CN1860632A - 电池 - Google Patents

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弗雷德·J.·博考维特兹
布赖恩·L.·赫西
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Abstract

例如可用于数字照相机中的棱柱状一次电池。

Description

电池
技术领域
本发明涉及电池。
背景技术
数字照相机和其他电子设备(例如蜂窝电话、MP3播放器，和个人数字助理(PDA)，比如BlackBerries)依靠电池工作，例如镍金属氢化物二次电池(可再充电电池)或锂离子二次电池。可被用于数字照相机中的一种类型的电池是Pentax D-L12，在图1和2中示出的一种可从Panasonic获得的3.7V棱柱状锂离子二次电池。
参考图1，电池10具有约53.0mm的长度“L”，约35.2mm的宽度“W”以及约7.0mm的厚度“T”。在此申请中，图1和2所示的棱柱状电池的类型一般被称为“电池A”。电池A类型的电池的其他具体示例包括Pentax D-L12B、Gold Peak VFL001、Panasonic VW-VBA10、Mugen Power HLI-NP60以及Fujifilm NP60。
现参考图2，电池10的表面12具有按并排配置定位的三个电触点14、16和18。触点14是正极性的，触点18是负极性的。位于触点14和18之间并且与两者距离相等的触点16是热敏电阻器。该热敏电阻器是调节再充电的对热敏感的电阻器。在电池10被充电时，电池的温度增大，从而导致热敏电阻器增大其对电流的电阻。结果，经过电池10的充电电池减小。如果电池10变得太热，则热敏电阻器关断充电。当电池10被插入数字照相机或充电器时，触点14、16和18接触照相机或充电器中的相应触点。
棱柱状锂离子二次电池的另一个示例是Casio NP20。以CasioNP20为例的电池类型一般将被称为“电池B”。电池B具有三个电触点(正触点、热敏电阻器和负触点)，并且其尺寸是50mm×33mm×4.Smm。
棱柱状锂离子二次电池的另一个示例是Olympus LI-10B。以Olympus LI-10B为例的电池类型一般将被称为“电池C”。电池C具有三个电触点(正触点、热敏电阻器和负触点)，并且其尺寸是46mm×32mm×9.7mm。
棱柱状锂离子二次电池的另一个示例是Motorola SNN5717C。以Motorola SNN5717C为例的电池类型一般将被称为“电池D”。电池D具有四个电触点(正触点、热敏电阻器、电阻器和负触点)，并且其尺寸是58mm×35.6mm×7.0mm。电阻器可以帮助电子设备(例如数字照相机、充电器)识别电池的化学性质。
棱柱状锂离子二次电池的另一个示例是Motorola SNN5705B。以Motorola SNN5705B为例的电池类型一般将被称为“电池E”。电池E具有四个电触点(正触点、热敏电阻器、电阻器和负触点)，并且其尺寸是58mm×35.6mm×4.6mm。
棱柱状锂离子二次电池的另一个示例是Nokia BL-5C。以NokiaBL-5C为例的电池类型一般将被称为“电池F”。电池F具有四个电触点(正触点、热敏电阻器、电阻器和负触点)，并且其尺寸是53mm×34mm×5.7mm。
棱柱状锂离子二次电池的另一个示例是BlackBerryBAT-03087-002。以BlackBerry BAT-03087-002为例的电池类型一般将被称为“电池G”。电池G具有四个电触点(正触点、热敏电阻器、电阻器和负触点)，并且其尺寸是50.5mm×38mm×7.1mm。
本发明一般地涉及用于电子设备(例如数字照相机、蜂窝电话、MP3播放器，或者个人数字助理(PDA)，如BlackBerry)中的一次电池(例如锂电池)
在一个方面中，一次电池与电池A具有大致相同的尺寸，但是具有至少一个被定位在与电池A中相应的正触点或负触点的位置不同的位置处的正触点或负触点。
