专利名称：具有减小的磁漏的可再充电电池的制作方法
技术领域：
本申请总体涉及可再充电电池，更具体地，涉及一种具有减小的磁漏的可再充电 电池。
背景技术：
在被称为全球移动通信系统(GSM)的移动电话标准中，使用时分多址接入(TDMA) 来发送和接收RF信号。在发送时隙之前，启用RF功率放大器，并且它保持开启近似588us 直到发送操作完成。每近似4. 6ms重复该场景，然后，将输出信号称为发送突发。功率放大 器的操作需要从电池汲取较大的DC电流。在一些情况下，该电流将超过2安培。该电流基 于相同的TDMA控制信号而切换为导通和截止，这将导致频率为217Hz的较大电流的脉冲。不幸的是，突发传输系统的非预期结果是从采用GSM标准的移动电话辐射的磁信 号。该电磁信号具有以217Hz (基频)为中心以及以217Hz的整数倍的频率(谐频)为中 心的分量。类似地，其他场景可能导致从电池汲取较大电流并且因此产生电磁信号，但是上 述场景是可能发生这些情况的代表性情形。
发明内容
通过这里描述的电池的构造和制造方式，可以显著减少不期望的磁场输出。具体 地，可以以使彼此磁场相对并抵消彼此磁场的方式来布置各个元件(由于配线和几何配 置，每个元件具有其自身的磁场)，得到的总磁场幅度相对于现有电池设计有所减小。根据实施例，提供了一种电池。所述电池包括第一卷绕元件、第二卷绕元件和外 壳。第一元件包括第一阳极层和第一阴极层，第一元件在使用时产生第一磁场。第二卷绕 元件包括第二阳极层和第二阴极层，第二元件在使用时产生第二磁场。第一卷绕元件和第 二卷绕元件布置在外壳内，使得第一磁场与第二磁场接近并且利用电池配置中的对称性朝 向相反的极性。根据另一实施例，提供了一种电池。所述电池包括折叠元件，包括阳极层和阴极 层；以及外壳，容纳折叠元件，其中，所述折叠元件包括被折叠的阳极层和阴极层，所述阳极 层和所述阴极层被折叠为使得阳极层中的第一位置与阳极层中的第二位置接近，并且使得 阴极层中的第一位置与阴极层中的第二位置接近。结合附图，通过对本发明具体实施例的以下描述的阅读，本发明的其他方面和特 征对本领域普通技术人员而言将变得显而易见。
现在参照附图，附图通过示例示出了本公开的实施例，其中图1示意了使用单一元件的电池结构的横截面；图2示意了根据本公开的实施例使用两个元件的电池的横截面；图3示意了具有开放端的图2中的电池的透视图4A示意了具有封闭端的图2中的电池的第一变型的透视图；图4B示意了具有封闭端的图2中的电池的第二变型的透视图；图4C示意了具有封闭端的图2中的电池的第三变型的透视图；图5示意了根据本公开的实施例使用4个元件的电池的横截面；图6示意了根据本公开的实施例使用4个元件的电池的横截面，具有与图3所示 的结构的配置不同的配置；图7示意了根据本公开实施例使用两个元件的电池的横截面，所述两个元件具有 不同的厚度；图8示意了根据本公开实施例使用两个元件的电池的横截面，包括将端子附着至 电池的方式；以及图9示意了根据本公开实施例使用被配置为最小化磁漏的单一元件的电池的横 截面。
具体实施例方式通过实验已经发现，可再充电电池组是对电磁信号的产生和发射的主要贡献者。 一般而言，这种电磁信号不传递有用信息，一般被认为是电磁谱中的噪声。此外，电磁信号可以出现并被感受为从移动电话附近的音频设备或从移动电话本 身发出的恼人的可听噪声。例如，这些电磁信号可以干扰可能正在携带有用信息的附近磁 场。在一个场景中，涉及与用于听力受损者的听觉设备通信的移动电话，使用移动电 话中的音频输出信号来对移动电话中的线圈中的电流进行调制。调制产生与音频输出信号 成比例变化的磁场变化。然后，用于听力受损者的听觉设备(如助听器，如以下所讨论的， 将在助听器的上下文中讨论听觉设备)可以接收磁场变化。