專利名稱：電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及可重復(fù)使用的電池且尤其是通過添加例如水等液體來激活的電池的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
例如AA、AAA、D電池等許多常規(guī)成品型電池存在一個(gè)問題，即電池效能往往會(huì)在儲(chǔ)存期間隨時(shí)間而降低。這尤其在發(fā)生緊急情形且需要用能正常使用的電池來向手電筒、 無線電或其它潛在救生設(shè)備供電時(shí)造成問題。已采用水激活式電池來尋求解決上述問題，因?yàn)槠淇稍诓换顒?dòng)狀態(tài)中(即，當(dāng)尚未將水或水基物質(zhì)添加到電解質(zhì)粉末混合物時(shí))儲(chǔ)存相對(duì)長的時(shí)期。此類電池可接著在需要時(shí)通過添加水或水基物質(zhì)來激活以在電池沒有顯著性能損耗的情況下使用。然而，現(xiàn)有的水激活式電池也表現(xiàn)出某些缺點(diǎn)。舉例來說，為了將水添加到電池內(nèi)的電解質(zhì)粉末混合物來激活電池，通常需要移液管來經(jīng)由電池末端中的小孔將水在壓力下注射到電池外殼中。這個(gè)過程尤其對(duì)于小孩來說可能既乏味又麻煩，而且如果不小心丟失了移液管，那么無法將水注射到小孔中來恰當(dāng)?shù)丶せ铍姵亍４送猓瑲w因于現(xiàn)有的內(nèi)部電池配置，難以有效地輸送水使其接觸電池內(nèi)的大部分電解質(zhì)粉末，且這對(duì)電池的電性能有不利影響。與當(dāng)前水激活式電池相關(guān)聯(lián)的另一問題是，外殼往往由在使用期間隨時(shí)間膨脹并變形的鎂或其它此類材料制成。當(dāng)電池已變形時(shí)，其不僅難以從電子裝置移除，而且其還可能會(huì)因此損壞電子裝置。此外，使用鎂陽極的當(dāng)前水激活式電池易于劣化，而且由于與水或水基物質(zhì)發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)，電池的有效壽命相對(duì)比較短。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型尋求減輕與現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)的上文所論述的問題中的至少一者。本實(shí)用新型可涉及若干廣泛形式。本實(shí)用新型的實(shí)施例可包括本文中所描述的不同廣泛形式中的一者或任何組合。在第一廣泛形式中，本實(shí)用新型提供一種電池，其包括金屬管，其具有相對(duì)的第一和第二末端，以及內(nèi)周邊表面，所述內(nèi)周邊表面界定其中安置液體可激活的粉末混合物的腔室，其中液體能夠經(jīng)由所述金屬管的所述第二末端輸送到所述腔室中以激活所述液體可激活的粉末混合物；可滲透的分離板，其用于電隔離所述粉末混合物與所述金屬管；導(dǎo)電棒，其具有鄰近于金屬管的第一末端而定位的第一末端且延伸到接觸粉末混合物的第二末端；以及溝槽，其形成于所述金屬管的所述內(nèi)周邊表面中，其在所述金屬管的第一與第二相對(duì)末端之間延伸以允許液體從中流過，其中所述液體能夠沿所述金屬管的長度經(jīng)由所述可滲透的分離板從所述溝槽被輸送以接觸所述粉末混合物，以便激活所述粉末混合物，借此經(jīng)激活的粉末混合物適于在所述導(dǎo)電棒與所述金屬管之間產(chǎn)生電位差。優(yōu)選的是，所述金屬管包括按所述金屬管的重量計(jì)至少99%的鋅。優(yōu)選的是，所述金屬管沉浸于銦中。優(yōu)選的是，所述金屬管的第一末端由包括塑料材料的第一端帽密封。優(yōu)選的是，所述金屬管的第二末端可由第二端帽以可釋放的方式密封，所述金屬管的第二末端適于在未密封時(shí)允許將所述液體從中輸送到所述腔室中。優(yōu)選的是，所述第二端帽和所述金屬管的第二末端包括類似的直徑。優(yōu)選的是，所述第二端帽包括適于在以可釋放的方式密封所述金屬管的第二末端時(shí)與所述金屬管電連通的金屬材料。優(yōu)選的是，所述導(dǎo)電棒的第一末端經(jīng)由安置于所述第一端帽中的小孔向所述金屬管的第一末端外部延伸。優(yōu)選的是，所述導(dǎo)電棒的第二末端嵌入于所述粉末混合物內(nèi)。優(yōu)選的是，所述溝槽延伸所述金屬管的整個(gè)長度。優(yōu)選的是，所述溝槽在所述金屬管的第一與第二相對(duì)末端之間在筆直路徑中延伸。優(yōu)選的是，所述溝槽在平行于所述金屬管的長軸的路徑中延伸。優(yōu)選的是，所述溝槽包括彎曲路徑。優(yōu)選的是，電池包括形成于所述金屬管的所述內(nèi)周邊表面中的多個(gè)溝槽。優(yōu)選的是，所述多個(gè)溝槽圍繞所述內(nèi)周邊表面均勻地間隔開。優(yōu)選的是，所述液體包括水或基于水的液體。優(yōu)選的是，電池包括圍繞所述金屬管的外殼，所述外殼適于增強(qiáng)所述金屬管來抵抗變形。優(yōu)選的是，所述外殼包括金屬和塑料材料中的至少其中之一。優(yōu)選的是，所述金屬材料包括不銹鋼。優(yōu)選的是，所述外殼包括介于0. 2到Imm之間的厚度。優(yōu)選的是，所述第二端帽適于螺紋配合地嚙合所述外殼，以便以可釋放的方式密封所述金屬管的第二末端，借此所述第二端帽與所述金屬管電連通。