4 42991 A7 B7 五、發明說明（1 ) 相關申請案交又春者 本案係主張於1998年10月2日提出之6〇/1 〇2,951號及1998 年8月2 1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〗2最好 由導電材料製成，使知—外蓋趙11溶接於罐體12封閉端 處之一底表面14 ’而做爲電池之一電接觸端子。 電池1 0通常進一步包括一第_電極材料i 5，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！ 5通常包括二氧化錳（Mn〇2)，在^ 一電極15提供於罐體12内之後，—分隔件17即嵌入由第— 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^ 移送a —旦分隔件17置入由第一電極15定義之孔穴内，—電解 為「配送入由分隔件17定義之空間内，且隨同電解質與— 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 本纸張尺度適用中®®家標準（CNS)A4規烙（210 * 297公g ) 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 填… 頁 釘 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 442991 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_ (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。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 —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’一預先組裝之集流器總成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2 5嵌入後’一外蓋體4 5即置於集流器總成2 5上 ’集為器總成25藉由將罐體沿徑向擠壓於集流器總成25而 定位，外蓋體4 5随後放置且接觸於集流器總成2 5上。罐體 12之端緣13摺縐於集流器總成25之環緣上，藉以固定外蓋 體4 5與集流器總成2 5於罐體1 2末端内。如下所述，集流器 總成2 5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2 5需封合罐體1 2之開口端，以防止 其内之電化學材料漏出此電池。再者，集流器總成2 5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2 5應可容許内 部產生之氫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所示之集流器總成2 5包括一密封3 0、一集流器釘針 40、一内蓋體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。 本纸張尺度適用中因國家棉準（CNSM4規格（210 * 297公坌〉 44299 t A7 ______B7__ 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— 上表面1 6。 密封3 0亦包括一沿周邊之直立壁3 6，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2 5與罐體1 2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之控向壓縮，藉此改善密封效率。如圖^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2 5則内蓋體4 4可容許集流器釘針4 〇壓縮 中央毅部32，而亦支承罐體12内表面對周邊直立壁36之壓 縮。 經濟部智慧財產局員工消費合作钍印公 外蓋體4 5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45可熔接於集流器釘針4〇之頭部 42，以防止任何接觸損失。如圖！所示，當集流器總成” 嵌入罐體12之開口端時，集流器釘針4〇即深入電解質/第 二電極混合物20内’而於其間建立充分之電接觸β圖1所 示之範例中，外蓋體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4 7者，周邊直立壁3 6之一部份可在摺縐期間摺至環緣 4 7上，以利防止罐體〗2上緣丨3之任意部份接觸於外蓋體 4 5° 密封30較佳由尼龍製成，在圖1之結構中，一壓力釋放 本.張又度適用和S國家標準（cNShvj規恪（210x 297公坌） A7 B7 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印" 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44 與外蓋趙45通常備有孔43可容許氫氣逸出至電池1〇外。圖 不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52之尖端53即貫穿密封 30之薄中間部38，藉此碎裂密封30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 1 〇内之大量空間，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，此住 流器總成通常是在犧牲集流器總成之密封特徵或恩力釋放 機構之性能與穩定性，而達成減少佔用空間。因此，有必 要構成一種電化學電池，其中集流器總成佔用之空間與容 1¾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。 度:¾用中sa家桴準規格（21〇x 297公餐〉 (請先閱讀背面之注意事項再填^
訂： •-線 442991 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印奴 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、AA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1所 示之電池而言，理想上總空間包括圖3 A中之所有陰影線區 域，電池之「内部空間」則由圖3 B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 、及電極中之任意惰性添加物。本文中之「電化學活性材 料」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 '内蓋體，及負 蓋體底表面與密封之間之任意空間（如圖3 C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）。若標籤延伸至負蓋體上jl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 (請先閱讀背面之注意事項再填 頁) 裝 訂. --線· -8 - 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公S ) 442 0 9 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印" 五、發明說明（6 ) 成空間之總電池空間百分比係提供於圖2B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A空間可藉由觀察一電腦輔助設計(cad)圖、 -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# ’沿中央縱向對稱轴線而取之電池 戴面圖係取出’且利用幾何計算以測量整個空間。