专利名称：即充即用型充电电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及充电电池。
背景技术：
当今社会各种电子产品的使用越来越普遍，为了使用的方便，很多电子产品，
如遥控器、手电筒、计算器、电动剃须刀、电动牙刷等都设计成使用5号(AA)或 7号(AAA)干电池作为电源。但是由于干电池只能一次性使用，而且受仓储时间 的限制，全球每年因仓储时间过长而浪费的未使用干电池就数以亿计，每年使用报 废的干电池更是数以百亿计，对社会资源造成了极大的消耗，给环境保护造成了极 大的负担。而现有的镍氢、镍镉等充电电池，由于充电时间过长，用户往往不愿意 使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种充电时间短，循环使用寿命长的即 充即用型充电电池。
本发明所采用的技术方案是 一种即充即用型充电电池，包括电池壳体、电 池正极及电池负极，电池正极和电池负极分别设置在电池壳体的两端，其特点是， 该充电电池还包括单向导通元件、电双层电容器和稳压电路；单向导通元件、电双 层电容器和稳压电路均设置在电池壳体内；单向导通元件的第一端与电池正极电连 接，第二端与电双层电容器的正极电连接，使电流由电池正极向电双层电容器的正 极方向单向导通；电双层电容器的负极与电池负极电连接；稳压电路的输入端的正
极和负极分别与电双层电容器的正极和负极电连接，输出端的正极和负极分别与电 池正极和电池负极电连接，用以将电双层电容器中存储的电能转换成一预定的电压 后输出。
上述的即充即用型充电电池，其中，还包括一均压电阻；均压电阻设置在电池壳体内，均压电阻的一端与电池正极电连接，另一端与电池负极电连接。
上述的即充即用型充电电池，其中，预定的电压为1.2伏到1.75伏之间的任 一电压值，电双层电容器的电容值大于0.1法拉。
本发明利用电双层原理，以电双层电容器为储能装置，理论上没有充放电次 数的限制，并且能够使充电速度达到以秒计时的级别，通常充电几秒到几十秒即可 达该充电电池容量的80%以上。由于该充电电池充电迅速，没有充放电次数的限制， 弥补了现有镍氢、镍镉等充电电池充电时间过长，循环寿命较短的缺点，使得该充 电电池能够成为现有市场上各类干电池的理想替代品，具有安全、环保、使用寿命 长、充电快速、工作温度范围宽等优点，从而大量节省干电池的使用量，节约了社 会资源，减轻了环保压力。
图l是本发明的电路原理图； 图2A是本发明的结构示意图； 图2B是图2A的侧视图3A是本发明的稳压电路的一种实施方式的电路示意图； 图3B是本发明的稳压电路的另一种实施方式的电路示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明做出进一步说明。
参考图1至2B，本发明的即充即用型充电电池，包括电池壳体l、电池正极 2、电池负极3、 二极管4、电双层电容器5以及稳压电路6。电池正极2和电池负 极3分别设置在电池壳体1的两端，二极管4、电双层电容器5和稳压电路6均设 置在电池壳体l内。其中二极管4串接在电池正极2与电双层电容器5之间，二 极管4的正极与电池正极2电连接，负极与电双层电容器5的正极电连接，从而防 止电双层电容器5直接向电池正极端放电。本领域技术人员应当理解，在本发明中， 不限于采用二极管，也可采用其它的使电流由电池正极向电双层电容器的正极方向 单向导通的单向导通元件，例如三极管。电双层电容器5的负极与电池负极3电连 接。稳压电路6的输入端的正极Vin+和负极Vin— (标注在图3A和图3B中)分别与电双层电容器5的正极和负极电连接，输出端的正极Vout+和负极Vout—(标 注在图3A和图3B中)分别与电池正极2和电池负极3电连接，用以将电双层电 容器中存储的电能转换成一预定的电压后输出。该预定的输出电压可以是1.2伏到 1.75伏之间的任一电压值，根据需要，优选地，可设定为1.5V士2。/。。电双层电容 器5的电容值优选大于0.1法拉。在本发明中，较佳的是，还设有一个均压电阻7。 均压电阻7设置在电池壳体1内，均压电阻7的一端与电池正极2电连接，另一端 与电池负极3电连接。均压电阻的作用是在两节以上本发明的充电电池串联在一 起同时充电时，保证各充电电池的充电电压大致相等。
本发明的充电电池可采用整体组装的方式，电池壳体1为一完整的、不可拆 卸的整体。
本发明的电池正极2和电池负极3在充电时作为充电正极和充电负极使用， 而工作时又作为输出正极和输出负极使用。电流由充电电源的正极经由二极管4， 流入电双层电容器5中存储电能。此时稳压电路6的输出端的电压与充电电源的电 压相等。而在充电电池放电时，充电电池的电池正极和电池负极与负载相连。由于 二极管4的单向导通特性，电双层电容器5只能向稳压电路6的输入端供电。经过 稳压电路6的电压调节，由稳压电路6的输出端向电池正极2提供电流，驱动负载。 电双层电容器5的电压随着充电电池的放电逐渐下降，当降到一定电压时，充电电 池无法再输出大电流。