然而，从移动电话辐射的电磁信号可以被示为导致对响应于音频输出信号而产生 的磁场变化的干扰，导致可听失真。换言之，听觉设备的用户(以下称助听器用户)不能以 良好的保真度听见传递有用信息的音频输出。通过这里描述的电池的构造和制造方式，可以显著减少不期望的磁场输出。具体 地，可以以使彼此磁场相对并抵消的方式来布置各个元件(由于配线和几何配置，每个元 件具有其自身的磁场)，得到的总磁场幅度相对于现有电池设计有所减小。这里描述的技术可以实现一个或多个优点。例如，与尝试隔离作为一个干扰源的 移动电话电池的技术或将移动电话内的电池重新放置至相对远离助听器内线圈的位置的 技术相比，这些技术可以更加高效和有效，并且成本更低而且更加方便。出于各种原因，期 望将电池放置至接近于移动电话上的磁输出发送线圈。这里描述的技术可以实现这种放置 而不具有来自电池的明显干扰，从而提高助听器用户接收的信号的质量。此外，这里描述的技术也可以改进其他设备的性能。可以得到来自移动电话和来 自其他附近音频设备的更好的声音和更少的噪声。图1示意了移动电话电池100的横截面，通常，可以通过卷绕特别制备的平层的 一个或多个片来产生电池100。图1的移动电话电池100被示意为包括单个平板层元件 102。元件102具有阳极层104、阴极层106和其间的分隔片，另一外分隔片可以环绕卷(jellyroll)的最内侧部分处的正片的末端而卷曲，以完全将阳极层104与阴极层106隔离。在以螺旋方式卷绕元件102之后，得到的形状通常是圆柱体或椭圆体。然后可以 将卷绕元件102封装在外壳108中，与对外部世界的连接(未示出)相结合。可以为标识 目的而包括电子编号(未示出)，电子编号典型地在特殊芯片上编码。图1所示的移动电话 电池100可以是独立电源，或者如以下所述，它可以与其他元件协作使用。由于电池单元的内部电流，可以以与正在从电池放出的电流的幅度成比例的幅度 来产生外部磁场。一般而言，在电池正在使用中(例如正用于对移动电话供电)并且电流正 在从电池流出时，产生磁场。在一种情况下，电流消耗的幅度基于移动电话的操作而变化。 例如，如果移动电话正在根据GSM标准来操作，则电流的幅度以及因此电池100所产生的磁 场的幅度将以217Hz的频率和217Hz的谐频来波动。在电池100的第一侧110上可以存在 具有一个极性的磁场，在电池100的第二侧112上存在具有相似幅度和相反极性的磁场，其 中，第二侧112是电池100中相对于第一侧110的相对侧。图1(以及后续图)中北极和南 极的朝向是任意的。这些磁极的实际朝向可以沿任何方向。概括而言，电池由多个元件制成。多个元件被配置为沿相反方向呈螺旋形，使得每 个元件产生的各个磁场组合以产生与单一元件电池所产生的总磁场相比减小的总磁场。此 外，配线应当以对称方式布置，以减小基于配线承载的电流而发射的磁场。图2示意了电池200的横截面，电池200使用封装在外壳208中的第一元件201 和第二元件202。电池200的元件201、202被配置为使得第一元件201 (沿逆时针方向从外 到内呈螺旋形)位于第二元件(沿顺时针方向从外到内呈螺旋形)之上。在使用中，第一元件201产生第一磁场。类似地，在使用中，第二元件202产生第 二磁场。如图2所示，第一元件201和第二元件202可以布置在外壳208内，使得第一磁场 与第二磁场接近并且朝向相反极性。方便地，可以示出，对于相同的电流消耗，图2的电池 200产生的总磁场的幅度相对于图1的电池100产生的总磁场的幅度明显减小。实质上，电 流消耗在元件201与202之间分为两半，因此所产生的电磁场将在幅度上实质相等而在朝 向上相反。