一种电脑充电宝的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种电脑充电宝，所述电脑充电宝包括：电池组、控制模块和DC-DC调压输出模块，其中，电池组与控制模块和DC-DC调压输出模块电连接，所述控制模块用于控制DC-DC调压输出电路，所述电池组为零点电源与锂离子电池的电池组，该电池组包括至少一个零点电源单体和至少一个锂离子电池单体，所述零点电源单体与所述锂离子电池单体串联和/或并联，其中，所述锂离子电池单体包括极芯和非水电解液，所述极芯和非水电解液密封在电池壳体内，所述极芯包括正极、负极及隔膜，该正极包括集电体及涂覆和/或填充于集电体上的正极材料，所述正极材料含有正极活性物质、导电剂和粘合剂，所述正极材料还含有氧化钇和/或氧化铌。本发明提供的充电宝解决了现有技术的充电宝的续航问题，适合用做电脑备用电源。
【专利说明】一种电脑充电宝
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电脑充电宝，特别涉及一种采用零点电源与锂离子电池的电池组 的电脑充电宝。
【背景技术】
[0002]随着科技水平的日新月异，人们生活水平的日益提高，常常需要携带各种电子产 品外出工作或旅游，各种备用电池也是琳琅满目，电量用尽后就需要给每块电池充电，使用 起来比较麻烦。因此，现在多使用更易于随身携带的移动电源，亦可以称为充电宝作为备用 电源为各种电子产品充电。移动电源或充电宝是指可以直接给移动设备充电且自身具有储 电单元的装置。现今人们通常使用的充电宝其自身的充电插头可以直接通过交流电源对移 动设备充电且可以通过与外部供电电源为自身储电，相当于一个充电器和备用电池的混合 体，可以在没有直接电源或外出时给电子产品如电脑提供备用电源。
[0003]但是，目前的充电宝的电量有限，在电量用尽以后仍然需要反复通过外部供电电 源为充电宝充电而使其电池蓄电、储电，电池能量密度低、续航时间短。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种无需反复通过外部供电电源为充电宝充电、电池能量密 度高、续航时间长的手机充电宝。
[0005]为了实现上述发明目的，本发明提供了一种电脑充电宝，所述电脑充电宝包括:电 池组、控制模块和DC-DC调压输出模块，其中，电池组与控制模块和DC-DC调压输出模块电 连接，所述控制模块用于控制DC-DC调压输出电路，所述电池组为零点电源与锂离子电池 的电池组，该电池组包括至少一个零点电源单体和至少一个锂离子电池单体，所述零点电 源单体与所述锂离子电池单体串联和/或并联，其中，所述锂离子电池单体包括极芯和非 水电解液，所述极芯和非水电解液密封在电池壳体内，所述极芯包括正极、负极及隔膜，该 正极包括集电体及涂覆和/或填充于集电体上的正极材料，所述正极材料含有正极活性物 质、导电剂和粘合剂，所述正极材料还含有氧化钇和/或氧化铌。
[0006]所述电脑充电宝中的电池组将零点电源和锂离子电池，特别是正极材料中含有氧 化钇和/或氧化铌添加剂的锂离子电池整合在一起，所述零点电源与锂离子电池的电池组 中的零点电源能够将等微子转化为电能，从而可以持续地为锂离子电池提供电流，而无需 反复通过外部供电电源为锂离子电池提供电流而使其储电。所述零点电源单体与所述锂离 子电池单体可以串联和/或并联，也可以断开连接。例如，在使用时，如果锂离子电池的电 量能够满足使用要求，则可以将所述零点电源单体与所述锂离子电池单体断开连接，锂离 子电池通过充电宝的输出端与手机相连提供为其提供稳定的电压和电流；当锂离子电池使 用一段时间之后(例如电量不足时)，可以将所述零点电源单体与所述锂离子电池单体串联 和/或并联，零点电源不断地为锂离子电池充电，而使充电宝恢复电量。因此，本发明所述 的充电宝解决了现有技术的充电宝的续航问题，适合用做电脑，特别是便携式笔记本电脑的备用电源。此外，采用正极材料中含有氧化钇和/或氧化铌添加剂的锂离子电池与零点电源组合，还能够进一步提高锂离子电池的耐低温性能。
[0007]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0008]以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0009]按照本发明，所述电脑充电宝包括:电池组、控制模块和DC-DC调压输出模块，其中，电池组与控制模块和DC-DC调压输出模块电连接，所述控制模块用于控制DC-DC调压输出电路，所述电池组为零点电源与锂离子电池的电池组，该电池组包括至少一个零点电源单体和至少一个锂离子电池单体，所述零点电源单体与所述锂离子电池单体串联和/或并联，其中，所述锂离子电池单体包括极芯和非水电解液，所述极芯和非水电解液密封在电池壳体内，所述极芯包括正极、负极及隔膜，该正极包括集电体及涂覆和/或填充于集电体上的正极材料，所述正极材料含有正极活性物质、导电剂和粘合剂，所述正极材料还含有氧化钇和/或氧化铌。
