专利名称：具有减少的磁场发射的电化学电池芯以及对应的装置的制作方法
具有减少的磁场发射的电化学电池芯以及对应的装置技术领域
本发明一般地涉及电化学电池芯，尤其涉及具有在使用电化学电池芯时释放减少的磁场发射的结构的电化学电池芯。
背景技术：
世界正在迅速便携化。随着移动电话、个人数字助理、便携计算机、平板计算机等等变得更加流行，消费者不断转向用于通信、娱乐、商务和信息的便携和无线装置。这些装置的每一个的便携性都归功于电池。在电池中工作的电化学电池芯不仅允许这些装置摆脱必须被束缚于壁装插座的粗暴限制，而且提供能够反复充电的可靠的轻便电源。
电化学电池芯包括碱性电池芯、镍电池芯和锂电池芯，一般通过采取两个电极层并将它们叠层在一起来制造，每个层与另一个层物理地分离。制造在电池中使用的电化学电池芯的普通方法公知为“卷芯”技术，其中将电池芯的内部部件卷绕并放置在铝或钢容器内部，因此与老式的卷心蛋糕相似。通常铝是用于容器的优选金属，因为它的重量轻且导热性好，虽然也使用钢。
电化学电池芯的主要工作是选择性地存储和释放能量。当电池芯被充电时存储能量。然后在放电阶段，这些存储的能量被释放给电子装置。电极材料和电池芯结构的进步为消费者提供了能够在小而轻的封装中存储大量能量的更小的电池。
通常电化学电池芯的磁场发射并非设计考虑。作为示例，当电化学电池芯用于向典型电子装置供电时，其中的磁场发射不足以影响装置的工作。但是，在某些应用中，电化学电池芯的磁场发射可能是设计问题。例如，在像助听器这样的敏感装置中，磁场发射可通过影响助听器中听觉元件的工作而危及性能或可靠性。
因此需要具有减少的磁发射的电化学电池芯。
在全部单独视图中相同的附图标记表示相同或功能相似的元件的附图与下面的详细描述一起合并在说明书中并构成说明书的一部分，用于进一步说明各种实施例并解释完全根据本发明的各种原理和优点。
图1示出典型现有技术电极层组件的侧面剖视图。
图2示出现有技术的以卷芯构造组装的电极叠层，从而制造可再充电的电池芯。
图3示出插入柱形金属容器的现有技术卷芯的剖切剖视图。
图4示出适用于电池的现有技术电池芯结构的一个实施例。
图5示出未卷绕的现有技术电池芯结构，显示典型的电流和对应的磁场。
图6用图形示出向负载供电时对应于图4的结构的测量的磁场形状，模拟全球移动通信系统(GSM)通信应用中的收发器。
图7示出未卷绕的电池芯结构的一个实施例，显示当根据本发明实施例构造时典型的电流和对应的磁场。
图8用图形不出向负载供电时对应于图6的结构的测量的磁场形状,模拟GSM通信应用中的收发器。
图9示出未卷绕的电池芯结构的另一个实施例，显示当根据本发明其他实施例构造时典型的电流和对应的磁场。
图10用图形不出向负载供电时对应于图9的结构的测量的磁场形状,模拟GSM通信应用中的收发器。
图11示出根据本发明一个实施例构造的电化学活性层，其中设置有导磁材料。
图12示出根据本发明一个实施例构造的电化学电池芯的一种结构，其中用磁导材料涂覆电极层。
图13示出根据本发明一个实施例构造的电化学电池的一种结构，其中用磁导材料涂覆外容器。
图14示出根据本发明一个实施例构造的电化学电池芯和·头部组件的一种结构， 头部组件具有接线片和导体。
图15示出根据本发明一个实施例构造的电化学电池芯和头部组件的一种结构， 头部组件具有接线片和导体。
图16示出根据本发明一个实施例构造的电化学电池芯和头部组件的一种结构， 头部组件具有接线片和导体。
图17示出根据本发明一个实施例构造的电化学电池芯和头部组件的一种结构， 头部组件具有接线片和导体。
图18示出根据本发明一个实施例构造的电化学电池芯的叠层结构。
本领域技术人员应当理解，为了简单和清楚而示出附图中的元件，不一定按比例绘制。例如，可将附图中某些元件的尺度相对于其他元件夸大，以帮助改善对本发明实施例的理解。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。参照附图，全部视图中相同的附图标记表示相似的部件。如同这里的说明书和全部权利要求中使用的，以下术语采用在此明确相关的含义， 除非上下文清楚地另有所指“个”(不定冠词)、和“所述”(定冠词)的含义包括多个的含义，“中”的含义包括“在…中”和“在…上”。诸如第一和第二、顶部和底部等等相关术语可仅用于将一个实体或动作与另一个实体或动作区分开，不一定要求或暗示这些实体或动作之间任何实际上的这种关系或顺序。此外，这里在括号中示出的参考标识符表示除了讨论的附图之外的附图中所示的部件。例如，当讨论图A时论及装置(10)将表示除了图A之外的附图中所示的元件10。
