CN1289461A - 电池和电池座 - Google Patents

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Abstract

本发明的电池具有在与电池壳体(20)的一开口端配合的密封组件(22)上的一电极(21),和在电池壳体(20)外表面上、沿着预定宽度的整个环形圆周表面延伸的另一电极(23)。电池壳体(20)相对电极(21)的另一端上通过固定绝缘薄膜(28,29)被电绝缘。两热收缩绝缘标牌(24,27)卷绕并粘结在电池壳体(20)上,从而使电极(23)在两热收缩绝缘标牌(24,27)之间形成一凹陷的圆环形状。

Description

电池和电池座
技术领域
本发明涉及电池和电池座，这种电池座可使用不同类型的、作为电源供各种电器设备使用的电池，且可防止因误用电池、包括单独使用错误类型的电池或与颠倒极性安装的电池一起使用而发生的麻烦。
背景技术
近年来最普遍使用的电池是图11所示的圆柱形状。绝大多数这种圆柱形电池Ba1的结构是这样的，将在密封圆柱形电池壳体1纵向方向一端上的一开口端的一密封组件(未画出)上形成的突出作为正极2，而将在电池壳体另一端上的平表面作为负极3。这种类型的圆柱形电池是最普遍的，并发现在各种尺寸的IEC标准AAA、AA、A、C和D里有许多用途。一般来说，锰干电池和碱性锰干电池可从市场买到，并以这种圆柱形电池Ba1的形状广泛地用于各种一般的用途。所有这种干电池产生1.5伏的电流，因为它们以相同的外部尺寸和相同的圆柱形状进行制造和销售，以便达到在不同类型圆柱形电池之间可以互换的目的。
其间，已知锂电池具有突出的特点，诸如重量轻、电压高、能量密度高、以及寿命长，并且还被大批量生产和作为电源广泛应用于特殊用途、诸如液晶数字表、电子仪表的存储备用设备、及小型自动摄像机。由于锂具有约-3伏的低电位，因此锂电池具有3伏的输出电压，它比上述各种干电池和其它含水电介质电池、诸如镍镉电池的输出电压高出1倍。特别是，由二氧化锰或氟化石墨作正极构成的锂电池绝大多数是3伏输出电压电池，并发现有着广泛的用途。
然而，锂电池不能与含水电介质电池互换使用，因为它的3伏输出电压是含水电介质电池的两倍。即，如果上述的3伏锂电池和1.5伏干电池被错误地一起***一需要3伏额定电压并具有能接纳两个串联的含水电介质电池的电器设备里，并且如果这些电池被串联，它将不仅会降低电池性能，而且还会产生一系列麻烦，诸如损坏电器设备。因此，诸如锂电池之类的这种输出电压为3伏的电池在尺寸上有变化，以便形成不同于1.5伏的含水电介质电池的形状，从而避免误用。
对于一种需要大于3伏的电源的手提式电器设备来说，如果可用一节锂电池互换一节诸如干电池的含水电介质电池，这将变得非常方便，因为使用者在没有现存干电池时可使用锂电池。锂电池的另外一个优点是，具有上述各种优良性能的锂电池不仅可用于特殊的场合，而且可广泛地用于各种用途。此外，由于现有的用来制造含水电介质电池的设备和金属模具可用来制造具有与含水电介质电池相同的外观尺寸、以便互换使用，还可通过大批量生产获得令人满意的低成本。同样地，还可期待在市场销售过程中的成本降低。为了实现这些目的，锂电池必须在形状和结构上能被识别，这样，尽管不同类型的电池具有相同的外观尺寸，但由于误用而产生的麻烦也能可靠地防止，这些误用包括单独地或合并地使用错误类型的的电池，或颠倒极性放置电池。
日本未公开专利申请第8-96793号介绍了一种圆柱形可充电电池，它具有不同于一般的圆柱形电池Ba1的结构。如图12A所示，这种电池4具有一在密封组件(未画出)上的、作为正极端7的突出，该密封组件用来密封金属电池壳体10的开口端，而电池壳体10的另一端面被电绝缘，此外，还有两个在电池壳体外表面上的、相对的、间隔的侧面负极8和9。该可充电电池4被期望与一能产生与可充电电池4相同电压的一次性电池互换使用，而不能与具有不同输出电压的不同类型的电池互换使用。
该可充电电池4的一个侧面电极8是用来充电的，而另一侧面电极9是用来观察它是否是可充电电池和给一负载放电。电池壳体上相对于正极的另一端被电绝缘，这样可防止可充电电池4和与其一起错误地***一电池盒里的一次性电池串联。因此，只有当一次性电池或可充电电池中的一种以端部对端部的方式***一电器设备的电池盒里才能使电池串联连接，这样，即使将没有侧面电极8和9的一次性电池错误***，也能防止被充电；即使将具有相同外观尺寸的一次性电池和可充电电池混在一起***，也可防止可充电电池过量放电。