[0010]零点电池单体的个数可以为一个或多个，优选为多个。锂离子电池单体的个数可以为一个或多个，优选为多个。当电池组包括多个零点电源单体和多个锂离子电池单体时， 优选所述多个零点电源单体并联和/或串联构成零点电源组合，所述多个锂离子电池单体串联和/或并联构成锂离子电池组合，所述零点电源组合和所述锂离子电池组合并联和/ 或串联构成所述电池组。
[0011]所述串联的方式为本领域常规的电池串联方式，即将一个电池单体的正极与另一电池单体的负极电连接，该另一电池单体的正极与又一电池单体的负极电连接，以此类推， 将多个电池单体串联起来。
[0012]所述并联的方式为本领域常规的电池并联方式，即将多个电池单体的正极与正极电连接，并且将该多个电池单体的负极与负极电连接。
[0013]所述零点电源单体包括正极和负极，所述正极和负极之间具有等微子聚集层，所述等微子聚集层含有铝盐。
[0014]所述铝盐可以为能够捕获和转化等微子的铝盐，优选为硫酸铝和/或硫酸铝铵， 更优选为硫酸铝和硫酸铝铵。硫酸铝的分子式为Al2 (SO4) 3，可以为其结晶水合物的形式，对其结晶水的数量没有限定，例如可以为Al2 (SO4) 3 ? 18H20。硫酸铝铵的分子式为AlNH4 (SO4) 3， 可以为其结晶水合物的形式，对其结晶水的数量没有限定，例如可以为AlNH4(SO4)3 ? 12H20。 如果铝盐为结晶水合物，则在计算其用量或含量时将其结晶水的量也计算在内。当硫酸铝和硫酸铝铵同时使用时，硫酸铝和硫酸铝铵的重量比可以为1:0.03-0.4，优选为 1:0.04-0.3 o
[0015]所述等微子聚集层还可以含有烷基酚聚氧乙烯醚、多元醇、硅油和碱金属卤化物。
[0016]相对于100重量份的铝盐，所述烷基酚聚氧乙烯醚的含量可以为10-150重量份， 优选为20-120重量份；所述多元醇的含量可以为50-500重量份,优选为80-350重量份；所述硅油的含量可以为1-100重量份,优选为5-60重量份；所述碱金属卤化物的含量可以为 1-60重量份,优选为4-40重量份。[0017]所述烷基酚聚氧乙烯醚中，烷基的碳原子个数可以为6以上，优选为8-16 ;环氧乙 烷单元的个数可以为10-60，优选为20-50。所述烷基酚聚氧乙烯醚的例子包括但不限于壬 基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚和十二烷基酚聚氧乙烯醚。所述烷基酚聚氧乙烯醚优 选为壬基酚聚氧乙烯(40)醚，分子式-.C95H184O41 o
[0018]所述多元醇的碳原子数可以为2以上，优选为3-10 ;羟基个数可以为2以上，优选 为3-10。所述多元醇优选为甘油和/或甘露醇，更优选为甘油和甘露醇。当甘油和甘露醇 同时使用时，甘油和甘露醇的重量比可以为1:0.5-5。
[0019]所述碱金属卤化物的例子包括但不限于氯化钠和氯化钾，优选为氯化钠。
[0020]本发明的发明人对等微子能源进行进一步研究时意外地发现，在等微子聚集层的 浆料中加入电气石，可以显著地提高等微子能源的能量密度。推测原因可能是，在等微子聚 集层中加入电气石可以提高捕获和转化等微子的效率，从而得到更多的电能。因此，按照本 发明的优选实施方式，所述等微子聚集层还含有电气石。
[0021]相对于100重量份的招盐，电气石的含量可以为0-30重量份,优选为1-20重量 份，更优选为5-15重量份。电气石是一种天然存在的矿石，其化学组成为[Na，K，Ca] [Mg, F ，Mn, Li，Al] 3 [Al, Cr, Fe, V] 6 [BO3] 3 [Si6O18] [OH, F] 4。电气石的颜色随成分不同而异:富含 Fe 的电气石呈黑色，富含L1、Mn和Cs的电气石呈玫瑰色，亦呈淡蓝色，富含Mg的电气石常呈 褐色和黄色，富含Cr的电气石呈深绿色。所有类型的电气石均可用于本发明。所述电气石 可以商购得到。
[0022]电气石优选以粉末形式存在于等微子聚集层中，电气石的粒径优选为200目以 上。根据该优选实施方式，可以进一步提高零点电源的能量密度。
