CN106099134A - 电池 - Google Patents
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Abstract
一种电池，包括：具有主体；布置在所述主体中的可由液体激活的粉末混合物；负电极，所述负电极包括金属壳体，该金属壳体包括至少一个穿孔；包括导电棒的正电极，与粉末混合物接触；布置在所述粉末混合物和所述金属壳体之间的可渗透分离器，用于将所述负电极和所述正电极电隔离，同时可让用于激活所述粉末混合物的液体渗透；以及穿过所述可渗透分离器从所述金属壳体的穿孔延伸出的通道，该通道允许液体流激活所述可由液体激活的粉末混合物。所述金属光体至少可在露出所述金属壳体的穿孔的第一位置和遮住所述金属壳体的穿孔的第二位置之间相对于所述主体移动。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池，其更具体地但非排他地涉及一种通过添加液体而激活的可重复使用电池。
背景技术
由液体激活的传统电池能解决由于长期存储而引起的失去活性和变质问题。这类电池通常需要通过将电池浸入液体浴来添加液体才可激活。液体中的液体分子藉着渗透作用自发移动，并通过部分可渗透的薄膜而进入到电池的内部。液体分子的移动速度倾向于缓慢。这在出现紧急情况而需要电池应急运作时尤其不理想。
传统上，通常提供端帽以覆盖液体通过其进入电池的开口。该端帽容易丢失，或构成一个能被小孩吞下的小部件，使得其不适合用在设计成娱乐特定年龄的孩子的玩具上。
液体通常通过在电池一端的端帽下方的小孔注入。可以用工具向液体施加压力，以加快通过可渗透薄膜的移动。但是，考虑到相关的局限性，这些都是较不可取的。紧密包装的成分加剧了问题。
此外，使用者也不能控制要激活的成分的量。
本发明通过提供一种新型或改进的电池来消除或至少缓解这些缺点。
发明内容
根据本发明，提供一种电池，包括：主体，其具有相对的第一端和第二端；布置在所述主体中的可由液体激活的粉末混合物；负电极，阴离子在负电极氧化，所述负电极包括金属壳体，该金属壳体具有朝向第二端纵向延伸的第一端且包括至少一个穿孔；正电极，阳离子朝向正电极移动，所述正电极包括导电棒，该导电棒的第一端相邻并超出于所述金属壳体的第一端，且朝向所述主体的第二端延伸，并与粉末混合物接触；可渗透分离器，其布置在所述可由液体激活的粉末混合物和所述金属壳体之间，以用于给所述穿孔作衬里，并且将所述负电极和正电极电隔离，同时可让用于激活所述粉末混合物的液体渗透；以及通道，其穿过所述可渗透分离器从所述金属壳体的穿孔延伸出，以允许液体流激活所述可由液体激活的粉末混合物，其中，所述金属壳体至少可在露出所述金属壳体上的所述穿孔的第一位置和遮住所述金属壳体上的所述穿孔的第二位置之间相对于所述主体移动。
优选地，所述主体的第一端和所述金属壳体的第一端由第一端帽密封。
更优选地，所述主体和所述金属壳体由位于其间且具有第一端和第二端的另一壳体分开。
更优选的是，所述另一壳体包括在所述第一端和第二端之间延伸且与所述金属壳体上的穿孔对齐的开口，所述另一壳体和所述金属壳体可在露出所述另一壳体的开口和所述金属壳体的穿孔的第一位置和遮住所述另一壳体的开口和所述金属壳体的穿孔的第二位置之间相对于所述主体移动。
优选地，所述第一端帽具有所述另一壳体的第一端。
有利地，所述另一壳体的第一端帽与所述另一壳体的第一端一体形成。
更有利地，所述金属壳体可沿着穿过所述主体的第一端和第二端纵向延伸的轴线滑动，而在所述第一位置和第二位置之间移动。
更为有利的是，所述另一壳体和所述金属壳体被布置成它们的相对位置由互相接合装置固定，从而所述另一壳体和所述金属壳体可在所述第一位置和第二位置之间一同滑动。
有利地，在所述另一壳体位于所述第二位置时，所述另一壳体的第一端由耦合器可释放地接合到所述主体的第一端。
优选地，所述耦合器包括在所述主体和所述另一壳体各自的第一端上的一对互补螺纹接合件。
更优选地，所述耦合器在接合时形成防水的耦合。
优选地，所述耦合器进一步包括定位在邻近于所述另一壳体上的螺纹接合件的密封圈。
更优选地，在所述金属壳体移动到所述第二位置时，所述金属壳体的第二端由保持器至少部分地保持在所述主体中。
有利地，所述保持器包括位于所述金属壳体的第二端和所述主体的第一端的可释放互补螺纹耦合器。
