專利名稱：無電極電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池，特別是一種具有無線輸電功能的無電極電池。
背景技術(shù)：
目前，各種充電電池如，鉛酸電池、鎳-鎘電池、鎳-氫電池、鋰電池、鋰聚合物電池等，都采用有線的方式給它充電，同樣采用有線的方式給它放電，因此電池上必須留著兩個(gè)外露的電極，一個(gè)為正極，另一個(gè)為負(fù)極，使用時(shí)，或在電極上焊上電線，或在用電器上安裝兩個(gè)電極，用于卡在電池的兩個(gè)電極上。外露的電極決定了電池不能完全密封，電極容易氧化，并通過電極對空氣放電，導(dǎo)致電池使用時(shí)間和壽命縮短，也決定了電池不能在潮濕環(huán)境中使用，特別是水中使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種具有無線輸電功能的可充電電池，它是在充電電池的基礎(chǔ)上，增加了用于電能傳輸?shù)臒o線輸電模塊，形成了一種沒有電極的電池。具體地說，無電極電池主要由三部分組成充電電池，電能發(fā)射模塊和電能接收模塊組成。電能發(fā)射模塊將電池內(nèi)儲(chǔ)存的電能以電磁波的形式從電池的一面發(fā)出去，電能接收模塊則可以從電池的另一面接收外來的電磁波轉(zhuǎn)化為電能給充電電池補(bǔ)充電能。這里所說的充電電池包括單個(gè)的充電電池和充電電池組。由于電能發(fā)射模塊和電能接收模塊都是以電磁波的形式傳遞能量，因此，電池作為一個(gè)金屬導(dǎo)體，置于它們之間，就會(huì)吸收電磁波形成渦流，產(chǎn)生熱量，結(jié)果是電池內(nèi)部的溫度大幅上升，導(dǎo)致電池?fù)p壞；為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，必須在電能發(fā)射模塊與電池之間放一層隔磁片，同樣在電能接收模塊與電池之間也要放一層隔磁片，以阻斷電磁波被充電電池吸收，減少渦流；所以，無電極電池的全部結(jié)構(gòu)是在一個(gè)完全密封的絕緣外殼內(nèi)，依次包裹著電能發(fā)射模塊、隔磁片、充電電池、隔磁片和電能接收模塊，電能發(fā)射模塊和電能接收模塊相對分別位于電池的兩側(cè)，所以無電極電池的一面為電能發(fā)射面，另一面為無線充電面，外部沒有電極，也不用電線，使用時(shí)無電極電池與用電器之間沒有任何物理上的連接。進(jìn)一步說，電能發(fā)射模塊是將電能轉(zhuǎn)化為磁能的電路，它主要由一個(gè)發(fā)射線圈、一個(gè)發(fā)射電容、一個(gè)電能發(fā)射芯片、一個(gè)電阻和一個(gè)磁控開關(guān)組成，電能發(fā)射芯片共有三個(gè)端電源端、地和輸出端，發(fā)射線圈與發(fā)射電容并聯(lián)后組成一個(gè)LC發(fā)射回路，回路的一端接電池的正極，另一端接電能發(fā)射芯片的輸出端，電能發(fā)射芯片的電源端依次串聯(lián)一個(gè)磁控開關(guān)和一個(gè)電阻后，也接到電池的正極，電能發(fā)射芯片的地端與電池的負(fù)極相連；當(dāng)外界的一個(gè)磁鐵靠近磁控開關(guān)時(shí)，磁控開關(guān)接通，電能發(fā)射芯片得電工作，內(nèi)部產(chǎn)生振蕩，其輸出端相當(dāng)于一個(gè)具有固定頻率的高頻大功率開關(guān)，在它的作用下，LC發(fā)射回路將電能轉(zhuǎn)化為磁能向發(fā)射線圈的兩側(cè)發(fā)射，但由于線圈靠近電池的一面加了隔磁層，因此，磁場只能在線圈的外側(cè)形成。