[0023]所述等微子聚集层还可以含有含碳材料。根据该优选实施方式，可以进一步提高 零点电源的能量密度。相对于100重量份的铝盐，所述含碳材料的含量可以为10-50重量 份，优选为20-40重量份。所述含碳材料可以是各种含碳的材料，优选为石墨和/或石墨 烯，更优选为石墨和石墨烯。当石墨和石墨烯同时使用时，石墨与石墨烯的重量比可以为 1:1-5，优选为 1:2-4。
[0024]所述含碳材料优选以粉末形式存在于等微子聚集层中，含碳材料的粒径优选为 200目以上。根据该优选实施方式，可以进一步提高零点电源的能量密度。
[0025]本发明提供的电脑充电宝中的电池组中的零点电源，可以包括一层或多层正极、 一层或多层等微子聚集层、一层或多层负极，只要满足任一等微子层位于正极和负极之间 并且任一正极和负极之间具有至少一层等微子层即可。
[0026]所述等微子层的单层厚度可以为0.1-0.6mm,优选为0.2-0.4mm。
[0027]所述正极可以含有银、银镍合金或镍铬合金，所述负极可以含有镁或镁合金。
[0028]所述正极可以为银质材料、银镍合金材料或镍铬合金材料制作成的板材或箔材， 或者通过将银质材料、银镍合金材料或镍铬合金材料的微米级粉材粘结于塑料薄膜上而制 成。单片正极的厚度可以为优选为l-2mm。
[0029]所述负极可以为纯镁板材，或镁合金板材。单片负极的厚度可以为0.2-0.6_，优 选为 0.2-0.4mm。
[0030]优选情况下，在负极表面形成通孔。通孔的直径可以为1-5_。通孔的数量可以为 多个，优选以间隔均等的距离设置。所述通孔更有利于吸收等微子，提高零点电源的能量密度。
[0031]优选情况下，所述负极表面可以具有两层涂层，第一涂层的材料为壬二酸、厚度可 以为0.01-0.05毫米，第二涂层的材料为硫酸铝，第一涂层位于负极表面上，第二涂层位于 第一涂层上。所述涂层有利于提高负极的耐腐蚀性，并且防止零点电源的正极和负极短路。
[0032]通过以下步骤在所述负极表面形成所述两层涂层:
[0033](I)将熔融的壬二酸涂布在负极表面并冷却至常温(20_30°C)，形成厚度为
0.01-0.05毫米的第一涂层，熔融的壬二酸的温度可以为110_150°C ；
[0034](2)将含有硫酸铝的溶液涂布在第一涂层上，干燥，以形成第二涂层。所述含有硫 酸铝的溶液优选为由每100毫升防冻液(产品编号R - 3204)与35-45克的硫酸铝形成的溶 液。所述防冻液可以选取不会对电源性能产生明显负面影响的任何防冻液。作为一个实例， 可以选取深圳市彩虹汽车环保用品科技有限公司生产的R-3204防冻液。所述干燥的方式 可以为自然干燥。
[0035]零点电源单体的制备方法可以包括利用等微子聚集层浆料在正极和负极之间形 成等微子聚集层，其中，所述浆料含有铝盐和电气石。
[0036]所述浆料还可以含有含碳材料。所述等微子聚集层还可以含有烷基酚聚氧乙烯 醚、多元醇、硅油和碱金属卤化物。
[0037]铝盐、电气石、含碳材料、烷基酚聚氧乙烯醚、多元醇、硅油、碱金属卤化物的种类 和用量如前所述。
[0038]如果需要在低温条件下使用，优选所述浆料还含有防冻液。所述防冻液可以选取 不会对电源性能产生明显负面影响的任何防冻液。作为一个实例，可以选取深圳市彩虹汽 车环保用品科技有限公司生产的R-3204防冻液。相对于100重量份铝盐，防冻液的含量可 以为10-100重量份。
[0039]所述浆料可以通过将各种原料混合而制得，例如将铝盐和电气石，以及选择性含 有的含碳材料、烷基酚聚氧乙烯醚、多元醇、硅油、碱金属卤化物混合而制得。
[0040]在制备零点电源单体的过程中，可以将浆料涂布在正极的一个表面上，然后将负 极放置在正极的涂布有浆料的表面上，然后干燥即可，或者将浆料涂布在负极的一个表面 上，然后将正极放置在负极的涂布有浆料的表面上，然后干燥即可。
[0041]在制备零点电源单体的过程中，可以预先在负极的表面形成两层涂层，形成涂层 的方法如上文所述。
[0042]零点电源单体的正负极的连接方式以及封装方法，可以参考CN101295554A。
[0043]按照本发明，所述锂离子电池单体包括极芯和非水电解液，所述极芯和非水电解 液密封在电池壳体内，所述极芯包括正极、负极及隔膜，该正极包括集电体及涂覆和/或填 充于集电体上的正极材料，所述正极材料含有正极活性物质、导电剂和粘合剂，所述正极材 料还含有氧化钇和/或氧化铌。
[0044]本发明的发明人意外地发现，在正极材料加入氧化钇和/或氧化铌可以使电池能 够兼顾优良的耐高温性能和耐低温性能。
