用于便攜式電子設備的非矩形電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明所公開的實施例提供了一種電池單元。該電池單元包括形成非矩形形狀的一組層，其中該組層包括具有活性涂層的陰極、隔板、以及具有活性涂層的陽極。該電池單元還包括耦合到陰極的第一導電引片和耦合到陽極的第二導電引片。所述層被包封在柔性袋中，并且第一導電引片和第二導電引片延伸穿過袋中的密封件，以向電池單元提供端子。此外，通過從層中的一個或多個移除材料而產生非矩形形狀。
【專利說明】用于便攜式電子設備的非矩形電池
【背景技術】

【技術領域】
[0001]本發(fā)明的實施例涉及用于便攜式電子設備的電池。更具體地講，本發(fā)明的實施例涉及具有非矩形形狀的電池單元，以便于有效利用便攜式電子設備內的空間。
[0002]

【背景技術】
[0003]目前使用可再充電電池來為各式各樣的便攜式電子設備供電，所述便攜式電子設備包括膝上型計算機、平板型計算機、移動電話、個人數(shù)字助理(PDA)、數(shù)字音樂播放器和無繩電動工具。最常用的一種可再充電電池是鋰電池，其可包括鋰離子或鋰聚合物電池。
[0004]鋰聚合物電池常常包括封裝在柔性袋中的單元。此種袋通常重量輕且制造成本低。此外，可以將這些袋定制成各種單元尺寸，從而允許將鋰聚合物電池用于空間受限的便攜式電子設備(例如移動電話、膝上型計算機和/或數(shù)字照相機)中。例如，鋰聚合物電池單元可以通過在鍍鋁層壓袋中包封壓制電極和電解質而實現(xiàn)90-95%的封裝效率。然后可以在便攜式電子設備內并排放置多個袋，并進行串聯(lián)和/或并聯(lián)電耦合，以形成用于便攜式電子設備的電池。
[0005]然而，空間的有效利用可能受到現(xiàn)有電池組架構中單元使用和布置的限制。具體地，電池組通常包含相同容量、大小和尺寸的矩形單元。單元的物理布置可以附加地反映出單元的電氣配置。例如，六單元電池組可以包括六個相同大小和容量的鋰聚合物單元，配置成兩兩串聯(lián)、三三并聯(lián)(2s3p)的配置。在此類電池組內，并排放置的兩排每排三個單元可以堆疊在彼此之上；每排可以采用并聯(lián)電耦合配置，并且兩排之間可以采用串聯(lián)電耦合配置。因此，電池組可能需要便攜式電子設備中的空間，其長度至少為每個單元的長度、厚度為每個單元的兩倍、并且寬度為每個單元的三倍。
[0006]此外，這種常見類型的電池組設計可能無法利用便攜式電子設備中為電池組保留的矩形空間外部的自由空間。例如，這種類型的矩形電池組可能無法有效率地利用彎曲、倒圓和/或不規(guī)則形狀的自由空間。
[0007]因此，可以通過與包含鋰聚合物電池單元的電池組的封裝效率、容量、形狀因子、設計和/或制造相關的改進，而有利于便攜式電子設備的使用。


【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明所公開的實施例提供了一種電池單元。該電池單元包括形成非矩形形狀的一組層，其中該組層包括具有活性涂層的陰極、隔板、以及具有活性涂層的陽極。電池單元還包括耦合到陰極的第一導電引片和耦合到陽極的第二導電引片。將所述層包封在柔性袋中，并使第一導電引片和第二導電引片延伸穿過袋中的密封件，以向電池單元提供端子。此夕卜，通過從所述層中的一個或多個移除材料而產生非矩形形狀。
[0009]在一些實施例中，從所述層中的一個或多個移除材料涉及從陰極或陽極的一個或多個側面移除材料以形成非矩形形狀。例如，可以從陽極和/或陰極的拐角移除材料以在電池單元中形成圓角。
[0010]在一些實施例中，非矩形形狀包括兩個或更多個厚度。例如，可以通過從陰極和/或陽極的底部和/或側面移除材料而產生兩個或更多個厚度以允許電池單元的厚度從一端向另一端逐漸減小。
[0011]在一些實施例中，該組層用于產生果凍卷和雙單元中的至少一種。例如，可以在芯軸上卷繞所述層以形成螺旋卷繞的果凍卷。作為另外一種選擇，可以將層形成為雙單元，其被放置到大片的隔板上。然后可以在一個方向上反復地折疊隔板以堆疊雙單元并形成非矩形形狀。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明所公開的實施例的電池單元的俯視圖。
[0013]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明所公開的實施例的電池單元的橫截面視圖。
