專利名稱：電化學(xué)電池和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電化學(xué)電池和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電化學(xué)電池是廣泛應(yīng)用的電源，一個電池通常包含一個負(fù)極、一個正極和電解液。負(fù)極包括可以被氧化的活潑材料，正極包括或者消耗可以被還原的活潑材料。負(fù)極活潑材料能夠還原正極活潑材料。在一些實施例中，為了防止正極材料和負(fù)極材料直接反應(yīng)，用一個分隔件將負(fù)極和正極相互電隔離。
當(dāng)電池在一個設(shè)備中用作電源，在負(fù)極(陽極)和正極(陰極)上制作電氣觸頭，使電子流過該設(shè)備并能夠分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，以提供電力。與陽極和陰極接觸的電解液例如氫氧化鉀含有離子，離子流過電極之間的分隔件，以形成回路并在放電時通過電池維持電荷平衡。
在金屬-空氣電化學(xué)電池中，正極活潑材料是氧，氧從電池外部的周圍大氣中通過一個或多個電池外殼上的通氣孔供應(yīng)到陰極。在陰極氧被還原，金屬在陽極被氧化。
在金屬-空氣電化學(xué)電池中，例如鋅-空氣電池，因為陰極活潑材料在電池中不積聚，所以可以得到高的能量密度。然而，當(dāng)電池在空氣中打開時，由于電解液與進來和出去的空氣中的CO2和水蒸汽發(fā)生碳酸化作用，這種能量密度會降低。為了延長電池壽命，希望在不使用時將陰極與空氣隔離(例如減少碳酸化作用)，但是在使用時將其暴露在空氣中。在使用時，希望提供均勻和充足的空氣進入到陰極，以提供例如活潑材料的均勻放電和/或較高和較穩(wěn)定工作電壓。系統(tǒng)、有時稱為空氣處理器(air manager)，當(dāng)需要電池時，可以用來向金屬-空氣電池供應(yīng)空氣，當(dāng)電池上沒有負(fù)荷時，用來減少電池暴露在環(huán)境(空氣)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及電化學(xué)電池和例如具有金屬-空氣電池的系統(tǒng)。
當(dāng)該系統(tǒng)在設(shè)備中使用時，根據(jù)設(shè)備的動力需要，系統(tǒng)提供良好的空氣處理。通常，當(dāng)設(shè)備使用時系統(tǒng)將系統(tǒng)中的電池暴露在空氣中，當(dāng)設(shè)備關(guān)停時限制空氣流向電池，因而延長了電池的壽命。
一方面，本發(fā)明的特征在于一個電化學(xué)電池系統(tǒng)，其包括一個具有空氣進口通道和空氣出口通道的芯部，在使用時，空氣以一個與流過出口通道的空氣基本相反的方向流過進口通道。在芯部，一個空氣輸送器設(shè)計成用來使空氣流過該通道，在芯部一個控制電路用于控制空氣輸送器的運行。
實施例可以包括一個或者多個下面的特征?？諝膺M口通道包括一個空氣進口，空氣出口通道包括一個空氣出口，空氣進口和出口位于芯部的同一端，進口通道和出口通道位于芯部相反的兩側(cè)。空氣出口通道基本在芯部的整個長度上延伸。空氣出口通道沿其長度具有不同的截面積?？諝廨斔推靼ㄒ粋€葉輪和一個電機?？刂齐娐吩谝粋€選好的閾值電流下觸發(fā)空氣輸送器。
該系統(tǒng)在芯部可以包括一個或者多個金屬-空氣電池。該金屬-空氣電池可以包括一個聚合物層和空氣膜，例如包括聚四氟乙烯、聚丙烯和/或Mylar，包圍住電池的一部分并形成電池的外部。在使用時，空氣首先在電池端部之間的一部分上接觸金屬-空氣電池的聚合物層。
芯部的尺寸可以確定成將其安裝到電子設(shè)備的電池間。該電池間的尺寸可以確定成容納多個電池或者芯部。芯部可以包括一個殼體。在使用時，空氣可以引入到殼體端部之間的殼體中。芯部可以包括一個殼體和一部分通向殼體之外的出口通道。
另一方面，本發(fā)明的特征在于一個電化學(xué)電池系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個芯部，該芯部具有一個第一端和一個相對的第二端，該芯部還包括位于同一端的一個空氣進口和一個空氣出口，以及在芯部的一個空氣輸送器，空氣輸送器設(shè)計成將空氣從進口輸送到出口。
實施例可以包括一個或者多個下面的特征。芯部包括一個通道，該通道包括空氣出口，該通道基本在芯部的整個長度上延伸?？諝獬隹谕ǖ姥仄溟L度具有不同的截面積?？諝廨斔推靼ㄒ粋€葉輪和一個電機?？刂齐娐吩谝粋€選好的閾值電流下觸發(fā)空氣輸送器。芯部包括一個殼體，一部分通道通向殼體之外。芯部具有一個殼體，空氣進口和出口通向殼體之外?？諝廨斔推靼ㄒ粋€風(fēng)機(電機和葉輪)。該系統(tǒng)在芯部具有一個控制電路，用于控制空氣輸送器的運行。該系統(tǒng)在芯部包括一個或者多個金屬-空氣電池。芯部的尺寸確定成將其安裝到電子設(shè)備的電池間。該電池間的尺寸確定成容納多個電池或者芯部。
另一方面，本發(fā)明的特征在于一個電化學(xué)電池系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個芯部，該芯部具有一個內(nèi)部容積和兩個金屬-空氣電池，該電池可以拆卸地放置在芯部，其中該電池占據(jù)芯部的至少50％的內(nèi)部容積。電池也可以占據(jù)芯部的至少60％的內(nèi)部容積。
另一方面，本發(fā)明的特征在于一個電化學(xué)電池系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個芯部，該芯部具有一個內(nèi)部容積，一個芯部的空氣輸送器和一個芯部的控制電路，其中空氣輸送器和控制電路占據(jù)小于約2％芯部的內(nèi)部容積?？諝廨斔推骱涂刂齐娐房梢哉紦?jù)小于約1.6％芯部的內(nèi)部容積。
另一方面，本發(fā)明的特征在于一個電化學(xué)電池系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個芯部和兩個金屬-空氣電池，該電池可以拆卸地放置在芯部，其中該系統(tǒng)具有大于約400Wh/L的能量密度。該系統(tǒng)可以具有大于約420Wh/L的能量密度。