優(yōu)選的是，所述粉末混合物包括直徑為4. 32微米的顆粒。優(yōu)選的是，電池包括0. 08mm厚的牛皮紙的雙層板。優(yōu)選的是，所述可滲透的分離板與所述金屬管的所述內(nèi)周邊表面齊平地平放。優(yōu)選的是，所述可滲透的分離板的一部分在鄰近于所述金屬管的第二末端的所述粉末混合物上方折疊。優(yōu)選的是，電池包括安置于所述腔室中鄰近于所述金屬管的第二末端的保持部件，所述保持部件鄰接所述可滲透的分離板的所述折疊部分。優(yōu)選的是，所述保持部件包括至少一個(gè)小孔，以允許從所述金屬管的第二末端穿過其來接觸所述可滲透的分離板的所述折疊部分的流體連通。優(yōu)選的是，所述保持部件包括三維配置，所述三維配置適于嚙合0形環(huán)，使得所述 0形環(huán)能夠鄰近于所述密封的第二端帽而維持在固定的位置中，以便減輕來自所述金屬管的液體泄漏。[0040]優(yōu)選的是，電池包括AA型和AAA型電池中的至少一者的形狀和尺寸。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的液體激活式電池，其實(shí)際輸出性能可比得上或優(yōu)于某些常規(guī)電池所預(yù)期的功率輸出。本實(shí)用新型實(shí)施例的機(jī)械設(shè)計(jì)幫助提供組件部分的可重復(fù)使用性和可回收性的簡易性。并且，本實(shí)用新型實(shí)施例還具有環(huán)保安全性。

將通過結(jié)合附圖描述的以下對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選但非限制性實(shí)施例的詳細(xì)描述更全面地理解本實(shí)用新型，附圖中圖1展示根據(jù)本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的水可激活的電池的分解透視圖；圖加展示第一實(shí)施例的鋅圓柱形金屬管的透視圖；圖2b展示第一實(shí)施例的鋅圓柱形金屬管的透視剖視圖；圖2c展示第一實(shí)施例的鋅圓柱形金屬管的側(cè)視剖視圖，其中可看到安置于金屬管的內(nèi)周邊表面中的溝槽；圖2d展示第一實(shí)施例的鋅圓柱形金屬管的端視圖，其中可看到金屬管的內(nèi)周邊表面中的均勻間隔開的溝槽；圖3a展示第一實(shí)施例中的圍繞且增強(qiáng)金屬管的鋼圓柱形外殼的透視圖；圖北展示第一實(shí)施例的鋼圓柱形外殼的透視剖視圖；圖3c展示其中可看到螺紋區(qū)的鋼圓柱形外殼的透視圖；圖如展示第一實(shí)施例的適于以可釋放的方式可密封地附接到鋼圓柱形外殼的第二端帽的拓?fù)鋱D；圖4b展示第一實(shí)施例的第二端帽的側(cè)視剖視圖；圖如展示第一實(shí)施例的第二端帽的側(cè)視圖；圖4d展示第一實(shí)施例的第二端帽的拓?fù)渫敢晥D；圖如展示第一實(shí)施例的第二端帽的仰視透視圖；圖fe展示第一實(shí)施例的保持部件的仰視圖；圖恥展示第一實(shí)施例的保持部件的拓?fù)鋱D；圖5c展示第一實(shí)施例的保持部件的第一拓?fù)渫敢晥D；圖5d展示第一實(shí)施例的保持部件的第二拓?fù)渫敢晥D；圖6a展示第一實(shí)施例的適于嚙合于保持部件的三維安放配置中的ο形環(huán)的透視圖；圖6b展示圖6a中所示的ο形環(huán)的側(cè)視圖；圖7a展示包含塑料第一端帽、鋼觸點(diǎn)和碳棒的組合件的側(cè)視圖，所述碳棒適于接觸電解質(zhì)粉末混合物，同時(shí)鋼觸點(diǎn)伸到第一端帽中的小孔外部；圖7b展示包含塑料第一端帽、鋼帽和碳棒的組合件的第一透視圖，所述碳棒適于接觸電解質(zhì)粉末混合物，同時(shí)鋼觸點(diǎn)伸到第一端帽中的小孔外部；圖7c展示包含塑料第一端觸點(diǎn)、鋼觸點(diǎn)和碳棒的組合件的第二透視圖，所述碳棒適于接觸電解質(zhì)粉末混合物，同時(shí)鋼觸點(diǎn)伸到第一端帽中的小孔外部；圖7d展示第一端帽的拓?fù)鋱D；圖7e展示第一端帽的仰視圖；以及[0067]圖8展示根據(jù)第一實(shí)施例所使用的包含雙層牛皮紙的預(yù)成型的可滲透的分離板的透視圖；以及圖9展示用于例如根據(jù)第一實(shí)施例形成的電池等電池的示范性條帶封裝。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)將參看圖式來描述本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例。本文中所描述的示范性實(shí)施例包括適于遵照成品型AA和AAA電池的形狀、尺寸和功率輸出要求來使用的水可激活的電池。 然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，本實(shí)用新型的實(shí)施例可包括具有不同的形狀和尺寸以及與常規(guī)AAA型電池等相當(dāng)?shù)碾娸敵龅钠渌愋偷碾姵亍Ｊ紫绒D(zhuǎn)向圖1，以分解透視圖展示第一實(shí)施例電池1。電池1保持不活動(dòng)，直到向其添加例如水或任何其它合適水基液體等液體為止，且可歸因于其初始不活動(dòng)狀態(tài)而具有比既定用于類似類型的應(yīng)用的常規(guī)電池長得多的貯存期，因?yàn)榇祟惓Ｒ?guī)型電池往往會(huì)在制造之后幾乎立即劣化。