图3A和3B分别示出了本发明的稳压电路的两种实施方式的电路示意图。本 发明的稳压电路的主要功能是把电双层电容器中存储的电能转换成稳定的电压输 出。图3A和图3B中所示的稳压电路仅仅用于示例，本领域技术人员应该知道， 还可以采用其它实施方式实现该电压转换要求。
在图3A中，稳压电路6主要由LDO (Low drop-out type regulator,低压差型 电压稳压器)芯片100、滤波电容器Cl、输出相位补偿电容器C2以及一个PNP 三级管组成。其中，滤波电容器Cl连接在LDO芯片100的In (输入)脚和Vss 脚之间，并且和上述的电双层电容器5并联。输出相位补偿电容器C2连接在LDO 芯片100的Out (输出)脚和Vss脚之间。Vss脚接地。PNP三极管Tl的基极与 LDO芯片100的Ext (外接)脚连接，发射极与LDO芯片100的In脚连接，集电 极与LDO芯片100的Out脚连接。设定电压由所选定的LDO芯片决定，LDO芯片可把其规格书规定范围内的输入电压Vin转换成设定电压稳定输出。当输入电压大 于设定电压时，输出电压Vout等于设定电压；当输入电压Vin小于设定电压时， 输出电压Vout跟随输入电压变化而变化。PNP三极管的功能是放大输出电流，部 分LDO(如日本精工的型号为S1172的LDO)本身可输出大电流，则无需外接PNP 三极管。由于与稳压电路的输入端连接的电双层电容器本身即为超大电容器，在本 发明中也可省去输入端的滤波电容器C1。
在图3B中，稳压电路6主要由DC/DC直流电压转换芯片200、电感器L、 电流驱动三级管T2、肖特基二极管D、滤波电容器C3组成。其中，电感器L的 一端与电双层电容器的正极连接后，另一端与电流驱动三极管T2的集电极连接。 电流驱动三极管T2的发射极接地，基极与DC/DC直流电压转换芯片200的Ext (外接)脚连接。DC/DC直流电压转换芯片200的Vss脚接地，滤波电容器C3 连接在DC/DC直流电压转换芯片200的Out (输出)脚与Vss脚之间。肖特基二 极管D的正极与三极管T的集电极连接，负极与DC/DC直流电压转换芯片200的 Out脚连接。DC/DC直流电压转换芯片200，配合其它所需元件，可把一定范围内 的输入电压转换成稳定的电压输出。但是当输入电压Vin低于该芯片的输入启动电 压后，输出电压Vout不输出。
本发明的电池外型可做成市场上7号或5号干电池的形状，如圆柱体形状， 这样，可替代现有的7号或5号干电池作为大多数使用7号或5号干电池的电子产 品的电源，特别适用于如电动剃须刀、电动牙刷、LED手电筒等单次使用时间较 短的小家电。
本实施方案的描述结合了特定的实施例，但是本领域普通技术人员应该理 解本发明并不限于在此描述的实施例，并可以进行各种修改和变化而不背离本 发明的精神和范围。
权利要求
1.一种即充即用型充电电池，包括电池壳体、电池正极及电池负极，所述电池正极和电池负极分别设置在所述电池壳体的两端，其特征在于所述充电电池还包括单向导通元件、电双层电容器和稳压电路，所述单向导通元件、所述电双层电容器和所述稳压电路均设置在所述电池壳体内；所述单向导通元件的第一端与所述电池正极电连接，第二端与所述电双层电容器的正极电连接，使电流由电池正极向电双层电容器的正极方向单向导通；所述电双层电容器的负极与所述电池负极电连接；所述稳压电路的输入端的正极和负极分别与电双层电容器的正极和负极电连接，输出端的正极和负极分别与电池正极和电池负极电连接，用以将电双层电容器中存储的电能转换成一预定的电压后输出。
2. 如权利要求l所述的即充即用型充电电池，其特征在于-还包括一均压电阻；所述均压电阻设置在所述的电池壳体内，均压电阻的一端与所述电池正极电 连接，另一端与所述电池负极电连接。
3. 如权利要求1所述的即充即用型充电电池，其特征在于所述单向导通元 件为二极管；所述二极管的正极与所述电池正极电连接，负极与电双层电容器的正 极电连接。
4. 如权利要求1所述的即充即用型充电电池，其特征在于所述电池壳体为 圆柱体形状。
5. 如权利要求1所述的即充即用型充电电池，其特征在于所述预定的电压 为1.2伏到1.75伏之间的任一电压值。
6. 如权利要求l所述的即充即用型充电电池，其特征在于所述电双层电容 器的电容值大于0.1法拉。
全文摘要
本发明公开了一种即充即用型充电电池，包括电池壳体、电池正极、电池负极、单向导通元件、电双层电容器和稳压电路。单向导通元件、电双层电容器和稳压电路设置在电池壳体内。单向导通元件的第一端与电池正极电连接，第二端与电双层电容器的正极电连接。电双层电容器的负极与电池负极电连接。稳压电路的输入端的正极和负极分别与电双层电容器的正极和负极电连接，输出端的正极和负极分别与电池正极和电池负极电连接，用以将电双层电容器中存储的电能转换成一预定的电压后输出。本发明充电迅速，通常充电几秒到几十秒即可达该充电电池容量的80％以上，弥补了现有镍氢、镍镉等充电电池充电时间过长的缺点，可替代现有的7号或5号干电池等。
文档编号H01M10/00GK101656327SQ20081004185
公开日2010年2月24日 申请日期2008年8月19日 优先权日2008年8月19日
发明者扬 昂 申请人:扬 昂