欲測量 用於電化學活性材料之内部空間時，沿中央縱向對稱抽線 而取之電池截面圖係取出，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（不同於集流器釘釺）。同樣 ，欲決疋集流器總成之空間時，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 義於負蓋趙底表面與密封之間之任意空間，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 蕺' 負蓋體、標蕺與負蓋體及正蓋體之間之空間、及正蓋 體與罐體之間之空間所耗用之空間。 2間之測量係藉由沿其縱向對稱軸線而觀察電池之一截 面取得，此舉可提供—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 本呔張<度通用中囷固家標準（CXS)AJ梘格（21〇 χ 297公笼） (請先間讀背面之注意. 事項再堉^ 本頁) 裝 訂· •線* 44
Q A7 B7 五、發明說明（7 ) 其组件即研磨至通過對稱抽線之中央截面。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， 且剩餘之空間塡入環氧樹脂，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。電池再次硏磨及抛光直到 其中央截面爲止，随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 出整體问度、指頌高度、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、集流器釘針至負蓋趙之長度、及電池無標籤存在時之 頂、底、及中央處之外徑β 經濟部智钻財產局員工消费合作社印*'1“ --------------裝·-- (請先閱讀背面之注意事項再填^>本頁> 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’電池之截面囷即可做成—緣圖，一具有QC· 4〇〇〇軟 體之Mitutoyo光學比較器即用於繪出電池及其個別組件之輪 廓，以利產生電池之中央截面圖。此時，電池係固定於定 位且電池組件之輪廓存於一格式，而在隨後可用於固體模 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，圖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β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- 本畋張义庋沩用中Eg家標準（CNS>A4堤格（210x297公;§ ) «42991 A7 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 構則用在其繪示於光學比較器上時。 L---.---------裝· ！ (請先閱讀背面之注意事項再堉.W本頁) 欲計算空間測量尺寸時，圖式係輸入固體模組化軟體中 ’一固體三維空間表示藉由相關於縱向對稱軸線轉動左、 右侧上之截面輪廓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。 發明概述 -線. 經-部智慧財產局員工消費合作社印*·1^ 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，藉以增加電池之殼體壽命。本發明之又一 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 用一具有較薄侧壁之罐體，因而生成較大之内部電池空間s 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—電解質 ’罐體具有-第—端 '一開口式第二端、延伸於第一與第 -11 - 以 2. 9 9 A7 B7 五、發明說明（9 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 二端之間之侧壁、及一延伸過第一端之端壁；一壓力釋放 機構，係形成於罐體之端壁中，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 ，設於通過罐體之開口式第二端；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。 訂 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 、延伸於第一與第二端之間之側壁、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 體具有一環緣以環繞於突緣，且摺縐於突緣與罐體側壁外 表面之間；及電絕緣體，係提供於突緣與蓋體環緣之間以 及罐體與環緣之間，電絕緣材料最好呈塗層型式，且直接 積置於罐體與外蓋體之至少一者上。 經濟部智慧財產局員工消费合作社印起 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，罐體具有一開口端及一封閉 端，及延伸於開口端與封閉端之間之側壁；一第一外蓋體 ，定位通過罐體之開口端；一集流器，係電耦合於第一外 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體之 間，以將罐體呈電絕緣於第一外蓋體，且產生一密封於第 -12- 本纸迕尺度適用令因國家標準（CNSM4規格（210 X 297公笼） 經-部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明說明（1〇 ) —外蓋體與罐體之間，密封可進一步包括一沿垂直方向延 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，以於内部壓力過大時可 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電 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 '一封閉端 、及延伸於開口端與封閉端之間之侧壁；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；一 集流器，係延伸通過蓋體中之孔，且延伸於罐體内以呈電 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一密封於集 流器與蓋體之間。此外，電化學電池最好包括一第一接觸 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 , 可闳响與開口端之罐體 内：設置-集流器通過一設於—蓋體内之孔；提供入 質絕緣材料於蓋體與集流器之間，以提供其間之電Ί 及組合蓋體與集流器於罐體之開口端β Ώ ’ ’ 再者，部份之上述内容與優點可由纟發明之 2包=體’用以容納電化學活性材料，包 =及:電解質，及-標籤直接印於罐想之_外表面上 π纹万法㈣供於此，其包括以下步驟形成一具 -u I I I J 1------1 I · I I (請先閱讀背面之注意事項再璜W本頁) 訂- •線 442991 A7 B7 組濟部智^財產局員工消費合作土印*·'1' 五、發明說明（11 有一開口端與—封閉端之罐體，形成一外蓋體，配送電化 學活性材料於罐體内，以外蓋體密封罐體之開口端而於其 間提供一電絕緣層，及直接印刷一標籤於罐體之外表面上 。