TW416162B - Prismatic battery housing - Google Patents

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John D Sillesky
Richard M Mank
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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 41616ki A7 _!L__ 五、發明説明（i) 本發明係關於具有菱形殼體的電池，及其結構。 菱形電池其橫截面是菱形而非圓形^舉凡菱形電池 包括目前用於攜帶型電子設備’如行動電話，的可充電式 F6鎳金屬氫（NiMH)電池，其具有矩形的橫截面》此種菱形 電池的殼體典型地包含一深延伸（或縱向封口）且經嚴密覆 蓋的罐子，及具有一個或多個電接觸之平板罐蓋組合。該 罐蓋被壓進該罐子的菱形開口端直到該罐蓋的上緣略低於 該罐子的上緣’然後將其焊接（例如經鐳射焊接）以密封該 電池。殼體材質包括不鏽鋼或鍍鎳冷軋炭鋼（CRS)。 為了在焊接時具有良好的密封，於罐蓋的整個外圍 k供直接接觸是需要該罐子與罐蓋的精密配合。理想上， 為了避免沿著焊接缝的間隙，該構件是以線對線或是一稍 微的干涉配合之尺寸做成。如果干涉過度，該平板罐蓋會 彎曲，通常是經由該孔或是經由為了觸點/通氣孔組合而 穿透該平板罐蓋所形成的孔，如果該罐蓋彎得嚴重，將損 害於這些孔的密封；如果在該罐及蓋間存有過度的間隙， 又因缺少部份用於焊接過程的填充物，則要達成一密封物 的鐳射焊接將是困難的D這些所關心的情況可藉由對於精 密的罐子與罐蓋之尺寸需要極嚴格的尺寸公差，因此增加 構件成本。例如，目前一些F6設計所用的整個罐子公差為 +/-0· 002英吋（〇.〇5英呎），要確實地、經濟地達成深延伸 是困難的。 該觸點/通氣孔組合通常被裝設於穿透該平板罐蓋的 圓孔中’以一聚合體密封將該罐蓋密封並使該觸點/通氣 本紙張 Μϋ 用 t ϋ s ^TcNiu^r( 2I0X297^) ；—-Jtl---裝-------訂------ 線 (請先聞讀背由之注意事項再填寫本頁) 4 416162 A7 B7 五、發明説明（2) 孔組合與該罐蓋電氣絕缘。在製造及使用時，必須注意避 免於該接合孔中旋轉該觸點/通氣孔组合，此一旋轉舉動 會造成内部短縮。 特別是對於薄電池，如標準F6菱形電池，由於該密 封邊緣非常接近該焊接縫，所以於烊接過程時，必須注意 不可損害或弄歪在該觸點/通氣孔組合之密封物質。限制 在該密封附近區域的發熱，可以減少該密封的變形，並可 減少由於在該密封的洩漏所導致的廢品率，但是由於在該 縫的洩漏亦會導致較高的廢品率。 許多標準菱形電池的大小，如F6，需要一明確相對 於電池罐之開口端邊緣的觸點高度。當罐蓋被焊接在應有 的地方之後’為了控制該尺寸有時會在罐蓋及外觸點間加 些空隙。理想地，罐蓋儘可能巷外放置以提供最大内部電 池空間給有效物質。 本發明係提供一菱形殼體罐蓋結構，其能夠有效地 降低該密封過程對於罐蓋/罐子尺寸公差的敏感度、能夠 使用較高的焊接熱而不損害密封物，在一些實施例中，經 由凸出罐蓋部分的使用並且能提供額外的内部電池體積以 及預防密封物的旋轉》 本發明之特徵在於一菱形電池殼體罐蓋在其周圍具 有一自罐邊伸展方向延仲之外凸緣。 根據本發明之一觀點，一菱形電池包括具有菱形 罐子及殼體罐蓋之導電殼體。該罐子有一開口端介於該罐 之兩對邊之延伸’該殼體罐蓋被置放及被密封在該罐開口 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公董） --- iMJ--' i--- rl· n n I I— n If* i I— ____線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 416162 A7 B7 五、發明説明（3) 端之兩對邊’以至於該罐及罐蓋共同圍成一體積。