电池充电器制造技术

本文提供可再充电的电池充电器，其特征在于，该可再充电的电池充电器包括：·超级电容器，其由一片或多片石墨烯或含石墨烯的材料构成；·电力模块，其适于从额定电压为100伏特或100伏特以上的交流电源向所述超级电容器提供高达40安培的电流；·输出转换器，其适于将直流电力从所述超级电容器输送至连接电池供电的电子设备的输出端口；以及·控制模块，其适于自动控制充电器的各种不同的功能和/或用于管理和调节来自所述超级电容器的可变输出。所述充电器在向诸如智能手机，平板电脑，笔记本电脑或类似的手持或穿戴物品之类的便携式电子设备进行再次充电方面特别有用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池充电器本专利技术涉及用于诸如手机、平板电脑、笔记本电脑等的便携式电子设备的可再充电的电池充电器。现今，便携式电子设备普遍存在于社会中，例如，在许多发达国家中，十六岁以上的人群中，估计有超过90％的人使用手机。虽然，在用于向这些设备供电的可再充电的电池方面的技术发展意味着多年以来这些设备已经可使用越来越长的时间，但是仍然存在很多问题。这些问题包括：(1)随着电池的老化，需要更加频繁地向设备进行再次充电，以及(2)现代软件的运行所带来的用电需求必然会更快地耗尽电池。因此，相对于过去，现今大多数用户发现必须更加频繁地对他们的设备进行再充电。这进而产生了技术问题，因为当将现今使用的当前锂离子电池插入常规电力环网(electricityringmain)时，所述锂离子电池充电较慢，通常需要几个小时的时间段。这对于旅行者而言特别不方便，经常很多人想要使用机场、咖啡厅、会议中心等等的墙壁插座。因此，对于旅行者而言，有用的是拥有可靠的便携式电池充电器，所述电池充电器既可以安全地对这些电池进行再次充电，其自身又可以是快速可再充电的。虽然，市面上已有多种这样的设备，但是它们的体积往往非常庞大和/或其自身再充电仍然较慢。实现较快的再充电的一种方法是使用合并了超级电容器的充电器，因为它们能够保持大量电荷并且能够快速充放电。然而，它们储存的电荷密度仍然较小并且由双重卷绕(double-wound)的铝箔片构成的常规超级电容器估计需要小易拉罐的大小并且重量为半公斤以对普通智能手机进行充电。这使得这种电容器无法实现携带并连接至设备。因此，本专利技术的一个目的在于提供可快速自身再充电并且随后可给便携式电子设备快速再充电的电池充电器，并且，本专利技术的另一目的在于提供一种足够轻且足够小以便携带的设备。我们之前在Facebook上着眼于销售额定容量为1500mAh的石墨烯超级电容器电池充电器，其装配有通用USB端口，该端口可向任何类型的手机或平板电脑进行充电。然而，在这些一般性公开的内容中，并未对下文要求保护的设计给出教导，并且具体而言，也未对将被使用的控制模块的特点给出教导。在电容器的构建中使用石墨烯已在WO2013180661，CN104229780,US2012170171，KR20140094346，CN104064364，US2014127584，US2012045688和US8503161中公开。US20140321027公开了用于移动设备的可再充电的电源，其包括具有碳纳米管的超级电容器，所述碳纳米管连接设置在金属箔上的厚度小于100nm的金属氧化物层。因此，根据本专利技术，本文提供可再充电的电池充电器，其特征在于，所述可再充电的电池充电器包括：·超级电容器，其由一片或多片石墨烯或含有石墨烯的材料构成；·电源模块，其适于从额定电压为100伏特或100伏特以上的交流电源向所述超级电容器提供高达40安培的电流；·输出转换器，其适于将直流电力从所述超级电容器输送至连接电池供电的电子设备的输出端口；以及·控制模块，其适于自动控制充电器的各种不同的功能和/或管理和调节来自所述超级电容器的可变输出。优选地，所述控制模块包括，例如，微处理器和/或开关设备，用于自动控制所述控制模块的各种不同的功能中的一些或所有各种不同的功能并且用于管理和调节来自所述超级电容器的可变输出。所述超级电容器自身应当适当地为能够储存至少1000F(法拉第)的电容的超级电容器，并且优选地能够储存2000F的电容，或最优选地能够存储3000F或更高的电容，并且所述超级电容器能够单独或联合输送至少1000mAh的输出持续至少15分钟，例如，15分钟至60分钟，或可选地，持续60分钟或更长的时间。所述超级电容器还应当能够在至少2.5伏特的电压条件下运行，例如，2.7伏特至7伏特的电压范围，或可选地，甚至高于7伏特的电压条件下运行。所述超级电容器应当能够将连接有电池充电器的电子设备充电至其电容的至少20％，例如，20％至50％，或可选地，50％至100％。充电时间取决于锂电池所允许的最大充电速度和/或设备的输入端口的电容量。然而，电池充电器应当能够在5分钟至30分钟内将所述设备充电至其电容的20％。本文使用的超级充电器由一片或多片石墨烯适当地制备或由一片或多片含有石墨烯的材料适当地制备；所述材料不仅仅重量轻且具有高导电性，而且还能够储存高密度电荷。在一种实施方式中，含有石墨烯的材料包括石墨烯的复合材料片和/或悬浮于导电基质中的还原的石墨烯氧化物颗粒，所述颗粒的尺寸通常小于1微米，优选地小于100纳米。在这样的实施方式中，优选的是，这些纳米颗粒表现出具有尺寸为2纳米至50纳米的中孔的中孔结构。