专利名称：具有减小磁场发射的电化学电池组和对应设备的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及具有电化学电池单元的电池，并且更具体地涉及具有在放电期间传递减少的磁场发射的构造特征的电池组。
背景技术：
世界正快速变为便携式的。随着移动电话、个人数字助理、便携式计算机、平板计算机等变得更加流行，消费者不断地转向用于通信、娱乐、商务以及信息的便携式无线设备。这些设备中的每个都使其便携性归功于电池。在电池内操作的电化学电池单元使这些设备滑离必须被束缚到壁装电源插座的不友好的束缚，由此给用户提供自由性和移动性。对于在电池组内起作用的电化学电池单元的主要任务是传递能量。可再充电电池被配置成还选择性地存储能量。与电池组相关的磁场发射通常不是设计考虑。例如，当电池组被用于给典型的电子设备供电时，来自其的磁场发射可能不足以显著影响设备的操作。然而，在一些应用中，磁场发射可能是设计问题。从而，需要具有减小的磁场发射的电池组。
附图用于进一步示出多种实施例并且解释根据本发明的多种原理和优点，在附图中，贯穿各个视图相同的附图标 记指示相同或功能类似的元件，并且附图与以下详细说明一起被并入到说明书中并且形成说明书的一部分。图1示出在根据发明的实施例配置的电池单元中使用的电极层组件的截面侧视图。图2示出以果冻卷(jellyiOll)配置组装以制成可再充电电池单元的电极叠层。图3示出适合在根据发明的实施例配置的电池组中使用的电池单元构造的一个实施例。图4示出适合在根据发明的实施例配置的电池中使用的电池单元的透视图。图5示出具有适合在根据发明的实施例配置的电池组中使用的非对称内部电极构造的电池单元的第一取向的视图。图6示出具有适合在根据发明的实施例配置的电池组中使用的非对称内部电极构造的电池单元的另一取向的视图。图7示出辅面是抵靠的的一对电池单元的第一取向的视图，每个电池单元都具有适合在根据发明的实施例配置的电池组中使用的非对称内部电极构造。图8示出辅面是抵靠的的一对电池单元的另一取向的视图，每个电池单元都具有适合在根据发明的实施例配置的电池组中使用的非对称内部电极构造。图9示出辅面是抵靠的的多个电池单元的第一取向的视图，每个电池单元都具有适合在根据发明的实施例配置的电池组中使用的非对称内部电极构造。图10示出辅面是抵靠的的多个电池单元的另一取向的视图，每个电池单元都具有适合在根据发明的实施例配置的电池组中使用的非对称内部电极构造。图11示出 主面是抵靠的的一对电池单元的第一取向的视图，每个电池单元都具有适合在根据发明的实施例配置的电池组中使用的非对称内部电极构造。图12示出主面是抵靠的的一对电池单元的第一取向的另一视图，每个电池单元都具有适合在根据发明的实施例配置的电池组中使用的非对称内部电极构造。图13-图28示出适合在根据发明的实施例配置的电池中使用的多种电池单元构造示例。图29示出采用根据发明的一个实施例配置的一个示意性电池组的一个示意性电子设备。本领域技术人员将意识到，图中的元件是为了简单和清楚而被示出的，并且不必按比例绘制。例如，图中的一些元件的尺寸可以相对于其他元件被放大，以帮助改善对本发明的实施例的理解。
具体实施例方式现在将详细地描述本发明的实施例。参考附图，贯穿视图相同的附图标记指示相同的部分。如在本文的说明书中以及贯穿权利要求所使用的，除非文本另外清楚地指出，否则以下术语采用与本文明确相关的意义“一个(a)”、“一个(an)”、以及“这个(the)”的意义包括多引用，“在…中(in)”的意义包括“在…中(in)”和“在…上(on)”。诸如第一和第二、顶部和底部等的关系术语可以被单独使用，以区分一个实体或动作与另一个示例或动作，而不必要求或暗示这些实体或动作之间的任何实际上这样的关系或顺序。而且，本文在括号中示出的参考指示符指示在除了所论述的这个图之外的图中所示的部件。例如，在论述图A的同时谈论设备(10)是指在除了图A之外的图中示出的元件10。电化学电池单元，诸如在锂离子电池单元中使用的那些，通常由以“果冻卷配置”卷绕在一起的堆叠电极层及其相关的金属片状件(tab)构成。可以包括阳极、电绝缘体或“隔离物”、以及阴极的这些层被卷绕在一起，并且然后封装在金属壳体中。虽然壳体可以由任何数量的材料制造，但是其通常由钢、铝或铝合金制造。然后，用有机电解质填充壳体。当电池单元组放电时，取决于其详细设计，该类型的结构可以创建生成不同等级的磁场发射的环路或其他电流路径。这些场在一些应用中不适当地大。当放电电流的特征在于音频脉冲时，如在一些移动电话应用中，这些磁场可能特别麻烦。本发明的实施例使用多个电池单元来提供电池组构造，其中，该构造被配置成传递减小的磁场发射。例如，在一个实施例中，多个电池单元利用电导体在电池组内耦合在一起。电导体可以被配置为金属条、基板迹线或其他电流导体。电池组内的每个电池单元在其中包括非对称内部电极和片状件连接构造。由于电池单元内的卷绕电极导致出现非对称内部电极构造。当从截面观察时，这些卷绕电极是非对称的。根据发明的实施例，具有非对称内部配置的这些电池单元可以在电池组内物理上布置并且取向，以在放电操作期间减轻磁场发射。在电池单元是可再充电电池单元的情况下，发明的实施例还起作用以减少充电操作期间的磁场发射。在一个实施例中，相邻电池单元被布置成使得它们的对应的非对称内部电极构造以彼此不同或相反的方向取向。例如，在两个电池单元具有辅面是抵靠的的壳体的情况下，一个电池单元可以不同于其相邻电池单元来配置，使得一个电池单元的内部电极结构取向不同。当从截面观察时，不同取向导致一个电池单元的内部电极结构表现为相邻电池单元的内部电极结构的旋转、镜像或其他变换。这导致物理上彼此“异相”取向的内部片状件，从而减少总的磁场发射。除了电池单元取向之外，将电池单元连接至外部端子的电池组内的电导体可以被布线，以便减轻来自其他电导体、电池单元内的片状件或它们的组合的磁场发射。通过示例示出，在一个实施例中，电化学电池单元，诸如锂离子或锂-聚合物可再充电电池单元，被布置在电池组内，其内部电极结构与其邻居取向不同。