非矩形电池的设计和构造
【专利说明】非矩形电池的设计和构造
[0001]本申请是申请日为2011年7月15日、申请号为201110198314.3、发明名称为“非矩形电池的设计和构造”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本文实施例涉及用于便携式电子设备的电池。更具体地，本文实施例涉及便于有效利用便携式电子设备内的空间的非矩形电池单元的设计和构造。
【背景技术】
[0003]目前采用可再充电池来为广泛多种便携式电子设备(其包括膝上型计算机、移动电话机、PDA、数字音乐播放器和无绳动力工具)提供电力。最普遍采用的类型的可再充电池是锂电池，该锂电池可以包括锂离子或锂聚合物电池。
[0004]锂聚合物电池通常包括封装在柔性包袋(pouch)中的电池单元。这种包袋通常重量轻且造价低。此外，包袋可以被剪裁为适合各种电池单元尺寸，从而允许锂聚合物电池用于诸如移动电话机、膝上型计算机和/或数字照相机的空间受限的便携式电子设备。例如，锂聚合物电池单元可以通过将滚压电极(rolled electrode)和电解质装入销层压的包袋中而获得90%至95%的封装效率。然后可以将多个包袋并排放置在便携式电子设备中，并且串联和/或并联电耦接以形成用于便携式电子设备的电池。
[0005]然而，对空间的有效利用可能受限于现有的电池组(battery pack)架构中电池单元的使用和布置。具体而言，电池组通常包含相同容量、大小和尺寸的矩形电池单元。电池单元的物理布置另外可以映射电池单元的电配置。例如，六电池单元的电池组可以包括被构造为两串联三并联(2s3p)配置的六个相同大小和容量的锂聚合物电池单元。在该电池组内，两个具有并排放置的三个电池单元的行可以在彼此之上堆叠；每行可以按照并联配置电耦接，并且两行按照串联配置电耦接。结果，电池组可能需要便携式电子设备中至少是每个电池单元的长度、每个电池单元厚度的两倍以及每个电池单元宽度的三倍的空间。此外，电池组可能不能利用便携式电子设备中处于为电池组保留的矩形空间之外的空闲空间。
[0006]因此，通过与包含锂聚合物电池单元的电池组的封装效率、容量、形状因子、成本、设计以及制造相关的改进，可以便于使用便携式电子设备。
【发明内容】
[0007]所公开的实施例涉及一种电池单元，该电池单元包括按照堆叠配置布置的一组不同尺寸的电极片，以便于有效利用便携式电子设备内的空间。例如，电极片可以按照堆叠配置布置，以适应便携式电子设备的形状。堆叠配置可以基于非矩形电池设计，例如环形设计、L形设计、三角形设计、饼形设计、锥形设计以及/或者金字塔形设计。
[0008]电极片可以按照并联配置电耦接。并联配置可以包括:电耦接第一组导电突出部(tab)，其中，第一组导电突出部中的每一个耦接到一个电极片的阴极；以及电耦接第二组导电突出部，其中，第二组导电突出部中的每一个耦接到一个电极片的阳极。
[0009]在一些实施例中，第一组导电突出部是利用导线结合技术、点焊技术、压接(crimping)技术、铆接技术以及超声波焊接技术中的至少一个而电耦接的。第二组导电突出部也可以利用相同的技术而电耦接。
[0010]在一些实施例中，电池单元还包括用于包装电极片的包袋。
[0011]在一些实施例中，电池单元还包括设置在包袋内在电极片下面的刚性板。
【附图说明】
[0012]图1示出了根据实施例的电池单元。
[0013]图2示出了根据实施例的用于电池单元的非矩形设计。
[0014]图3示出了根据实施例的用于电池单元的非矩形设计。
[0015]图4示出了根据实施例的用于电池单元的非矩形设计。
[0016]图5示出了根据实施例的用于电池单元的非矩形设计。
[0017]图6示出了根据实施例的电池在便携式电子设备内的放置。
[0018]图7示出了根据实施例的电池在便携式电子设备内的放置。
[0019]图8示出了用于例示根据实施例的制造电池单元的处理的流程图。
[0020]图9示出了根据实施例的便携式电子设备。
[0021 ]在附图中，类似的附图标记指示相同的附图元素。
【具体实施方式】
[0022]给出以下描述以使得任何本领域技术人员能够实现和使用实施例，并且以下描述是在特定应用及其要求的情况下给出的。对所公开实施例的各种改进对于本领域技术人员来说将是容易显见的，并且本文定义的大体原理可以应用于其他实施例和应用，而不会脱离本公开的精神和范围。由此，本发明不限于所示出的实施例，而是适应符合本文所公开的原理和特征的最宽范围。
[0023]在本【具体实施方式】部分中描述的数据结构和代码通常存储在计算机可读存储介质中，该计算机可读存储介质可以是任何能够存储由计算机系统使用的代码和/或数据的设备或介质。计算机可读存储介质包括但不限于易失性存储器、非易失性存储器、磁性和光学存储设备(例如，盘驱动器、磁带、CD (紧凑盘)、DVD (数字多功能盘或数字视频盘))，或者其他能够存储目前已知或者日后开发的代码和/或数据的介质。