本发明的实施例提供构造为释放减少的磁场发射的电化学电池芯和对应的电池。 在一个实施例中，诸如锂离子电池芯或锂聚合物电池芯这样的电化学电池芯配置了到阴极和阳极的电接线片连接，阴极和阳极被置于电池芯叠层的同一端，因此遍及电化学电池芯中阳极中流动的电流在方向上趋于与阴极中流动的电流相反，但是在幅值上基本上相似。 因此，阴极层产生的磁场趋于抵消阳极层产生的磁场，从而减少总体磁发射。
电化学电池芯通常由正电极(阴极)、负电极(阳极)以及防止这两个电极接触的隔离件制成。虽然隔离件将阴极和阳极物理地分离，但是隔离件允许离子从中通过。下面参照图1，其中示出电化学电池芯中找到的典型电极层组件的侧面剖视图。
电极100包括隔离件112，隔离件112具有顶部114和底部116。隔离件112的顶部114上设置有电化学活性材料的第一层118。例如，在镍金属氢化物电池中，第一层118 可以是现有技术公知的金属氢化物电荷存储材料的层。或者，第一层118可以是锂电池中一般采用的锂或嵌锂材料。
第一层118上面设置集流层120。集流层可由现有技术公知的多种金属或合金的任何一种制成。这种金属或合金的示例例如包括镍、铝、铜、钢、镀镍钢、镁掺杂铝等等。集流层120上面设置有电化学活性材料的第二层122。
电化学电池芯通过隔离件在电极之间传输离子，来存储和释放能量。例如，在放电过程中，在电极之间发生电化学反应。这种电化学反应导致通过隔离件传输离子，并使得电子聚集在电池芯的负端子处。当连接到负载(例如电子装置)时，电子通过负载中的电路从负极流向电池芯的正端子。(当电流从阴极流向阳极时在电路图中示出这一点。)当电化学电池芯充电时，发生相反的过程。因此，为了对电子装置供电，可将这些电子从电池芯释放到电子装置。通常通过耦合导体(例如导电箔带)实现这一点，通俗地讲，有时候将耦合导体称为到各个层的“接线片”。图2中示出这种接线片。
下面参照图2，其中示出像图1中的电极叠层那样在卷芯构造中组装的电极叠层， 从而制造可再充电的电池芯。在图2中，提供两个电极240和260，如上所述。例如由电化学活性负电极材料的层来制造电极240，同时由电化学活性正电极材料的层来制造电极260。 注意，当最初构造电池芯时电极240和260的任一个可以是电化学活性的。第一接线片280连接到一个电极240，而第二接线片290连接到另一个电极260。 这些接线片280和290可连接到各个电极240和260的集流器。
电极240和260被配置为叠层关系，将接线片280和290设置在叠层的相对边缘上。之后，将叠层卷成卷270，用于随后插入电化学电池芯容器。容器的剖面通常是椭圆形、 矩形或者圆形，有单一的开口和盖子。这与普通的垃圾桶相似。
如图2所示的现有技术电池芯通过将接线片280和290设置在电极240和260的相对端上制成。这导致两个电极240和260在激活时基本上在相同的方向上承载电流。根据右手定则，这种同向电流产生大的螺旋磁场，因为每个电极240和260产生的场是相加的。图5更清楚地示出这一点。
一旦完成卷芯，就将其插入图3所示的金属容器322。在这种圆柱形构造中，金属容器322包括金属连接器326，金属连接器326可用作所得电池的阴极端子。金属容器322 本身经常用作阳极端子。在这种构造中接线片(280，290)连接到金属连接器326和金属容器322。在诸如矩形或椭圆形电池这样的替代性构造中，接线片(280，290)可连接到连接器组件330，而不是容器上的金属连接器。
在任一种情况下，观察卷芯可看到多个层隔离件332、第一电极328和第二电极 336。根据这种结构，如果需要的话可将集流器338或网格添加到装置。集流器338可由金属或合金形成，例如铜、金、铁、锰、镍、钼、银、钽、钛、铝、镁掺杂铝、铜合金或锌。
