DE102014112132A1

DE102014112132A1 - Batteriestruktur, elektronische Vorrichtung und Herstellungsverfahren der Batteriestruktur

Info

Publication number: DE102014112132A1
Application number: DE102014112132.5A
Authority: DE
Inventors: Wan-Hsieh Liu; Shu-Feng Lin; Chih-Kai Hu; Yung-Ling Chou
Original assignee: HTC Corp
Current assignee: HTC Corp
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2014-08-25
Publication date: 2015-03-05
Anticipated expiration: 2034-08-26
Also published as: US10497915B2; DE102014112132B4; TWI491099B; CN104425837A; CN104425837B; US20150064528A1; TW201508986A; US20200044221A1; US11088420B2; CN107154480A

Abstract

Eine Batteriestruktur, die eine erste Batterieeinheit, eine zweite Batterieeinheit, eine Trennmembran und eine Verpackung umfasst, ist bereitgestellt. Die erste und die zweite Batterieeinheit umfassen jeweils mindestens eine Anode, mindestens eine Kathode und eine dielektrische Schicht, die sich zwischen der mindestens einen Anode und der mindestens einen Kathode, die nahe beieinander sind, befindet. Die mindestens eine Anode und die mindestens eine Kathode sind abwechselnd aufeinander gestapelt. Die zweite Batterieeinheit ist auf die erste Batterieeinheit gestapelt. Eine Dimension der ersten Batterieeinheit ist kleiner als die der zweiten Batterieeinheit. Die Trennmembran ist zwischen der ersten und der zweiten Batterieeinheit angeordnet. Die Verpackung bedeckt die erste und die zweite Batterieeinheit und die Trennmembran. Ferner sind eine elektronische Vorrichtung, die die Batteriestruktur umfasst, und ein Herstellungsverfahren der Batteriestruktur bereitgestellt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Prioritätsrechte der vorläufigen US-Anmeldung mit der Eingangsnummer 61/871,329, eingereicht am 29. August 2013. Die Gesamtheit der oben erwähnten Patentanmeldung ist hiermit durch Bezugnahme hierin eingeschlossen und stellt einen Teil dieser Patentschrift dar.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
1. Gebiet der Anmeldung
Die Anmeldung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Batteriestruktur, eine elektronische Vorrichtung und ein Herstellungsverfahren der Batteriestruktur.
2. Beschreibung verwandter Techniken
Aufgrund technologischer Fortschritte geht gegenwärtig die Entwicklung von elektronischen Vorrichtungen wie etwa Mobiltelefonen, Tablet-PCs etc. zu leicht, dünn, kurz und kompakt in der Größe. Somit ist jede Komponente innerhalb der elektronischen Vorrichtung hinsichtlich der Dimensionen stark beschränkt. Mit Bezug auf zum Beispiel das Mobiltelefon ist ein Gehäuse davon normalerweise mit einer Krümmung gestaltet, um es einem Benutzer einfacher zu machen, das Gehäuse zu fassen; da jedoch eine Form einer Batteriestruktur im Allgemeinen rechteckig ist, werden, wenn die Batteriestruktur in der elektronischen Vorrichtung installiert ist, Hohlräume zwischen der Batteriestruktur und dem bogenförmigen Gehäuse verschwendet, wodurch es schwierig wird, die Dimension der elektronischen Vorrichtung zu verkleinern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ANMELDUNG
Die Anmeldung richtet sich auf eine Batteriestruktur mit einem, in einem Teilbereich, nicht-quadratischen Aussehen wie etwa abgestuft oder bogenförmig.
Die Anmeldung richtet sich auf eine elektronische Vorrichtung, die die Batteriestruktur zur Verbesserung eines Nutzungsgrads eines Innenraums der elektronischen Vorrichtung annimmt.
Die Anmeldung richtet sich auf ein Herstellungsverfahren einer Batteriestruktur, das in der Lage ist, die Batteriestruktur herzustellen.
Eine Batteriestruktur der Anmeldung umfasst eine erste Batterieeinheit, eine zweite Batterieeinheit, eine Trennmembran und eine Verpackung. Die erste Batterieeinheit umfasst mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode, die abwechselnd aufeinander gestapelt sind, und eine dielektrische Schicht, die sich zwischen der mindestens einen Anode und der mindestens einen Kathode, die nahe beieinander sind, befindet. Die zweite Batterieeinheit ist auf die erste Batterieeinheit gestapelt, die zweite Batterieeinheit umfasst mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode, die abwechselnd aufeinander gestapelt sind, und eine dielektrische Schicht, die sich zwischen der mindestens einen Anode und der mindestens einen Kathode, die nahe beieinander sind, befindet, und eine Dimension der ersten Batterieeinheit ist kleiner als eine Dimension der zweiten Batterieeinheit. Die Trennmembran ist zwischen der ersten Batterieeinheit und der zweiten Batterieeinheit angeordnet. Die Verpackung bedeckt die erste Batterieeinheit, die zweite Batterieeinheit und die Trennmembran.
Eine elektronische Vorrichtung der Anmeldung umfasst ein Gehäuse und eine Batteriestruktur. Das Gehäuse weist einen Innenraum auf. Die Batteriestruktur ist in dem Innenraum angeordnet. Die Batteriestruktur umfasst eine erste Batterieeinheit, eine zweite Batterieeinheit, eine Trennmembran und eine Verpackung. Die erste Batterieeinheit umfasst mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode, die abwechselnd aufeinander gestapelt sind, und eine dielektrische Schicht, die sich zwischen der mindestens einen Anode und der mindestens einen Kathode, die nahe beieinander sind, befindet. Die zweite Batterieeinheit ist auf die erste Batterieeinheit gestapelt, die zweite Batterieeinheit umfasst mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode, die abwechselnd aufeinander gestapelt sind, und eine dielektrische Schicht, die sich zwischen der mindestens einen Anode und der mindestens einen Kathode, die nahe beieinander sind, befindet, und eine Dimension der ersten Batterieeinheit ist kleiner als eine Dimension der zweiten Batterieeinheit. Die Trennmembran ist zwischen der ersten Batterieeinheit und der zweiten Batterieeinheit angeordnet. Die Verpackung bedeckt die erste Batterieeinheit, die zweite Batterieeinheit und die Trennmembran.
Ein Herstellungsverfahren einer Batteriestruktur der Anmeldung umfasst die folgenden Schritte. Eine Verpackung wird bereitgestellt, wobei die Verpackung einen Unterbringungsraum vorbildet. Eine erste Batterieeinheit wird in dem Unterbringungsraum angeordnet, wobei die erste Batterieeinheit mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode, die abwechselnd aufeinander gestapelt sind, und eine dielektrische Schicht, die sich zwischen der mindestens einen Anode und der mindestens einen Kathode, die nahe beieinander sind, befindet, umfasst. Eine zweite Batterieeinheit wird entlang einer Achse auf die erste Batterieeinheit gestapelt, wobei sich die zweite Batterieeinheit in dem Unterbringungsraum befindet, wobei die zweite Batterieeinheit mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode, die abwechselnd aufeinander gestapelt sind, und eine dielektrische Schicht, die sich zwischen der mindestens einen Anode und der mindestens einen Kathode, die nahe beieinander sind, befindet, umfasst und eine Dimension der ersten Batterieeinheit kleiner ist als eine Dimension der zweiten Batterieeinheit. Elektrolyte werden in den Unterbringungsraum eingespeist. Die Verpackung wird abgedichtet.
Angesichts des Obengenannten verleiht die Anmeldung dem Aussehen der Batteriestruktur durch Aufeinanderstapeln unterschiedlicher Dimensionen der ersten Batterieeinheit und der zweiten Batterieeinheit eine Variabilität, und wenn die Batteriestruktur auf die elektronische Vorrichtung mit einem nicht quadratischen Gehäuse angewendet wird, kann der Innenraum der elektronischen Vorrichtung voll genutzt werden. Zudem können, was die Herstellung betrifft, durch das Vorbilden der Verpackung die erste Batterieeinheit und die zweite Batterieeinheit ihre relativen Positionen leicht beibehalten, wodurch Schwierigkeiten bei der Verarbeitung effektiv verringert werden.
Um die oben erwähnten und andere Merkmale und Vorteile der Anmeldung begreiflicher zu machen, werden nachstehend mehrere Ausführungsformen zusammen mit Zeichnungen detailliert beschrieben.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die begleitenden Zeichnungen sind eingeschlossen, um ein besseres Verständnis der Erfindung bereitzustellen, und sind in diese Beschreibung inkorporiert und bilden einen Teil davon. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Grundsätze der Erfindung zu erläutern.
1A ist eine schematische perspektivische Darstellung, die eine Batteriestruktur gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung darstellt.
1B ist eine schematische Darstellung von 1A im Querschnitt.
1C ist ein schematischer Schaltplan der Batteriestruktur aus 1A.
2 ist eine schematische Darstellung im Querschnitt, die eine elektronische Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung veranschaulicht.
3A bis 3D sind schematische Darstellungen, die einen Herstellungsprozess der Batteriestruktur aus 1A veranschaulichen.
4 ist eine schematische perspektivische Darstellung, die eine Batteriestruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung veranschaulicht.
5 ist eine schematische perspektivische Darstellung, die eine Batteriestruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung veranschaulicht.
6 ist eine schematische Darstellung im Querschnitt, die eine Batteriestruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung veranschaulicht.
7A bis 7D sind schematische Darstellungen, die einen Herstellungsprozess der Batteriestruktur aus 6 veranschaulichen.
8 ist eine schematische perspektivische Darstellung, die eine Batteriestruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung veranschaulicht.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1A ist eine schematische perspektivische Darstellung, die eine Batteriestruktur gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung veranschaulicht. 1B ist eine schematische Darstellung von 1A im Querschnitt. Mit Bezug auf 1A und 1B umfasst eine Batteriestruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform eine erste Batterieeinheit 110, eine zweite Batterieeinheit 120, eine Trennmembran 130 und eine Verpackung 140. Die zweite Batterieeinheit 120 ist entlang einer Achse A auf die erste Batterieeinheit 110 gestapelt. Die Trennmembran 130 ist zwischen der ersten Batterieeinheit 110 und der zweiten Batterieeinheit 120 angeordnet, um die erste Batterieeinheit 110 und die zweite Batterieeinheit 120 voneinander zu isolieren.
Bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst jeweils die erste Batterieeinheit 110 und die zweite Batterieeinheit 120 eine Vielzahl von Anoden 150 und eine Vielzahl von Kathoden 160, die abwechselnd aufeinander gestapelt sind, und die dielektrische Schicht 170 befindet sich zwischen zwei beliebigen von der Anode 150 und der Kathode 160, die nahe beieinander sind. Die erste Batterieeinheit 110 und die zweite Batterieeinheit 120 sind jeweils spiralförmig gewickelte Batterien, jedoch ist die Anmeldung nicht darauf beschränkt. Wie in 1A und 1B gezeigt, ist eine Dimension der zweiten Batterieeinheit 120 größer als eine Dimension der ersten Batterieeinheit 110. Im Detail sind in 1A und 1B eine Länge L2 und eine Breite W2 der zweiten Batterieeinheit 120 beide größer als eine Länge L1 und eine Breite W1 der ersten Batterieeinheit 110; und die Anmeldung setzt keine spezifische Beschränkung auf die Höhen. Zusätzlich dazu sind die Dimensionen der Anoden 150 und der Kathoden 160 der ersten Batterieeinheit 110 kleiner als Dimensionen der Anoden 150 und der Kathoden 160 der zweiten Batterieeinheit 120.
Es sollte erklärt werden, dass, um die erste Batterieeinheit 110, die zweite Batterieeinheit 120 und die Trennmembran 130 in den Figuren klar zu unterscheiden, die Trennmembran 130 als von der ersten Batterieeinheit 110 und der zweiten Batterieeinheit 120 mit einem kleinen Abstand angeordnet gezeichnet ist, jedoch ist in der Praxis die Trennmembran 130 auf der ersten Batterieeinheit 110 angeordnet und die zweite Batterieeinheit 120 ist auf der Trennmembran 130 angeordnet, so dass zwei gegenüberliegende Seiten der Trennmembran 130 jeweils mit der ersten Batterieeinheit 110 und der zweiten Batterieeinheit 120 in Kontakt sind. Genauer gesagt ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Trennmembran 130 lediglich mit einer ersten Oberfläche 112 der ersten Batterieeinheit 110 und einer zweiten Oberfläche 122 der zweiten Batterieeinheit 120 in Kontakt, und die erste Oberfläche 112 ist zu der zweiten Oberfläche 122 hin gerichtet und ist davon isoliert. Des Weiteren ist bei einer bevorzugten Ausführungsform eine Elektrode nahe der ersten Oberfläche 112 der ersten Batterieeinheit 110 die Kathode 160, und eine Elektrode nahe der zweiten Oberfläche 122 der zweiten Batterieeinheit 120 ist ebenso die Kathode 160; und mittels einer solchen Anordnung kann das Auftreten eines Kurzschlusses verhindert werden, jedoch ist die Anmeldung nicht darauf beschränkt.
Zudem sind bei der vorliegenden Ausführungsform die erste Batterieeinheit 110 und die zweite Batterieeinheit 120 nicht auf der Trennmembran 130 fixiert. Selbstverständlich können bei anderen Ausführungsformen die erste Batterieeinheit 110 und die zweite Batterieeinheit 120 mittels Anhaften und Heißsiegeln auch auf der Trennmembran 130 fixiert sein, um eine Genauigkeit bei der Ausrichtung zu erhöhen, jedoch ist die Anmeldung nicht darauf beschränkt. Die Verpackung 140 bedeckt die erste Batterieeinheit 110, die zweite Batterieeinheit 120 und die Trennmembran 130.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Verpackung 140 ein Gehäuse aus Hartmaterial, jedoch ist die Art der Verpackung 140 nicht darauf beschränkt, so dass bei anderen Ausführungsformen die Verpackung 140 auch eine Dünnschicht aus Weichmaterial etc. sein kann.
Die Verpackung 140 weist einen Unterbringungsraum 142 auf, und die erste Batterieeinheit 110 und die zweite Batterieeinheit 120 befinden sich in dem Unterbringungsraum 142. Genauer gesagt weist der Unterbringungsraum 142 einen ersten Bereich 144 und einen zweiten Bereich 146, die miteinander verbunden sind, auf, und eine maximale Querschnittsfläche des ersten Bereichs 144, transversal entlang der Achse A geschnitten, ist kleiner als eine maximale Querschnittsfläche des zweiten Bereichs 146, transversal entlang der Achse A geschnitten. Die erste Batterieeinheit 110 befindet sich in dem ersten Bereich 144, und die zweite Batterieeinheit 120 befindet sich in dem zweiten Bereich 146. Ein Profil der Verpackung 140 stimmt im Wesentlichen mit den Profilen der ersten Batterieeinheit 110 und der zweiten Batterieeinheit 120 überein. Mit anderen Worten kann ein Aussehen der Batteriestruktur 100 teilweise eine nicht rechteckige Form aufweisen, wie etwa eine abgestufte Form oder eine Bogenform, um die Bereiche der zweiten Batterieeinheit 120 zu zeigen, die nicht von der ersten Batterieeinheit 110 bedeckt werden, wodurch ermöglicht wird, dass die Batteriestruktur 100 ein variableres Aussehen hat, um dem in der elektronischen Vorrichtung konfigurierten beschränkten Innenraum zu entsprechen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die erste Batterieeinheit 110 und die zweite Batterieeinheit 120 physisch voneinander isoliert und sind nur durch die positiven Kontakte 114, 124 und die negativen Kontakte 116, 126 elektrisch miteinander verbunden. Im Detail ist 1C ein schematischer Schaltplan der Batteriestruktur aus 1A. Mit Bezug aus 1C weisen die erste Batterieeinheit 110 und die zweite Batterieeinheit 120 jeweils ein Paar Kontakte oder Flecken (z. B. Nickelflecken) zur externen Verbindung auf. Insbesondere weist bei der vorliegenden Ausführungsform die erste Batterieeinheit 110 einen positiven Kontakt 114 und einen negativen Kontakt 116 auf, und die zweite Batterieeinheit 120 weist einen positiven Kontakt 124 und einen negativen Kontakt 126 auf. Jeweils elektrisch verbunden mit der Außenseite werden der positive Kontakt 114 der ersten Batterieeinheit 110 nach dem elektrischen Verbinden mit dem positiven Kontakt 124 der zweiten Batterieeinheit 120 und der negative Kontakt 116 der ersten Batterieeinheit 110 nach dem elektrischen Verbinden mit dem negativen Kontakt 126 der zweiten Batterieeinheit 120.
2 ist eine schematische Darstellung im Querschnitt, die eine elektronische Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung veranschaulicht. Mit Bezug auf 2 umfasst die elektronische Vorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform ein Gehäuse 12 und die Batteriestruktur 100. Das Gehäuse 12 weist einen Innenraum 14 auf. Wie in 2 gezeigt, weist das Gehäuse 12 eine Bogenoberfläche 16 auf und bewirkt dadurch, dass der Innenraum 14 nicht quadratisch ist. Da die Batteriestruktur 100 ein abgestuftes oder bogenförmiges Aussehen haben kann, kann die Form der Batteriestruktur 100 gemäß einer Form eines Bereichs gestaltet sein, der verbleibt, nachdem ein erforderliches Element 18 (wie etwa eine Leiterplatte, ein Lautsprecher, eine Linse etc.) in dem Innenraum 14 der elektronischen Vorrichtung 10 untergebracht worden ist, so dass das erforderliche Element 18 und die Batteriestruktur 100 beide in dem beschränkten Innenraum 14 untergebracht werden können. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Batteriestruktur 100 in einem Bereich des Innenraums 14 angeordnet, der nahe der Bogenoberfläche 16 ist, und indem die abgestufte Oberfläche der Batteriestruktur 100 gestaltet ist, um im Wesentlichen mit einem Profil der Bogenoberfläche 16 übereinzustimmen, ist eine Verschwendung in dem Innenraum 14 geringer.
Das Nachstehende präsentiert ferner ein Herstellungsverfahren der Batteriestruktur 100 aus 1A. 3A bis 3D sind schematische Darstellungen, die den Herstellungsprozess der Batteriestruktur aus 1A veranschaulichen. Zuerst wird, wie in 3A gezeigt, die Verpackung 140 bereitgestellt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Verpackung 140 mit einem Unterbringungsraum 142 und einem Zugang 148, der mit dem Unterbringungsraum 142 verbunden ist, vorgebildet. Der Unterbringungsraum 142 weist einen ersten Bereich 144 und einen zweiten Bereich 146, die miteinander verbunden sind, auf. Der erste Bereich 144 ist von dem Zugang 148 entfernt, der zweite Bereich 146 ist nahe dem Zugang 148, und eine Öffnung 145 ist an einem Übergang zwischen dem ersten Bereich 144 und dem zweiten Bereich 146 gebildet. Eine orthogonale Projektion des ersten Bereichs 144 auf die Öffnung 145 ist kleiner als eine orthogonale Projektion des zweiten Bereichs 146 auf die Öffnung 145. Mit anderen Worten ist eine maximale horizontale Querschnittsfläche des ersten Bereichs 144 kleiner als eine maximale horizontale Querschnittsfläche des zweiten Bereichs 146. Eine Gestaltung kann die Dimensionen des ersten Bereichs 144 und des zweiten Bereichs 146 basierend auf den Dimensionen der ersten Batterieeinheit 110 und der zweiten Batterieeinheit 120, die in den Unterbringungsraum 142 platziert werden, bestimmen, um eine Verschwendung des Unterbringungsraums 142 zu vermeiden.
Als nächstes werden, wie in 3B und 3C gezeigt, nacheinander die erste Batterieeinheit 110, die Trennmembran 130 und die zweite Batterieeinheit 120 über den Zugang 148 in den Unterbringungsraum 142 platziert. Bei der vorliegenden Ausführungsform befindet sich die erste Batterieeinheit 110 in dem ersten Bereich 144 und die zweite Batterieeinheit 120 befindet sich in dem zweiten Bereich 146. Da die Verpackung 140 in eine spezifische Form vorgebildet ist, können die erste Batterieeinheit 110 und die zweite Batterieeinheit 120 ihre relativen Positionen nach dem Platzieren in die Verpackung 140 beibehalten. Dann wird Elektrolyt in den Unterbringungsraum 142 eingespeist, damit die erste Batterieeinheit 110 und die zweite Batterieeinheit 120 in den Elektrolyten untertauchen.
Als nächstes wird, wie in 3D gezeigt, die Verpackung 140 an einem Bereich nahe dem Zugang 148 geschlossen und ein Formwerkzeug 20 führt zum ersten Mal ein Heißsiegeln auf der Verpackung 140 durch. Eine Form des Formwerkzeugs 20 ist im Wesentlichen ein vorbestimmtes finales äußeres Aussehen der Batteriestruktur 100. Nach diesem Schritt ist die Batteriestruktur 100 im Wesentlichen gebildet. Dann werden überschüssiges Gas und überschüssiger Elektrolyt aus dem Unterbringungsraum 142 extrahiert, um das Risiko zu verringern, dass die Verpackung aufgrund von zu viel Druck in dem Unterbringungsraum 142 reißt. Danach wird die Verpackung 140 erneut heißgepresst, um abgedichtet zu werden; und schließlich erhält man nach dem Abschneiden eines überschüssigen Abschnitts der Verpackung 140 die wie in 1A gezeigte Batteriestruktur. Selbstverständlich ist die obige Beschreibung lediglich auf eines der Herstellungsverfahren der Batteriestruktur 100 gerichtet, und das Herstellungsverfahren der Batteriestruktur 100 ist nicht darauf beschränkt.
Zudem ist, mit Rückbezug auf 1A, in der Batteriestruktur 100 aus 1A die erste Batterieeinheit 110 auf die zweite Batterieeinheit 120 gestapelt; drei von vier gemeinsamen Seiten der Verpackung 140 an der ersten Batterieeinheit 110 und der zweiten Batterieeinheit 120 sind flache Oberflächen und eine hat zum Beispiel eine zweistufige abgestufte Oberfläche, um die Bereiche auf der zweiten Batterieeinheit 120 zu zeigen, die nicht von der ersten Batterieeinheit 110 bedeckt sind; und somit ist das Aussehen der Batteriestruktur 100 variabel. Das Aussehen der Batteriestruktur 100 und die relativen Positionen zwischen der ersten Batterieeinheit 110 und der zweiten Batterieeinheit 120 sind jedoch nicht auf die vorliegende Ausführungsform beschränkt.
4 ist eine schematische perspektivische Darstellung, die eine Batteriestruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung veranschaulicht. Mit Bezug auf 4 sind in 4 lediglich zwei von vier gemeinsamen Seiten einer Verpackung 240 an einer ersten Batterieeinheit 210 und einer zweiten Batterieeinheit 220 flache Oberflächen, und die zwei anderen sind jeweils zweistufige abgestufte Oberflächen. Mit anderen Worten ist die erste Batterieeinheit 210 auf eine der Ecken der zweiten Batterieeinheit 220 gestapelt.
5 ist eine schematische perspektivische Darstellung, die eine Batteriestruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung veranschaulicht. Mit Bezug auf 5 ist in 5 lediglich eine von vier gemeinsamen Seiten einer Verpackung 340 an einer ersten Batterieeinheit 310 und einer zweiten Batterieeinheit 320 eine flache Oberfläche, und die anderen drei sind jeweils zweistufige abgestufte Oberflächen. Zudem kann sich bei einer weiteren Ausführungsform (nicht gezeigt) die erste Batterieeinheit an einer zentralen Position einer Seite der zweiten Batterieeinheit befinden, so dass die vier gemeinsamen Seiten der Verpackung an der ersten Batterieeinheit und der zweiten Batterieeinheit alle zweistufige abgestufte Oberflächen sein können.
Darüber hinaus ist der Typ der ersten Batterieeinheit und der zweiten Batterieeinheit nicht auf die spiralförmig gewickelte Batterie beschränkt. 6 ist eine schematische Darstellung im Querschnitt, die eine Batteriestruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung veranschaulicht. Bei der vorliegenden Ausführungsform befindet sich eine erste Batterieeinheit 410 in einem ersten Bereich 444 und umfasst eine Anode 450, eine Kathode 460 und eine dielektrische Schicht 470, die sich zwischen der Anode 450 und der Kathode 460 befindet. Eine zweite Batterieeinheit 420 befindet sich an einem zweiten Bereich 446 und umfasst zwei Anoden 450, eine Kathode 460 und zwei dielektrische Schichten 470, die sich jeweils zwischen zwei von der Anode 450 und der Kathode 460, die nahe beieinander sind, befinden. Eine Trennmembran 430 trennt die Kathode 460 des ersten Bereichs 444 von der Anode 450 des zweiten Bereichs 446. Die Materialien der dielektrischen Schicht 470 und der Trennmembran 430 können gleich oder unterschiedlich sein, solange eine Isolierwirkung bereitgestellt werden kann.
Es ist anzumerken, dass, da lediglich eine Anode 450 und eine Katode 460 nötig sind, um eine Batterieeinheit darzustellen, die Batteriestruktur 400 bei der vorliegenden Ausführungsform auch eine Vielzahl von Batterieeinheiten umfasst.
Die Anoden 450 und die Kathoden 460 sind plattenförmig und sind durch eine Vielzahl von dielektrischen Schichten 470 voneinander getrennt, und die Anoden 450, die Kathoden 460 und die dielektrischen Schichten 470 sind entlang der Achse A gestapelt. Die Anoden 450 und die Kathoden 460 umfassen jeweils eine Vielzahl von Seiten 452, 462, alle mit einer senkrechten Richtung, die zu der Achse A im Lot ist, und die Seiten 452, 462 liegen aus den dielektrischen Schichten 470 frei. Sprich, bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Seiten 452, 462 der Anoden 450 und der Kathoden 460, im Gegensatz zu den spiralförmig gewickelten Batterien, nicht von den dielektrischen Schichten 470 abgeschirmt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann durch das Gestalten, dass die erste Batterieeinheit 410 eine kleinere Dimension S1 aufweist, die zweite Batterieeinheit 420 eine größere Dimension S2 aufweist, die erste Batterieeinheit 410 mit der kleineren Dimension und die zweite Batterieeinheit 420 mit der größeren Dimension aufeinander gestapelt sind und die Verpackung 440 die erste Batterieeinheit 410 und die zweite Batterieeinheit 420 durch im Wesentlichen übereinstimmende Profile der ersten Batterieeinheit 410 und der zweiten Batterieeinheit 420 bedeckt, die Batteriestruktur 400 ein Aussehen wie in 6 aufweisen, die eine Form mit einer großen unteren Seite und einer kleinen oberen Seite aufweist.
7A bis 7D sind schematische Darstellungen, die einen Herstellungsprozess der Batteriestruktur aus 6 veranschaulichen. Ein Unterschied zwischen dem Herstellungsverfahren der Batteriestruktur 100 aus 1A und dem der Batteriestruktur 400 aus 6 liegt darin, dass bei der Verpackung 440 aus 7A die Dimensionen des ersten Bereichs 44 und des zweiten Bereichs 446, die von der Verpackung 440 vorgebildet sind, basierend auf den Dimensionen der Anode 450 und der Kathode 460, die darin platziert werden, bestimmt werden. Danach werden, wie in 7B und 7C gezeigt, zuerst eine Anode 450, eine dielektrische Schicht 470 und eine Kathode 460 mit kleineren Dimensionen platziert, danach werden eine Trennmembran 430 und dann eine Anode 450, eine dielektrische Schicht 470, eine Kathode 460, eine dielektrische Schicht 470 und eine Anode 450 mit größeren Dimensionen platziert. Schließlich wird das Herstellungsverfahren dadurch abgeschlossen, dass, wie in 7D gezeigt, ein anfängliches Heißsiegeln durch das Formwerkzeug 20 durchgeführt wird, Gas und Elektrolyt extrahiert werden und das Heißsiegeln erneut durchgeführt wird und ein überschüssiger Bereich der Verpackung 440 abgeschnitten wird.
Es ist anzumerken, dass die Anzahl der Anoden 450 und der Kathoden 460 in der Batteriestruktur 400 nicht auf die oben beschriebenen Zahlen beschränkt ist, so dass bei anderen Ausführungsformen die Batteriestruktur 400 auch nur eine Kathode 460 und zwei Anoden 450 unterschiedlicher Dimensionen aufweisen kann, wobei sich die Kathode 460 zwischen den zwei Anoden 450 befindet und eine Dimension der Kathode 460 gleich der einer der Anoden 450 sein kann. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Batteriestruktur 400 lediglich eine Anode 450 und zwei Kathoden 460 unterschiedlicher Dimensionen aufweisen, wobei sich die Anode 450 zwischen den zwei Kathoden 460 befindet und eine Dimension der Anode 450 gleich der einer der Kathoden 460 sein kann. Somit kann die Batteriestruktur 400 ein Aussehen aufweisen, das eine Form mit einer großen unteren Seite und einer kleinen oberen Seite hat.
8 ist eine schematische perspektivische Darstellung, die eine Batteriestruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung veranschaulicht. Mit Bezug auf 8 umfasst eine Batteriestruktur 500 eine erste Batterieeinheit 510 und eine zweite Batterieeinheit 520, die aufeinander gestapelt sind, eine Trennmembran 530, die sich zwischen der ersten Batterieeinheit 510 und der zweiten Batterieeinheit 520 befindet, und eine Verpackung 540, die die erste Batterieeinheit 510, die zweite Batterieeinheit 520 und die Trennmembran 530 bedeckt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Batterieeinheit 510 eine gestapelte Batterie und die zweite Batterieeinheit 520 ist eine spiralförmig gewickelte Batterie. Die erste Batterieeinheit 510 weist einen Einschnitt 518 auf; und die Verpackung 540 bedeckt die erste Batterieeinheit 510 und die zweite Batterieeinheit 520 und umfasst auch einen Einschnitt 549 an einer Stelle, die dem Einschnitt 518 der ersten Batterieeinheit 510 entspricht.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann, damit die Batteriestruktur 500 mit einem beschränkten Innenraum innerhalb einer elektronischen Vorrichtung (nicht gezeigt), in dem sie konfiguriert ist, übereinstimmt, die Batteriestruktur 500 ein nicht rechteckiges äußeres Aussehen aufweisen und kann einen Einschnitt aufweisen, der einer Form der elektronischen Vorrichtung entspricht. Im Vergleich zu der spiralförmig gewickelten Batterie, aus der die erste Batterieeinheit 110 der Batteriestruktur 100 in 1A ist, kann bei der vorliegenden Ausführungsform die gestapelte Batterie, aus der die erste Batterieeinheit 510 ist, auch den gleichen Einschnitt 518 zum Ausfüllen eines Abschnitts der oberen Hälfte der Verpackung 540 aufweisen, so dass ein äußeres Profil des Abschnitts der oberen Hälfte der Verpackung 540 im Wesentlichen mit einem äußeren Profil der ersten Batterieeinheit 510 übereinstimmt. Da die Batteriestruktur 500 gleichzeitig die gestapelte Batterie und die spiralförmig gewickelte Batterie umfasst, kann sie bei der vorliegenden Ausführungsform zudem eine größere Flexibilität bei der Gestaltung aufweisen.
Zusammenfassend gesagt verleiht die Anmeldung dem Aussehen der Batteriestruktur eine Variabilität durch Aufeinanderstapeln unterschiedlicher Dimensionen der ersten Batterieeinheit und der zweiten Batterieeinheit, und wenn die Batteriestruktur auf die elektronische Vorrichtung mit einem nicht quadratischen Gehäuse angewendet wird, kann der Innenraum der elektronischen Vorrichtung voll genutzt werden. Zudem können, was die Herstellung betrifft, durch das Vorbilden der Verpackung die erste Batterieeinheit und die zweite Batterieeinheit ihre relativen Positionen leicht beibehalten, wodurch Schwierigkeiten bei der Verarbeitung effektiv verringert werden.
Dem Fachmann wird offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Abwandlungen an der Struktur der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Umfang oder Wesen der Erfindung abzuweichen. Angesichts des Obengenannten ist es beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung Modifikationen und Abwandlungen dieser Erfindung abdeckt, vorausgesetzt, sie fallen in den Umfang der folgenden Ansprüche und ihrer Äquivalente.

Claims

Ein Batteriestruktur, die Folgendes beinhaltet: eine erste Batterieeinheit, beinhaltend mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode, die abwechselnd aufeinander gestapelt sind, und eine dielektrische Schicht, die sich zwischen der mindestens einen Anode und der mindestens einen Kathode, die nahe beieinander sind, befindet; eine zweite Batterieeinheit, die auf die erste Batterieeinheit gestapelt ist, wobei die zweite Batterieeinheit mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode, die abwechselnd aufeinander gestapelt sind, und eine dielektrische Schicht, die sich zwischen der mindestens einen Anode und der mindestens einen Kathode, die nahe beieinander sind, befindet, beinhaltet und eine Dimension der ersten Batterieeinheit kleiner ist als eine Dimension der zweiten Batterieeinheit; eine Trennmembran, die zwischen der ersten Batterieeinheit und der zweiten Batterieeinheit angeordnet ist; und eine Verpackung, die die erste Batterieeinheit, die zweite Batterieeinheit und die Trennmembran bedeckt.
Batteriestruktur gemäß Anspruch 1, wobei die erste Batterieeinheit eine spiralförmig gewickelte Batterie oder eine gestapelte Batterie ist und die zweite Batterieeinheit eine spiralförmig gewickelte Batterie oder eine gestapelte Batterie ist.
Batteriestruktur gemäß Anspruch 2, wobei die gestapelte Batterie einen Einschnitt oder eine Aussparung aufweist.
Batteriestruktur gemäß Anspruch 2, wobei die Anoden und die Kathoden der gestapelten Batterie plattenförmig sind und durch die dielektrischen Schichten voneinander getrennt sind und die Anoden, die Kathoden und die dielektrischen Schichten entlang einer Achse gestapelt sind.
Batteriestruktur gemäß Anspruch 1, wobei die Verpackung einen Unterbringungsraum bildet, wobei sich die erste Batterieeinheit und die zweite Batterieeinheit in dem Unterbringungsraum befinden, der Unterbringungsraum einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist, die miteinander verbunden sind, wobei eine Öffnung zwischen einem Übergang davon gebildet ist, die erste Batterieeinheit und die zweite Batterieeinheit entlang einer Achse gestapelt sind und eine orthogonale Projektion des ersten Bereichs auf die Öffnung kleiner ist als eine orthogonale Projektion des zweiten Bereichs auf die Öffnung.
Batteriestruktur gemäß Anspruch 5, wobei sich die erste Batterieeinheit in dem ersten Bereich befindet und sich die zweite Batterieeinheit in dem zweiten Bereich befindet.
Batteriestruktur gemäß Anspruch 1, wobei die Trennmembran mit einer ersten Oberfläche der ersten Batterieeinheit und einer zweiten Oberfläche der zweiten Batterieeinheit in Kontakt ist, wobei die erste Oberfläche zu der zweiten Oberfläche hin gerichtet ist und davon isoliert ist und Elektroden auf der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche Kathoden sind.
Batteriestruktur gemäß Anspruch 1, wobei die erste Batterieeinheit mindestens einen Kontakt zur externen Verbindung aufweist, die zweite Batterieeinheit mindestens einen Kontakt zur externen Verbindung aufweist, der Kontakt der ersten Batterieeinheit und der Kontakt der zweiten Batterieeinheit zuerst elektrisch miteinander verbunden werden und dann mit der Außenseite elektrisch verbunden werden und der Kontakt der ersten Batterieeinheit und der Kontakt der zweiten Batterieeinheit, die miteinander verbunden sind, gleichzeitig positiv oder negativ sind.
Ein Herstellungsverfahren einer Batteriestruktur, das Folgendes beinhaltet: Bereitstellen einer Verpackung, wobei die Verpackung einen Unterbringungsraum vorbildet; Anordnen einer ersten Batterieeinheit in dem Unterbringungsraum, wobei die erste Batterieeinheit mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode, die abwechselnd aufeinander gestapelt sind, und eine dielektrische Schicht, die sich zwischen der mindestens einen Anode und der mindestens einen Kathode, die nahe beieinander sind, befindet, beinhaltet; Anordnen einer Trennmembran in dem Unterbringungsraum, und wobei sich die Trennmembran auf der ersten Batterieeinheit befindet; Stapeln einer zweiten Batterieeinheit auf die Trennmembran, wobei sich die zweite Batterieeinheit in dem Unterbringungsraum befindet, die zweite Batterieeinheit mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode, die abwechselnd aufeinander gestapelt sind, und eine dielektrische Schicht, die sich zwischen der mindestens einen Anode und der mindestens einen Kathode, die nahe beieinander sind, befindet, beinhaltet und eine Dimension der ersten Batterieeinheit kleiner ist als eine Dimension der zweiten Batterieeinheit; Einspeisen von Elektrolyten in den Unterbringungsraum; und Abdichten der Verpackung.
Herstellungsverfahren der Batteriestruktur gemäß Anspruch 10 vor dem Schritt des Abdichtens der Verpackung, ferner beinhaltend: Heißsiegeln der Verpackung; und Extrahieren von überschüssigem Gas und Elektrolyt aus dem Unterbringungsraum.