包括集成电路的电化学电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及包括集成电路的电化学电池。
【背景技术】
[0002]电化学电池或蓄电池通常用作电能来源。蓄电池包括通常称作阳极的负电极和通常称作阴极的正电极。阳极含有可被氧化的活性材料。阴极含有可被还原的活性材料。阳极活性材料能够还原阴极活性物质。分隔体设置在阳极和阴极之间。在蓄电池中也包括电解质。前述组件一般设置在金属罐内。
[0003]当使用蓄电池作为装置中的电能来源时，蓄电池的阳极与阴极发生电接触，使电子流过装置，并且允许发生各自的氧化和还原反应以提供电能给装置。与阳极和阴极接触的电解质含有流过位于电极之间的分隔体的离子，以在放电过程中保持蓄电池整体的电荷平衡。
[0004]蓄电池测试仪可用于测定蓄电池的特性，诸如剩余的蓄电池容量。一种示例类型的常见蓄电池测试仪置于蓄电池上方，其已知为热致变色型测试仪。在热致变色型蓄电池测试仪中，可能存在一个由消费者手动按下一个或两个按钮开关来完成的电路。一旦按下开关，消费者就已经将蓄电池连接至热致变色型测试仪。热致变色型测试仪可包括一个银电阻器，例如一个平坦的银层，其具有可变的宽度，使得电阻也沿其长度方向发生变化。当电流流经银电阻器时，耗散的电能产生热量，其改变了在银电阻器上方的热致变色油墨显示器的颜色。热致变色油墨显示器被布置成测量仪以指示蓄电池的相对容量。然而，为了使用热致变色型蓄电池测试仪测试蓄电池，通常必须手动固定蓄电池和/或从装置上移除蓄电池。期望有不需要在消费者和蓄电池之间的手动相互作用的其它蓄电池测试仪系统。此夕卜，包括高级处理和通信能力并且不增加蓄电池总体尺寸的蓄电池测试仪系统是期望的。
【发明内容】
[0005]本发明涉及包括具有至少一个开口端的外壳的电化学电池。外壳包括阳极、阴极、电解质、设置在阴极和阳极之间的分隔体、和电解质。端帽组件被装配在外壳的至少一个开口端内。端帽组件包括集流体、密封件、和端帽。集成电路定位在端帽表面上。
【附图说明】
[0006]虽然在说明书之后提供了特别指出和清楚地要求保护本主题的权利要求书，其被认为形成本发明，但是据信通过下面的描述并结合附图可以更好地理解本发明。
[0007]图1是圆柱形电化学电池的横截面。
[0008]图2是棱柱形电化学电池的透视图。
[0009]图3是包括本发明的集成电路的电化学电池的局部横截面。
[0010]图4是包括本发明的集成电路的另一个电化学电池的局部横截面。
[0011]图5是包括本发明的集成电路的另一个电化学电池的局部横截面。
【具体实施方式】
[0012]电化学电池或蓄电池可为一次电池或二次电池。一次蓄电池意味着仅放电(例如至耗尽)一次，然后被废弃。一次蓄电池描述于例如David Linden的Handbook ofBatteries (McGraw-Hill，第4版，2011)中。二次蓄电池旨在进行再充电。二次蓄电池可进行放电并且随后再充电多次，例如超过五十次，超过一百次，或超过一千次。二次蓄电池描述于例如 David Linden 的 Handbook of Batteries (McGraw-Hill，第 4 版，2011)中。蓄电池可包含含水或非水电解质。因此，蓄电池可包括各种电化学电偶和电解质组合。虽然本文提供的描述和示例涉及一次蓄电池，并且更具体地涉及碱性一次蓄电池，应当理解，本发明适用于一次蓄电池和二次蓄电池两者，并且无论它们的实施例如何，它们均在本专利申请的范围内。
[0013]参见图1，示例性的圆柱形电化学电池或蓄电池10包括阴极12、阳极14、分隔体16和外壳18。蓄电池10也包括集流体20 ;密封件(也称为绝缘体或索环)22 ;和端帽24。端帽24、集流体20、和密封件22形成端帽组件30。端帽组件30可用作蓄电池10的负端子。支托26位于蓄电池10的与端帽组件30相对的端部。当端帽组件30作为蓄电池10的负端子起作用时，支托26可用作蓄电池10的正端子。电解质溶液(未示出)分散在整个蓄电池10中。
[0014]参见图2，示例性的棱柱形电化学电池或蓄电池10包括在外壳18内的阴极、阳极、和分隔体(它们均未示出)。外壳18可具有棱柱形状，例如包括至少两个平行平面的形状，诸如矩形或正方形。蓄电池10也包括集流体；密封件(也称为绝缘体或索环)；和端帽(它们均未示出)。支托26位于蓄电池10的端部。电解质溶液(未示出)分散在整个蓄电池10中。