與電能發(fā)射模塊相反，電能接收模塊是將磁能轉(zhuǎn)化為電能給電池充電的電路，它由一個(gè)線圈、一個(gè)電能接收芯片、一個(gè)濾波電容、一個(gè)整流二極管和一個(gè)保護(hù)二極管組成；電能接收芯片有三個(gè)端輸入端、地和輸出端，接收線圈的兩端分別接在電能接收芯片的輸入端和地端，整流二極管從芯片的輸入端接到芯片的輸出端，在芯片的輸出端與地之間并聯(lián)濾波電容，保護(hù)二極管從濾波電容的正極連到充電電池的正極，用于防止電流倒流而放電；充電時(shí)，將線圈置于一個(gè)外來的磁場中，線圈接收磁能形成電流，在接收芯片的控制下，給電池充電。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，在用電器內(nèi)放置一個(gè)電能接收模塊，同時(shí)放置一個(gè)小磁鐵(永久磁鐵)用于觸發(fā)無電極電池中電能發(fā)射模塊的磁控開關(guān)，磁鐵的位置與無電極電池的磁控開關(guān)的位置相對應(yīng)，這樣，當(dāng)用電器與無電極電池靠近時(shí)，無電極電池就可以給用電器輸出電能，使用電器工作；當(dāng)用電器離開時(shí)，無電極電池自動(dòng)停止工作。由充電電池、電能發(fā)射模塊兩個(gè)主要部分可以組成一個(gè)只有電能發(fā)射功能而沒有 無線充電功能的無電極電池；值得一提的是，本發(fā)明也適用于干電池的電能傳輸，但干電池不能充電，因此沒有電能接收模塊，只有電能發(fā)射模塊，只能做成具有電能輸出功能的無電極電池。本發(fā)明的實(shí)際效果無電極電池外部沒有電極，更沒有電線，使用時(shí)，與用電器之間沒有任何物理上連接，更換電池十分方便，如給手機(jī)充電，只要將無電極電池靠近手機(jī)即可；而且可以隔物供電，如隔水供電、隔墻供電、隔板供電等，它是一個(gè)完全密封的整體，所以它特別適用于潮濕環(huán)境和水中供電。


圖I是無電極電池的原理圖。圖2是無電極電池的結(jié)構(gòu)示意圖之一。圖3是只有電能輸出功能的無電極電池的原理圖。圖4是電能接收原理圖。圖5是無電極電池的結(jié)構(gòu)示意圖之二。圖I中，B為電池，TX表示電能發(fā)射模塊，其中LI為發(fā)射線圈，Cl為發(fā)射電容，ICl為電能發(fā)射芯片，Kl為磁控開關(guān)，Rl為限流電阻，C2為濾波電容；RX表示電能接收模塊，其中L2為接收線圈，IC2為電能接收芯片，Dl為整流管，C3為濾波電容，D2為保護(hù)二極管；圖2中，TX表示電能發(fā)射模塊，IMU IM2表示隔磁片，RX表示電能接收模塊，B表示電池。圖3中，B為電池，TX表示電能發(fā)射模塊，其中LI為發(fā)射線圈，Cl為發(fā)射電容，ICl為電能發(fā)射芯片，Kl為磁控開關(guān)，Rl為限流電阻，C2為濾波電容。圖4中，M表示一個(gè)馬達(dá)，RX表示電能接收模塊，其中L2為接收線圈，IC2為電能接收芯片，Dl為整流管，C3為濾波電容。圖5中，TX表示電能發(fā)射模塊，IMU IM2表示隔磁片，RX表示電能接收模塊，B表示電池。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)例對本無線供電方案作進(jìn)一步說明。例一、無電極電池的工作原理。如圖I所示，無電極電池在原理上主要由三部分組成，即電池B，電能發(fā)射模塊TX和電能接收模塊RX ；電能發(fā)射模塊TX是將電能轉(zhuǎn)化為磁能的電路，它主要由一個(gè)發(fā)射線圈LI、一個(gè)發(fā)射電容Cl、一個(gè)電能發(fā)射芯片IC1、一個(gè)電阻Rl和一個(gè)磁控開關(guān)Kl組成，電能發(fā)射芯片ICl共有三個(gè)端電源端、地和輸出端，發(fā)射線圈LI與發(fā)射電容Cl并聯(lián)后組成一個(gè)LC發(fā)射回路，回路的一端接電池的正極，另一端接ICl的輸出端，ICl的電源端依次串聯(lián)一個(gè)磁控開關(guān)Kl和一個(gè)電阻R1，也接到電池的正極，ICl的地端與電池的負(fù)極相連；當(dāng)外界的一個(gè)磁鐵靠近磁控開關(guān)Kl時(shí),磁控開關(guān)Kl接通,ICl得電工作，內(nèi)部產(chǎn)