下面参照图4，其中示出现有技术的卷芯400，带有如图2构造的接线片401、402。 卷芯400将被插入金属容器，如上所述。图4的现有技术组件包括第一金属连接器403和接线片404，第一金属连接器403用作外部阴极，接线片404用于将第一金属连接器403连接到第一接线片401。绝缘体405被设置为将第一金属连接器403与第二接线片402绝缘。 位于卷芯400—端的平坦顶部绝缘体为公知技术，如授予Zayatz的美国专利No. 6，317，335 所述。
在工作时图4的卷芯400产生较大量的磁场噪声。该噪声以dBA/m为单位来测量， 并随着电流的增加而增加。此外，就像电池芯用于GSM装置(例如移动电话)的情况，当电流脉动时，噪声加剧。
下面参照图5，其中示出处于未卷绕形式下的图4的卷芯400。这种未卷绕图示对显示这种构造怎样产生磁场噪声是有用的。当有负载时，阳极电流从接线片401流出，接线片401连接到用作阳极的电极260。在图5的视图中阳极电流501 —般根据梯度从左流向右。因为接线片401连接到阳极的上部，所以阳极电流501趋于从阳极的左上部流向阳极的右下部。
当这种情况发生时，根据右手定则，将产生第一磁场503。当离子在电解质中通过隔离件流向用作阴极的电极240时，第一磁场503在接线片401附近最大，远离接线片401后变小。
转向用作阴极的电极240，接线片402连接到阴极的右侧。当有负载时，阴极电流 502流向接线片402，在图5的视图中阴极电流502根据电荷梯度从左流向右。在图5的视图中阴极电流502 —般从左流向右。在图5的说明性实施例中，阴极电流502趋于从阴极的左下部流向阴极的右上部。
当这种情况发生时，根据右手定则，将产生第二磁场504。当电子通过电解质从用作阳极的电极260流过隔·离件时，第二磁场504在接线片402附近最大，远离接线片402较小。
如图5所不，由于电池芯的构造,第一磁场503和第二磁场504是相加的。虽然将阳极电流501和阴极电流502示出为箭头，但是当电池芯用于时变负载例如移动电话中的 GSM收发器时，所得交变磁场将本身显示为外来噪声。这种噪声可产生大的基带磁场。
下面参照图6，其中示出向测试GSM负载递送电流时，通过图5的构造产生的磁场 (503，504)的剖面的图示。图示601示出X方向上测量的磁场的剖面，而图示602示出Y方向上测量的磁场的剖面。线条603示出最强的场，而线条607示出最弱的场。线条605示出中等强度的场。
图示601和602中的每个测量都以OdB即I安培每米为基准。在图示601中，最大场是8. 49dB，而最小场是-29. 75dB。在图示602中，最大场是4. 07dB，而最小场是-30. 23d。
如图所示，当有时变负载电流时，卷芯(400)的电极绕组与接线片(401，402)—起产生电流回路，电流回路产生基带磁场噪声的大轮廓线。在将卷芯结合到具有安全电路的电池中，利用附图的电路板组件的设计，磁场噪声会进一步加剧。在工作于遥感线圈模式下的助听器中，电池的磁场发射会劣化助听器中的信噪比。
本发明的实施例提供电池芯和电池结构，电池芯和电池结构提供显著减少的磁场噪声。在一个实施例中，电池芯结构包括在卷绕该卷芯之前将物理地连接到阳极和阴极的接线片设置在叠层的同一端上。如果正确地放置，就可将阳极和阴极中流动的电流分布为使得它们以基本上相似的幅值基本上在相反的方向上流动，从而减轻相同方向的电流。在某些实施例中，可将接线片物理地放置为彼此叠置，防止通过将电池芯连接到连接器端子或者安全电路的接线片形成附加回路。
在某些实施例中，每个电极使用多个接线片。例如，可将两个接线片放置在每个电极的相对端，每个接线片连接到至外部连接的导线。在某些实施例中，将高磁导磁性材料结合在电池芯部件中，例如接线片，电极或者容器。在某些实施例中，可以用高磁导磁性材料涂覆容器的内壁。此外，在某些实施例中，可以用高磁导磁性材料涂覆电极本身。在某些实施例中，可将电池芯中的导电轨迹路由为使得它们的磁场抵消。在某些实施例中，可将磁场抵消线圈添加到电池结构或容器。这些线圈用于抵消电池芯和接线片的磁场。下面结合附图更详细地说明每个实施例。
下面参照图7，其中示出电极组件700的一个实施例，电极组件700适合于卷绕为卷芯，与现有技术的结构相比，卷芯被构造为显著减少发射的磁场噪声。图7的电极组件 700包括电池芯叠层，电池芯叠层具有阴极701和阳极702。当彼此层叠时，将隔离件(未示出)放置在阴极701与阳极702之间，以允许在充电和放电过程中电子来往于阴极701与阳极702之间。