另一方面，本發(fā)明的特征在于一個電化學(xué)電池系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個芯部和兩個金屬-空氣電池，該電池可以拆卸地放置在芯部，其中該系統(tǒng)具有大于約5.4Ah/電池的容量，例如大于約5.6Ah/電池或約5.8Ah/電池的容量。
另一方面，本發(fā)明的特征在于一個金屬-空氣電池，該電池包括一個陽極，一個具有多個穿透聚合物層開孔的聚合物層，一個在陽極和聚合物層之間的分隔件，以及一個在分隔件和聚合物層之間的陰極。該聚合物層是一個網(wǎng)和/或彈性套管。
另一方面，本發(fā)明的特征在于一個金屬-空氣電池，該電池包括一個陽極，一個具有互鎖相對邊的外層，一個在陽極和外層之間的分隔件，以及一個在分隔件和外層之間的陰極。
實施例可以包括一個或多個下列特征。外層的一個邊設(shè)計成燕尾形。外層包括一個金屬。外層包括一個聚合物。外層包括一個空氣進入孔和/或一條縫。
另一方面，本發(fā)明的特征在于一個金屬-空氣電池，該電池包括一個陰極電流收集器和一個陰極終端，該終端具有一個從終端徑向延伸的一體部分，該一體部分連接到陰極電流收集器上。
實施例可以包括一個或多個下列特征。陰極終端包括多個分開的從終端呈徑向延伸的一體部分，多個一體部分連接到陰極電流收集器上。多個一體部分在陰極終端周圍被均勻間隔開。電流收集器焊接到一體部分上。該電池進一步還包括在一部分陰極終端周圍的聚合物密封。
另一方面，本發(fā)明的特征在于一種電化學(xué)電池系統(tǒng)的操作方法，該方法包括，在第一方向、通過一個芯部的空氣進口通道引入空氣，以及在與第一方向相反的第二方向，通過一個芯部的空氣出口通道引入空氣，其中，通過在芯部的空氣輸送器，通過通道引入空氣。
實施例可以包括一個或多個下列特征。該方法還進一步包括在電池端部之間的一個部分使芯部的金屬-空氣電池接觸空氣。該方法還進一步包括用第二金屬-空氣電池更換該金屬-空氣電池。該方法還進一步包括根據(jù)一個預(yù)選的閾值電流觸發(fā)空氣輸送器。
另一方面，本發(fā)明的特征在于一種電化學(xué)電池系統(tǒng)的操作方法，該方法包括，提供一個芯部，該芯部包括位于芯部一端的一個空氣進口和一個空氣出口，將空氣引入空氣進口，并使空氣流過空氣出口并流出芯部，其中，通過芯部的空氣輸送器，通過空氣進口引入空氣。
實施例可以包括一個或多個下列特征。該方法還進一步包括在電池端部之間的一個部分使芯部的金屬-空氣電池接觸空氣。該方法還進一步包括用第二金屬-空氣電池更換該金屬-空氣電池。
實施例還具有一個或多個下面的有益效果。該系統(tǒng)提供一個簡單和有用的系統(tǒng)，使空氣流入到金屬-空氣電池中去。該系統(tǒng)可以制成各種形狀，來適應(yīng)不同的設(shè)備，并且該系統(tǒng)可以低成本生產(chǎn)。該系統(tǒng)的運行簡單。在一些實施例中，該系統(tǒng)的運行對用戶是透明的。
通過對優(yōu)選實施例的描述和權(quán)利要求，本發(fā)明的其它方面、特征和有益效果將變得明顯。


圖1是電池芯部實施例的頂部立體圖。
圖2是圖1中電池芯部的底部立體圖。
圖3是圖1中金屬-空氣電池和電池芯部實施例的立體圖。
圖4是圖3中實施例的部分分解立體圖。
圖5是電路圖。
圖6和7是端蓋實施例的立體圖。
圖8是接觸端組件的實施例的立體圖。
圖9是圖1中電池芯部的剖面圖。
圖10、11、12、12A、12B和13示出金屬-空氣電池的實施例和制造該電池的方法。
圖14、14A、14B、14C、15、15A和15B示出金屬-空氣電池的一個實施例。
圖16是電池和芯部的實施例的簡要視圖。
圖17是電池系統(tǒng)一個實施例的簡要視圖。
圖18、19、20、21和22是一個電池芯部實施例的立體圖、部分分解視圖。
圖23和23A是一個金屬-空氣電池的實施例。
圖24A、24B、24C、24D和24E示出一個金屬-空氣電池的外層。
圖25A、25B和25C示出一個含有示例尺寸的電池系統(tǒng)的示例。
具體實施例方式
參看圖1-4，一個電化學(xué)電池系統(tǒng)包括一個可重復(fù)使用的芯部22和一個或多個可以放置在芯部的可替換金屬-空氣電池24(這里是兩個)。芯部22設(shè)計成在使用時為電池24提供均勻和足夠的空氣流。在不使用時，芯部減少電池暴露在空氣中，因而延長了電池的壽命。
芯部22尺寸通常被確定和設(shè)計成安裝在一個電子設(shè)備的電池間內(nèi)。設(shè)備的例子有照相機、便攜式攝像機、移動電話、玩具、CD播放機或閃光燈。芯部包括一個殼體26，該殼體被確定尺寸和設(shè)計成接受一個或者多個電池24。殼體26例如可以由金屬或者塑料制造例如通過模注或者擠壓。如圖所示，殼體26具有一個形狀，其尺寸例如可以接受兩個并排放置的圓柱形電池24。該形狀在殼體26的側(cè)面限定兩個凹槽56和58。凹槽56包括一個切口部60，凹槽58包括一個切口部62(圖9)。
在殼體26的邊側(cè)，芯部22包括引導(dǎo)空氣流過殼體與電池24接觸的結(jié)構(gòu)。在殼體26的第一側(cè)，芯部22包括一個板片組件32、一個空氣輸送器34，例如包括一個直流電機35，可以采用中國溫州Kot’lJinLong Machinery的產(chǎn)品，一個葉輪37、一個控制電路36和一個板片38(例如一個如Mylar的塑料薄板或條)。板片組件32設(shè)計成與切口部60卡合。板片組件32包括接受空氣輸送器34的第一圓柱形部分40、與第一圓柱形部分40隔開的第二圓柱形部分42和兩個槽44(圖1和圖4)。槽44從第二圓柱形部分42的一端向第一圓柱形部分40延伸，并通過圓柱部分40中的孔45與部分40和42之間的空間相通流。當(dāng)板38覆蓋板片組件32(圖3)時，該板和槽44形成了兩個空氣進口通道46，經(jīng)過孔45和與第一圓柱形部分40與殼體26的內(nèi)部相通流。
在其它的實施例中，空氣輸送器34可以是一個隔膜泵和其變化的形式，或者是一個蠕動泵，這些泵在US6274261、WO00/36696、WO01/97317、WO01/97318、WO01/97319和WO02/31906中已有描述，這些文獻全部在此作為參考。
控制電路36設(shè)計成根據(jù)一個選定的運行模式來控制空氣輸送器34。例如，在一些實施例中，控制電路36可以設(shè)計成，當(dāng)控制電路檢測到一定的電壓或者電流，例如一個約30毫安的閾值電流，來驅(qū)動空氣輸送器34。當(dāng)檢測的電壓或者電流變化，例如在相反的方向，超過一定的值例如閾值電流，控制電路36可以停止空氣輸送器34。在圖5中簡要地示出了控制電路36的一個示例。
