TW416164B - Electrochemical cell formed with can having walls extending radially inward - Google Patents

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經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 416164 A7 __________B7_ 五、發明説明（1 ) 發明背景 本發明大致上指電化學電池，.更特別指一種非圓柱形電化 學電池，i可防止電池容器過度的變形，。 電化學電池大致上用於供給電子裝置電壓，.並且特別適用 於可搞式電子裝置？目前，·受歡迎之習用鹼性電池大致上 爲圓柱形，，可自商業上購得，並且具有標準尺寸，包括 D-、· C- ·、AA-、‘ AAA-與ΛΛΛΑ-尺寸.，以及其他尺寸與輪 廓。.如稍後將提到的圓柱形電化學電池：大致上可提供一 預設之開路供給電壓〇 大致上具有圓柱形鋼鐵外殼之習用鹼性電池，，在一端設有 一正上蓋’·另一端設有一負上蓋。該圓柱形電池具有一正 極，·通常指陰極，·常爲氧化鎂、.氫氧化鉀溶液、.水與其他 添加劑的混合物’.形成於圓柱形鋼筒的内面.。一杯形隔離 器大致上位於該鋼筒内部圓柱形空間，.距離陰極内面的中 %位置 ' —通常指陽極之負極，.典型上由鋅粉、.凝勝劑及 其他添加物所形成，.連同電解液位於隔離器内。 隨著前述圓柱形電池日漸受到歡迎，非圓柱形輪廓的電池 亦開始有潛在的需求。其中之—種需求即爲多胞電池.，如 通常由6個1，5伏特串聯封裝之9伏特電池。在過去.，曾經將 多個圓杈形電池整合至一方形容器内：並因而於電池之 間，·及每一個電池與方形電池容器的内壁之間：形成未使 用的S間？此外，亦發現許多電池操作裝置能夠利用非圓 柱形電池，.以增加操作性能（如同時待決中之美國專利申 請案〇9/11〇，119，申請於1998年7月2曰：題爲„電化學電池 -4- 本紙張纽適用中國國家標準峨格（21〇x^jy . . 裝-- * , (請先閲讀背面之注意事項本頁) 訂 416164 A7

與龟池組"，.以及美國專利申請案〇9/1〇9,754 .，申請於年 7月2曰，題爲"具有大行開口端容器之電化學電池"，在此 兩者皆列爲參考文獻： * :前述同時待決之申請案中所揭露之電池爲角柱形：具有一 方形輪廓，.内含活性電池材料。該方形鋼筒包括四個大致 上平整的側壁。·當一電化學電池開始放電時，，電池内部壓 力會升同。·過度升高的壓力會潛在的導致鋼筒側壁凸起， 因而使電池不易從一裝置中移除。過度的凸起亦可能強迫 鋼貫的内壁與陰極脱離，·並進而減低電池的性能：因此， 如何增加電池性能並同時減低電池過度凸起，，爲設計鹼性 電池之一大目標必 發明概诫 本發明藉由提供鋼筒向内彎曲的侧壁：以抵抗徑向向外的 力，.諸如電池内部壓力升高所引起的力.，來減低一非圓柱 形電化學電池鋼筒的變形^爲了達到此目的及其他優點.， 並依據本發明在此所舉實例及描述之目的，.本發明提供一 電化學電池，具有一非圓柱形容器，.此非圓柱形容器具有 一頂端、.一頂端及一或多個側壁，·其中至少一侧壁具有一 徑向向内凹之曲面？該電化學電池進一步包括第一與第二 電極及一處於電極中間之隔離器q 一上蓋與密封總成组 裝於該容器之頂部開口端 '侧壁之徑向向内曲面，可提供 強化之4儿力_ ’以抵#几電化學電池内因内墨力所引起之向 外力，.可減低且/或防止電池壁的;凸起·。 藉由閲讀下述規格·、申請專利範圍，以及參考附圖，.本發 -5-本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4墀格（210X297公釐） 416164 A7 _____ B7 五、發明説明（3 ) 明之所有特徵、，目的及優點，對實際從事本發明相關工作 及熟悉本技術之人而言.，將顯而易見，。 附圖簡述 圖1爲依據本發明之二實例，.一電化學電池之透視圖，此 電化學電池具有一角柱形、·侧壁向内彎曲之鋼筒； 圖2爲圖1中沿剖面線IMI選取：電化學電池一縱向斷面視 圖；. 圖3爲圖2中沿剖面線ΠΙ-ΙΙΙ選取，·電化學電池一徑向斷面 視圖；. 