依此實例’罐體之直徑可對應地増大，以容許電池内部 空間i大幅增加，而仍保持一預定之總外徑。 本發明之上述及其他特性、優點、及目的可由習於此技 者參考以下說明書、申請範園、及附圖而進一步瞭解及肯 定。 圖式簡單説明 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一般可 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： 圖3八:朗系一習知。尺寸鹼性電化學電池之截面圖，說明 整個電池及不同之組件空間； 圖4係一 C尺寸驗性電化聲常说々进 氏电亿予電池；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_ A A尺寸雷油少贫 ^ , ，，…人 尺了冤池义第-實例凋整方式局部截面 截面. 了冤池 < 潯知結構調整方式局部 圖6係一c尺寸鹼性電化學雷油夕 电儿竽冤池义截面圖，其具有依本發 -14 L------------裝·！ J (請先閱讀背面之注意事項再堉-/本頁) > 訂- 艮尺度域时關家標準（CNSkVI規格⑵ 297公笼> 442991 A7 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8 B係依本發明第四實例構成之—c尺寸驗性電化學電 池頂部截面圖，其具有一捲回式蓋體及進一步包括—L形 環形密封： 圖8 C係圖8 A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1 1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12 A係圖1 1所示電池之局部立體分解圖； 圖12B、12C係圖11所示電池一部份之截面圖，説明製成 飲料罐體式結構之方法； 圖12D係圖1 1所示電池一部份之放大截面圖； 圖1 3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〗4A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- x 297公餐） U------------裝 _! (請先閱讀背面之注t事項再堉x?本頁) 訂· 線. 442991 A7 ______B7_______ 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15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16係圖15所示電化學電池之分解組合圖；及 圖1 7係一流程圖，説明圖1 5、1 6所示電化學電池之一组 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。 經濟邨智慧財產局員工消费合作社印智 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 圖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（如圖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 一 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（如圖1 1 )、及一飲料罐體式結構 具有一集流器饋送通過（如圖1 5 -1 7)。 此外’藉由使用上述之結構’電池罐體可設有較薄之壁 -16- _本坟張尸、度遺用令P心-3家標準（CiNS),Vli格（210 X 297公签)~~ 442991 A7 B7 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^ 12且 罐體具有一封閉端114及一供一集流器總成ι25與負蓋體145 定位之開口端。再者，電池1〇〇包括一正極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100進一步包括—正外蓋體^] ，係接附於罐體112封閉端之一底表面。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印54 電池1 〇、1〇〇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Π6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3〇<ν形部34 係呈倒置而向上延伸向内蓋體〗44，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η 5 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12 5所佔用之内部空間，内苔體 -17- 本铁張尺度遘用中囵0家標準（CNSW現格（21〇 X 297公g ) 4 4 d 3 ] 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J 〇 内之外蓋趙4 5與内蓋體4 4之間空隙。此外，藉由將集流器 總成125穩固地靠置於正極U5之上表面116上，外蓋體145 之環緣147可呈平坦狀，而非電池丨〇中之向上延伸狀。藉由 將環緣147平置，集流器總成125可進一步定位接近電池1〇〇 末端" 電池100之集流器總成125進一步不同於電池1〇集流器總 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ns位於增厚環形部139與較厚較 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13 8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j 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，則内部電池空間可增大 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、外空間係用於一具有10密爾罐體厚 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08/882,572號「用於電池之一V形墊片」美國 -18- 本呔張尺度適用中西國家標準（CNSUV1規恪（210* 297公笙） I-------------裝 i. (請先閱讀背面之注意事項再埗，w本頁) 訂. -線. 經濟部智祛財產局員工消费合作钍印^ 442991 A7 經濟部智祛財產局員工消饽合作社印製 ___B7 ___ 五、發明說明（16 ) 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10'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、一毅部 I32、及一薄化部I38設於轂部I32與一增厚部Π9之間。 電池100與10CT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丨45'以 替代突緣式蓋體145於電池100中且亦使用一固持件ι5〇β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1471則沿軸向向下延伸且亦沿轴向向上折疊。