第一电导体703连接到阴极701，在图7中第一电导体703被示出为通过铝箔或其他导电材料制成的导电接线片。如图7所示，第一电导体703连接在电池芯叠层的第一端 705处。电池芯叠层包括第一端705和第二端706。
第二电导体704连接到阳极702，在图7中第二电导体704也被示出为通过铝箔或铜或其他相似材料制成的导电接线片。如图7所示，第二电导体704就像第一电导体703 一样连接到电池芯叠层的第一端705。因此,第一电导体703和第二电导体704都在电池芯叠层的同一端处分别连接到阴极701和阳极702。为了保证在头部707处不发生短路，桥接部件708将第二电导体704连接到它在头部707上的接触件709，从而在连接到第一电导体 703的接触件710与沿着头部707的第二电导体704之间提供预定量的物理的分离。
当有负载时，阴极电流711流向第一电导体703，在图7的视图中阴极电流711从左向右。阴极电流711根据取决于阴极结构和负载的梯度流动。在图7的视图中阴极电流 711通常从左向右流动。在图7的说明性实施例中，阴极电流711趋于从阴极的左下部流向阴极701的右上部。
当这种情况发生时，根据右手定则，将产生第一磁场713。当电子从阳极702通过隔离件传输时，第一磁场713在第一电导体703附近最大,远离第一电导体703较小。
同时，图7的实施例中阳极电流712流动离开连接到阳极702的第二电导体704。 因此，在图7的视图中阳极电流712通常根据梯度函数从右向左流动。因为第二电导体704 连接到阳极702的上部，所以阳极电流712趋于从阳极702的右上部流向阳极702的左下部。
当这种情况发生时，根据右手定则，将产生第二磁场714。当电子通过隔离件去往阴极701时，第二磁场714在第二电导体704附近最大，远离第二电导体704后变小。
如图7所不，由于电池芯结构,第一磁场71 3和第二磁场714趋于相互抵消。通过改变每个电极的尺寸和材料，连同第一电导体703沿着阴极701的放置以及第二电导体704 沿着阳极702的放置一起，设计者可以“调整”电池芯叠层，以对于特定的电池构造将所得的磁场噪声最小化。例如，如果设计者设计高容量的矩形电池，他可以改变第一电导体703和第二电导体704的每一个的确切放置，以对于该物理的构造将所得的磁场噪声最小化。
在图7的说明性实施例中，在电池芯叠层的第一端705处将第一电导体703和第二电导体704设置为彼此叠置。注意，这只是为了解释的目的而在图7中使用的一个实施例。对得益于本公开的本领域技术人员而言显然，本发明的实施例不限于此。例如，不是将第一电导体703和第二电导体704设置为彼此叠置，而是将它们沿着头部707分离。如果将它们像图7中那样构造，为了防止短路问题，可在它们之间设置电绝缘层715。在这种构造中，在放电期间，电流在实际上相反的方向上跨阴极701和阳极702的相邻区域进行传输。 并且电流以基本上相同的幅值沿着阴极701和阳极702的相邻区域传输通过。类似地，电流在实际上相反的方向通过第一电导体703和第二电导体704，从而减少电极组件产生的总体电磁场噪声。
使用上述调整过程，设计者能够在很大程度上减少电池芯产生的噪声，不仅通过控制流过阴极701、阳极702、第一电导体703和第二电导体704的电流方向，而且通过控制相对幅值。通过改变第一电导体703和第二电导体的放置，设计者可以实现在其中流动的电流方向相反并且幅值几乎相同。因为阴极701和阳极702中流动的电流随梯度函数、阴极 701和阳极702的材料、几何形状以及尺寸的变化、以及第一电导体703和第二电导体704 的放置、几何形状以及尺寸的变化而变化，所以设计者可以在阴极701和阳极702的相邻部分上实现基本上幅值相同的反向电流。
通过示例的说明，简单地将第一电导体703和第二电导体704放置在电池芯叠层的第一端705，可以实现在相反方向流动的电流711、712。但是，根据本发明的实施例，通过改变第一电导体703和第二电导体704的放置，设计者可以在阳极702和阴极701的大部分长度上实现相反且基本上相等的电流。