圖4爲圖1電化學電池之上視圖，； 圖5爲依據本發明之第二/實例，一電化學電池之透視圖， 此電化學電池具有一角柱形、4側壁向内弩曲之鋼筒.； 圖6爲圖5中沿剖面線νι·νι選取，·電化學電池一縱向斷面 視圖；. 圖7爲圖6中沿剖面線νπ·νΐΙ選取.，電化學電池一徑向斷 面視囷；. 圖8爲圖5電化學電池之上視圖.； 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 圖9爲依據本發明之第三實例’，一電化學電池之透視圖.， 此電化學電池具有—角柱形.、彎曲凹部向内延伸之鋼筒；及 圖1 0爲依據本發明之第四實例·，一電化學電池之透視 圖’•此電化學電池具有一角柱形且周界上有一凹槽之鋼 筒。· 較佳音你Γ之詳細説ϋ 參照圖1，依據本發明之一實例，.顯示一種具有一非圓柱 本紙張尺度適用中國囷家樣丰（CNS} A4規格（210X297公釐） 416164 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明説明（4 ) 形輪廓之電化學電池10:該電化學電池10具有一非圓柱形 鋼筒1 2 此鋼筒包括一或多個側壁，.並且至少—侧壁具有 —非平面向内彎曲表面：徑向向内彎曲指向鋼筒中心縱 轴£該向内彎曲之侧壁提供徑向向内延伸表面，可提供強 化炙抗力’以抵抗電化學電池丨〇内，因内壓力所引起之徑 白白外力’，可減低且/或防止電池壁的凸起雖然一電化學 電池1 0在此被描述及顯示成一角柱方形電池，但必須了解 本發明同樣適用於其他具有各種不同非圓柱形電池輪廓之 電化學電池 该電化學電池1 〇包括一非圓柱形容器，.如鋼筒1 2，具有 一岔閉底端16與一開口頂端18，·開口頂端與一上蓋及密封 總成14銜接 在此所顯示及描述之鋼筒12具有一方形輪 廓，‘且四邊侧壁延伸於頂端與底端間，·同時每一侧壁具有 一向内彎曲表面。.依據第一實例，.每一侧壁具有一延伸通 過整個壁長之向内彎曲表面，。 特別參照圖2 ’進一步顯示該電化學電池1 〇具有一正極， 在此指陰極20·’及一負極，.在此指陽極24，陰極2〇最好緊 貼鋼筒12之内壁成形：jl遵從鋼筒12之内壁形狀：陰極2〇 可由氧化鎂、.石墨.、氩氧化鉀溶液、.水及其他添加劑之混 合物形成。.陽極24位於陰極20中之一内部圓柱形腔中。陽 極24可能包括一凝膠形陽極，.由鋅粉、·凝膠劑與其他添加 劑所形成’·亦可能再與一電解液混合：此電解液由氫氧化 鉀、，氧化鋅與水所形成。.一杯垂隔離器η位於陽極24與陰 極20之間：隔離器22作為一介面，.可防止陰極2〇與陽極24 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2f〇x297公釐） --,--,-----^.------ir------m - I (請先閱讀背面之注意事項ί 苟本頁) 416164 A7 ---—__B7 五、發明説明（5 ) 間之固態粒子遷移。，陽極24内有一電流收集器32，與陽極 24中之鋅粒子接觸^ 電化學電池10進一步具有一層薄的收縮管絕緣體34.，形 成於鋼筒12之外表面：但不覆蓋頂端與底端。.鋼筒12之密 閉底端16可能進一步包括一正上蓋（未顯示）：由平板鋼 形成、中心位置凸出一小頭.，可作為電池1〇之正極接觸 端 '此外，.組裝形成電池10負極接觸端之上蓋與密封總成 1 4至鋼筒丨2之開口端1 8,。 上蓋與密封總成14包括一密封本體28與一壓縮元件3〇， 可使電化學電池10之總成得以密閉β.密封本體28大致上為 圓盤狀：並以非導電材料製成，.壓縮元件3〇為一管狀金屬 元件 '可於電流收集器22周圍壓縮密封本體28。上蓋與密 封總成1 4亦包括一外層負極上蓋2 6，.直接焊接至電流收集 器32之暴露端：鋼筒12的邊緣向電池本體内部捲曲以形成 —密封。’上蓋與密封總成16 :及上蓋26可能包括一習用之 圓形總成·’如美國專利號碼5,422,201中所揭露、，特此合併 為參考案5 參照圖3 ’，顯示電化學電池丨〇沿電池頂端與底端中間部位 選取之徑向斷面视圖。·成形之鋼筒12包括具有圓角之蠻曲 侧壁 '其中四個侧壁徑向向内彎曲指向電池丨〇之中心縱 轴。.