在某些实施例中，一次电池包括与电池A中的正触点和/或负触点的位置相对应的(一个或多个)凹口。在一次电池中有针对其的凹口的正触点和/或负触点在一次电池中已相对于电池A被重新定位。一次电池优选地不包括在电池外壳上有独立触点(即与正触点和负触点相分离的触点)的热敏电阻器。在某些实施例中，一次电池可具有与电池A中的热敏电阻器的位置相对应的凹口。包括(一个或多个)凹口的一次电池可被用于具有这样的触点的数字照相机中：这种触点允许照相机能利用电池A或一次电池工作。但是，如果一次电池被意外地放置在打算用于电池A的充电器中，则它不会再充电，因此它不具有与充电器中的触点相对应的一组触点。这对于一次电池的用户是有利的，因为用户不必担心例如当一次电池被无意地放置在充电器中时的过热问题。一次电池可被设计成适合安装到例如小型和/或薄型数字计算机中。另一个优点是一次电池不要求用户携带和/或在旅行时带着诸如AC电源线和充电器之类的沉重的附件。
在另一个方面中，一次电池(例如锂电池)具有与电池B、C、D、E、F或G大致相同的尺寸。一次电池可以按以上针对本发明的第一方面描述的方式中的一种或多种方式而不同于电池B、C、D、E、F或G。例如，一次电池可具有至少一个被定位在与电池B、C、D、E、F或G中相应的正触点或负触点的位置不同的位置处的正触点或负触点。
在另一方面中，一次电池包括这样的外壳，该外壳的厚度在约2mm到约15mm之间，宽度在约10mm到约50mm之间，长度在约20mm到约60mm之间。一次电池还包括位于外壳的表面上的正电触点和负电触点。在外壳内有阳极、阴极和电解质。电池不包括在电池外壳上具有独立触点的热敏电阻器。
在另一方面中，一次电池包括这样的外壳，该外壳的厚度在约2mm到约15mm之间，宽度在约10mm到约50mm之间，长度在约20mm到约60mm之间。在外壳内有阳极、阴极和电解质。一次电池还包括位于外壳的表面上的正电触点和负电触点。正电触点和负电触点各自占据大小大致相同的触点空间，并且相隔的空间至少大到足以提供触点之间的充分绝缘(例如为了防止触点之间的电短路)。在某些实施例中，正电触点和负电触点相隔的空间的大小大致等于触点空间的大小。在某些实施例中，正电触点和负电触点相隔的空间的大小至少约为触点空间的大小的1.5倍(例如至少约为触点空间的大小的2倍、至少约为触点空间的大小的2.5倍)。
在某些实施例中，上述电池不包括在电池外壳上具有独立触点的热敏电阻器。
在另一个方面中，一次电池包括这样的棱柱状外壳，该外壳的厚度在约2mm到约15mm之间，宽度在约10mm到约50mm之间，长度在约20mm到约60mm之间。在外壳内有阳极、阴极和电解质。一次电池还包括位于外壳的表面上、并且位于表面的相反末端处的正电触点和负电触点。
在另一个方面中，一次电池包括外壳(例如厚度在约2mm到约15mm之间，宽度在约10mm到约50mm之间，长度在约20mm到约60mm之间)。在外壳内有阳极、阴极和电解质。正电触点和负电触点位于外壳的表面上。负触点还充当电阻器。
在另一方面中，一次电池是3伏特电池，该3伏特电池包括这样的棱柱状外壳，该外壳的厚度在约2mm到约15mm之间，宽度在约10mm到约50mm之间，长度在约20mm到约60mm之间。在外壳内有阳极、阴极和电解质。正电触点和负电触点位于外壳的表面上。
在另一方面中，本发明的特征在于可被以与上述电池中的一个或多个一起使用的数字照相机。在某些实施例中，该照相机具有这样的外壳，该外壳具有包括三个电触点的表面，所述三个电触点是：正电触点、负电触点、和正或负电触点。
这里所使用的术语“一次电池“是指被设计为只放电一次(例如直到耗尽)，然后被丢弃的电池。一次电池例如在David Linden的Handbook of Batteries(电池手册)(McGraw-Hill，2d ed.1995)中有所描述。
针对本申请的目的，“棱柱状电池”具有至少四个大体平坦的面，并且有一个维度(例如厚度)远小于其他两个维度(例如长度和宽度)。例如，棱柱状电池的厚度可以在约2mm到约15mm之间(例如在约4mm到约10mm之间)，宽度可以在约10mm到约50mm之间(例如在约20mm到约40mm之间)，长度可以在约20mm到约60mm之间(例如在约30mm到约40mm之间)。
其他特征和优点在说明书、附图和权利要求书中。
附图说明
图1是电池的透视图。
图2是图1的电池的顶视图。
图3是电池的透视图。
图4是图3的电池的顶视图。
图5是图3的电池的电池的截面图。
图6是图3的电池的透视图。
图7A是图3的电池的一个组件的透视图。
图7B、7C、7D、7E、7F、7G、7H、7I和7J示出制造图3的电池的方法。
图8是电池的顶视图。
具体实施方式