当并排布置电池单元时，可以通过将每个相邻电池单元旋转180度使负端子可以被定位为彼此相对。然后，连接这些负端子的电导体可以经过每个电池单元的壳体的主面之间或之上。在壳体耦合至承载正电荷的电极的情况下，该布置导致由电池组生成的磁“噪声”减小。在电池单元被堆叠的另一个实施例中，负端子可以另外被定位成使得这些相邻电池单元180度异相。然后，连接这些负端子的电导体经过承载正电荷的电池单元的壳体之间或之上，由此减轻放电期间发射的磁场。而且，在并排或堆叠配置中，电池单元可以被“翻转”，使得每个电池单元内的电片状件取向不同，由此进一步减少磁场发射。将在图12-图24的论述中提供不同配置的多个示例。现在参考图1，在此示出在根据发明的实施例配置的电化学电池单元中发现的典型电极层组件的截面侧视图。如上所述，电化学电池单元通常由正电极(阴极)、负电极(阳极)、以及防止这两个电极接触的隔离物制成。虽然隔离物电隔离阴极和阳极，但是隔离物允许离子通过。图1的电极100包括 具有顶部114和底部116的隔离物112。设置在隔离物112的顶部114上的是电化学活性材料的第一层118。例如，在金属氢化物镍电池单元中，第一层118可以是金属氢化物电荷存储材料层。或者，第一层118可以是锂或嵌锂材料，如在锂电池单元中所共同采用的。虽然为了容易论述，可再充电电池被用作示例性电池单元，但是对于受益于本公开的本领域普通技术人员来说是显而易见的是本文描述的构造还可以应用至不可再充电或“一次使用”电池单元。在第一层118顶上设置电流收集层120。电流收集层可以由本领域中已知的任何数量的金属或合金来制作。这样的金属或合金的示例包括例如镍、铝、铜、钢、镀镍钢、掺镁的铝等。在电流收集层120顶上设置电化学活性材料的第二层122。电化学电池单元通过经由隔离物在电极之间传送离子来存储并且传递能量。例如，在放电期间，在电极之间发生电化学反应。该电化学反应导致通过隔离物的离子传送，并且致使电子在电池单元的负端子处聚集。当连接至诸如电子设备的负载时，电子从负极流过负载中的电路到电池单元的正端子。这在电路图中被示出为从阴极流到阳极的电流。当电化学电池单元被充电时，发生相反的过程。从而，为了给电子设备供电，这些电子必须从电池单元被传递至电子设备。这通常通过将诸如导电箔带的导体耦合到多层来完成，导电箔带有时被通俗地称为“电片状件”。图2中示出这样的片状件。现在参考图2，在此示出如图1中的电极叠层，其以果冻卷配置来组装以制成可再充电电池单元。在图2中，如上所述，提供两个电极240和260。利用活性电极材料的层来制作电极240。例如，电极240由电化学活性负电极材料制作，而电极260由电化学活性正电极材料的层来制作。第一片状件280耦合至一个电极240，而第二片状件290耦合至另一个电极260。这些片状件280、290可以耦合至每个电极240、260的电流收集器。电极240和260被布置为堆叠关系，片状件280、290设置在叠层的相对边缘上。此后，叠层被卷成卷270，有时称为“果冻卷”，用于随后插入到电化学电池单元壳体中。壳体的截面通常是椭圆形，但是还可以使矩形、或者圆形。壳体具有当卷270被插入时被密封的开口。该卷动过程创建了非对称内部电极构造。如图2中所示，当电极240、260被卷起来时，片状件290最终将基本在卷270的中心，而片状件280通常最终在卷270的周边上。当卷270置于壳体中时，如图3中所示，片状件290将被居中地设置在壳体内。片状件280将在周边地设置在壳体内。当从截面观察时，该结果是非对称配置。现在转到图3，在此示出具有非对称内部电极构造的电池单元300。该结构是非对称的，因为片状件302设置在壳体322的周边处的一侧，而片状件301被居中地设置。从而，当从页面的正面观察时，片状件302出现在片状件301右侧。当从背面观察时，片状件302在片状件301的左侧。因此，在壳体322内存在非对称配置。在图3的示意性实施例中，壳体322可以以多种方式密封，示出其两个示例。在一个示意性实施例中，壳体322可以由盖子303密封。可以由金属制造的盖子303通过盖子303连接至片状件301，并且用作电池单元的一个电端子。可以提供绝缘体305以隔离盖子 303与第二片状件302。第二片状件302可以耦合至壳体322，其用作电池单元的另一个端子。在壳体322由铝制造的情况下，壳体322将被连接至阴极。相反地，在壳体322由钢制造的情况下，壳体322将被连接至阳极。类似于图3的构造在本领域中是已知的，如Zayatz的美国专利No. 6317355中所详述的。在替换的实施例中，片状件301、302连接至端子块306而不连接至盖子303和壳体322。端子块306提供用于使正端子和负端子位于电池单元300的共同端的便利的方式。注意，示出图3的端子块306仅为了提供概念说明。电池单元的实际端子块在大小和物理几何上随着制造商而不同。不管电池单元300采用基于盖子的构造还是端子块类型的构造，当操作时，任一实施例都可以发射相对大量磁场噪声。该噪声以dBA/m来测量，并且随着电流增加而增加。而且，当电流脉动时，如在电池单元用于诸如移动电话的GSM设备的情况，噪声可能加剧。本发明的实施例利用在电池组内的电池单元和电导体配线的策略部署和取向来起作用，以减轻该磁场发射。转到图4，示出具有非对称内部电极构造410的示意性电池单元400。类似于图3中所示，电池单元400设置在壳体401内。壳体401包括主面402和辅面403。壳体401还包括底部404和顶部405。在该示意性实施例中，壳体401的密封端限定底部404，而盖子406限定顶部405。
