專利名稱：：采用陰極補(bǔ)充劑的高容量堿性電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：消費(fèi)型堿性電池的市場(chǎng)不斷要求標(biāo)準(zhǔn)大小的電池具有更高的容量，以便為電池式裝置支持更長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間。由于所用材料的電化學(xué)容量，傳統(tǒng)的堿性Zn陽(yáng)極/MnO2陰極電池的放電效能即將達(dá)到其極限。本發(fā)明涉及堿性電池，其具有比迄今為止傳統(tǒng)堿性Zn/MnO2電池可能的容量更高的容量。傳統(tǒng)的堿性電池典型地包含一種陰極活性材料(例如MnO2)，而根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施形態(tài)構(gòu)建的電池包含陰極基本活性材料和陰極補(bǔ)充劑材料。根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施形態(tài)的電池的特征在于電池容量平衡(cellcapacitybalance)比不具有陰極補(bǔ)充劑的傳統(tǒng)堿性電池中所能采用的電池容量平衡更高。電池平衡可以表示為陽(yáng)極活性材料的容量與陰極基本活性材料的容量的比率(下文稱作陽(yáng)極∶基本陰極容量比)。
背景技術(shù)：
：由于幾個(gè)原因，人們希望獲得適當(dāng)?shù)碾姵仄胶?。在電池中，通過(guò)還原和氧化半反應(yīng)產(chǎn)生電化學(xué)電流。陽(yáng)極活性材料氧化期間所釋放出的每一個(gè)電子在陰極活性材料還原期間被消耗。這兩種半反應(yīng)必須繼續(xù)進(jìn)行使得電池能被設(shè)計(jì)為使一種半電池反應(yīng)可限制整個(gè)電池放電容量。同樣，如果在電化學(xué)上過(guò)量地提供一種電極活性材料，而以電化學(xué)上的有限量提供另一種電極活性材料，那么，到放電結(jié)束時(shí)，有限的活性材料基本全部耗盡，而某些非有限的活性材料則剩余下來(lái)、沒(méi)有耗盡?？紤]到每年制造和銷售的億萬(wàn)個(gè)電池，這種未耗盡的活性材料意味著浪費(fèi)的成本。然而，對(duì)為大多數(shù)電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，出于安全方面的原因，有意限制一個(gè)電極中活性材料的量、使得電池放電后該材料不會(huì)剩余是一種慣例。例如，為了避免對(duì)含有殘余鋰的、“表面死亡”的電池處理不當(dāng)可能引起的火災(zāi)或爆炸危險(xiǎn)，一次性鋰電池被設(shè)計(jì)為確保差不多消耗全部的鋰。類似地，在含有殘余電極和/或電解質(zhì)的堿性電池中，過(guò)度放電時(shí)的水以及電解質(zhì)的分解能夠產(chǎn)生大量H2或O2氣體，這些H2或O2氣體的量足夠使電池內(nèi)壓上升到超出電池密封破裂壓力并能導(dǎo)致人們不希望的電池膨脹、排氣、泄漏或破裂的等級(jí)。電池耗盡設(shè)計(jì)容量后，對(duì)于還原-氧化反應(yīng)可用的殘余水量是一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)參數(shù)。在陰極受限電池(即含有過(guò)量陽(yáng)極的電池)過(guò)度放電的情況下，當(dāng)陰極的電壓達(dá)到足夠低的值時(shí)，電解質(zhì)中的水將被減少，并且，氫氣將在可在陰極表面繼續(xù)進(jìn)行的反應(yīng)(4H2O+4e→2H2+4OH-)中放出，一直到過(guò)量的液體或陽(yáng)極被耗盡。類似地，在陽(yáng)極受限電池中，當(dāng)陽(yáng)極電位超過(guò)氧放出的電化學(xué)閾值時(shí)，可用的氫氧化物將在陽(yáng)極表面上被氧化(4OH-→O2+2H2O+4e-)并放出氧氣。如果兩種反應(yīng)同時(shí)發(fā)生，可從兩個(gè)電極放出氣體。由于陽(yáng)極受限電池中每一被轉(zhuǎn)移的電子所產(chǎn)生氣體的摩爾數(shù)比同等的陰極受限電池中的小，對(duì)于好的電池設(shè)計(jì)，人們希望陽(yáng)極為有限電極。由上面的公式可以看出，在陽(yáng)極受限電池中，當(dāng)陽(yáng)極材料基本耗盡時(shí)，進(jìn)一步的電子轉(zhuǎn)移分解電解質(zhì)和水，產(chǎn)生僅一摩爾的氧，而相同數(shù)量的電子轉(zhuǎn)移在陰極受限電池中產(chǎn)生兩摩爾的氫。由于氫和氧的摩爾體積在可比的溫度和壓力下可相比較，在陽(yáng)極受限電池中電解質(zhì)放氣僅產(chǎn)生與陰極受限電池中相比大約一半的內(nèi)壓。在這種情況下，如圖1A中原理性地示出的那樣，在陰極電壓能夠下降到低到足夠產(chǎn)生氫氣的等級(jí)之前，陽(yáng)極電壓迅速升高?；陬A(yù)測(cè)的、放電結(jié)束時(shí)電池中剩余的電解質(zhì)的量，將電池空隙體積和密封卸壓設(shè)計(jì)為承受增大的壓力而不發(fā)生泄漏或破裂。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)明了，電解質(zhì)濃度以及電解質(zhì)與電極的相對(duì)量也是重要的電池設(shè)計(jì)參數(shù)，可以對(duì)它們按照希望進(jìn)行最優(yōu)化。在具有傳統(tǒng)的鋅陽(yáng)極與傳統(tǒng)的二氧化錳陰極的商品化電池中，陽(yáng)極∶陰極容量比低于約1∶1，但可在0.90至約1.0的范圍內(nèi)。在商品化產(chǎn)品中，即使采用大于0.98∶1的比率，也是相當(dāng)危險(xiǎn)且罕見(jiàn)的。另外，在陽(yáng)極∶陰極容量比高于約1∶1的情況下，存在過(guò)度放電時(shí)陰極電壓急劇下降到低于氫放出電化學(xué)閾值的電壓以及殘余電解質(zhì)分解、導(dǎo)致放氣以及可能發(fā)生電池破裂的高風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)電池串中發(fā)生電壓反轉(zhuǎn)(voltageresersal)時(shí)，即一串電池中的一個(gè)電池早于串中其他電池耗盡且電流因此仍然流經(jīng)該串時(shí)，類似的情況在電池過(guò)度放電期間就能發(fā)生。電池放氣不是陽(yáng)極∶MnO2容量比大于約1∶1的堿性電池所面臨的唯一問(wèn)題?？偹苤绻c大量的電解質(zhì)共存，二氧化錳陰極到固定的電壓截止表現(xiàn)出更高的放電效能。在傳統(tǒng)容量比(低于1∶1)下，對(duì)大多數(shù)裝置來(lái)說(shuō)，缺乏足夠的陽(yáng)極和電解質(zhì)妨礙了陰極的利用，并且，在典型截止電壓之上僅能提取MnO2可用放電容量中的一小部分。{圖2比較了實(shí)際電池與具有不受限(理想)供給的可用電解質(zhì)的電池中的陰極放電。}因此，在不增加大量放氣可能的情況下，為了更好地利用陰極而進(jìn)行設(shè)計(jì)的實(shí)際電池將比現(xiàn)在可能的電池具有更高的電池容量。然而，由于現(xiàn)今的物理設(shè)計(jì)約束，大大改進(jìn)堿性消費(fèi)型圓形電池放電容量的唯一已知的方法是采用效能更高的活性材料或者采用其他的、容量更高的活性材料。因此，人們希望在不存在過(guò)度放氣問(wèn)題的情況下，通過(guò)提供與傳統(tǒng)達(dá)到的相比含有更多陽(yáng)極(因此也提供更多的電解質(zhì))的電化學(xué)電池，相比于傳統(tǒng)堿性電池改進(jìn)堿性電池的放電效能。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施形態(tài)，電化學(xué)電池包含容器以及被布置在該容器中的陰極。陰極包含基本活性材料。電池還包含補(bǔ)充劑，補(bǔ)充劑與基本活性材料不同，且補(bǔ)充劑以不大于基本活性材料量的量存在。包含陽(yáng)極材料的陽(yáng)極與陰極相鄰地被布置在容器中。至少一個(gè)隔離膜被布置在陽(yáng)極與陰極之間，并進(jìn)一步被布置在陽(yáng)極與補(bǔ)充劑之間。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施形態(tài)，電化學(xué)電池包含容器以及被布置在該容器中的陰極。陰極包含基本活性材料。電池還包含與基本活性材料不同的補(bǔ)充劑。補(bǔ)充劑具有低于基本活性材料起始放電電壓的放電電壓。包含陽(yáng)極材料的陽(yáng)極與陰極相鄰地被布置在容器中。至少一個(gè)隔離膜被布置在陽(yáng)極與陰極之間，并進(jìn)一步被布置在陽(yáng)極與補(bǔ)充劑之間。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施形態(tài)，提供了一種用于制造電化學(xué)電池的方法。