[0014]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明所公開的實施例的電池單元的一組層的布置。
[0015]圖4示出了圖示根據(jù)本發(fā)明所公開的實施例制造電池單元的過程的流程圖。
[0016]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明所公開的實施例的便攜式電子設備。
[0017]在附圖中，類似的附圖標號表示相同的附圖要素。

【具體實施方式】
[0018]給出以下描述是為了使本領域的任何技術人員能夠做出并使用實施例，并且以下描述是在特定應用及其要求的語境中提供的。對于本領域的技術人員而言，對本發(fā)明所公開的實施例的各種修改將是顯而易見的，并且可以將本文定義的一般原理應用于其他實施例和應用而不脫離本公開的實質和范圍。因此，本發(fā)明不限于所示的實施例，但要符合根據(jù)本文公開的原理和特征的最廣泛范圍。
[0019]此【具體實施方式】中描述的數(shù)據(jù)結構和代碼通常存儲在計算機可讀存儲介質上，其可以是能夠存儲供計算機系統(tǒng)使用的代碼和/或數(shù)據(jù)的任何設備或介質。計算機可讀存儲介質包括但不限于易失性存儲器、非易失性存儲器、磁性和光學存儲設備，例如磁盤驅動器、磁帶、CD (光盤)、DVD (數(shù)字多功能光盤或數(shù)字視頻光盤)、或現(xiàn)在已知或以后開發(fā)的能夠存儲代碼和/或數(shù)據(jù)的其他介質。
[0020]可以將【具體實施方式】部分描述的方法和過程具體化為代碼和/或數(shù)據(jù)，該方法和過程可存儲在如上所述的計算機可讀存儲介質中。當計算機系統(tǒng)讀取并執(zhí)行計算機可讀存儲介質上存儲的代碼和/或數(shù)據(jù)時，計算機系統(tǒng)執(zhí)行具體化為數(shù)據(jù)結構和代碼并存儲于計算機可讀存儲介質內的方法和過程。
[0021]此外，可以將本文描述的方法和過程包括在硬件模塊或裝置中。這些模塊或裝置可以包括但不限于專用集成電路(ASIC)芯片、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、在特定時間執(zhí)行特定軟件模塊或一段代碼的專用或共享處理器、和/或其他現(xiàn)在已知或以后開發(fā)的可編程邏輯設備。當激活硬件模塊或裝置時，它們執(zhí)行包括在其中的方法和過程。
[0022]本發(fā)明所公開的實施例涉及電池單元的設計，其包括一組包封在袋中的層。層可以包括具有活性涂層的陰極、隔板、以及具有活性涂層的陽極?？梢远询B和/或卷繞層以產生果凍卷和/或雙單元。電池單元還包括耦合到陰極的第一導電引片和耦合到陽極的第二導電引片。第一導電引片和第二導電引片延伸穿過袋中的密封件，以向電池單元提供端子。
[0023]此外，電池單元可以具有非矩形形狀和/或設計。術語“非矩形”可表示電池單元透過任何切割平面而不是矩形的，或者換句話講，當從頂部、底部和/或側面觀察時，電池單元不是矩形的。
[0024]更具體地講，可以通過在對層進行卷繞和/或堆疊之前從所述層中的一個或多個移除材料而形成非矩形形狀。例如，可以從陽極和/或陰極的一個或多個側面移除材料以在電池單元中形成圓角。移除的材料也可以在電池單元中形成兩個或更多個厚度。非矩形形狀可以進一步通過例如容納便攜式電子設備的扇形形狀來促進便攜式電子設備內部空間的有效利用。
[0025]圖1示出了根據(jù)一個實施例的電池單元。電池單元可以對應于為便攜式電子設備供電的鋰聚合物單元，便攜式電子設備例如是膝上型計算機、移動電話、平板型計算機、個人數(shù)字助理(PDA)、便攜式媒體播放器、數(shù)字照相機和/或其他類型的電池供電的電子設備。
[0026]如圖1所示，電池單元包括多個層102-106，其形成具有圓角的非矩形階梯狀結構。層102-106可以包括具有活性涂層的陰極、隔板、以及具有活性涂層的陽極。例如，每組層102-106可以包括一條陰極材料(例如涂布有鋰化合物的鋁箔)以及一條陽極材料(例如涂布有碳的銅箔)，兩者被一條隔板材料(例如導電聚合物電解質)分隔開。