电片状件411、412在壳体401内布置为非对称配置，使得第一电片状件411居中地设置在壳体401内，并且第二电片状件412在周边地设置在壳体401内。电片状件411、412将设置在电池单元400外侧的端子413耦合至电极构造的阳极和阴极。当电池单元构造完成时，将标签(label) 407置于壳体401上。随着大多数制造商利用同一受控的过程来构建电池单元，可以通过识别标签407设置在哪一侧上来确定非对称内部电极构造410的取向的情况是频繁的。例如，在图4中，顶部408可以被称为“标签侦Γ，而底部409可以被称为“非标签侧”。为了论述的简单起见，其余图中所示的多种实施例将引用电池单元的标签侧和电池单元的非标签侧。该引用假设在此的非对称内部电极构造相对于标签部署的共同取向，使得引用“标签侧”是指非对称内部电极构造的一个取向，并且引用“非标签侧”是指非对称内部电极构造的不同取向。将清楚，这些引用仅旨在识别电极取向，并且帮助便于发明的实施例的说明。发明的实施例的操作和益处绝不取决于标签的位置。而且，识别非对称内部电极构造的取向的其他方式对于受益于本公开的本领域的普通技术人员来说可容易应用。这在图5和图6中示出。在图5中，电池单元500的标签侧501面向上。内部电极构造具有在居中地设置的片状件502、以及在周边地设置的片状件503。当电池单元500以标签侧502面向上取向时，在周边地设置的片状件503位于在居中地设置的片状件502的上方和右方。在图6中，电池单元500的非标签侧601面向上。另外，电池单元在平行于非标签侦邝01的平面中已被旋转180度，使得电池单元500的底部602可见。作为“翻转”和“转动”电池单元500的结果，现在，在周边地设置的片状件503在居中地设置的片状件502的右方和下方。使电池单元500仅被翻转而不旋转180度，在周边地设置的片状件503将最终在居中地设置的片状件502的下方和左方。图5和图6示出标签部署如何可以提供电极构造取向的指示。现在转到图700，在此 示出设置为相邻关系的两个电池单元701、702，辅面703、704是抵靠的。两个相邻电池单元701、702被布置为它们对应的非对称内部电极构造705、706以不同方向取向。电池单元701具有面向上的标签侧707，使得其在周边地设置的电极709在其居中地设置的电极711的上方和右方。电池单元702已被旋转并且翻转，使得其非标签侧708面向上。电池单元702相对于电池单元701已被旋转180度。从而，在周边地设置的片状件710现在设置在居中地设置的片状件712的右方和下方。(注意，由于一些制造商采用未到达电极组件的底部的电池单元的事实，片状件710、712被示出为不延伸到电池单元702的壳体的底部。)图7的实施例是可以在根据本发明的实施例配置的电池中使用的一个“构件块”。例如，图7的两电池单元结构可以以并排配置来重复，以创建四个、六个、八个或更多电池单元电池组。类似地，图7的两电池单元结构可以以堆叠配置来重复，以创建多电池单元电池组。当然，可以使用组合，诸如通过使四个电池单元与在其上堆叠的另外四个电池单元并排。现在转到图8，在此示出不同的两电池单元配置，也是其中非对称内部电极构造仍然以不同方向来取向的配置。图8与图7的相同之处在于电池单元801、802布置在一层中，它们的辅面803、804是抵靠的。图8的实施例与图7的不同之处在于电池单元802被翻转，但是不相对于电池单元801旋转。如图8所示，电池单元801具有面向上的标签侧807，使得其在周边地设置的电极809在其居中地设置的电极811的上方和右方。电池单元802已被旋转和翻转，使得其非标签侧808面向上。从而，在周边地设置的片状件810现在设置在居中地设置的片状件812的左方和下方。如同图7的实施例一样，图8的实施例可以用作根据本发明的实施例配置的电池中的构件块。图8的实施例可以以并排配置、堆叠配置、或其组合来使用。例如，电池组可以由多层制造，每层被布置成使得第一层电池单元的第一主面相邻于第二层电池单元的第二主面等。现在转到图9，在此示出适合与本发明的实施例一起使用的一个示例性三侧电池单元配置900。如图9中所示，三个电池单元901、902、903通过以它们的辅面抵靠而相邻地设置来形成一层。电池单元901和903具有面向上的标签侧905、907。中心电池单元、电池单元902具有面向上的非标签侧906。而且，中心电池单元902相对于电池单元901、903旋转180度。从而，在标签对应于非对称内部电极构造取向的情况下，电池单元902的电极组件与电池单元901和电池单元903取向不同，如图9中所示。如同图7和图8 —样，图9的实施例可以以层或叠层来重复，或者可以与图7和图8的实施例组合，以形成多电池单元电池组。现在转到图10，在此示出适合与本发明的实施例一起使用的替换的三侧电池单元配置1000。如图10所示，三个电池单元1001、1002、1003通过以它们的辅面抵靠而相邻地设置来形成一层。电池单元1001和1003具有面向上的标签侧1005、1007。中心电池单元、电池单元1002具有面向上的非标签侧1006。从而，在标签对应于非对称内部电极构造取向的情况下，电池单元1002的电极组件被取向为使得其非对称内部电极构造与电池单元1001和电池单元1003取向相反。如同图7至图9 一样，图10的实施例可以以层或叠层来重复，或者可以与图7至图9的实施例组合以形成多 电池单元电池组。通过不同地取向相邻电池单元的内部电极构造，流过相邻电池单元的片状件和电极组件的电流在不同方向上流动。电流方向的交替由本发明的实施例使用，以减少磁场发射。在使用多层的情况下，层还可以被布置成减少磁场发射。例如，第一层电池单元和第二层电池单元可以布置成使得第一层电池单元的非对称内部电极构造与第二层电池单元的非对称内部电极构造相反取向等。现在转到图11，在此示出替换的电池单元配置，其中两个相邻电池单元1101、1102被布置成叠层使得相邻电池单元1101、1102的主面1103、1104是抵靠的。如同先前实施例一样，电池单元1101、1102以它们对应的非对称内部电极构造1105、1106在不同方向上取向来布置。电池单元1101具有面向上的标签侧1107，而电池单元1102具有面向上的非标签侧1108。另外，电池单元1102相对于电池单元1101被异相旋转180度。