本發(fā)明涉及化學(xué)干電池的替代裝置，具體是一種無能量轉(zhuǎn)換、無重金屬離子，且具有快速無線輸電特性的化學(xué)干電池的替代裝置。

背景技術(shù)：

化學(xué)干電池是我們生活中很常見能源，很多的小家電或者便攜的數(shù)碼產(chǎn)品都需要干電池來提供工作能量?；瘜W(xué)干電池能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，但作為一次性電池，用過后沒電了必然只有丟棄。比如，現(xiàn)在的家用電器的遙控器，就大多數(shù)均是采用的干電池供電，化學(xué)干電池用久了還會漏液，會腐蝕電池的金屬片及遙控器內(nèi)的電子線路，而引發(fā)電器故障，而且電池回收不當(dāng)，還會給環(huán)境帶來嚴重的污染。在對自然環(huán)境威脅最大的幾種物質(zhì)中，電池里就包含了汞、鉛、鎘等多種，若將廢舊干電池混入生活垃圾一起填埋，或者隨手丟棄，滲出的汞及重金屬物質(zhì)就會滲透于土壤、污染地下水，進而進入魚類、農(nóng)作物中，破壞人類的生存環(huán)境，間接威脅到人類的健康。如廢棄在自然界電池中的汞會慢慢從電池中溢出來，進入土壤或水源，再通過農(nóng)作物進入人體，損傷人的腎臟。在微生物的作用下，無機汞可以轉(zhuǎn)化成甲基汞，聚集在魚類的身體里，人食用了這種魚后，甲基汞會進入人的大腦細胞，使人的神經(jīng)系統(tǒng)受到嚴重破壞，重者會發(fā)瘋致死。著名的日本水俁病就是甲基汞所致。

廢電池污染及其處理已經(jīng)成為目前社會最為關(guān)注的環(huán)保焦點之一。廢電池在生活垃圾中是微不足道的，但它的害處卻非常大，電池中含有汞、鎘、鉛等重金屬物質(zhì)。汞具有強烈的毒性，鉛能造成神經(jīng)紊亂、腎炎等；鎘主要造成腎損傷以及骨疾，如骨質(zhì)疏松、軟骨癥及骨折。若把廢電池混入生活垃圾中一起填埋，久而久之，滲出的重金屬可能污染地下水和土壤。有關(guān)資料顯示，一節(jié)一號電池爛在地里，能使1平方米的土壤永久失去利用價值；一粒紐扣電池可使600噸水受到污染，相當(dāng)于一個人一生的飲水量。如果全球50億人來計每個月每人丟一顆電池，一年累積下來600億顆電池，對地球的破壞力可說是很大的了，其對人類健康危害造成的后果更難以想象了。據(jù)統(tǒng)計，僅北京市每年因廢電池而進入自然環(huán)境的汞竟然達到29.6噸，這數(shù)目不能不讓人頭痛。所以化學(xué)干電池是不可以隨意丟棄的，人們更需要一種綠色無污染的化學(xué)干電池的替代裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種無線快充無能量轉(zhuǎn)換無重金屬離子污染的化學(xué)干電池的替代裝置，以解決上述背景技術(shù)中提出的種種問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種無線快充無能量轉(zhuǎn)換無重金屬離子污染的化學(xué)干電池的替代裝置，其特征在于，由長方形磁鋼、無線輸電接收線圈、無線輸電接收端模塊、防反放電穩(wěn)壓模塊、超級電容組、電池外殼組成一個與普通干電池尺寸一致的化學(xué)干電池的替代裝置。防反放電穩(wěn)壓模塊與無線輸電接收端模塊通過導(dǎo)線相連接，所述超級電容組由多只高容量的超級電容并聯(lián)而成，并聯(lián)后的正負極引線通過超級電容連接線與防反放電穩(wěn)壓模塊相連接，無線輸電接收線圈與無線輸電接收端模塊通過插座、插頭方式可插拔式連接。