當(dāng)輸送水使其接觸安置于電池內(nèi)部的粉末混合物11時(shí)，粉末混合物 11被激活且在電池的電隔離的正電極與負(fù)電極之間產(chǎn)生電位差，其可接著用作用于閃光燈、無線電和其它電子裝置的電源。將如下詳細(xì)描述此實(shí)施例的特征和操作。電池1包括圓柱形金屬管2，其具有相對(duì)的第一和第二末端，如圖1和圖加到圖2c 所示。金屬管的第一末端加由圓盤形第一端帽3密封，所述第一端帽3包括其中安置有小孔3a的ABS材料北。金屬管2的第二末端2b可由第二端帽4以可釋放的方式密封，所述第二端帽4適于螺紋嚙合位于圍繞金屬管2的外殼6的末端處的內(nèi)表面上的互補(bǔ)螺紋。第一和第二端帽3、4經(jīng)成形以大致與金屬管2的第一和第二末端h、2b的形狀和尺寸互補(bǔ)。 第一和第二端帽3、4在圖式的圖1、圖如到圖如和圖7a到圖7e中展示。第二端帽4由例如不銹鋼等金屬材料形成，使得當(dāng)其被旋擰到鄰近于金屬管2的第二末端2b的密封位置中時(shí)，金屬管2和第二端帽4處于電連通。在此實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙嗣?正以可釋放的方式密封金屬管2的第二末端2b時(shí)，第二端帽4實(shí)際上通過螺紋嚙合圍繞金屬管2的鋼外殼6來附接。將在下文中更詳細(xì)地描述鋼外殼6。當(dāng)?shù)诙嗣?被旋擰到鋼外殼6上時(shí)，其也與金屬管2的第二末端2b直接物理接觸，以便實(shí)現(xiàn)第二端帽4與金屬管2之間的電連通，所述第二端帽4和金屬管2在使用中共同形成電池的負(fù)電極?，F(xiàn)參看圖加到圖2d，可以看到，金屬管2包括內(nèi)周邊表面2c，內(nèi)周邊表面2c界定用于儲(chǔ)存粉末混合物11的腔室2d。六個(gè)均勻間隔的溝槽2e沿金屬管2的內(nèi)周邊表面2c 形成，其在金屬管2的第一與第二末端h、2b之間以大致筆直路徑延伸。從內(nèi)周邊表面切割或蝕刻出溝槽2e以便具有合適大小和尺寸來允許水自由地穿過其從金屬管2的第二末端2b朝向第一末端加流動(dòng)。在某些實(shí)施例中，有可能壓鑄其中形成有溝槽的金屬管2。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，電解質(zhì)粉末混合物11包括例如二氧化錳、氧化鐵或結(jié)晶氧化銀等金屬氧化物粉末，其大致填充金屬管2的腔室2d。在優(yōu)選實(shí)施例中，按粉末混合物11的重量百分比計(jì)，粉末混合物11包括約3 %的氯化銨顆粒、16 %的氯化鋅顆粒、68 %的二氧化錳顆粒、12. 4%的乙炔碳黑顆粒和0. 6%的氧化鋅顆粒。使用旋轉(zhuǎn)式或行星式球磨機(jī)和例如瑪瑙(光玉髓)等陶瓷球?qū)Ψ勰┗旌衔镞M(jìn)行球磨。在測(cè)試期間，使用容量為500ml的實(shí)驗(yàn)室球磨機(jī)以及重量為IlOg且直徑為22. 4mm的陶瓷磨球，或重量為190g且直徑為10. Omm的小型球。而且，在測(cè)試期間，在每一情況下研磨150g粉末混合物。將理解，對(duì)粉末混合物的球磨可適當(dāng)按比例放大到工業(yè)大小以適應(yīng)規(guī)模大得多的生產(chǎn)。通過球磨產(chǎn)生的粉末混合物顆粒包括在納米到微米范圍內(nèi)的直徑。在優(yōu)選實(shí)施例中，粉末混合物顆粒的直徑為約4. 32微米。在某些實(shí)施例中，在已定位可滲透的分離板9以裝襯金屬管2的內(nèi)周邊表面2c之后，通過機(jī)器將粉末混合物11沉積到金屬管2的腔室2d中。此后，可搖動(dòng)金屬管以將粉末混合物11更均勻地分布在腔室2d內(nèi)。接著可使用柱塞來壓緊粉末混合物11。這些步驟可在必要時(shí)重復(fù)一次或一次以上，以幫助使金屬管2的腔室2d中的粉末混合物的量達(dá)到最大。粉末混合物11通過可滲透的分離板9與金屬管2的內(nèi)周邊表面2c大致物理和電隔離。可滲透的分離板包括雙層0.08mm牛皮紙?？蓪?duì)折單張牛皮紙以用于此目的?？蓾B透的分離板9的外表面與金屬管2的內(nèi)周邊表面2c齊平地平放，同時(shí)內(nèi)表面接觸金屬管 2中的粉末混合物11。盡管可滲透的分離板9由可滲透的紙制成，但可在替代性實(shí)施例中使用合成或天然聚合物材料。便利的是，可滲透的分離板9使得液體能夠在使用中通過毛細(xì)作用從中穿過且接觸粉末混合物11，而不會(huì)如在海綿類材料的情況下不當(dāng)?shù)乇Ａ粢后w。如圖8中所示，可滲透的分離板9的末端部分9a抵靠著粉末混合物11的鄰近于金屬管2的第二末端2b的區(qū)域而折疊，以幫助阻止任何松散的粉末混合物11在未密封時(shí)漏出金屬管2的第二末端2b。 電池1還包括導(dǎo)電棒5，導(dǎo)電棒5具有由鋼觸點(diǎn)fe構(gòu)成的第一末端以及由碳棒恥構(gòu)成的第二末端。碳棒恥在金屬管2的內(nèi)部從金屬管2的第一末端加大致朝向金屬管2 的第二末端2b延伸，且嵌入在粉末混合物11內(nèi)。耦合到碳棒恥的鋼觸點(diǎn)如經(jīng)由第一塑料端帽3中的小孔3a伸到金屬管2的第一末端加外部。導(dǎo)電棒5與金屬管2和金屬第二端帽4電隔離。當(dāng)組裝所述實(shí)施例電池時(shí)，可在金屬管2內(nèi)部在從打開的第二末端2b朝向第一末端加的方向上操縱由鋼觸點(diǎn)fe和碳棒恥構(gòu)成的導(dǎo)電棒5，直到鋼觸點(diǎn)如伸到塑料第一端帽3的小孔3a外部為止。小孔3a的大小經(jīng)設(shè)計(jì)以防止導(dǎo)電棒5能夠全部穿過小孔