該方法包含以下步驟提供電池容器；在容器中放置陰極，其中，陰極包含基本活性材料；在容器中放置補(bǔ)充劑，補(bǔ)充劑與基本活性材料不同并以不大于基本活性材料量的量存在；在容器中放置陽(yáng)極；在陽(yáng)極與陰極之間、陽(yáng)極與補(bǔ)充劑之間提供至少一個(gè)隔離膜。根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施形態(tài)，提供了一種用于制造電化學(xué)電池的方法。該方法包含以下步驟提供電池容器；在容器中放置陰極，其中，陰極包含基本活性材料；在容器中放置補(bǔ)充劑，其中，補(bǔ)充劑與基本活性材料不同且具有低于基本活性材料起始放電電壓的放電電壓；在容器中放置陽(yáng)極；在陽(yáng)極與陰極之間、陽(yáng)極與補(bǔ)充劑之間提供至少一個(gè)隔離膜。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)變型，電化學(xué)電池包含陽(yáng)極、陰極以及布置在陽(yáng)極與陰極之間的隔離膜。陽(yáng)極具有電池內(nèi)容積每立方厘米至少0.5Ah的容量。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)變型，電化學(xué)電池包含陽(yáng)極、陰極、補(bǔ)充劑以及至少一個(gè)隔離膜。陰極包含錳氧化物，隔離膜布置在陽(yáng)極與陰極之間、陽(yáng)極與補(bǔ)充劑之間。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)變型，可用于電化學(xué)電池中的陰極包含基本活性材料以及補(bǔ)充劑，補(bǔ)充劑與基本活性材料不同并以不大于基本活性材料量的量存在。根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)變型，可用于電化學(xué)電池中的陰極包含基本活性材料以及補(bǔ)充劑，基本活性材料包含錳氧化物。本發(fā)明的再一個(gè)方面提供了補(bǔ)充劑，補(bǔ)充劑可用于與電化學(xué)電池的陰極組合，該電化學(xué)電池中的陰極包含基本活性材料。補(bǔ)充劑與基本活性材料不同并以不大于基本活性材料量的量存在。根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，電化學(xué)電池包含陽(yáng)極、陰極以及布置在陽(yáng)極與陰極之間的隔離膜。陰極的至少一部分通常用MxCuyOz表示，其中，“M”是能夠產(chǎn)生混合的氧化物化合物(oxidecompounds)或氧化物絡(luò)合物(oxidecomplexes)的任何元素。結(jié)合所附權(quán)利要求，通過(guò)閱讀下面對(duì)不同實(shí)施例的詳細(xì)介紹，可以明了本發(fā)明的其他實(shí)施形態(tài)和優(yōu)點(diǎn)，并可獲得對(duì)具體修改、成分變化以及物理屬性的充分了解。圖1A原理性地示出了傳統(tǒng)的陽(yáng)極受限電池的放氣范圍；圖1B原理性地示出了根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施形態(tài)所構(gòu)建的電池的放氣范圍；圖2為一圖表，其示出了實(shí)際電池與具有無(wú)限(理想)的可用電解質(zhì)的半電池(模擬不受限的陽(yáng)極容量)相比，陰極放電電壓與放電效能的比較；圖3示出了圓柱形電化學(xué)電池的側(cè)剖視圖；圖4原理性地示出了傳統(tǒng)電池的電化學(xué)平衡以及根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)、包含補(bǔ)充劑的電池的電化學(xué)平衡；圖5示出了平板電化學(xué)電池的多種構(gòu)造；圖6示出了圓柱形電化學(xué)電池的多種構(gòu)造；圖7A示出了圓柱形電化學(xué)電池的替代構(gòu)造，其中，補(bǔ)充劑從基本陰極材料分離并以片(tablets)的形式布置在電池中不同的位置；圖7B示出了電化學(xué)的多種替代構(gòu)造；圖8示出了圓柱形電化學(xué)電池的另一種替代構(gòu)造，其中，補(bǔ)充劑從基本陰極材料分離并被布置在電池正端的附近；圖9A示出了圓柱形電化學(xué)電池的側(cè)剖視圖，該電池包含鄰近電池容器內(nèi)表面布置的補(bǔ)充劑材料；圖9B示出了與圖9A類似的圓柱形電化學(xué)電池的側(cè)剖視圖，但補(bǔ)充劑根據(jù)替代實(shí)施例進(jìn)行布置；圖9C示出了與圖9B類似的圓柱形電化學(xué)電池的側(cè)剖視圖，但補(bǔ)充劑根據(jù)另一替代實(shí)施例進(jìn)行布置；圖10為一圖表，其示出了具有不同的陽(yáng)極/基本陰極容量比以及90％EMD/10％超微粒噴射CuO(補(bǔ)充劑)的堿性電池與全部為EMD的傳統(tǒng)AA電池相比在12.5mA(等效于AA的250mA)下連續(xù)放電的特性，其示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的補(bǔ)充劑的效應(yīng)；圖11為類似于圖10的圖表，但示出了在5mA(等效于AA的100mA)電流下的放電特性；圖12示出了具有傳統(tǒng)陽(yáng)極∶基本陰極容量比的LR6(AA)電池與電池中提供的Hg/HgO參比電極相比的陽(yáng)極和陰極放電電壓；圖13示出了具有過(guò)量陽(yáng)極(即陽(yáng)極∶基本陰極容量比大約為1.2∶1)的LR6(AA)電池與Hg/HgO參比電極相比的陽(yáng)極和陰極放電電壓；以及圖14示出了根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施形態(tài)、包含陰極補(bǔ)充劑的LR6(AA)電池與參比電極相比的陽(yáng)極與陰極放電電壓。具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及電化學(xué)電池，例如堿性電化學(xué)電池及其組成部分。本發(fā)明的特定實(shí)施形態(tài)可用于目前由于性能和/或可靠性方面的原因而需要特定的陽(yáng)極∶陰極容量平衡的任何電化學(xué)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的圓柱形堿性電化學(xué)電池如圖3所示，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)明了，本發(fā)明不限于所示出的電池，而是可適用于其他圓柱形電池構(gòu)造以及其他非圓柱形電池，例如平板電池(方形電池(prismaticcells)與紐扣電池)參照?qǐng)D3，軸向延伸的一次性堿性圓柱形電池18包含正集電器(currentcollector)20，其為約0.012英寸厚并最初在一端開(kāi)口、一端封閉的拉制鋼容器。環(huán)狀陰極環(huán)24由向陰極混合物施加壓力以產(chǎn)生呈多個(gè)環(huán)的形狀的陰極基體(cathodematrix)而形成，使得在外周側(cè)壁處它們的外直徑大于正集電器20的內(nèi)直徑。一個(gè)或一個(gè)以上環(huán)形的陰極環(huán)24被放置在正集電器20中，形成與正集電器20的壓力接觸。陰極環(huán)24具有內(nèi)表面，該內(nèi)表面確定了中空的空隙，該空隙提供陽(yáng)極隔室28?？砂z質(zhì)鋅的陽(yáng)極26和隔離膜32被放置在由陰極環(huán)24所限定的空隙內(nèi)，陰極環(huán)24的內(nèi)表面和陽(yáng)極26的外表面與隔離膜32接合。具有貫穿其中的負(fù)集電器36的密封盤29被放置在容器的開(kāi)口端，并與在開(kāi)口端附近碾壓進(jìn)容器以支撐密封盤29的折邊(bead)25接觸。容器20的開(kāi)口端在密封盤29上被卷邊，因此在被卷邊的開(kāi)口端與折邊25之間壓緊密封盤29以封閉和密封電池18。正集電器界定了向外延伸的突起21。隔離膜32基本為圓柱形，其包含可透過(guò)離子的材料并且介于陽(yáng)極26與陰極環(huán)24的內(nèi)周側(cè)壁之間，以便防止陽(yáng)極26與陰極24的電接觸，同時(shí)允許陽(yáng)極26與陰極24之間的離子傳輸。隔離膜32進(jìn)一步可在接近正端且在密封外殼(can)22內(nèi)表面與陽(yáng)極26之間在電池18的平面上徑向延伸。隔離膜22的這部分可以與圓柱形隔離膜32作為一個(gè)整體，或者可以如同現(xiàn)有技術(shù)中常見(jiàn)的那樣，呈包含類似的、但通常更濃的材料的分立“底杯”的形式，如圖3所示。典型的堿性水性電解質(zhì)含有氫氧化鉀和水，其至少部分浸濕了陽(yáng)極26、陰極環(huán)24以及隔離膜32。圖3所示的電池18并非用來(lái)限制本發(fā)明，而是提供了可用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的電化學(xué)電池的一個(gè)實(shí)例。