[0027]為了形成非矩形形狀，可以從層102-106移除材料。例如，可以從陽極和/或陰極的拐角移除材料以在電池單元中形成圓角。也可以從層102-106移除材料以在電池單元中產生多個厚度。例如，可以通過從層102的右上角移除材料，從層104的頂部和右側移除材料，并從層106的頂部和右側移除更多材料來形成與層102-106相關聯(lián)的彎曲階梯形狀。換句話講，可以從層102-106移除材料，使得層102-106具有相同的形狀但最底層102最大，中間層104較小,而最頂層106最小。
[0028]然后可以布置層102-106以形成非矩形形狀。例如，可以在芯軸上卷繞層102-106以形成諸如果凍卷的螺旋卷繞結構。作為另外一種選擇，可以將層102-106形成為雙單元，其被放置于大片的隔板上。然后可以在一個方向上反復折疊隔板以堆疊雙單元并形成非矩形形狀。換句話講，電池單元的非矩形形狀可能受到從層102-106移除材料以及后續(xù)卷繞和/或堆疊層102-106的影響，如下文結合圖3進一步詳細論述的。
[0029]在將層102-106成形為非矩形形狀之后，層102-106可被包封在袋108中，并且一組導電引片110-112可以延伸穿過袋中的密封件(例如使用密封帶形成的)，以向電池單元提供端子?？梢允褂脤щ娨?10-112來將電池單元與一個或多個其他電池單元電耦合以形成電池組。例如，導電引片110可以耦合到層102-106的陰極，并且導電引片112可以耦合到層102-106的陽極。導電引片110-112還可以以串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)配置進一步耦合到其他電池單元以形成電池組?？梢詫Ⅰ詈系膯卧庠谟矚ぶ幸酝瓿呻姵亟M，或者可以將耦合的單元嵌入便攜式電子設備的外殼內。
[0030]為了在袋108中包封電池單元，可以將層102-106放置在具有諸如聚丙烯的聚合物膜的鋁制成的柔性片材頂部上。然后可以在層102-106頂部之上放置另一個柔性片材，可以將兩個片材進行熱密封和/或折疊。作為另外一種選擇，可以將層102-106放置于在某些(例如非端子)側面上進行密封和/或折疊的兩片袋材料之間。然后可以對其余側面進行熱密封和/或折疊以將層102-106包封在袋108內。
[0031]在一個或多個實施例中，圖1的電池單元促進了便攜式電子設備內的空間的有效利用。例如，電池單元的階梯狀和/或圓形邊緣可允許電池單元配合在便攜式電子設備的彎曲外殼內。也可以增加或減少層(例如層102-106)的數(shù)量以更好配合便攜式電子設備的外殼的曲率。換句話講，電池單元可以包括適應便攜式電子設備形狀的不對稱和/或非矩形設計。接著，電池單元可以比同樣便攜式電子設備中的矩形電池單元提供更大的容量、封裝效率和/或電壓。
[0032]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明所公開的實施例的電池單元的橫截面視圖。更具體地講，圖2示出了圖1的電池單元的橫截面視圖。如圖2中所示，布置一組層202以在電池單元中產生三個不同厚度，其中厚度從左到右減小。厚度變化可以允許電池單元充滿便攜式電子設備內的自由空間。例如，可以設計電池單元以占據(jù)移動電話、膝上型計算機、平板型計算機、便攜式媒體播放器、數(shù)字照相機和/或PDA內部空間的彎曲和/或傾斜區(qū)域。
[0033]可以通過堆疊和/或卷繞層202(例如陰極、陽極、隔板)以產生果凍卷和/或雙單元并在袋中包封層202來形成電池單元。此外，可以通過在卷繞和/或堆疊層202之前從一個或多個層202移除材料而產生多個厚度。例如，可以通過堆疊陰極、陽極和隔板的片材，并從片材切割出雙單元而產生不同尺寸的雙單元。然后可以將雙單元并排放置到在一個方向上反復折疊的大片隔板204上，以彼此堆疊雙單元并形成電池單元，如下文結合圖3所論述的。
[0034]圖3示出了用于根據(jù)本發(fā)明所公開的實施例的電池單元的一組層304-310的布置。更具體地講，可以使用層304-310來產生圖1的電池單元。層304-310可以對應于用于形成電池單元中的非矩形形狀的不同尺寸的雙單元。為了產生每個雙單元，可以將一片隔板放置在一片陰極材料和一片陽極材料之間。然后可以將雙單元的輪廓(例如具有圓角的矩形)切割成片材，以從雙單元移除輪廓之外的材料。然后可以將層304-310放置到一大條隔板302上，并且可以通過從左至右反復折疊隔板302以形成非矩形堆疊層304-310而產生電池單元。