3 ο第一端帽3中的小孔3a的直徑經(jīng)設(shè)計(jì)以滑動(dòng)配合鋼觸點(diǎn)fe的直徑，以便減輕鄰近于金屬管2的第一末端加的任何松散的粉末混合物11逸離。ο形環(huán)安置于第一端帽3 與金屬管2的第一末端加之間以用于密封目的。當(dāng)電池1在操作中時(shí)，導(dǎo)電棒5充當(dāng)電池1的正電極，由于金屬管2處的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的正離子將經(jīng)由可滲透的分離板9和粉末混合物11流動(dòng)到所述正電極。為了激活電池1，從鋼外殼6旋下第二端帽4以允許將水輸送到金屬管2中以接觸粉末混合物。為了獲得最佳電性能，優(yōu)選將整個(gè)未密封電池在一杯凈化或蒸餾水中浸沒至少5分鐘，使得水可經(jīng)由金屬管的未密封的第二末端2b進(jìn)入，大致沿金屬管2的內(nèi)周邊表面2c中的溝槽6e的長度流動(dòng)，且接著經(jīng)由可滲透的分離板9從溝槽6e流動(dòng)以接觸粉末混合物。這將幫助允許水更徹底地流動(dòng)穿過金屬管2的內(nèi)周邊表面2c中的溝槽。然而，如果所述電池實(shí)施例未全部浸沒在水中，那么可通過將至少約1. 7克水舀或澆到金屬管2的未密封的第二末端2b中來激活粉末混合物11，之后將第二端帽4重新密封到金屬管2的第二
8末端2b。水從溝槽加大致沿電池1的整個(gè)長度流動(dòng)，并歸因于其毛細(xì)作用而穿過可滲透的分離板9，且接著接觸粉末混合物11。在替代性實(shí)施例中，溝槽可包括彎曲路徑以進(jìn)一步增加水與粉末混合物11可具有的接觸量。如將了解，水能夠接觸并滲透進(jìn)去的粉末混合物11 的表面區(qū)域比在現(xiàn)有技術(shù)的水可激活的電池的情況下大得多，所述現(xiàn)有技術(shù)的水激活式電池要求水僅在粉末混合物11的頂部表面處滲透粉末混合物。一旦已將第二端帽4旋回到鋼外殼6上以便以可釋放的方式密封金屬管2的第二末端2b，電池1便被激活并準(zhǔn)備好用于向電子裝置供電。在某些實(shí)施例中，可想到，可通過使用插入到金屬管2的密封的第二末端2b中的相對(duì)較小開口中的移液管來將水在壓力下注射到腔室2d中。然而，考慮到需要額外的移液管來將水噴射到金屬管中且缺少視覺指示來幫助確定電池1是否已被注入恰當(dāng)量的水，所以此選項(xiàng)為較不優(yōu)選的。一旦水已接觸粉末混合物11，粉末混合物11便與金屬管2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，借此在由導(dǎo)電棒5構(gòu)成的正電極與由第二端帽4和金屬管2的組合構(gòu)成的負(fù)電極之間產(chǎn)生電位差。盡管安置于電池1的正電極(即，導(dǎo)電棒)與負(fù)電極(即，金屬管和第二端帽)之間的可滲透的分離板9使電池的正電極與負(fù)電極物理和電隔離，但其也允許在使用中由于化學(xué)反應(yīng)而形成的正離子從負(fù)電極金屬管2朝向正電極自由流動(dòng)以便繼續(xù)產(chǎn)生并維持電位差。 因此，在負(fù)電極處形成的電子能夠從負(fù)電極流動(dòng)穿過負(fù)載裝置且返回到電池1的正電極。在優(yōu)選實(shí)施例中，按金屬管2的重量百分比計(jì)，金屬管2由至少99%的鋅形成。 在金屬管2中使用鋅材料將導(dǎo)致電池1內(nèi)發(fā)生相對(duì)較小能量的化學(xué)反應(yīng)，且這幫助在激活電池之后延長操作壽命，因?yàn)榻饘俟?中的鋅材料在使用中比例如使用鎂金屬管的電池等常規(guī)電池需要更長時(shí)間來腐蝕。另外將鋅金屬管2沉浸于銦中以減輕腐蝕。在替代性實(shí)施例中，金屬管2可大致由鎂、鋁或其任何組合形成。然而，使用鎂來形成金屬管2可在激活之后歸因于鎂金屬管2的較快速損耗而引起電池1內(nèi)發(fā)生相對(duì)劇烈的化學(xué)反應(yīng)，這往往會(huì)縮短電池1的操作壽命。與使用鎂金屬管2相比，使用鋅金屬管2還將在激活后在相對(duì)較長的壽命中提供相對(duì)較低但更受控制且常規(guī)的電輸出，使用鎂金屬管2將在激活后在相對(duì)較短的壽命中提供相對(duì)較高的輸出功率。使用鎂金屬管還可產(chǎn)生非常規(guī)的2. IV初始電壓，其可能會(huì)在串聯(lián)使用的情況下?lián)p壞產(chǎn)品。通常，如果金屬管2由鎂形成，那么預(yù)期此類實(shí)施例的可用壽命可在激活之后持續(xù)約2到3周，而使用鋅作為金屬管2的實(shí)施例的可用壽命可在激活之后持續(xù)約6到12個(gè)月?？上氲?，在本實(shí)用新型的另外替代性實(shí)施例中，可在電池中包括犧牲陽極，其用以減慢對(duì)金屬管材料的腐蝕。