CN104425837A - 电池结构、电子装置及电池结构的制造方法 - Google Patents

电池结构、电子装置及电池结构的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种电池结构、电子装置及电池结构的制造方法。该电池结构包括第一电池单元、第二电池单元、隔离膜及外覆材。第一电池单元与第二电池单元分别包括交错排列的至少一阳极、至少一阴极及位于两相邻的阳极与阴极之间的介电层。第二电池单元迭置在第一电池单元上，且第一电池单元的尺寸小于第二电池单元的尺寸。隔离膜配置在第一电池单元与第二电池单元之间。外覆材包覆第一电池单元、第二电池单元及隔离膜。

Description

电池结构、电子装置及电池结构的制造方法
技术领域
本发明涉及一种电池结构、电子装置及电池结构的制造方法。
背景技术
目前，随着科技的进步，移动电话、平板计算机等的电子装置在尺寸上朝向轻、薄、短、小的方向发展，使得电子装置内的每一构件在尺寸上受到严格地限制。以移动电话为例，通常其外壳会略具弧度以方便使用者握持，然而，由于一般的电池结构的形状是长方体，当电池结构安装在电子装置内时，电池结构与弧形外壳之间的空间便会被浪费，进而使得电子装置在尺寸上难以缩减。
发明内容
本发明提供一种电池结构，其在局部区域具有阶梯状或弧形等非方正的外型。
本发明提供一种电子装置，具有上述的电池结构，以提升电子装置之内部空间的利用率。
本发明提供一种电池结构的制造方法，其可制造出上述的电池结构。
本发明的一种电池结构，包括第一电池单元、第二电池单元、隔离膜及外覆材。第一电池单元包括交错排列的至少一阳极、至少一阴极及位于两相邻的阳极与阴极之间的介电层。第二电池单元迭置在第一电池单元上，第二电池单元包括交错排列的至少一阳极、至少一阴极及位于两相邻的阳极与阴极之间的介电层，且第一电池单元的尺寸小于第二电池单元的尺寸。隔离膜配置在第一电池单元与第二电池单元之间。外覆材包覆第一电池单元、第二电池单元及隔离膜。
本发明的一种电子装置，包括外壳及电池结构。外壳具有内部空间。电池结构配置在内部空间。电池结构包括第一电池单元、第二电池单元、隔离膜及外覆材。第一电池单元包括交错排列的至少一阳极、至少一阴极及位于两相邻的阳极与阴极之间的介电层。第二电池单元迭置在第一电池单元上，第二电池单元包括交错排列的至少一阳极、至少一阴极及位于两相邻的阳极与阴极之间的介电层，且第一电池单元的尺寸小于第二电池单元的尺寸。隔离膜配置在第一电池单元与第二电池单元之间。外覆材包覆第一电池单元、第二电池单元及隔离膜。
本发明的一种电池结构的制造方法，包括下列步骤。提供外覆材，其中外覆材预先成型出容置空间。配置第一电池单元在容置空间，其中第一电池单元包括交错排列的至少一阳极、至少一阴极及位于两相邻的阳极与阴极之间的介电层。沿轴线堆迭第二电池单元于第一电池单元上，其中第二电池单元位于容置空间，第二电池单元包括交错排列的至少一阳极、至少一阴极及位于两相邻的阳极与阴极之间的介电层，且第一电池单元的尺寸小于第二电池单元的尺寸。注入电解液至容置空间内。密封外覆材。
基于上述，本发明藉由不同尺寸的第一电池单元与第二电池单元相互迭置的设计，来提供电池结构外观的多变性，应用在外壳不方正的电子装置时，更可充分地利用电子装置的内部空间。并且，在制造上，藉由预先成型的外覆材，可使第一电池单元与第二电池单元之间可轻易地维持特定的相对位置，有效地降低了工艺的困难度。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1A是依照本发明的一实施例的一种电池结构的立体示意图。
图1B是图1A的剖面示意图。
图1C是图1A的电池结构的电路示意图。
图2是依照本发明的一实施例的一种电子装置的剖面示意图。
图3A至图3D是图1A的电池结构的制造过程示意图。
图4是依照本发明的另一实施例的一种电池结构的立体示意图。
图5是依照本发明的另一实施例的一种电池结构的立体示意图。