在图11的实施例中，第一电池单元1101的在周边地设置的片状件1109和第二电池单元1102的在周边地设置的片状件1110设置在叠层的共同侧1120上。现在转到图12，在此示出另一个电池单元配置，其中，两个相邻电池单元1201、1202布置成叠层，相邻电池单元的主面是抵靠的。如同先前实施例一样，电池单元1201、1202以它们对应的非对称内部电极构造在不同方向上取向来布置。电池单元1201具有面向上的标签侧1207，而电池单元1202具有面向上的非标签侧1208。当从截面观察时，电池单元1201、1202被布置成使得第一居中地设置的片状件1211和第二居中地设置的片状件1212设置在叠层中的第一电池单元1201的第一周边地设置的片状件1209和第二电池单元1202的第二周边地设置的片状件1210之间。图5至图12的实施例是在可以根据发明的实施例中使用的电池单元布置的几种组合和置换。其他布置对于受益于本公开的本领域普通技术人员来说很容易知晓。现在转到图13至图25，在此示出电池单元和用于将电池单元的端子连接至电池组端子块的电导体布线的多种配置的示例，每个都被配置成根据发明的实施例减少磁场发射。虽然现有技术的电池单元组件由每个都布置在相同方向上的电池单元来制造，但是本发明的实施例将相邻电池单元布置为不同取向，使得流过电池组部件的片状件、导体和电极的电流倾向于相互抵消，由此减少总磁场发射。而且，应该注意，电导体的长度不是由直觉得到的，因为它们通常比必要的更长并且使用比必要的更多的材料。然而，由电导体传播的路径是有策略的，并且被具体设计成减轻磁场。例如，通过使电导体穿过电池单元的主面，并且更具体地穿过内部片状件顶上的主面，当片状件和导体中的电流在相反方向上流动时，电导体可以用于抵消或减少由片状件发射的磁场。图13至图25的实施例被用实验方法表明超越了使用相似取向的电池单元和传统的短、直电导体的组件来减少磁发射。从图13开始，在此示出在一层中并排设置的两个电池单元1301、1302，它们的辅面是抵靠的。每个电池单元1301、1302包括正端子1305、1306和负端子1303、1304。在图13中，相对于负端子1303、1304，正端子1305、1306设置在每个电池单元壳体的相对侧上。如图13所示，电池单元1301、1302并联电连接，第一电导体1307耦合至每个负端子1303、1304，并且第二电导体1308耦合至每个正端子1305、1306。可以包括电绝缘1320，以确保阴极-耦合部件不短路至阳极-耦合部件。第一电导体1307和第二电导体1308将电池单元1301、1302的端子耦合至电池组的端子块1311。端子块1311可以安装在诸如印刷电路板或柔性基板的基板1312上。基板1312还可以包括电路，诸如，安全电路、燃料计量电路、充电电路、识别电路等 。可以由例如柔性金属制成的第一电导体1307和第二电导体1308在途中经过电池单元1301、1302的端部附近到端子块1311，由此提供相对短路径长度。在一个实施例中，这些路径长度被配置成使得第一电导体1307或第二电导体1308中的一个或两个被布置成通过引导相反电流以接近的关系流动，减少来自其他电导体、电组件、电池单元1301、1302内的片状件、或它们的组合中的一个或多个的磁场发射。例如，在图13的示意性实施例中，第一电池单元1301被布置为其标签侧1309面向上。第二电池单元1302具有面向上的非标签侧1310。从而，在截面图中示出的对应的非对称内部电极构造1313、1314在相反方向上取向。当电池单元1301、1302放电时，流过对应的非对称内部电极构造1313、1314的电流1315、1316在相反方向上流动，由此减轻磁场发射。现在转到图14，在此示出被配置成根据发明的实施例减少磁场发射的并排电池单元结构的另一个实施例。图14类似于图13之处在于两个电池单元1401、1402并排设置在一层中，它们的辅面是抵靠的。每个电池单元1401、1402都包括正端子1405、1406和负端子1403U404o如同图13—样，相对于负端子1403、1404，正端子1405、1406设置在每个电池单元壳体的相对侧上。而且，电池单元1401、1402并联电连接，第一电导体1407耦合至每个负端子1403、1404，并且第二电导体1408耦合至每个正端子1405、1406。电池单元1401被布置为其标签侧1409面向上，而电池单元1402具有面向上的非标签侧1410。图14与图13的不同之处在于电池单元1402相对于电池单元1401被异相旋转180度。从而，电池单元1402的正端子1406设置在与正端子1405相对的层的端部。为了并行地耦合电池单元，第一电导体1407和第二电导体1408必须分别经过每个电池单元1401、1402的长辅面附近。第一电导体1407经过层的外边缘附近，而第二电导体1408经过电池单元1401、1402之间。这样的布线可能表现得违反直觉，在于其要求更多导体材料，并且导致不太有效的导体路径。然而，当以该方式布线时，这些电导体1407、1408被布置成减小在电池组放电期间来自设置在电池单元1401、1402内的电片状件1431、1432中的一个或多个的磁场发射。如截面图中所示，第二电导体设置在电片状件1431、1432之间。由于电池单元1401、1402相互异相取向，所以在第二导体1408中流动的放电电流与在两个片状件1431、1432中的一个中流动的放电电流相反。从而，通过将第二导体1408配置成经过设置在两个相邻电池单元1401、1402中的一个中的这个“相反电流”片状件顶上附近，在导体1408中流动的电流与在片状件中流动的电流方向相反，由此减少磁场发射。另外，利用在相反方向上取向的对应的非对称内部电极构造1413、1414，流过对应的非对称内部电极构造1413、1414的放电电流1415、1416在相反方向上流动，由此进一步减轻磁场发射。现在转到图15，在此示出根据发明的实施例被配置成减少磁场发射的并排电池单元结构的另一个实施例。