作為本發(fā)明進一步的方案：無線輸電接收線圈用強力膠固定在電池倉的蓋板背面上，與接收線圈連線及插頭通過熱縮管固定連接；接收線圈連接插座內(nèi)嵌在替代電池體內(nèi)，與無線輸電接收端模塊相連接；二只替代電池之間有不可拆的導(dǎo)線超級電容連接線相連接，使用時如普通干電池一樣按正負級正確放置在小家電的電池倉內(nèi)；無線輸電接收線圈與二只替代電池之間，設(shè)計成插拔形式，以便于安裝及維修。

化學(xué)干電池的替代裝置的外型尺寸包括常見干電池的1號、2號、5號、7號等型號，以及一些小型的紐扣式電池。所述長方形磁鋼可以通過與通用無線輸電發(fā)射裝置的磁性吸引力對微動開關(guān)產(chǎn)生壓力，而啟動通用無線輸電發(fā)射裝置常開微動開關(guān)閉合，因而自動啟動無線輸電發(fā)射裝置，并完成60秒快速充電過程。所述無線輸電接收線圈繞制成長方形，以充分利用電池倉蓋板背面的很有限的面積，但其面積略小于兩只電池組合起來的總橫截面積，以適合安裝在電池倉的蓋板背面。所述無線輸電接收端模塊能與通用無線輸電發(fā)射裝置完成配對并自動耦合，能量傳輸效率為70%以上，無線輸電接收端模塊輸出穩(wěn)定的5v輸出電壓。所述防反放電穩(wěn)壓模塊能將無線輸電接收端模塊輸出的5v電壓先轉(zhuǎn)換成3.7v的直流電壓，再經(jīng)防反放電的肖基特二極管相串聯(lián)，在肖基特二極管的pn結(jié)兩端產(chǎn)生0.2v的壓降，最終所輸出的3.5v電壓與超級電容組的正負極無內(nèi)阻地相連接，以確保60秒的時間內(nèi)能完成電容器的貯電過程。防反放電穩(wěn)壓模塊上的3.5v電壓同時通過電池正負級連接錢，與由絕緣的電池外殼組成的替代干電池正負極相連接，3v輸出電池正級與3.5v正相連接，3v輸出電池負級74與3.5v負相連接。直通電池正級、直通電池負級與金屬的電池外殼直接壓合連接，正負電極實為短路直通狀態(tài)。

所述電池外殼分為兩種，一種是金屬的電池外殼，另一種則是絕緣的電池外殼。其中，由絕緣的電池外殼組裝的替代電池，其正負級輸出電壓實質(zhì)為最高3.5v的輸出電壓；由金屬的電池外殼組裝的替代電池，其正負級輸出電壓實質(zhì)為短路的直通狀態(tài)，表現(xiàn)為0v的輸出電壓。

化學(xué)干電池替代裝置在使用時，遙控器電池倉內(nèi)自帶的相連通的串聯(lián)電池彈簧夾片，讓兩只替代電池在使用時自然成串聯(lián)連接狀態(tài)。遙控器的最終的供電電壓是由遙控器電池倉內(nèi)自帶的電池組總正極夾片、電池組總負極彈簧夾片，分別提供正負極的直流電壓，且兩者串聯(lián)后最終總輸出電壓，表征值為最高3.5v的直流電壓。