图6是依照本发明的另一实施例的一种电池结构的剖面示意图。
图7A至图7D是图6的电池结构的制造过程示意图。
图8是依照本发明的另一实施例的一种电池结构的立体示意图。
【符号说明】
A：轴线L1、L2：长度
S1、S2：尺寸
W1、W2：宽度
10：电子装置
12：外壳
14：内部空间
16：弧面
18：元件
20：成型模具
100、400：电池结构
110、210、310、410：第一电池单元
112：第一表面
114、116：接点
120、220、320、420：第二电池单元
122：第二表面
124、126：接点
130、430：隔离膜
140、240、340、440：外覆材
142：容置空间
144、444：第一区
145：通口
146、446：第二区
148：入口
150、450：阳极
160、460：阴极
170、470：介电层
452：侧面
462：侧面
518、549：缺口
具体实施方式
图1A是依照本发明的一实施例的一种电池结构的立体示意图。图1B是图1A的剖面示意图。请参阅图1A及图1B，本实施例的电池结构100包括第一电池单元110、第二电池单元120、隔离膜130及外覆材140。第二电池单元120沿轴线A迭置在第一电池单元110上。隔离膜130配置在第一电池单元110与第二电池单元120之间，以使第一电池单元110与第二电池单元120彼此绝缘。
在本实施例中，第一电池单元110与第二电池单元120分别包括交错排列的多个阳极150、多个阴极160及位于两相邻的阳极150与阴极160之间的介电层170。第一电池单元110与第二电池单元120分别为卷绕式电池，但本发明不限于此。如图1A与图1B所示，第二电池单元120的尺寸大于第一电池单元110的尺寸，详细而言，在图1A与图1B中，第二电池单元120的长度L2与宽度W2均大于第一电池单元110的长度L1与宽度W1，而本申请对高度则无特殊限制。此外，第一电池单元110的阳极150与阴极160的尺寸小于第二电池单元120的阳极150与阴极160的尺寸。
需说明的是，在图式中为了清楚地区隔第一电池单元110、第二电池单元120与隔离膜130，而使位在中间的隔离膜130与第一电池单元110及第二电池单元120之间略微间隔一小段距离，实际上，隔离膜130会放置在第一电池单元110上，且第二电池单元120会放置在隔离膜130上，而使隔离膜130的相对两面分别接触第一电池单元110及第二电池单元120。更精确地说，在本实施例中，隔离膜130只会接触第一电池单元110的第一表面112与第二电池单元120的第二表面122，且第一表面112面对以及绝缘于第二表面122。此外，本申请优选的实施方式中，第一电池单元110的第一表面112上的电极为阴极160，第二电池单元120的第二表面122上的电极也为阴极160，此摆放方式可避免短路的发生，但本申请不以此为限。
此外，在本实施例中，第一电池单元110与第二电池单元120并不固定在隔离膜130上。当然，在其他实施例中，第一电池单元110与第二电池单元120也可藉由粘附或热压的方式固定在隔离膜130上，而可增加对位的精准度，本申请不限于此。外覆材140包覆第一电池单元110、第二电池单元120及隔离膜130。
在本实施例中，外覆材140为硬质壳体，但外覆材140的种类不以此为限制，在其他实施例中，外覆材140也可是软质的薄膜等。
外覆材140具有容置空间142，第一电池单元110与第二电池单元120位于容置空间142中。更详细地说，容置空间142具有相互连通的第一区144及第二区146，第一区144中横截轴线A的最大截面积小于第二区146中横截轴线A的最大截面积。第一电池单元110位于第一区144，且第二电池单元120位于第二区146。外覆材140的轮廓实质上符合第一电池单元110与第二电池单元120的轮廓。换句话说，电池结构100在局部的外型上会呈现例如是阶梯状或是弧形等非一般长方体的造型，以让出第二电池单元120上方未被第一电池单元110覆盖的区域，而使得电池结构100在外观上较有可变化的空间，而符合其所配置的电子装置中有限的内部空间。
