A7 > A42 9 9 0 B7 五、發明說明（1 ) 相關申請案交叉參考 本案係主張於1998年10月2日提出之60/102,951號及1998 年8月21日提出之60/097,445號美國專利暫時申請案。 發明背景 本發明大致係關於一種電化學電池結構，較特別的是本 發明關於用在一電化學電池如鹼性電池之容器及集流器總 成。 圖1揭示一習知C尺寸鹼性電池10之結構，如圖示，電池 10包括一具有開口端與封閉端之筒形罐體12，罐體12最好 由一導電材料製成，使得一外蓋體11熔接於罐醴丨2封閉端 處之一底表面14，而做爲電池之一電接觸端子。 電池10通常進一步包括一第一電極材料15，以做爲正極 (亦稱爲陰極），第一電極材料15可預先成型及嵌入罐體12 ，或可模塑定位以利接觸於罐體12之内表面。以一鹼性電 池而言，第一電極材料15通常包括二氧化錳（Mn〇2)，在第 一電極15提供於罐體12内之後，一分隔件17即嵌入由第一 電極15定義之空間内，分隔件17最好爲一非織布。分隔件 17係提供用於保持第一電極材料15以及電解質與—第二電 極材料20之混合物呈實質分隔，而容許電極材料間之離子 移送。 一旦分隔件17置入由第一電極丨5定義之孔穴内，一電解 質即配送入由分隔件17定義之空間内，且随同電解質與— 第二電極材料之混合物20,第二電極材料可做爲負極（亦稱 爲陽極）。電解質/第二電極材料混合物2〇較佳爲包括—膠 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
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本紙張尺度適用中國國家櫟準<CNS)A4規格（210 X 297公董） * 442990 A7 _________ B7 五、發明說明（2 ) 質劑，以一般之鹼性電池而言，混合物2〇係由水溶液氫氧 化卸（KOH)電解質與鋅之混合物形成，鋅係做爲第二電極 材料，水與其他添加物亦可包括於混合物2〇内。 一旦第一電極15、分隔件17、電解質、及混合物2〇已形 成於罐體12内，一預先组裝之集流器總成25即嵌入罐體12 之開口端内。罐體12通常在其開口端呈略爲推拔狀，此推 拔用於在集流器總成定位之前可支承其於一要求方位上。 集流器總成25嵌入後，一外蓋體45即置於集流器總成25上 ’集流器總成25藉由將罐逋沿徑向擠壓於集流器總成25而 定位，外蓋體45随後放置且接觸於集流器總成25上。罐體 1 2之端緣1 3摺縐於集流器總成2 5之環緣上，藉以固定外蓋 體45與集流器總成25於罐體12末端内。如下所述，集流器 總成25之一功能在於對電化學電池提供一第二外部電接觸 件，此外，集流器總成25需封合罐體12之開口端，以防止 其内之電化學材料漏出此電池〇再者，集流器總成25需展 現足夠強度，以承受電池所面對之物理性誤用，此外，因 爲電化學電池會產生氫氣，因此集流器總成25應可容許内 部產生之氩氣穿透而逸出至電化學電池之外部。另，集流 器總成25應包括某些型式之壓力釋放機構，以利於電池内 之此壓力過大時可釋放之，此情況係發生在電化學電池以超 過内部生成氫氣可穿透集流器總成至電池外之速度產生時。 圖1所ττ之集流器總成25包括一密封30、一集流器釘針 40、_内蓋體44、一華司50、及複數鐵距52，所示之密 封30包括一中央轂32，其具有一孔供集流器釘針40嵌入》 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) -_ "If · ! ! — 11 訂----11111 ) 綏濟部智慧財產局員工消f合作社印製 經濟部智,€財產局員工消費合作社印製 ^ 44^ y 9 ϋ Α7 ___Β7____ 五、發明說明（3 ) 密封30進一步包括一 V形部34，其可接觸第一電極15之一 上表面1 6。 密封30亦包括一沿周邊之直立壁36，其係以環形方式沿 著密封30之周邊向上延伸’周邊直立壁36不僅用於做爲集 流器總成25與罐鱧12介面之間之密封，亦做爲一電絕緣體 以防止短路發生於電池之正罐體與負接觸端子之間。 由一硬質金屬製成之内蓋體44係用於增加硬度及支承集 流器總成2 5之徑向壓縮，藉此改善密封效率。如囷1所示 ，内蓋體44係建構以接觸中央轂部32及周邊直立壁36，依 此建構集流器總成25則内蓋趙44可容許集流器釘針40壓縮 中央轂部32 ’而亦支承罐體12内表面對周邊直立壁36之壓 縮。 外蓋髏45通常以鎳鍍鋼製成，且係建構以延伸自一由密 封30之環緣直立壁36定義之區域及呈電接觸於集流器釘針 40之一頭部42，外蓋體4 5可熔接於集流器釘針40之頭部 42 ’以防止任何接觸損失。如围1所示，當集流器總成25 嵌入罐體12之開口端時，集流器釘針40即深入電解質/第 二電極混合物20内，而於其間建立充分之電接觸《圖1所 示之範例中，外蓋髏45包括一環緣47，係沿外蓋體45之周 邊而向上延伸，藉由形成密封30之周邊直立壁36長度大於 環緣47者，周邊直立壁36之一部份可在摺縐期間摺至環緣 47上，以利防止罐體12上緣13之任意部份接觸於外蓋體 45 ° 密封30較佳由尼龍製成，在圖1之結構中，一壓力釋放 • 6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公漦） U—·-------->裝--------訂---------蜱V· (請先閱讀背面之注§項再填寫本頁) · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（4 ) 機構係提供當内部壓力過大時可釋放之，再者，内蓋體“ 與外蓋體45通常備有孔43可容許氫氣逸出至電池1〇外。圖 示之機構包括一環形金屬華司5〇與複數鐵距52，係提供於 密封30與内蓋體44之間，複數鐵距52各包括一尖端53 , 係壓抵於密封30之一薄中間部38。鐵距52偏壓於内蓋體 44之下内表面，使得當電池1〇之内壓增高且密封3〇逐漸因 向上壓向内蓋體44而變形時，鐵距w之尖端53即貫穿密封 30之薄中間部38，藉此碎裂密封3〇而容許内部生成之氣體 經過孔4 3逸出。 儘管上述集流器總成25可令人滿意地執行上述要求功能 ，但是由其截面構形可知，此特殊之集流器總成佔去電池 10内之大量空間，由於電化學電池之外部規格大體上係由 美國國家標準協會（ANSI)固定，因此，集流器總成佔用之 空間越大則電池内可用於電化學材料之空間越少。結果， 提供於電池内之電化學材料量減少，導致電池較短之使用 壽命’因此有必要增大一電化學電池内之空間，以用於電 化學活性成分。 ' 應注意的是圖1中之結構僅爲一電池結構例子，其他集流 器總成存在有較小構形且佔用電池内較少空間，惟，此集 流器總成通常是在犧牲集流器總成之密封特徵或壓力釋放 機構之性能與穩定性，而達成減少佔用空間。因此，有必 要構成_種電化學電池，其中集流器總成佔用之空間與容 器體積佔用之空間皆達到最小，而仍能保持適當之密封特 徵及一穩定之壓力釋放機構。 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4规格（210 X 297公釐） U----------J 裝·！ I 訂·! ^---1*------------ * * 4 (靖先閱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 r 442990 at _____B7_______ 五、發明說明（5 ) 本案申請日以前之一般電池所測得之外部與内部空間係 列示於圖2A、2B之列表中’其列示出用於D、c、八八及 AAA尺寸電池之空間（cc)。圖2A中亦提供可用於容納電化 學活性材料之内部空間所佔之總電池空間百分比，總電池 空間包括電池之所有空間，即包含任意内部空隙，以圖 示之電池而言，理想上總空間包括圖3A中之所有陰影線區 域，電池之「内部空間」則由囷3B中之陰影線區域表示。 本文中之内部空間係電池内可容納電化學活性材料之空間 ，以及拘限於電池密封空間内之任意空隙與化學惰性材料（ 不同於集流器釘針），此化學惰性材料可包括分隔件、導體 、及電極中之任意精性添加物。本文中之Γ電化學活性材 料J包括正、負極及電解質。 集流器總成空間包括集流器釘針、密封、内蓋禮，及負 蓋體底表面與密封之間之任意空間（如圖3C中之陰影線區 域所示），可以瞭解的是，内部空間、集流器總成空間、及 容器空間之總和係等於總空間，據此，用於電化學活性材 料之内部空間可由測量集流器總成空間與容器空間，及將 集流器總成空間與容器空間除以測得之電池總空間而確定 。