参看图12B，它显示了上述可充电电池4的制造工艺，将具有决定可充电电池4方向的突出12的绝缘板13和具有一***孔14、以便突出的正极7穿过的绝缘板17分别粘结在无护套电池的底部和顶部，而无护套电池是通过将电极组件***电池壳体10、充填电介质并用密封组件11密封开口端获得的。然后将具有电极孔19的一收缩合拢的标牌18卷绕并粘结在无护套电池的外表面上，由此，电池壳体10外表面上的、与电极孔19对应的两部分露出，并作为侧面电极8和9。将可充电电池4***电池盒里，让突出12或细长的、突出的端部电极7与设备侧面的标记对齐。在安装电池时，位于突出12宽度方向两侧的侧面电极8和9恰好位于与充电元件及设备侧的检测或负载元件接触的位置上。如图12C的俯视图和图12D的仰视图所示，均是细长形状的端部电极7和突出12以互相平行的方式设置。
然而，上述可充电电池4的结构不适合于在高速生产线上制造，它的实用性较低，因为它必须使收缩合拢标牌18上的电极孔19和19与上部绝缘板13上的***孔14及下部绝缘板17上的突出12互相对齐，并以相互对应关系设置绝缘板17上的***孔14和端部电极7。此外，在可充电电池4底部上的突出12要求电器设备的电池盒提供缝槽以接纳突出12，因此，用电池4互换相同尺寸的其它类型的电池是困难的。此外，一般认为电池的电极在两端部，因此使用者可能会不小心或错误地卸去绝缘板13。由于没有提供对付这种危险的对策，因此有可能将绝缘板13卸去，即使它是相当厚的突出12，从而会在没有绝缘板13的情况下错误地使用电池。
已经知道的、允许从侧面集流和充电的其它电池包括侧面具有充电电极和在电池壳体两端有一对放电电极的可充电电极，以及能从其侧面的一部分充电和放电的AA尺寸的镍镉电池。这些电池中没有一种能与具有不同电压的不同类型的电池互换使用而有又能防止因误用和倒置而引起的麻烦，也没有一种具有适合大批量生产的结构。
本发明的一个目的是提供一种电池，它具有能大批量生产和与具有不同电压的不同类型的电池互换使用的结构，并能防止因误用电池而产生的各种麻烦。
本发明的另一个目的是提供一种电池座，它可供具有不同输出电压的不同类型的电池使用，这种电池座还具有能可靠地防止因误用电池或电池极性倒置引起的麻烦的结构。
本发明的介绍
为了实现上述目的，本发明提供一种电池，它包括在电池壳体一端部处的第一电极，和在电池壳体外表面上的第二电极。第二电极是电池壳体上的预定宽度的整个环形圆周表面。电池壳体相对第一电极的另一端通过固定一绝缘薄膜而被电绝缘。两热收缩绝缘标牌以对应第二电极宽度的预定间隔卷绕并粘结在电池壳体的外表面上，这样，电池壳体的整个外表面除了第二电极这部分外被热收缩绝缘标牌电绝缘，而第二电极在两热收缩绝缘标牌之间成凹陷的、环形形状。
由于本发明电池的负极是这样形成的，它利用热收缩绝缘标牌使电池壳体的外表面除了在电池外侧壁上的预定宽度的环形圆周表面外均被电绝缘，从而成一凹陷的、环形形状，因此这种电池不必特别确定其方向就可***一电池座里。这样，设置在传统的可充电电池上的、用来确定电池***方向的结构、如细长的端部电极或突出将不需要了。本发明电池可在高速生产线上大批量生产并具有高的实用性，因为两热收缩绝缘标牌在粘结到电池壳体上之前不需要相对定位。此外，由于负极是以凹陷的、环形形状形成于电池壳体的外侧圆柱形表面上，因此本发明的电池可与两端具有电极的不同类型的电池清楚地区别开来，同时它能与不同类型的电池互换使用。
按照本发明的另一方面，用代替两张热收缩绝缘标牌的单张热收缩绝缘标牌卷绕并粘结在电池壳体的外表面上，该单张热收缩绝缘标牌在对应第二电极的位置上具有可分离部分，从而使电池壳体的整个外表面被热收缩绝缘标牌电绝缘，在使用前，第二电极被热收缩绝缘标牌的可分离部分电绝缘。当使用该电池时，将热收缩绝缘标牌的可分离部分撕去，从而露出第二电极。
在使用电池时，将热收缩绝缘标牌的可分离部分撕去，以便露出负极。由此可获得与上面所述的本发明的电池相同的效果。此外，由于使用电池前负极被标牌覆盖，因此它的储存性能因其低的自身放电而变得优良，它的维护也方便多了。还有，由于这种电池在使用前具有覆盖着负极的可分离部分，因此极容易与用过的电池区别开来。还有一个优点是，这种电池的两极可防止因细长的金属物品不当心接触而短路。此外，单张热收缩具有标牌可以用与生产现有的干电池相同的方法较容易地卷绕和粘结在电池壳体上，由此可简化热收缩绝缘标牌的粘结工艺。
在热收缩绝缘标牌内侧先初步涂敷一热敏粘结剂。
较佳的是，负极不在电池壳体纵向中心上，并与电池壳体的一端离开一段距离。
由此，当电池反向***电池座时，位于纵向中心一侧的电池负极不会与电池座的侧面触头接触，从而防止电池被倒置。