在本实施例中，第一电池单元110与第二电池单元120的本体是互相绝缘的，仅靠对外的正极接点114、124与负极接点116、126电性连接。详细而言，图1C是图1A的电池结构的电路示意图。请参阅图1C，第一电池单元110与第二电池单元120分别具有至少一对外的接点或垫片(例如是镍片)。详细地说，在本实施例中，第一电池单元110具有正极接点114及负极接点116，第二电池单元120具有正极接点124及负极接点126。第一电池单元110的正极接点114与第二电池单元120的正极接点124电性连接，且第一电池单元110的负极接点116与第二电池单元120的负极接点126电性连接之后，再分别电性连接至外部。
图2是依照本发明的一实施例的一种电子装置的剖面示意图。请参阅图2，本实施例的电子装置10包括外壳12及电池结构100。外壳12具有内部空间14。由图2可见，外壳12具有弧面16，而使得内部空间14并不方正。由于电池结构100在外型上可呈现阶梯状或是弧形的形状，电池结构100的形状可依据电子装置10的内部空间14在容纳所需的元件18(例如是电路板、扬声器、镜头等)后剩余区域的形状来设计，以在有限的内部空间14中容纳所需的元件18及电池结构100。在本实施例中，电池结构100配置在内部空间14中靠近弧面16的区域，藉由电池结构100的阶梯状表面大致上符合弧面16的轮廓的设计，以降低内部空间14的浪费。
下面将进一步地介绍图1A的电池结构100的制造方式。图3A至图3D是图1A的电池结构的制造过程示意图。首先，如图3A所示，提供外覆材140。在本实施例中，外覆材140预先被成型而具有容置空间142及连通容置空间142的入口148，容置空间142具有相互连通的第一区144及第二区146，第一区144远离入口148，第二区146靠近入口148，第一区144及第二区14之间相互连通的中间形成通口145，第一区144对于通口145的正投影小于第二区146对于通口145的正投影。换句话说，第一区144中的最大水平截面积小于第二区146中的最大水平截面积。设计者可视之后要放入容置空间142的第一电池单元110与第二电池单元120的尺寸来决定第一区144与第二区146的尺寸，以尽可能地避免浪费容置空间142。
接着，如图3B与图3C所示，依序将第一电池单元110、隔离膜130、第二电池单元120从入口148放入容置空间142中。在本实施例中，第一电池单元110位于第一区144，且第二电池单元120位于第二区146。由于外覆材140已经预先成型出特定的形状，第一电池单元110与第二电池单元120放入外覆材140内之后，便可维持两者的相对位置。再来，注入电解液至容置空间142内，以使第一电池单元110与第二电池单元120浸泡在电解液中。
接着，如图3D所示地将靠近入口148位置的外覆材140闭合，并以成型模具20初次热压外覆材140。成型模具20的形状实质上便是电池结构100最后预定的外轮廓。经过此步骤之后，电池结构100大致上成形。再来，从容置空间142内抽出多余的气体与电解液，以减少因容置空间142中的压力过大而导致外覆材破裂的状况。接着，再次热压以密封外覆材140，最后，可将多余的外覆材140裁切掉，便可得到如图1A所示的电池结构。当然，上述仅为其中一种电池结构100的制造方式，电池结构100的制造方式并不以上述为限制。
此外，请回到图1A，在图1A的电池结构100中，第一电池单元110堆迭在第二电池单元120上，外覆材140在第一电池单元110与第二电池单元120的四个共同侧面中有三个是平面，一个是例如是呈两段式阶梯状的表面，以在此侧面中让出第二电池单元120上方未被第一电池单元110覆盖的区域，而使得电池结构100在外观上具有变化。但电池结构100的外观以及第一电池单元110与第二电池单元120之间的相对位置并不以上述为限制。