應(yīng)當(dāng)明了，可采用其他幾種電池構(gòu)造，包括為獲得性能優(yōu)點(diǎn)而改變堿性電解質(zhì)濃度、陽(yáng)極鋅填充等級(jí)(packinglevel)以及陽(yáng)極鋅微粒大小分布中的一個(gè)或一個(gè)以上的電池構(gòu)造。盡管示出了圓柱形電池，本發(fā)明可同樣好地適用于任何電化學(xué)電池設(shè)計(jì)而無(wú)論其大小或形狀如何，包括但不限于AA、AAA、C、D、9V大小、紐扣以及方形電池。陰極24包含陰極活性材料，其可為二氧化錳。二氧化錳可為電解二氧化錳(EMD)。因此，由于EMD被添加到陰極混合物之中，相應(yīng)地增大了電池18的放電容量。應(yīng)當(dāng)明了，化學(xué)合成二氧化錳(CMD)或天然二氧化錳(NMD)可代替EMD使用或與EMD并用。因此，在本公開(kāi)中自始至終采用的術(shù)語(yǔ)“二氧化錳”指的是EMD、CMD、NMD或其組合。另外應(yīng)當(dāng)明了的是，如果照慣例希望提純，可對(duì)二氧化錳進(jìn)行提純，以便將能夠?qū)е玛?yáng)極過(guò)度放氣的雜質(zhì)減到最少。在概括的實(shí)施例中，電化學(xué)電池18包含不同于陰極基本活性材料的電活性補(bǔ)充劑材料。由于在電池18中補(bǔ)充劑材料被放置在相對(duì)于隔離膜32與陽(yáng)極26相向的位置，并且由于補(bǔ)充劑改進(jìn)了電池放電特性，補(bǔ)充劑材料還可稱作陰極補(bǔ)充劑，其可從陰極24物理地分離(圖5和7B)、也可與陰極24混合(圖6)，如同下面詳細(xì)介紹的那樣。合適的陰極補(bǔ)充劑材料的非限制性實(shí)例包括例如CuO、CuS、Cu(OH)2、Cu2O、CuF2、Cu(IO3)2、銀氧化物、鎳氫氧化物等單和混合金屬氧化物、硫化物、氫氧化物或鹽，還包括絡(luò)合物，例如碘酸銅、氧磷酸銅或任何穩(wěn)定的金屬絡(luò)合物，包含可從礦物資源中直接獲取的絡(luò)合物，或作為合成的絡(luò)合物。根據(jù)本發(fā)明特定的實(shí)施形態(tài)，合適的陰極補(bǔ)充劑另外的非限制性實(shí)例通常用式MxCuyOz表示，其中，M為如上所述的任何合適的元素，同時(shí)，1≤x≤5，1≤y≤5，1≤z≤20。具有通式AMxCuyOz的化合物(其中A可選自例如Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Mg、Sr和Ba及其混合物)同樣可被設(shè)計(jì)為用作陰極活性材料。在本發(fā)明的特定實(shí)施形態(tài)中，CuO、Cu(OH)2-和MxCuyOz的至少一種被用作陰極補(bǔ)充劑。制備混合氧化物陰極補(bǔ)充劑材料的過(guò)程的一個(gè)實(shí)例包含將金屬鹽的混合溶液與絡(luò)合劑以及還原劑(例如四氫硼化鈉(NaBH4)、甲酸鈉、甲酸、甲醛、反丁烯二酸或聯(lián)氨)一起進(jìn)行化學(xué)還原以產(chǎn)生包含該金屬的化合物。在此還原步驟中還可添加作為母體的第三種金屬鹽制備AwMxCuy形式的絡(luò)合物。結(jié)果得到的產(chǎn)品可在酸性條件下采用氧化劑(例如過(guò)氧化氫、高錳酸鉀、過(guò)硫酸鉀或氯酸鉀)進(jìn)行氧化來(lái)形成基于銅的混合氧化物。例如，以這種方式制備的Cu/Mn化合物通過(guò)X射線衍射(XRD)分析顯示出包含混合的銅錳氧化物相。盡管，ASTM卡片均與這種氧化物不一致，但其衍射圖樣類似于Cu2Mn3O8的衍射圖樣。在氧化過(guò)程期間，當(dāng)氧化反應(yīng)過(guò)程中的pH值下降(即更呈酸性)時(shí)，還檢測(cè)到其他化合物，例如單獨(dú)的Cu2Mn2O5或Cu2Mn2O5與CuO的組合。氧化條件的控制可用于改變結(jié)果所得到的基于銅的混合氧化物材料的結(jié)構(gòu)?？捎行Э刂七@些產(chǎn)品的最終成分和結(jié)晶度。除了混合氧化物相以外，這種合成的產(chǎn)品還含有包括錳氧化物和銅氧化物在內(nèi)的其他相。如同本領(lǐng)域技術(shù)人員所知道的那樣，這種基于低到中溫的溶液的合成方法可產(chǎn)生非晶態(tài)混合金屬氧化物產(chǎn)品。還可以設(shè)想，Cu/Mn化合物的氧化可在例如堿性溶液或pH值中性的溶液中進(jìn)行。可將有機(jī)或無(wú)機(jī)酸(或基質(zhì)(base))用于調(diào)節(jié)氧化溶液的pH值。另外，可在化學(xué)氧化之前首先對(duì)該化合物進(jìn)行熱處理。另外，可在與導(dǎo)電材料混合以形成陰極之前對(duì)合成后的混合銅金屬氧化物化合物進(jìn)行熱處理。還可采用例如碳酸鹽、硝酸鹽、醋酸鹽等等多種的原始材料，通過(guò)已知的、在加熱爐中的直接高溫合成方法或采用高能球磨的機(jī)械合金化方法對(duì)混合氧化物化合物進(jìn)行制備。本領(lǐng)域技術(shù)人員可容易地設(shè)計(jì)出這種轉(zhuǎn)移(metastasis)反應(yīng)，產(chǎn)生用于電化學(xué)電池部件所希望的純度的、高產(chǎn)出的反應(yīng)。還可以設(shè)想，可通過(guò)對(duì)混合金屬鹽溶液的混合物進(jìn)行共沉淀、并接著在合適的條件下對(duì)沉淀物進(jìn)行加熱來(lái)制造MxCuyOz-或AMxCuyOz-基于銅的混合氧化物材料。應(yīng)當(dāng)明了，上述材料可作為基本活性材料提供，或以補(bǔ)充劑材料放電電壓低于基本活性材料起始放電電壓的程度作為補(bǔ)充劑材料提供。還應(yīng)注意的是，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明了的那樣，盡管這里用通式CuO表示銅氧化物，這些材料本身并不具有理想的化學(xué)計(jì)量(stoichiometry)。換言之，CuO中銅和氧并非嚴(yán)格為1∶1的比率，Cu∶O的比率在約0.9∶1到約1.1∶1的典型范圍內(nèi)。通常會(huì)發(fā)現(xiàn)這些材料在某個(gè)化學(xué)計(jì)量比率范圍上獲得，且被證明可作為在此范圍上有用的電極材料使用。這一點(diǎn)對(duì)這里披露的其他電極材料同樣成立。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施形態(tài)以不大于基本活性材料量的量在電池中提供補(bǔ)充劑材料。例如，在堿性Zn/MnO2電池的情況下，活性材料為100％EMD的陰極被活性材料總重量基本相同的陰極取代，其中，材料的50％以上為EMD，其余部分為陰極補(bǔ)充劑材料。其余的陰極成分可以為堿性Zn/MnO2電池中常規(guī)所用的那些，不過(guò)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地想到，比例可取決于補(bǔ)充劑材料的結(jié)合特性(bindingproperty)、導(dǎo)電特性和量而改變。本發(fā)明的另一實(shí)施形態(tài)提供了一種陰極補(bǔ)充劑材料，該材料表現(xiàn)出低于陰極基本活性材料起始放電電壓的放電電壓。在堿性Zn/MnO2電池的情況下，陰極補(bǔ)充劑材料在低于二氧化錳還原的第一電子的電壓下令人滿意地放電。本發(fā)明的另一實(shí)施形態(tài)提供了一種補(bǔ)充劑材料，該材料具有特定的高放電能量密度(至少與基本陰極活性材料的放電能量密度一樣高)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，能量密度可以用單位mAh/g或Ah/cc分別定義為每單位質(zhì)量的容量(重量能量密度)或每單位體積的安培小時(shí)(Ah)(體積能量密度)。例如，在具有錳氧化物陰極的堿性電池的情況下，補(bǔ)充劑材料具有至少約300mAh/g或至少為1.5Ah/cc的能量密度，例如，CuO(對(duì)兩電子放電為674mAh/g，4.26Ah/cc)、Cu2O(337mAh/g)或Cu(IO3)2(902mAh/g)。由于可在不占據(jù)過(guò)多電池體積的情況下使少量的補(bǔ)充劑對(duì)放電特性具有令人滿意的效果，高體積密度和高重量密度的材料在本發(fā)明的特定實(shí)施形態(tài)中是所希望的。例如，根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施形態(tài)，補(bǔ)充劑占據(jù)陰極體積的30％以下。本發(fā)明的另一實(shí)施形態(tài)提供了一種包含補(bǔ)充劑材料的電池，其獲得了大于1∶1的陽(yáng)極/基本陰極容量比。如同在銅氧化物或銅氫氧化物補(bǔ)充劑的情況下一樣，該補(bǔ)充劑材料具有基本平坦和穩(wěn)定的放電電壓曲線。圖1B示出了電池的陽(yáng)極和陰極電壓曲線，該電池中，陽(yáng)極/基本陰極容量比大于1.0，并且，陰極包含CuO補(bǔ)充劑材料。應(yīng)當(dāng)明了，如果對(duì)放電存在足夠的陽(yáng)極，CuO將在下面的兩個(gè)步驟中放電。步驟12CuO+2e+H2O→Cu2O+2OH-步驟2Cu2O+2e+H2O→2Cu+2OH-另外，根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例，包含補(bǔ)充劑的電化學(xué)電池具有的陽(yáng)極容量/電池內(nèi)容積比在這樣的范圍內(nèi)，該范圍的下端由0.5Ah/cc或0.55Ah/cc界定，且其上端由0.9Ah/cc或1.0Ah/cc界定。陰極補(bǔ)充劑材料允許陰極繼續(xù)放電、直到過(guò)剩的陽(yáng)極和電解質(zhì)基本全部耗盡，使得剩余的電解質(zhì)不足以繼續(xù)產(chǎn)生過(guò)度放氣。假設(shè)MnO2的1.33的電子還原的情況下，基于820mAh/g的鋅容量與400mAh/g的MnO2容量，目前的商品化堿性電池被限制為大約0.5Ah/cc的陽(yáng)極容量/電池內(nèi)容積比。在鋅/二氧化錳電池的情況下，陰極補(bǔ)充劑使新設(shè)計(jì)具有相當(dāng)大的靈活性，其中，陽(yáng)極與基本陰極容量比在這樣的范圍內(nèi)，該范圍下端在0.98∶1、1∶1、1.03∶1、1.05∶1或者1.1∶1之間且包括這些比值，該范圍上端由1.5∶1限定，由此，在許多裝置的可使用放電電壓范圍內(nèi)(即高于0.8V)極大地增大了這種電池的放電容量，并將放電擴(kuò)展到低于約0.8V的放電電壓下(取決于放電電流)，由此防止了傳統(tǒng)電池(無(wú)補(bǔ)充劑)中如果采用大于1∶1的陽(yáng)極∶陰極容量比則在過(guò)放電時(shí)通常發(fā)生的氫放出，如同采用本發(fā)明上文詳述的用鋅和MnO2容量值所計(jì)算得到的那樣。與用基本活性材料代替補(bǔ)充劑的同等電池相比，包含補(bǔ)充劑的電化學(xué)電池具有較大的電池放電容量。另外，補(bǔ)充劑防止了陽(yáng)極與陰極基本電化學(xué)平衡比大于1∶1的電池在過(guò)放電時(shí)以及當(dāng)電池進(jìn)入電壓反轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)典型面對(duì)的過(guò)度放氣問(wèn)題。減少的放氣增加了成串電池的可靠性，并減小了成串電池早期故障的情況下退卷邊(decrimping)和電壓反轉(zhuǎn)的可能性。陰極補(bǔ)充劑材料的采用使得能夠采用與傳統(tǒng)電池相比較大的陽(yáng)極-基本陰極容量比，因此增大了對(duì)陰極中的MnO2可用的、電池中電解質(zhì)的量(因此增加了水的量)。與傳統(tǒng)電池相比，這可以大大改進(jìn)MnO2的放電效能而沒(méi)有電池放氣的缺點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)明了的是，隨著陰極基本活性材料放電效能的增加，所需要的陰極的量減小，由此，可在電池內(nèi)部自由地為其余活性材料或補(bǔ)充劑材料釋放出空間。相關(guān)地，如果陽(yáng)極總體積增加，則陰極體積減小(因此質(zhì)量減小)以適應(yīng)可用的電池體積。于是，在標(biāo)準(zhǔn)的線軸(bobbin)式設(shè)計(jì)的圓形電池中，陰極內(nèi)徑則將必須增大，產(chǎn)生更大的陰極有效表面積(由于增大的直徑)。這通過(guò)減小放電期間的陰極電流密度而對(duì)陰極放電效能有利。參照?qǐng)D4，示出了傳統(tǒng)電池的電化學(xué)平衡與根據(jù)本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施形態(tài)、包含補(bǔ)充劑的電池的電化學(xué)平衡。在圖4中，X表示陽(yáng)極的電化學(xué)容量((mAh/g)*g)，Y表示陰極基本活性材料的電化學(xué)容量。如上所述，傳統(tǒng)電池為陽(yáng)極受限型，且被平衡為具有過(guò)剩的陰極容量；X小于Y。按照本發(fā)明的特定實(shí)施形態(tài)，包含陰極補(bǔ)充劑Z使得附加陽(yáng)極容量能夠被包含在電池設(shè)計(jì)之中。這表示為對(duì)傳統(tǒng)陽(yáng)極容量X附加了電化學(xué)活性陽(yáng)極容量(X1)。由于X+X1＞Y，這種設(shè)計(jì)使得基本上所有的基本陰極材料Y能被使用，而由于X+X1≤Y+Z，電池的整體電化學(xué)平衡保持為陽(yáng)極受限型。通常，只要補(bǔ)充劑與正端或基本陰極材料電接觸，其可以位于任何地方。因此，其可與基本陰極材料混合或與之分離。在某些實(shí)例中，人們可能希望將其保持為與基本活性材料分離。作為舉例，在標(biāo)準(zhǔn)的Zn/MnO2電池中，MnO2具有4.5g/cc的密度，每摩爾MnO2消耗兩摩爾的水，并將質(zhì)子吸收進(jìn)其結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生MnOOH(不良的電子導(dǎo)體、比MnO2密度低的材料)。電池中為進(jìn)行陰極反應(yīng)而需要額外的水，這種需要限制了可被使用的鋅的量，導(dǎo)致相對(duì)較低的體積能量密度。EMD也具有傾斜的放電曲線。另一方面，與MnO2相比，密度約為6.3g/cc的銅氧化物(CuO)在第一電子放電中消耗一半的水，表現(xiàn)出較小的體積膨脹，具有較平的放電曲線，并在電池中提供高的體積能量密度。在含有合適的EMD百分比(例如，按重量計(jì)算為全部陰極活性材料的80-90％)以及按重量計(jì)算為10-20％的CuO補(bǔ)充劑的陰極中，起初具有高的運(yùn)行電壓但放電曲線相當(dāng)傾斜的EMD首先放電，CuO接著放電，二者之間具有相對(duì)急劇的轉(zhuǎn)變。在包含二者的物理混合物的陰極中，陰極的CuO部分的性能隨著MnO2含量的上升而劣化，據(jù)推測(cè)是出于下面的原因。在這樣的一種陰極中，CuO放電反應(yīng)在MnO2放出其第一電子后進(jìn)行。然而，在這一階段，CuO不能獲得足夠的電解質(zhì)以進(jìn)行有效的反應(yīng)，導(dǎo)致物質(zhì)轉(zhuǎn)移極化(masstransferpolarization)。MnO2體積膨脹還會(huì)將CuO微粒從它們自身分離，并從通常在陰極中提供的導(dǎo)電材料(石墨)分離。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，導(dǎo)電材料可以為天然或合成石墨，并且還可包含膨脹石墨。起始的MnO2放電反應(yīng)的影響是使陰極中歐姆電阻增大，導(dǎo)致了電壓的進(jìn)一步損耗。這些過(guò)程的凈效應(yīng)為CuO材料在與其單獨(dú)放電時(shí)的電壓相比低得多的電壓下運(yùn)行。因此，通過(guò)視情況在電池中以分立層或片(或者以可包含氧化物的混合物的分立層)或在電池中的不同位置提供補(bǔ)充劑和基本陰極，使得補(bǔ)充劑材料能夠有效放電、盡量接近其固有還原電位，本發(fā)明的特定實(shí)施形態(tài)試圖緩和不同的放電特性的有害效應(yīng)。在陰極呈盤狀的平板(方形)電池中，活性材料可在一層壓一層地堆疊而成的環(huán)形層中、同心環(huán)中，或作為一個(gè)在一個(gè)之內(nèi)的相鄰弧形部分(例如半圓部分)，如圖5所示。應(yīng)當(dāng)明了，至少一層可包含補(bǔ)充劑材料，而其余層可包含陰極基本活性材料?；蛘?，至少一層可包含補(bǔ)充劑材料與陰極基本活性材料的混合物。對(duì)于在密封外殼中采用環(huán)形圓柱陰極的圓柱形電池構(gòu)造，這些環(huán)形圓柱陰極作為多個(gè)空心圓柱體--也稱為“片”--從外部壓入或插入，或者在密封外殼內(nèi)原位制造，同樣的構(gòu)思可用于使材料保持分離，如圖6所示。材料在物理上和電子上接觸，而不是混合或摻合在一起。然而，取決于所希望的補(bǔ)充劑的量，陰極片中的一個(gè)可包含所有補(bǔ)充劑以及某些基本活性材料，而其余片僅包含基本活性材料。同樣可以考慮在制造工藝上具有優(yōu)點(diǎn)的、其他的相關(guān)電池構(gòu)造。例如，在堿性Zn/MnO2電池的情況下，補(bǔ)充劑在從基本陰極材料分離的位置被包含在電池中(也就是說(shuō)，補(bǔ)充劑并不構(gòu)成陰極的一部分)，使得EMD的重量大于補(bǔ)充劑材料的重量，如圖8所示。參照?qǐng)D7A，補(bǔ)充劑材料可以呈分立片的形式提供，并在電池中的選定位置上--例如接近電池負(fù)端23--占據(jù)密封外殼的一部分。或者，如圖7B所示，包含補(bǔ)充劑材料的片可位于接近電池負(fù)端的地方、接近電池中部的地方或者接近電池正端的地方。又或者，可與其他補(bǔ)充劑片鄰近或不臨近(例如被陰極片隔開(kāi))地包含一個(gè)以上含有補(bǔ)充劑材料的片。當(dāng)補(bǔ)充劑包含能起腐蝕作用并能產(chǎn)生污染陽(yáng)極物質(zhì)--如果允許該物質(zhì)游移到陽(yáng)極則對(duì)電池性能產(chǎn)生負(fù)面影響--的材料時(shí)，可提供隔離阻擋材料35，該材料能夠有效地限制污染陽(yáng)極的可溶物質(zhì)的遷移。