生振蕩，其輸出端相當(dāng)于一個(gè)具有固定頻率的高頻大功率開關(guān)，在它的作用下，LC發(fā)射回路將電能轉(zhuǎn)化為磁能向發(fā)射線圈LI的兩側(cè)發(fā)射，但由于線圈LI靠近電池的一面加了隔磁層頂1，因此，磁場只能在線圈的外側(cè)形成；電能接收模塊RX是將磁能轉(zhuǎn)化為電能給電池充電的電路，它由一個(gè)線圈L2、一個(gè)電能接收芯片IC2、一個(gè)濾波電容C3、一個(gè)整流二極管Dl和一個(gè)保護(hù)二極管D2組成；電能接收芯片IC2有三個(gè)端輸入端、地和輸出端，接收線圈LI的兩端分別接在IC2 的輸入端和地端，整流二極管Dl從芯片的輸入端接到芯片的輸出端，在芯片的輸出端與地之間并聯(lián)濾波電容C3，保護(hù)二極管D2從濾波電容的正極連到充電電池的正極，用于防止電流倒流而放電；充電時(shí)，將線圈置于一個(gè)外來的磁場中，線圈接收磁能形成電流，在接收芯片的控制下，給電池充電，給RX提供能量是外部的另一個(gè)電能發(fā)射模塊，原理與這里描述的TX —樣。ICl的型號為V0X05MP01，或其它同類芯片；IC2的型號為V0XR10D或其它同類芯片。發(fā)射部分除發(fā)射線圈LI外，其它元件全部安裝在線路板PCBl上，同樣，接收部分除了 L2外，其它元件全部安裝在線路板PCB2上。例二、無電極電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局。如圖2所示，這是電池組為塊狀電池或柱狀電池并排放置的情形，無電極電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括電能發(fā)射模塊TX、隔磁片頂1、電池B，包括電池組，隔磁片頂2和電能接收模塊RX，它們?nèi)勘幻芊庠谝粋€(gè)塑膠外殼內(nèi)(這一部分圖中沒有畫出來)，外部沒有電極，也沒有電線，靠近電能發(fā)射模塊的一面為電能發(fā)射面，靠近電能接收模塊的一面為無線充電面。例三、只有電能輸出功能的無電極電池的原理。如圖3所示，它與圖I的不同在于沒有電能接收模塊，因此不能充電，只能作為一次性無電極電池使用。例四、電能接收模塊在電器中的應(yīng)用在圖4中，在無電極電池配套使用的電器內(nèi)必須放置一個(gè)電能接收模塊RX，同時(shí)放置一個(gè)永久磁鐵，磁鐵的位置與無電極電池的磁控開關(guān)Kl的位置相對應(yīng)，這樣，當(dāng)電器靠近無電極電池時(shí),磁鐵使無電極電池中的磁控開關(guān)Kl接通，發(fā)射電路TX工作，將電能從LI傳到L2，給用電器供電；由于電能接收模塊RX輸出的是直流電，因此負(fù)載必須是直流用電器，如直流馬達(dá)、LED、燈泡、電熱絲、電解棒、手機(jī)、MP3、MP4等。例五、無電極電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局之二
如圖5所示，這是電池組為柱狀電池累積的情形，無電極電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括電能發(fā)射模塊TX、隔磁片Ml、電池組B，隔磁片頂2和電能接收模塊RX，它們?nèi)勘幻芊庠谝粋€(gè)塑膠外殼內(nèi)(這一部分圖中沒有畫出來)，外部沒有電極，也沒有電線，靠近電能發(fā)射模塊的一頭為電能發(fā)射面，靠近電能接收模塊的一頭為無線充電面。 