具有安全机构的电池制造技术

具有安全机构的电池，该安全机构适于在电池暴露于水溶液或者湿组织时防止组织损伤和/或电解。

Battery with safety mechanism

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有安全机构的电池
本公开涉及电池，并且更具体地涉及具有安全机构的电池，该安全机构适于在电池暴露于水溶液或者湿组织时防止组织损伤和/或电解。
技术介绍
本文所提供的背景描述是用于大体呈现本公开的背景的目的。电化学电池单元（通常被简单地称为电池）通常被用作电能源。小电池在给消费者产品供电方面特别有用。小电池具有各种电池单元类型。普通的小电池单元类型包括AAA、AA、B、C、D、9V、CR2和CR123A。被称为纽扣电池单元（也包括更宽的电池单元，有时被称为扣式电池单元）的其他小电池类型通常被用于给各种产品提供动力，所述产品包括但不限于手表、照相机、计算器、车辆等的无钥匙进入系统、激光指示器、血糖仪等。图1示出了代表性纽扣电池单元10的构造，纽扣电池单元包括被设置在阴极盒14内的阴极12和被设置在阳极杯18内的阳极16。隔板20将阳极16与阴极12物理分离且电子隔离。绝缘垫圈22用于密封电池单元以防止电解质损耗并防止周围大气成分进入电池单元并且将阴极盒14与阳极杯18电子隔离。纽扣电池单元通常具有长的使用寿命，例如，通常在手表中持续使用一年以上。此外，大多数纽扣电池单元具有较低的自放电，使得它们在不置于负载下时保持其电荷达相对较长的时间。虽然纽扣电池在许多便携式消费者电子装置中是常见的，但是这些电池（特别是具有20mm直径的扣式电池单元，诸如CR2016锂电池单元和CR2032锂电池单元）的大小、形状和外观会造成危险，特别是对于婴儿、幼儿和宠物而言。这些危险能够导致对身体的伤害，特别是如果在周围的人不知情的情况下电池单元被吞食。并且这些纽扣电池中的一些比另一些造成相对更大的危险，而消费者可能没有完全意识到所述危险。例如，3V扣式电池（诸如CR20163V锂电池单元和CR20323V锂电池单元，它们基于锂-锰氧化物化学）被定大小成使得它们可能容易被卡在人的喉咙中且因此导致体液的电解和/或灼烧湿的食管/器官组织（例如如果被吞食的话）。当然，如果被成功吞食，则这样的电池也可能导致显著的胃疼。
技术实现思路
提供了一种具有适于防止组织损伤和/或电解的安全机构的电池。电池包括外壳，其包括第一极和第二极。至少一个电子导体被电子耦合到第一极和第二极中的一者。包括电子绝缘材料的间隔件被提供在电子导体与第一极和第二极中的另一者之间，使得防止了在电子导体与第一极和第二极中的另一者之间的电子耦合。间隔件能够在水溶液的存在下经历物理变化，使得在电子导体与第一极和第二极中的另一者之间能够发生电子耦合。也提供了一种具有适于防止组织损伤和/或电解的安全机构的附加示例性电池。具有安全机构的电池包括具有第一极和第二极的外壳、电子导体以及第一间隔件和第二间隔件。第一间隔件和第二间隔件包括电子绝缘材料。第一间隔件被设置在电池的第一极与电子导体之间，并且第二间隔件被设置在电池的第二极与电子导体之间，其中电子导体被设置在第一间隔件和第二间隔件之间并与第一间隔件和第二间隔件接触。间隔件能够在水溶液的存在下经历物理变化，并且电子导体在水溶液的存在下适于与第一极和第二极二者建立电子接触。附图说明虽然本说明书以特别指出并明确要求保护被视为形成本专利技术的主题的权利要求书作为结尾，但是从结合附图考虑的以下描述将更好地理解本专利技术。下面描述的附图示出了本文所公开的电池的各个方面。应该理解的是，每幅图示出了本文所公开的具有适于防止组织损伤和/或电解的安全机构的电池的示例性方面。图1示出了常规纽扣电池单元；图2A和图2B示出了根据根据本公开的示例性实施例的呈扣式电池单元形式的电池，其具有适于防止组织损伤和/或电解的安全机构。图3示出了针对两种不同电池的电池单元电压与时间的关系图，其中第一电池是常规扣式电池并且第二电池是根据根据本公开的示例性实施例的具有适于防止组织损伤和/或电解的安全机构的扣式电池。图4A和图4B示出了根据根据本公开的另一示例性实施例的呈扣式电池单元形式的另一电池，其具有适于防止组织损伤和/或电解的安全机构。