[0024]本【具体实施方式】部分描述的方法和处理可以具体实现为可以存储在如上所述的计算机可读存储介质中的代码和/或数据。当计算机系统读取和运行存储在计算机可读存储介质上的代码和/或数据时，计算机系统执行具体实现为数据结构和代码并存储在计算机可读存储介质中的方法和处理。
[0025]此外，本文描述的方法和处理可以包括在硬件模块或装置中。这些模块或装置可以包括但不限于专用集成电路(ASIC)芯片、现场可编程门阵列(FPGA)、在特定时间执行特定软件模块或一段代码的专用或共享处理器，以及/或者目前已知或者日后开发的其他可编程逻辑器件。当激活硬件模块或装置时，它们执行其中所包括的方法和处理。
[0026]所公开的实施例提供具有非矩形设计的电池单元。该电池单元包括按照堆叠配置布置的不同尺寸的一组电极片。该堆叠配置的非矩形形状可以便于有效地使用便携式电子设备中的空间。术语“非矩形”可以指电池单元在任何切割面上都不是矩形的，这意味着在从顶部、底部或侧面看时电池单元不是矩形的。例如，非矩形堆叠配置可以基于环形设计、L形设计、三角形设计、饼形设计、锥形设计以及/或者金字塔形设计。电极片还可以装在包袋中以形成锂聚合物电池单元。此外，可以在包袋内在电极片下面放置刚性板，用以提供对电池单元的结构性支撑。
[0027]然后电极片可以按照并联配置电耦接。具体而言，每个电极片的阴极可以电耦接到第一组导电突出部中的一个导电突出部，并且每个电极片的阳极可以电耦接到第二组导电突出部中的一个导电突出部。然后第一组导电突出部是利用导线结合技术、点焊技术、压接技术、铆接技术以及/或者超声波焊接技术而电耦接的。还可以利用相同的技术来电耦接第二组导电突出部。第一组和第二组导电突出部可以延伸通过包袋中的密封件，以提供用于电池单元的端子。
[0028]图1示出了根据实施例的电池单元。该电池单元可以向便携式电子设备提供电力，这里的便携式电子设备例如是膝上型计算机、移动电话机、平板计算机、个人数字助理(PDA)、便携式媒体播放器、数字照相机和/或其他类型的电池供电的电子设备。
[0029]如图1所示，电池单元包括形成楔形、平台(terraced)结构的多个层102至108。层102至108可以由薄电极片形成；每个电极片可以在一侧上提供用于电池单元的阴极以及在另一侧上提供用于电池单元的阳极。例如，每个电极片可以具有大约20微米的厚度。电极片还可以包括锂或锌的阳极以及二氧化锰的阴极。
[0030]此外，电极片可以按照堆叠配置布置以形成层102至108。具体而言，可以利用四个不同大小的平饼形电极片生成电池单元的平台弯曲结构。首先，可以堆叠一系列最大尺寸的电极片以形成层102，然后可以在层102之上堆叠一系列较小的饼形电极片以形成层104。在形成层102-104之后，可以在层104之上堆叠多个第三大电极片以形成层106，最后，在层106之上放置最小的电极片以形成层108。
[0031]为了形成电源，电极片可以按照并联配置电耦接并且装入包袋116中。为了电耦接电极片，电极片的每个阴极可以电耦接到第一组导电突出部中的一个导电突出部，电极片的每个阳极可以电耦接到第二组导电突出部中的一个导电突出部。然后可以利用导线结合技术、点焊技术、压接技术、铆接技术以及/或者超声波焊接技术而电耦接第一组导电突出部，以形成电池单元的正端子110。
[0032]还可以采用相同的技术来电耦接第二组导电突出部，以形成电池单元的负端子112。例如，可以通过相对于将耦接到导电突出部的电极片的角部与导电突出部对准的一个或多个表面堆叠电极片，来组装电池单元。然后可以将导电突出部点焊到一起以形成端子
110,112ο
[0033]为了将电池单元装入包袋116中，层102至108可以放置在聚合物层压片和/或其他类型的柔性包袋材料之上。还可以在层102至108之上放置另一包袋材料片，并且可以将两个片热密封和/或折起。另选地，层102至108可以放置在于某些(例如，非端子)侧被密封和/或折起的两个包袋材料片之间。然后其余侧可以被热密封和/或折起以将层102至108装入包袋116中。端子110至112可以延伸通过包袋116中的密封件，以允许电池单元电耦接到便携式电子设备中的其他部件。
[0034]本领域技术人员将会理解，电极片的薄和/或柔性特性可能使得电极片在便携式电子设备内安装和/或处置期间在电池单元中弯曲和/或变形。因此，可以在层102至108下面放置刚性板114，以提供对电池单元的结构性支撑。
[0035]在一个或多个实施例中，图1中的电池单元便于有效地利用便携式电子设备内的空间。例如，电池单元的平台和/或弯曲边缘可以允许电池单元适合便携式电子设备的弯曲封装。还可以增加或减少层(例如，层102至108)的个数以更好地适合便携式电子设备的封装的曲率。换言之，电池单元可以包括适应便携式电子设备的形状的非对称和/或非矩形设计。由此，在同一便携式电子设备中，电池单元可以比矩形电池单元提供更大的容量、封装效率和/或电压。下面将参照图2至5更详细地讨论电池单元的非矩形设计。
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