作為本發(fā)明進一步的方案，化學(xué)干電池替代裝置在使用一段時間后，如電壓下降需要充電時，可采用通用無線輸電發(fā)射裝置來迅速進行無線輸電，所述通用無線輸電發(fā)射裝置由通用無線輸電發(fā)射裝置的發(fā)射線圈、通用無線輸電發(fā)射裝置常開微動開關(guān)、通用無線輸電發(fā)射裝置長方形磁鋼、通用無線輸電發(fā)射裝置的三孔電源插頭、無線輸電發(fā)射裝置外殼等組件構(gòu)成。所述無線輸電發(fā)射裝置外殼側(cè)面為梯形結(jié)構(gòu)，其前方為向前延伸的通用無線輸電發(fā)射裝置充電托板，其后方固定有利用市電插座懸掛式的通用無線輸電發(fā)射裝置的三孔電源插頭。通用無線輸電發(fā)射裝置梯形側(cè)面有助遙控器在無線充電時能依立在通用無線輸電發(fā)射裝置的前面板上，并由通用無線輸電發(fā)射裝置長方形磁鋼對化學(xué)干電池替代裝置產(chǎn)生吸引力，而自動地閉合通用無線輸電發(fā)射裝置常開微動開關(guān)，通用無線輸電發(fā)射裝置便得到了電源供電，便開始進行電力的無線輸電過程。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單合理，巧妙地利用了不存在化學(xué)反應(yīng)只存在物理靜電作用的超級電容，作為化學(xué)干電池替代裝置的核心貯電載體。本發(fā)明的電池替代裝置形狀與普通干電池尺寸一致，但沒有化學(xué)過程只有物理貯能過程，且利用無線能量轉(zhuǎn)輸模塊實現(xiàn)電能的無線秒充，充電1分鐘，可讓帶屏幕的空調(diào)遙控器使用8x24小時以上，本裝置徹底改變了電視、空調(diào)等遙控器及其它小家電產(chǎn)品需要更換電池的問題，讓遙控器等小家電產(chǎn)品永遠不用再更換電池，再也不會因化學(xué)電池的隨意丟棄而造成對環(huán)境的污染。

附圖說明

圖1為本發(fā)明化學(xué)干電池替代裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明化學(xué)干電池替代裝置安裝示意圖；

圖3為本發(fā)明化學(xué)干電池替代裝置的通用無線充電發(fā)射器前視圖；

圖4為本發(fā)明化學(xué)干電池替代裝置的通用無線充電發(fā)射器后視圖；

圖5為本發(fā)明化學(xué)干電池替代裝置60秒完成無線輸電的示意圖；

圖6為本發(fā)明化學(xué)干電池替代裝置的無線輸電原理圖。

圖中：1-長方形磁鋼、2-無線輸電接收線圈、31-接收線圈連線及插頭、32-電池正負級連接錢、33-超級電容連接線、34-超級電容組并聯(lián)連接線、35-接收線圈連接插座、4-通用無線輸電發(fā)射裝置、41-通用無線輸電發(fā)射裝置梯形側(cè)面、42-通用無線輸電發(fā)射裝置充電托板、43-通用無線輸電發(fā)射裝置常開微動開關(guān)、44-通用無線輸電發(fā)射裝置長方形磁鋼、45-通用無線輸電發(fā)射裝置的發(fā)射線圈、46-通用無線輸電發(fā)射裝置的三孔電源插頭、5-無線輸電接收端模塊、6-防反放電穩(wěn)壓模塊、71-直通電池正級、72-直通電池負級、73-3v輸出電池正級、74-3v輸出電池負級、75-金屬的電池外殼、76-絕緣的電池外殼、8-超級電容組、91-相連通的串聯(lián)電池彈簧夾片、92-電池組總負極彈簧夾片、93-電池組總正極夾片。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1、圖2，本發(fā)明實施例中，一種無線快充無能量轉(zhuǎn)換無重金屬離子污染的化學(xué)干電池的替代裝置，其特征在于，由長方形磁鋼1、無線輸電接收線圈2、無線輸電接收端模塊5、防反放電穩(wěn)壓模塊6、超級電容組8、電池外殼組成一個與普通干電池尺寸一致的化學(xué)干電池的替代裝置。防反放電穩(wěn)壓模塊6與無線輸電接收端模塊5通過導(dǎo)線相連接，所述超級電容組8由多只高容量的超級電容并聯(lián)而成，并聯(lián)后的正負極引線通過超級電容連接線33與防反放電穩(wěn)壓模塊6相連接，無線輸電接收線圈2與無線輸電接收端模塊5通過插座、插頭方式可插拔式連接。