参考图3，锂一次电池100包括具有表面104的外壳102。表面104包括两个末端105和107，这两个末端限定电池100的宽度。电池100具有与电池A相同的大体形状和尺寸。因此，电池100能够适合安装到也能够安装电池A的数字照相机的空间中。但是，电池100是3V电池，从而具有与电池A不同的电压。外壳102可以由金属或合金(例如镍、镀镍钢、不锈钢、铝、含铝合金)或塑料(例如聚酰胺、聚氯乙烯、聚丙烯、聚砜、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚苯乙烯)制成。
现参考图4，电池100的表面104包括两个电触点：正触点106和负触点108。在电触点106和108之间是两个凹口110和112。正触点106大致位于表面104的一个末端105处，而负触点108大致位于表面104的末端107处。一般而言，凹口110和112是由不导电材料制成的。凹口110和112例如可由塑料(例如聚酰胺、聚氯乙烯、聚丙烯、聚砜、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚苯乙烯)制成。在某些情况下，凹口110和112是用与外壳102相同的材料制成的，而在其他情况下，凹口110和112与外壳102是用不同材料制成的。如果一次电池100被意外地放置到了具有适合于对电池A再充电的触点的充电器中，则电池100不会被再充电，因为其电触点中至少有一个不会接触充电器中的相应的触点。
图5示出包含在电池100内的电池149。电池149包括阳极150，阴极154、隔板158和电解质162。
电池149中的阳极活性材料例如是锂或含锂材料(例如包含锂和铝、钙、钠和/或镁的合金)。
阴极活性材料例如可以是金属氧化物，如二氧化锰(MnO2)。在某些情况下，阴极活性材料可以是电解二氧化锰(EMD)。其他阴极活性材料例如在2003年7月3日公布的标题为“Non-AqueousElectrochemical Cells(无水电化学电池)”的共同未决、共同转让的美国已公布专利申请No.US 2003/0124421 A1中有所描述，这里通过引用将该专利申请全部包含进来。
阴极可包括其他成分，例如粘合剂(例如PTFE)和/或导电性材料(例如碳)。粘合剂例如在2002年11月8日递交的标题为“FlexibleCathodes(柔性阴极)”的共同未决、共同转让的美国专利申请No.10/290,832中有所描述，这里通过引用将该专利申请全部包含进来。
隔板158是由无水电化学电池中使用的任何标准隔板材料形成的。例如，隔板可由聚丙烯(无纺聚丙烯或微孔聚丙烯)、聚乙烯和/或聚砜形成。隔板例如在美国专利No.5,176,968中有进一步描述，这里通过引用将该专利全部包含进来。
电解质162可以是液体、固体或凝胶体(聚合体)形式的。电解质可包含有机溶剂(例如碳酸丙烯)或无机溶剂(例如SO2、SOCl2)。在某些实施例中，电解质可包括一种或多种添加剂。例如，电解质可包括锂盐，例如三氟甲基磺酸锂(LiTFS)或三氟甲基磺酸亚胺锂(LiTFSI)，或其组合。可以包括的另外的锂盐在美国专利No.5,595,841中列出，这里通过引用将该专利全部包含进来。电触质在先前结合进来的美国已公布专利申请No.US 2003/0124421 A1中描述。
参考图6和7A，电池100优选地包括组合件179，该组合件179具有连接到引线182和184的正温度系数电阻器(PTC)180。引线182充当负触点108，而焊接到电池外壳102的引线184充当导线。PTC 180可防止在例如用户短路电池100的情况下电池100过热。PTC180是热敏电阻器。在电池100的温度增大时，PTC 180略微增大对电池100内的电流的电阻。如果在电池100内达到预定的温度，则PTC180大大增大其对电池的电阻，从而有效地切断电池100内的电流并防止电池100过热。在短路源被去除之后，PTC 180恢复电池100内的标准电阻水平。
图7B-7I示出在电池100的制造期间将组合件179结合到电池100中。在图7B中，引线182被弯曲到约90度的角度，在图7C中，组合件179被结合到分隔器186中。现参考图7D(其中组合件179相对于其在图7C中的位置旋转了约180度)，引线182随后在箭头A所指示的方向上被向下折叠。图7E示出此时组合件179的相反面。在图7F中，组合件179随后在箭头B的方向上被安放到外壳102上(例如通过粘合)，以产生图7G所示的电池190。然后，现参考图7H(其中电池190相对于其在图7G中的位置旋转了约180度)，正触点106在箭头C的方向上被附接(例如焊接)到电池上。接下来，如图7I所示，正触点106被向下折叠(并且PTC 180被焊接到外壳102上)。参考图7J，分隔器外套194随着在箭头D的方向上被放置在电池190上。