容器空間包括罐體、標籤、負蓋體之空間，標籤與負蓋 體、正蓋體之間之空間，及正蓋體與罐體之間之空間（如圖 3D中之陰影線區域所示）β若標籤延伸至負蓋體上且與之 接觸，則存在於標籤與負蓋體之間之空間即包括於容器空 間内，因此亦視爲總空間之一部份，否則該空間即不包括 於容器空間或總空間内。集流器總成空間及構成集流器總 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（210 X 297公* ) «κ — irlll·! — — * ·1111111 « — — — — — I — ·· (請先閲婧背面之注意事項再填寫本頁) 442990 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明（6 ) 成空間之總電池空間百分比係提供於圖2 b中，以用於圖 2 A所列示之一般電池。 用於各電池電化學活性材料之内部空間、總電池空間、 及集流器總成空間可藉由觀察一電腦輔助設計（CAD)圖、 一照片’或包覆於環氧樹脂内且取縱向截面之電池實際截 面而決定之，利用CAD圖、照片、或實際縱向截面以觀察 及測量電池規格即可供涵蓋所有可能存在於電池内之空間 。欲測量總電池空間時，沿中央縱向對稱軸線而取之電池 截面圖係取出，且利用幾何計算以測量整個空間β欲測量 用於電化學活性材料之内部空間時，沿中央縱向對稱軸線 而取之電池截面囷係取出，且利用幾何計算以測量内部空 間之構成成分’包括電化學活性材料、空隙量及拘限於電 池密閉空間内之化學惰性材料（不同於集流器釘針）。同樣 ，欲決疋集流器總成之空間時，沿中央縱向對稱抽線而取 之電池截面囷係取出，且利用幾何計算以測量集流器總成 空間之構成成分’包括集流器釘針、密封、内蓋體、及定 義於負蓋嫌底表面與密対之間之任意空間，容器空間同樣 可由電池之中央縱向截面觀察而測量，且計算由罐體、標 籤、負蓋趙、標籤與負蓋體及正蓋髏之間之空間、及正蓋 體與罐體之間之空間所耗用之空間。 空間之測量係藉由沿其縱向對稱私線而觀察電池之一截 面取得，此舉可提供一準確之空間測量，因爲電池與其組 件通常呈軸向對稱。爲了取得一電池截面之幾何圖，電池 先置入環氧樹脂内，且在環氧樹脂固化後，置入之電池與 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4洗格（210 X 297公漦〉 — — — — ^ - I------^- — — 11 —---^ ^1--HIUIIIII1! — — •4 (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 442990 A7 _____B7________ 五、發明說明（7 ) 其組件即研磨至通過對稱轴線之中央截面。較特別的是電 池係先置入環氧樹脂中再磨短中央截面，其次，所有内部 組件例如陽極、陰極、及分隔紙皆去除，以利測量完成後 之截面，電池随後清理任意殘留之碎屑，進行空氣乾燥， 且剩餘之空間填入環氧樹脂，以於完成研磨及拋光至其中 央之前賦與電池些許之整體性。電池再次研磨及抛光直到 其中央截面爲止，隨後繪成圖式及自由測出其空間。 在將電池置入環氧樹脂之前，電池之測量係以厚度計測 出整體高度、摺縐高度、及電池之頂、底、中央處之外徑 ，此外，一相同之電池予以分解且其组件進行測量，分解 電池之組件測量包括集流器釘針之直徑、集流器釘針之長 度、集流器釘針至負蓋體之長度、及電池無標籤存在時之 頂、底、及中央處之外徑。 一旦電池完成瓶裝於環氧樹脂中及研磨至縱向對稱軸線 中央時，電池之截面圖即可做成一續·圖，一具有QC- 4000軟 體之Mitutoyo光學比較器即用於螬出電池及其個別組件之輪 廓，以利產生電池之中央截面囷。此時，電池係固定於定 位且電池組件之輪廓存於一格式，而在随後可用於固體模 組化軟體中，以利計算出電池之有利空間，惟，在取得任 意之空間測量値之前，闽式可經調整以補償未準確對齊於 電池中央之任意電池组件，此可利用截取電池之前取自電 池之値及取自分解同型電池之値而達成。例如，集流器釘 針之直徑與長度、電池之整體外徑可藉由調整圖式以包括 對應之已知截面積而較精確地構形該圖式，以利使圖式較 -10- 本紙張尺度適用中國固家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐> (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) >裝------丨丨訂--------μ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 "442990 d7 ____ B7 五、發明說明（8 > 準確地用於空間測量，密封、蓋體、及摺縐區域之細部結 構則用在其續·示於光學比較器上時。 <請先Μ讀背面之注意事項再瑱寫本頁) 欲計算空間測量尺寸時，圖式係輸入固體模組化敕體中 ’ 一固體三維空間表示藉由相關於縱向對稱軸線轉動左、 右側上之截面輪廓180度而產生。據此，各可用區域之空間 可由軟體計算’利用轉動左、右側18〇度及決定出左、右空 間相加之平均空間，此對於電池具有非對稱特性時尤爲有 利°包括任意非對稱特性之空間可依需要調整，以取得較 準確之空間測量値〇 發明概述 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 據此，本發明之一内容在於利用省略電池之集流器總成 而仍維持其功能，或提供一具有較低構形之集流器總成而 藉以佔用一電化學電池内較少空間，以解決上述問題。本 發明之另一内容在於提供電池結構具有長期較習知總成爲 少之水份損失’藉以増加電池之殼體壽命。本發明之又— 内容在於提供一具有壓力釋放機構之電池，且該機構不佔 去顯著百分比之可用電池空間。本發明之再一内容在於提 供較易製造且需用較少材料之電池結構，藉此可具有較低 製造成本。本發明之另一内容在於提供電池結構，其需要 罐體施加較少之徑向壓縮力以適度密封電池，藉此容許使 用一具有較薄側壁之罐體，因而生成較大之内部電池空間β 爲了達到上述及其他内容與優點，本發明之一電池包含 一罐體，用以容納電化學材料，包括正與負極及一電解質 ’罐體具有一第一端 '一開口式第二端、延伸於第—與第 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公« ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Γ 442990 Α7 _____Β7___ 五、發明說明（9 > 二端之間之侧壁、及一延伸過第一端之端壁；一蜃力釋放 機構’係形成於罐雜之端壁中’可在内部壓力逐漸過大時 用於自罐體内釋放之；一第一外蓋體，設於罐體之端壁上 而與之呈電接觸’及延伸過壓力釋放機構；一第二外蓋體 ’設於通過罐髏之開口式第二端；及一絕緣體，係設於罐 體與第二外蓋體之間，供將罐體呈電絕緣於第二外蓋體。 此外’部份之上述内容與優點可由本發明之一電池達成 ’其包含一罐體，用於容纳電化學活性材料，包括至少庀 與負極及一電解質，罐體具有一第一端、—開口式第>端 、延伸於第一與第二端之間之侧壁、及一延伸過第一端之 端壁’罐體進一步具有一突緣，係自罐體之開口式第二端 向外延伸向第一端；一蓋體，用於密封罐體之開口端，蓋 趙具有一環緣以環繞於突緣，且摺縐於突緣與罐體側璧外 表面之間；及電絕緣體，係提供於突緣與蓋趙環緣之間以 及罐體與環緣之間，電絕緣材料最好呈塗層型式，且真接 積置於罐體與外蓋體之至少一者上。 此外，部份之上述内容及優點亦可由本發明之一電化學 電池達成，其包含一罐嫌，用以容納電化學活性材料，包 括至少正與負極及一電解質，罐體具有一開口端及一封閉 端，及延伸於開口端與封閉端之間之側壁；—第一外蓋體 ’定位通過罐體之開口端；一集流器，係電权合於第〆外 蓋體及延伸於罐體内，以電接觸於正、負極其中一者；及 一環形密封，具有一L形截面，設於罐體與第一外蓋禮之 間，以將罐體呈電絕緣於第一外蓋體，且產生一密封於第 12· 本紙張尺度適用中國固家標準（CNS)A4規格（210 X 297公* ) l·------------y装--------訂---------1^--/---^--il·---------- (請先Μ讀背面之注意事瑣矜Λ寫本黃) * 442990 A7 B7 五、發明說明（10 一外蓋體與罐體之間，密封可進一步包括一沿垂直方向％ 伸之構件，以形成一 J形截面。