更有利地，在所述另一壳体移动到所述第二位置时，所述另一壳体的第二端由保持器至少部分地保持在所述主体中。
优选地，所述保持器包括位于所述另一壳体的第二端和所述主体的第一端的可释放互补螺纹耦合器。
更优选地，所述互相接合装置包括在所述金属壳体的第二端上的一对突出部，所述一对突出部可插入到位于所述另一壳体的第二端上的一对承座中。
优选地，所述一对承座包括在所述另一壳体的第二端上的一对凹口。
有利地，所述突出部具有与所述凹口相应的形状，从而所述突出部和所述凹口形成紧密的配合。
更有利地，所述另一壳体上的开口的数量与所述金属壳体上的穿孔的数量相对应。
优选地，所述金属壳体包括至少两个穿孔，为所述穿孔作衬里的所述可渗透分离器在所述穿孔的每个位置包括视觉指示器，以用于指示液体从其中通过。
更优选地，所述可释放互补螺纹耦合器在耦合时将所述金属壳体保持在所述第二位置。
更有利地，所述可释放互补螺纹耦合器在耦合时将所述另一壳体保持在所述第二位置。
优选地，所述可释放互补螺纹耦合器包括止动件，以阻止所述金属壳体相对于所述主体旋转。
优选地，所述可释放互补螺纹耦合器包括止动件，以阻止所述另一壳体相对于所述主体旋转。
附图说明
以下仅通过实施例并参考附图来更详细地描述本发明，其中：
图1A至图1C示出了根据本发明的电池的第一实施例及其使用方法；
图2A为图1A至图1C中电池的主视图；
图2B和图2C为图2A中电池的侧视图；
图2D为图2A中电池沿着其长度的剖视图；
图3A为图1A至图1C中电池主体的主视图；
图3B和图3C为图3A中的主体的侧视图；
图3D为图3A中电池沿着其长度的剖视图；
图3E为图3D中的一部分的放大图；
图4A为图1A至图1C中电池的另一壳体的主视图；
图4B为图4A中的一部分的放大图；
图4C为图4A中另一壳体的俯视图；
图4D和图4E为图4A中另一壳体的侧视图；
图4F为图4A中另一壳体沿着其长度的剖视图；
图5A为图1A至图1C中电池的金属壳体的俯视图；
图5B为图5A中金属壳体的主视图；
图5C为图5A中金属壳体在未卷曲成型前的平面形状图；
图6A至图6C示出了根据本发明的电池的第二实施例及其使用方法；
图7A为图6A至图6C中电池的主视图；
图7B和图7C为图7A中电池的侧视图；
图7D为图7A中电池沿着其长度的剖视图；
图8A为图6A至图6C中电池的主体的主视图；
图8B和图8C为图8A中的主体的侧视图；
图8D为图8A中的电池沿着其长度的剖视图；
图8E为图8D中的一部分的放大图；
图9A为图6A至图6C中电池的另一壳体的主视图；
图9B为图9A中的一部分的放大图；
图9C为图9A中另一壳体的俯视图；
图9D和图9E为图9A中另一壳体的侧视图；
图9F为图9A中另一壳体沿着其长度的剖视图；
图10A为图6A至图6C中电池的金属壳体的俯视图；
图10B为图10A中金属壳体的主视图；
图10C为图10A中金属壳体在未卷曲成型前的平面形状图；
图11A至图11C示出了根据本发明的电池的第三实施例及其使用方法；
图12A为图11A至图11C中电池的主视图；
图12B和图12C为图12A中电池的侧视图；
图12D为图12A中电池沿着其长度的剖视图；
图13A为图11A至图11C中电池的主体的主视图；
图13B和图13C为图13A中的主体的侧视图；
图13D为图13A中的电池沿着其长度的剖视图；
图13E为图13D中的一部分的放大图；
图14A为图11A至图11C中电池的另一壳体的主视图；
图14B为图14A中的一部分的放大图；
图14C为图14A中另一壳体的俯视图；
图14D和图14E为图14A中另一壳体的侧视图；
图14F为图14A中另一壳体沿着其长度的剖视图；
图15A为图11A至图11C中电池的金属壳体的俯视图；
图15B为图15A中金属壳体的主视图；以及
图15C为图15A中金属壳体在未卷曲成型前的平面形状图。
具体实施方式
参照附图，示出了体现本发明且用作能量存储装置的由液体激活的电池100。电池100一直保持失活，直到优选量的液体、例如水或其他合适的水基液体添加到其中。当液体输送到电池100中并到达置于电池100中的可由液体激活的粉末混合物104时，粉末混合物104和电池100即被激活，以在电池的电隔离的正电极和负电极之间产生电势差，随后电池可用作电源。下文将详细描述本实施方式的特征和操作。