两个电池单元1501、1502被并排设置在一层中，它们的辅面是抵靠的。电池单元1501的标签侧1509面向上，而电池单元1502的非标签侧1510面向上。每个电池单元1501、1502都包括正端子1505、1506和负端子1503、1504。相对于负端子1503、1504，正端子1505、1506设置在每个电池单元壳体的相对侧上，并且电池单元1501、1502并联电连接。第一电导体1507稱合至 每个负端子1503、1504。第一电导体1507经过电池单兀1501、1502之间。第二电导体1508耦合至正端子1505、1506，并且被配置成穿过电池单元1501,1502的主面。在该示意性实施例中，电导体1508被配置成穿过第一电池单元1501的标签侧1509和第二电池单元1502的非标签侧1510。绝缘材料1550、1551可以用于防止电导体1507、1508短路到一起，或者短路至每个电池单元1501、1502的壳体。该电导体布线减少来自该层的磁场发射。电池单元1502相对于电池单元1501被异相旋转180度。从而，电池单元1502的正端子1506设置在与正端子1505相对的层的端部。对应的非对称内部电极构造1513、1514取向在相反方向上，流过对应的非对称内部电极构造1513、1514的放电电流1515、1516在相反方向上流动，由此进一步起作用以减少磁场发射。现在转到图16，在此示出根据发明的实施例被配置成减少磁场发射的并排电池单元结构的另一个实施例。两个电池单元1601、1602并排设置在一层中，它们的辅面是抵靠的。电池单元1601的标签侧1609面向上，而电池单元1602的非标签侧1610面向上。每个电池单元1601、1602都包括正端子1605、1606和负端子1603、1604。相对于负端子1603、1604，正端子1605、1606设置在每个电池单元壳体的相对侧上，并且电池单元1601、1602并联电连接。第一电导体1607耦合至每个负端子1603、1604。不是在每个负端子1603、1604之间被稱合为直线，而是第一电导体1607被配置成环路1660,该环路1660具有大于负端子1603和负端子1604之间的距离1662的宽度1660。设置在绝缘层1650顶上的该路径起作用以减少磁场发射。第二电导体1608耦合正端子1605、1606，并且被配置成经过电池单元1602的辅面附近。电池单兀1602相对于电池单兀1601被同相取向，所以正端子1605、1606设置在该层的共同侧上。现在转到图17，在此示出根据发明的实施例被配置成减少磁场发射的并排电池单元结构的另一个实施例。两个电池单元1701、1702并排设置在一层中，它们的辅面是抵靠的。电池单元1701的标签侧1709面向上，而电池单元1702的非标签侧1710面向上。每个电池单元1701、1702都包括正端子1705、1706和负端子1703、1704。相对于负端子1703、1704，正端子1705、1706设置在每个电池单元壳体的相对侧上，并且电池单元1701、1702并联电连接。第一电导体1707f禹合至每个负端子1703、1704。如同图16 —样,第一电导体1707被配置成环路1760，该环路1760具有大于负端子1705、1706之间的距离的宽度。环路1760的长度1770基本大于图16中的长度。该较大长度1770允许第一电导体1707沿着电池单元1701、1702的主面横跨更大距离。环路1760设置在绝缘层1750顶上，并且起作用以减少磁场发射。第二电导体1708稱合正端子1705、1706,并且被配置为图16的电导体(1608)。现在转到图18，在此示出根据发明的实施例被配置成减少磁场发射的并排电池单元结构的替换实施例。如同先前描述的实施例一样，两个电池单元1801、1802并排设置在一层中，它们的辅面是抵 靠的。电池单元1801的标签侧1809面向上，而电池单元1802的非标签侧1810面向上。每个电池单元1801、1802都包括正端子1805、1806和负端子1803、1804。图18的实施例与先前实施例的不同之处在于正端子1805、1806和负端子1803、1804设置在每个电池单元壳体的共同侧上。换句话说，正端子1805、1806和负端子1803、1804设置在每个电池单元1801、1802的相同端部上。如同先前实施例一样，图18的电池单元1801、1802并联电连接。第一电导体1807耦合至每个负端子1803、1804。第二电导体1808耦合至每个正端子1805、1806。在该示意性实施例中，第二导体1808被配置成穿过与第一电导体1807相对接近的每个电池单元1801、1802的主面。该接近关系有助于由第一电导体1807中的放电电流生成的磁场1881与由第二电导体1808中的放电电流生成的磁场1882在幅度和方向上基本相反。这些场倾向于抵消，由此减少总磁场发射。现在转到图19，在此示出根据发明的实施例被配置成减少磁场发射的并排电池单元结构的另一个实施例。如同图18—样，两个电池单元1901、1902并排设置在一层中，它们的辅面是抵靠的。如图19中所示，每个电池单元1901、1902的取向与图18的相反。具体的，电池单元1901的非标签侧1991面向上，而电池单元1902的标签侧1992面向上。从而，虽然图18的正端子(1805、1806)设置在负端子(1803、1804)外侧，但是在图19中，正端子1905、1906设置在负端子1903、1904内。