虽然在图3和4中示出了一次电池的一种触点布置，但是不同的布置也是可能的。例如，现参考图8，与电池A和电池100具有相同的大体形状和尺寸的电池200包括表面202，该表面202具有与正电触点206邻近的负电触点204。表面202还包括两个凹口208和210。就像图3和4的电池100那样，如果一次电池200被意外地放置到了用于电池A的充电器中，电池200不会被再充电，因为它的电触点中至少有一个不会接触充电器中的相应触点。
在某些实施例中，如以上参考电池D、E、F和G所述，一次电池可对应于包括正触点、负触点、热敏电阻器和电阻器这四个电触点的二次电池。
虽然以上描述了锂一次电池，但是也可利用其他类型电池化学性质。例如，一次电池可以是碱性电池。包括适当的阳极和阴极材料的碱性电池例如在2000年9月7日递交的标题为“Battery Cathode(电池阴极)”的美国专利申请序列号No.09/658,042以及2002年11月21日公布的标题为“Battery Cathode(电池阴极)”的美国已公布专利申请No.US 2002/0172867 A1中有所描述，这里通过引用将这两个专利申请都全部包含进来。在美国专利No.6,509,117中也对碱性电池有所描述，这里通过引用将该专利申请都全部包含进来。在某些情况下，一次电池是锌空气电池。锌空气电池例如在David Linden的Handbook of Batteries(电池手册)(McGraw-Hill，2d ed.1995)中有所描述。

Claims (44)

1.一种一次电池，包括：
外壳，其具有与电池A的长度、宽度和厚度大致相同的长度、宽度和厚度；
所述外壳内的阳极、阴极和电解质；以及
正触点和负触点，其被定位为使得所述电池如果放置在被设计为对电池A再充电的再充电器中则不会再充电。
2.如权利要求1所述的电池，其中所述电池的正触点相对于电池A中的正触点的位置有所偏移。
3.如权利要求2所述的电池，其中所述表面包括限定所述电池的宽度的第一末端和第二末端，其中所述电池的负触点大致被置于所述表面的第一末端处，所述电池的正触点大致被置于所述表面的第二末端处。
4.如权利要求2所述的电池，其中所述表面包括与电池A的正触点或负触点相对应的凹口。
5.如权利要求1所述的电池，其中所述电池的负触点相对于电池A中的负触点的位置有所偏移。
6.如权利要求1所述的电池，其中所述电池不包括在所述电池外壳上具有独立触点的热敏电阻器。
7.如权利要求1所述的电池，其中所述电池是锂电池。
8.如权利要求7所述的电池，其中所述阳极包括锂金属或含锂材料。
9.如权利要求8所述的电池，其中所述阴极包括二氧化锰。
10.一种一次电池，包括：
外壳，其具有与电池B、C、D、E、F或G的长度、宽度和厚度大致相同的长度、宽度和厚度；
所述外壳内的阳极、阴极和电解质；以及
正触点和负触点，其被定位为使得所述电池如果放置在被设计为对电池B、C、D、E、F或G再充电的再充电器中则不会再充电。
11.如权利要求10所述的电池，其中所述外壳的长度、宽度和厚度与电池B的长度、宽度和厚度大致相同，并且所述正触点和所述负触点被定位为使得所述电池如果放置在被设计为对电池B再充电的再充电器中则不会再充电。
12.如权利要求10所述的电池，其中所述外壳的长度、宽度和厚度与电池C的长度、宽度和厚度大致相同，并且所述正触点和所述负触点被定位为使得所述电池如果放置在被设计为对电池C再充电的再充电器中则不会再充电。
13.如权利要求10所述的电池，其中所述外壳的长度、宽度和厚度与电池D的长度、宽度和厚度大致相同，并且所述正触点和所述负触点被定位为使得所述电池如果放置在被设计为对电池D再充电的再充电器中则不会再充电。
14.如权利要求10所述的电池，其中所述外壳的长度、宽度和厚度与电池E的长度、宽度和厚度大致相同，并且所述正触点和所述负触点被定位为使得所述电池如果放置在被设计为对电池E再充电的再充电器中则不会再充电。
15.如权利要求10所述的电池，其中所述外壳的长度、宽度和厚度与电池F的长度、宽度和厚度大致相同，并且所述正触点和所述负触点被定位为使得所述电池如果放置在被设计为对电池F再充电的再充电器中则不会再充电。
16.如权利要求10所述的电池，其中所述外壳的长度、宽度和厚度与电池G的长度、宽度和厚度大致相同，并且所述正触点和所述负触点被定位为使得所述电池如果放置在被设计为对电池G再充电的再充电器中则不会再充电。