[0035]首先，可以在層304的頂部折疊隔板302的左側以利用隔板302覆蓋層304的兩偵U。接下來，可以在層306之上折疊隔板302和層304，從而堆疊層304-306，但層304-306還被一層隔板302分隔。然后可以在層308上折疊層304-306和隔板302，從而將層308增加到堆疊，但由隔板302與堆疊中的相鄰層304隔開。最后，可以在層310之上折疊層304-308和隔板302，從而將層310添加到堆疊，但由隔板302與堆疊中的相鄰層306分隔開。
[0036]也可以在隔板302上布置層304-310以形成非矩形的階梯形狀的電池單元。如圖3中所示，可以切割和/或取向層304-310，使得層304-310的圓角在隔板302上相鄰層304-310的左側和右側交替。例如，層304和308的右上角被倒圓，而層306和310的左上角被倒圓。這樣交替可以確保在利用上述從左到右折疊過程堆疊層304-310之后，層304的圓角形成電池單元中的單個圓角。
[0037]類似地，隔板302上層304-310的從左到右排序可以允許在堆疊層304-310之后形成圖1的階梯形狀。更具體地講，層304-306的堆疊可以形成堆疊，其中堆疊一端的層304較大，而堆疊另一端的層306是中等尺寸的。在層308上折疊層304-306可以將層308與層304相鄰放置，從而增大堆疊中大層的厚度。最后，在層310上折疊層304-308可以將層310與層306相鄰放置，從而形成堆疊，其中堆疊一端上的層304和308最大，堆疊中間的層306第二大，而堆疊另一端的層310最小。
[0038]圖4示出了圖示根據(jù)本發(fā)明所公開的實施例制造電池單元的過程的流程圖。在一個或多個實施例中，可以省略、重復和/或以不同順序執(zhí)行一個或多個步驟。因此，圖4中所示步驟的具體布置不應被解釋為限制實施例的范圍。
[0039]首先，獲得用于電池單元的一組層(操作402)。所述層可以包括具有活性涂層的陰極、隔板、以及具有活性涂層的陽極。接下來，從層中的一個或多個移除材料，以在電池單元中產生非矩形形狀(操作404)。例如，可以移除材料以在電池單元中產生圓角和/或多個厚度。
[0040]堆疊和/或卷繞層以產生雙單元和/或果凍卷(操作406)。例如，可以向平坦芯軸上卷繞層以產生具有平坦形狀的果凍卷。另一方面，可以將層切割成雙單元，通過將雙單元放置到長條的隔板上并在一個方向上反復折疊隔板來堆疊雙單元。
[0041]為了組裝電池單元，獲得容納果凍卷的袋(操作408)。接下來，將第一導電引片耦合到果凍卷的陰極(操作410)，并且將第二導電引片耦合到果凍卷的陽極(操作412)。第一導電引片和第二導電引片延伸穿過袋中的密封件，以向電池單元提供端子(操作414)。最后，在袋中密封果凍卷(操作416)。例如，可以通過點焊、捆縛和/或對密封件加熱來密封果凍卷。
[0042]一般可以將上述可再充電電池單元用于任何類型的電子設備中。例如，圖5圖示了便攜式電子設備500，其包括處理器502、存儲器504和顯示器508，它們全都由電池506供電。便攜式電子設備500可以對應于膝上型計算機、移動電話、PDA、便攜式媒體播放器、數(shù)字照相機和/或其他類型的電池供電的電子設備。電池506可以對應于包括一個或多個電池單元的電池組。每個電池單元可以包括形成非矩形形狀的一組層。層可以包括具有活性涂層的陰極、隔板、以及具有活性涂層的陽極?？梢酝ㄟ^從層中的一個或多個移除材料而產生非矩形形狀。例如，可以通過從陰極和/或陽極的一個或多個側面移除材料而產生具有圓角的階梯形狀。非矩形形狀可允許電池506沿著移動電話、平板型計算機和/或膝上型計算機具有扇形形狀的外周配合。
[0043]僅僅出于例示和描述的目的給出了各種實施例的前述描述。它們并非意在窮舉本發(fā)明或將本發(fā)明限制為所公開的形式。因此，很多修改和變型對于本領域的技術人員而言將是顯而易見的。另外，以上公開并非意在限制本發(fā)明。
【權利要求】
1.一種電池單元,包括: 形成非矩形形狀的一組層，其中所述一組層包括具有活性涂層的陰極、隔板、以及具有活性涂層的陽極， 其中通過從所述層中的一個或多個移除材料而產生所述非矩形形狀。
2.根據(jù)權利要求1所述的電池單元，還包括: 包封所述層的袋，其中所述袋是柔性的。
3.根據(jù)權利要求2所述的電池單元，還包括: 耦合到所述陰極的第一導電引片；以及 耦合到所述陽極的第二導電引片， 其中所述第一導電引片和所述第二導電引片延伸穿過所述袋中的密封件，以向所述電池單元提供端子。