依據此實例，一壓力釋放機 構較佳爲形成於罐體之一表面中，以於内部壓力過大 自罐體内釋放之。 再者，部份之上述内容及優點可由本發明之一電化學t 池達成，其包含一罐體，用以容納電化學活性材料，包括 至少正與負極及一電解質，罐體具有一開口端、— 封閉端 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、及延伸於開口端與封閉端之間之側壁；一蓋體，係定位 通過罐體之開口端及連接於罐體，蓋體具有一貫穿孔. 集流器，係延伸通過蓋體中之孔，立延伸於罐趙内以呈電 接觸於正與負極其中一者；及一絕緣材料，設於集流器與 蓋體之間，以將集流器呈電絕緣於蓋體且產生—密封於集 流器與蓋體之間。此外，電化學電池最好包括—第_接觸 端子以電耦合於集流器，及一電介質材料設於第—接觸端 子與蓋體之間，以將蓋體呈電絕緣於第一接觸端子。本案 亦提供一種製造一電化學電池之方法，其包括以下步驟. 配送活性電化學材料於一具有一封閉端與一開口端之罐體 内；設置一集流器通過一設於一蓋體内之孔；提供_電介 質絕緣材料於蓋體與集流器之間，以提供其間之電絕緣； 及組合蓋體與集流器於罐體之開口端》 ’ 再者，部份之上述内容與優點可由本發明之一電池達成 ，其包含一罐體，用以容纳電化學活性材料，包括正與負 極及一電解質’及一標籤直接印於罐體之—外表面上。組 合一電池之方法亦提供於此，其包括以下步碟：形成—具 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> ^裳--------訂---------·" 13- 442990 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（11 ) 有-開口端與-封閉端之罐體，形成—外蓋體，配送電化 學活性材料於罐趙内，以外蓋體密封罐體之開口端而於其 間提供-電絕緣層，及直接印刷一標籤於罐體之外表面上 。依此實例，罐狀隸可對應地增大，以料電池内部 空間之大幅增加，而仍保持一預定之總外徑。 本發明I上述及其他特性、優點、及目的可由習於此技 者參考以下説明書、申請範圍、及附囷而進—步瞭解及肯 定。 選_式簡單説明 圖式中： 圖1係一習知C尺寸鹼性電化學電池之截面圖； 圖2A係一列表，揭示相對之總電池空間及可用於電化學 活性材料之内部電池空間，係測自本案提出申請時—般 取得之電池； 圖2B係一列表，揭示相對之總電池空間及集流器總成空 間，係測自圖2 A之一般可取得電池； 囷3 A- 3D係一習知C尺寸鹼性電化學電池之截面圖，說明 整個電池及不同之组件空間； 圖4係一C尺寸鹼性電化學電池之截面圖，其具有依本發 明第一實例構成之低構形密封； 圖5係用於一 AA尺寸電池之第一實例調整方式局部截面 ’相較於目前用於一AA尺寸電池之習知結構調整方式局部 截面； 圖6係一C尺寸鹼性電化學電池之截面圖，其具有依本發 -14 本紙張尺度適用中困國家標筚<CNS>A4规格（210 X 297公 l· I--. θ^------ - -訂-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 I' 442 9 9 ο B7________ 五、發明說明（12 ) 明第二實例構成之超低構形密封； 圖7係一C尺寸鹼性電化學電池之截面圖，其具有依本發 明第三實例構成之超低構形密封及成型正蓋體突起； 圖8 A係依本發明第四實例構成之一 C尺寸鹼性電化學電 池截面圖，其具有一捲回式蓋體、一環形之L形或J形密封 、及一設於罐體底表面中之壓力釋放機構； 圖8B係依本發明第w實例構成之一C尺寸鹼性電化學電 池頂部截面圖，其具有一捲回式蓋體及進一步包括一L形 環形密封； 圖8C係圖8A所示電化學電池之立體分解圖，説明集流器 密封與蓋體總成之組合情形； 圖9係一電池罐體之底視圖，其具有一形成於罐體封閉端 内之壓力釋放機構； 圖10係沿圖9所示罐體通氣口之χ-χ線而取之截面圖； 圖11係一C尺寸鹼性電化學電池之截面圖，其具有依本 發明第五實例構成之飲料罐體式結構； 圖12A係圖11所示電池之局部立禮分解圖； 圖12B、12C係圖11所示電池一部份之截面囷，説明製成 飲料罐體式結構之方法； 圖12D係圖11所示電池一部份之放大截面圖； 圈13係一 C尺寸鹼性電化學電池之截面圖，其具有依本 發明第六實例構成之飲料罐體式結構； 圖14A係一列表，揭示依本發明構成之不同電池之計算所 得全部與内部電池空間； -15- 本紙張尺度適用中國國家楳準（CNS>A4規格（210x 297公着）— -l·----------)裝--------訂------11,¾.^ {請先閱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 442 9 9 〇 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（13 ) 圖14B係一列表，揭示依本發明構成之不同電池之計算所 得全部空間與集流器總成空間； 圖1 5係一C尺寸鹼性電化學電池之截面圖，其具有依本 發明第七實例構成之集流器饋送通過結構； 圖1 6係囷1 5所示電化學電池之分解組合囷；及 圖1 7係一流程圖，説明圖1 5、1 6所示電化學電池之—组 合方法。 較佳實例詳細説明 如上所述’本發明之一基本目的係在加大—電池中可用 之内部空間’供容置電化學活性材料於先前未取得之空間 ’爲了達成此目的而不致於不利地減少電池中所提供壓力 釋放機構之穩定性及不致於增加電池漏損之可能性，以下 即建議多項新穎性之調整，以用於多種尺寸之電池結構， 以下所述之調整方式可分開或併合於一電池中實施，以改 善其空間效率。 如以下進一步之詳述，可取得較大内部空間以容置電化 學活性材料之本發明多種調整方式係包括一低構形密封（如 囷4)、一超低構形密封（如圖5)、一正外蓋體突起直接設於 罐體之封閉端中以併合於超低構形密封（如囷6)或低構形密 封 '一罐體通氣口設於電池罐體封閉端中（如圖7-9)且包括 —L形與J形之環形密封（如圖8A-8C)、一飲料罐體式結構 使用併合於一罐體通氣口（如囷11)、及一飲料罐體式結構 具有一集流器餚送通過（如圖15-17)。 此外，藉由使用上述之結構，電池罐體可設有較薄之壁 -16- 本紙張尺度通用令國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公« ) -l·-------裝 i — — I — 11 訂 *-----!_-"w {靖先W讀背面之注意事項再填寫本頁) 442990 Α7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（14 ) 面，如4-8密爾，因爲以下所述之結構技術並不需如習知電 池使用較厚壁面以確保足夠之摺縐與密封°再者’依本發 明所示，一標籤可直接利用石版印刷於電池罐體之外表面 上，藉由使罐體壁面變薄及直接以石版印刷標籤於罐體外 部上，則電池之内部空間可進一步增加’因爲吾人不必考 量標籤基材之厚度即可構成一符合ANSI外部尺寸標準之電 池。 低構形密封 圖4揭示一種使用本發明第一實例低構形密封而構成之電 池，相似於圖1所示電池的是電池100包括一導電罐體112且 罐體具有一封閉端114及一供一集流器總成125與負蓋體145 定位之開口端。再者，電池100包括一正極115以接觸於罐 體112之内壁面及接觸於一分隔層117,且分隔層位於正極 115與一負極120之間。電池1〇〇進一步包括一正外蓋趙in ，係接附於罐體112封閉端之一底表面。 電池1 0、100之間差異在於集流器總成125與蓋體145，雖 然密封130相似於密封30之處爲其包括一直立壁136與一中 央轂132，且轂内設有一孔以容置一集流器釘針14〇之頭部 142 ’但是密封130不同於密封30之處爲密封30之V形部34 係呈倒置而向上延伸向内蓋體144，如编號134所示。藉由 倒置此V形部，集流器總成125可以較充分地靠置於正極115 之一上表面116上，再者，由電池10V形部34佔用之空間可 供電化學活性材料使用》 爲了再次減少集流器總成125所佔用之内部空間，内蓋體 -17- 本紙張尺度適用中賴家揉準<CNS)A4規格⑵G χ 297公爱）— -l·-------Θ 裝--------訂-----I ! ^---!