[0045]尽管只要在正极材料中加入氧化钇和/或氧化铌即可提高锂离子电池的耐低温 性能，但是，优选情况下，为了进一步提高锂离子电池在苛刻环境中使用时的综合电化学性 能，即具有更高的初始放电容量，以正极活性物质为基准，所述氧化钇和氧化铌的总含量为1-5重量％，更优选情况下，以正极活性物质为基准，所述氧化钇和氧化铌的总含量为1-3.5
重量％。
[0046]根据本发明，所述氧化钇和氧化铌可以同时含有亦可以只含有其中之一。本发明的发明人意外地发现，当在正极材料中同时含有氧化钇和氧化铌时，电池性能的改善更为显著。其中，氧化铌和氧化钇二者的重量比的可调节范围较宽，综合考虑成本和效果，氧化钇和氧化铌的重量比进一步优选为0.5-1:1，最优选为0.6-0.8:1。
[0047]所述正极活性物质可以为本领域技术人员常规使用的可以用于锂离子二次电池在正极活性物质，例如，所述正极活性物质可以为以下物质中的一种或多种=LixNihCoO2, 其中，0.9≤X≤1.1，0≤y≤1.0、
[0048]Li1 + aMbMn2 —b04，其中，-0.1 ≤ a ≤ 0.2，0 ≤ b ≤ 1.0，M 为锂、硼、镁、铝、钛、铬、 铁、钴、镍、铜、锌、镓、钇、氟、碘、硫元素中的一种、LimMrvnAnO2，其中，A为过渡金属，优选为钇，0.9 ≤ m ≤ 1.1，0 ≤ n ≤ 1.0、LiNicCodMn1TdO2,其中，0.1 ≤c ≤ 0.5,0.1 ≤ d ≤ 0.5、 LiFePO40
[0049]优选情况下，本发明的发明人发现，当正极活性物质选自LiCo02、LiMn2O4, LiNi173Co173Mn173O2和LiFePO4中的一种或多种时能够更好地实现本发明的发明目的。
[0050]在本发明中，以正极材料的总量为基准，正极活性物质的含量可以为85-98.5重量％。所述正极材料中的导电剂可以为锂离子电池正极材料常规使用的各种导电剂，如 ketjen碳黑、乙炔黑、炉黑、碳纤维VGCF、导电碳黑以及各种金属粒子如铜粒子、锂粒子中的一种或多种。以正极材料的总量为基准，导电剂的含量可以为0.5-10重量％，优选为1-5 重量％。所述正极材料中的粘合剂的种类和含量的可选择范围较宽，所述正极粘合剂可以为本领域技术人员所公知可用于锂离子二次电池的正极的粘合剂。例如，含氟树脂和聚烯烃化合物如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡胶(SBR)以及纤维素基聚合物中的一种或多种；所述纤维素基聚合物可以选自甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素和羟丙基乙基纤维素中的一种或几种。所述含氟树脂、聚烯烃化合物和纤维素基聚合物的数均分子量一般为30-80万。所述粘合剂的含量可以是本领域常规的粘合剂含量。例如， 以正极材料的总量为基准，粘合剂的总含量可以为0.5-10重量％，优选为1-5重量％。形成正极的集电体可以为锂离子电池中常规的正极集电体，在本发明的具体实施方案中使用铝箔作为正极集电体。
[0051]本发明提供的锂离子电池正极可以通过各种方法制备得到，例如，可以通过将含有正极活性物质、导电剂、粘合剂和氧化钇和/或氧化铌与溶剂的浆料涂覆和/或填充在集电体上，干燥，压模或不压模后得到。所述浆料可以通过先将正极活性物质、导电剂和氧化钇和/或氧化铌干粉混合均匀后，再与粘合剂、溶剂或者粘合剂与溶剂形成的粘合剂溶液混合均匀而得到；也可以通过先将正极活性物质、粘合剂、溶剂和氧化钇和/或氧化铌混合均匀，然后再与导电剂混合均匀，得到浆料。所述的溶剂优选为N甲基吡咯烷酮(NMP)。溶剂的用量能够使所述糊状物具有粘性和流动性，能够涂覆到所述集电体上即可。干燥、压模的方法和条件为本领域技术人员所公知。
[0052]在本发明中，负极包括集电体及涂覆和/或填充于集电体上的负极材料，所述负极材料通常含有负极活性物质和导电剂以及选择性含有的粘合剂。其中，所述负极活性物质没有特别限制，可以使用本领域常规的可嵌入释出锂的负极活性物质，比如天然石墨、人造石墨、石油焦、有机裂解碳、中间相碳微球、碳纤维、锡合金、娃合金中的一种或几种，优选 人工石墨。以负极材料的总量为基准，负极活性物质的含量可以为85-98.5重量％。所述 负极材料中含有的导电剂的种类和含量的可选择范围较宽，所述导电剂可以为本领域常规 的负极导电剂，比如ketjen碳黑、乙炔黑、炉黑、碳纤维VGCF、导电碳黑和导电石墨中的一 种或多种。通常情况下，以负极活性物质的重量为基准，所述导电剂的含量为1-15重量％， 优选为2-10重量％。