图19中所示的电导体1907、1908类似于图18。第一电导体1907耦合至每个负端子1903、1904，并且经过层的端部附近。第二电导体1908耦合至每个正端子1905、1806，并且穿过与第一电导体1907相对接近的每个电池单元1901、1902的主面。该接近关系有助于由第一电导体1907中的放电电流生成的磁场与第二电导体1908中的磁场相反，由此减少总磁场发射。现在转到图20，在此示出根据发明的实施例被配置成减少磁场发射的并排电池单元结构的另一个实施例。两个电池单元2001、2002并排设置在一层中，它们的辅面是抵靠的。电池单元2001、2002如图18那样取向，电池单元2001的标签侧2009和电池单元2002的非标签侧2010面向上。正端子2005、2006和负端子2003、2004设置在每个电池单元壳体的共同侧上，负端子2003、2004设置在正端子2005、2006之间。第一电导体2007耦合至每个负端子2003、2004。不是在每个负端子2003、2004之间被耦合为直线，而是第一电导体2007被配置成跨过电池单元2001的主面的环路2060，使得第一电导体2007的支线(leg) 2027经过设置在电池单元2001内的电片状件2034顶上。在该配置中，在电片状件2031中流动的放电电流将是在电导体2007中流动的放电电流的相反方向上。从而，由第一电导体2007中的放电电流生成的磁场2081将与由片状件2031中的放电电流生成的磁场2082方向相反。这些相反场减少了总磁场发射。在该示意性实施例中，第一电导体2007沿着绝缘层2050经过。现在转到图21，在此示出根据发明的实施例被配置成减少磁场发射的并排电池单元结构的另一个实施例。如同图20 —样，两个电池单元2101、2102并排布置在一层中，它们的辅面是抵靠的。如图21中所示，每个电池单元2101、2102的方向与图20的相反。具体的，电池单元2101的非标签侧2191面向上，而电池单元2102的标签侧2192面向上。从而，虽然图20的正端子(2005、2006)设置在负端子(2003、2004)外侧，但是在图21中，正端子2105,2106设置在负端子2103,2104内。图21中的电池单元2101、2102的取向导致耦合至电极结构的阴极的电片状件2131、2132将被设置在耦合至电极 结构的阳极的电片状件2133、2134之间。这与图18中所示的相反。图21中所示的电导体2107、2108类似于图20，并且沿着绝缘层2150经过。现在转到图22，在此示出根据发明的实施例被配置成减少磁场发射的并排电池单元结构的另一个实施例。两个电池单元2201、2202并排设置在一层中，它们的辅面是抵靠的。电池单元2201、2202如图21那样取向，电池单元2201的非标签侧2291和电池单元2202的标签侧2292面向上。正端子2205、2206和负端子2203、2204设置在每个电池单元壳体的共同侧上，正端子2206、2206设置在负端子2203、2204之间。如同图20—样，第一电导体2207耦合至每个负端子2203、2204，并且沿着绝缘层2250经过。第二电导体2208在与第一电导体基本相同的路径上沿着绝缘层2250经过。在该配置中，在第一电导体2207中流动的放电电流与在第二电导体2208中流动的放电电流在相反方向上处于基本相同的幅度。从而，由第一电导体2207中的放电电流生成的磁场在与第二电导体2208中的放电电流生成的磁场具有基本相同幅度，但是在方向上相反。这些相反场减少了总磁场发射。现在转到图23，在此示出根据发明的实施例被配置成减少磁场发射的并排电池单元结构的另一个实施例。在图23中，基板2312和端子块2311在该层的端部上，而不是如图13-图22的实施例中的情况那样在侧面上。这使得电导体2307、2308能够更短。如图23所示，两个电池单元2301、2302并排设置在一层中，它们的辅面是抵靠的。电池单元2301、2302如图21那样取向，电池单元2301的非标签侧2391和电池单元2302的标签侧2392面向上。第一电导体2307耦合至每个负端子2303、2304。第二电导体2308在与第一电导体2307基本相同的路径中沿着第一电导体2307顶上的绝缘层2350经过。在该配置中，在第一电导体2307中流动的放电电流与第二电导体2308中流动的放电电流在相反方向上处于基本相同的幅度。从而，由第一电导体2307中的放电电流生成的磁场与由第二电导体2308中的放电电流生成的磁场具有基本相同的幅度，但是在方向上相反。这些相反场减少了总磁场发射。现在转到图24，在此示 出根据发明的实施例被配置成减少磁场发射的并排电池单元结构的另一个实施例。图24与图22和图23的类似之处在于基板2412和端子块2411在层的端部上，而不在侧面上。而且，电池单元2401的标签侧2409和电池单元2402的非标签侧2410面向上。图24与图22和图23的不同之处在于正端子2506、2607设置在与负端子2403、2404相对的电池单元壳体的端部上。为了将负端子2403、2404连接至端子块2411，第一电导体2407在每个电池单元2401、2402之间穿过绝缘层。第二电导体2408将每个正端子2405、2406耦合至端子块2411。现在转到图25，在此示出根据发明的实施例被配置成减少磁场发射的并排电池单元结构的另一个实施例。两个电池单元2501、2502并排设置在一层中，它们的辅面是抵靠的，如图24中所示。电池单元2501的标签侧2509面向上，而电池单元2502的非标签侧2510面向上。相对于负端子2503、2504，正端子2505、2506设置在每个电池单元壳体的相对侧上。第一电导体2507耦合至每个负端子2503、2504。不是在每个负端子2503、2504之间被耦合成直线，而是第一电导体2507被配置成环路2560，该环路2560具有比负端子2503、2504之间的距离更大的宽度。设置在绝缘层2550顶上的该路径起作用以减少磁场发射。第二电导体2508耦合正端子2505、2506。现在转到图26，在此示出根据发明的实施例被配置成减少磁发射的三电池单元层。如图26中所示，三个电池单元2601、2602、2603布置在一层中，它们的辅面是抵靠的。电池单元2601、2603具有面向上的标签侧2609、2611，而电池单元2602具有面向上的非标签侧2610。电池单元2602是中心电池单元，并且被布置成使得其非对称内部电极构造与每个相邻电池单元相反。