为了获得与图1的电池100相似的容量和物理大小，图2的电池200的元件201、 202的长度可以为图1的电池100的元件102的长度的一半。图3示意了外壳208内具有开放端的图2中的电池200的透视图。外壳208的尺 寸和形状是任意的。图4A-4C示意了外壳208具有封闭端的图2和图3中的电池200的透视图。典型 地，电池200的封闭端具有阳极401A和阴极401C。然而，由于电池200包括两个元件201、 202，电池200的封闭端还具有第二阳极402A和第二阴极402C。第一阳极401A和第一阴极 401C与第一元件201相关联。为了将第一元件201电连接至第一阳极401A，提供了阳极线 401AW。类似地，为了将第一元件201连接至第一阴极401C，提供了阴极线401CW。相应地， 第二阳极402A和第二阴极402C分别通过第二阳极线402AW和第二阴极线402CW连接至第 二元件202。在图4A-4C中，元件201、202的示意被省略以简化图示。与本公开减小电池200中流动的电流产生的磁场的努力一致，如图4A-4C所示，这 里提出将第一阳极线401AW的位置布置为通过将元件201、202分开的横断面与第二阳极线402AW的位置对称。类似地，如图4A-4C所示，这里提出将第一阴极线401CW的位置布置为 通过相同的平面与第二阴极线402CW的的位置对称。在多元件电池200中，这种对称的线 的放置被表明可以进一步帮助减小所产生的磁场。—般而言，图4A提供了一般描述，其中阳极、阴极和线具有任意部署。图4B提供 了线性部署的阳极、阴极和线的示意。如图4B所示，阳极401A和402A环绕阴极401C和 402C，其中阴极401C和402C互相接近。通过绝缘使阳极或阴极互相电隔离。尽管它们可 以彼此接近，但是它们可以但不必须在物理上相邻。图4C提供了阳极，阴极和线的另一图 示，其中阳极401A和402A被部署在正方形的两个对角，阴极401C和402C被部署在该正方 形的其他对角。一般地，图4B中描述的线性部署沿阳极和阴极形成的线来减小场。相反， 图4C中描述的正方形部署可以沿多个维度有效地减小场。阳极、阴极和线的其他部署也是可能的。在一种变型中，与图4B中所示的垂直部 署相反，线性部署可以是水平的。在另一变型中，线性部署可以包括安装阳极-阴极-阳 极-阴极配置的环绕阴极40IC和阴极40IA的阳极402A和402C。其他配置也是可能的，这 里描述的概念不限于任何特定配置或部署。图5示意了在外壳508内部使用4个元件的电池500的横截面。4个元件包括第 一元件501、第二元件502、第三元件503和第四元件504。图5示意了可以在多个交替层中 布置这些元件。方便地，可以示出，对于相同的电流消耗，图5的电池500产生的总磁场的幅度相 对于图1的电池100产生的总磁场明显减小。此外，可以示出，对于相同的电流消耗，图5 的电池500产生的总磁场的幅度相对于图2的电池200产生的总磁场有所减小。在一个具体实施例中，这些元件被配置为使得磁力中心(类似与重力中心)被布 置为在这些元件堆的中间出现。使用4个元件，通过将4个元件501、502、503、504布置为 使得元件的相应底部磁极(如图5所示)具有以下顺序北-南-北-南，可以实现这样的 配置。即第一元件的南极与电池500的外壳508的顶部相邻；第二元件502的北极与第一 元件501的北极相邻；第三元件503的北极与第二元件502的南极相邻；第四元件504的南 极与第三元件501的南极相邻；第四元件504的北极与电池500的外壳508的底部相邻。类似地，这些元件的相应顶部磁极可以被布置为具有以下顺序南-北-北-南。 如上所述，图5中的磁极的朝向是任意的，但是图5示意了具有相反极性的元件的基本配 置。