较佳的是，在电池壳体相对正极的另一端涂敷电绝缘材料，并以重叠的方式在该端的所述电绝缘涂层上再覆盖多层电绝缘薄膜。
多层电绝缘薄膜将阻止电池使用者因不了解或错误而试图撕去该电绝缘薄膜。即使电池壳体的端部表面露出，绝缘涂层的存在也有助于使用者认识到这不是一个电极。这样，可防止电池壳体相对正极的另一端因误解而被当作电极使用。
电池壳体相对正极的另一端可用尺寸略小于电池壳体端部表面的第一绝缘薄膜覆盖，而尺寸略小于第一绝缘薄膜的第二绝缘薄膜粘结在第一绝缘薄膜之上，所述第一和第二绝缘薄膜利用热敏粘结剂粘结在电池壳体的端部表面上，这种粘结剂在加热时具有粘性。
这样，两电绝缘薄膜可互相平整地重叠并粘结，由此可使电绝缘薄膜的多层绝缘结构的粘结工艺变得方便，并可以低成本制造高质量的电池。由于热收缩绝缘标牌的边缘自外侧交叠并被收缩至与第一绝缘薄膜的周边紧密接触，因此比第二绝缘薄膜略大的第一薄膜的防剥离性能得到显著增强，从而防止其边缘被剥离。
热收缩绝缘标牌可具有一个这样的宽度，当其卷绕在电池壳体的外表面上时，其一侧边缘可自电池壳体的端部延长一预定长度，且所述热收缩绝缘标牌的边缘被收缩至与电池壳体的端部边缘紧密接触。
这样，热收缩绝缘标牌的边缘被收缩至与在电池壳体端部表面上的电绝缘薄膜的周边配合。电绝缘薄膜的防剥离性能被显著增强。这样，在电池运输过程中由于意外的振动或冲击而被摩擦时，本发明电池的标牌具有改善的防剥离性能。
热收缩绝缘标牌和电绝缘薄膜较佳的是应该均被不透明着色，而第一和第二电极应该具有镀镍的金属光泽。
那些认为电池的两端是电极的电池使用者可容易地识别，本发明电池的一端部表面因有着色的电绝缘薄膜而不是电极，几乎不会企图撕去该绝缘薄膜，从而可防止误用电池。
可以使本发明电池的两端部表面均是平的。
电池壳体可延伸至与在密封组件上的、通常作为正极的突出对应的长度，从而增加电池容量。这样，通过增加在电池里的电极组件的电极板面积可增加电池容量。
在具有可分离部分的热收缩标牌的电池里，可分离部分较佳的是包括沿其两侧接缝形成的、连续的穿孔。
由此可使标牌的可分离部分较容易地撕去，以露出负极，而不会使在负极附近的标牌部分被剥离。
热收缩绝缘标牌较佳的是应该在其除了可分离部分外的内侧表面上涂敷热敏粘结剂。
这样，当使用电池时可方便地撕去可分离部分。
本发明的电池可应用于圆柱形一次性锂电池，其结构是圆柱形的，并具有与圆柱形含水电介质电池相同的外径，且用锂制成负极，它具有高于含水电介质电池的输出电压。
由此，用于圆柱形含水电介质电池的相同电池壳体可用于本发明，而且，用来制造现有的圆柱形含水电介质电池的设备和金属模具也可使用，从而可以相当低的成本制造高质量的一次性锂电池。此外，由于按照本发明的一次性锂电池具有与现有的含水电介质电池相同的外径，因此还可使用供现有含水电介质电池使用的共用电池座，而且能与含水电介质电池清楚地区别开来，因为负极设置在电池壳体的侧表面上，还因为与正极相反的另一端部表面被电绝缘而不能当作电极，这样，它不能用于一般的电器设备上，因为这种电器设备具有供两端是电极的含水电介质电池用的接触结构。因此，这种具有重量轻、电压高、能量密度高和使用寿命长的锂电池不仅能有限的、特定的目的，而且可与含水电介质电池互换使用。
本发明还提供一种电池座，它包括第一室，以便安装在纵向一端具有第一电极、而在侧面具有第二电极的、并具有E伏输出电压的第一电池；以及第二室，以便安装在纵向一端具有第一电极、而在另一端具有第二电极、并具有E/2伏的输出电压的第二电池。第一室里设有在两端的一正极触头和一负极触头，而在侧面部分上设有侧面触头，以便与第一电池的第二电极接触。第二室里设有在两端的一正极触头和一负极触头，以便与第二电池的第一和第二电极接触。第一室里的负极触头和第二室里的正极触头通过连接件互相连接。第一室里的侧面触头和第二室里的负极触头被连接并被引导至一共用负载接头。第一室里的正极触头引导至另一负载接头。
按照本发明的电池座只有当将第一电池以正确方向***第一室里、或当两个第二电池以正确方向分别***第一室和第二室里时，才允许由第一电池的输出电压或两个串联的第二电池的输出电压总和提供的E伏电压给负载接头。如果(例如)第一电池被错误地***第二室里，由于第一电池只有一个端部具有电极，因此它不可能与在第二室里的另一电池连接，从而防止给负载接头提供过电压。
较佳的是，第一室的侧面触头不在纵向方向的中心处，而朝向一侧。
这样，如果第一电池被错误地***第一室里，电池的侧面电极不会与第一室的侧面触头连接，从而可防止第一电池被倒置。
本发明的其它目的和特征通过下面的详细介绍和附图将变得更清楚。本发明的特征可以单独地、也可以多种组合地使用。
附图的简要说明