當(dāng)電池1上的電位差下降到不可用的電平時(shí)，可如上所述將水再次填充到電池1 中以重新激活粉末混合物11且再次在電池1的正電極和負(fù)電極上產(chǎn)生可用的電位差。如上文所提及，鋼外殼6圍繞金屬管2作為金屬管2的增強(qiáng)物以抵抗歸因于在使用期間通常產(chǎn)生的熱量和其它應(yīng)力而引起的變形。在此實(shí)施例中，鋼外殼6適于作為滑動(dòng)配合的外套管在金屬管2上方滑動(dòng)。如圖9中所示，外殼6在金屬管2的第一末端加上方折疊以及在第一端帽3的周邊邊緣上方折疊，以便防止金屬管和第一端帽從外殼6的所述末端射出。外殼6的上面定位有螺紋6a的相對(duì)末端并未在金屬管2的第二末端2b上方折疊，以免阻止金屬管2在如下文進(jìn)一步描述的出于回收目的進(jìn)行分離期間從外殼6的所述末端射出。在外殼6為金屬材料的情況下，其將與金屬管2成電連通，因?yàn)橥鈿さ膬?nèi)周邊表面圍繞并緊密鄰接金屬管2的外周邊表面，以便促進(jìn)其間的電連通。外殼6包括如圖3c中所示的內(nèi)部螺紋6a以可釋放地嚙合如圖4b到圖如中所示的安置于第二端帽4上的互補(bǔ)螺紋布置4a。第二端帽4包括安置于其面向外的表面上的十字形凹痕4d以使得螺絲刀頭部、硬幣和手指甲能夠?qū)⒌诙嗣?旋擰到鋼外殼6或從鋼外殼6旋下第二端帽4。第二端帽4還包括布置在周邊邊緣周圍的脊?fàn)钗?b，其可由用戶手指抓住以從外殼6旋下第二端帽4。在某些實(shí)施例中，可使用塑料外殼6。塑料外殼可經(jīng)預(yù)成型且/或模制以緊密配合在金屬管2的周圍。如果使用塑料外殼6，那么將需要確保第二端帽4牢固地旋擰在塑料外殼6內(nèi)部且接觸金屬管2的第二末端2b，使得其被電連接且第二端帽4和金屬管2在使用中充當(dāng)負(fù)電極。在某些實(shí)施例中，塑料外殼6的螺紋部分6a覆蓋有導(dǎo)電材料以幫助提供第二端帽4與金屬管2之間的電連通。有利的是，塑料外殼6的外表面可相對(duì)容易壓印且/或裝飾有商標(biāo)和/或其它商業(yè)標(biāo)記。而且，塑料外殼可歸因于其相對(duì)較輕的重量而為合意的，這在將拆卸的塑料外殼裝運(yùn)到工廠以便重新用于制造新電池期間節(jié)省了成本。在使用金屬外殼6的情況下，在第二端帽4不必直接接觸金屬管2的情況下第二端帽4提供第二端帽4與金屬管2之間的電連通。第二端帽4仍應(yīng)牢固地旋擰成可釋放地嚙合外殼6，使得在如圖6a和圖6b所示的ο形環(huán)10上施加壓力以幫助將其保持于大致穩(wěn)定的位置中，借此其減輕鋅金屬管2與外殼6的內(nèi)表面之間的間隙中的液體泄漏。在替代性實(shí)施例中，在不使用外殼的情況下，第二端帽4可通過螺紋嚙合或任何其它合適附接構(gòu)件以可釋放的方式直接嚙合到金屬管2的第二末端2b。轉(zhuǎn)向圖fe到圖5d，展示塑料圓形保持部件8，其適于安放在可滲透的分離板9的折疊部分9a上，所述折疊部分9a封閉鄰近于金屬管2的第二末端2b的電解質(zhì)粉末混合物 11的頂部部分。保持部件8包括直徑類似于金屬管2的第二末端2b的直徑的圓柱形橫截面，使得其緊密配合在金屬管2的第二末端2b內(nèi)部。保持部件8還包括四個(gè)段形小孔8a，其從一側(cè)到另一側(cè)完全穿過。有利的是，保持部件8不僅幫助將可滲透的分離板9的折疊部分9a固持在恰當(dāng)位置以防止松散的粉末混合物11經(jīng)由金屬管2的第二末端2b逸離，而且其還允許水經(jīng)由可滲透的分離板9的折疊部分9a從中流過而接觸粉末混合物11。當(dāng)將水輸送到金屬管2的未密封的第二末端2b 中時(shí)，水不僅將經(jīng)由金屬管2的內(nèi)周邊表面2c中的溝槽2e沿金屬管2的長度流動(dòng)，而且一些水也可流動(dòng)穿過保持部件8中的小孔8a且經(jīng)由可滲透的分離板9的折疊部分9a所覆蓋的粉末混合物11的頂部來接觸粉末混合物11。應(yīng)注意，在某些替代性實(shí)施例中，水可首先穿過保持部件8的小孔8a，之后水流動(dòng)到金屬管2的內(nèi)周邊表面中的溝槽加中且沿所述溝槽加流動(dòng)。同樣如上文所提及，保持部件8包括適于嚙合另一 ο形環(huán)10的三維配置Sb。如此，三維配置包括在保持部件8的面向外的側(cè)面上圍繞保持部件8的周邊延伸的凹座。ο形環(huán)10為約0. 5mm厚，借此以可釋放的方式密封金屬管2的第二末端2b的第二端帽4的壓力致使安放在保持部件8的三維配置8b中的ο形環(huán)10變平，且被迫緊密抵靠著外殼6的內(nèi)表面，以便減輕經(jīng)由金屬管2與外殼6的內(nèi)表面之間的間隙的泄漏。[0100]將了解，在電池1的操作期間，對(duì)金屬管2的腐蝕往往會(huì)導(dǎo)致廢料堆積在金屬管2 處，這可隨時(shí)間至少部分擋住經(jīng)由溝槽2e的液體流動(dòng)。在這點(diǎn)上，保持部件8允許水穿過其并接觸粉末混合物11的頂部表面的能力是有利的。本實(shí)用新型的實(shí)施例在濕度受控的環(huán)境(通常稱為“干燥室”)中組裝以減輕濕氣激活粉末混合物11且進(jìn)而破壞電池操作的風(fēng)險(xiǎn)。除了實(shí)際電池實(shí)施例在濕度受控的環(huán)境中組裝之外，電池實(shí)施例還在濕度受控的環(huán)境中封裝以便減輕過量濕氣被捕獲在封裝內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)。