所述负极材料中含有的负极粘合剂的种类和含量的可选择范围较宽， 所述负极粘合剂可以为本领域技术人员所公知的粘合剂，例如含氟树脂和聚烯烃化合物如 聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡胶(SBR)中的一种或多种，优选情况下， 所述负极粘合剂采用纤维素基聚合物与橡胶胶乳的混合物，如纤维素基聚合物与丁苯橡胶 (SBR)的混合物。所述纤维素基聚合物与丁苯橡胶的用量为本领域技术人员所公知。一般 来说，根据所用粘合剂种类的不同，以负极活性物质的重量为基准，粘合剂的含量为0.01-8 重量％，优选为0.02-5重量％。形成负极的集电体可以为锂离子电池中常规的负极集电体， 如冲压金属，金属箔，网状金属，泡沫状金属，在本发明的具体实施方案中使用铜箔作为负 极集电体。
[0053]本发明提供的锂离子电池负极可以通过现有技术中的各种方法制备得到，例如， 可以通过将含有负极活性物质、导电剂和选择性含有的粘合剂与溶剂的浆料涂覆和/或填 充在集电体上，干燥，压模或不压模后得到，所述含有负极活性物质、导电剂和粘合剂与溶 剂的浆料可以通过先将负极活性物质和导电剂干粉混合均匀后，再与粘合剂、溶剂或者粘 合剂与溶剂形成的粘合剂溶液混合均匀而得到；也可以通过先将负极活性物质、粘合剂和 溶剂混合均匀，然后再与导电剂混合均匀，得到浆料。所述的溶剂优选为去离子水。溶剂的 用量能够使所述糊状物具有粘性和流动性，能够涂覆到所述集电体上即可。干燥、压模的方 法和条件为本领域技术人员所公知。
[0054]形成本发明的锂离子电池的隔膜和非水电解液可以为本领域常规使用的负极、隔 膜、非水电解液。
[0055]所述隔膜设置于正极和负极之间，它具有电绝缘性能和液体保持性能，并使所述 极芯和非水电解液一起容纳在电池壳中。所述隔膜可以选自锂离子电池中所用的各种隔 膜，如高分子聚合物微孔薄膜，包括聚丙稀微孔薄膜和聚丙稀与聚乙烯的多层复合微孔薄 膜。所述隔膜的位置、性质和种类为本领域技术人员所公知。
[0056]所述非水电解液为电解质锂盐和非水溶剂的混合溶液，对它没有特别限定，可以 使用本领域常规的非水电解液。比如电解质锂盐选自六氟磷酸锂(LiPF6)、高氯酸锂、四氟 硼酸锂、六氟砷酸锂、齒化锂、氯铝酸锂及氟烃基磺酸锂中的一种或几种。有机溶剂选用链 状酸酯和环状酸酯混合溶液，其中链状酸酯可以为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、 碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸二丙酯(DPC)以及其它含氟、含硫或含不饱和 键的链状有机酯类中的至少一种，环状酸酯可以为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳 酸亚乙烯酯(VC)、Y-丁内酯(Y-BL)、磺内酯以及其它含氟、含硫或含不饱和键的环状有 机酯类中的至少一种。电解液的注入量一般为1.5-4.9克/安时，电解液的浓度一般为
0.5-2.9摩尔/升。
[0057]将正极和负极与隔膜构成一个极芯，将得到的极芯和电解液密封在电池壳中，即 可得到锂离子电池。[0058]本发明提供的电脑充电宝中的零点电源和锂离子电池的电池组中的零点电源能 够吸收等微子并且收集等微子在衰变中转换的电能，从而不断地为锂离子电池提供电能， 并且所述电池组的能量密度较高，因此非常适合用于制备电脑，特别是便携式笔记本电脑 的充电宝。
[0059]按照本发明，在将所述电池组应用于电脑充电宝使用时，电池组包括的零点电源 单体(包括选择合适的正极、等微子聚集层和负极的数量)和锂离子电池单体的个数和它们 的串联/并联方式可以根据电脑电源，特别是笔记本电脑电源的负载需要确定。
[0060]按照本发明，所述电脑充电宝包括:电池组、控制模块和DC-DC调压输出模 块，其中，控制模块的电路设计为本领域技术人员所公知，例如，CPLD (Complicated Programmable Logical Device,负载可编程逻辑器件)。所述控制模块的核心元件可以为 MUC微处理器芯片3U1，如EM78P419。电池组同时与控制模块和DC-DC调压输出模块电连 接，所述控制模块用于控制DC-DC调压输出电路。