下面参照图8，其中示出当向测试GSM负载递送电流时，通过图7的构造产生的通过磁场的剖面的图示。图示801示出X方向上测量的磁场,而图示802示出Y方向上测量的磁场。线条803示出最强的场，而线条807示出最弱的场。线条805示出中等强度的场。
如同图6，图示801和802中的每个测量都以OdB即I安培每米为基准。在图示 801中，最大场是-4. 81dB，而最小场是-32. 91dB。在图示802中，最大场是-1. 06dB，而最小场是-30. 86dB。将图8与图6比较时，可看出测量的磁场噪声的显著下降。在X平面中， 在最大磁场中出现超过12dB的下降。在Y平面中，出现大约5dB的下降。
下面参照图9，其中示出电极组件900的另一个实施例，电极组件900适合于卷绕为卷芯以及放置在容器或外壳中，与现有技术的结构相比，卷芯被构造为显著减少发射的磁场噪声。图9的电极组件900包括电池芯叠层，电池芯叠层具有阴极901和阳极902。当彼此层叠时，将隔离件(未示出)放置在阴极901与阳极902之间，以允许在充电和放电过程中离子分别传输来往于阴极901与阳极902之间。
第一电导体903连接到阴极901。如图9所示，第一电导体903连接在电池芯叠层的第一端905处。电池芯叠层包括第一端905和第二端906。
第二电导体904连接到阳极902。如图9所示，第二电导体904就像第一电导体 903 一样连接到电池芯叠层的第一端905。因此,第一电导体903和第二电导体904都在电池芯叠层的同一端处分别连接到阴极901和阳极902。
第三电导体991在电池芯叠层的第二端906处连接到阴极901。第一桥接部件993将第三电导体991连接到第一电导体903。
第四电导体992在电池芯叠层的第二端906处连接到阳极902。第二桥接部件994 连接第四电导体992和第二电导体904。
在图9的说明性实施例中，第五电导体981将第一桥接部件993连接到头部907 上的接触件910。类似地，第六电导体982将第二桥接部件994连接到头部907上的接触件 909。
在一个实施例中，将第一电导体903和第二电导体904设置为彼此叠置且在它们之间设置有电绝缘材料的可选择层。类似地，将第三电导体991和第四电导体992设置为彼此叠置且在它们之间设置有电绝缘材料的可选择层。此外，可将第一桥接部件993设置在第二桥接部件994上方，在它们之间设置有电绝缘材料的可选择层。在这样的构造中，分别在阳极902和阴极901中流动的电流基本上幅值相同，方向相反，从而减轻任何所得的磁场噪声发射。注意，这种“每件物体在其对应物上方”的构造只是一个实施例，在图9中用于解释的目的。对得益于本公开的本领域技术人员而言显然，本发明的实施例不限于此。例如，不是将每个部件设置在其对应物上方，而是可以提供从另一个电极的小量的分离，以例如消除对绝缘材料的需要。
当有负载时，阴极电流911、995分别流向第一电导体903和第四电导体992，在图 9的视图中，对于阴极电流911是从左向右，对于阴极电流995是从右向左。注意，除了所有其他的都相同之外，这些电流911、995大约是图7的实施例中流过相同导体的电流的一半，从而进一步减少关于这些导体对应地产生的磁场。(对阳极而言亦然)。阴极电流911、 995根据取决于阴极结构和负载的梯度流动。在图9的视图中，阴极电流911、995通常从阴极901的中心部分向上和向外流动。关于导体电流，因为阴极电流911、995流过多个导体 901、991，所以沿着阴极流动的峰值电流密度大约是图7的峰值电流密度的一半，从而进一步减少峰值磁场发射。(对阳极而言亦然)。
当这种情况发生时,根据右手定则,将产生第一磁场913、997。第一磁场913、997 在第一电导体903和第三电导体991附近最大,朝向阴极901的中心较小。
同时，在图9的实施例中阳极电流912、996分别流动离开第二电导体904和第四电导体992。因此，在图9的视图中阳极电流912通常根据梯度函数从右向左流动，而阳极电流996从左向右流动。在图9的说明性实施例中，阳极电流912、996趋于从阳极902的上角部流向下中心部。
当这种情况发生时，根据右手定则，将产生第二磁场914、998。当电子通过隔离件传向阴极901时,第二磁场914、998在第二电导体904和第四导体992附近最大,会朝向阳极902的中心部变小。