該罐蓋 在其周圍具有一外凸緣，該凸緣一般向罐子兩邊伸展的方 向延伸，該凸緣及罐子兩邊於該凸緣的末端定出一焊接 缝》 較佳地，該罐蓋具有一凸出部形成一内部的口袋在 於和内部體積之水壓溝通，以提供額外的内部電池體積給 有效物質及/或電解液》 該電池為了特殊應用可能非常薄。例如：在本較佳 實施例中’該菱形罐於開口端兩對邊之間有一最小尺寸小 於6釐米’在所述的實施例中，此一尺寸約為5釐米。 本發明之不同的實施例將具有下列一種或多種特 徵β該罐蓋是經模壓的金屬，該罐蓋為具有圓弧角的長方 形’該罐蓋凸緣向外逐漸變細以提供該凸緣以及該殼體罐 邊之間的壓力’該突出部有一穿過該罐蓋的填充孔，以一 塞子（如一金屬球）放入其中並密封該填充孔。 在一些實施例中’該罐蓋具有一穿過其本身的孔， 該電池並包含一附在該孔之外電性觸點，一介於該觸點和 該罐蓋間的密封物將彼此電性絕緣。在一些情況下，該凸 出部是用來固定該密封物以妨止該密封物相對於該罐蓋旋 轉。在一實施例中’該罐蓋有兩個像如此的凸出物，該密 封物位在兩凸出物之間並被兩凸出物束缚住防止其旋轉。 較佳地’在罐邊伸展方向之凸緣的高度至少是該罐 極薄厚度的三倍。 根據另一觀點，本發明提供一設計_具有導電菱形 本紙張尺度適用中國國家楼準（CNS ) Α4規格（210X297公着） ----------裝------訂------線 (請先閎讀背面之注項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 416162 A7 ________ 五、發明説明（d) 4 電地殼想之方法’此方法包含之步驟：（a)將一殼體罐蓋 (具有如上述之適當凸緣）壓入一延仲之菱形罐的開口端以 圍成一空間；及（b)焊接該縫以密封該罐蓋至該罐。 焊接的步称可被完成，如令一错射束在罐邊伸展方 向的縫。 一般壓的步驟包含將該罐邊彈性地偏離朝向該罐的 開口端8 有些情形該凸出部有一填充孔（如上述），該方法於 焊接後更包含步驟（c)經由該填充孔於添加電解液於所圍 成的空間，及步碌（d)塞住該填充孔以密封該圍成的空間。 於塞之前，一高起的測試壓力會經由填充孔加至該圍成的 空間。 其他的特徵及優點可從本發明實施例的描述及申請 專利範圍中看出。 第一及第二圖係經過一菱形電池殼體之垂直、縱的 橫截面β 第三囷係為第二圊中罐蓋組合之放大圊。 第四圖係為一取自第五圖中線4-4之罐蓋橫截面-第五圖係為一罐蓋之上視圖。 落六圖係為一在第二圖中無絕緣物32之區域6的放大 圖。 第七囷係為第二實施例，具有一穿越罐蓋凸出部之 被塞住的填充孔。 第八圊係為一於第三圊橫截面所示之罐蓋組合的上 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -----；--1；---^裝丨-----訂------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 416162 at B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（5) 視圖。 根據第一及第二圖，一F6菱形電池10有一殼體組合， 其包含一深延伸、鍍鎳CRS罐12和一罐蓋組合14。電池内 部元件未示出，但是典型的標準F6電池，並至少包含兩電 極β罐蓋組合14包含一被壓成之鍍鎳CRS罐蓋16、一彈性 通氣孔密封18、一金屬包頭釘20、一橡皮墊圈22、一通氣 孔塞24及一金屬觸點26。於組裝時，罐蓋16被下壓入罐子 12的開口端28，並延著鏠30焊接其周圍的全部長度以密封 該罐蓋至該罐子。一可熱縮材質之外絕緣體32，於組裝後 遍佈該殼體。 根據第三及第四圓，罐蓋16有一極薄的厚度tc，約為 0.33毫米，及被壓成一整體高度1，為1.62毫米，並有一 周緣34向該罐蓋之一邊緣端延伸，周緣34有一約為1.3毫 米的緣高化。罐蓋亦被壓成兩個上凸塊36，分別在穿透罐 蓋中心的孔38的兩邊。孔38可在形成該周緣及凸塊之前， 自罐蓋外邊穿透該罐蓋，藉由自罐蓋外邊穿孔，於其内邊 形成一脊部40，並為了密封該外表面41保持平坦*該穿透 操作更提供一半徑在該罐蓋外邊的孔之邊緣，以幫助密封 物18的插入。