[0061]按照本发明，所述DC-DC调压输出模块包括DC-DC升压输出电路和DC-DC降压5V 或12V的输出电路，所述DC-DC升压输出电路和DC-DC降压5V或12V的输出电路的输入端 与电池组电连接，所述DC-DC升压输出电路设置的控制端和DC-DC降压5V或12V的输出电 路设置的控制端分别与控制模块电连接。DC-DC降压5V或12V的输出电路可以通过USB接 口恒压5V或12V输出，为使用USB接口的电脑直接供电或为其充电电池充电。所述DC-DC 升压输出电路将电池组的输出电压调整到与不同电脑匹配的电压值，为其直接供电或对其 充电电池充电。控制模块的控制电路检测该输出转换头的RV电压值，自动选择输出电压 值。
[0062]优选，所述电脑充电宝还包括用于准确检测电池电量的电流检测模块，所述电流 检测模块分别与电池组、控制模块以及DC-DC调压输出模块电连接。
[0063]由于本发明提供的电脑充电宝中的所述电池组中的零点电源可以持续不断地为 锂离子电池提供电流，因此，不需要充电模块也能够使锂离子电池不断为外部电子设备，如 电脑，特别是便携式笔记本电脑提供电流。
[0064]但是，作为选择，当所述电池组中的零点电源与锂离子电池断开后，也可以通过常 规的充电管理模块为锂离子电池充电以使其提供电能。因此，所述手机充电宝还可以包括 充电管理模块，所述充电管理模块设置有可与外部电源电连接的输入端和与电池组电连接 的输出端，所述输出端与所述电池组中的锂离子电池电连接，所述控制模块还用于控制充 电电路。
[0065]其中，所述充电管理模块的输出端可以为多个，当所述电池组中有多个锂离子电 池同时与零点电源断开，则可以将不同的输出端分别与每个锂离子电池单体分别电连接。 所述控制模块还用于控制管理模块的充电电路，即，充电电路将外部电源做调整后为电池 组中的锂离子电池充电。
[0066]优选，所述充电管理模块设置有分别与电池组和控制模块电连接并受控制模块控 制的DC-DC降压平衡充电电路。
[0067]优选，所述充电电路还设置有充电输入接口电路，充电输入接口电路可接入使用 市电的外配电源适配器或者利用太阳能的太阳能电源，外配电源适配器或者利用太阳能的 太阳能电源将市电或者太阳能转化为16-19V的直流电压输送给DC-DC降压平衡充电电路，DC-DC降压平衡充电电路对电池组中的锂离子电池进行恒流限压充电，整个充电过程由控制丰吴块控制。
[0068]由于本发明的发明点仅在于提供零点电源与锂离子电池的电池组来代替现有技术的充电宝中的电池组，因此，对于优选包括充电模块时的充电过程的电路以及控制以及供电过程的电路以及控制以及电池组的保护等方面均可以参考现有技术，例如 CN103280850A、CN103094958A、CN103178484、CN101685974A 等。此外，本发明提供的电脑充电宝还可以包括常规充电宝可以包括的其他模块，例如，与控制模块电连接并用于显示充电宝的工作电压以及状态的LCD显示电路，以及与控制模块电连接并用于人机控制输入的 TEST按键电路等。
[0069]以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0070]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0071]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
[0072]以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0073]实施例1
[0074]该实施例用于制备零点电源单体。
[0075]A)制备等微子聚集层浆料:
[0076]将90 克 Al2(SO4)3 ? 18H20、10 克 AlNH4(SO4)3 ? 12H20、100 克壬基酚聚氧乙烯(40) 醚、100克甘油、50克硅油、30克氯化钠、10克黑色电气石、10克石墨、20克石墨烯、200克甘露醇和50克防冻液(产品编号R-3204)混合均匀。固体原料在混合前均分别粉碎或研磨为 200目以上的粉末。
`[0077]B)将纯镁板材裁剪成负极(162mmX42mmX4mm)，在负极表面以间隔均等的距离打直径为2mm的通孔；
[0078]C)将步骤B)得到的负极浸泡在120°C的壬二酸中，取出自然干燥并冷却至常温后，然后涂布由100毫升防冻液(产品编号R- 3204)与40克的硫酸铝形成的溶液，自然干燥；
[0079]D)将银镍合金板材裁剪成正极(162mmX 42mmX 4mm)；
[0080]E)将步骤A)制得的浆料铺敷在步骤B)制得的负极的两个表面上(布满整个表面)，形成两层等微子聚集层，每层等微子聚集层的厚度均为0.3mm ；
[0081]F)将两片步骤D)制得的正极分别放置在等微子聚集层上，然后在正极上引出正极引线，在负极上引出负极引线，分别固接能源正、负极，封装，得一个零点电源单体。