为了获得与图1的电池100相似的容量和物理大小，图5的电池500的元件501、 502、503、504的长度可以为图1的电池100的元件102的长度的四分之一。图6示意了在外壳608内部使用4个元件的电池600的横截面。4个元件包括第 一元件601、第二元件602、第三元件603和第四元件604。这种配置可以具有以下潜在优 点在某种程度上考虑电池的厚度以进一步减小来自元件和配线的磁场。图6示意了可以 在多个交替层中布置这些元件。与图5的电池500不同，图6的电池600的元件601、602、603、604的相应磁极可
以被布置为具有以下顺序南-北-北-南-南-北-北-南。这种配置具有以下优点电 池每次针对对称性而反转。如图5中一样，元件的长度可以是任何长度，如图1的电池100 的元件102的长度的四分之一。
7
图7示意了在外壳708内部使用两个元件的电池700的横截面。两个元件包括 第一元件701和第二元件702。第一元件701的厚度(图7中引用为Tl)小于第二元件702 的厚度(图7中引用为T2)。图7中的布置被设计为沿指定方向减小所产生的磁场。尽管相对于图1的单一元 件电池100，相反磁方向的两个元件将减小发射的磁场，但是使用不同厚度的元件801、802 可以更进一步减小发射的磁场。在某种程度上，第一元件801产生的磁场与第二元件802 产生的磁场抵消，从而减小了第二元件802产生的磁场，并且因此预期这种消除将不是完 美的。通过选择元件的不同厚度，可以沿一个优选方向减小场，通常选择从较薄的元件向外 的方向。这一思想可以扩展为使用具有不同厚度的多于两个单元。可以通过实验或通过建 模技术来选择厚度，建模技术在数学上将相应元件产生的估计磁场进行叠加。为了简化制造并且减小在附着有端子的电池的端部处发射的任何磁漏，还建议使 用端子的对称模式。方便地，在端子的对称模式中，不需要交叉线。如果不使用3条或更多 线，则线将交叉，因为当电池上下倒转并且配线布置被保持为尽可能对称时，正和负端子将 位于元件的相反侧。这可以使用3端子配线模式来实现，端子的极性模式为负；正；负。备选地，端子 的极性模式可以是正；负；正。相应地，配线可以直线向下穿过所有元件，而不依赖于电池 中的元件数目。图8示意了在外壳808内部使用两个元件的电池800的横截面。两个元件包括第 一元件801和第二元件802。电池800还包括3个端子第一阴极端子810、阳极端子812 和第二阴极端子814。图8示意了将端子810、812、814附着至元件801、802的方式。具体 地，第一阴极端导体821将第一阴极端子810连接至第一元件801的阴极层。第二阴极端 导体822将第一阴极端子810连接至第二元件802的阴极层。第一阳极端导体823将阳极 端子812连接至第一元件801的阳极层。第二阳极端导体拟4将阳极端子812连接至第二 元件802的阳极。第三阴极端导体825将第二阴极端子814连接至第一元件的阴极层。第 四阴极端导体拟6将第二阴极端子814连接至第二元件802的阴极层。结果是3端子配线 模式，其中端子的极性模式为负；正；负。在该思想的另一实施例中，电池位于外壳内部。外壳包括用于外部连接的金属板 (未示出)和标识芯片(未示出)。标识芯片允许移动电话制造商包括硬件和软件以允许 移动电话处理器通过与标识芯片的通信来确定电池是否是由熟悉移动电话处理器的制造 商制造的。这就是说，可以根据移动电话处理器从标识芯片接收的信息来确定电池制造商 的标识。移动电话处理器可以尝试在移动电话的存储器中保持的已知电池制造商列表中定 位电池制造商的标识。在另一实施例中，标识芯片包括加密算法。这种加密算法可以被认为使得制作标 识芯片的非授权拷贝变得困难。