电池100大体为圆柱形并包括优选为外塑料壳体形式的主体101，主体101包含带有至少一个穿孔102C的金属壳体102，该金属壳体102在其内表面由优选为纸膜的液体可渗透分离器103加衬。可由液体激活的反应混合物104优选为粉末混合物或致密粉末块。通过液体可渗透分离器103，可由液体激活的反应混合物104与金属壳体102的内表面形成物理隔离和电隔离。为炭精棒105形式的芯部大体水平地在金属壳体102向内延伸，并且嵌入反应混合物104内部或与反应混合物104接触。如图1A至图1C、图6A至图6C和图11A至图11C中所示，金属壳体102布置成在露出穿孔102C的第一位置和遮住穿孔102C的第二位置之间相对于主体101运动。这样的运动涉及沿着一轴线的相对滑动，该轴线纵向穿过主体101的第一端和第二端。
在优选的实施方式中，金属壳体102和主体101之间具有优选由塑料制成的另一壳体110。该另一壳体110包括至少一个开口110F，且优选与金属壳体102上的穿孔102C对齐。当露出开口110F和穿孔102C时，能形成用于导入液体的液体通道。在优选的实施方式中，金属壳体102耦合到另一壳体110，以使其能够由另一壳体110移动或者与另一壳体110一起移动。金属壳体102能通过传统的方式附接到另一壳体110。为了露出开口110F和穿孔102C，另一壳体110和金属壳体102相对于主体101移动到第一位置。为了遮住开口110F和穿孔102C，另一壳体110和金属壳体102相对于主体101移动到第二位置。
金属壳体102和另一壳体110朝第一位置的移动需要在一方向上滑动，该方向与朝第二位置移动金属壳体102和另一壳体110所需的方向相反但平行。这样的运动也可能涉及沿着纵向穿过主体101的第一端和第二端的轴线的相对滑动。
在第二位置时，主体101的壁遮住了开口110F和穿孔102C，使其与外部环境分隔。
电池100的阴极(即阳离子向此处迁移的正极)包括由二氧化锰包围的且通常被称作导电棒的炭精棒105，以及优选为铜帽的第一金属帽106，第一金属帽106布置在塑料壳体101的第一端101A且装配到炭精棒105A的第一端。第一铜帽106连同炭精棒105A的第一端通过在第一端101A的孔从塑料壳体101的第一端101A向外延伸。电池100的阳极(即阴离子在此处氧化的负极)包括金属壳体102以及电连接到金属壳体102的第二金属帽107。第二金属帽107和金属壳体102的第二端102B均布置成与塑料壳体101的第二端101B相邻且彼此电连接。
一旦水与反应混合物104接触，就会发生化学反应以在阴极和阳极之间产生电位差。阴极和阳极由液体可渗透分离器103彼此分隔，液体可渗透分离器103在物理上和电力上将电池100的阴极和阳极隔离，但允许由化学反应产生的阳离子从阳极自由流动到阴极，从而产生和维持电位差。因此，在阳极处形成的电子能通过载荷装置从阳极流动回到阴极。
当电池100中的电位差下降至在可使用水平之下，可以将液体重新注入到电池100中，以再次激活反应混合物104，并在阴极和阳极之间再次产生可用的电位差。
参照图3A至图3E，图8A至图8E以及图13A至图13E，塑料壳体101包围另一壳体110、金属壳体102，从而起到加强作用并避免因为应力和受热而引起变形。塑料壳体101由例如为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)的塑料材料制成，该塑料壳体预形成为、模制成和/或适于如同外套筒一样在金属壳体102或另一壳体110上滑动。塑料壳体101基本上为圆柱形容器，在其第一端101A上带有开口端。第一端101A具有内螺纹接合装置101C和螺纹耦合器101D。在第二端101B处，具有与第二金属端帽107结合在一起的塑料底部。内螺纹接合装置101C和螺纹耦合器101D为同心的。与螺纹接合装置101C相比，螺纹耦合器101D形成一个较小的半径，并且螺纹接合装置101C和螺纹耦合器101D被布置成彼此相邻，而螺纹耦合器101D离主体101的第一端较远。