合適的阻擋材料包括類似于賽珞玢的纖維素膜、聚乙烯醇(PVA_)膜、改性或交聯(lián)PVA膜、層疊組合或者這類膜的合適的混合(hybrids)等等。另一種這類聚合物為乙基醋酸乙烯酯(EVA)乳膠(ethylvinylacetate(EVA)emulsion)，其包含可被用作膜或涂敷在無(wú)紡隔離材料上以便有效地限制污染陽(yáng)極的可溶物遷移的醋酸乙烯聚合物、醋酸乙烯酯-乙烯共聚物和醋酸乙烯酯單體。阻擋材料35將陰極補(bǔ)充劑從陽(yáng)極隔離開(kāi)，并因此將陽(yáng)極污染減到最小。如果補(bǔ)充劑材料如圖7A和7B那樣放置，或者如圖6那樣與基本陰極材料混合，整個(gè)管狀隔離膜32可包含有效限制污染陽(yáng)極的可溶物遷移的阻擋材料?；蛘?，如圖7A所示那樣，傳統(tǒng)的隔離膜32(螺旋、回旋、交叉放置的)可與阻擋隔離膜35組合提供。這樣的一種隔離膜系統(tǒng)可受益于接縫密封以及底部密封以防止污染陽(yáng)極的物質(zhì)在隔離膜邊緣周圍遷移?；蛘撸瑓⒄?qǐng)D8，補(bǔ)充劑33可對(duì)突起21進(jìn)行至少部分填充，并可在鄰近正端的地方進(jìn)一步沿著電池延伸。在本實(shí)施例中，阻擋隔離材料35沿著補(bǔ)充劑33朝向陽(yáng)極的表面延伸，并且，如果需要，可如圖所示與傳統(tǒng)隔離膜32組合提供。在圖8中，阻擋隔離層的采用還可有利地使管狀隔離膜在陽(yáng)極和陰極基本材料之間對(duì)任何接縫和底部密封的需要成為不必要的；而在圖6和7所示的實(shí)施例中，當(dāng)補(bǔ)充劑包含能夠產(chǎn)生污染陽(yáng)極的可溶物的物質(zhì)時(shí)，希望有這種接縫和底部密封。陰極的其余部分可以為具有傳統(tǒng)多孔性圓柱形(螺旋、回旋、交叉放置的)隔離膜32的傳統(tǒng)圓柱形陰極片24的形式。或者，參照?qǐng)D9A，電池18可包含層39，該層包含與導(dǎo)電劑(例如碳黑、石墨粉或纖維、金屬微?；蚶w維等)組合的補(bǔ)充劑材料，并被涂敷在電池容器20內(nèi)表面的一部分上。目前傳統(tǒng)的堿性電池密封外殼可在電池容器內(nèi)表面上包含碳涂層以改進(jìn)陰極與密封外殼的接觸、減小陰極電阻并由此改善電池的性能，特別是改善大電流排放(highcurrentdrains)方面的性能。將這樣的一種碳涂層用包含與導(dǎo)電劑組合的補(bǔ)充劑的層代替可提供極大的制造靈活性，并且大大降低電池的制造成本?；蛘?，層39(其可包含與導(dǎo)電劑混合的補(bǔ)充劑材料)可如圖9B所示地布置在傳統(tǒng)碳涂層41與容器20之間。又或者，層39可如圖9C所示地布置在傳統(tǒng)碳涂層的內(nèi)表面。層39和41可采用多種方法進(jìn)行噴涂，或者用本領(lǐng)域技術(shù)人員明了的任何方法進(jìn)行涂敷。在典型的制造工藝中，分立的環(huán)形陰極片可在插入電池密封外殼之前在制片設(shè)備中制造。將多個(gè)片插入密封外殼，直到達(dá)到所需要的高度。這樣的一種工藝使其能夠很好地利用不同材料的分立片。因此，可以設(shè)想材料A與B的比率可取決于所希望的補(bǔ)充劑的量而變化。類似地，也可取決于應(yīng)用場(chǎng)合而更改這類片的數(shù)量。設(shè)想出了幾種提高堿性電池的陽(yáng)極∶基本陰極容量比以及對(duì)堿性電池進(jìn)行再平衡(rebalancing)的方法。在陽(yáng)極和陰極體積固定的(并且可為傳統(tǒng)式的)的第一實(shí)施例中，與傳統(tǒng)電池中相比，堿性電池的陽(yáng)極具有每單位陽(yáng)極體積更多的鋅的質(zhì)量，由此，在很寬的放電速率范圍內(nèi)為電池提供更大的電化學(xué)放電容量。膠質(zhì)鋅陽(yáng)極的其他成分可以是傳統(tǒng)式的，并可包含電解質(zhì)、膠凝劑、表面活性劑等等。在第二實(shí)施例中，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施形態(tài)增加對(duì)于陽(yáng)極的可用體積，可將陽(yáng)極∶基本陰極容量比從目前低于約1∶1的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提高到高達(dá)約1.5∶1。在第二實(shí)施例中，提高的陽(yáng)極容量以及因此提高的水∶基本陰極摩爾比綜合獲得更大的陽(yáng)極和陰極放電效能，因此獲得更高的電池容量。無(wú)意受理論所限制，據(jù)信，盡管與具有傳統(tǒng)電池平衡的傳統(tǒng)電池相比存在較少的陰極基本活性材料，較高的陽(yáng)極量使電池中能存在更多的電解質(zhì)(因而存在更多的水)，更多電解質(zhì)的存在能通過(guò)改善物質(zhì)傳輸而有利于基本陰極放電，由此提高基本陰極放電效能，如圖2所示。結(jié)果，可以以1B的結(jié)束點(diǎn)或更低地在電池以典型的標(biāo)準(zhǔn)放電速率放電期間獲得大幅度的容量提升。如果需要，布置在補(bǔ)充劑材料33與陽(yáng)極26之間的阻擋隔離膜35可有效地限制所產(chǎn)生的污染陽(yáng)極的可溶物--例如銀物質(zhì)、銅物質(zhì)和/或硫物質(zhì)--從補(bǔ)充劑33到陽(yáng)極隔室28的遷移，同時(shí)允許氫氧離子和水的遷移。另外，陰極24、補(bǔ)充劑33或二者可包含減小或防止離子物質(zhì)從陰極向陽(yáng)極遷移的試劑。例如聚乙烯醇、活性碳、多種粘土以及例如合成鋰皂石(Laponite)等硅酸鹽等等表現(xiàn)出吸收或阻滯離子物質(zhì)的能力。實(shí)例圖10示出了具有包含90％EMD與10％超微粒噴射CuO(作為補(bǔ)充劑)的陰極的堿性電池以12.5mA(等效于AA的250mA)連續(xù)電流放電的特性，其中，CuO的重量百分比作為整個(gè)陰極活性材料的百分率測(cè)量。同樣示出商品化Zn/MnO2電池(Rayovac牌)的放電曲線以進(jìn)行比較?？梢钥吹?，到0.9V的截止，通過(guò)提高陽(yáng)極/基本陰極容量比、并結(jié)合鋅凝膠中更低的鋅填充，可獲得最多為45％的放電容量提升。如電池電壓的急劇下降所示，具有陽(yáng)極受限設(shè)計(jì)并具有約0.95∶1的容量比的商品化電池突然失效。由于許多裝置即使低于0.9V也能持續(xù)工作，因此，包含補(bǔ)充劑的電池可提供50％以上的增加容量。在防止電壓下降到足以產(chǎn)生氣體的情況下，補(bǔ)充劑的存在大大擴(kuò)展了低電壓放電。在更低的陽(yáng)極填充(例如66％與68％的鋅填充相比)下，以及由采用更低電流的實(shí)例2可見(jiàn)的、更低的放電速率下，可以非常清晰地看到這種效果。設(shè)計(jì)最優(yōu)化可進(jìn)一步提高陰極容量和補(bǔ)充劑性能。圖11示出了具有包含90％EMD與10％超微粒噴射CuO(作為補(bǔ)充劑)的陰極的堿性電池以5mA(等效于AA的100mA)電流放電的特性，其中，CuO的重量百分比作為整個(gè)陰極活性材料的百分率測(cè)量。與具有約0.95∶1的陽(yáng)極/陰極容量比的商品化AA相比，到0.9V可獲得最多為15％的容量提升。在更低的電壓下，效益為30％到50％。具有約0.95∶1的容量比的商品化電池再次表現(xiàn)出突然的電壓下降，并且低于0.8V時(shí)無(wú)容量。在存在補(bǔ)充劑的情況下，放電又一次大大延長(zhǎng)。圖12到14示出了Zn/MnO2堿性AA電池中不同的方案的作用，該電池具有Hg/HgO參比電極。圖12示出了具有傳統(tǒng)陽(yáng)極∶MnO2容量比的LR6(AA)電池與Hg/HgO參比電極相比的陽(yáng)極和陰極電壓。左邊的軸示出了電池電壓。由于電池為陽(yáng)極受限型，陽(yáng)極電壓(與參比電極相比)在超過(guò)8.5小時(shí)、過(guò)放電之后緩慢上升，陰極電壓大約為0.45V。圖13示出了沒(méi)有補(bǔ)充劑的情況下將陽(yáng)極∶MnO2比提高到大約1.2將會(huì)大大增加電池的運(yùn)行時(shí)間。然而，需要注意的是由于這種情況下受限的陰極，陰極電壓(與參比電極相比)下降到超過(guò)氫放出閾值電位的大約-1.0V(與前一實(shí)例不同)。這將導(dǎo)致在陰極和陰極集電器(密封外殼壁)上的迅速且大量的氫放出，并致使密封破裂，導(dǎo)致電解質(zhì)的潛在泄漏或者電池爆炸。圖14原理性地示出了在存在具有高體積能量密度與高重量能量密度的、如同CuO的電活性陰極補(bǔ)充劑材料的情況下，補(bǔ)充劑在多個(gè)步驟中放電，使得陰極放電容量大為上升。CuO的放電機(jī)制相當(dāng)復(fù)雜，但可以理解為在兩個(gè)步驟中放電步驟12CuO+2e+H2O→Cu2O+2OH-步驟2Cu2O+2e+H2O→2Cu+2OH-如圖14所示的電池防止了陰極電壓降低到氫放出的閾值之下，由此延長(zhǎng)了過(guò)剩的鋅的放電，并在達(dá)到電解質(zhì)氣體放出的電位之前消耗了過(guò)剩的電解質(zhì)。通過(guò)這種方式，在壽命結(jié)束時(shí)，電池如同任何傳統(tǒng)堿性電池一樣是良性的，但又具有高得多的容量。