捲回式 盖體145’係在徑向提供一足夠之彈性力，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13〇之轂部132上部上方及周側， 以將轂部132壓於集流器釘針，同時藉由建構固持件j 5〇 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在内部壓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，相同於圖i所示習知電池1〇之處爲電池2〇〇亦包 括一筒形罐體212,係以導電材料製成。再者，一第一電極 ------------11 *-- (請先閱讀背面之注意事項再谇 W本頁) 一 訂- -線. -19- 442991 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亦同樣狀入由弟一電極材料215定義之凹穴内，及一 第二電極與電解質之混合物22〇提供於由分隔件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—速度螺帽25〇 ，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。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印*'1^ 體成型之法、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21〇上之密封 230，也封230較佳爲氣丁橡膠、丁基或乙晞丙烯橡膠製成 ’而硬質之内蓋體210較佳由低碳鋼1〇〇8或1〇丨0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β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體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（10密爾）減小至大約〇〇〇6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Α張乂度適用中國®家標準（CNS)AJ規格（2】0 X 297公坌） 42 991 A7 B7 經濟部智楚財產局員工消费合作社印製 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21〇至其底表面。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，例如喷砂或化學蝕刻，以加強隨 後形成於硬質内蓋體210與密封230之間之結合強度β以匸尺 寸電池而言，硬質内蓋體210較佳爲0015至〇〇3〇吋厚。 硬内蓋體210已做壓製及表面處理後，其較佳爲彼入— 轉移模具壓床内，且製成密封230之橡膠可隨後供給至其内 ，轉移模具較佳爲容許供給橡膠形成一通過硬質内蓋體21〇 底表面之層232，層232之厚度在0.010與〇.〇2〇付之間，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内以襯於中央孔218表面，但是不致完全填 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24〇之直徑，使 得椒於中央孔218内之橡膠可在集流器釘針240驅使穿過中 央孔236時明顯地壓縮於孔218内》藉由提供—固持件241於 集流器240上且壓靠於密封230之底層232，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 射於集流器釘針240附近’則集流器釘針240與一體成型密封 •21 - 本纸張弋度i.Sfl中舀國家標準（CiSShVl規格（210 x 297公g ) (請先閒讀背面之注意事項再堉k本頁) -丨裝 訂· _ -線 442991 A7 B7 五、發明說明（19 /内蓋體總成228之間介面所發生之漏洩可能性即可大幅降低。 請 先 閱 讀 背 面 之 iX 意 事 項 再 訂 藉由上述方式以橡膠密封栓塞238填入孔217内，即可提 供一壓力釋放機構，其不僅功能穩定，且在内部壓力釋放 後可有效地重覆密封β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^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，因此橡膠栓塞238大體上可在壓力 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。 線 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枚此栓塞孔而取得 ’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5 0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。 經濟部智慧財產局員工消饽合作社印於 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- 本纹疚义,t iS用中Pd四家揉準（CN’SM4規格（2川* 297公坌） 442991 A7 _B7_ 五、發明說明（2〇 ) (請先閱讀背面之;i意事項再填』本頁) 密封230可另外形成包括直立壁23 5之一延伸部237，其沿 垂直方向向上延伸通過内蓋體210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230與内蓋體210之材料特 徵’一結合劑可施加於内蓋體210表面，使該表面接觸且結 合於密封材料230。 一旦密封230已模塑於内蓋體210且集流器釘針240穿過一 體成型密封/内蓋體總成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。隨後，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。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 若第一電極21 5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 本紙張尺度適用#國國家標準（CNSM4規格（210x 297公g ) 442991 A7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印髮 _________B7_______五、發明說明（21 ) 提供之正確對齊與密封，此〇9/〇3 6, i i 5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 口端處指續’以提供—抵於電極215之朝下施力，因此，用 於圖1所π習知電池結構中之較高構形摺縐可改代以一低構 形之指頌’藉此在電池内產生大約〇 〇6〇吋以上之空間。 具有圖ό所示結構之—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、22〇，且電池之使用 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。此外，本發明之集流器總成提供—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 料隨後漏出電池外。再者，本發明之集流器總成提供改善 之滲水性特徵，以増加電池之使用保養。 