第一电导体2607将每个负端子2663、2664、2665连接至端子块2661，并且在第二电导体2608的任一侧附近行进，第二电导体2608将每个正端子2615、2616、2617连接至端子块2661。通过使第一电导体2607经过第二电导体2608的任一侧附近，将通过第一电导体2607的一条支线减少在第二电导体2608附近的磁场，由此减少层的总磁场发射。图27示出图26的改变，在于每个电池单元2701、2702、2703的取向都稍微不同于图26中所示的。在图27中，三个电池单元2701、2702、2703被布置在一层中，它们的辅面是抵靠的。电池单元2601、2602具有面向上的非标签侧2709、2710，而电池单元2603具有面向上的标签侧2711。电池单元2703是最右边的电池单元，并且被布置成使得其非对称内部电极构造与每个其他电池单元的相反。第一电导体2707和第二电导体2708的布线与图26中的基本相同，一个例外为电导体2707沿着电池单元2701、2702、2703的主面更居中地定位，使得支线2770可以起作用以减少最左边电池单元2701中的磁场。图28示出图26的改变，在于第一电导体2807的布线远离第二电导体2808，并且经过层的边缘附近。该布线允许支线2870减少由设置在电池单元2801内的片状件生成的磁场。图13至图28的实施例中的每个都描述了通过实验测试表明减少磁场发射的电池单元取向和导体布线的示例。受益于本公开的本领域普通技术人员将清楚，图13至图28中所示的布线策略，诸如使电导体穿过相邻电池单元的主面或者在相邻电池单元之间，可以同样地应用至图11和图12中所示的堆叠配置。除了如上所述考虑在片状件、电极构造以及导体中流动的电流之外，本发明的实施例还可以被配置成与诸如扬声器的特别容易受磁场发射影响的电子设备一起工作。现在转到图29，在此示出一个这样的实施例。如图29中所示，在此示出为扬声器的电磁感应设备2900至少部分地通过由多个电池单元制成的电池组供电。中间驱动电路2990可以耦合在电池组和电磁感应设备2900之间。如同先前实施例一样，例如片状件2931、2933的电片状件设置在电池单元2901、2902,2903内，并且在每个电池单元2901、2902、2903的壳体内布置为非对称配置。在图29中，电池单元2901、2903具有向上的非标签侧2909、2911，而电池单元2902具有向上的非标签侧。从而，在每个电池单元内，第一电片状件2933居中地设置在壳体内，并且第二电片状件2931在周边地设置在壳体内。为了减轻与电磁感应设备2900的电磁干扰，可以使用以上参考图13-图28描述的技术。为了进一步减轻干扰，可以使用另一种技术。具体的，如图29中所示，最靠近电磁感应设备2900的电池单元 2901被布置成使得其第一电片状件2933设置在第二电片状件2931和电磁感应设备2900之间。通过移动片状件2931远离电磁感应设备2900，来减少干扰。虽然为了容易论述，上述电池组实施例已被主要示出为包括电池单元、基板以及端子块，但是受益于本公开的本领域普通技术人员将清楚，本发明的实施例还可以包括附加部件。例如，如图30中所示，根据本发明的实施例配置的电池组3000还可以包括诸如充电电路3001、燃料计量电路3002、保护电路3003或其他部件中的一个或多个的电路和部件。充电电路3001可以用于开始、倾斜(ramp)、递减(tamper)和停止用于给电池单元3004充电的电流。燃料计量电路3002可以用于确定在电池单元3004中存储了多少能量。保护电路3003通过防止电池组3000中的电池单元3004被过充电或欠充电来确保电池单元可靠性不受损。典型的保护电路3003包括电压和电流限制。这样，当电池组3000中的电池单元两端的电压变得太高或太低时，保护电路3003将打开设置在电池单元3004和端子块3011之间的开关，由此“断开”电池组3000。类似地，如果流进或流出电池单元3004的电流变得太高，则保护电路3003将断开电池组3000。还可以包括诸如温度测量电路和指示器电路的其他设备。在以上说明中，描述了本发明的特定实施例。然而，本领域普通技术人员将想到，可以在不脱离以下权利要求中所阐述的本发明的范围的情况下作出多种修改和改变。从而，虽然示出和描述了发明的优选实施例，但是将清楚，本发明不被这样限制。在不脱离如以下权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，对于本领域技术人员将出现多种修改、改变、变化、替换以及等价物。从而，说明书和附图被认为是示意性的而不是限制性的，并且所有这样的修改都旨在包括在本发明的范围内。益处、优点、问题的解决方案、以及可能导致任何益处、优点、或解决方案出现或者变得更加显著的任何一个或多个元件都不被解释为任何或所有权利要求的关 键的、所要求的或必要的特征或元件。
权利要求
1.一种具有减小的磁场发射的电池组，包括 电耦合在一起的多个电池单元，每个电池单元包括壳体和非对称内部电极构造，所述壳体具有主面和辅面，所述非对称内部电极构造具有与其耦合的电片状件，其中，至少两个相邻电池单元与在不同方向上取向的它们的对应非对称内部电极构造布置在一起； 第一电导体，所述第一电导体耦合至所述至少两个相邻电池单元的每个正端子或每个负端子中的一个；以及 第二电导体，所述第二电导体耦合至所述至少两个相邻电池单元的所述每个正端子或所述每个负端子中的另一个； 其中，所述第一电导体被布置成在所述电池组的放电期间，减小来自一个或多个所述第二电导体或一个或多个所述电片状件的磁场发射。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述至少两个相邻电池单元被布置在一层中，使得所述至少两个相邻电池单元的辅面是抵靠的。
3.根据权利要求2所述的电池组，其中，所述层包括至少三个相邻电池单元。
4.根据权利要求3所述的电池组，其中，所述至少三个相邻电池单元的中心电池单元被布置成使得其非对称内部电极构造与每个相邻电池单元的相反。