在如圖9所描繪的優(yōu)選實(shí)施例中，封裝12包括多個(gè)大致相同的艙12a，其形成條帶。所述艙12a中的每一者在根據(jù)第一實(shí)施例形成的電池1周圍提供液體和空氣不能透過的密封。艙12a由環(huán)保透明塑料材料形成。艙1 可例如通過使用合適的機(jī)器將塑料材料熱封在電池1周圍來形成。可通過沿撕裂線12b撕裂來使封裝12的艙12a中的每一者彼此分離。有利的是，本實(shí)用新型的實(shí)施例已經(jīng)過工程設(shè)計(jì)以遵照適合用于閃光燈、無線電、 移動(dòng)電話等中的標(biāo)準(zhǔn)AA、AAA型電池等的物理參數(shù)，同時(shí)提供適于向此類裝置供電的輸出性能。借助于實(shí)例，已發(fā)現(xiàn)本實(shí)用新型的涉及使用鋅金屬管的AA型電池實(shí)施例能在1. 7V 下產(chǎn)生4500到5000mA短路(最大安培)的電輸出，且以25mA恒定耗用電流實(shí)現(xiàn)約600到 700的mAh，這是與類似應(yīng)用中所使用的常規(guī)AA型電池的電輸出相當(dāng)?shù)碾娸敵?。已關(guān)于本實(shí)用新型的實(shí)施例使用不同電解質(zhì)粉末混合物組分來進(jìn)行測(cè)試以評(píng)估其對(duì)電性能的影響。在所測(cè)試的實(shí)施例中使用按粉末混合物的重量百分比計(jì)包含約60%的氧化錳、 3%的氯化銨、16%的氯化鋅、0.6%的氧化鋅和20%的乙炔碳黑的第一粉末組分。在電解質(zhì)粉末混合物中具有相對(duì)較低量的氧化錳和相對(duì)較高量的乙炔碳黑的情況下，1. 62V的初始電壓和1. 75A的最大或短路安培產(chǎn)生250mAh的電輸出(基于在0. 9V截止的情況下的 200mA的恒定耗用電流)。1. 61V的初始電壓和2. 05A的最大或短路安培產(chǎn)生254mAh的電輸出(基于在0. 9V截止的情況下的200mA的恒定耗用電流)。在所測(cè)試的實(shí)施例中使用按粉末混合物的重量百分比計(jì)包含約71%的氧化錳、 3%的氯化銨、16%的氯化鋅、0. 6%的氧化鋅和9. 2%的乙炔碳黑的第二粉末組分。在電解質(zhì)粉末混合物中具有略高量的氧化錳和略低量的乙炔碳黑的情況下，1. 65V的初始電壓和 1. 62A的最大或短路安培產(chǎn)生^OmAh的電輸出(基于在0. 9V截止的情況下的200mA的恒定耗用電流)。1.64V的初始電壓和1.53A的最大或短路安培產(chǎn)生279mAh的電輸出(基于在0. 9V截止的情況下的200mA的恒定耗用電流)。在所測(cè)試的實(shí)施例中使用按粉末混合物的重量百分比計(jì)包含約68%的氧化錳、 3%的氯化銨、16%的氯化鋅、0. 6%的氧化鋅和12. 4%的乙炔碳黑的第三粉末組分。1. 75V 的初始電壓和3. 78A的最大或短路安培產(chǎn)生368mAh的電輸出(基于在0. 9V截止的情況下的200mA的恒定耗用電流)。1. 75V的初始電壓和3. 3A的最大或短路安培產(chǎn)生375mAh的電輸出(基于在0.9V截止的情況下的200mA的恒定耗用電流)。此粉末組分被視為在所測(cè)試的本實(shí)用新型的實(shí)施例中提供最佳電性能。有利的是，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的液體激活式電池在假定其僅在將液體添加到其中的粉末混合物后才變得有效的情況下提供比常規(guī)電池相對(duì)較長的貯存期。相比而言，常規(guī)電池往往會(huì)在制造后立即劣化，且可能在相對(duì)較短的儲(chǔ)存持續(xù)時(shí)間之后便不可用。盡管本文中所描述的本實(shí)用新型實(shí)施例歸因于較長貯存期而尤其非常適合且既定在緊急情形期間使用，但此類電池實(shí)施例的實(shí)際輸出性能可比得上或優(yōu)于某些常規(guī)電池所預(yù)期的功率輸出。還有利的是，本實(shí)用新型的實(shí)施例的機(jī)械設(shè)計(jì)幫助提供組件部分的可重復(fù)使用性和可回收性的簡易性。舉例來說，在從鋼外殼6旋下第二端帽4之后，可易于從金屬管2移去保持部件和ο形環(huán)，且接著導(dǎo)電棒5和第一端帽3可隨后經(jīng)由金屬管2的第二末端2b從外殼6穿出，之后移除可滲透的分離板9。金屬管2也將可容易經(jīng)由鋼外管6的未在金屬管的第二末端2b上方折疊的末端與鋼外殼6分離。組件部分的分離可通過手手動(dòng)地、通過使用自動(dòng)化機(jī)器或其組合來執(zhí)行。此后，可收集外殼、第二端帽4和導(dǎo)電棒并將其返回到工廠以供重新用于制造新電池而不在回收此類部分中招致時(shí)間、成本和能量。可通過以相對(duì)具成本效益的制造權(quán)限收集這些可重復(fù)使用的組件部分且將其大批量地裝運(yùn)到工廠來獲得進(jìn)一步的成本節(jié)省。在使用塑料外殼的實(shí)施例中，塑料與金屬相比的相對(duì)較輕重量可進(jìn)一步減輕將外殼裝運(yùn)回到工廠以供重復(fù)使用的成本，尤其是在裝運(yùn)經(jīng)過相對(duì)較長的距離的情況下。