電化學電池10可以深拉鋼筒成形技術來製造，其中向 内f曲侧壁於深拉過程中同時成形以4生向内曲率，或先 形成一方形鋼筒，·再利用液壓咸形重塑方形鋼筒·，以形成 向内彎曲侧壁。具有向内彎曲侧壁之鋼筒1 2，在每一側壁 -8 - 本紙張尺度適用中國囷家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I - I m —I I . .^-- (請先閱讀背面之注拳項(笃本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部中央標率屬員工消費合作社印裳 416164 A7 --—----- —_B7 五、發明説明（6 ) 乏中間部位，.於兩相對側壁間具有一徑向斷面寬度 J於鋼筒1 2同一相對側壁靠近轉角處之寬度w2 ?鋼筒i 〇的 每側壁最好向内弩曲至少等於鋼筒1〇厚度之數量，使得 減掉鋼筒i 〇之兩倍厚度、仍能小於或等於。，於是.，對 於具有10密爾厚度之鋼筒而言.，评1與之差値至少須等於 20雀爾鋼筒12之内部侧壁中.，向内凸起之彎曲輪廓.，可 具優點地使側壁強度強化，.以抵抗電化學電池丨〇内由内壓 力所引起之徑向力，.可減低且/或防止電池壁的凸起。 圖4進一步顯示完全组裝好之電化學電池1〇之上視圖，其 中上蓋與密封總成14之外部負上蓋26·，顯示爲組裝於鋼筒 1 2义頂端，。依據第一實例，電化學電池丨〇具有徑向向内彎 曲側壁，.延伸通過電池丨〇側壁的整個長度。 參照圖5，，依據本發明之第二-實例顯示一電化學電池ι〇|。 如圖所示’，電化學電池1 具有—方形鋼筒12，，除了第二實 例之電池10’在側壁上：沿鋼筒12•之長度方向·，曲率會有所 改變芡外，大致上與第一實例之鋼筒12類似.。進_步如圖6 與7所示，‘電化學電池丨〇,在鋼筒12，之底端16與頂端丨8間之 中間部位t側壁中的向内曲率具有最大値。.如圖8所示.，在 底端16與頂端18的位置·，鋼筒12具有一大致上爲方形之徑 向橫斷面’·且無向内曲率或非常微小·。於是，鋼筒12，之側 壁中，.向内曲率値會沿著電池10_之長度方向·，朝預期具有 最大向外應力之中間段增加？在形成鋼箩12•之深拉鋼筒成 形過程中：最好先形成一具有-平：面侧壁之方形鋼筒，根據 一實例V再利用液壓成形重塑方形鋼筒·，以形成向内寶曲 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210x297公釐） _--.--------^------II------^ (請先閱讀背面之注意事項务（%本頁) 416164 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作衽印製 五、發明説明（7 ) 之側壁。 * 於是，第二實例之電化學電池1〇，在鋼筒12,之中間部位提 供一較大之向内曲率，可具優點地抵抗由於電池1〇,擴張所 引起的徑向向外力，.另一方面，·此徑向向外力將對電池^ 〇ι 有不利的影響。，本發明之第二實例提供—較優的選擇，因 爲電池1〇|可達到一較大的整體體積：且同時提供—較限制 但卻更有效之向内曲率，·此向内曲率對抵抗電池1〇,内所產 生之徑向向外力而吞最爲重要.。本發明之徑向向内寶曲表 面可降低侧壁的擴張至最小，•或防止其發生.，然而同時卻 可加大鋼筒12與陰極20之内部間的表面積·，此可具優點地 減低其間的電阻，並加強電池的工作性能‘。必須了解本發 明之電池10可能包括一排氣口，.形成於鋼筒壁或上蓋與密 封總成中，·當壓力過度上升時，.可釋放電池内的壓力。排 氣口的利用在此技術中已廣爲人知.，並且可提供電池中恩 力的釋放管道，以防止側壁過度凸起·。 參照圖9與1 0，·在此圖解電化學電池另外的實例4 〇與 5 〇，可強化鋼筒與陰極間介面的表面積，.並可進一步強化 側壁的強度’以抵抗鋼筒的凸起。·參照圖9.，依據第三實 例，*電化學電池40包括一角柱方形鋼筒42.，具有眾多向内 彎曲凹口 44，，輪廓如圓形酒窩。·向内彎曲凹口 44徑向向内 延伸至少鋼筒的厚度，.並可有效的強化鋼筒42與陰極間介 面的表面積：同時強化鋼筒壁的強度，以防止其凸起。 參照圖1 0，-依據第四實例.