相应地，由于缺少可信的标识芯片，移动电话处理器不能识 别模仿已知制造商生产的电池的形式和功能的电池。在又一实施例中，如上所述具有被布置为减小磁场泄漏的元件和配线的电池可以 与使用磁遮蔽的外壳相组合。这种磁外壳可以由如mu合金之类的材料形成。这种磁外壳 可以表现为进一步减小发射的磁场。mu合金是一种镍铁合金(近似75%镍、15%铁、外加铜和钼)，具有非常高的磁导性。高磁导性使得mu合金在屏蔽其他方法无法衰减的静态或低频磁场时非常有效。其名 称来自表示磁导性的希腊字母mu ( μ )。 图9示意了根据本公开实施例使用被布置为减小磁漏的单一元件的电池的横截图9示意了在外壳908内部包含单一元件901的电池900的横截面。图9示意 了元件901可以以与以上所讨论的元件不同的方式来制造，以上元件是以螺旋方式来卷绕 的。在图9的电池900中，以交替方式左右折叠单一元件901。与上述卷绕元件类似，单一 元件901包括阴极层和阳极层。然而与卷绕元件不同，折叠元件中的折叠导致阳极层上的 位置与阴极层上的其他位置接近。类似地，折叠导致阴极层上的位置与阴极层上的其他位 置接近。相应阳极和阴极层的位置可以但不必须在物理上相邻(典型地，将这些层绝缘，使 得使得电流不会因为折叠而短路)。方便地，折叠结构被示为相对于卷绕元件获得了减小的 磁场。此外，可以使配线对称，使得阳极线中的电流和阴极线中的电流产生的磁场具有相似 的幅度和相反的极性。通过阳极和阴极线的电流创建的磁场将趋向于互相抵消。通过在移动电话内包括如这里所述的具有减小磁漏的新型电池，助听器用户所体 验的音频质量可以表现为相对于具有传统可再充电电池的传统移动电话有所提高。此外， 对于正常用户，相对于传统移动电话，背景噪声电平可以表现为消失。与这里描述的概念相关联的另一潜在益处可以是更容易符合本地规章或标准 (无论自愿还是强制)。例如，美国联邦通信委员会(FCC)已经认可了美国国家标准协会制 定的称为“ANSI C63. 19”的标准。ANSI C63. 19标准描述了移动电话与助听器的兼容性。 这里描述的技术有助于满足或超过这种标准。本发明的上述实施例仅应作为示例。在不背离由所附权利要求限定的本申请的范 围的前提下，本领域技术人员可以对特定实施例做出改变、修改和变化。
权利要求
1.一种电池，包括第一卷绕元件，包括第一阳极层和第一阴极层，所述第一元件在使用时产生第一磁场；第二卷绕元件，包括第二阳极层和第二阴极层，所述第二元件在使用时产生第二磁场；以及夕卜壳；所述第一卷绕元件和所述第二卷绕元件布置在所述外壳内，使得所述第一磁场与所述 第二磁场接近并且朝向相反的极性。
2.根据权利要求1所述的电池，其中，所述第一卷绕元件具有第一厚度，并且所述第二 卷绕元件具有第二厚度，所述第二厚度大于所述第一厚度。
3.根据权利要求1或2所述的电池，其中，所述第一卷绕元件和所述第二卷绕元件被布 置在所述外壳内，使得所述第一磁场的北磁极与所述第二磁场的北磁极相邻。
4.根据权利要求1或2所述的电池，其中，所述第一卷绕元件和所述第二卷绕元件被布 置在所述外壳内，使得所述第一磁场的南磁极与所述第二磁场的南磁极相邻。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池，其中，所述外壳还包括 第一阴极端子；第一阴极端导体，将所述第一阴极端子连接至所述第一阴极层； 第二阴极端导体，将所述第一阴极端子连接至所述第二阴极层； 阳极端子；第一阳极端导体，将所述阳极端子连接至所述第一阳极层； 第二阳极端导体，将所述阳极端子连接至所述第二阳极层； 第二阴极端子；第三阴极端导体，将所述第二阴极端子连接至所述第一阴极层；以及 第四阴极端导体，将所述第二阴极端子连接至所述第二阴极层。