|-1------------------- • * - C請先閱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 442990 A7 ____B7_ 五、發明說明（15 > 144即構成較貼服於外蓋體145之内表面，以利消除電池1 〇 内之外蓋體45與内蓋體44之間空隙。此外，藉由將集流器 總成125穩固地靠置於正極115之上表面116上，外蓋體145 之環緣147可呈平坦狀，而非電池1 〇中之向上延伸狀。藉由 將環緣147平置’集流器總成125可進一步定位接近電池；i〇〇 末端。 電池100之集流器總成125進_步不同於電池10集流器總 成25之處爲省略鐵距52與華司50，而集流器總成125係利 用在密封130内形成一緊鄰於轂132之薄化段138而具有一穩 定之壓力釋放機構。密封130之一增厚環形部139係鄰設於 薄化段138 ’而令薄化段138位於增厚環形部139與較厚轂 132之間，因此當電池1〇〇之内壓過大時，密封13〇即在薄化 部138之處裂開。依電池1〇之結構所示，内部產生之氣體係 經由内蓋體144與外蓋體145中形成之孔143逸出。 可用於容納電化學活性材料於一 D尺寸電池中且具有圖1 所示習知結構之内部空間爲44.16 cc，此爲50.38 cc總空間 之87_7%(請見圖2A列表中之對應數據）。若同樣之電池係 以圖4所示之低構形密封結構構成，則内部電池空間可増大 至44.67 cc，代表總空間50.07 cc之89.2%。以本發明低構形 密封構成之電池之内、外空間係用於—具有1〇密爾罐趙厚 度之電池，再者，藉由增大罐體壁面之厚度，其甚至可取 得較大之内部電池空間。 上述之低構形密封可見於由Gary R· Tucholski在1997年6 月27日提出之〇8/882,572號「用於電池之一 v形替片」美國 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS>A4規格（210 X 297公釐） l·------ y 裝-------訂-----------^----ψ—---------- <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 442990 B7__ 五、發明說明（彳6 ) 專利申請案，其内文在此可供參考。 圖5揭示用於一AA尺寸電池100,之低構形密封調整方式相 較於圖1所示結構用於一 AA尺寸電池1〇,之一般方式，相同 於電池100集流器總成（如圖4)之處爲電池1〇〇,之集流器總 成包括一密封130，且密封具有一倒置v形部134、一轂部 132、及一薄化部138設於較部132與一増厚部139之間。 電池100與100,之集流器總成間之基本差異在於省略電池 100之内蓋件144 ’爲了確保有足夠之徑向壓縮力施加於密 封130之直立腿件136，電池100,係使用一捲回式蓋體145ι以 替代突緣式蓋體145於電池100中且亦使用—固持件15〇。由 圖4、5可知，一捲回式蓋體不同於一突緣式蓋體之處在於 一突緣式蓋體145之環緣147呈平坦狀，而一捲回式蓋體145, 之環緣147'則沿軸向向下延伸且亦沿軸向向上折疊。捲回式 蓋想145'係在徑向提供一足狗之彈性力，以利於正常使用期 間保持密封130之直立腿件136壓於罐體112之内壁。 固持件150係提供於密封130之轂部132上部上方及周側， 以將轂部132壓於集流器釘針140，同時藉由建構固持件150 具有一 J形或L形截面，固持件150之下徑向延伸段可確使密 封130在内部歷力達到一過大程度時可在薄化部138附近破 裂。 超低構形密封 圖6揭示依本發明第二實例構成之電池，其係使用一超低 構形密封，相同於囷1所示習知電池10之處爲電池200亦包 括一筒形罐體212,係以導電材料製成。再者，一第一電極 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNSM4規格（210 X 297公釐） l·------------ In--— 訂！ -"y {請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) ♦ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 442 9 9 0 A7 _____B7_ 五、發明說明（17 ) 215最好係以模塑而形成抵靠於罐體212之内壁面，一分隔 件217亦同樣嵌入由第一電極材料215定義之凹穴内，及一 第二電極與電解質之混合物220提供於由分隔件217定義之 凹穴内。 如圖6所示，集流器總成225包括一體成型之密封/内蓋體 總成228及一集流器240通過一體成型密封/内蓋體總成228 中所設之中央孔236，集流器240較佳爲一銅釘，其包括一 頭部242與一固持突緣241，固持突緣可配合一速度螺帽250 ’以固定集流器釘針240於一體成型密封/内蓋體總成228之 中央孔236内。 一體成型之密封/内蓋體總成228包括一硬質之内蓋體210 及一利用模塑或疊層而直接形成於硬質内蓋體210上之密封 230 ’密封230較佳爲氣丁橡膠、丁基或乙晞丙晞橡膠製成 ，而硬質之内蓋體210較佳由低碳鋼1008或1010製成。由於 橡膠比一般使用於此集流器總成中之尼龍或聚丙烯材料更 易於壓縮，因此硬質内蓋體210之徑向壓縮強度不需如此大 ’内蓋體因而可用較薄及/或較軟之金屬製成，再者，金屬 以外之材料亦可採用。另，密封230可由其他材料製成，例 如呈化學惰性、防滲水、可壓縮者，且有能力結合所用之 材料以形成硬質内蓋雜210。 此外，藉由減少壓縮密封之周邊直立壁所需之徑向力， 則罐體壁之厚度可自0.010吋（1 0密爾）減小至大約0.006吋 (6密爾），或甚至可能的話爲0.004吋（4密爾）。 藉由提供一結構使橡膠材料如氣丁橡膠及丁基橡膠可做 -20· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I------*----!^裝！|訂·!--1!·^T •· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 4^-990 _____B7__ 五、發明說明（18 ) 爲密封材料’則集流器總成之滲水率可大幅減少，而藉由 減低電池之滲水率，電池之曰常保養應可增高。 硬質之内蓋體210概呈碟形且具有一中央孔218形成於其 中央以及具有複數其他孔217’中央孔218及其他孔217係自 其上表面通過硬質内蓋體2H)至其底表面。若以金屬製成， 則硬質内蓋體210較佳由壓製一片金屬而產生，惟，内蓋體 210可利用其他習知製造技術製成，隨後硬質之内蓋體21〇 可進行一表面粗化過程，例如噴砂或化學蚀刻，以加強随 後形成於硬質内蓋體210與密封230之間之結合強度。以C尺 寸電池而言，硬質内蓋禮210較佳爲〇·〇ΐ5至0.030吋厚。 硬質内蓋體210已做壓製及表面處理後，其較佳爲嵌入一 轉移模具壓床内，且製成密封230之橡膠可随後供給至其内 ’轉移模具較佳爲容許供給橡膝形成一通過硬質内蓋體 底表面之層232，層232之厚度在o.oio與〇〇2〇吋之間，且較 佳爲0,016吋》橡膠亦流入孔217而形成栓塞238，橡膠同時 流入中央孔218内以觀於中央孔218表面，但是不致完全塡 滿孔，故可提供一中央孔236供集流器釘針240随後插入。 中央孔236之直徑最好充分小於集流器釘針240之直徑，使 得襯於中央孔218内之橡膠可在集流器釘針240堪使穿過中 央孔236時明顯地壓縮於孔218内。藉由提供一固持件241於 集流器240上且壓靠於密封23〇之底層2：32，則當集流器釘針 240驅送於定位時，其速度螺帽250與固持件241配合而亦在 垂直方向壓縮其間之橡膠層232部份。藉此方式壓縮橡膠密 封於集流器釘針240附近，則集流器釘針240與一體成型密封 -21- 本纸張尺度適用中國國家摞準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） l·-----------W 裝--------訂---------^.’Ύ (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 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 442990 A7 __B7___ 五、發明說明（19 ) /内蓋體總成228之間介面所發生之漏茂可能性即可大幅降低。 