還理解，塑料外殼可較易于重復(fù)使用或回收，因?yàn)橥ǔ２淮嬖阡\金屬管所涉及的焊接或熔合，這有利于在裝運(yùn)回到工廠以供重復(fù)使用之前相對(duì)較容易地與鋅金屬管2分離。鋅金屬管、可滲透的分離板和塑料第一端帽可以與常規(guī)電池的回收相比相對(duì)較方便且具能量效益的方式進(jìn)行回收。也就是說，常規(guī)電池必須首先粉碎且接著進(jìn)行熔煉，其中在不同溫度下重獲各種材料。因?yàn)殇\金屬管2可易于與外殼6分離，所以不需要粉碎。而且，因?yàn)殇\金屬管的熔融溫度往往低于常規(guī)電池的金屬管的熔融溫度，所以在鋅管的回收期間消耗較少能量。除了上文所概述的優(yōu)點(diǎn)之外，本實(shí)用新型的實(shí)施例還已經(jīng)過測(cè)試且發(fā)現(xiàn)滿足關(guān)于在電氣電子設(shè)備中限制使用危害物質(zhì)的指令2002/95/EC(R0HS)的要求。因此，認(rèn)為電池實(shí)施例歸因于可遵照ROHS指令來回收/重復(fù)使用的組件部分的高百分比而提供對(duì)現(xiàn)有技術(shù)電池的環(huán)保替代方案。此外，本實(shí)用新型的實(shí)施例已經(jīng)過測(cè)試且發(fā)現(xiàn)滿足與電池的汞含量有關(guān)的指令 2006/66/EC和EN 71第三部分第4(1)條款的要求。已發(fā)現(xiàn)，所述實(shí)施例未含有超過規(guī)定限值的汞水平，且因此視為對(duì)人類使用是安全的。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，本文中所描述的本實(shí)用新型在不脫離本實(shí)用新型的范圍的情況下容許除具體描述的變化和修改之外的變化和修改。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員容易明白的所有此類變化和修改應(yīng)視為處于如前文廣泛描述的本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)。應(yīng)理解，本實(shí)用新型包括所有此類變化和修改。本實(shí)用新型還包括說明書中所參考或指示的所有步驟和特征(個(gè)別地或全體地)，以及所述步驟或特征中的任何兩者或兩者以上的任何和所有組合。本說明書中對(duì)任何現(xiàn)有技術(shù)的參考并不是且不應(yīng)被視為對(duì)所述現(xiàn)有技術(shù)形成一般常識(shí)的一部分的承認(rèn)或任何形式的暗示。
權(quán)利要求1.一種電池，其特征在于，包括金屬管，其具有相對(duì)的第一和第二末端，以及內(nèi)周邊表面，所述內(nèi)周邊表面界定其中安置液體可激活的粉末混合物的腔室，其中液體能夠經(jīng)由所述金屬管的所述第二末端輸送到所述腔室中以激活所述液體可激活的粉末混合物；可滲透的分離板，其用于電隔離所述粉末混合物與所述金屬管；導(dǎo)電棒，其具有鄰近于所述金屬管的所述第一末端而定位的第一末端且延伸到接觸所述粉末混合物的第二末端；以及溝槽，其形成于所述金屬管的所述內(nèi)周邊表面中，其在所述金屬管的第一與第二相對(duì)末端之間延伸以允許液體從中流過，其中所述液體能夠沿所述金屬管的長度經(jīng)由所述可滲透的分離板從所述溝槽被輸送以接觸所述粉末混合物，以便激活所述粉末混合物，借此經(jīng)激活的粉末混合物適于在所述導(dǎo)電棒與所述金屬管之間產(chǎn)生電位差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于，所述金屬管包括按所述金屬管的重量計(jì)至少99%的鋅。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池，其特征在于，所述金屬管沉浸于銦中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的電池，其特征在于，所述金屬管的第一末端由包括塑料材料的第一端帽密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的電池，其特征在于，所述金屬管的第二末端可由第二端帽以可釋放的方式密封，所述金屬管的第二末端適于在未密封時(shí)允許將所述液體從中輸送到所述腔室中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池，其特征在于，所述第二端帽和所述金屬管的第二末端包括類似的直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池，其特征在于，所述第二端帽包括適于在以可釋放的方式密封所述金屬管的第二末端時(shí)與所述金屬管電連通的金屬材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的電池，其特征在于，所述導(dǎo)電棒的第一末端經(jīng)由安置于所述第一端帽中的小孔向所述金屬管的第一末端外部延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的電池，其特征在于，所述導(dǎo)電棒的第二末端嵌入于所述粉末混合物內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的電池，其特征在于，所述溝槽延伸所述金屬管的整個(gè)長度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的電池，其特征在于，所述溝槽在所述金屬管的第一與第二相對(duì)末端之間在筆直路徑中延伸。