图1A和1B是按照本发明第一实施例的电池的立体图，它们分别从正极侧和负极侧看过去；
图2是上述电池在制造过程中、在安装绝缘材料前的纵向剖视图；
图3是显示将绝缘材料固定在图2中的无护套电池上的制造工艺的立体图；
图4是上述电池一部分的剖视图；
图5是显示电池座结构的框图，其中，上述电池和含水电解质低压电池均可使用；
图6是上述电池座的等效电路图；
图7A是显示上述电池用于上述电池座的框图；
图7B是显示低压电池用于上述电池座的框图；
图8A-8D是分别显示电池错误地***上述电池座的框图；
图9A是按照本发明第二实施例的电池的局部剖视的侧视图；
图9B是按照第一实施例的电池的局部剖视的侧视图，以作比较之用；
图10A和10B分别显示了按照本发明第三实施例的电池在使用前和使用时的立体图；
图11是现有技术中的含水低压电池的立体图；以及
图12A-12D分别是显示传统的、设有侧端的可充电电池的前视图、零件分解图、俯视图和仰视图。
实施本发明的较佳方式
下面参考附图描述本发明的较佳实施例。图1A和1B分别是显示按照本发明第一实施例的电池Ba2的、从正极21一侧和相反侧看过去的立体图。在该实施例中，如附图中作为示范显示的，电池Ba2是一圆柱形的一次性锂电池，它具有3V的输出电压，比现在的干电池或图11所示的含水电解质圆柱形电池高出一倍，并具有与干电池相同的外部尺寸。本发明的电池可与圆柱形含水电解质电池替换使用而不会有任何问题。按照该实施例的圆柱形一次性锂电池在下面的介绍中将被叫做高压电池Ba2，以区别于图11所示的、被叫做低压电池Ba1的、现有的圆柱形含水电解质电池。
高压电池Ba2具有在密封组件22上的、作为正极21的突出部，这类似于低压电池Ba1，它还设有在电池壳体20外表面上的、具有预定宽度的、沿整个圆周表面延伸的负极23，负极23位于离开壳体沿轴线方向的中心、并远离正极21、而与壳体的另一端也隔开的位置上。电池壳体20的整个外表面除了正极21外，负极23被由两部分热收缩绝缘标牌24和27组成的、以覆盖电池壳体20的外表面的绝缘材料覆盖，而两绝缘薄膜28和29用来覆盖电池壳体20上的、相对正极21另一侧的端面。热收缩绝缘标牌24和27及绝缘薄膜28和29在电池壳体上的固定将在下面详细介绍。
高压电池Ba2按如下所述方式制造。图2显示了在制造过程中、并在固定热收缩绝缘标牌24和27及绝缘薄膜28和29之前的、一无护套的高压电池Ba2的纵向剖视图。高压电池Ba2就是上述的圆柱形一次性锂电池，它具有一块正极板30和一块负极板31，正极板30是通过在一集电极金属芯里充填主要由二氧化锰组成的活性材料混合物形成的，而负极板31是由锂金属制成的，正极板30、负极板31和插在它们之间的隔离物32一起卷绕，由此形成一电极组件。将该电极组件安装在一电池壳体20里，负极导板33被折叠并***电极组件的最外层，与电池壳体20的内周面接触，从而实现电接通。电极组件的下端通过***电池壳体底部的下部绝缘板34、与作为负极的电池壳体20的内侧底表面电绝缘，而电极组件的上端通过上部绝缘板38与电池壳体20的内侧圆周表面电绝缘。
然后，将有机电解质(未画出)注入电池壳体20里，而这种有机电解质是通过将三氟磺化锂溶解在由碳酸烷丙烯和1,2-二甲氧基乙烷组成的混合溶剂里形成的。电池壳体20的开口端由具有安全孔的密封组件22封闭，密封组件位于电池壳体20的支座39上，且其间***填塞材料37，然后，将电池壳体20的开口端边缘向内弯曲，使其卷曲并牢牢地封闭电池壳体，由此制成无护套的高压电池Ba2。无护套的圆柱形一次性二氧化锰锂电池(例如)具有14.5mm的外径、50mm的高度和1300mAh(毫安小时)的电池容量，其外径与现有的圆柱形含水电解质电池Ba1相同。
图3是显示绝缘材料怎样固定在图2中的无护套电池的立体图。首先，通过提供和干燥绝缘涂层或树脂薄膜、或者通过提供绝缘瓷釉涂层，在电池壳体20上的与正极21相反一侧的端部表面上、或者是在电池壳体除了正极21和负极23的整个表面上形成绝缘薄膜。因此，至少作为正极21和负极23的镀镍部分留有金属光泽。
这样，电池壳体20的整个外表面上覆盖着绝缘材料，除了正极21一侧的端部表面和在电池壳体20外表面上的环形外周部分或负极23。在电池壳体20上与正极21相反的端部表面上固定着一相当薄的、约30μm厚度的、尺寸略小于电池壳体20在与电池轴线垂直的方向上端部表面的横截面积的绝缘薄膜28。此外，一相对较厚的、约有60μm厚度的、尺寸略小于内侧薄膜28的绝缘外侧薄膜29被支承和固定在内侧薄膜28上。外侧薄膜29具有基本上与上述热收缩绝缘标牌24和27相同的厚度。