金屬包頭釘20被插入穿過該密封物，橡皮整 圈22被放在適當位置，以及該金屬包頭釘之較小内緣是用 以保持該金屬包頭釘、密封物、及橡皮墊圈在適當位置。 通氣孔塞24和金屬觸點26被放置在適當位置，以及該金屬 觸點為被焊接到金屬包頭釘20較大外緣的所在位置。當組 合時，密封物18及橡皮墊圈22自罐蓋處和金屬包頭釘及金 I------J---裝------1訂-----1 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公着） 416162 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（6) 屬觸點電性絕緣’當該罐蓋與電池正極電性導通時，及該 金屬觸點與電池負極電性導通。該周緣34以一約2.5。之Θ 角向外變尖，以提供和該殼體罐子内表面安全的接合，如 相對於第六圖的詳述。 如第五圖所示’面對通氣孔組合固定孔38的上凸塊36 之邊42拱形，有一約2·2釐米的半徑R。該彎曲的邊限制該 橢圓形组合（金屬包頭釘20及任何與其接觸之物），於組合 該密封物及金屈觸點至該罐蓋之後’在洞3 8中旋轉，如第 八圖所示。除了防止該密封物及通氣孔的旋轉外，凸塊在 該罐蓋的内邊形成凹槽44(第四圖），該凹槽提供額外内部 電池空間。凸塊36及周緣34亦增加該罐蓋抗彎性，該罐蓋 完成的全部尺寸Wc及Lc分別約為5.0及15.8釐米，比起在 該罐開口端的兩對邊之間的對應尺寸稍微大一些。該罐蓋 的四角有一約為〇· 75釐米之外徑r以配合一位於該罐開口 角落之相似内徑。 根據第六圖，當罐蓋被壓入該罐12的開口端，罐邊 被向外偏折時，罐蓋16之向外變尖的周緣34向内彈性地偏 折，該彈性的偏折於該罐和罐蓋之間提供一接觸重任，以 確保在縫30能緊密合適，即使有相當高的尺寸公差。例如， 當維持可靠的壓適時，罐子12以一 2. 5° side draft角被 延伸，以及在每一個尺寸有一+/-0. 004英吋（0.1釐米）之 開口公差。壓入適當位置，該罐蓋接觸罐子12沿著一約0.6 釐米長度《。的内表面（較佳地，兩相接壁中較重的壁之厚 度的三倍）>該罐蓋被壓入該罐直到周緣34的邊緣如圖所 本紙法尺度適用中國國家標準（CNS 規格（2!0X297公釐) ----.—il·---^裝-------订------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) • 9 - 416162 A7 B7 五、發明説明（7 ) 示和罐12的邊緣是切齊的之後，該罐及蓋被一鐳射直接在 該缝30箭頭A的方向焊接在一起，製造一以虛線B所示之融 化區並密封該縫，該鐳射束沿著縫30的長度行進（該電池 或該鐳射可被自然地移動）以完成該焊接。 根據第七圖，該罐蓋組合14,之第二實施例有一在其 中之一的上凸塊36具有一被塞子填充的孔46之罐蓋16,。 該填充孔被用作壓力測試，以及在將罐蓋組合14,焊接至 該罐之後被用以電解液填充該電池，並同時以一不錄鋼球 48(如直徑約1. 6釐米）藉鐳射或TIG焊接將其焊接到適當位 置以塞住該填充孔。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) f裝· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 元件標號對照表 10... ...菱形電池 36... ...上凸塊 12... ...罐子 38... …孔 14， 14^……罐蓋組合 40... ...脊部 16, 16' ···.··罐蓋 41... ...外表面 18." ...密封物 42... ...彎曲邊 20... …金屬包頭釘 44... ...凹槽 22... ·..橡皮墊圈 46... …填充孔 24... …通氣孔塞 48... ...不鏽鋼球 26... …金屬觸點 28... …開口端 30·“ "，縫 32... ...絕緣體 34......周緣 本紙張適用中國國家標準（CNS ) ( 210X297公釐） 10