，*顯二示一電化學電池5 〇 .,具有 一角柱方形鋼筒52，.並具有一向内彎曲U型凹槽54,,形成 •10- ----.-----餐------tr------^ - . (請先閲讀背面之注意事項广本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > M規格（21 〇 X 297公釐） 416164 A7 B7 五、發明説明（8 ) 於圓周上，。11型凹槽54徑向向内延伸至少等於鋼筒52厚度 的距離以強化鋼筒5 2與陰極間介面的表面積：以及強化 鋼筒的強度來抵抗鋼筒52的凸起。，當凹槽54約略形成於 鋼离52之頂‘與底端的中間部位時，凹槽54最好形成於一 位置使鋼筒52之内表面能接觸一電極，如陰極。凹槽54 可防止或減低鋼筒徑向上的變形.。 雖然在此僅顯示及描述某一數量之向内彎曲凹口 44與凹 槽54 但必須了解依據本發明，.適用於一電化學電池之鋼 筒可使用一個或多個凹口或凹槽 '圖時.，亦必須了解向内 彎曲凹口 44與凹槽54可用於其他形狀之鋼筒.，包括圓柱 形，-以增加鋼筒與陰極間的介面表面積，•抵抗鋼筒凸起.， 而且亦可使用縮減的鋼筒厚度.，而不失本發明的精神〆凹 口及凹槽可形成於製筒期間，亦可形成於液壓成形過程，。 對實際從事本發明相關工作及熟悉本技術之人而言，當了 解本發明可進行各種不同的修正及改進：而不失所揭露概 念的精神。·所提供保護的範圍將取決於申請專利範圍.，及 法律所能允許的闡釋廣度.。 I ϋ n H· ί ϋ n n I~ ^ I n ™*iT— 11 I 11^ 一 I (請先閲讀背面之注意事項f 本頁) _fkr__I______ 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標準（CNS ) A4規格（2丨Ο χ 297公I )

Claims (1)

1. 416164 A8 ?88 --------D8 六、申請專利範圍 ' * '一- ι_ 一種電化學電池，包含： 非圓柱形容器，具有一密閉底端、一開口頂端，，及 一或多個側壁，.其中至少該一或多個側壁之—包括一徑 向向内延伸之獲向彎曲表面； 一第一電極，，位於該容器中； 一第二電極·，位於該容器中； 一隔離器’·位於該第一與第二電極間；及 一上蓋與密封總成，·组裝於該容器之開口頂端。 2.如申請專利範圍第1項之電化學電池‘，纟中該向内-曲 表面沿該非圓柱形容器之縱向長度延伸β • 3.如申請專利範園第1項之電化學電池，其中該向内彎曲 表面具有一沿該電池之縱軸方向改變之曲率値。 4_如申請專利範園第3項之電化學電池，其中該曲率値在 靠近該容器的中間部位比兩端部位大。· 5，如申請專利範園第1項之電化學電池•，其中該容器在截 面上對稱9 6. 如申請專利範圍第1項之電化學電池，.其中該第一電極 具有一外部周長，大致上緊貼該容器之内壁.，並進一步 具有一腔ί其中設有該第二電極。 經濟部中央標隼局負工消費合作社印製 7. 如申請專利範圍第6項之電化學電池.，其中該第一電極 包含一陰極.，且該第二電極包含—陽極·β 8·如申請專利範圍第1項之電化學電池，•其中該容器具有 四個侧壁，.每_側壁具有一»彎曲表面。 9.如申請專利範圍第1項之電化學電池：其中該容器之開 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8 其中該向内彆曲 -13- 申請專利範園 口頂端爲圓形、。 10.如申請專利範圍第1項之電化學電池 表面向内彎曲至少鋼筒之厚度。 u. 一種非圓柱形電化學電池，包含： 一第一電極： —第二電極.； 一隔離器，·位於該第一與第二電極間；及 一容器包覆該第-、.第二電極與隔離器.，該容器具 有-或多個側壁’至少該側壁之一具有一徑向向内延伸 〈弩曲表面*以抵抗電池中之内壓力.，及防止侧壁之凸 起。. 12·如申請專利仙第i η之電化學電池，·其中該寶曲表面 大致上沿該非圓柱形容器之縱向長度延伸。 13·如申請專利範圍第η項之電化學電池，其中該彎曲表面 具有一沿該電池之縱軸方向改變之曲率値·β 14. 如申請專利範圍第13項之電化學電池，.其中該曲率値在 靠近該容器的中間部位比兩端部位大ρ 15. 