圖14所示的電池具有大約為1.2∶1的陽(yáng)極∶MnO2放電容量。鑒于以上所述，可以看到，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)并獲得了其他的有益效果。由于在不脫離本發(fā)明范圍的條件下可對(duì)上述工藝和成分進(jìn)行各種各樣的更改，本說(shuō)明書(shū)所包含的全部?jī)?nèi)容以及附圖所示的全部?jī)?nèi)容應(yīng)當(dāng)被看作是說(shuō)明性而不是限制性的。權(quán)利要求1.一種電化學(xué)電池，其包含確定電池正端與電池負(fù)端的容器；布置在所述容器內(nèi)的陰極，其包含基本活性材料；補(bǔ)充劑，其不同于所述基本活性材料并且以不比所述基本活性材料的量大的量存在；包含陽(yáng)極材料的陽(yáng)極，其與所述陰極鄰近地布置在所述容器內(nèi)；以及布置在所述陽(yáng)極與所述陰極之間、并進(jìn)一步布置在所述陽(yáng)極與所述補(bǔ)充劑之間的至少一個(gè)隔離膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其中，所述電池與用基本活性材料代替所述補(bǔ)充劑的同等電池相比具有較大的放電容量。3.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其中，所述量為重量。4.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其中，所述基本活性材料包含二氧化錳。5.根據(jù)權(quán)利要求4的電化學(xué)電池，其中，所述基本活性材料選自電解二氧化錳、化學(xué)合成二氧化錳以及天然二氧化錳。6.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑具有比所述基本活性材料的起始放電電壓低的放電電壓。7.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑包含銅的氧化物。8.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑包含金屬、含硫物質(zhì)、氫氧化物以及鹽中的至少一種。9.根據(jù)權(quán)利要求8的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑選自CuO、CuS、Cu(OH)2、CuF2、Cu(IO3)2以及氧磷酸銅。10.根據(jù)權(quán)利要求9的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑包含CuO和CuS。11.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑包含Cu2O。12.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑包含通常用MxCuyOz表示的材料，其中M為能產(chǎn)生混合的氧化物化合物或氧化物絡(luò)合物的任何元素；1≤x≤5；1≤y≤5；且1≤z≤20。13.根據(jù)權(quán)利要求12的電化學(xué)電池，其中，M選自Mn、Ni、Co、Fe、Sn、V、Mo、Pb和Ag。14.根據(jù)權(quán)利要求12的電化學(xué)電池，其中，基于銅的混合氧化物材料還包含附加金屬“A”，其中A在化合物AMxCuyOz中表示。15.根據(jù)權(quán)利要求14的電化學(xué)電池，其中，“A”選自Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Mg、Sr和Ba。16.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑具有至少與所述基本活性材料的放電容量一樣高的特定放電容量。17.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑具有至少1.5Ah/cc的特定放電容量。18.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其中，以環(huán)形形狀提供至少部分所述陰極，且其中，所述基本活性材料作為堆疊層或片、作為同心環(huán)或者作為相鄰弧形部分提供。19.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其具有大于0.98∶1的陽(yáng)極∶基本陰極容量比。20.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其具有大于1∶1的陽(yáng)極∶基本陰極容量比。21.根據(jù)權(quán)利要求20的電化學(xué)電池，其中，所述陽(yáng)極∶基本陰極容量比大于1.03∶1。22.根據(jù)權(quán)利要求21的電化學(xué)電池，其中，所述陽(yáng)極∶基本陰極容量比介于1.05∶1和1.50∶1之間。23.根據(jù)權(quán)利要求22的電化學(xué)電池，其中，所述陽(yáng)極∶基本陰極容量比介于1.1∶1和1.50∶1之間。24.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其具有大于0.5Ah/cc的陽(yáng)極容量/電池內(nèi)容積比。25.根據(jù)權(quán)利要求24的電化學(xué)電池，所述陽(yáng)極容量/電池內(nèi)容積比大于0.55Ah/cc。26.根據(jù)權(quán)利要求25的電化學(xué)電池，所述陽(yáng)極容量/電池內(nèi)容積比大于1.0Ah/cc。27.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑被布置在所述陰極中。28.根據(jù)權(quán)利要求27的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑與所述基本活性材料混合。29.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑被布置在所述電池正端與所述電池負(fù)端中至少一個(gè)的附近。30.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其中，在存在堿性電解質(zhì)的情況下，所述補(bǔ)充劑產(chǎn)生可在所述電解質(zhì)中溶解并能向著所述陽(yáng)極遷移的、腐蝕陽(yáng)極性物質(zhì)。31.根據(jù)權(quán)利要求30的電化學(xué)電池，其進(jìn)一步包含試劑，該試劑相對(duì)于不具有該試劑的同等電池減小由所述可溶物質(zhì)引起的陽(yáng)極腐蝕。32.根據(jù)權(quán)利要求31的電化學(xué)電池，其中，所述可溶物質(zhì)為硫物質(zhì)。33.根據(jù)權(quán)利要求31的電化學(xué)電池，其中，所述可溶物質(zhì)為銅物質(zhì)。34.根據(jù)權(quán)利要求31的電化學(xué)電池，其中，所述試劑與所述可溶物質(zhì)反應(yīng)以防止至少部分所生成的所述可溶物質(zhì)向著所述陽(yáng)極遷移。35.根據(jù)權(quán)利要求34的電化學(xué)電池，其中，所述試劑阻滯所述可溶物質(zhì)向著所述陽(yáng)極遷移。36.根據(jù)權(quán)利要求31的電化學(xué)電池，其中，所述試劑限制所述電解質(zhì)接近所述補(bǔ)充劑以減少可溶物質(zhì)的產(chǎn)生。37.根據(jù)權(quán)利要求31的電化學(xué)電池，其中，所述試劑被布置在所述陰極中。38.根據(jù)權(quán)利要求37的電化學(xué)電池，其中，所述試劑選自聚乙烯醇、活性碳和硅酸鹽。39.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其中，所述陰極還包含膨脹石墨。40.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其中，所述陰極還包含天然石墨和合成石墨中的至少一種。41.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其中，所述基本活性材料包含鎳、鉛及銀中至少一種的氫氧化物和氧化物的至少一種。42.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其中，包含所述補(bǔ)充劑與導(dǎo)電劑的層被布置在所述陰極和所述容器之間。43.根據(jù)權(quán)利要求42的電化學(xué)電池，其中，包含所述補(bǔ)充劑與導(dǎo)電劑的所述層被布置在導(dǎo)電劑層與所述容器之間。44.根據(jù)權(quán)利要求42的電化學(xué)電池，其中，包含所述補(bǔ)充劑與導(dǎo)電劑的所述層被布置在導(dǎo)電劑層的內(nèi)表面，所述導(dǎo)電劑層被布置在所述容器內(nèi)表面附近。45.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其還包含堿性電化學(xué)電池。