利用圖6所示超低構形密封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及内部空間（a) 皆提供於圖14A之列表中，由圖丨4 A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_般電池者，例如— 使用超低構形逍封之D尺寸電池具有45_ 53 cc内部空間供容 纳電化學活性材料，此爲5〇 〇7 cc總空間之9〇 9%，其大於 圖2 A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6¾•爾厚度之電池而言，内部電池空間可進_步大 幅增加，计算所得之總空間（cc)進一步揭示於圖14B之列表 ------------* 裝--- <請先閱績背面之注意事項再垆W本頁) 訂- 線 J. -24 - 本技張尺1適用令S國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公萑〉 442991 A7 B7 五、發明說明（22 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印焚 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圖之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 小於圖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，對於具有一較小罐體厚度爲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6日提出之 09/03 6,208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J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- 請 先 閱 讀 背 Sr 之 注 意 事 項 再 裝 訂 線 A7 B7 442991 五、發明說明（23 ) -----Ϊ I I----— 裝--- (請先W讀背面之注意事項#is^w本頁) 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。習於此技者可進一步瞭解， 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 於罐體112底部，雖然直接形成突起於罐體底部中而取得之 增加電池空間並未示於圖14A之列表中，·但是習於此技者應 瞭解到内部空間通常僅太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。 形成於罐體底部且具有L形密鉗之壓力釋放機椹 -線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 依本發明第四實例製成之一電化學電池3〇〇係揭示於圖 8A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组件之集 流器總成，因而可取得太幅改善之内部電池空間效率。如 圖8A、8B、9、10所示，壓力釋放機構3 70係藉由提供一 槽道3 72於罐體312底表面中而形成，此槽道之形成則利用 轉造罐體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槽道。以一AA尺寸之電 池而1 ’轉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，鑄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度之篆形，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—實用之樞接。 槽道3 72外接區域之尺寸較佳爲經過選定，使得一旦因過 本乂沒尺度適用中囤國家標準（CNS)A4規格（210*297公笼） 44299 1 A7
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_正突起内之樞接處樞轉，而不致干涉到外蓋 大趙上，由槽⑽2定義之區域尺寸以及槽道之職深度係 依據罐趙直徑及壓力釋放機構欲破裂時之壓力而定，且容 許内邵產生之氣體逸出。 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37〇係定位於外蓋體31〗下方， 以=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#聯於其他電池而使用，使得電池正端子之末端 麼抵於另—電池之負端子’外蓋仙1提供於壓力釋放機構 3邛上即容許機構37〇在正突起下方向外弩曲且最後斷裂。 右外蓋體3 11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31丨未提供於壓力釋 放機構370上方，則位於電池正端處之壓力釋放機構較易於 丈知。外蓋體3 11亦遮蔽壓力釋放機構37〇免於受到周側環 境之腐蝕，因而減少過早通氣及/或漏洩之可能性，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。 經泫部智慧財產局員工消费合作社印奴 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。例如圖8 A、8 B所示，罐體3 12之開口 端可藉由放置一 J形截面之尼龍密封33〇或—L形截面之尼龍 -27- K度適用中园因家標準（CNSMJ規格（210 * 297公；* ) 442991 A7 _B7__ 五、發明說明（25 ) 密封33CT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3 13以定位密封330或33(V與蓋體345。爲 了協助定位密封330或330'，一頭緣316可形成於罐體312開 口端周側，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3 32及一位於密 封徑向向内側之較短垂直壁336，且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。 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頭緣3 16，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皆組裝及嵌入 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之底側，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3 1 2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3 16上方之環形密封330内側壁面。