在另一实施方式中，含有石墨烯的材料可额外地包含碳纳米管、活化的碳、巴克明斯特富勒烯(buckminsterfullerene)和/或可额外地掺杂有向最终的超级电容器赋予一定程度的赝电容行为的纳米颗粒材料，例如，金属盐、金属氢氧化物和金属氧化物，所述金属例如，锂或带有多于一个氧化态的过渡金属，包括镍，锰，钌、铋、钨或钼。在又一实施方式中，石墨烯片或含有石墨烯的材料片被制备成安装在或印刷在导电金属(例如，铜、镍或铝)薄片上的薄的含石墨烯层。在一种优选的实施方式中，超级电容器是双层型并且由至少两个电极构成，每个电极包括涂覆有如上所述的石墨烯或含石墨烯的材料的铝箔，所述至少两个电极被聚合物膜隔开，所述聚合物膜采用熔点低于100℃的离子液体浸泡。在一种优选的实施方式中，这种离子液体选自：烷基或取代的烷基吡啶鎓(pyridinium)阳离子的低熔点盐，烷基或取代的烷基哒嗪鎓(pyridazinium)阳离子的低熔点盐，烷基或取代的烷基嘧啶鎓(pyrimidinium)阳离子的低熔点盐，烷基或取代的烷基吡嗪鎓(pyrazinium)阳离子的低熔点盐，烷基或取代的烷基咪唑鎓(imidazolium)阳离子的低熔点盐，烷基或取代的烷基哌啶鎓(piperidinium)阳离子的低熔点盐，烷基或取代的烷基吡咯烷鎓(pyrrolidinium)阳离子的低熔点盐，烷基或取代的烷基吡唑鎓(pyrazolium)阳离子的低熔点盐，烷基或取代的烷基噻唑鎓(thiazolium)阳离子的低熔点盐，烷基或取代的烷基恶唑鎓(oxazolium)阳离子的低熔点盐，或烷基或取代的烷基三唑鎓(triazolium)阳离子的低熔点盐。在这种情况下，优选地是，对阴离子是较大的多原子离子并且具有超过50或100埃的范德华体积(参见例如，US5827602，其提供了示例性的实施例，该美国申请通过引入并入本文并被认为在本专利技术的范围内)。在一种实施方式中，该对阴离子选自例如：六氟磷酸盐，二氰胺，双(氟磺酰)亚胺(FSI)，双(三氟甲基磺酰)亚胺(TFSI)或双(全氟代C2至C4烷基磺酰)亚胺(例如，双(全氟代乙基磺酰)亚胺阴离子)。在另一优选的实施方式中，离子液体选自：这些阴离子的C1至C4烷基取代的咪唑鎓盐，C1至C4烷基取代的哌啶鎓盐或C1至C4烷基取代的吡咯鎓盐，并且，如本文所公开的，尤其可想到的是，上述阳离子和阴离子可进行任何替换。具体而言，基于这些盐的非限定性实例包括1-乙基-3-甲基-咪唑鎓(EMIM)双(氟代磺酰)亚胺，1-本文档来自技高网...

【技术保护点】
可再充电的电池充电器，其特征在于，所述可再充电的电池充电器包括：·超级电容器，其由一片或多片石墨烯或含石墨烯的材料构成；·电力模块，其适于从额定电压为100伏特或100伏特以上的交流电源向所述超级电容器提供高达40安培的电流；·输出转换器，其适于将直流电力从所述超级电容器输送至连接电池供电的电子设备的输出端口；以及·控制模块，其适于自动控制充电器的各种不同的功能和/或用于管理和调节来自所述超级电容器的可变输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.13 GB 1420162.8;2015.07.31 GB 1513595.71.可再充电的电池充电器，其特征在于，所述可再充电的电池充电器包括：·超级电容器，其由一片或多片石墨烯或含石墨烯的材料构成；·电力模块，其适于从额定电压为100伏特或100伏特以上的交流电源向所述超级电容器提供高达40安培的电流；·输出转换器，其适于将直流电力从所述超级电容器输送至连接电池供电的电子设备的输出端口；以及·控制模块，其适于自动控制充电器的各种不同的功能和/或用于管理和调节来自所述超级电容器的可变输出。2.如权利要求1所述的可再充电的电池充电器，其特征在于，所述控制模块包括至少一个充电电路，其适于检测所述超级电容器已经充电的程度并随后将所述超级电容器充电至100％电荷。3.如权利要求2所述的可再充电的电池充电器，其特征在于，所述控制模块接收来自所述超级电容器的反馈电压或电流。4.如权利要求2或3所述的可再充电的电池充电器，其特征在于，所述控制模块包括防止漏电或防止所述超级电容器返流过充电电路的不安全放电的装置。5.如前述权利要求中任一项所述的可再充电的电池充电器，其特征在于，所述可再充电的电池充电器包括与所述控制模块连接的或与所述控制模块集成为一体的电压传感器和热传感器。6.如前述权利要求中任一项所述的可再充电的电池充电器，其特征在于，所述可再充电的电池充电器包括使所述超级电容器放电的由用户操作的装置，而不通过正在充电的设备进行放电。7.如前述权利要求中任一项所述的可再充电的电池充电器，其特征在于，所述超级电容器能够输送高达1000mAh的输出持续至少15分钟。8.如权利要求1所述的可再充电的电池充电器，其特征在于，所述超级电容器包括至少两个电极，每个电极包括位于导电金属片上的含有石墨烯的材料层和夹在所述导电金属片和含有石墨烯的材料层之间的聚合物膜，所述聚合物膜用熔点低于100℃的离子液体浸泡。9.如权利要求8所述的可再充电的电池充电器，其特征在于，所述离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·沃勒尔，乔纳森·R·塔克，纳扎尼·拉希迪，安娜·特林达德，昆廷·勒马里耶，马拉帕·拉金德兰，玛德胡瑞·杜塔，蒂姆·瓦尔德，
申请(专利权)人：ZAPGO公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB