TW201620187A - 電池 - Google Patents

Abstract

一種電池，其包含：殼體，其具有內表面，該內表面界定可將電解質安置於其中之腔室；導電表面，其位於鄰近該殼體之該內表面之腔室內，該導電表面經構形以與該電池之陽極終端電連通；可滲透分隔片，其位於該殼體內且經構形以將電解質與導電表面電隔離；導電棒，其具有經構形以與電池之陰極終端電連通之第一端及經構形以與電解質電連通之導電棒之第二端；及開口，其安置於該殼體內；其中該殼體至少包含彼此可移動地附接之第一及第二部分，該第一及第二部分相對於彼此在至少第一附接位置與第二附接位置之間移動。

Description

電池

本發明係關於可再使用電池之領域，且尤其係藉由加入諸如水之一液體而活化之電池。

習知現成AA及AAA類型電池在儲存過長時間之後在效能上易於損壞。此在其中電池效能之可靠性尤其重要之情況中會產生一嚴重問題，例如，在其中電池需要為一手電筒、一收音機、一行動電話或其他潛在救生電子裝置供電之一緊急情況。

為了解決此問題，已發展一種水活化電池，其可依一非作用狀態儲存一相對長時間段(即，其中水尚未與電池內之電解質粉末混合物混合以活化該電解質粉末混合物)，且當隨後加入水而活化電池時該電池之效能無實質上損失。

然而，既有的水活化電池亦具有某些缺陷，其包含有些人仍然認為此等電池之結構及材料組成過度複雜且在大量生產上不符成本。既有的水活化電池之結構亦會使得該等電池之部分可能意外丟失，從而使得此等電池無用。此當然在一緊急情況中係不期望見到的。

此外，在生產電池期間，在以電解質粉末填充電池殼體時易於發生問題。特定言之，當電解質倒入電池殼體中時，電解質粉末易於堵塞需頻繁清理之傳遞通道。堵塞管道之此問題導致在電池生產中之不可接受之延遲及無效且影響生產之整體成本。

本發明之目的係緩解以上討論之與先前技術有關之問題之至少一者。

本發明可涉及諸多廣泛形式。本發明之實施例可包含本文描述之不同廣泛形式之一者或任何組合。

在一第一廣泛形式中，本發明提供一電池，其包含：一殼體，其具有一內表面，該內表面界定可將一電解質安置於其中之一腔室；一導電表面，其位於鄰近該殼體之該內表面之腔室內，該導電表面經構形以與該電池之一陽極終端電連通；一可滲透分隔片，其位於該殼體內且經構形以將電解質與導電表面電隔離；一導電棒，其具有經構形以與電池之一陰極終端電連通之一第一端及經構形以與電解質電連通之導電棒之一第二端；及一開口，其安置於該殼體內；其中該殼體至少包含彼此可移動地附接之一第一及第二部分，該第一及第二部分相對於彼此在至少藉以實質上阻擋開口以避免一液體經由該開口進入該殼體中之一第一附接位置與藉以實質上不阻擋開口從而允許液體經由該開口進入以接觸腔室中之電解質之一第二附接位置之間移動，以藉由在導電表面與導電棒之間產生一電位差而活化電池。

較佳地，第一及第二部分可藉由一滑動、一旋轉、一樞轉、一扭轉、一拉動及一推動移動之至少一者相對於彼此而移動。

一般而言，該殼體之第一及第二部分可包含用於可控制地允許液體進入腔室之該殼體之一閥之部分。

較佳地，該殼體可包含一塑膠材料。更佳地，該塑膠可包含一 循環塑膠材料。

較佳地，導電表面可包含該殼體之一導電襯料。

較佳地，導電表面可包含一鋅材料。

較佳地，導電表面可包含實質上沿該導電表面之一長形軸延伸之一減量部、一狹槽及一系列孔之至少一者。

較佳地，一減量部、一狹槽及一系列孔之至少一者可形成為該導電表面之一切口。

較佳地，陽極終端可安置於該殼體之一第一端部分，該第一端部分包含一塑膠材料及一金屬材料之一組合。較佳地，塑膠區域可同心地環繞藉由金屬材料形成之一核心。

較佳地，本發明可包含經構形以定位於該殼體內從而提供該殼體之導電表面與陽極終端之間之電連通之一彈簧。

較佳地，電解質可包含具有大約0.2至0.8mm範圍內之直徑之實質上為球形之微粒。

較佳地，電解質可包含具有大約1.71至1.75g/cm3範圍內之密度之微粒。

較佳地，該等微粒可包含大約3%或更少之水含量。

在一第二廣泛形式中，本發明提供一電池，其包含：一塑膠殼體，其具有一內表面，該內表面界定可將一電解質安置於其中之一腔室；一導電表面，其位於鄰近該殼體之該內表面之腔室內，該導電表面經構形以與該電池之一陽極終端電連通；一可滲透分隔片，其位於該殼體內且經構形以將電解質與導電表面電隔離；一導電棒，其具有經構形以與電池之一陰極終端電連通之一第一端及經構形以與電解質電連通之導電棒之一第二端；及 一開口，其安置於該殼體內以允許一液體進入腔室從而藉由在導電表面與導電棒之間產生一電位差而活化電池。

較佳地，塑膠可包含一循環塑膠材料。

一般而言，導電表面可包含該殼體之一導電襯料。

較佳地，導電表面可包含一鋅材料。

較佳地，導電表面可包含實質上沿該導電表面之一長形軸延伸之一減量部、一狹槽及一系列孔之至少一者。

較佳地，一減量部、一狹槽及一系列孔之至少一者可形成為該導電表面之一切口。

較佳地，陽極終端可安置於該殼體之一第一端部分，該第一端部分包含一塑膠材料及一金屬材料之一組合。

較佳地，塑膠區域可同心地環繞藉由金屬材料形成之一核心。

較佳地，本發明可包含經構形以定位於該殼體內從而提供該殼體之導電表面與陽極終端之間之電連通之一彈簧。

較佳地，該殼體可至少包含彼此可移動地附接之一第一及第二部分，該第一及第二部分相對於彼此在至少藉以實質上阻擋開口以避免一液體經由該開口進入該殼體中之一第一附接位置與藉以實質上不阻擋開口從而允許液體經由該開口進入以接觸腔室中之電解質之一第二附接位置之間移動，以藉由在導電表面與導電棒之間產生一電位差而活化電池。

較佳地，第一及第二部分可藉由一滑動、一旋轉、一樞轉、一扭轉、一拉動及一推動移動之至少一者相對於彼此而移動。

較佳地，該殼體之第一及第二部分可包含用於可控制地允許液體進入腔室之該殼體之一閥之部分。

較佳地，電解質可包含具有大約0.2至0.8mm範圍內之直徑之實質上為球形之微粒。

較佳地，電解質可包含具有大約1.71至1.75g/cm3範圍內之密度之微粒。

較佳地，該等微粒可包含大約3%或更少之水含量。

在一第三廣泛形式中，本發明提供一電池，其包含：一殼體，其具有一內表面，該內表面界定可將一電解質安置於其中之一腔室；一導電表面，其位於鄰近該殼體之該內表面之腔室內，該導電表面經構形以與該電池之一陽極終端電連通；一可滲透分隔片，其位於該殼體內且經構形以將電解質與導電表面電隔離；一導電棒，其具有經構形以與電池之一陰極終端電連通之一第一端及經構形以與電解質電連通之導電棒之一第二端；及一開口，其安置於該殼體內以允許一液體進入腔室從而藉由在導電表面與導電棒之間產生一電位差而活化電池；其中導電表面包含實質上沿該導電表面之一長形軸延伸之一減量部、一狹槽及一系列孔之至少一者。

較佳地，該殼體可包含一塑膠材料。更佳地，塑膠可包含一再循環塑膠材料。

一般而言，導電表面可包含該殼體之一導電襯料。

較佳地，導電表面可包含一鋅材料。

較佳地，一減量部、一狹槽及一系列孔之至少一者可形成為該導電表面之一切口。

較佳地，該殼體可至少包含彼此可移動地附接之一第一及第二部分，該第一及第二部分相對於彼此在至少藉以實質上阻擋開口以避免一液體經由該開口進入該殼體中之一第一附接位置與藉以實質上不阻擋開口從而允許液體經由該開口進入以接觸腔室中之電解質之一第 二附接位置之間移動，以藉由在導電表面與導電棒之間產生一電位差而活化電池。

較佳地，第一及第二部分可藉由一滑動、一旋轉、一樞轉、一扭轉、一拉動及一推動移動之至少一者相對於彼此而移動。

較佳地，該殼體之第一及第二部分可包含用於可控制地允許液體進入腔室之該殼體之一閥之部分。

較佳地，陽極終端可安置於該殼體之一第一端部分，該第一端部分包含一塑膠材料及一金屬材料之一組合。

較佳地，塑膠區域可同心地環繞藉由金屬材料形成之一核心。

較佳地，本發明可包含經構形以定位於該殼體內從而提供該殼體之導電表面與陽極終端之間之電連通之一彈簧。

較佳地，電解質可包含具有大約0.2至0.8mm範圍內之直徑之實質上為球形之微粒。

較佳地，電解質可包含具有大約1.71至1.75g/cm3範圍內之密度之微粒。

較佳地，該等微粒可包含大約3%或更少之水含量。

在一第四廣泛形式中，本發明包含一電池，其包含：一殼體，其具有一內表面，該內表面界定可將一電解質安置於其中之一腔室；一導電表面，其位於鄰近該殼體之該內表面之腔室內，該導電表面經構形以與該電池之一陽極終端電連通；一可滲透分隔片，其位於該殼體內且經構形以將電解質與導電表面電隔離；一導電棒，其具有經構形以與電池之一陰極終端電連通之一第一端及經構形以與電解質電連通之導電棒之一第二端；及一開口，其安置於該殼體內以允許一液體進入腔室從而藉由在 導電表面與導電棒之間產生一電位差而活化電池；其中該陽極終端安置於該殼體之一第一端部分中，該第一端部分包含一塑膠材料及一金屬材料之一組合。

較佳地，塑膠區域可同心地環繞藉由金屬材料形成之一核心。

較佳地，本發明可包含經構形以定位於該殼體內從而提供該殼體之導電表面與陽極終端之間之電連通之一彈簧。

較佳地，該殼體可包含一塑膠材料。更佳地，塑膠可包含一循環塑膠材料。

一般而言，導電表面可包含該殼體之一導電襯料。

較佳地，導電表面可包含一鋅材料。

較佳地，導電表面可包含實質上沿該導電表面之一長形軸延伸之一減量部、一狹槽及一系列孔之至少一者。

較佳地，一減量部、一狹槽及一系列孔之至少一者可形成為該導電表面之一切口。

較佳地，該殼體可至少包含彼此可移動地附接之一第一及第二部分，該第一及第二部分相對於彼此在至少藉以實質上阻擋開口以避免一液體經由該開口進入該殼體中之一第一附接位置與藉以實質上不阻擋開口從而允許液體經由該開口進入接觸腔室中之電解質之一第二附接位置之間移動，以藉由在導電表面與導電棒之間產生一電位差而活化電池。

較佳地，第一及第二部分可藉由一滑動、一旋轉、一樞轉、一扭轉、一拉動及一推動移動之至少一者相對於彼此而移動。

較佳地，該殼體之第一及第二部分可包含用於可控制地允許液體進入腔室之該殼體之一閥之部分。

較佳地，電解質可包含具有大約0.2至0.8mm範圍內之直徑之實質上為球形之微粒。

較佳地，電解質可包含具有大約1.71至1.75g/cm3範圍內之密度之微粒。

較佳地，該等微粒可包含大約3%或更少之水含量。

在一第五廣泛形式中，本發明提供以一電解質粉末填充一電池殼體之一方法，其包含以下步驟：(i)將電解質粉末形成為具有大約0.2至0.8mm範圍內之直徑之實質上為球形之微粒；及(ii)將實質上為球形之微粒引導至電池殼體中。

較佳地，實質上為球形之微粒可包含大約1.71至1.75g/cm3範圍內之密度。

較佳地，實質上為球形之微粒可包含大約3%或更少之水含量。

較佳地，將微粒引導於電池殼體中之步驟可包含將微粒經由一漏斗倒入電池殼體中。

較佳地，本發明可包含在將微粒引導於電池殼體期間或之後搖動或震動電池殼體之一步驟。

在一第六廣泛形式中，本發明根據本發明之第五廣泛形式提供一電池，其包含一電池殼體，該電池殼體具有一電解質粉末安置於其中。

在一進一步廣泛形式中，本發明提供一電池，其包含：一殼體，其具有一內表面，該內表面界定可將一電解質安置於其中之一腔室；一導電表面，其位於鄰近該殼體之該內表面之腔室內，該導電表面經構形以與該電池之一陽極終端電連通；一可滲透分隔片，其位於該殼體內且經構形以將電解質與導電表面電隔離；一導電棒，其具有經構形以與電池之一陰極終端電連通之一第 一端及經構形以與電解質電連通之導電棒之一第二端；及一開口，其安置於該殼體內；其中該殼體經構形成一第一構形(藉以實質上阻擋開口以避免一液體經由該開口進入該殼體中)與一第二構形(藉以實質上不阻擋開口從而允許液體經由該開口進入接觸腔室中之電解質)中之至少一者從而藉由在導電表面與導電棒之間產生一電位差而活化電池。

較佳地，該殼體至少包含彼此可移動地附接之一第一及第二部分，該第一及第二部分相對於彼此在至少藉以實質上阻擋開口以避免一液體經由該開口進入該殼體中之第一構形與藉以實質上不阻擋開口從而允許液體經由該開口進入以接觸腔室中之電解質之第二構形之間移動，從而藉由在導電表面與導電棒之間產生一電位差而活化電池。

101A‧‧‧圓柱區段

101B‧‧‧第一端部分

101C‧‧‧第二端部分

101C'‧‧‧陰極終端/不鏽鋼蓋

102‧‧‧導電襯料

102A‧‧‧切口狹槽

103‧‧‧碳棒

104‧‧‧電解質

105‧‧‧可滲透分隔片

106‧‧‧線圈彈簧

106A‧‧‧基座

106B‧‧‧錐形端

200A‧‧‧陽極終端/金屬/金屬核心

200B‧‧‧生物可降解塑膠

200C‧‧‧塑膠周邊

201‧‧‧凹部

202‧‧‧唇

通過結合以下隨附圖式描述之一較佳但無限制實施例之詳細描述將能更完整地瞭解本發明，其中：圖1展示根據本發明之一第一實施例電池之一側面剖視圖；圖2展示繪示其中第一端部分可移動地附接至殼體之圓柱區段從而可控制地允許水進入殼體中之一方式之第一實施例電池之一第一端之一放大側面剖視圖；圖3展示根據本發明之實施例之經構形以用於為殼體之內表面安襯料之一導電襯料；及圖4展示在被滾動成一圓柱構形之前以片體形式出現之導電襯料。

現將參考隨附圖1至圖4來描述本發明之較佳實施例。本文所描述之例示性實施例包含藉由可控制地允許一液體經由電池殼體中之一開口進入電池之一腔室且進入接觸該腔室內之一電解質粉末(104)而 活化之一電池。此等實施例可適當經構形以遵守現成AA及AAA類型電池之標準形狀及尺寸需求且提供可比得上現成AA及AAA類型電池之一電輸出。

圖1展示根據本發明之一實施例之一電池之一側面剖視圖。該電池包含由一可生物降解之塑膠材料製成之一殼體(101A、101B、101C)，該殼體包括安置於第一與第二端部分(101B，101C)之間之一圓柱區段(101A)，其中該第一及第二部分附接至殼體之圓柱區段(101A)之相對端。

殼體之第一端部分(101B)經構形以可移動地附接至殼體之圓柱區段(101A)使得其在至少一第一附接位置(藉以水可經由安置於殼體內之一開口進入該殼體)與一第二附接位置(藉以阻擋水經由殼體中之開口進入該殼體)之間移動。當配置於第一或第二附接位置中時，殼體之第一端部分(101B)經構形以不與殼體之圓柱區段(101A)分離或卸離從而用於電池之一般使用。相比而言，某些既有的水活化電池包括具有從殼體上卸離或分離(例如，其可從殼體上旋開)以允許該殼體經由其之末端之一開口填充具有水之一端蓋之一電池殼體。然而，當從殼體上卸離或分離時，此既有的水活化電池之端蓋易於丟失或錯位。據此，可藉由本發明之實施例緩解此一問題。

圖2繪示其中殼體之第一端部分(101B)旋轉地附接至殼體之圓柱區段(101A)之一例示性實施例。在此例示性實施例中，殼體之第一端部分(101B)包含圍繞第一端部分(101B)之一周邊之一唇(202)藉以在組裝該電池期間當迫使第一端部分(101B)至圓柱區段(101A)之內部時，唇(202)彈性地與圍繞殼體之圓柱區段(101A)之內表面之一對應凹部(201)接合。由於彈性唇(202)被接收於凹部(201)內，所以第一端部分(101B)能夠共軸地相對於殼體之圓柱區段(101A)在至少第一附接位置之間旋轉藉以安置於第一端部分(101B)之一開口(200C)及安置於殼體 之圓柱區段(101A)之開口經構形以對準。當配置於此第一附接位置中時，藉由將電池浸入水中而使得水可經由對準之開口進入殼體中。相反地，當殼體之第一端部分(101B)及殼體之圓柱區段(101A)旋轉至第二附接位置中時，安置於第一端部分(101B)之開口(200C)及安置於殼體之圓柱區段(101A)之開口不再對準且水不可能再進入殼體中。

在本發明之替代實施例中，殼體之第一端部分(101B)及殼體之圓柱區段(101A)可以其他方式彼此可移動地附接從而可控制地使得水進入殼體中且彼此不卸離或分離，此係在電池之一般使用期間如此操作。例如，殼體之第一端部分(101B)及圓柱區段(101A)可相對於彼此在各種附接位置之間可滑動地附接及移動從而可控制地允許水進入殼體中。在此一實施例中，當殼體之第一端部分(101B)被向外拉離殼體之圓柱區段(101A)之第一端而進入一第一附接位置時，第一端部分(101B)中之一開口及圓柱區段(101A)中之一開口可對準以允許水進入殼體中。相反地，當第一端部分(101B)被向內推至殼體之第一端時，開口可不再對準且此阻止水進入殼體中。替代地，殼體之第一端部分(101B)可鉸接地附接至殼體之圓柱區段(101A)。

在進一步實施例中，第一端部分(101B)可不必可移動地附接至殼體之圓柱區段(101A)。殼體之其他部分可經構形以相對於彼此以其他方式及構形可移動地附接從而可控制地使水進入殼體中。例如，殼體之第一及第二端部分(101B，101C)可緊固至殼體之圓柱區段(101A)之各自第一及第二端且不再經構形而移動。反之，在殼體中通往該殼體之一開口可沿圓柱區段(101A)安置於中間且圓柱區段(101A)可包括第一及第二可移動附接部分從而可控制地允許水經由開口進入殼體中。為了使得本發明之實施例之製造及操作更簡易，諸如一「扭轉類型閥」之經適當塑形及調整尺寸之現成類型閥機構可併入至電池之殼體中從而允許水可控制地進入殼體中。

如圖2中所展示，殼體之第一端部分(101B)形成電池之陽極終端(200A)。不像某些其他水活化之電池，第一端部分(101B)不完全由金屬製成且從生物可降解塑膠及金屬之一新組合中形成。在本發明之實施例中，包括金屬(200A)及生物可降解塑膠(200B)之一組合之第一端部分(101B)之新構形提供既有的電池在減少生產成本方面之優勢(此係由於使用較少金屬)及減少電池之整體重量方面之優勢。金屬材料形成從第一端部分之一側延伸至另一側之一核心(200A)且其被塑膠材料(200B)同心地環繞。當第一端部分(101B)附接至殼體之圓柱區段(101A)時，第一端部分(101B)之塑膠周邊(200B)及殼體之圓柱區段(101A)之塑膠材料可經構形以用於與彼此之一特定變形量接合，此相較於某些既有的水活化電池可趨向於提供一更佳之氣密密封。即，在包含一金屬端蓋及一金屬殼體之某些既有的水活化電池中，金屬對金屬接合易於形成一較差之密封。即使包含一O型環(此增加成本及此等先前存在之電池之複雜性)，氣密密封可不如本發明之實施例中之密封有效率。

第二端部分(101C)牢牢地緊固至圓柱區段(101A)之第二端以形成其與殼體之圓柱區段(101A)之第二端之間之一氣密密封。在某些實施例中，第二端部分(101C)可與生物可降解之塑膠中之一單一片體中之殼體之圓柱區段(101A)一體地經模製。大約4至6mm直徑之一孔可安置於第二端部分(101C)之中心且經構形以允許一導電陰極終端(101C')突出通過。本實施例中之導電陰極終端(101C')包含落於孔內之適貼配合中以提供電池腔室內之一氣密密封之一不鏽鋼蓋(101C')。一碳棒(103)向電池殼體之內部延伸，其中碳棒(103)之一端緊固至鋼蓋(101C')且與其電連通且碳棒(103)之另一端延伸至殼體內使得當以電解質(104)填充殼體時與殼體內之電解質(104)電連通。

如圖1及圖2中所展示，一圓柱狀之導電襯料(102)定位於殼體之 圓柱區段(101A)內，其中導電襯料(102)位於殼體之圓柱區段(101A)之一內表面上或鄰近該內表面以適貼地補充該殼體之內表面。導電襯料(102)包含實質上彼此平行沿導電襯料(102)之一長形軸延伸之6個間隔開之切口狹槽(102A)。在製造本實施例之電池期間，在殼體之第一端部分移動地附接至殼體之圓柱區段(101A)之第一端之前，導電襯料(102)經由圓柱區段(101A)之打開之第一端而插入至殼體之腔室中。

圓柱狀之導電襯料(102)藉由滾動諸如圖4中所展示之具有大約0.5mm厚度，45mm長度及35.5mm寬度之尺寸之一鋅片體而形成。切口狹槽(102A)之各者具有大約35mm之長度及2mm之寬度。當鋅片體滾動成一圓柱時，鋅襯料之直徑大約為11.3mm。在本發明之替代實施例中，一減量部或一系列洞可沿導電襯料之長形長度而非一狹槽延伸。然而在此實施例中，狹槽形成為鋅片體中之切口，該等狹槽可藉由使用一模製技術一體地形成為鋅片體。替代地，具有安置於其中之狹槽、減量部或一系列孔之導電襯料之整體形狀及構形可形成為經結合或共同使用任何適合技術之兩個或兩個以上不同鋅片體之一複合材料。具有一導電襯料(102)之塑膠殼體之新構形提供包括一完整金屬殼體之既有的電池在減少生產成本方面之優勢(此係由於使用較少之金屬)及在減少電池之整體重量而不犧牲電池之效能方面之優勢。

一可滲透分隔片(105)亦位於鄰近導電襯料之電池殼體中，藉以導電襯料(102)定位於可滲透分隔片(105)與殼體之內表面之間。當第一端部分(101B)還未附接至殼體之第一端時，藉由將0.08mm之一雙層Kraft紙滾動至一圓柱構形中而形成之可滲透分隔片(105)在製造電池期間可滑動至殼體之腔室內之位置中。在替代性實施例中可使用一合成或自然聚合物材料。在藉由第一端部分(101B)密封之前，定位於鄰近殼體之第二端之可滲透分隔片(105)之一部分經折疊以形成用於容納待經由殼體之圓柱區段(101A)之第一端從殼體之第一端倒入至電 池殼體之電解質(104)微粒之一封包。

電解質(104)包括諸如二氧化錳、氧化鐵或結晶氧化銀之一金屬氧化物粉末。在此實施例中，電解質包含大約3%之氯化銨微粒、16%氯化鋅微粒、68%二氧化錳微粒、12.4%乙炔碳黑微粒及0.6%氧化鋅微粒(按電解質之重量百分比計算)。

電解質(104)使用一旋轉或行星球磨機及諸如瑪瑙(紅玉髓)之陶瓷球經球磨。在測試期間，500ml容積之一實驗室球磨機器與重量為110g且具有22.4mm直徑之陶瓷磨球，或重量為190g且具有10.0mm直徑之小尺寸球一起使用。同時在測試期間，150g電解質在各場合下經研磨。應瞭解，電解質(104)之球磨可適當地按比例增加調整至工業尺寸從而適合較大之生產。歸因於球磨之電解質微粒具有實質上為球形之構形，該構形之直徑在大約0.2至0.8mm範圍中，密度在大約1.71至1.75g/cm3之範圍中，且水含量為大約3%或更少。本發明之實施例在一濕度可控制之環境中經組裝，通常被稱為一「乾室」以減少水分意外活化電解質(104)之風險。

當已根據以上描述之過程適當地形成電解質(104)微粒時，電解質(104)微粒經由一漏斗被倒入藉由電池之殼體內之可滲透分隔片(105)形成之封包中而第一端部分還未附接至圓柱區段(101A)。某些既有的設備及過程已藉由將電解質粉末過濾至電池殼體中而用於填充電池殼體，然而，與此等既有的設備及過程相反，如本文所描述之使用電解質微粒之本發明之實施例意欲減少微粒堵塞漏斗之發生概率且因此減少生產此等電池中發生之延遲之情況。此外，已發現電解質微粒根據本發明之實施例經塑形且調整尺寸以趨向於自然地允許水比在其他既有的水活化電池中更易穿透通過殼體內之電解質之本體。

在將電解質(104)微粒倒入可滲透分隔片(105)封包期間或之後，該殼體經搖動或震動以幫助使得電解質(104)微粒安定於可滲透分隔 片(105)封包內且最大化儲存於殼體內之電解質(104)微粒之量。儘管亦可使用一柱塞來幫助進一步促使電解質(104)微粒進入殼體內，此步驟不必用於將適合量之電解質(104)微粒傳遞至電池之殼體中。當電解質(104)微粒已倒入藉由可滲透分隔片(105)形成之封包內時，從殼體之內部之陰極終端(101C')延伸至封包中之碳棒(103)被電解質(104)微粒環繞以與電解質(104)電連通。

當所要求之電解質之量已倒入殼體中時，可滲透分隔片(105)在殼體之第一端處之電解質(104)微粒上經折疊從而實質上圍封封包中之電解質粉末(104)。圖1展示隨後插入至殼體中之一錐形線圈彈簧(106)，其中如圖2中所展示，線圈彈簧(106)之基座(106A)落於圍封電解質(104)之可滲透分隔片(105)之一經折疊部分之上，線圈彈簧(106)之基座(106A)足夠寬以與殼體之圓柱區段(101A)內之導電襯料(102)電連通。當第一端部分(101B)附接至殼體之第一端時，線圈彈簧(106)之錐形端(106B)經構形以與第一端部分(101B)之金屬核心(200A)電連通。方便地，線圈彈簧(106)之存在不僅幫助固持折疊於電解質上之可滲透分隔片(105)，且線圈彈簧(106)經構形以提供導電襯料(102)與藉由安置於殼體之第一端部分(101B)中之金屬核心(200A)提供之陽極終端(200A)之間之直接電連通。此提供某些其他水活化電池在其中一「透膜」或「固持部件」用於固持折疊於電池內之可滲透分隔片之方面之一顯著改良，但不提供殼體內之導電表面與電池陽極終端之間之直接電連通。

一旦以一非作用狀態組裝直至水進入殼體中之電池之實施例根據以上描述之電池之操作產生效果。方便地，設置於導電襯料(102)中之長形切口狹槽(102A)允許被傳遞至殼體中之水相對自由且一致地沿殼體之圓柱區段(101A)之長度流動以當水從切口狹槽(102A)通過可滲透分隔片(105)接觸電解質(104)時改良水接觸電解質(104)之整體表 面積。可滲透分隔片(105)允許水從沿導電襯料(102)中之長形切口狹槽(102A)之長度之區域滲透且隨後經由可滲透分隔片(105)接觸電解質(104)。與可(例如)使用殼體內之一褶皺金屬片體以沿電池殼體經由褶皺中之槽引導水之某些既有的水活化電池相反，本發明之實施例使用導電襯料(102)中之長形切口狹槽(102A)意欲提供殼體內之至少一相當的水流而同時減少殼體內之電解質儲存量之損失。同時，根據本發明之實施例，使用導電襯料(102)中之切口狹槽(102A)(不同於與使用既有的電池之導電片體中之一褶皺構形)可導致使用再次減少製造之每單元之整體成本及電池之整體重量之較少整體金屬。

一旦水已適當地接觸殼體中之電解質時，經活化之電解質(104)經由可滲透片體(105)與導電襯料(102)產生化學反應藉以在電隔離導電棒(103)與導電襯料(102)之間產生一電位差。當安置於導電襯料(102)與導電棒(103)之間之可滲透分隔片(105)彼此實體隔離及電隔離時，其允許由於化學反應產生之正離子沿從導電襯料(102)通過可滲透分隔片(105)朝導電棒(103)之方向自由流動穿過從而繼續產生且維持電位差。電子因此能夠從電池流動通過一負載裝置而為該負載裝置供電。

有利地，由於本發明之電池實施例處於一非作用狀態直至被使用，所以此等電池實施例比用於類似用途之習知現成類型電池享有一更長持續壽命。相反，習知類型電池在儲存中之效能易於更快受損，此係由於在製造點處活化電解質粉末混合物。儘管本文描述之本發明之實施例尤其適合且意欲在緊急情況期間使用，此係由於較長之保質期，但此等電池實施例之實際輸出效能係比得上或超過某些習知電池所預期之功率輸出。

亦有利地，根據本發明之實施例之電池之結構性設計及材料組成幫助提供組件部分之再使用能力及循環能力更簡易。電池之各種部 分可藉由使用一自動機器快速且有效地彼此卸離。因此，可收集分離部分且將其返回至一工廠再用於製造新電池而無需在循環此等部分時增加時間、成本及能量。藉由收集此等再使用組件部分且在一相對成本效應製造權限內將其等大量運輸至一工廠而獲取進一步成本節省。

熟習技術者應明白本文所描述之發明可接受除了在不違背本發明之範疇之情況下特定描述之外之變體及修改。熟習技術者所明白之所有此等變體及修改應考慮落於本發明之精神及範疇內，如本文之前所廣泛描述。應瞭解，本發明包含所有此等變體及修改。本發明亦包含在本說明書中單獨或共同提及或指示之步驟及特徵及任何兩個或兩個以上該等步驟或特徵之所有組合。

參考本說明書中之任何先前技術將不會也不應被視為先前技術形成共同一般知識之一確認或任何形式之建議。

101A‧‧‧圓柱區段

101B‧‧‧第一端部分

101C‧‧‧第二端部分

101C'‧‧‧陰極終端/不鏽鋼蓋

102‧‧‧導電襯料

103‧‧‧碳棒

104‧‧‧電解質

105‧‧‧可滲透分隔片

106‧‧‧線圈彈簧

Claims (62)

1. 一種電池，其包含：一殼體，其具有一內表面，該內表面界定可將一電解質安置於其中之一腔室；一導電表面，其位於鄰近該殼體之該內表面之該腔室內，該導電表面經構形以與該電池之一陽極終端電連通；一可滲透分隔片，其位於該殼體內且經構形以將該電解質與該導電表面電隔離；一導電棒，其具有經構形以與該電池之一陰極終端電連通之一第一端及經構形以與該電解質電連通之該導電棒之一第二端；及一開口，其安置於該殼體內；其中該殼體至少包含彼此可移動地附接之一第一及第二部分，該第一及第二部分相對於彼此在至少藉以實質上阻擋該開口以避免一液體經由該開口進入該殼體中之一第一附接位置與藉以實質上不阻擋該開口從而允許該液體經由該開口進入以接觸該腔室中之該電解質之一第二附接位置之間移動，以藉由在該導電表面與該導電棒之間產生一電位差而活化該電池。
2. 如請求項1之電池，其中該第一及第二部分藉由一滑動、一旋轉、一樞轉、一扭轉、一拉動及一推動移動之至少一者相對於彼此而移動。
3. 如請求項1或2中任一項之電池，其中該殼體之該第一及第二部分包含用於可控制地允許該液體進入該腔室之該殼體之一閥之部分。
4. 如前述請求項中任一項之電池，其中該殼體包含一塑膠材料。
5. 如前述請求項中任一項之電池，其中該導電表面包含該殼體之一導電襯料。
6. 如請求項5之電池，其中該導電表面包含一鋅材料。
7. 如前述請求項中任一項之電池，其中該導電表面包含實質上沿該導電表面之一長形軸延伸之一減量部、一狹槽及一系列孔之至少一者。
8. 如請求項7之電池，其中一減量部、一狹槽及一系列孔之至少一者形成為該導電表面之一切口。
9. 如前述請求項中任一項之電池，其中該陽極終端安置於該殼體之一第一端部分，該第一端部分包含一塑膠材料及一金屬材料之一組合。
10. 如請求項9之電池，其中該塑膠區域同心地環繞藉由該金屬材料形成之一核心。
11. 如前述請求項中任一項之電池，其包含經構形以定位於該殼體內從而提供該殼體之該導電表面與該陽極終端之間之電連通之一彈簧。
12. 如前述請求項中任一項之電池，其中該電解質包含具有大約0.2至0.8mm範圍內之直徑之實質上為球形之微粒。
13. 如請求項12之電池，其中該電解質包含具有大約1.71至1.75g/cm3範圍內之密度之微粒。
14. 如請求項11或12中任一項之電池，其中該等微粒包含大約3%或更少之水含量。
15. 一種電池，其包含：一塑膠殼體，其具有一內表面，該內表面界定可將一電解質安置於其中之一腔室；一導電表面，其位於鄰近該殼體之該內表面之該腔室內，該 導電表面經構形以與該電池之一陽極終端電連通；一可滲透分隔片，其位於該殼體內且經構形以將該電解質與該導電表面電隔離；一導電棒，其具有經構形以與該電池之一陰極終端電連通之一第一端及經構形以與該電解質電連通之該導電棒之一第二端；及一開口，其安置於該殼體內以允許一液體進入該腔室從而藉由在該導電表面與該導電棒之間產生一電位差而活化該電池。
16. 如請求項15之電池，其中該導電表面包含該殼體之一導電襯料。
17. 如請求項15或16之電池，其中該導電表面包含一鋅材料。
18. 如請求項15至17中任一項之電池，其中該導電表面包含實質上沿該導電表面之一長形軸延伸之一減量部、一狹槽及一系列孔之至少一者。
19. 如請求項15至18中任一項之電池，其中一減量部、一狹槽及一系列孔之至少一者形成為該導電表面之一切口。
20. 如請求項15至19中任一項之電池，其中該陽極終端安置於該殼體之一第一端部分，該第一端部分包含一塑膠材料及一金屬材料之一組合。
21. 如請求項20之電池，其中該塑膠區域同心地環繞藉由該金屬材料形成之一核心。
22. 如請求項15至21中任一項之電池，其包含經構形以定位於該殼體內從而提供該殼體之該導電表面與該陽極終端之間之電連通之一彈簧。
23. 如請求項15至22中任一項之電池，其中該殼體至少包含彼此可移動地附接之一第一及第二部分，該第一及第二部分相對於彼 此在至少藉以實質上阻擋該開口以避免一液體經由該開口進入該殼體中之一第一附接位置與藉以實質上不阻擋該開口從而允許該液體經由該開口進入以接觸該腔室中之該電解質之一第二附接位置之間移動，以藉由在該導電表面與該導電棒之間產生一電位差而活化該電池。
24. 如請求項23之電池，其中該第一及第二部分藉由一滑動、一旋轉、一樞轉、一扭轉、一拉動及一推動移動之至少一者相對於彼此而移動。
25. 如請求項23或24中任一項之電池，其中該殼體之該第一及第二部分包含用於可控制地允許該液體進入該腔室之該殼體之一閥之部分。
26. 如請求項15至25中任一項之電池，其中該電解質包含具有大約0.2至0.8mm範圍內之直徑之實質上為球形之微粒。
27. 如請求項15至26中任一項之電池，其中該電解質包含具有大約1.71至1.75g/cm3範圍內之密度之微粒。
28. 如請求項15至27中任一項之電池，其中該等微粒包含大約3%或更少之水含量。
29. 一種電池，其包含：一殼體，其具有一內表面，該內表面界定可將一電解質安置於其中之一腔室；一導電表面，其位於鄰近該殼體之該內表面之該腔室內，該導電表面經構形以與該電池之一陽極終端電連通；一可滲透分隔片，其位於該殼體內且經構形以將該電解質與該導電表面電隔離；一導電棒，其具有經構形以與該電池之一陰極終端電連通之一第一端及經構形以與該電解質電連通之該導電棒之一第二 端；及一開口，其安置於該殼體內以允許一液體進入該腔室從而藉由在該導電表面與該導電棒之間產生一電位差而活化該電池；其中該導電表面包含實質上沿該導電表面之一長形軸延伸之一減量部、一狹槽及一系列孔之至少一者。
30. 如請求項29之電池，其中該殼體包含一塑膠材料。
31. 如請求項29或30之電池，其中該導電表面包含該殼體之一導電襯料。
32. 如請求項31之電池，其中該導電表面包含一鋅材料。
33. 如請求項29至32中任一項之電池，其中一減量部、一狹槽及一系列孔之該至少一者形成為該導電表面之一切口。
34. 如請求項29至33中任一項之電池，其中該殼體包含彼此可移動地附接之至少一第一及第二部分，該第一及第二部分相對於彼此在至少藉以實質上阻擋該開口以避免一液體經由該開口進入該殼體中之一第一附接位置與藉以實質上不阻擋該開口從而允許該液體經由該開口進入以接觸該腔室中之該電解質之一第二附接位置之間移動，以藉由在該導電表面與該導電棒之間產生一電位差而活化該電池。
35. 如請求項34之電池，其中該第一及第二部分藉由一滑動、一旋轉、一樞轉、一扭轉、一拉動及一推動移動之至少一者相對於彼此而移動。
36. 如請求項34或35中任一項之電池，其中該殼體之該第一及第二部分包含用於可控制地允許該液體進入該腔室之該殼體之一閥之部分。
37. 如請求項29至36中任一項之電池，其中該陽極終端安置於該殼體之一第一端部分，該第一端部分包含一塑膠材料及一金屬材 料之一組合。
38. 如請求項37之電池，其中該塑膠區域同心地環繞藉由該金屬材料形成之一核心。
39. 如請求項29至38中任一項之電池，其包含經構形以定位於該殼體內從而提供該殼體之該導電表面與該陽極終端之間之電連通之一彈簧。
40. 如請求項29至39中任一項之電池，其中該電解質包含具有大約0.2至0.8mm範圍內之直徑之實質上為球形之微粒。
41. 如請求項40之電池，其中該電解質包含具有大約1.71至1.75g/cm3範圍內之密度之微粒。
42. 如請求項40或41中任一項之電池，其中該等微粒包含大約3%或更少之水含量。
43. 一種電池，其包含：一殼體，其具有一內表面，該內表面界定可將一電解質安置於其中之一腔室；一導電表面，其位於鄰近該殼體之該內表面之該腔室內，該導電表面經構形以與該電池之一陽極終端電連通；一可滲透分隔片，其位於該殼體內且經構形以將該電解質與該導電表面電隔離；一導電棒，其具有經構形以與該電池之一陰極終端電連通之一第一端及經構形以與該電解質電連通之該導電棒之一第二端；及一開口，其安置於該殼體內以允許一液體進入該腔室從而藉由在該導電表面與該導電棒之間產生一電位差而活化該電池；其中該陽極終端安置於該殼體之一第一端部分中，該第一端部分包含一塑膠材料及一金屬材料之一組合。
44. 如請求項43之電池，其中該塑膠區域同心地環繞藉由該金屬材料形成之一核心。
45. 如請求項43或44之電池，其包含經構形以定位於該殼體內從而提供該殼體之該導電表面與該陽極終端之間之電連通之一彈簧。
46. 如請求項43至45中任一項之電池，其中該殼體包含一塑膠材料。
47. 如請求項43至46中任一項之電池，其中該導電表面包含該殼體之一導電襯料。
48. 如請求項47之電池，其中該導電表面包含一鋅材料。
49. 如請求項43至48中任一項之電池，其中該導電表面包含實質上沿該導電表面之一長形軸延伸之一減量部、一狹槽及一系列孔之至少一者。
50. 如請求項49之電池，其中一減量部、一狹槽及一系列孔之該至少一者形成為該導電表面之一切口。
51. 如請求項43至50中任一項之電池，其中該殼體至少包含彼此可移動地附接之一第一及第二部分，該第一及第二部分相對於彼此在至少藉以實質上阻擋該開口以避免一液體經由該開口進入該殼體中之一第一附接位置與藉以實質上不阻擋該開口從而允許該液體經由該開口進入以接觸該腔室中之該電解質之一第二附接位置之間移動，以藉由在該導電表面與該導電棒之間產生一電位差而活化該電池。
52. 如請求項51之電池，其中該第一及第二部分藉由一滑動、一旋轉、一樞轉、一扭轉、一拉動及一推動移動之至少一者相對於彼此而移動。
53. 如請求項51或52之電池，其中該殼體之該第一及第二部分包含 用於可控制地允許該液體進入該腔室之該殼體之一閥之部分。
54. 如請求項43至53中任一項之電池，其中該電解質包含具有大約0.2至0.8mm範圍內之直徑之實質上為球形之微粒。
55. 如請求項54之電池，其中該電解質包含具有大約1.71至1.75g/cm3範圍內之密度之微粒。
56. 如請求項54或55之電池，其中該等微粒包含大約3%或更少之水含量。
57. 一種以一電解質粉末填充一電池殼體之方法，其包含以下步驟：(i)將該電解質粉末形成為具有大約0.2至0.8mm範圍內之直徑之實質上為球形之微粒；及(ii)將實質上為球形之微粒引導至該電池殼體中。
58. 如請求項57之方法，其中該等實質上為球形之微粒包含大約1.71至1.75g/cm3範圍內之密度。
59. 如請求項57或58之方法，其中該等實質上為球形之微粒包含大約3%或更少之水含量。
60. 如請求項57至59中任一項之方法，其中將該等微粒引導於該電池殼體中之該步驟包含將該等微粒經由一漏斗倒入該電池殼體中。
61. 如請求項57至60中任一項之方法，其包含在將該等微粒引導於該電池殼體期間或之後搖動或震動該電池殼體之一步驟。
62. 一種電池，其包含一電池殼體，該電池殼體係根據請求項57至61中任一項之方法具有一電解質粉末安置於其中。