Claims (1)

  1. A8 B8 C8 D8 «6162 ----- &、申請專利範圍 1. 一具有導電殼體之菱形電池，其包含有： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 一菱形罐子，於該罐延伸、相對的兩邊有一開c 端，及 殼體罐蓋被置放在該罐開口端之兩對邊之間』 被密封於該兩對邊，該罐及罐蓋共同圍成一空間，驾 罐蓋有一外緣在其周圍附近，該凸緣一般在該罐邊伸 展的方向延伸並與該罐2定出一焊接缝。 如申請專利範圍第〗項之菱形電池，其中該罐蓋有一凸 塊’其定出一用在和圍成的空間水壓溝通之内袋。 3. 如申請專利範圍第丨項之菱形電池，其中該菱形罐於開 口端之兩對邊之間有一約小於6. 〇釐来的最小尺寸。 4. 如申請專利範圍第1項之菱形電池，其中該罐蓋是經壓 模的金屬。 其中該罐蓋為具 5. 如申請專利範圍第1項之菱形電池 圓弧角的長方形。 其中該罐蓋定出 6. 如申請專利範圍第2項之菱形電池 穿過該罐蓋的孔，該電池更包含 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一外部的電觸點貼在該罐蓋之孔；及 —密封物置放於該觸點和該罐蓋之間為使該觸 和該罐蓋電絕緣。 7·如申請專利範圍第6項之菱形電池，其中該凸塊被用 接合該密封物以避免該密封物相對於該罐蓋旋轉。 8.如申請專利範圍第7項之菱形電池，包含兩該凸塊 該密封物位於兩凸塊間，兩凸塊並迫使該密封物無 本紙诔尺度適用中國國家榇準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） 11 8 8 8 8 ABCD 416162 々、申請專利範圍 旋轉。 9. 如申請專利範圍第1項之菱形電池’其中該罐蓋凸緣向 外逐漸變細以提供該凸緣以及該殼體罐邊之間的壓 力0 10. 如申請專利範圍第6項之菱形電池’其中該凸塊定出 一穿過其本身的孔，該電池更包含一置於該洞之塞子 並密封該填充孔。 11. 如申請專利範圍第1〇項之菱形電池’其中該塞子包含 一金属球。 12. 如申請專利範圍第1項之菱形電池，其中該在罐邊伸 展方向之凸緣的高度至少是該罐蓋正常厚度的三倍。 13. —種製造一具有一導電的菱形電池殼體之電池的方 法，該方法包含： 將一殼體罐蓋（具有如上述之適當ώ緣）壓入一延 伸之菱形罐的開口端以圍成一空間，該開口端被定在 該罐的延伸兩對邊之間，該罐蓋有一外緣在其周圍附 近，該凸緣一般在該罐邊伸展的方向延伸並與該罐2定 出一焊接縫；及 焊接該縫以密封該罐蓋至該罐。 14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中焊接的步驟包含 令一鐳射東在罐邊伸展方向的縫。 15_如申請專利範圍第13項之方法，其中壓的步驟包含將 該罐邊彈性地偏離朝向該罐的開口端。 16.如申清專利範圍第13項之方法，其中該凸塊定出一穿 本紙用中國國家揉率（c叫44祕（21Gx297公董）一 --- —--------^------訂------0. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -12 - A8 416162 g88 六、申請專利範圍 過該罐蓋的孔，該方法在烊接候更包含， 經由該填充孔於添加電解液於所圍成的空間；及 塞住該填充孔以密封該圍成的空間。 17.如申請專利範圍第13項之方法，於塞塞子之前，一高 起的測試壓力會經由填充孔加至該圍成的空間。 (請先閩讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂------.ii 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家梂率（CNS ) A4規為·（ 210X297公釐）
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