集流器總成 -28- 杏&Ϊ?:文度is用少家螵準（CNS)A4規格（210x297公坌） (請先閱璜背面之注意事項再壙W本頁) Ίπ. -線 經濟部智祛財產局員工消f合作社印贤 442991 A7 _________B7___ 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隨後向内摺，而在軸向迫使密 封330與外蓋體345定位〇 復參閲圖8 B ’外蓋體345之内側表面及集流器釘針34〇之 至少一頂部係進一步揭示塗覆一抗腐蝕之塗層344，抗腐蝕 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®、聚烯烴、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可用噴塗或塗覆的，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 側表面可艘以錫 '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34〇之 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。 經濟部智慧財產局員工消费合作社印*!" --------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再垆W本頁) -線 如圖14A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J諸列中，使用圖8A所示結構之一 D尺寸電池在罐體壁面爲1 〇密爾厚度時係具有一呈93 5%空 間之内邵空間’且當罐體壁面爲8密爾厚度時則具有一呈 94.9%空間之内部空間。如圖14B所示，使用圖8 A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 0/〇 總空間之一集流器總成空間。具有相似結構之c、AA、 AAA尺寸電池在内部空間效率上亦呈現顯著之改善，如圖 14 A之列表所示。 -29- 本纸疚又度適用中0 0家標準（CNSM4規格（210 X 297公笼> 42 991 Α7 Β7 五、發明說明（27 ) 兔_赶罐體式结嫌 圖8A-10所示壓力釋放機構之使用可進—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 岔封嵌入罐體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。 製造一具有圖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接附於罐體412開口端之前 ，一集流器釘針440係熔接於蓋體445之内表面，其次如圖 12A所示，蓋體445之内表面以及蓋體料5上表面之周邊部係 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3 此塗層475可利用噴霧、浸潰、或靜電沉積而直接施加於罐 經濟部智祛財產局員工消费合作社印； (請先閱讀背面之注意事項再淨"本頁) 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。 1 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Ζ ’雖然由上述單層環氧樹脂、尼龍、鐵弗龍®、或乙蹄基材 料组成之一塗層可用於防止此腐蚀，但是可知的是塗層亦 -30. 本纸張汶度这用中0國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公餐） 442991 五、發明說明（28 ) 成分區而ί:材或由單層不同材料施加於不同 爲-電絕丄=:之周邊區可塗以單層材料 以單層材料’以做爲抗餘層但 ，：央郅可塗 例如包括柏油或聚酿胺 疋罐功也，此材料 衧做爲一電絕緣體及抗姓層，而二 則塗以—材料，而 件工另-者 要#而姐糾，0 k蚀層依此’電絕緣可依咖 ，乂供(即蓋趙/罐體介面：： 部空間中空陴萨坫.太 丨疋我出电池内 •，區域疋表面仍可防 腐蚀效應。再者，藉由使用不同材料，材料可=材： 以較低成本或呈現理想特徵達成所需功能。疋’而 蓋趙445封閉於罐體412，一習知之密封 t於盖體445環緣㈣之底表面…旦密封程序完成時， 在封劑473即移入圖】2D所示之位置。 經濟部智葸財產局員工消费合作社印以 —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45〇形成於其開 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 <開口端上，一接合夾頭500放置於外蓋體445上，使接合 失頭500之一環形向下延伸部5〇2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5丨〇在—徑向移向 盖體445之環緣470，當第一接合捲510移向環緣470及突緣 450時’其孤形表面使環緣470摺繞於突緣450 ;再者，當第 31 - 本.¾¾ (.¾这用中卜3 $家缥準（CISSM-!規格（2】0 * 297公坌> 1 442991 A7 _ B7 五、發明說明（29 ) 一接合捲510朝徑向向内移動時，接合夾頭5〇〇、罐體、 及外蓋體445皆相關於—中心軸線旋轉，使環緣47〇相關於 罐體412之全部周邊而摺繞於突緣45〇 ;又，當第—接合捲 510繼續朝徑向向内移時，突緣45〇及環緣47〇即向下 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52〇具有一不同於第一 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，且其係由接合夾頭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45〇與罐 體412壁面外表面之間，如圖j 1、12D所示，—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，一如圖1所示以習知密封構成之 D尺寸罐體’二罐體皆保持在71 °c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’罐體之厚度可大幅減小至6密爾 -32- 本.¾¾又度適用中國國家槔準（CNShVI規格（2〗0 X 297公餐） -n *^i n J* n Ϊ— I— i ί (請先閱讀背面之注意事項再i*w本頁) 訂！ 線 經濟部智慧財產局員工消饽合作社印^:
經濟部智慧財產局員工消费合作社印於 五、發明說明（3〇 ) 以下，因此可增加用於容纳電化學活性材料之内部空間。 例如以一D尺寸電池而言，用於容纳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14A、14B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’而非目前所用之鍍錄鋼。 飲料罐禮結構之一變化型式係揭示於圖1 3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、熔接、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隨後利用上述之飲料罐體密封技術 固接一内蓋體616而封閉之，不同的是内蓋體616與側壁614 之間不需要電絕緣。一正外蓋禮618可落接或固接於内蓋體 616之外表面，電池随後填充且一負外蓋體645以相同於上 述方式固接於罐體612之第二開口端。 罐體上之印刷摁葆 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_接縫，諸習知 標籤實質上增加大約1 〇密爾直徑及i 3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縫厚度之直 -33- 本紙張尺度这用中國國家楳苹（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） ---— — — — — — —---- I I (請先閱讀背面之注意事項再浐Ίί本頁) 訂. 