首先在绝缘薄膜28和29的一表面上涂敷热敏粘结剂，它们在加热到约90℃时具有粘性。由此可简化薄膜28和29的粘结步骤，并可低成本制造出高质量一次性锂电池。绝缘薄膜28和29的另一侧(外侧)涂有与热收缩绝缘标牌24和27相同的颜色，而镀镍的两极部分21和23露出上述的金属光泽。由此，电池用户将较容易地识别，电池壳体上的与正极相反一侧的端部表面不是另一极，而用户不大可能试着撕去绝缘薄膜28和29。
其次，两热收缩绝缘标牌24和27以约5毫米的间隔(这恰是作为负极23的环形外周部分的宽度)分别与电池壳体20外表面的一个端部接触，并在约90℃的情况下卷绕在电池壳体20上，从而通过加热使预先提供给用来固定的表面的热敏粘结剂呈现出粘性，并将标牌粘结在电池壳体20的外侧圆柱形表面上。形成热收缩绝缘标牌24本体的热敏薄膜在约90℃时不会发生尺寸变化。因此，标牌24和27可平整地卷绕和粘结在电池壳体20的外表面上。热收缩绝缘标牌24和27具有不同的宽度，但长度是相同的，该长度被设置成比圆柱形电池壳体20的周长略大几毫米。这样，标牌24和27以各自的端部重叠几毫米的方式进行卷绕，使连接处不易被分离。
绝缘标牌24和27的宽度是这样设计的，即当它们被设置成如图3所示的预定间隔时，它们自电池壳体20的两端各延伸一固定长度。这样，当它们卷绕并粘结在电池壳体20上，标牌24和27的边缘自电池壳体20的两端向外突出。在卷绕在电池壳体20上后，热收缩绝缘标牌24和27被加热到约180℃的高温，由此通过热量使构成标牌本体的热敏薄膜收缩，使标牌牢牢地粘结在电池壳体20的外表面上。标牌的向外延伸部分也收缩，并牢牢地粘结在电池壳体20端部表面的周边上。从电池壳体20的一端向外延伸的热收缩绝缘标牌27的边缘重叠在内侧绝缘薄膜28的周边上并与其紧密接触，而且如图4所示，与外侧绝缘薄膜29在同一平面上。
通过上面所述的制造步骤完成图1A所示的的高压电池Ba2。在电池壳体20圆柱形表面上的预定宽度的环形圆周部分的整个表面形成负极23，并如一凹陷的圆环，而电池壳体的其它表面被热收缩绝缘标牌24和27所绝缘。这将允许高压电池Ba2***一电池室里而不需要确定***方向，并且它不需要提供一种构造以确定电池壳体20两端的安装方向，诸如图12A所示的呈延长形状的电极端7或设置在传统可充电电池4上的突出12。因此，在粘结时不需要将两绝缘薄膜28和19与两热收缩绝缘标牌24和27相对定位，这样可在高速生产线上大量生产高压电池Ba2，且方便地使用。
此外，由于内侧绝缘薄膜的周边被绝缘标牌27的热收缩边缘部分重叠，因此难以撕去，从而使它的防剥离性能大大增强。另一方面，外侧绝缘薄膜29和热收缩绝缘标牌27的边缘在同一平面上互相邻接，因此当在电池销售过程中由于无法预料的振动、冲击或摩擦而与外部物体摩擦时，它也能显著地增强防剥离性能。此外，即使电池用户不注意或因某种错误试着撕去绝缘薄膜28和29，由于多层绝缘结构而能可靠地防止电池壳体20的端部表面暴露，其中，内侧绝缘薄膜28的周边由绝缘标牌27保护，而外侧绝缘薄膜29与绝缘标牌27在同一平面上。由此可防止电池以错误方式、即电池壳体20的两端面作为电极被使用。
在该实施例中的高压电池Ba2是一种圆柱形的一次性锂电池，它具有与图11所示的现有的含水电介质电池或低压电池Bal具有相同的外部尺寸，但同时具有比1.5伏的低压电池Bal高出1倍的3伏输出电压。圆柱形电池是目前最普遍的、大量生产的电池，它的制造技术与其它形状的电池相比也达到最先进的水平。
因此，用来制造诸如碱性锰干电池和碱性蓄电池的含水电介质圆柱形电池Ba1的电池壳体可用来制造本实施例的高压电池Ba2。此外，供制造现有的圆柱形电池Ba1的设备和金属模具也可使用，从而可以非常低的成本制造高压电池。
还有，由于高压电池Ba2具有在其外侧表面上的负极23，而其与正极21相反一侧端面被绝缘并不具有电极功能，因此，这种高压电池可清楚地与传统的低压电池区别开来，又由于它不能用于具有接头结构、以与作为电源的低压电池Ba1配合的电器设备，因此能可靠地防止这种高压电池Ba2作为低压电池Ba1使用。此外，由于负极23设置在远离相对电池壳体一侧的纵方向的中心，因此可防止因反向连接造成的电池误接。这样，本发明可使锂电池具有非凡的特征，诸如轻的重量、高的能量密度和长的寿命，以便进入市场后不仅适用于有限类型的电器设备，还适用于大范围的用途，并可与作为电源用于各种电器的低压电池Ba1互换使用。