参照图4A至图4E，图9A至图9E以及图14A至图14E，示出了带有第一端110A和第二端110B的另一壳体110。另一壳体110为另一个圆柱形壳体，但具有与该壳体110的其余部分一体形成或固定连接的端帽110E。第一端帽106从端帽110E伸出。端帽110E在另一壳体110的外周上通过由密封环填充的间隙与外螺纹接合装置110C间隔开，从而当螺纹接合装置110C和101C螺纹接合以封闭主体101的开口端时，该接合成为至少能防止液体进入或离开电池100内部的密封接合。螺纹接合装置110C和101C为可释放的互补接合装置。开口110F为在另一壳体110外周上的通孔。在如图4A至图4E所示的第一实施方式中，仅有一个沿着另一壳体110的长度延伸的长圆形开口。在如图9A至图9E所示的第二实施方式中，有两个沿着另一壳体110的长度延伸的长图形开口110F。这些开口110F连续且以头尾相邻的方式布置。在如图14A至图14E所示的第三实施方式中，有三个沿着另一壳体110的长度延伸的圆形或椭圆形开口110F。这些开口110F连续且以头尾相邻的方式布置。在以上每个实施方式中，在另一壳体110的外周及在其第二端上设有螺纹耦合器110D。这些螺纹耦合器110D和螺纹接合装置110C同心地布置，其中螺纹耦合器110D的半径小于螺纹接合装置110C的半径。当另一壳体110移动到露出开口110F和穿孔101A的第一位置时，螺纹耦合器110D抵靠主体101上的螺纹耦合器101D。这些螺纹耦合器110D和101D为可释放的互补耦合器。优选地，另一壳体110相对于主体101旋转，从而螺纹耦合器110D和101D以螺纹接合，以通过阻止另一壳体110和主体101之间沿着轴线的相对滑动，而将另一壳体110和金属壳体102保持在第二位置。如有必要，可在螺纹耦合器110D和/或101D的端部设置止动件，以阻止另一壳体110和金属壳体102从主体101的移除，从而能满足安全性要求，例如对于小孩玩具的安全性要求。或者，螺纹耦合器110D和/或101D可以没有止动件，从而故意允许另一壳体110和金属壳体102之间从主体101完全分离。这使得另一壳体110和其余部分能浸入液体中以便完全激活。在另一壳体110的第二端110B且穿过螺纹耦合器110D的位置，布置有优选为凹口形式的一对承座110G。
转到图5A至图5C，示出了具有第一端102A和第二端102B的金属壳体102。在金属壳体102的外周上在第一端102A和第二端102B之间设置有穿孔102C。一对突出部102D从金属壳体102的第二端102B突出。这些突出部102D可向后折叠，使其自由端指向第一端102A。在组装电池100时，这些突出部102D插入承座110G中。突出部102D和承座110G的尺寸和形状能彼此适配，从而它们的配合能阻止金属壳体102和另一壳体110之间的相对旋转。在这里可施加粘合剂以将它们固定在一起。穿孔102C为在金属壳体102的外周上的通孔。在如图5A至图5C所示的第一实施方式中，仅有一个沿着金属壳体102的长度延伸的长圆形穿孔102C。在如图10A至图10C所示的第二实施方式中，有两个沿着金属壳体102的长度延伸的长圆形穿孔102C。这些穿孔102C连续且以头尾相邻的方式布置。在如图15A至图15C所示的第三实施方式中，有三个沿着金属壳体102的长度延伸的圆形或椭圆形穿孔102C。这些穿孔102C连续且以头尾相邻的方式布置。穿孔102C、金属壳体的形状以及突出部在单一步骤中通过压铸一块锌板而形成的。
在优选的实施方式中，主体101的外围比较容易装饰有与电池100有关的商业指示物和信息。
如图2D、图7D和图12D所示，穿孔102C或优选金属壳体102的内部由纸膜形式的液体可渗透分离器103加衬。优选地，在每个穿孔102C处液体可渗透分离器103具有指示器，以提供液体有否通过的视觉显示。这可能涉及颜色的变化。
如图6A至图15C所示的实施方式中，通过一个穿孔102C的液体可能仅部分地激活各种成分以用于一次使用。进一步的使用可能需要通过其他穿孔102C的进一步激活。
这里仅通过实施例阐述了本发明。在不脱离如所附权利要求限定的保护范围的前提下，本领域技术人员能对上述实施例做出各种其他的修改和/或变更。
Claims (25)
1.一种电池，包括：
主体，其具有相对的第一端和第二端；
布置在所述主体中的可由液体激活的粉末混合物；
负电极，阴离子在所述负电极氧化，所述负电极包括金属壳体，该金属壳体具有朝向第二端纵向延伸的第一端且包括至少一个穿孔；