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的电池，还包括 所述外壳上的第一阳极端子；第一阳极线，将所述第一阳极端子连接至所述第一阳极层； 所述外壳上的第一阴极端子；第一阴极线，将所述第一阴极端子连接至所述第一阴极层； 所述外壳上的第二阳极端子；第二阳极线，将所述第二阳极端子连接至所述第二阳极层，所述第二阳极线被布置为 通过将所述第一卷绕元件和所述第二卷绕元件分开的横断面与所述第一阳极线对称； 所述外壳上的第二阴极端子；以及第二阴极线，将所述第二阴极端子连接至所述第二阴极层，所述第二阴极线被布置为 通过所述横断面与所述第一阴极线对称。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池，其中，所述第一磁场和所述第二磁场在幅 度上实质相等。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电池，还包括第三卷绕元件，包括第三阳极层和第三阴极层，所述第三元件在使用时产生第三磁场；以及第四卷绕元件，包括第四阳极层和第四阴极层，所述第四元件在使用时产生第四磁场；所述第三卷绕元件和所述第四卷绕元件布置在所述外壳内，使得所述第三磁场与所述 第四磁场接近并且朝向相反的极性。
9.根据权利要求8所述的电池，其中，所述第三卷绕元件和所述第四卷绕元件被布置 在所述外壳内，使得所述第三磁场的北磁极与所述第四磁场的北磁极相邻。
10.根据权利要求8所述的电池，其中，所述第三卷绕元件和所述第四卷绕元件被布置 在所述外壳内，使得所述第三磁场的南磁极与所述第四磁场的南磁极相邻。
11.根据权利要求8所述的电池，其中，所述第一卷绕元件和所述第二卷绕元件被布置 在所述外壳内，使得所述第一磁场的北磁极与所述第二磁场的北磁极相邻。
12.根据权利要求11所述的电池，其中，所述第三卷绕元件和所述第四卷绕元件被布 置在所述外壳内，使得所述第三磁场的南磁极与所述第四磁场的南磁极相邻。
13.根据权利要求12所述的电池，其中，所述第二卷绕元件和所述第三卷绕元件被布 置在所述外壳内，使得所述第二磁场的所述南磁极与所述第三磁场的所述北磁极相邻。
14.根据权利要求11所述的电池，其中，所述第三卷绕元件和所述第四卷绕元件被布 置在所述外壳内，使得所述第三磁场的北磁极与所述第四磁场的北磁极相邻。
15.根据权利要求14所述的电池，其中，所述第二卷绕元件和所述第三卷绕元件被布 置在所述外壳内，使得所述第二磁场的所述南磁极与所述第三磁场的所述南磁极相邻。
16.一种电池，包括折叠元件，包括阳极层和阴极层；以及 外壳，容纳所述折叠元件，其中，所述折叠元件包括被折叠的阳极层和阴极层，所述阳极层和所述阴极层被折叠 为使得阳极层中的第一位置与阳极层中的第二位置接近，并且使得阴极层中的第一位置与 阴极层中的第二位置接近。
全文摘要
本发明具有减小的磁漏的可再充电电池提供了一种电池。在电池使用中，第一螺旋卷绕电池元件和相关联的绕线产生第一磁场；第二螺旋卷绕电池元件和相关联的绕线产生第二磁场。第一元件、第二元件和绕线可以布置在外壳内，使得第一磁场与第二磁场接近并且朝向相反的极性。方便地，可以示出，对于相同的电流消耗和相同的绕线结构，所述电池所产生的总磁场的幅度明显低于传统电池所产生的总磁场。
文档编号H01M10/04GK102074725SQ20101023734
公开日2011年5月25日 申请日期2010年7月22日 优先权日2009年11月23日
发明者乔治·索里曼·曼科鲁斯, 拉里·爱德华·霍克, 杰恩斯·克里斯蒂安·波尔森 申请人:捷讯研究有限公司