如申請專利範固第丨丨項之電化學電池，其中該容器包含 依據有四個侧壁之容器，.每一侧壁具有該彎曲表面。 16_如申請專利範園第！項之電化學電池，其中該容器在截 面上對稱。· Π. —種電化學電池，.包含：. 一非圓柱形谷器’•具有一龙閉底端與—開口頂端，該 谷器具有四個彎曲側壁，，該每一侧壁徑向向内背(曲·，以 本紙張尺度適用争固國家標準（CNS ) A4規格（2丨OX”7公釐） ------r—-----裝! (請先聞讀背面之注意事SV填寫本頁) -訂' d.------------- 416164 A8 B8 C8 D8 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印袋 申請專利範圍 抵柷來自該各器中之内壓力，並防止該側壁凸起； 第一電極，位於該容器中； 第一電極位於該容器中. 一隔離器’*位於該第-與第二電極間j及 一上蓋與密封總成：组裝於該容器之開D頂端.。 1δ.如申靖專利範圍第1 7項乏蕾仆與咖％ 闲甲i /貝义电化學電池.，其中該彎曲表面 沿該非圓柱形容器之縱向長度延伸' 19·如申請專利範圍第”項之電化學電池，其中該寶曲表面 具有一沿該電池之縱抽方向改變之曲率値。 2〇·如申請專利範圍第19項之電化學電池·，其中該曲率値在 靠近該容器的中間部位比兩端部位九β 21. —種電化學電池，包含： —谷器，.具有一密閉底端·、一開口頂端，.及至少具有 一向内彎曲凹口形成其中之側壁； 一第一電極，.位於該容器中，.其中該第一電極接觸該 谷器之一内表面；包括該至少一向内弩曲凹口之表面； 一第二電極，，位於該容器中； —隔離器，.位於該第一與第二電極間.；及 一上蓋與密封總成·，组裝於該容器之開口頂端。 22·如申請專利範園第2 1項之電化學電池ι其中該至少一向 内彎曲凹口包含眾多大致上爲圓形之凹口，。 23.如申請專利範圍第2 1項之電化學電池，_其中該至少一向 内弩曲凹口包含一向内彎曲畦槽，·形成於該容器之一周 長上。_ -14 - 本紙張尺度適用中國國家標C Α4· (21〇χ297公釐） 1 Γ 裝 訂 線 <請先閲讀背面之注^寫本頁) 416164 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 24. 如申請專利範圍第21項之電化學電池·，其中該第一電極 包含_陰極。 25. 如申請專利範圍第2 1項之電化學電池；其中該容器爲 體。. ^ 26. —種電化學電池，包含： —容器，.具有一密閉底端、.一開口頂端，·及一個或多 個延伸其間之側壁.，其中該一個或多個側壁具有至少— 向内f曲凹槽，.形成於該容器之一周長上； 一第一電極，‘位於該容器中，.並與該容器之一内表面 接觸，·包括該至少一向内彎曲凹槽之表面； 一第二電極，位於該容器中； —隔離器，-位於該第一與第二電極間；及 一上蓋與密封總成，.組裝於該容器之開口頂端。 27. 如申請專利範固第23項之電化學電池.，其中該第—電極 包含一陰極 28. 如申請專利範圍第26項之電化學電池，.其中該容器由導 電材料製成·。 29· —種生產一電化學電池的方法，包含以下步骤· 經濟部中央標隼局負工消费合作社印裝 形成一具有一或多個侧壁之容器.，且至少該侧壁之一 具有一徑向向内延伸之彎曲表面；> 設置一第一電極於該容器中；. 設置一第二電極於該容器中；. 設置一隔離器於該第一與·第二二電極間；及 组裝一上蓋與密封總成至該容器之開口頂端。 -15- -------J (請先閲讀背面之注f i填寫本I·} Μ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 416164 A8 BS C8 D8 、申請專利範圍 30.如申請專利範圍第2 9項之方法_，其中該形成容器之步驟 包括形成四個側壁.，每一側壁具有一徑向向内延伸之彎 曲表面。、 --—1L1^-----裝------訂------線 (請先閱讀背面之注意事叹次填寫本頁) 經濟部中央標準局貞工消費合作社印製 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210 X 297公釐）