如图9所示，由于电池芯构造和电导体903、904、991、992以及桥接部件993、994 的放置，第一磁场913、997与第二磁场914、998趋于相互抵消。此外，阳极电流912、996和阴极电流911、995趋于在方向上相反，且在幅值上基本上相似，从而减少电极组件产生的总体磁场噪声。此外，导体903和991中的电流趋于与导体904和992中的电流在方向上相反，且在幅值上基本上相似，从而减少导体产生的总体磁场噪声。这同样适合于桥接部件 993 和 994。
下面参照图10，其中示出向测试GSM负载递送电流时，通过图9的构造产生的通过磁场的剖面的图示。图示1001示出X方向上测量的磁场,而图示1002示出Y方向上测量的磁场。线条1003示出最强的场，而线条1007示出最弱的场。线条1005示出中等强度的场。
如同图6和图8，图示1001和图示1002中的每个测量都以OdB即I安培每米为基准。在图示1001中，最大场是-7. 39dB，而最小场是-33. 42dB。在图示1002中，最大场是-5. 97dB，而最小场是-30. 49dB。将图10与图6比较时，可看出测量的磁场噪声的显著下降。在X平面中，在最大磁场中出现大约15dB的下降。在Y平面中，出现超过9dB的下降。
如上所述，接线片的放置和电池芯叠层结构的配置可以在很大程度上减少当卷绕为卷芯以及放置在外壳(例如图4所示的容器)中所得电池芯发射的磁场噪声。但是，根据本发明的其他实施例，设计者可采用附加步骤来进一步减轻磁场噪声。
下面参照图11，其中示出适用于根据本发明实施例构造的电极组件的一个电极 1100的剖视图。在图11中，电极1100包括电化学活性材料的层1118，例如金属氢化物电荷存储材料或嵌锂材料的层。该层1118下面设置的是集流层1120。集流层1120可由多种金属或合金的任何一种制成，包括镍、铜、不锈钢、银、铝、镀镍钢、镁掺杂铝、铜合金或钛。
已经用高磁导材料1111的颗粒填充或注入电化学活性材料的每个层1118、1122。 高磁导材料1111的示例包括镍、钴、镁、铬和铁。通过用高磁导材料1111注入电化学活性材料，可进一步减少总体磁场噪声。
下面参照图12，其中示出适用于根据本发明实施例构造的电极组件的另一个电极 1200的剖视图。在图12中，电极1200包括电化学活性材料的层1218。该层1218下面设置的是集流层1220。
在图12中，用高磁导材料1211的层涂覆集流层1220。通过用高磁导材料1211涂覆集流层1220，可进一 步减少总体磁场噪声。当然，根据本发明的实施例，也可以构造采用高磁导注入的图11的实施例与图12的实施例的组合。
下面参照图13，其中示出根据本发明实施例构造的电极组件1300的一个实施例， 电极组件1300被设置在外壳1301中，为了说明的目的将外壳1301构造为容器。为了进一步减少发射的磁场噪声，在该说明性实施例中，用高磁导材料1302涂覆外壳1301。虽然在图13的说明性实施例中涂覆外壳1301的内壁，但是对得益于本公开的本领域技术人员而言显然，本发明的实施例不限于此。例如，可以同样地用高磁导材料1302涂覆外壳1301的外表面。此外，也可以用高磁导材料1302涂覆外壳1301的内表面和外表面两者。
下面参照图14至图17，其中示出构造为进一步减少发射的磁场噪声的电池部件结构的实施例。在这一点上，本发明的实施例的重点在于电池芯结构以及高磁导材料的结合。图14至图17的实施例关注导电轨迹的设计，导电轨迹从电池芯头部上的接触件延伸到关于总体电池封装在外部设置的接触件块。
从图14开始，其中示出电池封装1400，电池封装1400具有阳极接触件1401和阴极接触件1402，在电池封装1400中阳极接触件1401和阴极接触件1402沿着头部设置。回顾上述图7的讨论，在某些实施例中，在阳极接触件1401与阴极接触件1402之间需要预定距离(710)。为了帮助在这样的构造中减轻磁场噪声的发射，将接触件块1408的负端子 1403和正端子1404紧密放置在一起。这种放置用于将导体1405、1406产生的任何电流回路的面积最小化，导体1405、1406分别从阳极接触件1401延伸到负端子1403以及从阴极接触件1402延伸到正端子1404。回路的最小化用于将电池封装1400发射的外部磁场最小化。