图5A和图5B示出了根据根据本公开的附加示例性实施例的呈扣式电池单元形式的另一电池，其具有适于防止组织损伤和/或电解的安全机构。图6A和图6B示出了根据根据本公开的另一示例性实施例的呈扣式电池单元形式的另一电池，其具有适于防止组织损伤和/或电解的安全机构。图7示出了根据根据本公开的另一示例性实施例的呈扣式电池单元形式的另一电池，其具有适于防止组织损伤和/或电解的安全机构。图8示出了根据根据本公开的另一示例性实施例的呈扣式电池单元形式的另一电池，其具有适于防止组织损伤和/或电解的安全机构。具体实施方式电化学电池单元或电池可以是一次的或二次的。一次电池意味着放电（例如至耗尽）仅一次并且然后废弃。例如在DavidLinden的HandbookofBatteries（McGraw-Hill，第四版，2011）中描述了一次电池。二次电池旨在被再次充电。二次电池可以被放电且之后被再次充电许多次，例如超过五十次、超过一百次或者超过一千次。例如在DavidLinden的HandbookofBatteries（McGraw-Hill，第四版，2011）中描述了二次电池。电池可以包含水电解质或非水电解质。因此，电池可以包括各种电化学偶对和电解质组合。消费者电池可以是一次电池或者二次电池。然而，由于被存储在电池中的电荷且由于所暴露的电极，有利的是当暴露于湿组织时保护消费者电池（特别是小型消费者电池）以防伤害消费者。特别地，有利的是保护电池以防消费者暴露于电解或灼伤，在例如电池被吞食时均可能发生这两种情况。在此方面，如果电池的正极和负极暴露于湿的体液，则可能发生水的电解并且这能够导致氢氧根离子的产生和负极附近的组织的灼伤，以及潜在地导致组织的直接氧化，特别是那些邻近正极（或阴极盒）的组织的直接氧化。此外，阴极盒本身的显著氧化会导致在其内形成孔并且从而允许电池的有毒内容物被释放。本申请提供了一种用于在水溶液的存在下使电池短路的安全机构。通过在水溶液的存在下使电池短路，所公开的安全机构有利地降低了被吞食的电池的电池单元电压并且从而能够有效地防止由于被吞食电池的不受控放电导致的组织损伤和其他有害影响。提供了一种具有适于防止组织损伤和/或电解的安全机构的电池。电池包括电池外壳，其包括第一极和第二极。至少一个电子导体被电子耦合到第一极和第二极中的一者或与第一极和第二极中的一者电子接触。应该注意的是，术语“电子耦合”和“电子接触”在本文中可互换地使用以描述在列出的部件之间能够发生电子流动的关系。电子导体可以被电子耦合到第一极和第二极中的一者，因为电子导体与其直接物理接触。替代性地，在电子导体与第一极和第二极中的所述一者之间能够存在一种或多种附加的中间电子传导材料。包括电子绝缘材料的间隔件被提供在电子导体与第一极和第二极中的另一者之间，使得防止了在电子导体与第一极和第二极中的所述另一者之间的电子耦合。间隔件能够在水溶液的存在下经历物理变化（包括但不限于经历本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有适于防止组织损伤和/或电解的安全机构的电池，包括：/n包括第一极和第二极的外壳、与所述第一极和所述第二极中的一者电子接触的至少一个电子导体以及包括电子绝缘材料的间隔件，其中所述间隔件被提供在所述电子导体与所述第一极和所述第二极中的另一者之间，使得防止在所述电子导体与所述第一极和所述第二极中的所述另一者之间的电子接触，所述间隔件在存在水溶液的情况下能够经历物理变化，使得在所述电子导体与所述第一极和所述第二极中的所述另一者之间能够发生电子耦合。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171109 US 15/8087991.一种具有适于防止组织损伤和/或电解的安全机构的电池，包括：
包括第一极和第二极的外壳、与所述第一极和所述第二极中的一者电子接触的至少一个电子导体以及包括电子绝缘材料的间隔件，其中所述间隔件被提供在所述电子导体与所述第一极和所述第二极中的另一者之间，使得防止在所述电子导体与所述第一极和所述第二极中的所述另一者之间的电子接触，所述间隔件在存在水溶液的情况下能够经历物理变化，使得在所述电子导体与所述第一极和所述第二极中的所述另一者之间能够发生电子耦合。