在與第一側(cè)相對的殼體26的第二側(cè)，芯部22包括一個空腔鍵48，該空腔鍵在一個表面上限定一個槽50。如圖所示，空腔鍵48在殼體26的整個長度上延伸，雖然在其它的實施例中，空腔鍵在殼體的部分長度上延伸。空腔鍵48包括一個較窄的部分52個較寬的部分54。當(dāng)空腔鍵48卡在凹槽58中(例如用粘接)，空腔鍵和殼體26限定一個空氣出口通道64，在該通道中窄的部分52和切口部62相鄰。沿著寬的部分54的通道64的截面積大于沿著寬的部分52通道的截面積。
在殼體26的端部，芯部22包括連接到殼體上的一個接觸端組件28和一個可拆卸的連接到殼體上的端蓋30。參考圖6和7，端蓋30設(shè)計成與電池24和殼體26的一個端部卡合。端蓋30包括一個鎖銷68、一個彈簧觸片70和一個拉片72。鎖銷68是一個彈性部件，設(shè)計成與板片組件32的圓柱形部分42相卡合。鎖銷68具有圓錐形或者蘑菇形的頭部，當(dāng)端蓋30與殼體26充分卡合時，該頭部延伸通過圓柱形部分42并將端蓋固定在殼體上(圖9)。鎖銷68例如可以用可變形的聚氨酯或者乳膠材料。彈簧觸片70連接到端蓋30的內(nèi)表面并和電池24的端部接觸，使電池串聯(lián)通電。拉片72，例如連接到端蓋30外表面上的一條布帶，用于將端蓋30從殼體26上移開，例如來更換電池。端蓋30還進一步包括舌片65(這里是兩片)和兩個刻槽74。舌片65使電池24在殼體26中定位，這樣在電池外表面和殼體的內(nèi)表面之間就有一個空間和氣道?？滩?4和板片組件32的槽44對齊，以限定一個通向殼體26的空氣進口。其它的連接端蓋30的裝置也是可用的。例如，端蓋30可以鉸接到芯部22上。端蓋30可以永久連接到電池24上，例如和電池形成一體。
參看圖8，觸頭組件28包括一個負(fù)極觸頭76、一個正極觸頭78和一個與電池24端部接觸的彈簧觸片80。負(fù)極觸頭76包括一個感測電流的一體分流電阻(圖5)。將負(fù)極觸頭76和正極觸頭78連接到分流和控制引線82上，該引線與控制電路36(圖5)相連。觸頭組件28還包括對齊舌片84(這里是四片)，該舌片使電池24在殼體26中定位，這樣在電池外表面和殼體的內(nèi)表面之間就有一個氣道。
在一種運行模式中，當(dāng)系統(tǒng)20特別是控制電路36，從用在系統(tǒng)中的一個設(shè)備中檢測到一個預(yù)定的閾值電流要求，空氣供應(yīng)到電池24。但控制電路36檢測到該閾值電流時，該電路起動空氣輸送器34。參看圖9，結(jié)果，空氣被引入通過空氣進口和空氣通道46，通過孔45，通過葉輪37，并通過圓柱形部分40和42之間的空間，在這里空氣和電池24的外表面接觸(見圖9中的黑箭頭)?？諝馐紫冉佑|位于電池端部之間的電池24部分。受到空氣輸送器34的吹力，空氣沿著電池24的長度以一個速率流動，該速率足夠使空氣中的氧氣用來進行電池的電化學(xué)反應(yīng)，以滿足設(shè)備的電力需要。然后，空氣流動接觸端部組件28并反向轉(zhuǎn)向?？諝饬鬟^切口部62，流過出口通道64中較窄的部分，流過出口通道中較寬的部分，并流出空氣出口?？梢圆捎闷渌拈撝惦娏骰蚋袦y裝置來起動空氣輸送器34。該閾值電流例如可以取決于電池24和殼體26之間的氣道尺寸、放電速率和/或進口通道46和出口通道64的尺寸。
在其它的實施例中，葉輪37的轉(zhuǎn)動可以設(shè)計成，空氣從芯部22的外部引入或者吸入，通過出口通道64，并流出進口通道46，即氣流從上述氣流反向?？梢圆捎每勺兊娘L(fēng)機速度，例如為了可變電流的需要。例如，控制電路36可以包括一個邏輯晶體管而不是開關(guān)晶體管。
當(dāng)控制電路36檢測到一個低于閾值的電流，例如當(dāng)設(shè)備關(guān)掉時，控制電路停掉空氣輸送器34。結(jié)果，空氣輸送器34停止使空氣流過系統(tǒng)20，流過電池24的空氣減少(例如，相對空氣輸送器運行時)，因而減少了可能的碳酸化作用和濕氣蒸發(fā)，并延長了電池的壽命。
現(xiàn)在將描述電池24和制造該電池的方法。
電池24是圓柱形金屬-空氣電化學(xué)電池，設(shè)計成放在殼體26的內(nèi)側(cè)。參看圖10-13，電池24包括一個陰極組件100、連接到陰極組件一端的一個陰極密封102、一個連接到陰極組件另一端的陽極密封104。陰極密封組件100包括制造在一個電流收集器108上的陰極106。只示出了電流收集器108暴露的部分。電流收集器108的其它部分由陰極材料包圍。一個分隔件(未示出)連接例如粘接到陰極的內(nèi)側(cè)。一個空氣膜(未示出)、一個可選的吸附層或者空氣擴散層110和一個墊層112纏繞在陰極106的外側(cè)。陰極組件100制造成限定一個空腔114。在該空腔中放置有陽極材料115。當(dāng)電池24完全組裝時，墊層112限定電池的外表面。在一些實施例中，墊層112的厚度限定電池24的最小氣道。墊層112還可以去掉，這樣空氣膜限定電池的外表面。
陰極106包括一個活潑的陰極混合物，該混合物形成在電流收集器108的至少一部分上。該陰極混合物包括一個催化劑例如錳的化合物、碳顆粒和粘合劑?？捎玫拇呋瘎┌ㄑ趸i，例如Mn2O3、Mn3O4、MnO2和它們的混合物，它們例如可以混合、加熱硝酸錳或者還原高錳酸鉀。陰極106可以包括重量比在約1％到約20％之間、例如約3％到約5％之間的催化劑。
對碳顆粒沒有限制到任何特定類型的碳。碳的示例有Black Pearls2000和Vulcan XC-72(Cabot公司，Billerica，馬薩諸塞州)、ShawiniganBlack(Chevron，舊金山，加利福尼亞州)、Printex(Degussa AG，德國法蘭克福)、Ketjen Black(Akzo Nobel，芝加哥，伊利諾斯州)和CalgonPWA(Calgon Carbon，匹茲堡，賓西法尼亞州)。陰極混合物可以包括重量比在約30％到約70％之間、例如約50％到約60％之間的總含碳量。
粘合劑的示例包括聚乙烯粉末、聚丙烯酰胺、波特蘭水泥和碳氟樹脂，例如聚偏二氟乙烯和聚四氟乙烯。聚乙烯粘合劑的一個例子是商標(biāo)為Coathylene HA-1681(Hoechst)的產(chǎn)品。優(yōu)選的粘合劑包括聚四氟乙烯(PTFE)顆粒，例如T-30(杜邦)。陰極混合物可以包括重量比在約10％到約40％之間、例如約30％到約40％之間的粘合劑。陰極混合物可以通過混合催化劑、碳顆粒和粘合劑來制造。在其它的實施例中，可以采用氣體擴散電極，例如Alupower公司或ETEK的產(chǎn)品。
將混合后的陰極混合物作用到陰極電流收集器108、例如一個柵網(wǎng)、平行四邊形金屬或制成圓柱形的擴展金屬網(wǎng)篩上，以形成陰極106。制造陰極的方法例如可以包括注?；驍D壓，在1999年10月13日申請的普通轉(zhuǎn)讓的U.S.S.N 09/416799中已有描述，在這里引用其全文作為參考。
然后，將電流收集器108連接(例如焊接)到杯形陰極端頭116上，該端頭形成電池24(圖11)的觸點。如圖12A和15B所示，杯形陰極端頭116包括延伸段或者延伸臂117，它連接到電流收集器108暴露的部分上。在一些實施例中，杯形陰極端頭116包括一個以上，例如兩個、三個、四個或者更多的與電流收集器108相連接的延伸段117。多個延伸段117可以均勻地間隔開，可以幫助中心的杯形陰極端頭116形成電池24的縱向軸線。將杯形陰極端頭116的多個延伸段117與電流收集器108相連，還可以提供剛性和穩(wěn)定的連接。在其它的實施例中，電流收集器108(例如一個網(wǎng)格)還可以例如采用金屬鑄造的方法，與具有一個或多個延伸段117的杯形陰極端頭116制成一體。一個電流收集器和杯形陰極端頭組件可以放置在一個模子或一個空腔內(nèi)，然后將一個混合的陰極混合物注入到該模子或空腔中形成陰極106。
在陰極106的內(nèi)側(cè)，將一個分隔件連接(例如粘接)到陰極上。該分隔件可以是一個多孔電絕緣的聚合物，例如聚丙烯，它允許電解液(下面將要描述)接觸陰極106。在一些實施例中，分隔件可以從溶液中作用以及當(dāng)溶液變干時可以制造在陰極106上，在2000年5月10日申請的普通轉(zhuǎn)讓的U.S.S.N 09/568819中已有描述，在這里引用其全文作為參考。
在一些實施例中，通過施壓、加熱或粘接的方法將空氣薄膜連接到陰極106的外側(cè)。該薄膜可以是多孔的電絕緣聚合物，例如聚四氟乙烯(PTFE)，它允許空氣從電池外側(cè)滲透到活性部位進行氧還原。該薄膜還可以防止來自電解液液態(tài)的水流到電池的外面。
然后將陰極106(連接到陰極端頭116上)和分隔件放到一個插入式型腔中。一個絕緣盤118，例如一個帶有粘接劑Mylar薄板，放置在陰極116的內(nèi)側(cè)，并在空腔114中將陰極116與陽極材料115電子隔離。然后，例如采用傳統(tǒng)夾物模壓技術(shù)(例如采用Nissei NC-9000 G 11系統(tǒng))，形成陰極密封102和陽極密封104，這樣陰極106固定連接在該密封之間(圖12A和圖12B)。密封102和104可以用電絕緣、抗堿性電解液(例如KOH)和/或較高熔點(例如約320℃)的材料制造。密封102和104材料的例子包括，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚烯烴、尼龍、聚乙烯和聚丙烯。陰極密封102包圍電流收集器108的暴露部分、陰極端頭116的一些部分和陰極主體的一些部分。陰極密封102變成與陰極106連成一體的一個部分，并將端頭116與陽極材料115隔絕防止接觸。
然后向空腔114填充陽極材料115。陽極材料115包含鋅和電解液的混合物。該鋅和電解液的混合物可以包括幫助將濕度保持在電池中的一種膠凝劑，防止電解液從電池中泄漏，和/或?qū)\的顆粒懸浮在陽極中。
鋅材料可以是與鉛、銦、鋁或鉍的合金粉末。例如，鋅可以與約400到600ppm(例如500ppm)的鉛、400到600ppm(例如500ppm)的銦、或在50到90ppm(例如70ppm)的鋁組成合金。鋅材料最好可以包括銦、鋁和/或鉍。鋅材料可以是鼓風(fēng)(air blown)或旋壓(spun)的鋅。適合的鋅顆粒例如在1998年9月18日申請的U.S.S.N 09/156915、1997年8月1日申請的U.S.S.N 08/905254、1998年7月15日申請的U.S.S.N09/115867中已有描述，在這里引用其全文作為參考。
芯顆?？梢允乔蛐蔚幕蛘叻乔蛐蔚摹＠?，鋅顆粒可以是針尖狀的(具有至少為二的長寬比)。鋅材料包括大多數(shù)顆粒尺寸在60目到325目之間。例如，鋅材料可以具有下面的粒徑分布60目占0-3％重量百分比；100目占40-60％重量百分比；200目占30-50％重量百分比；325目占0-3％重量百分比；以及塊狀物(pan)占0-0.5％重量百分比；適合的鋅材料包括可以從Union Miniere(Overpelt，比利時)、Duracell(美國)、Noranda(加拿大)、Grillo(德國)、或者Toho Zinc(日本)得到。
膠凝劑是一種聚丙烯酸酯吸收劑。該聚丙烯酸酯吸收劑具有每克膠凝劑小于約30克鹽，在美國專利US4541871中所述測量的吸收范圍，在此作為參考。陽極凝膠體包括陽極混合物中鋅的干重小于百分之一的膠凝劑。膠凝劑的含量的重量百分比最好是在約0.2-0.8％之間，重量百分比更好是在約0.3-0.6％之間，更加最好是約0.33％。聚丙烯酸酯吸收劑可以是由懸浮聚合方法制得的聚丙烯酸鈉。適用的聚丙烯酸鈉具有在約105到180微米之間的平均粒徑、并且PH值約7.5。適合的膠凝劑，例如在美國專利4541871、美國專利4590227、或美國專利4507438中已有描述。
在一些實施例中，陽極材料可以包括一種非離子態(tài)表面活性劑。該表面活性劑可以是非離子態(tài)的磷酸鹽表面活性劑，例如非離子態(tài)的磷酸烷基酯或者非離子態(tài)的芳基磷酸鹽(例如RA600或者RM510，可以從Rohm&Haas得到)，它可能覆蓋在鋅的表面。陽極材料可以包括在約20到100ppm之間的覆蓋在鋅材料表面上的表面活性劑。該表面活性劑可以用作氣泡抑制劑。
電解液可以是氫氧化鉀的水溶液。該電解液可以包括重量百分比在約30％到40％之間、例如在35％到40％之間的氫氧化鉀。電解液也可以包括約1％到2％之間的氧化鋅。
參看圖13，然后，用陽極電流收集器組件120將電池24密封。組件120包括一個連接(例如焊接)到一個陽極罩124上的陽極電流收集器122(例如鍍錫黃銅棒或者黃銅釘)，該陽極罩形成一個陽極終端。電流收集器122和陽極罩124(例如由鍍鎳1110冷扎鋼板制造)連接到一個電絕緣的密封件126(例如由ABS制造)上。例如可以用過度插入模注法(over insert molding)將密封件126連接到收集器122和罩124上?？梢杂贸暡ê附拥姆椒▽㈥枠O電流收集器120連接到陽極密封104上，以密封電池24。
然后，將吸收層110纏繞在陰極106外側(cè)的周圍。吸收層110用來分配空氣和/或吸收物質(zhì)，例如可能泄漏出陰極106的電解液。吸收層110可以是一種編織或者非編織的材料，它是可透過空氣吸收劑，且具有對電解液例如KOH的穩(wěn)定性。吸收層110，例如可以是Whatman紙、或者Pelon(例如P3、P5、P12或P28，非編織的、未經(jīng)壓光處理的聚酰胺織物，可以從Freudenberg Nonwovens TechnicalProducts Division，Lowell，MA得到)。
在一些實施例中，吸收層110包括一種材料，例如氫氧化鉀，能夠和二氧化碳反應(yīng)，以減少產(chǎn)生電解液的碳酸化。電解液的碳酸化會減少電池24中能用的電解液的量。由于形成碳酸鉀，碳酸化還增加電解液從電池24的泄漏，這還會增加空氣薄膜的氣孔并使得電解液漏過該薄膜。在一些實施例中，糊狀KOH可以作用到吸收層110上并變干。由于吸收層110放置在陰極106的外側(cè)，在二氧化碳與陰極的電解液反應(yīng)之前，在吸收層上的KOH可以與二氧化碳反應(yīng)。結(jié)果，可以與陰極的電解液反應(yīng)的二氧化碳的數(shù)量和電解液的泄漏量減少。糊狀KOH可以以一種方式、例如柵格狀或者一系列長條狀作用到吸收層110。
然后，將墊層112纏繞在吸收層110的周圍。墊層112可以是一個非導(dǎo)電(例如一種聚合物聚丙烯、聚乙烯、尼龍、聚亞安酯或硅橡膠)帶網(wǎng)格套筒或柵格，它保護電池24的外表面。該套筒或柵格可以較柔軟和具有彈性，例如象一個彈性帶，以幫助使吸收層110與陰極106緊密接觸。該網(wǎng)格可以具有寬度或直徑例如約為八分之一英寸的開孔。吸收層110和墊層112可以相互粘在一起。
在一些實施例中，電池24可以包括一個罐或外殼，例如一種圓柱形金屬、塑料或者橡膠的殼。外殼或防護罩可以含有一個或者多個空氣進口。吸收層110和/或墊層112可以幫助限定在罐的內(nèi)表面和陰極106的外表面之間的氣道。例如，參看圖23和23A，電池24可以包括具有互鎖對向邊502的一個外層500。如圖所示，邊502具有卡頭和尾翼，它們相互配合并鎖持，將層500保持成一個一般為圓柱的形狀。參看圖24A-24E，外層500可以通過切割例如激光切割一塊平板坯料504，例如金屬或塑料來制造(圖24A)。坯料504還可以切割成包括切槽506、百葉窗片、和/或空氣進入孔。然后，將制造好的坯料卷繞在芯軸的周圍，以將邊502靠近并鎖緊在一起。其它形狀的邊502也是可以的。例如，邊502可以制成含有箭頭形結(jié)構(gòu)、T形結(jié)構(gòu)、或者其它可以使邊鎖在一起的結(jié)構(gòu)。
在其它的實施例中，吸收層110和/或墊層112可以相互補充或者用一個可滲透過空氣的和不能滲透過液體的屏蔽層，例如PTFE(可以從Saint-Gobain Performance Plastics得到)或Mylar薄膜，它幫助將電池24中的濕度水平維持恒定。屏蔽層還可以幫助限制電解液泄漏到電池24的外面，以及限制CO2進入到電池內(nèi)，并減少對電池的物理損傷。在一些實施例中，罐可以包括百葉窗片，如美國專利6232007所述，在這里引用其全文作為參考。
在儲存時，電池24可以用一個可拆卸的薄板覆蓋，例如氧半不能滲透的以及氫可透過的薄板，它限制空氣在電池的內(nèi)部和外部之間的流動。用戶可以在將電池放到殼體26中去之前，將該層薄板從電池24中剝掉，以允許氧進入到電池的內(nèi)部。電池24還可以儲存在一個密封的金屬袋中，在使用前，用戶可以將電池從袋中移出來。
電池104可以制成幾種尺寸，例如AA、AAA、AAAA、C或D。在其它的實施例中，例如根據(jù)殼體和/或設(shè)備電池間的形狀，電池24可以具有非圓形截面，例如卵形的、橢圓形、或例如具有3、4、5、6、7、8或更多邊的多邊形。該截面可以是不規(guī)則或規(guī)則的。
其它實施例在其它實施例中，電池201包括一個有縫陰極。參看圖14-15，其中與上述結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)用相同的序號表示，有縫陰極200通過將陰極混合物作用到電流收集器108上來制造，但是讓一段電流收集器暴露(例如通過掩蔽法)，即在陰極混合物上不涂覆。該暴露段可以對應(yīng)于從平板制得的圓柱的對向邊部分。為了形成空腔114，將陰極200纏繞(例如在一個心軸的周圍)，并將電流收集器108暴露的邊緣連接在一起(例如通過焊接)，形成沿陰極200的長度延伸的一條縫(未示出)。在制造陰極密封102和陽極密封104時，例如通過夾物模壓，通過形成一道內(nèi)縫202和一道外縫204將該縫覆蓋或密封。縫202和縫204可以是通過夾物模壓法與密封102和104一起制成的聚合物(例如ABS)或橡膠條。可以如對電池24所述來完成電池201。一個無縫陰極可以比例如具有縫202和204的有縫陰極提供更多的活性面積(例如暴露部分)。
在其它的實施例中，系統(tǒng)20可以容納一個電池或者兩個以上的電池，例如四個、六個、八個或者更多。圖16和17示出了具有一個電池302和一個設(shè)計成接受電池的芯部304的一個電池系統(tǒng)300。電池302通常如上所述。芯部304包括空氣輸送器306，通常如上所述，位于芯部的一端。在使用時，空氣吸入到芯部304的一端(例如通過進口，未示出)，吹過限定在電池302和芯部之間的環(huán)形氣道，并通過芯部的另一端(例如通過出口，未示出)。
圖18-22示出一個具有四個電池402和一個芯部403的電池系統(tǒng)400。芯部403包括一個設(shè)計成接受電池402的殼體404，該殼體具有兩個一體化制成的進口通道406。如圖所示，芯部403還包括兩個組件420，該組件如上所述通常包括一個板片組件、一個空氣輸送器、一個控制電路和一塊板。在一端，芯部403包括可以拆卸的第一端蓋408和一個蓋410。端蓋408具有多個(這里是四個)孔413和兩個與該孔相液體連通的出口415。蓋410具有兩個進口端411。在另一端，芯部403包括可以固定到芯部上的第二端蓋412。第二端蓋412包括一個大致如上所述的接觸電路板、一個空氣輸送器的殼416、以及在該空氣輸送器殼中的空氣輸送器418。
在使用時，空氣被空氣輸送器418吸入通過進口端411，并流過從端蓋408到端蓋412的進口通道406。然后，空氣流過端蓋412的孔422并流過空氣輸送器的殼416。當(dāng)空氣從殼416出來，空氣流過殼406并接觸電池402。然后，空氣流過端蓋408的孔413，通過出口415并離開系統(tǒng)400。在一些實施例中，空氣可以如上述系統(tǒng)200流過組件420。在其它的實施例中，空氣輸送器418可以使空氣流反向通過系統(tǒng)400。
在其它實施例中，屏蔽層或者空氣薄膜的一個或多個部分可以相對屏蔽層的其它部分進行修改，以調(diào)節(jié)材料例如氧氣、水和二氧化碳流過屏蔽層的速率。例如，靠近進口通道或出口通道(即短擴散路徑)的屏蔽層部分，可以比離通道(即長擴散路徑)較遠(yuǎn)的屏蔽層部分具有更高的輸送阻力，以增強(例如最大化)均勻的氧氣進入和/或增強(例如最小化)水的輸送。屏蔽層一些部分可以比屏蔽層的其它部分具有不同的傳質(zhì)阻力或?qū)λx擇材料的滲透性。屏蔽層的一些部分可以比屏蔽層的其它部分具有不同的多孔性。屏蔽層的一些部分可以比屏蔽層的其它部分具有不同的表觀密度。在這些和其它的實施例中，屏蔽層的一個或者多個部分在電池的周圍是不均勻的。
可以用多種方法來修改、例如增加或減少屏蔽層的性能，例如一種材料、如水蒸氣和/或氧氣通過屏蔽層的傳質(zhì)阻力。在一些實施例中，屏蔽層可以通過機械加工來修改。在其它實施例中，修改屏蔽層的厚度。其它修改屏蔽層的方法，在2002年1月30日申請的題目為“電池和電池系統(tǒng)”的普通轉(zhuǎn)讓的U.S.S.N 10/060701，和與該申請同一天申請的題目為“電化學(xué)電池和系統(tǒng)”的U.S.S.N.＿＿＿＿[律師檔案號08935-263001]中已有描述，在這里引用其全文作為參考。
該電池可以系統(tǒng)地或者非對稱地放置。該電池可以頭對頭和/或并排放置。在芯部中該電池可以串聯(lián)和/或并聯(lián)放置。
在其它的實施例中，可以采用其他型式的電化學(xué)電池例如空氣助成電池。例如在美國專利US6372370中所述的空氣助成電池，在這里引用其全文作為參考。其它類型的金屬-空氣電池、例如鎂-空氣電池或鋁-空氣電池也可以采用。
其它制造電池的方法，例如在2002年1月30日申請的普通轉(zhuǎn)讓的U.S.S.N 10/060701中已有描述，在這里引用其全文作為參考。其它金屬-空氣電池和它們的制造方法在1999年8月13日申請的U.S.S.N09/374277、1999年8月13日申請的U.S.S.N 09/374278、1999年10月13日申請的U.S.S.N 09/416799、1999年10月26日申請的U.S.S.N09/427371、2000年1月31日申請的U.S.S.N 09/494586中已有描述，在這里引用其全文作為參考。
下面的例子是說明性的而非限制性的。
例子參考圖25A、25B和25C，示出了電化學(xué)電池系統(tǒng)的一個說明性的尺寸。根據(jù)所示的形狀和中等的標(biāo)準(zhǔn)電池，該系統(tǒng)具有約18.6cc的體積，其中約1.5cc(或8.1％)被空氣處理系統(tǒng)占據(jù)，該空氣處理系統(tǒng)包括空氣處理器和控制電路。每個電池可用的電池體積是5.8cc。因此，對兩個電池的系統(tǒng)，約62.0％的電池系統(tǒng)對該電池來說是可用的。該電池的體積是根據(jù)在電池和芯部之間具有1.0mm氣道的5.9Ah無縫電池得到的。
根據(jù)10％的內(nèi)部電池空隙體積(用于鋅膨脹)和平均運行電壓2.2V下的63％電池效率，呈現(xiàn)下面的性能表1

電化學(xué)電池系統(tǒng)可以在較高的效率下運行。例如，該系統(tǒng)可以在較低空氣化學(xué)配比值下、例如約2.5到約4，在約2.5到9L/hr的流量下，空氣氣道約0.5-1.2mm、例如約1.0mm下運行。該流量可以用一個運行在18000到29000轉(zhuǎn)/分鐘之間、具有3.8mm直徑的葉輪的空氣輸送器來獲得。該系統(tǒng)還具有較低的流量損失，例如根據(jù)所需要的空氣除以系統(tǒng)在1Amp下運行的最小空氣流量的化學(xué)配比值，具有80％或以上的流量效率。可以相信，至少在緊挨著新鮮反應(yīng)劑空氣到陰極的地方，系統(tǒng)的效率是適當(dāng)?shù)?。在一些實施例中，空氣輸送器出口和陰極之間的距離在約2到4毫米之間。
在本申請中提到的所有公開出版物和專利在此作為參考，正如每個出版物或?qū)＠惶囟ú⒎謩e指出以在此作為參考一樣。
其它的實施例在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電化學(xué)電池系統(tǒng)，包括一個芯部，包括一個空氣進口通道和一個空氣出口通道，其中，在使用時，空氣以一個與流過出口通道的空氣基本相反的方向流過進口通道；一個在芯部的空氣輸送器，用來使空氣流過通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，空氣進口通道包括一個空氣進口，空氣出口通道包括一個空氣出口，空氣進口和出口位于芯部的同一端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，進口通道和出口通道位于芯部相反的兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，空氣出口通道基本在芯部的整個長度上延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，空氣出口通道沿其長度具有不同的截面積。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，空氣輸送器包括一個風(fēng)機。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，控制電路在一個選好的閾值電流下觸發(fā)空氣輸送器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，芯部用于接受可拆卸的金屬-空氣電池。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，它還包括在芯部的金屬-空氣電池。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其特征在于，該金屬-空氣電池具有一個第一端和一個第二端，以及在電池端部之間的空氣輸送器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其特征在于，該金屬-空氣電池具有一個第一端和一個第二端，以及空氣流不延伸經(jīng)過電池端部。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其特征在于，該空氣輸送器距離電池小于約4mm。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其特征在于，該空氣輸送器距離電池小于約3mm。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其特征在于，該電池包括一個沿電池長度具有可變輸送阻力的聚合物層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其特征在于，該輸送阻力隨著距空氣進口通道的距離的變化而變化。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，空氣流在系統(tǒng)中不循環(huán)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，它還包括在芯部的一個控制電路，用于控制空氣輸送器的運行。
18.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其特征在于，該金屬-空氣電池包括一個包圍一部分電池的聚合物層，該聚合物層限定電池的外部。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其特征在于，該聚合物層包括從由聚丙烯和Mylar組成一組材料中選擇出來的一種材料。
20.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其特征在于，在使用時，空氣首先在電池端部之間的一部分上接觸金屬-空氣電池。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，它還包括多個在芯部的金屬-空氣電池。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，芯部的尺寸確定成將其安裝到電子設(shè)備的電池間。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的系統(tǒng)，其特征在于，該電池間的尺寸確定成容納多個電池。
24.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，芯部包括一個殼體，在使用時，空氣引入到殼體端部之間的殼體中。
25.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，芯部包括一個殼體和一部分通向殼體之外的出口通道。
26.一種電化學(xué)電池系統(tǒng)，包括一個芯部，該芯部具有一個第一端和一個相對的第二端，該芯部還包括位于同一端的一個空氣進口和一個空氣出口；以及在芯部的一個空氣輸送器，空氣輸送器設(shè)計成將空氣從進口輸送到出口。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其特征在于，該芯部設(shè)計成接受可拆卸的金屬-空氣電池。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其特征在于，芯部包括一個通道，該通道包括空氣出口，該通道基本在芯部的整個長度上延伸。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的系統(tǒng)，其特征在于，該芯部包括一個殼體，一部分通道通向殼體之外。
30.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其特征在于，該芯部包括一個殼體，空氣進口和出口通向殼體之外。
31.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其特征在于，空氣輸送器包括一個電機和葉輪。
32.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括一個在芯部的控制電路，用于控制空氣輸送器的運行。
33.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括一個在芯部的金屬-空氣電池。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的系統(tǒng)，其特征在于，該電池包括一個沿電池長度具有可變輸送阻力的聚合物層。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的系統(tǒng)，其特征在于，該輸送阻力隨著距空氣進口通道的距離的變化而變化。
36.根據(jù)權(quán)利要求33的系統(tǒng)，其特征在于，該金屬-空氣電池具有一個第一端和一個第二端，以及空氣輸送器位于電池端部之間。
37.根據(jù)權(quán)利要求33的系統(tǒng)，其特征在于，該金屬-空氣電池具有一個第一端和一個第二端，以及空氣流不延伸經(jīng)過電池端部。
38.根據(jù)權(quán)利要求33的系統(tǒng)，其特征在于，該空氣輸送器距離電池小于約4mm。
39.根據(jù)權(quán)利要求33的系統(tǒng)，其特征在于，該空氣輸送器距離電池小于約3mm。
40.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其特征在于，空氣流不在系統(tǒng)中循環(huán)。
41.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其特征在于，它還包括多個在芯部的金屬-空氣電池。
42.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其特征在于，芯部的尺寸確定成將其安裝到電子設(shè)備的電池間。
43.根據(jù)權(quán)利要求42的系統(tǒng)，其特征在于，該電池間的尺寸確定成容納多個電池。
44.一種電化學(xué)電池系統(tǒng)，包括一個芯部，該芯部具有一個內(nèi)部容積；和兩個金屬-空氣電池，可以拆卸地放置在芯部，其中，電池占據(jù)芯部的至少50％的內(nèi)部容積。