图5是电池座40的框图，它可使上述实施例的高压电池Ba2与低压电池Ba1互换使用，同时防止各式各样的麻烦，而图6是这种电池座的等效线路图。电池座40具有如图5所示的、平行设置的一共用室41和一低压电池室42，以便放置一能产生3伏电压并具有与图1A和1B所示的圆柱形锂电池相同结构的高压电池，或放置一能产生1.5伏电压、诸如现有的含水电介质圆柱形电池的低压电池Ba1。
由板簧或类似结构形成的正极触头41a和42a及由螺簧或类似结构形成的负极触头41b和42b分别设置在室41和42内侧两端，使其在相邻室里的正极侧和负极侧反向设置。共用室41里的负极触头41b通过连接件43与低压电池室42的正极触头42a电连接。此外，在共用室41的内侧壁上设置一侧面负极触头41c，它不在正极41a和负极41b之间的中心位置上，而在靠近负极触头41b一侧并对应图1A所示的高压电池Ba2的负极23的位置上。
共用室41里的正极触头41a与电器设备的负载44的正极侧的负载接头44a连接，而共用室41里的侧面负极触头41c和低压电池室42里的负极触头42b同时与在负载的负极侧的负载接头44b连接。简单地说，该电池座40与现有的、在平行的室41和42里、以串联方式安装两低压电池Ba1的电池座不同之处仅在于增加了侧面负极触头41c。供图12所示的触头可充电电池4用的电池座将需要一缝槽，以接纳突出12，因此，使用与不同类型电池、诸如相同尺寸的一次性电池完全相同的电池室是困难的。然而，应该注意，本发明的电池座40也可用于任何现有的圆柱形电池，包括图12A所示的，以及所使用的电池具有在电池壳体一端上的、或在侧面的、对应在电池座里的侧面负极触头位置上的负极。
电池Ba1和Ba2可如下面参考图7A、7B和8A-8D所描述的那样***电池座40里。在该实施例里，电池座40安装在额定电压为3伏的电器设备的电池盒里，以便接纳如图1A所示的高压电池Ba2或圆柱形一次性锂电池，以及低压电池Ba1或现有的含水电介质电池。
当使用高压电池Ba2时，将它***共用室41里，使正极21与正极触头41a接触，如图7A所示。由此，正极21与正极触头41a电连接，同时，负极23与侧面负极触头41c电连接，从而通过正极触头41和负极触头41c使高压电池Ba2的正极21和负极23分别与负载44的正负载极44a和负负载极44b连接，高压电池Ba2给负载44输出3伏功率。
另一方面，如果使用两个串联的电压电池Ba1，可将各电池分别***室41和42里，使它们的正极2和负极3分别与正极触头41a和42a及负极触头41b和42b接触，如图7B所示。在共用室41里的电池的负极3和在低压电池室42里的电池的正极2因此而通过电池座40的连接件43而互相连接。这样，给负载44提供3伏功率，而这个功率是两串联的低压电池Ba1和Ba1的输出电压的总和。
接着，将介绍低压电池Ba1和高压电池Ba2错误***电池座40的情况。如果两个高压电池Ba2和Ba2分别***室41和42里，且各正极21和21被定位成分别与室41和42的各正极触头41a和42a接触，如图8A所示，那么在共用室里的高压电池Ba2的两极21和23将如实线所示的、恰与正负载极44a和负负载极44b接触，从而类似于图7A所示的情况。
另一方面，虽然低压电池室42里的高压电池Ba2的正极21与正极触头42a接触并电连接，但因共用室41里的高压电池Ba2在与正极相反的端部没有电极，因此低压电池室42里的电池不与共用室41里的负极触头41b连接。这样，在低压电池室42里的电池Ba2不与在共用室41里的电池Ba2连接，它只是放置在室42里，而并没有给负载44提供功率。结果，负载44只接受由在共用室41里的高压电池Ba2提供的3伏输出电压，恰如图7A所示的情况。
此外，如果错误地分别将低压电池Ba1***共用室41里、而将高压电池Ba2***低压电池室42里，如图8B所示，由于高压电池Ba2与负极触头42b，因此高压电池Ba2仅仅是安装在低压电池室42里而已，它并不会给负载44提供功率。另一方面，在共用室41里的低压电池Ba1，虽然它与高压电池Ba2的正极21连接，但它不与侧面负极触头41c连接。因此，该低压电池Ba1仅仅是安装在室41里而已，它也不会给负载44提供功率。因此，在电池Ba1和Ba2没有一个与负载44连接的情况下，除了不给负载44提供电压外没有其它麻烦。
此外，如果将高压电池Ba2***共用室41里，而低压电池Ba1仍然***低压电池室42里，且两者都适当取向，即在共用室41里的高压电池Ba2的电极21和23如类似于图7A中的实线所示那样分别与正负载极44a和负负载极44b连接。另一方面，虽然在低压电池室42里的低压电池Ba1的正极2和负极3分别与正极触头42a和负极触头42b电连接，但高压电池Ba2并不与共用室41里的负极触头41b连接。这样，低压电池Ba1不与高压电池Ba2连接，它仅仅是安装在室42里而已，而并不给负载44提供功率。结果，这种连接类似于图7A和8A所示的情况，由此，负载44只接受在共用室41里的高压电池Ba2输出的3伏电压。