藉由上述方式以橡膠密封栓塞238填入孔217内，即可提 供一恩力釋放機構，其不僅功能穩定，且在内部壓力釋放 後可有效地重覆密封。當内部壓力達到視爲過量之程度時 ，過量之壓力在至少其中一栓塞238處破裂，以利迅速释放 内部產生之氣體。發生破裂時之壓力可依選用於密封之材 料、密封材料之厚度、及孔217之直徑而做控制，再者，由 於橡膠密封材料之彈性，因此橡腰栓塞238大體上可在恩力 釋放後假設爲其原始狀態，故其不同於習知集流器總成所 用通氣機構，本發明之壓力釋放機構不致於集流器總成内 產生一永久性之孔使電化學材料循此漏失，再者，其大爲 減低電池内部成分惡化，因此可延長電池使用壽命。 雖然只有栓塞238中之一孔217需提供做爲一壓力釋放機 構，但是增添之穩定性可藉由提供複數牧此栓塞孔而取得 ，不同於先前技藝之釋放機構結構的是，本發明容許複數 可獨立操作之釋放機構。即使是包括複數鐵距之圖1所示壓 力釋放機構仍依賴華司50倒置用於任意鐵距，以貫穿密封 ，惟，本發明集流器總成中所提供之各栓塞孔並不相互依 存，故其整體上可用於一較穩定之壓力釋放機構。 如圖6所示，密封230具有一直立壁235，係直接形成於硬 質内蓋體210之一環緣上，藉由提供此直立壁235，一充分 密封可在集流器總成225嵌入罐體212時產生。此密封可藉 由形成密封230之外徑大於罐體212之内徑而增強，使内蓋 體210將直立壁235壓縮抵靠於罐體212之内表面。 -22- 本紙張尺度適用中困國家摞準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） l·--丨丨丨 t___!^裝------- 丨訂----l__!^r (請先閱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杜印製 442990 Α7 Β7 五、發明說明（20 ) 密封230可另外形成包括直立壁235之一延伸部237，其沿 垂直方向向上延伸通過内蓋體21 〇之上表面，藉由提供延伸 段237，密封230可使用做爲罐體212摺縐端224與外蓋體245 環緣之間之一電絕緣體。
雖然圖示之密封230包括一連續層232通過内蓋體210之整 個底表面，但是習於此技者可瞭解到密封230並不需要形成 於内蓋體210之整個底表面上，特別是若内蓋體210由惰性 塑膠材料製成時。依據製成密封23〇與内蓋體210之材料特 徵，一結合劑可施加於内蓋想210表面，使該表面接觸且結 合於密封材料23(M —旦密封230已模塑於内蓋體210且集流器釘針240穿過一 體成型密封/内蓋腫總成228之中央孔236及穿過固持件240 時，外蓋體245即放置於集流器總成225之上表面上，且較 佳爲熔接於集流器釘針240之頭部242。随後，接附有外蓋 體245之集流器總成225係嵌入電池罐體212之開口端内，爲 了在摺縐前將集流器總成225定位，集流器總成225之底表 面即靠置於第一電極215之一上表面216上，因此集流器總 成225可用一定程度之施力以嵌入，使密封230之底層232可 在開口於電極215上表面216上之電池罐體内均衡地停置。 若第一電極215係利用模塑定位於罐體212内而形成，則 第一電極215之構成方式最好如同共同讓與之Gary R. Tucholski多人在1998年3月6日提出之09/036,115號「使用電 極支承件用於密封之電化學電池結構」美國專利申請案所 示，以防止第一電極215模塑所生之閃光干涉於集流器總成 -23 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（210 X 297公釐〉 -i— I -- I !^裝！|訂· — — —---— 轉》 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 442990 ___B7___ 五、發明說明（21 ) 提供之正確對齊與密封，此09/036 115號美國專利申請案内 文在此可供參考。 藉由靠置集流器總成225於電極215上，罐體212可在其開 口端處摺縐，以提供一抵於電極215之朝下施力，因此，用 於圖1所示習知電池結構中之較高構形摺縐可改代以一低構 形之摺縐，藉此在電池内產生大約〇·〇6〇吋以上之空間。 具有圖6所示結構之一集流器總成225具有遠低於圖1所示 習知集流器總成者之構形，因此，使用集流器總成225之電 池200可包括較大量之電化學材料215、220，JL電池之使用 壽命因而增加，除了其低構形外，集流器總成225亦有足夠 封閉與電絕緣性〇此外，本發明之集流器總成提供一壓力 釋放機構，不僅穩定且具有多重可獨立操作式壓力釋放機 構之優點，及當通氣後可局部再次密封，以防止電化學材 料随後漏出電池外。再者，本發明之集流器總成提供改善 之滲水性特徵，以增加電池之使用保養。 利用囷6所示超低構形密射而構成之不同尺寸電池可用於 容納電化學活性材料之計算所得總空間（cc)及内部空間（cc) 皆提供於圖14A之列表中，由闽14A之列表可知，用於此電 池之内部電池空間大致上係大於習知一般電池者，例如一 使用超低構形密封之D尺寸電池具有45.53 cc内部空間供容 納電化學活性材料，此爲50.07 cc總空間之90.9%，其大於 圖2A所列示習知電池任一者測得之内部空間。再者，對於 具有8或6密爾厚度之電池而言，内部電池空間可進一步大 幅增加，計算所得之總空間（cc)進一步揭示於圏14B之列表 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4规格（210 X 297公釐〉 y ί ! β I i I i y *' (請先閱婧背面之注#^項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局具工消費合作社印製 A7
•· 9 3 Q B7__«««««_ 五、發明說明（22 ) 中，以比較於利用圖6所示超低構形密封製成之不同尺寸電 池之集流器總成空間。此處定義之集流器總成空間包括集 流器釘針、内蓋體、及負蓋體底表面與密封之間之任意空 間，而此處定義之容器空間包括罐體、標籤、負蓋體所用 之空間、標籤與負蓋體、正蓋體之間之空間、及正蓋體與 罐體之間之空間。可以瞭解的是，電池之總空間係等於可 用於電化學活性材料之内部空間、集流器總成空間、及容 器空間之總和，電池之總空間、集流器總成空間、及容器 空間則由電池之中央縱截面圉之CAD圖觀察決定。由圖14B 之列表可知，集流器總成空間大致上小於任一習知電池者 ，應瞭解的是集流器總成空間係利用超低構形密封結構而 減小，例如在超低構形密封中消耗之集流器總成空間爲 1.89 cc，此爲圖14B所示50.07 cc總空間之3.8% ;反之，其 小於囷2 B所列示習知電池測得之任意集流器總成空間。容 器空間亦可減小，同樣，對於具有一較小罐髏厚度爲8或6 密爾之電池而言，内部電池空間可進一步大幅增加，而容 器空間減小。 上述超低構形密封及超低構形密封之多個變換實例可見 於共同讓與之由Gary R_ Tucholski在1998年3月6EI提出之 09/036,208號「用於一包括一體成型密封/内蓋體之電化學 電池之集流器總成」美國專利申請案中，其内文在此可供 參考。 具有形成正突起之低構形密封及超低構形密封 如圖7所示’圖6中之第二實例可調整爲具有突起270 ,做 -25 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格(210 X 297公爱1 ~ l·-----il— y裝·ί I--—訂*---11 I I I •· (請先閲讀背面之沒意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^ 442990 -' A7 _______B7 五、發明說明（23 ) 爲直接設於罐體212封閉端214’内之正電池端子，依此，存 在於罐體212封閉端214與正外蓋體211之間之空間（如圖6) 可用於容納電化學活性材料，或提供空間用於氣體之收集 ’否則氣體會存在於電池内。習於此技者可進—步瞭解， 圖4中之第一實例同樣可做調整’即正外蓋體突起直接形成 於罐趙112底部，雖然直接形成突起於罐趙底部中而取得之 増加電池空間並未示於圖14 A之列表中，但是習於此技者應 瞭解到内部空間通常僅大於列表中所示超低構形密封或低 構形密封空間1%，而其係設有一分離式蓋體。 