線- Α7 __^_____ 五、發明說明（31 ) 徑，以符合ANSI尺寸標準。惟，藉由依據本發明將一石版 印刷標籤直接印於罐體之外表面上，罐體之直徑可對應地 增大至大約1 0密爾，罐體之此項直徑增加則可增大電池之 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，具有基材標藏之電池之内部空間 可對一 D尺寸電池增加2 % (1.02 cc)、對一 C尺寸電池增加 2.6%(0.65 cc)、對一 AA尺寸電池增加3.9%(0.202 cc)、及對 一 AAA尺寸電池增加5·5%(0 195 cC)，且標籤係直接印於罐 體外邵上。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續應力扭曲。 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。—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— 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 〇 .〗至〇 . 2密爾，印刷層具有大約〇_ 1密爾厚度，及亮光漆 覆層具有大約O.UU密爾厚度，藉由減小標藏厚度，罐 體可增大直徑，藉此提供增加活性電池材料之可用空間， 本—U別㈣抑料（而)A4規格品x 297公g > — 1!!!裝 i — 請先閱讀背面之注意事項再护W本頁) 訂· 線_ 經濟部智«財產局員工消费合作社印«. -34 - 4429 A7 B7 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體 參閱圖15，一電化學電池700係揭示設有—依據本發明第 七實例之饋送通過集流器，相似於具有圖i !所示飲料罐體 式結構之電化學電池400的是，電化學電池7〇〇包括—導電 罐體712 ’其具有一封閉端3 14及一開口端供—小空間集流 器總成725與外負蓋體750组裝於内。電化學電池包括一 正極115，以接觸於罐體712之内壁，以及接觸一位於—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。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8Α、8Β、9 、10所示之槽道狀’此外，一正外蓋體311連接於罐體712 之封閉端且重吞於壓力釋放機構370，正外蓋體31】之組合 與位置係相關於圖8 Α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no之集 流器钉針740，集泥器總成725内亦包括一第_或内蓋體74 5 ’其内部形成一中央孔751 ’集流器針針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- 本紙張尺度適用中囷0家標準（CNS)A4規格（210 * 297公呈） 裝·-- <請先閱續背面之注意事項再浐W本頁) 訂： .線. 經濟部智慧財產局員工消費合作钍印裂 442P n 1 A7 ____B7_ 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 材料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 電池之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説明方式組合。 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450、470處而嵌入罐體 712及封合於罐體712，如圖1 1 - 1 3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712與内蓋體745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側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 1 -12D 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370釋壓時之 通氣麼力。 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 -36- 本'張尺度適用tSS家棕準（CNS)rVi規格（210x 297公餐） ---------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再芦H本頁) 訂. -線 Λ Ο τ Α7 Β7 五、發明說明（34 ) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 者電連接於集流器釘針740 ^爲了確使外蓋體750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700之負端。 本發明第七實例之電化學電池700组合情形係説明於圖1 6 之組合圖中，且其進一步揭示於圖1 7之流程圖中。電化學 電池700之组合方法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- 請 先 閱 讀 背 & 之 注 意 事 項 再 頁 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印*'1“ 442991 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2 4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。在加熱與冷却步骤778 、780期間，集流器釘針740定位於孔751内之中央，使釘針 740不致接觸到蓋體745。隨後在步驟782争，一電介質絕緣 墊748如一環形電介質墊係設於内蓋體7 4 5頂部上，且自釘 針740周邊沿徑向向外延伸。在步驟784中，集流器釘針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，以密封由步驟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，组合方法770包括連接一第二外蓋體至 罐體封閉端之步驟788，且其最好重疊於壓力釋放機構370。 本發明雖然在前述中主要應用於鹼性電池，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 鋅及鋰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 (請先閱讀背面之注意事項再产I本頁) 裝 訂： -線' -38- 本呔張尺度通用t國國家標準（CNS)A4規络（2ICM 297公餐> 4429 9 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棱鏡形電池。 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 圖式及前述之實例係僅供説明，而非侷限本發明总 其應依專利法規定而由以下申請範圍定義之。 又知圍， -I I I n I H — I ! i I I I --- (請先閲讀背面之';t.t事項再护-w本I') 訂· -線' 經濟部智慧財產局員工消费合作社印奴 Η I 9 3 m 本π疮尺度適用中舀S家標準(CNS)A4規格（210 X 297公:¾ 了