正电极，阳离子朝向所述正电极移动，所述正电极包括导电棒，该导电棒的第一端相邻并超出于所述金属壳体的第一端，且朝向所述主体的第二端延伸，并与所述粉末混合物接触；
可渗透分离器，其布置在所述可由液体激活的粉末混合物和所述金属壳体之间，以用于给所述穿孔作衬里，并且将所述负电极和所述正电极电隔离，同时可让用于激活所述粉末混合物的液体渗透；以及
通道，其穿过所述可渗透分离器从所述金属壳体的穿孔延伸出，以允许液体流激活所述可由液体激活的粉末混合物，
其中，所述金属壳体至少可在露出所述金属壳体上的所述穿孔的第一位置和遮住所述金属壳体上的所述穿孔的第二位置之间相对于所述主体移动。
2.如权利要求1所述的电池，其中，所述主体的第一端和所述金属壳体的第一端由第一端帽密封。
3.如权利要求2所述的电池，其中，所述主体和所述金属壳体由位于其间且具有第一端和第二端的另一壳体分开。
4.如权利要求3所述的电池，其中，所述另一壳体包括在所述第一端和第二端之间延伸且与所述金属壳体上的穿孔对齐的开口，所述另一壳体和所述金属壳体可在露出所述另一壳体的开口和所述金属壳体的穿孔的第一位置和遮住所述另一壳体的开口和所述金属壳体的穿孔的第二位置之间相对于所述主体移动。
5.如权利要求3或4所述的电池，其中，所述第一端帽具有所述另一壳体的第一端。
6.如权利要求5所述的电池，其中，所述另一壳体的第一端帽与所述另一壳体的第一端一体形成。
7.如权利要求1-6中任一项所述的电池，其中，所述金属壳体可沿着穿过所述主体的第一端和第二端纵向延伸的轴线滑动，而在所述第一位置和所述第二位置之间移动。
8.如权利要求7所述的电池，其中，所述另一壳体和所述金属壳体被布置成使得它们的相对位置由互相接合装置固定，从而所述另一壳体和所述金属壳体可在所述第一位置和所述第二位置之间一同滑动。
9.如权利要求8所述的电池，其中，在所述另一壳体位于所述第二位置时，所述另一壳体的第一端由耦合器可释放地接合到所述主体的第一端。
10.如权利要求9所述的电池，其中，所述耦合器包括在所述主体和所述另一壳体各自的第一端上的一对互补螺纹接合件。
11.如权利要求10所述的电池，其中，所述耦合器在接合时形成防水的耦合。
12.如权利要求11所述的电池，其中，所述耦合器进一步包括定位在邻近于所述另一壳体上的螺纹接合件的密封圈。
13.如权利要求1-7中任一项所述的电池，其中，在所述金属壳体移动到所述第二位置时，所述金属壳体的第二端由保持器至少部分地保持在所述主体中。
14.如权利要求13所述的电池，其中，所述保持器包括位于所述金属壳体的第二端和所述主体的第一端的可释放互补螺纹耦合器。
15.如权利要求8-12中任一项所述的电池，其中，在所述另一壳体移动到所述第二位置时，所述另一壳体的第二端由保持器至少部分地保持在所述主体中。
16.如权利要求15所述的电池，其中，所述保持器包括位于所述另一壳体的第二端和所述主体的第一端的可释放互补螺纹耦合器。
17.如权利要求8-16中任一项所述的电池，其中，所述互相接合装置包括在所述金属壳体的第二端上的一对突出部，所述一对突出部可插入到位于所述另一壳体的第二端上的一对承座中。
18.如权利要求17所述的电池，其中，所述一对承座包括在所述另一壳体的第二端上的一对凹口。
19.如权利要求18所述的电池，其中，所述突出部具有与所述凹口相应的形状，从而所述突出部和所述凹口形成紧密的配合。
20.如权利要求4-19中任一项所述的电池，其中，所述另一壳体上的开口的数量与所述金属壳体上的穿孔的数量相对应。
21.如权利要求1-20中任一项所述的电池，其中，所述金属壳体包括至少两个穿孔，为所述穿孔作衬里的所述可渗透分离器在所述穿孔的每个位置包括视觉指示器以用于指示液体从其中通过。
22.如权利要求14所述的电池，其中，所述可释放互补螺纹耦合器在耦合时将所述金属壳体保持在所述第二位置。
23.如权利要求16所述的电池，其中，所述可释放互补螺纹耦合器在耦合时将所述另一壳体保持在所述第二位置。
24.如权利要求22所述的电池，其中，所述可释放互补螺纹耦合器包括止动件，以阻止所述金属壳体相对于所述主体旋转。
25.如权利要求23所述的电池，其中，所述可释放互补螺纹耦合器包括止动件，以阻止所述另一壳体相对于所述主体旋转。
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