盘_成於罐體底部且具有L形密封之懕力錄放嫌Μ 依本發明第四實例製成之一電化學電池3〇〇係揭示於囷 8Α至8C，電池300不同於習知電池結構之處在於一壓力釋 放機構370形成於罐體312之封閉端314中，因此，複雜之集 流器/密封總成可代之以耗用較少空間且具有較少組件之集 流器總成，因而可取得大幅改善之内部電池空間效率β如 圖8Α、8Β、9、10所示，壓力釋放機構370係藉由提供一 槽道372於罐趙312底表面中而形成，此槽道之形成則利用 鑄造罐體312之一底表面、在底表面中切削出一槽道、或在 模製出正極時於罐體底表面中模製稽道〇以_ ΑΑ尺寸之電 池而言，鑄造槽道底部之金屬厚度大約2密爾，而以一；〇尺 寸之電池而言，轉造槽道底部之金屬厚度大約3密爾。槽道 可形成爲一大約300度之弧形，藉由保持槽道形成之形狀略 呈開口狀，壓力釋放機構將具有一實用之榧接。 槽道372外接區域之尺寸較佳爲經過選定，使得一旦因過 • 26- f紙張尺度適ώ中國國家標準<CNS)A4規格（210 * 297公漦) l·--ίίί — !^裝 i I! — 訂！！---始 -* (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Α7 442 9 9 Ο Β7 五、發明說明（24 ) 大内部壓力而造成破裂時，槽道372内之區域可在外蓋體 311之正突起内之極接處框轉，而不致干涉到外蓋件3Π。 大體上，由槽道372定義之區域尺寸以及槽道之選定深度係 依據罐體直徑及壓力釋放機構欲破裂時之壓力而定，且容 許内部產生之氣體逸出。 不同於先前技藝將壓力釋放機構形成於罐體側邊或末端 内’本發明之壓力釋放機構370係定位於外蓋體311下方， 以防止當破裂時電化學材料有害地自電池直接喷出。再者 ，若電池串聯於其他電池而使用，使得電池正端子之末端 壓抵於另一電池之負端子，外蓋體31 i提供於壓力釋放機構 370上即容許機構370在正突起下方向外弩曲且最後斷裂。 若外蓋體311未存在於此環境下，二電池之間之接觸即可防 止壓力釋放機構破裂。再者，若外蓋體311未提供於壓力釋 放機構370上方’則位於電池正端處之壓力釋放機構較易於 受損。外蓋體311亦遮蔽壓力釋放機構370免於受到周侧環 境之腐蚀，因而減少過早通氣及/或漏淺之可能性，因此， 藉由形成壓力釋放機構於外蓋體下方，則本發明可克服相 關於先前技藝結構之問題，且其提供一廣用之壓力釋放機 構於一電池β 因爲一壓力釋放機構形成於一電池罐體底表面中可不需 要一複雜之集流器/密封總成，因此電池之開口端可利用結 構技術加以密閉，其先前未利用是因爲需供氣體逸出壓力 釋放機構至電池外。例如®8Α、8Β所示，罐體312之開口 端可藉由放置一 J形截面之尼龍密封330或一 L形截面之尼龍 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格<210 * 297公藿） I I τ I I Hf I I I 1 . - I I I I I I I 一^«— — — — — — I— ^ •* {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杜印製 442990 Α7 Β7 五、發明說明（25 ) 密封330'於罐體312開口端内而封閉之，並嵌入一具有捲回 式環緣347之負外蓋體345於尼龍密封330或330·内，及隨後 摺縐罐體312之外緣313以定位密封330或33(V與蓋體345。爲 了協助定位密封330或330'，一頸緣316可形成於罐髏312開 口端周侧，尼龍密封330或330'可塗覆以柏油，以防護於電 化學活性材料及提供較佳之密封性。 請特別參閲圖8 A、8 C，環形尼龍密封330係揭示設有一 J 形截面，其包括一位於最外緣之延伸垂直壁332及一位於密 封徑向向内側之較短垂直壁336，五具有一形成於垂直壁 332、336之間之水平基件334。藉由設有短垂直段336，環 形密封可視同具有一J形或L形截面，應可瞭解的是J形尼 龍密封330亦可不具有短垂直段336，而形成圖8B所示之平 坦狀L形截面。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁> 請特別參考圖8 C，説明圖8 A所示電化學電池之組合情形 。筒形罐體312設有側壁以定義開口端與頸緣316，可在罐 體封閉之前用於容置内部之電池材料。罐體312内設有活性 電化學電池材料，包括正、負電極與電解質，以及分隔件 及任意添加物》外蓋體345備有集流器釘針340熔接或固定 於蓋體345之底表面，其與環形尼龍密封330皆组裝及嵌入 罐體312之開口端，以封閉罐體312。集流器釘針340最好以 點熔料342熔接於外蓋體345之底侧，集流器釘針340與蓋體 345結合於密封330而構成集流器總成，集流器總成則嵌入 罐體312内，使外蓋體345之捲回式環緣347抵於用以支承密 封330之頸緣316上方之環形密封330内側壁面。集流器總成 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4蜆格（210 X 297公釐） 五、發明說明（26 ) 強迫留置於罐體312之開口端内，以利緊密結合及封閉罐體 之開口，罐體312之外緣313随後向内摺，而在軸向迫使密 封330與外蓋體345定位。 復參閲囷8Β，外蓋體345之内側表面及集流器釘針34〇之 至汐一頂部係進一步揭示塗覆一抗腐蚀之塗層344，抗腐蚀 塗層344包括在電化學性上相容於陽極之材料，此電化學性 相容材料之範例包括環氧樹脂、鐵弗龍<»、聚缔烴、尼龍、 彈性材料、或其他任意惰性材料、單獨或與其他材料之併 合。塗層344可用喷塗或塗覆的，且其較佳爲覆蓋於曝露在 電池正、負電極上方空隙區域中活性材料之外蓋體345内侧 表面與集流器釘針340部份，亦應瞭解的是，蓋體345之内 側表面可鍍以錫、銅或其他同樣在電化學性上相容之材料 。藉由提供抗腐蝕塗層344，外蓋體345與集流器釘針340之 腐蝕即可減少及/或避免’其有利於減少發生在電化學電池 内之氣體量，而減少電池内之產氣即可減少内部壓力建立。 如圖14Α所示’在「罐體底部之壓力釋放」及「含有薄壁 之罐體底部中壓力釋放」諸列中，使用圖8Α所示結構之一 D尺寸電池在罐體壁面爲10密爾厚度時係具有一呈93.5%空 間之内部空間，且當罐礅壁面爲8密爾厚度時則具有一呈 94.9%空間之内部空間》如圖14Β所示，使用圖8Α所示結構 之一 D尺寸電池在罐體壁面爲1〇及8密爾厚度時則具有2 % 總空間之一集流器總成空間。具有相似結構之C、ΑΑ、 ΑΑΑ尺寸電池在内部空間效率上亦呈現顯著之改善，如圖 14 Α之列表所示。 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（210 X 297公釐） <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) >裝 訂---------嫜 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 »<44299 0 五、發明說明（27 ) 飲料罐體式結槿 圖8 A-10所示壓力釋放機構之使用可進一步容許圖11所 示飲料罐體式結構之使用，所示飲料罐體式結構不同於其 他型式電池密封結構之處在於其並不需要任何型式之尼龍 密封廢入罐體412之開口端内，而是負外蓋體445利用習知 將一食物或飲料罐體頂部封合至罐體筒形部之密封技術， 以固接於罐體412之開口端，此種密封結構先前並未考慮用 於封閉電池，因爲其並未能穩定地容許負外蓋體絕緣於罐 體。 製造一具有囷11所示結構之電池的方法將參考圖12A_ 12D而説明之。在將負外蓋體445接附於罐鱧412開口端之前 ’ 一集流器釘針440係溶接於蓋想445之内表面，其次如圖 12A所示，蓋體445之内表面以及蓋體445上表面之周迻部係 塗以一層電絕緣材料475，例如環氧樹脂、尼龍、鐵弗龍® 、或乙烯基。延伸於蓋體445底部與負極/電解質混合物12〇 之間空隙區域内之集流器釘針440部份亦塗以電絕緣物，此 外，罐體412之内與外表面亦在罐體開口端之區域中塗覆。 此塗層475可利用喷霧、浸潰、或靜電沉積而直接施加於罐 體與蓋體，藉由提供此一塗層，負外蓋體445即可電絕緣於 罐體412。 