如果将高压电池Ba2反向***共用室41里，如图8D所示，负极23将因其位于纵向中心远离正极21的一侧而不能与侧面负极触头41c接触。电池Ba2既不能给负载44功率，也不会产生任何麻烦。
从上所述可知，即使错误***两个高压电池Ba2和Ba2，负载44也只能接受3伏、而不是6伏的正常电压。即使错误地将不同类型的电池、如高压电池Ba2和低压电池Ba1一起***，供电线路将断开或接通，将3伏电压提供给负载44而不会有任何麻烦。另外，即使高压电池Ba2被错误地***共用室41里，它也不会与负载44连通。
图9A是按照本发明第二实施例的高压电池Ba3的局部剖视的侧视图，而
图9B是供比较用的第一实施例的高压电池Ba2的局部剖视的侧视图。在图9A中，相同的或类似的零件使用与图9B相同的标号。在该高压电池Ba3上的、具有正极48的密封组件47一侧处的端面形成一没有突出的平面。形成于电池壳体49内的、用来支承密封组件47的密封组件支座50与图9B中的密封组件支座39相比、位于更靠近正极48的位置上。
换句话说，电池壳体49的长度朝正极48一侧增加了电池Ba2上的突出21的长度，而电池体积相应增加。因此，本实施例的电池Ba3具有如下优点，即除了在相同的条件下使用时具有类似于第一实施例中的高压电池Ba2的效果外，通过按照较大的电池壳体、增加电极组件的极板面积还可提高电池容量。
图10A和10B分别显示了按照本发明第三实施例的高压电池Ba4、在使用前和使用时的立体图，它是一个圆柱形一次性锂电池。该实施例的高压电池Ba4不同于第一实施例中的高压电池Ba2的地方在于，在高压电池Ba4使用前，如图10A所示，圆柱形电池壳体20的整个外表面、包括电极23被一整条热收缩绝缘标牌51覆盖。而在使用电池Ba4时，将在对应于负极23的位置上的、提供有开封条52的热收缩绝缘标牌51的一部分撕去。
热收缩绝缘标牌51包含由聚氯乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的收缩薄膜，在其外表面上涂有UV(紫外线)油墨图案和文字，并再涂敷UV清漆。收缩薄膜的内表面或粘结表面已经受铝蒸法镀敷，然后，将粘结剂、例如一种丙烯酸粘结剂涂敷在上面。然而，该粘结剂不能涂敷在收缩薄膜上的、在作为热收缩绝缘标牌51的开封条52的位置处的内表面上。此外，在沿收缩薄膜一侧上形成的非常浅的接缝处提供穿孔53和54，它们沿着作为开封条52的那部分的两侧的整个圆周。
因此，当使用电池Ba4时，可沿着图10A中的箭头所示的方向、沿着穿孔53和54方便地撕下开封条52，从而露出负极23。穿孔53和54只允许光滑地撕下开封条52，而热收缩绝缘标牌51在负极23附近的部分不会被剥离。在撕下开封条52后，电池Ba4将与第一实施例中的高压电池Ba2一样，并可在前面所述的用途中获得相同的效果。
由于负极23被开封条52覆盖，本实施例的高压电池Ba4具有自身放电降低、可储存性优良和产品维护简单的优点。此外，未使用过的电池Ba4将因有开封条52而被清楚地区别开来。
一般来说，电池使用者利用口袋或包携带新的电池，从而当电器设备用尽电池时可立即更换电池。万一随电池还携带一件金属物品、诸如一条项链，两电极21和23可能会应该金属物品而短路，特别是因为按照本发明的高压电池具有互相靠近的电极21和23。由于本发明的高压电池预定供作为具有3伏输出电压的圆柱形一次性锂电池用的，因此必须防止这种短路。第三实施例的高压电池Ba4解决了这个问题，并由于开封条52覆盖着负极而消除了在使用前因可能携带的金属物品而引起的电极21和23之间的短路危险。
此外，在本实施例里，热收缩具有标牌51是单一件，因此可以用与其它干电池制造方法相同的方法方便地将它卷绕和粘结在电池壳体20的外表面上。热收缩绝缘标牌51的粘结步骤与第一实施例相比可进一步简化，在第一实施例中，两热收缩标牌24和27要在粘结到电池壳体上之前进行定位。
虽然上面通过具有3伏输出电压、并具有与其它通常使用的圆柱形含水电介质电池、如干电池和镍镉电池相同尺寸的圆柱形一次性锂电池进行了描述，但应该明白，本发明并不限于3伏圆柱形一次性锂电池，还可用于棱柱形的或薄的扁平(象口香糖的)结构。当然，电池的输出电压应该不限于3伏。
工业化应用