下面参照图15，其中示出根据本发明实施例构造的另一种电池封装1500。在图15 中，由于设计的限制，不能沿着接触件块1508以相邻的关系来放置负端子1503和正端子 1504。当电池封装1500连接的电子装置需要这种接触件块构造时，可发生这种情况。
为了在这种情况下减轻发射的磁场噪声，在本发明的一个实施例中，可将来自电池芯一个极性的导体1505在部分回路或线圈中路由穿过头部1507，从而更接近第二极性的导体1506。这种安排用于减少所得电流回路的任何包括的面积，从而减少外部发射的磁场。每个导体1505、1506用作将负端子1503和正端子1504连接到电池芯中的电化学活性层和集流器层的电导体，负端子1503和正端子1504是沿着外壳设置的导电表面。
下面参照图16和图17，其中示出根据本发明实施例构造的附加电池封装1600、 1700。在图16和图17中，优选将线圈1608、1708放置在电池芯上面或周围，以进一步减少磁场噪声，线圈1608、1708包括一阻或多阻导电材料。每个线圈1608、1708被布置在外壳中或外壳上，使得在电池封装的放电过程中，减少电化学活性层、集流器层以及电导体的组合中产生的磁场。
线圈1608、1708与阴极接触件1602、1702或者阳极接触件1601、1701串联连接。 通过形状、放置以及线匝数的设计可将每个线圈1608、1708最优化，使得通过每个电池芯发射的磁场几乎全部抵消。或者，如果在大面积内抵消磁场不可行，可将线圈1608、1708的形状设计为在远离电池、由设计者指定的特定区域中抵消发射的磁场，例如在助听器尝试工作的耳机扬声器附近。在一个实施例中，沿着每个电池封装1600、1700的外壳设置线圈1608、1708。外壳的类型可用于确定线圈1608、1708是连接到阳极接触件1601、1701还是阴极接触件1602、 1702。如果外壳由钢制成，则通常将外壳与正端子1704绝缘。因此，如果沿着外壳设置线圈 1708，则线圈应当连接到阳极接触件1701。如果外壳由铝制成，则外壳通常与负端子1603 绝缘。因此，如果沿着外壳设置线圈1608，则线圈应当连接到阴极接触件1602。
在这一点，为了说明的目的，本发明的实施例旨在卷芯结构中构造的电极-隔离件-电极叠层。但是，对得益于本公开的本领域技术人员而言显然，本发明的实施例不限于此。例如，下面参照图18，其中示出根据本发明实施例构造的折叠结构。
在图18中，不是利用卷芯结构而是利用折叠结构来构造电池芯1800。尽管是利用折叠结构构造，仍然在电池芯的同一端1805处将接线片1801、1802连接到阳极1803和阴极1804。虽然为了说明的目的示出并排结构，但是在一个实施例中将接线片1801、1802设置为正好彼此叠置。因为这个原因或那个原因，在不能将接线片1801、1802放置为正好彼此叠置的情况下，就将其放置为彼此接近一之间有小间距一也是有效的。
在前面的说明书中，描述了本发明的特定实施例。但是，本领域技术人员应当理解，在不脱离所附权利要求书提出的本发明范围的情况下可做出各种修改和变化。因此，虽然示出并描述了本发明的优选实施例，但是显然本发明不限于此。在不脱离所附权利要求书限定的本发明精神和范围的情况下，本领域技术人员可构思多种修改、变化、改变、替代和等同物。因此，说明书和附图应当视作说明性而不是限制性的含义，并且所有这种修改都要包括在本发明的范围内。可导致任何好处、优点、或解决方案出现或变得更明确的好处、 优点、问题的解决方案和任何要素(多个要素)都不视作任何或全部权利要求的关键、必须或基本特征或要素。·
权利要求
1.一种用于电池的电极组件，所述电极组件包括电池芯叠层，包括阴极、阳极和它们之间的隔离件，所述电池芯叠层具有第一端和第二端;第一电导体，在所述电池芯叠层的第一端处连接到所述阳极；以及第二电导体，在所述电池芯叠层的第一端处连接到所述阴极；其中在放电过程中，电流通过所述第一电导体和所述第二电导体，并在基本上相反的方向上以基本上相似的幅值穿过所述阴极和所述阳极，从而减少由所述电极组件产生的磁场噪声。
2.权利要求1的电极组件，其中在所述第一端处将所述第一电导体和所述第二电导体设置为彼此叠置，所述电极组件进一步包括设置在所述第一电导体与所述第二电导体之间的电绝缘层。