藉由施加絕緣塗層於接近電池内部空間内空隙區域之電 池罐體、蓋體及集流器釘針等區域，諸區域即可免於腐蝕 ，雖然由上述單層環氧樹脂、尼龍、鐵弗龍®、或乙烯基材 料組成之一塗層可用於防止此腐蝕，但是可知的是塗層亦 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公* ) (請先閱讀背面之注$項再填寫本 Θ裝------- 1訂---------轉 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 442 9 9 〇 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印？4 五、發明說明（28 ) :禾用—不同材料層施加’或由單層不同材料施加於不同 成分區而製成。例如蓋體之周邊區可塗以單層材料，以做 爲一電絕緣體及-抗蚀廣，而蓋體内表面上之中央部可塗 以單層材料’以做爲抗蝕層但是無電絕緣體功能，此材料 例如包括柏油或聚酿胺。另者，罐體或蓋體任—者可塗以 一材料，做爲一電絕緣體及抗蝕層，而此二組件之另一者 則塗以一材料，而僅做爲一抗蝕層。依此，電絕緣可依需 要處而提供（即蓋體/罐體介面之間），而局部定義出電池内 部空間中空隙區域之表面仍可防護於電池内之電化學材料 腐蝕效應。再者，藉由使用不同材科，材料可經選定，而 以較低成本或呈現理想特徵達成所需功能。 欲協助外蓋體445封閉於罐體412，一習知之密封劑473可 施加於蓋體445環緣470之底表面，一旦密封程序完成時， 密封劑473即移入圖12D所示之位置。 一旦集流器釘針440己接附於外蓋體445且電絕緣塗層已 施加後，外蓋體445即置放於罐體412之開口端上，如圖12B 所示。罐體412最好具有一向外延伸之突緣450形成於其開 口端處’再者，外蓋體445最好具有一略爲彎曲之環緣47〇 且貼服於突緣450之形狀。一旦外蓋體445已置放於罐體412 之開口端上，一接合夹頭500放置於外蓋體445上，使接合 夾頭500之一環形向下延伸部502由一形成於外蓋體445内之 環形凹穴472容置。其次，一第一接合捲510在一徑向移向 蓋體445之環緣470，當第一接合捲510移向環緣470及突緣 450時，其弧形表面使環緣470摺繞於突緣450 ;再者，當第 31 本紙張尺度適用中國國家標单<CNS)A4规格（210 χ 297公爱） l·—：--------> 裝--------訂 * (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 ^42 990 A7 ___B7_____ 五、發明說明（29 ) 一接合捲510朝徑向向内移動時，接合央頭50〇、罐體412、 及外蓋趙445皆相關於一中心輕線旋轉，使環緣470相關於 罐體412之全部周邊而摺繞於突緣45〇 ;又，當第一接合捲 510繼績朝徑向向内移時，突緣45〇及環緣47〇即向下摺至圖 12C所示之位置。 在環緣470及突緣450已摺至圖12C所示之位置後，第一接 合捲510係自罐體412移開，且一第二接合捲52〇沿徑向朝内 移向突緣450及環緣470。第二接合捲520具有一不同於第一 接合捲510者之構形，第二接合捲52〇施加足夠之力於突緣 450及環緣470，以將摺疊之突緣與環緣壓扁於罐體412之外 表面，i其係由接合央頭5〇〇支承。此程序之結果爲罐體 412之環緣470摺繞於突緣450下方，且摺縐於突緣450與罐 體412壁面外表面之間，如圖u、12D所示，一密閉封合因 而可由此程序形成。 爲了説明此密封型式之密閉性質，依本發明實例而構成 之一D尺寸罐體係填入水，—如囷〗所示以習知密封構成之 D尺寸罐體，二罐體皆保持在71。〇且經稱重以判斷水份自 罐體損耗之量，習知結構爲每星期損耗27〇毫克，而本發明 之結構在相同時間内並未失去任何重量。此結果可利用 KOH(氫氧化鉀）電解質予以確認，習知結構每星期損耗5〇 毫克，而本發明之結構仍未損失任何重量。 習於此技者可知，飲料罐體式結構使用電池内部最少之 空間，減少製造電池所需之製程步驟數量，及大幅減低材 料成本與製程成本，此外，罐醴之厚度可大幅減小至6密爾 •32- 本紙張尺度適用中國國家楳準<CNS>A4规格<210 X 297公《 ) l·------- Θ&· — !----t-------I . ^ (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
r Λ Λ ；：" 9 U A7 ______B7____ 五、發明說明（30 ) 以下，因此可増加用於容納電化學活性材料之内部空間。 例如以一 D尺寸電池而言，用於容納電化學活性材料之總 電池空間百分比可高至97%空間，而集流器總成空間可低 至1 · 6 %空間，其他尺寸電池之空間係包括於圖τ 4A、〗46之 列表中。 藉由使用本發明之密封結構，不僅罐體之壁厚可減小， 可用於形成罐體之材料數量亦因減低罐體展示所需之強度 要求而増加，例如上述之本發明結構可以鋁或塑膠用於罐 體，而非目前所用之鍍鎳鋼。 飲料罐體結構之一變化型式係揭示於圖13中，在揭述之 實例中電池罐體先形成一具有二開口端之管件，管件可利 用習知技術抽拉、溶接、焊接、黏接，管件可由鋼、鋁、 或塑膠製成。如圖13所示，管件定義出罐體612之側壁614 ’管件之一第一開口端随後利用上述之飲料罐體密封技術 固接一内蓋雜616而封閉之，不同的是内蓋禮616與侧壁614 之間不需要電絕緣。一正外蓋體618可熔接或固接於内蓋體 616之外表面，電池隨後填充且一負外蓋體645以相同於上 述方式固接於罐體612之第二開π端。 罐體上之印刷橾碑 如上所示，本發明之電池結構可併合用於一印刷標籤， 而非目前使用之標籤基材，現有之標籤基材具有3密爾厚度 ，由於此標籤基材重疊而沿電池長度形成一接缝，諸習知 標籤實質上增加大約10密爾直徑及13密爾電池摺縐高度， 結果電池罐體需具有一經過選定以配合標籤接缝厚度之直 -33 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（210 X 297公釐） L--If--Γ---- I I--- 訂------— ·'" -* (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) f A4299 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（31 ) 杈，以符合ANSI尺寸標準。惟，藉由依據本發明將—石版 印刷標籤直接印於罐體之外表面上，罐體之直徑可對應地 増大至大約10密爾，罐體之此項直徑增加則可増大電池之 内部空間。除了飲料罐體結構外，圖14A、14B列表中之所 有電池皆包括基材標籤’具有基材標籤之電池之内部空間 可對一D尺寸電池增加2%(1‘〇2 cc)、對一 C尺寸電池增加 2.6%(〇.65 cc)、對一 AA尺寸電池增加3.9%(0.202 cc)、及對 一八八八尺寸電池增加5.5%(0.195(^)，且標籤係直接印於罐 體外部上。標籤亦可利用轉印技術以印於罐體上，其中標 籤之影像先印於一轉移介質上，随後直接轉移至罐體外部 上。扭曲之石版印刷亦可使用，使得故意扭曲之圖案印於 平坦材料上’以利於平坦材料形成電池罐體之管件或筒件 時可配合平坦材料之後績應力扭曲。 在印製石版印刷標籤之前，罐體之外表面最好先予以清 潔，爲了強化印刷物對罐體之黏接，底漆之底塗層可施加 於罐體之外表面，印刷標籤随後直接利用習知之石版印刷 技術以施加於罐體上之底塗層頂面上。一亮光漆覆層最好 施加於印刷標籤上，以覆蓋及防護印刷標籤，且亦做爲一 電絕緣層。印刷標籤可利用高溫加熱或紫外線技術固化。 由於使用印刷標籤，一習知標籤基材之厚度係大幅減小 至大約0.5密爾之最大厚度，特別是底塗層之厚度爲大約 0.1至0.2密爾’印刷層具有大約。^密爾厚度，及亮光漆 覆層具有大約0.1至0.2密爾厚度，藉由減小標籤厚度，罐 禮可増大直徑，藉此提供增加活性電池材料之可用空間， -34- 本紙張尺度適用中國國家標準（Cns)A4規格（210 X 297公轚） l·--Γ — —·------ ---I I--—訂·1 — 1 — *^v • · <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^ 4429 9 Ο Α7 _Β7___ 五、發明說明（32 ) 而保持電池之一預定外徑。 具有饋送通過集流器之飲料鏘艚 參閲圖1 5，一電化學電池700係揭示設有一依據本發明第 七實例之饋送通過集流器，相似於具有圖i i所示飲料罐體 式結構之電化學電池400的是，電化學電池700包括一導電 罐禮712 ’其具有一封閉端314及一開口端供一小空間集流 器總成725與外負蓋體750組裝於内。