特別聲明，這里所列舉的幾個(gè)例子是本發(fā)明的幾個(gè)典型示范，本發(fā)明包含它們在內(nèi)，但不局限于此，無電極電池的結(jié)構(gòu)允許多種多樣，只要根據(jù)本發(fā)明的原理制作的無電極電池，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種無電極電池，它是在一個(gè)完全密封的絕緣外殼內(nèi)，依次包裹著電能發(fā)射模塊、隔磁片、充電電池、隔磁片和電能接收模塊，電能發(fā)射模塊和電能接收模塊相對分別位于電池的兩側(cè)，其特征是無電極電池的一面為電能發(fā)射面，另一面為無線充電面，外部沒有電極，也不用電線，使用時(shí)，與用電器之間沒有任何物理上的連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無電極電池，其特征是電能發(fā)射模塊是將電能轉(zhuǎn)化為磁能的電路，它主要由一個(gè)發(fā)射線圈、一個(gè)發(fā)射電容、一個(gè)電能發(fā)射芯片、一個(gè)電阻和一個(gè)磁控開關(guān)組成，電能發(fā)射芯片共有三個(gè)端電源端、地和輸出端，發(fā)射線圈與發(fā)射電容并聯(lián)后組成一個(gè)LC發(fā)射回路，回路的一端接電池的正極，另一端接發(fā)射芯片的輸出端，發(fā)射芯片的電源端依次串聯(lián)一個(gè)磁控開關(guān)和一個(gè)電阻后，也接到電池的正極，發(fā)射芯片的地端與電池的負(fù)極相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無電極電池，其特征是電能接收模塊是磁能轉(zhuǎn)化為電能給電池充電的電路，它由一個(gè)線圈、一個(gè)電能接收芯片、一個(gè)濾波電容、一個(gè)整流二極管和一個(gè)保護(hù)二極管組成；電能接收芯片有三個(gè)端輸出端、地和輸出端，接收線圈的兩端分別接在電能接收芯片的輸入端和地端，整流二極管從芯片的輸入端接到芯片的輸出端，在芯片的輸出端與地之間并聯(lián)濾波電容，保護(hù)二極管從濾波電容的正極連到充電電池的正極。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無電極電池，其特征是在電能發(fā)射模塊與電池之間放一層隔磁片，同樣在電能接收模塊與電池之間也要放一層隔磁片。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無電極電池，其特征是在無電極電池配套使用的電器內(nèi)必須放置一個(gè)電能接收模塊，同時(shí)放置一個(gè)永久磁鐵，磁鐵的位置與無電極電池的磁控開關(guān)的位置相對應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無電極電池，其特征是其中的充電電池，如果是塊狀電池或由多個(gè)柱狀電池并排放置，選用上面和下面作為電能發(fā)射面和無線充電面；如果電池是由多個(gè)柱狀電池累積而成的電池，選用兩端作為電能發(fā)射面和無線充電面。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無電極電池，其特征是由充電電池、隔磁處和電能發(fā)射模塊可以組成一個(gè)只有電能發(fā)射功能而沒有無線充電功能的一次性的無電極電池。
全文摘要
一種無電極電池，它是在一個(gè)完全密封的絕緣外殼內(nèi)，依次包裹著電能發(fā)射模塊、隔磁片、充電電池、隔磁片和電能接收模塊，電能發(fā)射模塊和電能接收模塊相對分別位于電池的兩側(cè)，其特征是無電極電池的一面為電能發(fā)射面，另一面為無線充電面，外部沒有電極，也不用電線，使用時(shí)，與用電器之間沒有任何物理上的連接。無電極電池外部沒有電極，更沒有電線，使用時(shí)，與用電器之間沒有任何物理上連接，更換電池十分方便，如給手機(jī)充電，只要將無電極電池靠近手機(jī)即可；而且可以隔物供電，如隔水供電、隔墻供電、隔板供電等，它是一個(gè)完全密封的整體，所以它特別適用于潮濕環(huán)境和水中供電。
文檔編號H01M10/04GK102800887SQ20111014731
公開日2012年11月28日 申請日期2011年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月22日
發(fā)明者朱文廣 申請人:朱文廣