作為本發(fā)明進一步的方案：無線輸電接收線圈2用強力膠固定在電池倉的蓋板背面上，與接收線圈連線及插頭31通過熱縮管固定連接；接收線圈連接插座35內(nèi)嵌在替代電池體內(nèi)，與無線輸電接收端模塊5相連接；二只替代電池之間有不可拆的導(dǎo)線超級電容連接線33相連接，使用時如普通干電池一樣按正負級正確放置在小家電的電池倉內(nèi)；無線輸電接收線圈2與二只替代電池之間，設(shè)計成插拔形式，以便于安裝及維修。

化學(xué)干電池的替代裝置的外型尺寸包括常見干電池的1號、2號、5號、7號等型號，以及一些小型的紐扣式電池。所述長方形磁鋼1可以通過與通用無線輸電發(fā)射裝置4的磁性吸引力對微動開關(guān)產(chǎn)生壓力，而啟動通用無線輸電發(fā)射裝置常開微動開關(guān)43閉合，因而自動啟動無線輸電發(fā)射裝置，并完成60秒快速充電過程。所述無線輸電接收線圈2繞制成長方形，以充分利用電池倉蓋板背面的很有限的面積，但其面積略小于兩只電池組合起來的總橫截面積，以適合安裝在電池倉的蓋板背面。所述無線輸電接收端模塊5能與通用無線輸電發(fā)射裝置4完成配對并自動耦合，能量傳輸效率為70%以上，無線輸電接收端模塊5輸出穩(wěn)定的5v輸出電壓。所述防反放電穩(wěn)壓模塊6能將無線輸電接收端模塊5輸出的5v電壓先轉(zhuǎn)換成3.7v的直流電壓，再經(jīng)防反放電的肖基特二極管相串聯(lián)，在肖基特二極管的pn結(jié)兩端產(chǎn)生0.2v的壓降，最終所輸出的3.5v電壓與超級電容組8的正負極無內(nèi)阻地相連接，以確保60秒的時間內(nèi)能完成電容器的貯電過程。防反放電穩(wěn)壓模塊6上的3.5v電壓同時通過電池正負級連接錢32，與由絕緣的電池外殼76組成的替代干電池正負極相連接，3v輸出電池正級73與3.5v正相連接，3v輸出電池負級74與3.5v負相連接。直通電池正級71、直通電池負級72與金屬的電池外殼75直接壓合連接，正負電極實為短路直通狀態(tài)。

所述電池外殼分為兩種，一種是金屬的電池外殼75，另一種則是絕緣的電池外殼76。其中，由絕緣的電池外殼76組裝的替代電池，其正負級輸出電壓實質(zhì)為最高3.5v的輸出電壓；由金屬的電池外殼75組裝的替代電池，其正負級輸出電壓實質(zhì)為短路的直通狀態(tài)，表現(xiàn)為0v的輸出電壓。

化學(xué)干電池替代裝置在使用時，遙控器電池倉內(nèi)自帶的相連通的串聯(lián)電池彈簧夾片91，讓兩只替代電池在使用時自然成串聯(lián)連接狀態(tài)。遙控器的最終的供電電壓是由遙控器電池倉內(nèi)自帶的電池組總正極夾片93、電池組總負極彈簧夾片92，分別提供正負極的直流電壓，且兩者串聯(lián)后最終總輸出電壓，表征值為最高3.5v的直流電壓。