電化學電池7〇〇包括一 正極115，以接觸於罐體712之内壁，以及接觸一位於一正 極115與一負極120之間之分隔件117，正極115在此亦稱爲 陰極，而負極120稱爲陽極❶應瞭解的是，材料類型及其在 電化學電池内之位置可在不脱離本發明内容下改變。 電化學電池700亦包括一形成於罐體712封閉端314中之壓 力釋放機構370，此可供採用小空間之集流器總成725 ,而 比習知之集流器總成消耗較少之空間，因此可取得改善之 内部電池空間。壓力釋放機構370可形成如圖8A、8B、9 、10所示之槽道狀，此外，一正外蓋體311連接於罐體712 之封閉端且重疊於壓力釋放機構370 ,正外蓋體311之組合 與位置係相關於囷8A之説明。 電化學電池700包括一集流器總成725，用於封閉罐體712 之開口端，集流器總成725包括一呈電接觸於負極120之集 流器釘針740，集流器總成725内亦包括一第一或内蓋體745 ，其内部形成一中央孔751，集流器釘針740即設於及穿過 内蓋體745中之孔751。一電介質絕緣材料744係設於集流器 釘針740與第一蓋體745之間，以提供電介質絕緣於其間， -35- 本紙張尺度遇用中國國家楳準（CNS)A4规格（210 297公* ) <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ^裝--------訂---------蜱 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4429 9 Ο 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7___ 五、發明說明（33 ) 據此，集流器釘針740呈電隔離於内蓋體745。電介質絕緣 村料744係一有機巨分子材料，例如一有機聚合物，且可包 括環氧樹脂、橡膠、尼龍、或可抗氫氧化鉀侵蝕且在鹼性 電池t氫氧化鉀存在情況下不致腐蝕之其他電介質材料， 電介質絕緣材料係依以下說明方式組合。 内蓋體745依序連接及封閉於罐體712之頂開口端，内蓋 體745可藉由形成一雙重接合於環緣45〇、47〇處而嵌入罐體 712及封合於罐體712，如圖U_13所示，本發明第七實例 雖然配合一雙重接合之罐體_蓋體封閉件做説明，但是可以 瞭解的是其他罐體-蓋體封閉件在不脱離本發明内容下仍可 採用。 依據第七實例以直接連接於罐體7n與内蓋體？45之間之 電化學電池700最好提供一壓力密封於其間，但是在内蓋體 745與罐體712侧壁之間並不需要做電隔離，而是集流器釘 針740絕緣於内蓋體745，使電化學電池之負與正端子相互 呈電隔離。罐體712與内蓋體745之間雖然不需要保持電隔 離’但是其較佳爲一密封劑施加於將罐體接合於蓋體之封 閉件處’以利適當密封罐體，適合之密封劑可如圖1 J _丨2D 所示電池中使用者。可以瞭解的是，沿著絕緣材料之封閉 件可内部建立之壓力，且此大於壓力釋放機構37〇釋壓時之 通氣壓力。 爲了依照可接受之電池標準而提供一可接受之外部電池 端子’電化學電池700進一步包括一呈電接觸於集流器釘針 740之外蓋體750，外蓋體750可利用點熔接物742熔接，或 l· I —Γ— ΙΓ------ ---— I 訂·！ 轉v '1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 36 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） A7 ^ 442990 B7 五、發明說明（34 ) 者電連接於集流器釘針74〇 β爲了確使外蓋體75〇與内蓋體 745之間有正確之電絕緣，一電介質材料如環形墊748係設 於外負蓋體750與内蓋體745之間，適合之電介質材料包括 尼龍' 其他彈性材料、橡膠、及環氧樹脂，係施加於内蓋 體745頂表面上或外蓋體750底表面上，據此，一可接受之 標準電池端子即可提供於電化學電池7〇〇之負端。 本發明第七實例之電化學電池7〇〇組合情形係説明於圖1 6 之組合圖中，且其進一步揭示於圖丨7之流程圖中。電化學 電池700之組合方法770包括提供罐體712,且罐體設有一封 閉之底端及開口之頂端。步驟774包括放置活性電化學材料 於罐體712内，其包括負極、正極、及一電解質，以及分隔 件與其他電池添加物一旦活性電化學電池材料置入罐體 712内時，罐體712即準備以集流器總成725封閉及密封，封 閉罐體之前，集流器總成係依步驟776藉由先將集流器釘針 740沿著一絕緣材料環，而置入一設於内蓋體745中之孔751 内。集流器釘針740放入絕緣環744之開口 742内，絕緣環包 括一環形或碟形環氧樹脂，可提供電介質絕緣及可加熱以 再成型與定置於内蓋體745與集流器釘針740之間。另者， 其他有機巨分子電介質絕緣材料可用於替代環氧樹脂，例 如一橡膠環、一彈性材料、或可在集流器釘針740與内蓋體 745之間形成適當絕緣之其他電介質材料。内蓋體745中亦 設有一凹穴755，其係位於頂表面内且相關於孔751而位於 中央處^ 依據較佳實例，絕緣材料環744係位於内蓋體745頂部上 _ 37 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS>A4規格⑵0X 297公~ K---fllf--------I I---^ίιιιιί·^ • * (請先閱讀背面之注§項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印數 442990 A7 ______B7_____ 五、發明說明（35 ) 之凹穴755内，且集流器釘針740之頂頭部位於其上方。在 步驟778中，絕緣環744组合於集流器釘針740與蓋體745， 且絕緣環744加熱至相當高之溫度，而足以熔化圈環744， 使圈環744再次成型及流入蓋體745中之孔751，以利提供連 續式電介質絕緣於集流器釘針740與内蓋體745之間。以一 由環氧樹脂製成之圈環744而言，2 0 °C至200°C溫度持續數 秒至24小時即可適度再成型及固化絕緣材料，一旦電介質 材料744形成適度絕緣於集流器釘針740與内蓋體745之間時 ，絕緣材料最好在步驟780中冷却。在加熱與冷却步驟778 、780期間，集流器釘針740定位於孔751内之中央，使針針 740不致接觸到蓋體745。隨後在步驟782中，一電介質絕緣 墊748如一環形電介質誓係設於内蓋體745頂部上，且自釘 針740周邊沿徑向向外延伸。在步驟784中，集流器針針740 與墊片748頂部上設有一導電性負蓋體750，其係熔接或形 成電接觸於集流器釘針740。一旦集流器總成完全組合時， 集流器總成隨後連接於罐體，以密封由步骤786中提供之開 口端。罐體封閉可採用一雙重接合封閉，或其他適當之罐 體封閉技術。此外，組合方法770包括連接一第二外蓋體至 罐體封閉端之步骤788，且其最好重疊於壓力釋放機構3 7〇。 本發明雖然在前述中主要應用於驗性電池，但是習於此 技者可知，相似效益可在使用本發明於其他電化學系統之 電池中取得。例如本發明結構可用於基本系統中，例如碳 鋅及錢電池及可充電式電池中，例如鎳鎘、金屬氫化物、 及鋰電池。再者，本發明之特定結構可用於未加工之電池 -38- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------Γ--— ！-^裝------ 訂-------梭 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ir 442 9 9 0 A7 B7_ 五、發明說明（36 ) 内（即電池組或多單元式電池中所用之無標籤電池）。此外 ，雖然本發明已相關於筒形電池做説明，但是本發明之特 定結構仍可用於構成稜鏡形電池。 上述説明應僅視爲較佳實例，本發明之調整型式可由習 於此技者及達成或利用本發明者爲之，因此，可以瞭解到 圖式及前述之實例係僅供説明，而非偈限本發明之範固， 其應依專利法規定而由以下申請範園定義之。 l·--k- — —f!·! W 裝---！！— 訂·—11 — -M'^- (請先閱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 3Θ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（210 X 297公« )