3.权利要求1的电极组件，其中所述电池芯叠层被卷绕为卷芯。
4.权利要求1的电极组件，其中所述电池芯被折叠。
5.权利要求1的电极组件，进一步包括第三电导体，在所述电池芯叠层的第二端处连接到所述阳极；以及第四电导体，在所述电池芯叠层的第二端处连接到所述阴极；其中将所述电极组件构造为使得在放电过程中在所述阳极中流动的第一电流与在所述阴极中流动的第二电流基本上相反且幅值基本上相似。
6.权利要求5的电极组件,进一步包括外壳，其中所述电极组件被设置在所述外壳中；通过第一桥接连接器在所述外壳中将所述第一电导体和所述第三电导体连接在一起；以及通过第二桥接连接器在所述外壳中将所述第二电导体和所述第四电导体连接在一起。
7.权利要求6的电极组件，其中所述第一桥接连接器和所述第二桥接连接器被设置为彼此叠置且其间具有电绝缘层。
8.权利要求6的电极组件，进一步包括第五电导体，在所述电池芯叠层的第一端与所述电池芯叠层的第二端之间连接到所述第一桥接连接器和所述阳极；以及第六电导体，在所述电池芯叠层的第一端与所述电池芯叠层的第二端之间连接到所述第二桥接连接器和所述阴极。
9.权利要求1的电极组件，进一步包括外壳和头部，所述电极组件被设置在所述外壳中，所述头部至少具有连接到所述阳极的第一电接触件以及连接到所述阴极的第二电接触件。
10.权利要求9的电极组件，进一步包括在所述阳极与所述第一电接触件之间或者所述阴极与所述第二电接触件之间中的一种或多种位置中设置的一个或多个导体匝，所述一个或多个导体匝被构造为进一步减少所述磁场噪声。
11.权利要求10的电极组件，其中所述一个或多个导体匝沿着所述头部设置。
12.权利要求10的电极组件，其中所述一个或多个导体匝沿着所述外壳设置。
13.权利要求9的电极组件，其中所述外壳被涂覆高磁导材料。
14.权利要求1的电极组件，其中所述阳极或所述阴极中的一个或多个被注入高磁导材料。
15.权利要求1的电极组件，其中所述阳极或所述阴极中的一个或多个被涂覆高磁导材料。
16.一种电池封装，包括阳极；阴极；隔离件，设置在所述阳极与所述阴极之间；以及电导体，将在所述电池封装外部设置的端子分别连接到所述阳极和所述阴极；其中，在所述电池封装中将所述电导体配置为使得在所述电池封装的放电过程中，通过使得所述阳极和所述阴极中的电流以基本上相似的幅值在相反方向上流动，减少由所述阳极、所述阴极以及所述电导体的组合在所述电池封装中产生的磁场。
17.权利要求16的电池封装，其中所述阴极、所述阳极以及所述隔离件被配置在叠层中，其中所述电导体在所述叠层的一端处分别连接到所述阳极和所述阴极。
18.权利要求17的电池封装，进一步包括在所述叠层的另一端处连接到所述阳极和所述阴极的附加电导体，从而将所述叠层构造为使得在所述叠层的每一端处流过所述阳极和所述阴极的电流基本上方向相反且基本上幅值相同。
19.权利要求17的电池封装，其中所述电池封装的外壳、所述阳极或所述阴极、或者所述电导体的一个或多个包括设置在其中或其上的高磁导材料。
20.权利要求17的电池封装，进一步包括设置在所述叠层与所述端子之间的一匝或多匝电导体材料。
全文摘要
一种具有减少的磁发射噪声的电池封装，包括其中设置有电极组件(700)的外壳。电极组件(700)包括电池芯叠层，电池芯叠层包括阴极(701)、阳极(702)和它们之间的隔离件。电极组件(700)的电池芯叠层具有第一端(705)和第二端(706)。第一电导体(703)在电池芯叠层的第一端(705)处连接到阳极(702)。第二电导体(704)在电池芯叠层的第一端(705)处连接到阴极(701)。在放电过程中，电流(711，712)通过第一电导体(703)和第二电导体(704)，并在基本上相反的方向上以基本上相似的幅值穿过阴极(701)和阳极(702)，从而减少电极组件(700)产生的磁场噪声。
文档编号H01M4/62GK103003980SQ201180020520
公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月15日 优先权日2010年10月31日
发明者侯赛因·马利基, 迈克尔·弗伦策尔, 杰拉尔德·A·哈尔马肯, 吉姆·克劳斯 申请人:摩托罗拉移动有限责任公司