46.一種電化學(xué)電池，其包含確定電池正端與電池負(fù)端的容器；布置在所述容器內(nèi)的陰極，其包含基本活性材料；補(bǔ)充劑，其不同于所述基本活性材料，其中，所述補(bǔ)充劑具有低于所述基本活性材料的起始放電電壓的放電電壓；與所述陰極臨近地布置在所述容器內(nèi)的陽(yáng)極，其包含陽(yáng)極材料；以及布置在所述陽(yáng)極與所述陰極之間、并進(jìn)一步布置在所述陽(yáng)極與所述補(bǔ)充劑之間的至少一個(gè)隔離膜。47.根據(jù)權(quán)利要求46的電化學(xué)電池，其中，所述電池與用基本活性材料代替所述補(bǔ)充劑的同等電池相比具有較大的放電容量。48.根據(jù)權(quán)利要求46的電化學(xué)電池，其中，所述量為重量。49.根據(jù)權(quán)利要求46的電化學(xué)電池，其中，所述基本活性材料包含二氧化錳。50.根據(jù)權(quán)利要求49的電化學(xué)電池，其中，所述基本活性材料選自電解二氧化錳、化學(xué)合成二氧化錳以及天然二氧化錳。51.根據(jù)權(quán)利要求46的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑包含銅的氧化物。52.根據(jù)權(quán)利要求46的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑包含金屬、含硫物質(zhì)、氫氧化物以及鹽中的至少一種。53.根據(jù)權(quán)利要求52的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑選自CuO、CuS、Cu(OH)2、CuF2、Cu(IO3)2以及氧磷酸銅。54.根據(jù)權(quán)利要求53的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑包含CuO和CuS。55.根據(jù)權(quán)利要求46的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑包含Cu2O。56.根據(jù)權(quán)利要求46的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑具有至少與所述基本活性材料的放電容量一樣高的特定放電容量。57.根據(jù)權(quán)利要求46的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑具有至少為1.5Ah/cc的特定放電容量。58.根據(jù)權(quán)利要求46的電化學(xué)電池，其中，以環(huán)形形狀提供至少部分所述陰極，且其中，所述基本活性材料作為堆疊層或片、作為同心環(huán)或者作為相鄰弧形部分提供。59.根據(jù)權(quán)利要求46的電化學(xué)電池，其具有大于0.98∶1的陽(yáng)極∶基本陰極容量比。60.根據(jù)權(quán)利要求46的電化學(xué)電池，其具有大于1∶1的陽(yáng)極∶基本陰極容量比。61.根據(jù)權(quán)利要求60的電化學(xué)電池，其中，所述陽(yáng)極∶基本陰極容量比大于1.03∶1。62.根據(jù)權(quán)利要求61的電化學(xué)電池，其中，所述陽(yáng)極∶基本陰極容量比介于1.05∶1和1.50∶1之間。63.根據(jù)權(quán)利要求61的電化學(xué)電池，其中，所述陽(yáng)極∶基本陰極容量比介于1.1∶1和1.50∶1之間。64.根據(jù)權(quán)利要求46的電化學(xué)電池，其具有大于0.5Ah/cc的陽(yáng)極容量/電池內(nèi)容積比。65.根據(jù)權(quán)利要求64的電化學(xué)電池，其中，所述陽(yáng)極容量/電池內(nèi)容積比大于0.55Ah/cc。66.根據(jù)權(quán)利要求65的電化學(xué)電池，其中，所述陽(yáng)極容量/電池內(nèi)容積比大于1.0Ah/cc。67.根據(jù)權(quán)利要求46的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑被布置在所述陰極中。68.根據(jù)權(quán)利要求67的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑與所述基本活性材料混合。69.根據(jù)權(quán)利要求46的電化學(xué)電池，其中，所述陰極補(bǔ)充劑被布置在所述電池正端與所述電池負(fù)端中至少一個(gè)的附近。70.根據(jù)權(quán)利要求46的電化學(xué)電池，其中，在存在堿性電解質(zhì)的情況下，所述補(bǔ)充劑產(chǎn)生可在所述電解質(zhì)中溶解并能向著所述陽(yáng)極遷移的、腐蝕陽(yáng)極性物質(zhì)。71.根據(jù)權(quán)利要求70的電化學(xué)電池，其進(jìn)一步包含某種試劑，該試劑相對(duì)于不具有所述試劑的同等電池減小由所述可溶物質(zhì)引起的陽(yáng)極腐蝕。72.根據(jù)權(quán)利要求71的電化學(xué)電池，其中，所述可溶物質(zhì)為硫物質(zhì)。73.根據(jù)權(quán)利要求71的電化學(xué)電池，其中，所述可溶物質(zhì)為銅物質(zhì)。74.根據(jù)權(quán)利要求71的電化學(xué)電池，其中，所述試劑與所述可溶物質(zhì)反應(yīng)以防止至少部分所生成的所述可溶物質(zhì)向著所述陽(yáng)極遷移。75.根據(jù)權(quán)利要求74的電化學(xué)電池，其中，所述試劑阻滯所述可溶物質(zhì)向著所述陽(yáng)極遷移。76.根據(jù)權(quán)利要求71的電化學(xué)電池，其中，所述試劑限制所述電解質(zhì)接近所述補(bǔ)充劑以減少可溶物質(zhì)的產(chǎn)生。77.根據(jù)權(quán)利要求71的電化學(xué)電池，其中，所述試劑被布置在所述陰極中。78.根據(jù)權(quán)利要求77的電化學(xué)電池，其中，所述試劑選自聚乙烯醇、活性碳和硅酸鹽。79.根據(jù)權(quán)利要求46的電化學(xué)電池，其中，所述陰極還包含膨脹石墨。80.根據(jù)權(quán)利要求46的電化學(xué)電池，其中，所述陰極還包含天然石墨和合成石墨中的至少一種。81.根據(jù)權(quán)利要求46的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑通常用MxCuyOz表示，其中M為能產(chǎn)生混合的氧化物化合物或絡(luò)合物的元素；1≤x≤5；1≤y≤5；且1≤z≤20。82.根據(jù)權(quán)利要求81的電化學(xué)電池，其中，M選自Mn、Ni、Co、Fe、Sn、V、Mo、Pb和Ag。83.根據(jù)權(quán)利要求81的電化學(xué)電池，其中，基于銅的混合氧化物材料還包含附加金屬“A”，A在化合物AMxCuyOz中表示。84.根據(jù)權(quán)利要求83的電化學(xué)電池，其中，“A”選自Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Mg、Sr和Ba。85.根據(jù)權(quán)利要求46的電化學(xué)電池，其中，包含所述補(bǔ)充劑與導(dǎo)電劑的層被布置在所述陰極和所述容器之間。86.根據(jù)權(quán)利要求85的電化學(xué)電池，其中，包含所述補(bǔ)充劑與導(dǎo)電劑的所述層被布置在導(dǎo)電劑層與所述容器之間。87.根據(jù)權(quán)利要求85的電化學(xué)電池，其中，包含所述補(bǔ)充劑與導(dǎo)電劑的所述層被布置在導(dǎo)電劑層的內(nèi)表面，所述導(dǎo)電劑層被布置在所述容器內(nèi)表面附近。88.根據(jù)權(quán)利要求46的電化學(xué)電池，其還包含堿性電化學(xué)電池。89.一種制造電化學(xué)電池的方法，該方法包含以下步驟(A)提供確定電池正端與電池負(fù)端的容器；(B)在所述容器內(nèi)放置陰極，其中，所述陰極包含基本活性材料；(C)在所述容器內(nèi)放置補(bǔ)充劑，所述補(bǔ)充劑不同于所述基本活性材料且以不比所述基本活性材料的量大的量存在；(D)在所述容器內(nèi)放置陽(yáng)極；以及(E)在所述陽(yáng)極與所述陰極之間、并進(jìn)一步在所述陽(yáng)極與所述補(bǔ)充劑之間放置至少一個(gè)隔離膜。90.根據(jù)權(quán)利要求89的方法，其中，所述電池與用基本活性材料代替所述補(bǔ)充劑的同等電池相比較大具有的放電容量。91.根據(jù)權(quán)利要求89的方法，其中，步驟(B)進(jìn)一步包含將所述陽(yáng)極放置在由所述陰極的朝向陽(yáng)極的表面確定的內(nèi)部空腔中。92.根據(jù)權(quán)利要求89的方法，其中，所述基本活性材料包含二氧化錳。93.根據(jù)權(quán)利要求92的方法，其中，所述基本活性材料選自電解二氧化錳、化學(xué)合成二氧化錳以及天然二氧化錳。94.