[0015]参见图1和2，外壳18可为常用于蓄电池的任何常规类型，并且可由任何合适的材料制成，诸如例如镀镍冷乳钢或塑料。该材料可具有小于约1.0mm，优选地约0.10mm至约0.25_的总体厚度。外壳18可经由压印工艺形成，诸如深冲压。冲压外壳18可包括至少一个开口端46。外壳可具有封闭端34，它在冲压外壳18时一体形成。封闭端34可与外壳18的开口端46相对。外壳18可包括侧壁28，其从开口端46延伸至外壳的封闭端34。侧壁28可具有长度L。外壳18可具有常规的圆柱形状-或者可具有任何其它合适的非圆柱形状，例如棱柱形状。外壳18的内壁可用对电极具有低电接触电阻的材料处理。外壳18的内壁可进行电镀，例如用镍、金、或其它金属电镀，或者涂有碳载油漆。
[0016]蓄电池具有不同的尺寸和型号。例如，国际电工委员会(Internat1nalElectrotechnical Commiss1n, IEC)已经建立了消费者可零售购得的电池的标准尺寸和型号。IEC已经设定了例如圆柱形蓄电池的标准尺寸和型号，其类似于图1的示例性蓄电池诸如AAA蓄电池、AA蓄电池、C蓄电池、和D蓄电池。AA蓄电池可具有约50.5mm的最大长度、约49.2mm的从支托末端至负触点的最小距离、和在约13.5mm至约14.5mm范围的直径。AAA蓄电池可具有约44.5mm的最大长度、约43.3mm的从支托末端至负触点的最小距离、和在约9.5mm至约10.5mm范围的直径。类似地，已经设定了非圆柱形蓄电池的标准尺寸和型号。例如9V碱性蓄电池具有棱柱形形状或矩形形状，最大高度为约48.5mm ;最大长度为约26.5mm ;并且最大宽度为约17.5mm。各个蓄电池或设备制造商可指定棱柱形蓄电池的型号，其类似于图2的示例性蓄电池，可一般不用于零售，诸如锂离子棱柱形蓄电池。这种类型的棱柱形蓄电池可具有小于约5mm的高度；小于约42mm的长度；以及小于约34mm的宽度。应当理解，本发明应用于各种尺寸的蓄电池，诸如圆柱形和棱柱形蓄电池，并且应用于各种型号的电池，诸如AA、AAA、C、D、9V、以及由各个蓄电池或设备制造商指定的那些电池，其中电化学电池包括集成电路，该电池不大于或小于标准电池型号诸如由IEC设定的那些型号。
[0017]端帽组件30可包括集流体20、密封件22、和端帽24。集流体20可由金属制成，例如锌、铜、黄铜、青铜、或任何其它合适的材料。集流体20可任选地用锡、锌、铋、铟、或另一种合适材料进行电镀，该材料在集流体20和例如阳极14之间具有低电接触电阻。密封件22可由例如聚酰胺树脂诸如尼龙制成。端帽24可由金属制成，例如钢、不锈钢、黄铜、或任何其它合适的材料。端帽24可任选地用镍、金、黄铜、或另一种合适材料电镀，该材料在端帽24和例如设备内的电触点之间具有低电接触电阻(未示出)。
[0018]端帽组件30可置于外壳18的至少一个开口端46上。当端帽组件被安装在外壳18的至少一个开口端46内时，外壳19的侧壁28的一部分可延伸经过端帽组件30。延伸经过安装的端帽组件的外壳18的该部分侧壁可卷曲到端帽组件30上方以密封封闭的蓄电池10的外壳18。
[0019]阴极12包括一种或多种电化学活性阴极材料。电化学活性阴极材料可包括锰氧化物、二氧化锰、电解二氧化锰(EMD)、化学二氧化锰(CMD)、高功率电解二氧化锰(HPEMD), λ 二氧化锰、以及它们的混合物。其它电化学活性阴极材料包括但不限于氧化银；氧化镍；羟基氧化镍；氧化铜；铜盐诸如碘酸铜；氧化铋；高化合价镍；氧；它们的合金、以及它们的混合物。氧化镍可包括羟基氧化镍、羟基氧化钴涂覆的羟基氧化镍、脱锂的层状锂镍氧化物、以及它们的组合。轻基氧化镍可包括β -轻基氧化镍、γ-轻基氧化镍、和/或β-羟基氧化镍和/或γ-羟基氧化镍的共生物。羟基氧化钴涂覆的羟基氧化镍可包括羟基氧化钴涂覆的β-羟基氧化镍、羟基氧化钴包被的γ-羟基氧化镍，和/或β-羟基氧化镍和γ-羟基氧化镍的羟基氧化钴涂覆的共生物。氧化镍可包括具有化学通式ΙΑ xHyNi02的部分脱锂的层状氧化镍，其中0.1 < X < 0.9且0.1 < y < 0.9。高化合价镍可例如包括四价镍。
[0020]阴极12也可包含碳颗粒和粘合剂。在阴极中包含碳颗粒以允许电子流过阴极。碳颗粒可为石墨，诸如膨胀石墨和天然石墨。可用于阴极的粘合剂的示例包括聚乙烯、聚丙烯酸或氟碳树脂，诸如PVDF或PTFE。聚乙烯粘合剂的一个示例以商品名COATHYLENE HA-1681出售(购自Hoechst或DuPont)。阴极12也可包含其它添加剂。阴极可例如以压制粒料的形式提供。
[0021]阳极14可由至少一种电化学活性阳极材料、胶凝剂和微量添加剂诸如放气抑制剂形成。电化学活性阳极材料可包括锌舶；铁；金属氢化物诸如AB5、AB2、和A2B7;它们的合金；以及它们的混合物。胶凝剂的示例可包括聚丙烯酸、接枝淀粉材料、聚丙烯酸的盐、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素的盐(例如羧甲基纤维素钠)、或它们的组合。阳极可变化放气抑制剂，其可包含无机材料，诸如铋、锡或铟。另选地，放气抑制剂可包含有机化合物，诸如磷酸酯、离子表面活性剂、或非离