[0082]重复上述操作，制备多个零点电源单体。
[0083]实施例2
[0084]该实施例用于制备零点电源单体。
[0085]按照与实施例1相同的方法制备多个零点电源单体，不同的是，步骤A)制备等微子聚集层浆料:
[0086]将90 克 Al2(SO4)3 ? 18H20、10 克 AlNH4(SO4)3 ? 12H20、100 克壬基酚聚氧乙烯(40) 醚、100克甘油、50克硅油、30克氯化钠、10克黑色电气石、200克甘露醇混合均匀。固体原料在混合前均分别粉碎或研磨为200目以上的粉末。
[0087]实施例3
[0088]该实施例用于制备零点电源单体。
[0089]按照与实施例1相同的方法制备多个零点电源单体，不同的是，步骤A)制备等微子聚集层浆料:
[0090]将90 克 Al2(SO4)3 ? 18H20、10 克 AlNH4(SO4)3 ? 12H20、100 克壬基酚聚氧乙烯(40) 醚、100克甘油、50克硅油、30克氯化钠、10克玫瑰色电气石、200克甘露醇混合均匀。固体原料在混合前均分别粉碎或研磨为200目以上的粉末。
[0091]实施例4
[0092]该实施例用于制备零点电源单体。
[0093]按照与实施例1相同的方法制备多个零点电源单体，不同的是，步骤A)制备等微子聚集层浆料:
[0094]将95 克 Al2 (SO4) 3*18H20、5 克 AlNH4 (SO4)3.UH2OJO 克壬基酚聚氧乙烯(40)醚、 60克甘油、10克硅油、10克氯化钠、4克褐色电气石、15克石墨烯、40克甘露醇混合均匀。固体原料在混合前均分别粉碎或研磨为200目以上的粉末。
[0095]实施例5
[0096]该实施例用于制备零点电源单体。
[0097]按照与实施例1相同的方`法制备多个零点电源单体，不同的是，步骤A)制备等微子聚集层浆料:
[0098]将80 克 Al2(SO4)3 ? 18H20、20 克 AlNH4(SO4)3 ? 12H20、110 克壬基酚聚氧乙烯(40) 醚、70克甘油、80克硅油、20克氯化钠、16克深绿色电气石、30克石墨烯、280克甘露醇混合均匀。固体原料在混合前均分别粉碎或研磨为200目以上的粉末。
[0099]实施例6
[0100]该实施例用于制备零点电源单体。
[0101]按照与实施例1相同的方法制备多个零点电源单体，不同的是，步骤A)制备等微子聚集层浆料:
[0102]将90 克 Al2(SO4)3 ? 18H20、10 克 AlNH4(SO4)3 ? 12H20、100 克壬基酚聚氧乙烯(40) 醚、100克甘油、50克硅油、30克氯化钠、10克黑色电气石、200克甘露醇和50克防冻液(产品编号R-3204)混合均匀。固体原料在混合前均分别粉碎或研磨为200目以上的粉末。
[0103]实施例7
[0104]该实施例用于制备零点电源单体。
[0105]按照与实施例1相同的方法制备多个零点电源单体，不同的是，在步骤A)制备等微子聚集层浆料时不添加电气石、石墨和石墨烯。
[0106]电池性能测试
[0107]将实施例1-7中制得的零点电源单体分别任意抽取一个进行以下测试:
[0108]1、利用万能表检测零点电源单体的初始电压(空载)和电流(负载75KQ );[0109]2、将电池正负极直接相连，短路放电15小时，然后停止短路放电，在25°C放置9小时后利用万能表检测电压(空载)和电流(负载75KQ );按照相同的方法重复短路7次，并测定短路后的电压和电流。
[0110]3、能量密度:UI/电池体积，单位是mW/cm3 ;取初始和七次短路之后测定的能量密度的平均值。
[0111]4、持续放电能力:将每个电源分别与LED灯泡(额定电压为3V)连接，灯泡被点亮， 测试显示灯泡一直持续发亮到灯泡寿命终结(200天以上)。
[0112]结果如表1所示。
[0113]表1
[0114]
【权利要求】
1.一种电脑充电宝，所述电脑充电宝包括:电池组、控制模块和DC-DC调压输出模块， 其特征在于，电池组与控制模块和DC-DC调压输出模块电连接，所述控制模块用于控制 DC-DC调压输出电路，所述电池组为零点电源与锂离子电池的电池组，该电池组包括至少一个零点电源单体和至少一个锂离子电池单体，所述零点电源单体与所述锂离子电池单体串联和/或并联，其中，所述锂离子电池单体包括极芯和非水电解液，所述极芯和非水电解液密封在电池壳体内，所述极芯包括正极、负极及隔膜，该正极包括集电体及涂覆和/或填充于集电体上的正极材料，所述正极材料含有正极活性物质、导电剂和粘合剂，所述正极材料还含有氧化钇和/或氧化铌。
