏，適合給3. 2伏磷酸鐵 鋰電池充電。實施例2 對3. 2伏磷酸鐵鋰電池的充電操作(7號電池外形)提供與實施例1中相同的手機萬能充電器和充電盒。首先將一節(jié)具有7號電池外形的3. 2伏的磷酸鐵鋰電池放入充電盒中，并放下充電負極3夾緊電池，使電池正極與充電盒的充電正極6接觸，電池負極與充電盒的充電負極 3接觸。接著將盒體2表面上的撥動開關1撥動到關閉位置，然后將充電盒的正極外露觸 點5和負極外露觸點4分別與手機萬能充電器的兩個充電觸點連接，等待手機萬能充電器 的電極識別燈亮起后，即可將手機萬能充電器插入市電開始充電。除增加了放下充電負極 3夾緊充電電池這一步驟外，充電操作過程和原理與實施例1相同。實施例3 對3. 7伏鈷酸鋰電池的充電操作(5號電池外形)提供與實施例1中相同的手機萬能充電器和充電盒。首先將一節(jié)具有5號電池外形的3. 7伏鈷酸鋰電池放入充電盒中。接著將盒體2 表面上的撥動開關1撥動到打開位置，然后將充電盒的正極外露觸點5和負極外露觸點4 分別與手機萬能充電器的兩個充電觸點連接。由于第三支路上的開關元件閉合并且第三支 路上無任何單向通電元件，因此第一支路和第二支路始終被短路，而且手機萬能充電器、充 電盒的第三支路和充電電池共同構成一個以充電電池作為電源的完整回路。充電電池內(nèi)的 殘余電壓產(chǎn)生從第三支路經(jīng)過的電流。等待手機萬能充電器的電極識別燈亮起后，將手機 萬能充電器插入市電開始充電。充電時電流也從第三支路經(jīng)過，施加到充電電池上的截止 電壓等于手機萬能充電器輸出的截止電壓(4. 2伏)，適合給3. 7伏鈷酸鋰電池充電。以上具體實施例僅用于描述本實用新型，并不旨在限定本實用新型的保護范圍。 有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以作出 各種變化和變型。
權利要求一種用于鋰離子電池的充電盒，所述充電盒包括具有可以容納充電電池的空腔的盒體；正極外露觸點和負極外露觸點，所述外露觸點設置在所述盒體的外表面上，可以直接與手機萬能充電器的充電觸點相連接；充電正極和充電負極，所述充電正極和充電負極分別設置在所述盒體空腔內(nèi)邊長較短的兩側(cè)上，其中所述充電正極設置在靠近所述外露觸點的一側(cè)并且與所述正極外露觸點相連，所述充電負極位于相對側(cè)；并聯(lián)電路，所述并聯(lián)電路包括其上設置有一個正向硅二極管的第一支路、其上設置有一個負向鍺二極管的第二支路以及其上設置有一個開關元件的第三支路，所述并聯(lián)電路設置在所述盒體內(nèi)部，并且輸入端與所述充電負極相連，輸出端與所述負極外露觸點相連；手動開關，所述手動開關位于所述盒體的外表面上，用于控制所述第三支路上的開關元件，當手動開關處于關閉位置時，第三支路斷開。當其處于打開位置時，第三支路接通。
2.根據(jù)權利要求1所述的充電盒，所述硅二極管的導通電壓約為0.5伏。
3.根據(jù)權利要求1所述的充電盒，所述盒體為塑料并且所述各個電極觸點為導電金jM ο
4.根據(jù)權利要求1所述的充電盒，所述空腔與5號干電池的外形匹配。
5.根據(jù)權利要求1所述的充電盒，所述手動開關為撥動開關。
6.根據(jù)權利要求1至5任一項所述的充電盒，所述充電負極能夾緊不同長度的電池。
7.根據(jù)權利要求6所述的充電盒，所述充電負極為可轉(zhuǎn)動地固定在盒體上的S形片材， 通過轉(zhuǎn)動能夾緊5號電池和7號電池。
專利摘要本實用新型公開了一種用于鋰離子電池的充電盒，更具體地，公開了一種通過與手機萬能充電器配合使用，既可以給正負極不同側(cè)的3.7伏鈷酸鋰電池充電，又可以給正負極不同側(cè)的3.2伏磷酸鐵鋰電池充電的充電盒。所述充電盒包括可以容納充電電池的盒體、正極外露觸點和負極外露觸點、充電正極和充電負極、并聯(lián)電路以及手動開關，其中并聯(lián)電路包括其上設置有一個正向硅二極管的第一支路、其上設置有一個負向鍺二極管的第二支路以及其上設置有一個開關元件的第三支路。本充電盒結構簡單、易于制造、成本低廉，采用本充電盒不僅可以節(jié)約大量費用，而且還避免了使用多種專用充電器所造成的不便。
文檔編號H02J7/00GK201629597SQ20102030185
公開日2010年11月10日 申請日期2010年1月29日 優(yōu)先權日2010年1月29日
發(fā)明者黃亞飛 申請人:黃亞飛