45.根據(jù)權(quán)利要求44的系統(tǒng)，其特征在于，該電池占據(jù)芯部的至少60％的內(nèi)部容積。
46.一種電化學(xué)電池系統(tǒng)，包括一個芯部，該芯部具有一個內(nèi)部容積；一個在芯部的空氣輸送器；和一個在芯部的控制電路，其中，該空氣輸送器和控制電路占據(jù)小于約2％的芯部的內(nèi)部容積。
47.根據(jù)權(quán)利要求46的系統(tǒng)，其特征在于，該空氣輸送器和控制電路占據(jù)小于約1.6％的芯部的內(nèi)部容積。
48.一種電化學(xué)電池系統(tǒng)，包括一個芯部；和兩個金屬-空氣電池，電池可以拆卸地放置在芯部，其中，該系統(tǒng)具有大于約400Wh/L的能量密度。
49.根據(jù)權(quán)利要求48的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)可以具有大于約420Wh/L的能量密度。
50.一種電化學(xué)電池系統(tǒng)，包括一個芯部；和兩個金屬-空氣電池，電池可以拆卸地放置在芯部，其中，該系統(tǒng)具有大于約5.4Ah/電池的容量。
51.根據(jù)權(quán)利要求50的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)具有大于約5.6Ah/電池的容量。
52.根據(jù)權(quán)利要求50的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)具有大于約5.8Ah/電池的容量。
53.一種金屬-空氣電池，包括一個陽極，一個具有多個穿透聚合物層開孔的聚合物層；一個在陽極和聚合物層之間的分隔件；以及一個在分隔件和聚合物層之間的陰極。
54.根據(jù)權(quán)利要求53的電池，其特征在于，該聚合物層是一個網(wǎng)。
55.根據(jù)權(quán)利要求53的電池，其特征在于，該聚合物層是一個彈性套管。
56.根據(jù)權(quán)利要求53的電池，其特征在于，它還包括一個在陰極和聚合物層之間的吸收層。
57.一種電化學(xué)電池系統(tǒng)，包括一個殼體；一個在殼體中的金屬-空氣電池，該電池包括一個陽極，一個具有多個穿透聚合物層開孔的聚合物層，一個在陽極和聚合物層之間的分隔件，一個在分隔件和聚合物層之間的陰極；以及一個在殼體中的空氣輸送器。
58.一種金屬-空氣電池，包括一個陽極；一個具有互鎖相對邊的外層；一個在陽極和外層之間的分隔件；以及一個在分隔件和外層之間的陰極。
59.根據(jù)權(quán)利要求58的電池，其特征在于，外層的一個邊設(shè)計成燕尾形連接。
60.根據(jù)權(quán)利要求58的電池，其特征在于，該外層包括一個金屬。
61.根據(jù)權(quán)利要求58的電池，其特征在于，該外層包括一個聚合物。
62.根據(jù)權(quán)利要求58的電池，其特征在于，該外層包括一個空氣進入孔。
63.根據(jù)權(quán)利要求58的電池，其特征在于，該外層包括一條縫。
64.根據(jù)權(quán)利要求58的電池，其特征在于，它還包括一個在外層和陰極之間的吸收層。
65.根據(jù)權(quán)利要求58的電池，其特征在于，它還包括一個在外層和陰極之間的聚合物層。
66.一種電化學(xué)電池系統(tǒng)，包括一個殼體；一個在殼體中的金屬-空氣電池，該電池包括一個陽極，一個具有互鎖相對邊的外層，一個在陽極和外層之間的分隔件，一個在分隔件和外層之間的陰極；以及一個在殼體中的空氣輸送器。
67.一種金屬-空氣電池，包括一個陰極電流收集器；和一個陰極終端，該終端具有一個從該終端徑向延伸的一體的部分，該一體部分連接到陰極電流收集器上。
68.根據(jù)權(quán)利要求67的電池，其特征在于，陰極終端包括多個分開的、從終端徑向延伸的一體部分，多個一體部分連接到陰極電流收集器上。
69.根據(jù)權(quán)利要求67的電池，其特征在于，多個一體部分在陰極終端周圍被均勻間隔開。
70.根據(jù)權(quán)利要求67的電池，其特征在于，電流收集器焊接到一體部分上。
71.根據(jù)權(quán)利要求67的電池，其特征在于，它還包括在一部分陰極終端周圍的聚合物密封。
72.一種電化學(xué)電池系統(tǒng)，包括一個殼體；一個在殼體中的金屬-空氣電池，該電池包括一個陰極電流收集器，以及一個陰極終端，該終端具有一個從該終端徑向延伸的一體部分，該一體部分連接到陰極電流收集器上；以及一個在殼體中的空氣輸送器。
73.一種電化學(xué)電池系統(tǒng)的操作方法，該方法包括在一個第一方向上，通過一個芯部的一個空氣進口通道將空氣引入；在一個與第一方向相反的第二方向上，通過一個芯部的一個空氣出口通道將空氣引入，其中，通過在芯部的一個空氣輸送器，通過通道引入空氣。
74.根據(jù)權(quán)利要求73的方法，其特征在于，它還包括在電池端部之間的一個部分使芯部的一個金屬-空氣電池接觸空氣。
75.根據(jù)權(quán)利要求74的方法，其特征在于，它還包括用一個第二金屬-空氣電池更換該金屬-空氣電池。
76.根據(jù)權(quán)利要求73的方法，其特征在于，它還包括根據(jù)一個預(yù)選的閾值電流觸發(fā)空氣輸送器。
77.一種電化學(xué)電池系統(tǒng)的操作方法，該方法包括提供一個芯部，該芯部包括位于芯部一端的一個空氣進口和一個空氣出口；將空氣引入空氣進口；使空氣流過空氣出口并流出芯部，其中，通過在芯部的一個空氣輸送器，通過空氣進口引入空氣。
78.根據(jù)權(quán)利要求77的方法，其特征在于，它還包括在電池端部之間的一個部分使芯部的一個金屬-空氣電池接觸空氣。
79.根據(jù)權(quán)利要求78的方法，其特征在于，它還包括用一個第二金屬-空氣電池更換該金屬-空氣電池。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電化學(xué)電池和電化學(xué)電池系統(tǒng)。
文檔編號H01M2/08GK1679204SQ03821043
公開日2005年10月5日 申請日期2003年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月6日
發(fā)明者D·亞當(dāng)森, B·馬克韋特斯基, D·L·帕帕斯, R·帕夫林斯基, M·J·祖勞 申請人:吉萊特公司