2.根据权利要求1所述的电脑充电宝，其中，所述电池组包括多个零点电源单体和多个锂离子电池单体，所述多个零点电源单体并联和/或串联构成零点电源组合，所述多个锂离子电池单体串联和/或并联构成锂离子电池组合，所述零点电源组合和所述锂离子电池组合并联和/或串联构成所述电池组。
3.根据权利要求1或2所述的电脑充电宝，其中，所述零点电源单体包括正极和负极， 所述正极和负极之间具有等微子聚集层，所述等微子聚集层含有铝盐。
4.根据权利要求3所述的电脑充电宝，其中，所述等微子聚集层还含有电气石，相对于 100重量份的铝盐，电气石的含量为1-20重量份，优选为5-15重量份。
5.根据权利要求3或4所述的电脑充电宝，其中，所述等微子聚集层还含有含碳材料， 相对于100重量份的铝盐，所述含碳材料的含量为10-50重量份，优选为20-40重量份；所述含碳材料为石墨和/或石墨烯。
6.根据权利要求3或4所述的电脑充电宝，其中，所述铝盐为硫酸铝和/或硫酸铝铵，优选为硫酸铝和硫酸铝铵；所述等微子聚集层还含有烷基酚聚氧乙烯醚、多元醇、硅油和碱金属卤化物；相对于100重量份的铝盐，所述烷基酚聚氧乙烯醚的含量为10-150重量份，所述多元醇的含量为50-500重量份,所述硅油的含量为1-100重量份,所述碱金属卤化物的含量为 1-60重量份；所述烷基酚聚氧乙烯醚优选为壬基酚聚氧乙烯(40)醚；所述多元醇优选为甘油和/或甘露醇，更优选为甘油和甘露醇；所述碱金属卤化物优选为氯化钠。
7.根据权利要求3所述的电脑充电宝，其中，等微子层的单层厚度为0.1-0.6mm，优选为 0.2-0.4mm。
8.根据权利要求3所述的电脑充电宝，其中，所述零点电源单体的正极含有银、银镍合金或镍铬合金，所述零点电源单体的负极含有镁或镁合金。
9.根据权利要求3或8所述的电脑充电宝，其中，所述负极表面有通孔，通孔的直径为1-5毫米；和/或所述负极表面具有两层涂层，第一涂层的材料为壬二酸、厚度为0.01-0.05毫米，第二涂层的材料为硫酸铝，第一涂层位于负极表面上，第二涂层位于第一涂层上。
10.根据权利要求1或2所述的电脑充电宝，其中，以正极活性物质为基准，所述氧化钇和氧化铌的总含量为1-5重量％，优选为1-3.5重量％。
11.根据权利要求10所述的电脑充电宝，其中，氧化钇和氧化铌的重量比为0.5-1:1，优选为 0.6-0.8:1。
12.根据权利要求1或2所述的电脑充电宝，其中，所述正极活性物质为以下物质中的一种或多种-LixNihCoO2，其中，0.9≤X≤1.1，0≤y≤1.0、Li1 + aMbMn2 —b04，其中，-0.1≤a≤0.2，0≤b≤1.0，M为锂、硼、镁、铝、钛、铬、铁、钴、 镍、铜、锌、镓、钇、氟、碘、硫元素中的一种、LimMrvnAnO2，其中，A为过渡金属，0.91.1，0 ^ n ^ 1.(KLiNicCOdMiVc—A，其中，0.1 ≤c ≤0.5，0.1 ≤d ≤0.5、LiFePO4，所述正极活性物质优选选自 LiCo02、LiMn2O4, LiNil73Col73Mnl73O2 和 LiFePO4 中的一种或多种。
13.根据权利要求1所述的电脑充电宝，其中，所述DC-DC调压输出模块包括DC-DC升压输出电路和DC-DC降压5V或12V的输出电路，所述DC-DC升压输出电路和DC-DC降压5V 或12V的输出电路的输入端分别与电池组电连接，所述DC-DC升压输出电路设置的控制端和DC-DC降压5V或12V的输出电路设置的控制端分别与控制模块电连接。
14.根据权利要求1所述的电脑充电宝，其中，所述电脑充电宝还包括用于检测电池电量的电流检测模块，所述电流检测模块分别与电池组和控制模块以及DC-DC调压输出模块电连接。
15.根据权利要求1所述的电脑充电宝，其中，所述电脑充电宝还包括充电管理模块， 所述充电管理模块设置有可与外部电源电连接的输入端和与电池组电连接的输出端，所述输出端与所述电池组中的锂离子电池电连接，所述控制模块还用于控制充电电路。
16.根据权利要求15所述的电脑充电宝，其中，所述充电管理模块设置有分别与电池组和控制模块电连接并受控制模块控制的DC-DC降压平衡充电电路。
17.根据权利要求1所述的电脑充电宝，其中，所述电脑为笔记本电脑。
【文档编号】H02J7/00GK103501030SQ201310453129
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】沈晓斌, 王珑, 敬永康, 高雪峰 申请人:沈晓斌, 王珑, 敬永康, 高雪峰