如上所述，本发明提供一种高压电池，它具有在电池壳体外表面上的、凹陷的、环形的负极。本发明的电池可以高速地大批量地生产，因为这种负极仅通过在电池壳体上粘结两条绝缘标牌就可形成。这样，本发明具有很高的实用性。此外，这种电池可与不同类型的、两端具有两电极的电池清楚地区分开来，同时，它可与不同类型的电池共用于一个电池座里而不会发生任何问题。由此可提供具有许多优点、诸如重量轻、电压高、能量高和使用寿命长的锂电池给各种电器设备，且不仅能满足特殊需要，还能满足一般需要。

Claims (14)

1．一种电池，包括在电池壳体(20)一端部处的第一电极(21)和在电池壳体外表面上的第二电极(23)，
其特征在于，第二电极(23)是电池壳体上的预定宽度的整个环形圆周表面，电池壳体相对第一电极(21)的另一端通过固定一绝缘薄膜而被电绝缘；其中，两热收缩绝缘标牌(24,27)以对应第二电极(23)宽度的预定间隔卷绕并粘结在电池壳体的外表面上，这样，电池壳体的整个外表面除了第二电极这部分外被热收缩绝缘标牌电绝缘，而第二电极在两热收缩绝缘标牌之间成凹陷的、环形形状。
2．一种电池，包括在电池壳体(20)一端部处的第一电极(21)和在电池壳体外表面上的第二电极(23)，
其特征在于，第二电极(23)是电池壳体(20)上的预定宽度的整个环形圆周表面，电池壳体相对第一电极(21)的另一端通过固定一绝缘薄膜而被电绝缘；其中，在对应第二电极(23)的位置上具有可分离部分的单张热收缩绝缘薄膜卷绕并粘结在电池壳体的外表面上，这样，电池壳体的整个外表面被热收缩绝缘标牌电绝缘，而第二电极在使用前被热收缩绝缘标牌上的可分离部分覆盖，当使用电池时，撕去可分离部分而露出第二电极。
3．如权利要求1或2所述的电池，其特征在于，在热收缩绝缘标牌内侧先初步涂敷热敏粘结剂，这种粘结剂在加热时具有粘性，而热收缩绝缘标牌通过加热粘结在电池壳体上。
4．如权利要求1或2所述的电池，其特征在于，第二电极脱离电池壳体纵向中心，并与电池壳体的一端离开一段距离。
5．如权利要求1或2所述的电池，其特征在于，在电池壳体相对第一电极的另一端涂敷电绝缘材料，并以重叠的方式在所述电绝缘涂层上再覆盖多层电绝缘薄膜(28,29)。
6．如权利要求1或2所述的电池，其特征在于，电池壳体相对第一电极的另一端可用尺寸小于电池壳体端部表面的第一绝缘薄膜(28)覆盖，而尺寸小于第一绝缘薄膜的第二绝缘薄膜(29)粘结在第一绝缘薄膜之上，所述第一和第二绝缘薄膜利用热敏粘结剂粘结在电池壳体的端部表面上，这种粘结剂在加热时具有粘性。
7．如权利要求1或2所述的电池，其特征在于，热收缩绝缘标牌具有这样一个宽度，当其卷绕在电池壳体的外表面上时，其一侧边缘可自电池壳体的端部延长一预定长度，且所述热收缩绝缘标牌的边缘被收缩至与电池壳体的端部边缘紧密接触。
8．如权利要求1或2所述的电池，其特征在于，热收缩绝缘标牌和电绝缘薄膜均被不透明着色，而第一和第二电极具有镀镍的金属光泽。
9．如权利要求1或2所述的电池，其特征在于，电池的两端部表面均是平的。
10．如权利要求2所述的电池，其特征在于，热收缩标牌的可分离部分包括沿其两侧接缝形成的、连续的穿孔。
11．如权利要求2所述的电池，其特征在于，热收缩绝缘标牌(51)在除了可分离部分(52)外的内侧表面上涂敷热敏粘结剂。
12．如权利要求1或2所述的电池，其特征在于，该电池具有与圆柱形含水电介质电池相同的外径，用锂制成负极，且该电池具有高于含水电介质电池的输出电压。
13．一种电池座，包括：
第一室(41)，以便安装在纵向一端具有第一电极(21)、而在侧面具有第二电极(23)的、并具有E伏输出电压的第一电池(Ba2)；以及
第二室(42)，以便安装在纵向一端具有第一电极、而在另一端具有第二电极、并具有E/2伏的输出电压的第二电池(Ba1)；
所述第一室里设有在其两端的一正极触头(42a)和一负极触头(41b)，以便与第二电池(Ba1)的第一和第二电极接触，而在侧面部分上设有侧面触头(41c)，以便与第一电池(Ba2)的第二电极接触；
所述第二室里设有在其两端的一正极触头(42a)和一负极触头(42b)，以便与第二电池(Ba1)的第一和第二电极接触；
第一室里的负极触头(41b)和第二室里的正极触头(42a)通过连接件(43)互相连接；
所述第一室里的侧面触头(41c)和第二室里的负极触头(42b)被连接并被引导至一共用负载接头(44b)；以及
第一室里的正极触头(41a)被引导至另一负载接头(44a)。
14．如权利要求13所述的电池座，其特征在于，第一室的侧面触头脱离纵向方向的中心，而朝向一侧。
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