17.如权利要求10所述的电池，其中所述电池的正触点相对于电池B、C、D、E、F或G中的正触点的位置有所偏移。
18.如权利要求17所述的电池，其中所述表面包括限定所述电池的宽度的第一末端和第二末端，其中所述电池的负触点大致被置于所述表面的第一末端处，所述电池的正触点大致被置于所述表面的第二末端处。
19.如权利要求17所述的电池，其中所述表面包括与电池B、C、D、E、F或G的正触点或负触点相对应的凹口。
20.如权利要求10所述的电池，其中所述电池的负触点相对于电池B、C、D、E、F或G中的负触点的位置有所偏移。
21.如权利要求10所述的电池，其中所述电池不包括在所述电池外壳上具有独立触点的热敏电阻器。
22.如权利要求10所述的电池，其中所述电池是锂电池。
23.一种一次电池，包括：
外壳，其厚度在约2mm到约15mm之间，其宽度在约10mm到约50mm之间，并且其长度在约20mm到约60mm之间；
所述外壳的表面上的正电触点和负电触点；以及
所述外壳内的阳极、阴极和电解质，
其中所述电池不包括在所述电池外壳上具有独立触点的热敏电阻器。
24.如权利要求23所述的电池，其中所述电池是锂电池。
25.如权利要求24所述的电池，其中所述阳极包括锂金属或含锂材料。
26.一种一次电池，包括：
外壳，其厚度在约2mm到约15mm之间，其宽度在约10mm到约50mm之间，并且其长度在约20mm到约60mm之间；
所述外壳的表面上的正电触点和负电触点，所述正电触点和所述负电触点各自占据大小大致相同的触点空间，并且所述正电触点和所述负电触点相隔的空间至少大到足以使所述负电触点和所述正电触点绝缘；以及
所述外壳内的阳极、阴极和电解质。
27.如权利要求26所述的电池，其中所述电池是锂电池。
28.如权利要求27所述的电池，其中所述阳极包括锂金属或含锂材料。
29.如权利要求26所述的电池，其中所述正电触点和所述负电触点相隔的空间的大小大致等于所述触点空间的大小。
30.如权利要求26所述的电池，其中所述正电触点和所述负电触点相隔的空间的大小至少约为所述触点空间的大小的1.5倍。
31.如权利要求26所述的电池，其中所述正电触点和所述负电触点相隔的空间的大小至少约为所述触点空间的大小的两倍。
32.如权利要求26所述的电池，其中所述正电触点和所述负电触点相隔的空间的大小至少约为所述触点空间的大小的2.5倍。
33.如权利要求26所述的电池，其中所述电池不包括在所述电池外壳上具有独立触点的热敏电阻器。
34.一种一次电池，包括：
棱柱状外壳，其厚度在约2mm到约15mm之间，其宽度在约10mm到约50mm之间，并且其长度在约20mm到约60mm之间；
所述外壳内的阳极、阴极和电解质，以及
所述外壳的表面上的正电触点和负电触点；
其中所述正电触点和负电触点位于所述表面的相对端上。
35.如权利要求34所述的电池，其中所述电池是锂电池。
36.如权利要求35所述的电池，其中所述阳极包括锂金属或含锂材料。
37.一种数字照相机，包括：
外壳，其包括具有三个电触点的表面，
其中所述触点之一是正电触点，所述触点之一是负电触点，剩余的触点或者是正电触点或者是负电触点。
38.一种数字照相机，其中所述数字照相机适应于利用锂电池或锂离子电池工作。
39.如权利要求38所述的照相机，其中所述照相机包括与锂电池上的电触点相对应的电触点，以及与锂离子电池上的电触点相对应的电触点。
40.一种一次电池，包括：
外壳，其厚度在约2mm到约15mm之间，其宽度在约10mm到约50mm之间，并且其长度在约20mm到约60mm之间；
所述外壳的表面上的正电触点和负电触点，其中所述负触点还充当电阻器；以及
所述外壳内的阳极、阴极和电解质。
41.如权利要求40所述的电池，其中所述电池是锂电池。
42.如权利要求41所述的电池，其中所述阳极包括锂金属或含锂材料。
43.如权利要求40所述的电池，其中所述正触点和所述负触点位于所述外壳的相同表面上。
44.一种一次电池，包括：
棱柱状外壳，其厚度在约2mm到约15mm之间，其宽度在约10mm到约50mm之间，并且其长度在约20mm到约60mm之间；
所述外壳内的阳极、阴极和电解质；以及
所述外壳的表面上的正电触点和负电触点，
其中所述电池是3伏特电池。
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