作為本發(fā)明進一步的方案，請參閱圖3、圖4、圖5，化學(xué)干電池替代裝置在使用一段時間后，如電壓下降需要充電時，可采用通用無線輸電發(fā)射裝置4來迅速進行無線輸電，所述通用無線輸電發(fā)射裝置4由通用無線輸電發(fā)射裝置的發(fā)射線圈45、通用無線輸電發(fā)射裝置常開微動開關(guān)43、通用無線輸電發(fā)射裝置長方形磁鋼44、通用無線輸電發(fā)射裝置的三孔電源插頭46、無線輸電發(fā)射裝置外殼等組件構(gòu)成。所述無線輸電發(fā)射裝置外殼側(cè)面為梯形結(jié)構(gòu)，其前方為向前延伸的通用無線輸電發(fā)射裝置充電托板42，其后方固定有利用市電插座懸掛式的通用無線輸電發(fā)射裝置的三孔電源插頭46，通用無線輸電發(fā)射裝置梯形側(cè)面41有助遙控器在無線充電時能依立在通用無線輸電發(fā)射裝置4的前面板上，并由通用無線輸電發(fā)射裝置長方形磁鋼44對化學(xué)干電池替代裝置產(chǎn)生吸引力，而自動地閉合通用無線輸電發(fā)射裝置常開微動開關(guān)43，通用無線輸電發(fā)射裝置4便得到了電源供電，便開始進行電力的無線輸電過程。

本發(fā)明的供電工作原理是：超級電容器是利用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結(jié)構(gòu)獲得超大的電容量的。與利用化學(xué)反應(yīng)的干電池不同，超級電容器的充放電過程始終是物理過程，性能十分穩(wěn)定，故而安全系數(shù)高、低溫性能好、壽命長且免維護。超級電容器具有功率密度高、充電時間短、使用壽命長、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點。本發(fā)明中，由多只超級電容所組成的超級電容器組，其容量更大，甚至可達到超過鋰電池的貯能密度。本方案中，一套化學(xué)干電池替代裝置共由二節(jié)替代電池所組成，其中一只是直通狀態(tài)、另一只則是輸出電壓最高為3.5v狀態(tài)，二節(jié)替代電池之間通過電線相連接。二只替代電池放放電池倉內(nèi)為串聯(lián)在一起，但實質(zhì)是由超級電容組直接提供的電能，且電壓被內(nèi)置電路限定為不超過3.5v，遙控器等小家電便能正常工作。

本發(fā)明的快速無線輸電原理是：當(dāng)遙控器依立在通用無線輸電發(fā)射裝置4前面板上時，通用無線輸電發(fā)射裝置長方形磁鋼44產(chǎn)生吸力，閉合通用無線輸電發(fā)射裝置常開微動開關(guān)43，通用無線輸電發(fā)射裝置4得到供電，開始發(fā)射高頻電磁波。化學(xué)干電池的替代裝置的接收線圈接到傳來的高頻電磁波后，無線輸電接收端模塊5能與通用無線輸電發(fā)射裝置4完成配對并自動耦合，輸出穩(wěn)定的5v輸出電壓。防反放電穩(wěn)壓模塊6能將其轉(zhuǎn)換成3.7v的直流電，經(jīng)防反放電肖基特二極管串聯(lián)，得到3.5v直流電壓，再與超級電容組8相連在60秒內(nèi)完成貯電過程。

由于超級電容器的充放電為物理過程，工作時并沒有能量相互轉(zhuǎn)換，其工作效率必然較高；由于超級電容器壽命極長，深度充放電循環(huán)使用次數(shù)可達1~50萬次，不會如一次性的干電池放電后需要丟棄，且其生產(chǎn)工藝中無需重金屬元素，產(chǎn)品原材料構(gòu)成、生產(chǎn)、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染，不會造成對環(huán)境的重金屬離子污染問題，其必然是理想的綠色環(huán)保電源；超級電容器的功率密度高，可達300w/kg－5000w/kg，相當(dāng)于干電池的5－10倍，超級電容器的充電速度快，充電10秒－1分鐘可達到其額定容量的90%以上，故其特別適合用于快速充電，而打造出充電60秒使用七、八天的神話。本裝置徹底改變了電視、空調(diào)等遙控器及其它小家電產(chǎn)品需要更換電池的問題，讓遙控器等小家電產(chǎn)品永遠不用再換電池，再也不會因化學(xué)電池的隨意丟棄而造成對環(huán)境的污染。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。