4.根據(jù)權利要求1所述的電池單元，其中從所述層中的一個或多個移除材料涉及: 從所述陰極或所述陽極的一個或多個側面移除所述材料以形成所述非矩形形狀。
5.根據(jù)權利要求1所述的電池單元，其中所述非矩形形狀包括圓角。
6.根據(jù)權利要求1所述的電池單元，其中所述非矩形形狀包括兩個或更多個厚度。
7.根據(jù)權利要求1所述的電池單元，其中所述一組層用于產生果凍卷和雙單元中的至少一種。
8.一種用于制造電池單元的方法，包括: 獲得用于所述電池單元的一組層，其中所述一組層包括具有活性涂層的陰極、隔板、以及具有活性涂層的陽極； 從所述層中的一個或多個移除材料以在所述電池單元中產生非矩形形狀；以及 在袋中密封所述層以形成所述電池單元，其中所述袋是柔性的。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，還包括: 將第一導電引片耦合到所述陰極； 將第二導電引片耦合到所述陽極；以及 使所述第一導電引片和所述第二導電引片延伸穿過所述袋中的密封件，以向所述電池單元提供端子。
10.根據(jù)權利要求8所述的方法，還包括: 在所述袋中密封所述層之前堆疊所述層以產生雙單元。
11.根據(jù)權利要求8所述的方法，還包括: 在所述袋中密封所述層之前卷繞所述層以產生果凍卷。
12.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中從所述層中的一個或多個移除材料涉及: 從所述陰極或所述陽極的一個或多個側面移除所述材料以形成所述非矩形形狀。
13.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中所述非矩形形狀包括圓角。
14.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中所述非矩形形狀包括兩個或更多個厚度。
15.一種電池組，包括: 一組單元，其中所述單元中的每一個包括: 形成非矩形形狀的一組層，其中所述一組層包括具有活性涂層的陰極、隔板、以及具有活性涂層的陽極，其中通過從所述層中的一個或多個移除材料而產生所述非矩形形狀。
16.根據(jù)權利要求15所述的電池組，其中所述單元中的每一個還包括: 包封所述層的袋，其中所述袋是柔性的； 耦合到所述陰極的第一導電引片；以及 耦合到所述陽極的第二導電引片， 其中所述第一導電引片和所述第二導電引片延伸穿過所述袋中的密封件，以向所述電池單元提供端子。
17.根據(jù)權利要求15所述的電池組，其中從所述層中的一個或多個移除材料涉及: 從所述陰極或所述陽極的一個或多個側面移除所述材料以形成所述非矩形形狀。
18.根據(jù)權利要求15所述的電池組，其中所述非矩形形狀包括圓角。
19.根據(jù)權利要求15所述的電池組，其中所述非矩形形狀包括兩個或更多個厚度。
20.根據(jù)權利要求15所述的電池組，其中所述一組層用于產生果凍卷和雙單元中的至少一種。
21.一種便攜式電子設備，包括: 一組部件，所述一組部件由電池組供電；和 所述電池組，所述電池組包括: 一組單元，其中所述單元中的每一個包括: 形成非矩形形狀的一組層，其中所述一組層包括具有活性涂層的陰極、隔板、以及具有活性涂層的陽極， 其中通過從所述層中的一個或多個移除材料而產生所述非矩形形狀。
22.根據(jù)權利要求21所述的便攜式電子設備，其中所述單元中的每一個還包括: 包封所述層的袋，其中所述袋是柔性的； 耦合到所述陰極的第一導電引片；以及 耦合到所述陽極的第二導電引片， 其中所述第一導電引片和所述第二導電引片延伸穿過所述袋中的密封件，以向所述電池單元提供端子。
23.根據(jù)權利要求21所述的便攜式電子設備，其中從所述層中的一個或多個移除材料涉及: 從所述陰極或所述陽極的一個或多個側面移除所述材料以形成所述非矩形形狀。
24.根據(jù)權利要求21所述的便攜式電子設備，其中所述非矩形形狀包括圓角。
25.根據(jù)權利要求21所述的便攜式電子設備，其中所述非矩形形狀包括兩個或更多個厚度。
【文檔編號】H01M10/0565GK104054204SQ201280052464
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2012年8月17日 優(yōu)先權日:2011年10月28日
【發(fā)明者】R·C·比哈德瓦吉, J·拉夫, S·R·麥克盧爾, E·L·王, 黃太燮 申請人:蘋果公司