5.根据权利要求2所述的电池组，其中，所述电池组包括多层，所述多层中的每层被布置成使得第一层电池单元的第一主面相邻于第二层电池单元的第二主面。
6.根据权利要求5所述的电池组，其中，所述第一层电池单元和所述第二层电池单元被布置成使得所述第一层电池单元的所述非对称内部电极构造取向与所述第二层电池单元的所述非对称内部电极构造相反。
7.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述每个电池单元进一步包括正端子和负端子，其中，所述正端子在相对于所述负端子设置所述壳体的相对侧上。
8.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述每个电池单元进一步包括正端子和负端子，其中，所述正端子和所述负端子设置在所述壳体的共同侧上。
9.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述第一电导体或所述第二电导体中的一个或多个被配置成穿过所述至少两个相邻电池单元中一个或多个的主面。
10.根据权利要求9所述的电池组，其中，所述至少两个相邻电池单元被布置在一层中，而且其中，所述第一电导体或所述第二电导体中所述一个或多个被配置成环路，所述环路具有的宽度大于所述层中第一电池单元的端子与第二电池单元的对应端子之间的距离。
11.根据权利要求9所述的电池组，其中，所述第一电导体或所述第二电导体中的所述一个或多个被配置成经过电片状件的顶上，所述电片状件被设置在所述至少两个相邻电池单元中的所述一个或多个内，其中，在所述电池组的放电期间，在所述电片状件中流动的第一电流与在所述第一电导体或所述第二电导体中所述一个或多个中流动的第二电流相反。
12.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述至少两个相邻电池单元被布置成叠层，使得所述至少两个相邻电池单元的主面是抵靠的。
13.根据权利要求12所述的电池组，其中，所述第一电导体或所述第二电导体中的一个或多个被配置成穿过所述至少两个相邻电池单元中一个或多个的主面。
14.根据权利要求13所述的电池组，其中，所述第一电导体或所述第二电导体中的所述一个或多个被配置成经过电片状件的顶上，所述电片状件被设置在所述至少两个相邻电池单元中的所述一个或多个内，其中，在所述电池组的放电期间，在所述电片状件中流动的第一电流与在所述第一电导体或所述第二电导体中所述一个或多个中流动的第二电流相反。
15.根据权利要求12所述的电池组，其中，所述电片状件在每个电池单元的所述壳体内被布置为非对称配置，使得第一电片状件被居中地设置在所述壳体内，并且第二电片状件在被周边地设置在所述壳体内，而且其中，第一电池单元的第一周边地设置的片状件和第二电池单元的第二周边地设置的片状件被设置在所述叠层的共同侧上。
16.根据权利要求15所述的电池组，其中，所述至少两个相邻电池单元被布置成使得第一居中地设置的片状件和第二居中地设置的片状件被设置在所述叠层中的所述第一电池单元的所述第一周边地设置的片状件和所述第二电池单元的所述第二周边地设置的片状件之间。
17.一种电池组，包括 多个电池单元，每个电池单元包括 阳极； 阴极；以及 电片状件，所述电片状件将设置在所述每个电池单元外侧的端子相应地耦合至所述阳极和所述阴极； 其中，所述电片状件在所述每个电池单元的壳体内被布置为非对称配置；以及 电导体，所述电导体将所述电片状件耦合至所述电池组的端子块； 其中，至少两个相邻电池单元被布置成使得耦合至所述至少两个相邻电池单元的阴极或阳极中一个的所述电片状件被设置在耦合至所述至少两个相邻电池单元的所述阴极或所述阳极中另一个的所述电片状件之间；以及 其中，所述电导体中的至少一个被布置成使得在所述电池组的放电期间，在所述电导体中的所述至少一个中流动的电流使在所述电片状件中的所述至少一个中流动的电流减小。
18.根据权利要求17所述的电池组，其中，所述壳体由钢制成，而且其中，所述至少两个相邻电池单元的所述阴极或所述阳极中所述的一个包括所述阳极。
19.根据权利要求17所述的电池组，其中，所述壳体由铝制成，而且其中，所述阴极或所述阳极中所述的一个包括阴极。
20.一种音频设备，包括 扬声器，所述扬声器至少部分地由电池组供电，所述电池组包括 多个电池单元，每个电池单元包括 阳极； 阴极；以及 电片状件，所述电片状件将设置在所述每个电池单元外侧的端子相应地耦合至所述阳极和所述阴极；以及 其中，所述电片状件在所述每个电池单元的壳体内被布置为非对称配置，使得第一电片状件居中地设置在所述壳体内，并且第二电片状件被周边地设置在所述壳体内； 其中，所述电池组被布置成使得最靠近所述扬声器的电池单元具有被设置在所述第二电片·状件与所述扬声器之间的所述第一电片状件。
全文摘要
具有减小的磁场发射的电池组包括通过第一电导体(1307)和第二电导体(1308)电耦合在一起多个电池单元(1301、1302)。第一电导体(1307)将正端子(1305、1306)耦合至端子块(1311)，而第二电导体(1308)将负端子(1303、1304)耦合至端子块(1311)。每个电池单元(1301、1302)都包含非对称内部电极构造(1313、1314)，非对称内部电极构造(1313、1314)具有耦合至阴极和阳极的电片状件(502、503)。电池单元(1301、1302)可以以它们对应的非对称内部电极构造(1313、1314)在不同方向上取向来布置，以减小磁场发射。第一电导体(1307)和第二电导体(1308)可以被布线为使得由放电电流生成的磁场倾向于减小由电池组内的其他部件产生的其他磁场。
文档编号H01M10/42GK103069616SQ201180038593
公开日2013年4月24日 申请日期2011年7月22日 优先权日2010年8月9日
发明者侯赛因·马利基, 杰拉尔德·A·哈尔马克 申请人:摩托罗拉移动有限责任公司