图4是依照本发明的另一实施例的一种电池结构的立体示意图。请参阅图4，在图4中，外覆材240在第一电池单元210与第二电池单元220的四个共同侧面中仅有两个是平面，另外两个分别呈两段式阶梯状的表面。换句话说，第一电池单元210是迭置在第二电池单元220的其中一角落。
图5是依照本发明的另一实施例的一种电池结构的立体示意图。请参阅图5，在图5中，外覆材340在第一电池单元310与第二电池单元320的四个共同侧面中仅有一个是平面，另外三个则分别呈两段式阶梯状的表面。此外，在另一未绘示的实施例中，第一电池单元也可以位在第二电池单元一侧的中央位置，使得外覆材在第一电池单元与第二电池单元的四个共同侧面均呈两段式阶梯状的表面。
另外，第一电池单元与第二电池单元的形式并不以卷绕式电池为限制。图6是依照本发明的另一实施例的一种堆迭式电池的剖面示意图。在本实施例中，第一电池单元410位在第一区444内且包括一阳极450、一阴极460及位于阳极450与阴极460之间的一介电层470。第二电池单元420位在第二区446内且包括两阳极450、一阴极460及位于两相邻的阳极450与阴极460之间的两介电层470。第一区444的阴极460与第二区446的阳极450之间隔有一隔离膜430。介电层470与隔离膜430的材料可为相同或不同，但都需要能够提供绝缘的功效。
值得一提的是，由于一个阳极450与一个阴极460便可组成一个电池单元，因此，在本实施例中，电池结构400中同样地也具有多个电池单元。
这些阳极450与这些阴极460为板状，并藉由多个介电层470相互隔开，这些阳极450、阴极460与介电层470沿轴线A堆迭。这些阳极450与这些阴极460分别包括法线方向垂直于轴线A的多个侧面452、462，这些侧面452、462外露在介电层470，也就是说，在本实施例中，这些阳极450与阴极460的侧面452、462并未如同卷绕式电池一样地被这些介电层470遮蔽。
在本实施例中，通过第一电池单元410具有较小的尺寸S1，第二电池单元420具有较大的尺寸S2，藉由小尺寸的第一电池单元410与大尺寸的第二电池单元420彼此迭置，且外覆材440以实质上符合第一电池单元410与第二电池单元420的轮廓的形式来包覆第一电池单元410与第二电池单元420，电池结构400在外观上便可呈现出如图6所示地下大上小的形式。
图7A至图7D是图6的电池结构的制造过程示意图。与上述的图1A的电池结构100的制造方式的差异在于，在制造图6的电池结构400时，图7A中外覆材440所预先成型的第一区444与第二区446的尺寸是视之后要放入的阳极450与阴极460的尺寸来决定。之后，如图7B与图7C所示，先放入小尺寸的阳极450、介电层470、阴极460，接着放入隔离膜430，再放入大尺寸的阳极450、介电层470、阴极460、介电层470、阳极450。其后，便可如上述的制造方式，如图7D所示通过成型模具20来初步热压、抽气与抽电解液、再次热压、裁切多余外覆材440的方式而完成。
值得一提的是，电池结构400中的阳极450与阴极460数量并不以上述为限制，在其他实施例中，电池结构400也可仅具一个阴极460及两个大小不同的阳极450，阴极460位于两阳极450之间，且阴极460的尺寸可相同于其中一个阳极450。或者，电池结构400也可仅具一个阳极450及两个大小不同的阴极460，阳极450位于两阴极460之间，且阳极450的尺寸可相同于其中一个阴极460，如此一来，电池结构400便可在外观上呈现出此下大上小的形式。
图8是依照本发明的另一实施例的一种电池结构的立体示意图。请参阅图8，电池结构500包括相互堆迭的第一电池单元510、第二电池单元520、位于第一电池单元510与第二电池单元520之间的隔离膜530以及包覆第一电池单元510、第二电池单元520及隔离膜530的外覆材540。在本实施例中，第一电池单元510为堆迭式电池，第二电池单元520为卷绕式电池。第一电池单元510具有缺口518，外覆材540包覆第一电池单元510与第二电池单元520，而同样地也在对应于第一电池单元510的缺口518处存在缺口549。