2.根据权利要求1所述的具有适于防止组织损伤和/或电解的安全机构的电池，其中在所述电池处于存在所述水溶液的情况下之后，所述电子导体适于与所述第一极和所述第二极中的所述另一者建立电子接触且因而将所述电池短路。


3.根据权利要求1所述的具有适于防止组织损伤和/或电解的安全机构的电池，其中所述第一极是正极并且所述至少一个电子导体与所述正极电子接触，并且其中在所述电池处于存在所述水溶液的情况下之后，所述电子导体适于与负极建立电子接触且因而将所述电池短路。


4.根据权利要求1所述的具有适于防止组织损伤和/或电解的安全机构的电池，其中所述第一极是负极并且所述至少一个电子导体与所述负极电子接触，并且其中在所述电池处于存在所述水溶液的情况下之后，所述电子导体适于与正极建立电子接触且因而将所述电池短路。


5.根据任一前述权利要求所述的具有适于防止组织损伤和/或电解的安全机构的电池，其中所述电子导体朝向与所述第一极和所述第二极中的所述另一者的接合被偏置，使得在所述间隔件处于存在所述水溶液的情况下之后，在正常使用条件期间被阻止与所述第一极和所述第二极中的所述另一者进行电子接触的所述至少一个电子导体与所述第一极和所述第二极中的所述另一者进行电子接触。


6.根据权利要求1所述的具有适于防止组织损伤和/或电解的安全机构的电池，其中所述电池包括第一电子导体和第二电子导体，其中所述第一电子导体与正极电子接触，所述第二电子导体与负极电子接触，所述间隔件被定位在所述第一电子导体和所述第二电子导体之间，并且在所述电池处于存在所述水溶液的情况下之后，所述第一电子导体和所述第二电子导体中的一者适于与所述第一电子导体和所述第二电子导体中的另一者建立电子接触且因而将所述电池短路。


7.根据任一前述权利要求所述的具有适于防止组织损伤和/或电解的安全机构的电池，其中所述电子导体包括金属、金属合金、导电聚合物、导电复合物或者其任意组合。


8.根据任一前述权利要求所述的具有适于防止组织损伤和/或电解的安全机构的电池，其中所述电子绝缘材料包括至少一种水溶性材料。


9.根据任一前述权利要求所述的具有适于防止组织损伤和/或电解的安全机构的电池，其中所述电子绝缘材料包括糖、聚醚、聚丙烯酸（PAA）、聚酰胺（PA）、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、丙烯酸酯共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、普鲁兰、明胶、羧甲基纤维素（CMC）、羟丙基甲基纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：IT裴，
申请(专利权)人：杜拉塞尔美国经营公司，
类型：发明
国别省市：美国;US