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電池，其特征在于，所述溝槽在平行于所述金屬管的長軸的路徑中延伸。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一權(quán)利要求所述的電池，其特征在于，所述溝槽包括彎曲路徑。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的電池，其特征在于，包括形成于所述金屬管的所述內(nèi)周邊表面中的多個(gè)溝槽。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電池，其特征在于，所述多個(gè)溝槽圍繞所述內(nèi)周邊表面均勻地間隔開。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的電池，其特征在于，所述液體包括水或基于水的液體。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的電池，其特征在于，包括圍繞所述金屬管的外殼，所述外殼適于增強(qiáng)所述金屬管來抵抗變形。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電池，其特征在于，所述外殼包括金屬和塑料材料中的至少其中之一。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電池，其特征在于，所述金屬材料包括不銹鋼。
20.根據(jù)權(quán)利要求18到19中任一權(quán)利要求所述的電池，其特征在于，所述外殼包括介于0.2到Imm之間的厚度。
21.根據(jù)權(quán)利要求18到19中任一權(quán)利要求所述的電池，其特征在于，所述第二端帽適于螺紋配合地嚙合所述外殼，以便以可釋放的方式密封所述金屬管的第二末端，借此所述第二端帽與所述金屬管電連通。
22.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的電池，其特征在于，所述粉末混合物包括直徑為4. 32微米的顆粒。
23.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的電池，其特征在于，包括0.08mm厚的牛皮紙的雙層板。
24.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的電池，其特征在于，所述可滲透的分離板與所述金屬管的所述內(nèi)周邊表面齊平地平放。
25.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的電池，其特征在于，所述可滲透的分離板的一部分在鄰近于所述金屬管的第二末端的所述粉末混合物上方折疊。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電池，其特征在于，包括安置于所述腔室中鄰近于所述金屬管的第二末端的保持部件，所述保持部件鄰接所述可滲透的分離板的所述折疊部分。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的電池，其特征在于，所述保持部件包括至少一個(gè)小孔，以允許從所述金屬管的第二末端穿過其來接觸所述可滲透的分離板的所述折疊部分的流體連ο
28.根據(jù)權(quán)利要求25-26中任一權(quán)利要求所述的電池，其特征在于，所述保持部件包括三維配置，所述三維配置適于嚙合0形環(huán)，使得所述0形環(huán)能夠鄰近于所述密封的第二端帽而維持在固定的位置中，以便減輕來自所述金屬管的液體泄漏。
29.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的電池，其特征在于，包括AA型和AAA型電池中的至少一者的形狀和尺寸。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電池，其包括金屬管，其具有相對(duì)的第一和第二末端，以及內(nèi)周邊表面，所述內(nèi)周邊表面界定其中安置液體可激活的粉末混合物的腔室；可滲透的分離板，其用于電隔離所述粉末混合物與所述金屬管；導(dǎo)電棒，其具有鄰近于所述金屬管的所述第一末端而定位的第一末端且延伸到接觸所述粉末混合物的第二末端；以及通道，其在所述金屬管的所述第一與第二相對(duì)末端之間延伸以允許液體從中流過，其中所述液體能夠大致沿所述金屬管的長度經(jīng)由所述可滲透的分離板從所述通道輸送以接觸所述粉末混合物，以便激活所述粉末混合物，借此所述經(jīng)激活的粉末混合物適于在所述導(dǎo)電棒與所述金屬管之間產(chǎn)生電位差。
文檔編號(hào)H01M6/32GK202333045SQ201120228390
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者N·巴克爾 申請(qǐng)人:伊高亞洲環(huán)保集團(tuán)有限公司