在本实施例中，电池结构500为了能够符合其所配置的电子装置(未绘示)中有限的内部空间，电池结构500在外型上可以不是一般长方体的造型，而具有对应于电子装置形状的缺口。相较于图1A的电池结构100的第一电池单元110是卷绕式电池，在本实施例中，堆迭式电池的第一电池单元510也可以具有同样的缺口518以填满外覆材540的上半部，而使得外覆材540的上半部的外轮廓实质上符合第一电池单元510的外轮廓。此外，在本实施例中，电池结构500同时具有堆迭式电池以及卷绕式电池，而更具有设计上的弹性。
综上所述，本发明藉由不同尺寸的第一电池单元与第二电池单元相互迭置的设计，来提供电池结构外观的多变性，应用在外壳不方正的电子装置时，更可充分地利用电子装置的内部空间。并且，在制造上，藉由预先成型的外覆材，可使第一电池单元与第二电池单元之间可轻易地维持特定的相对位置，有效地降低了工艺的困难度。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。

Claims (10)

1.一种电池结构，其特征在于，包括：
第一电池单元，包括交错排列的至少一阳极、至少一阴极及位于两相邻的该阳极与该阴极之间的介电层；
第二电池单元，迭置在该第一电池单元上，该第二电池单元包括交错排列的至少一阳极、至少一阴极及位于两相邻的该阳极与该阴极之间的介电层，且该第一电池单元的尺寸小于该第二电池单元的尺寸；
隔离膜，配置在该第一电池单元与该第二电池单元之间；以及
外覆材，包覆该第一电池单元、该第二电池单元及该隔离膜。
2.如权利要求1所述的电池结构，其特征在于，其中该第一电池单元与该第二电池单元为卷绕式电池或堆迭式电池。
3.如权利要求2所述的电池结构，其特征在于，其中该堆迭式电池具有缺口或凹槽。
4.如权利要求2所述的电池结构，其特征在于，其中该堆迭式电池的这些阳极与这些阴极为板状，并藉由这些介电层相互隔开，且这些阳极、这些阴极与这些介电层沿轴线堆迭。
5.如权利要求1所述的电池结构，其特征在于，其中该外覆材形成容置空间，该第一电池单元与该第二电池单元位于该容置空间中，该容置空间具有相互连通的第一区及第二区，其相互连通的中间形成通口，该第一电池单元与该第二电池单元沿轴线堆迭，该第一区对于该通口的正投影小于该第二区对于该通口的正投影。
6.如权利要求5所述的电池结构，其特征在于，其中该第一电池单元位于该第一区，且该第二电池单元位于该第二区。
7.如权利要求1所述的电池结构，其特征在于，其中该隔离膜接触该第一电池单元的第一表面与该第二电池单元的第二表面，其中该第一表面面对以及绝缘于该第二表面，且该第一表面与该第二表面上的电极为阴极。
8.如权利要求1所述的电池结构，其特征在于，其中该第一电池单元与该第二电池单元具有至少一对外的接点，该第一电池单元的该接点与该第二电池单元的该接点电性连接后再电性连接至外部，且相连的该第一电池单元的该接点与该第二电池单元的该接点同为正极或负极。
9.一种电池结构的制造方法，其特征在于，包括：
提供外覆材，其中该外覆材预先成型出容置空间；
配置第一电池单元在该容置空间，其中该第一电池单元包括交错排列的至少一阳极、至少一阴极及位于两相邻的该阳极与该阴极之间的介电层；
配置隔离膜至该容置空间内，且该隔离膜位于该第一电池单元上；
堆迭第二电池单元在该隔离膜上，其中该第二电池单元位于该容置空间，该第二电池单元包括交错排列的至少一阳极、至少一阴极及位于两相邻的该阳极与该阴极之间的介电层，且该第一电池单元的尺寸小于该第二电池单元的尺寸；
注入电解液至该容置空间内；以及
密封该外覆材。
10.如权利要求9所述的电池结构的制造方法，其特征在于，在密封该外覆材的步骤之前，还包括：
热压该外覆材；以及
自该容置空间内抽出多余的气体与电解液。
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