根據(jù)權(quán)利要求89的方法，其中，所述補(bǔ)充劑具有比所述基本活性材料的起始放電電壓低的放電電壓。95.根據(jù)權(quán)利要求89的方法，其中，所述補(bǔ)充劑包含銅的氧化物。96.根據(jù)權(quán)利要求89的方法，其中，所述補(bǔ)充劑包含金屬、含硫物質(zhì)、氫氧化物以及鹽中的至少一種。97.根據(jù)權(quán)利要求89的方法，其中，所述補(bǔ)充劑選自CuO、CuS、Cu(OH)2、CuF2、Cu(IO3)2以及氧磷酸銅。98.根據(jù)權(quán)利要求96的方法，其中，所述補(bǔ)充劑包含CuO和CuS的混合物。99.根據(jù)權(quán)利要求89的方法，其中，所述補(bǔ)充劑包含Cu2O。100.根據(jù)權(quán)利要求89的方法，其中，所述補(bǔ)充劑通常用MxCuyOz表示，其中M為能產(chǎn)生混合的氧化物化合物或絡(luò)合物的元素；1≤x≤5；1≤y≤5；且1≤z≤20。101.根據(jù)權(quán)利要求100的方法，其中，M選自Mn、Ni、Co、Fe、Sn、V、Mo、Pb和Ag。102.根據(jù)權(quán)利要求100的方法，其中，基于銅的混合氧化物材料還包含附加金屬“A”，A在化合物AMxCuyOz中表示。103.根據(jù)權(quán)利要求102的方法，其中，“A”選自Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Mg、Sr和Ba。104.根據(jù)權(quán)利要求89的方法，其中，所述補(bǔ)充劑具有至少與所述基本活性材料的放電容量一樣高的特定放電容量。105.根據(jù)權(quán)利要求89的方法，其中，所述補(bǔ)充劑具有至少1.5Ah/cc的特定放電容量。106.根據(jù)權(quán)利要求89的方法，其中，以環(huán)形形狀提供至少部分所述陰極，且其中，所述基本活性材料作為堆疊層或片、作為同心環(huán)或者作為相鄰弧形部分提供。107.根據(jù)權(quán)利要求106的方法，其中，步驟(A)進(jìn)一步包含將所述陰極補(bǔ)充劑放置在所述電池正端與所述電池負(fù)端中至少一個(gè)的附近。108.根據(jù)權(quán)利要求89的方法，其中，所述電池具有大于1∶1的陽(yáng)極∶基本陰極容量比。109.根據(jù)權(quán)利要求108的方法，其中，所述陽(yáng)極∶基本陰極容量比大于1.03∶1。110.根據(jù)權(quán)利要求109的方法，其中，所述陽(yáng)極∶基本陰極容量比介于1.05∶1和1.50∶1之間。111.根據(jù)權(quán)利要求110的方法，其中，所述陽(yáng)極∶基本陰極容量比介于1.1∶1和1.50∶1之間。112.根據(jù)權(quán)利要求109的方法，所述陽(yáng)極容量/電池內(nèi)容積比小于1.0Ah/cc。113.根據(jù)權(quán)利要求89的方法，其進(jìn)一步包含使所述補(bǔ)充劑與所述陰極成為一體。114.根據(jù)權(quán)利要求113的方法，其進(jìn)一步包含在步驟(C)之前使所述補(bǔ)充劑與所述陰極成為一體。115.根據(jù)權(quán)利要求89的方法，其中，步驟(C)進(jìn)一步包含保持所述補(bǔ)充劑從所述陰極分離。116.根據(jù)權(quán)利要求89的方法，其中，步驟(C)進(jìn)一步包含將所述補(bǔ)充劑放置在所述電池的某端附近。117.根據(jù)權(quán)利要求106的方法，其中，在存在堿性電解質(zhì)的情況下，所述補(bǔ)充劑產(chǎn)生可在所述電解質(zhì)中溶解并能向著所述陽(yáng)極遷移的、腐蝕陽(yáng)極性物質(zhì)。118.根據(jù)權(quán)利要求117的方法，其中，所述陰極進(jìn)一步包含某種試劑，該試劑相對(duì)于不具有所述試劑的同等電池減小由所述可溶物質(zhì)引起的陽(yáng)極腐蝕。119.根據(jù)權(quán)利要求118的方法，其中，所述可溶物質(zhì)為硫物質(zhì)。120.根據(jù)權(quán)利要求118的方法，其中，所述可溶物質(zhì)為銅物質(zhì)。121.根據(jù)權(quán)利要求118的方法，其中，所述試劑與所述可溶物質(zhì)反應(yīng)以防止至少部分所生成的所述可溶物質(zhì)向著所述陽(yáng)極遷移。122.根據(jù)權(quán)利要求118的方法，其中，所述試劑阻滯所述可溶物質(zhì)向著所述陽(yáng)極遷移。123.根據(jù)權(quán)利要求118的方法，其中，所述試劑限制所述電解質(zhì)接近所述補(bǔ)充劑以減少可溶物質(zhì)的產(chǎn)生。124.根據(jù)權(quán)利要求118的方法，其中，所述試劑被布置在所述陰極中。125.根據(jù)權(quán)利要求124的方法，其中，所述試劑選自聚乙烯醇、活性碳和硅酸鹽。126.根據(jù)權(quán)利要求89的方法，其中，步驟(C)進(jìn)一步包含向所述容器的內(nèi)表面施加包含所述補(bǔ)充劑與導(dǎo)電劑的層。127.一種制造電化學(xué)電池的方法，該方法包含以下步驟(A)提供確定電池正端與電池負(fù)端的電池容器；(B)在所述容器內(nèi)放置陰極，其中，所述陰極包含基本活性材料；(C)在所述容器內(nèi)放置補(bǔ)充劑，所述補(bǔ)充劑不同于所述基本活性材料且具有低于所述基本活性材料的起始放電電壓的放電電壓；(D)在所述容器內(nèi)放置陽(yáng)極；以及(E)在所述陽(yáng)極與所述陰極之間、以及在所述陽(yáng)極與所述補(bǔ)充劑之間放置至少一個(gè)隔離膜。128.根據(jù)權(quán)利要求127的方法，其中，所述電池與用基本活性材料代替所述補(bǔ)充劑的同等電池相比具有較大的放電容量。129.根據(jù)權(quán)利要求127的方法，其中，步驟(B)進(jìn)一步包含將所述陽(yáng)極放置在由所述陰極的朝向陽(yáng)極的表面確定的內(nèi)部空腔中。130.根據(jù)權(quán)利要求127的方法，其中，所述基本活性材料為二氧化錳。131.根據(jù)權(quán)利要求130的方法，其中，所述基本活性材料選自電解二氧化錳、化學(xué)合成二氧化錳以及天然二氧化錳。132.根據(jù)權(quán)利要求127的方法，其中，所述補(bǔ)充劑包含金屬、含硫物質(zhì)、氫氧化物以及鹽中的至少一種。133.根據(jù)權(quán)利要求132的方法，其中，所述補(bǔ)充劑選自CuO、CuS、Cu(OH)2、CuF2、Cu(IO3)2以及氧磷酸銅。134.根據(jù)權(quán)利要求133的方法，其中，所述補(bǔ)充劑包含CuO和CuS的混合物。135.根據(jù)權(quán)利要求127的方法，其中，所述補(bǔ)充劑通常用MxCuyOz表示，其中M為能產(chǎn)生混合的氧化物化合物或絡(luò)合物的元素；1≤x≤5；1≤y≤5；且1≤z≤20。136.根據(jù)權(quán)利要求135的方法，其中，M選自Mn、Ni、Co、Fe、Sn、V、Mo、Pb和Ag。137.根據(jù)權(quán)利要求135的方法，其中，基于銅的混合氧化物材料還包含附加金屬“A”，A在化合物AMxCuyOz中表示。138.根據(jù)權(quán)利要求139的方法，其中，“A”選自Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Mg、Sr和Ba。139.根據(jù)權(quán)利要求127的方法，其中，所述補(bǔ)充劑具有至少與所述基本活性材料的放電容量一樣高的特定放電容量。140.根據(jù)權(quán)利要求127的方法，其中，所述補(bǔ)充劑具有至少為1.5Ah/cc的特定放電容量。141.根據(jù)權(quán)利要求127的方法，其中，以環(huán)形形狀提供至少部分所述陰極，且其中，所述基本活性材料作為堆疊層或片、作為同心環(huán)或者作為相鄰弧形部分提供。142.根據(jù)權(quán)利要求131的方法，其中，步驟(A)包含將陰極補(bǔ)充劑放置在所述電池正端與所述電池負(fù)端中至少一個(gè)的附近。143.根據(jù)權(quán)利要求127的電化學(xué)電池，其具有大于0.98∶1的陽(yáng)極∶基本陰極容量比。144.根據(jù)權(quán)利要求127的方法，其具有大于1∶1的陽(yáng)極∶基本陰極容量比。145.根據(jù)權(quán)利要求144的方法，其中，所述陽(yáng)極∶基本陰極容量比大于1.03∶1。146.根據(jù)權(quán)利要求145的方法，其中，所述陽(yáng)極∶基本陰極容量比介于1.05∶1和1.50∶1之間。147.根據(jù)權(quán)利要求146的方法，其中，所述陽(yáng)極∶基本陰極容量比介于1.1∶1和1.50∶1之間。148.根據(jù)權(quán)利要求127的方法，其具有小于0.5Ah/cc的陽(yáng)極容量/電池內(nèi)容積比。149.根據(jù)權(quán)利要求148的方法，所述陽(yáng)極容量/電池內(nèi)容積比小于0.55Ah/cc。150.根據(jù)權(quán)利要求149的方法，所述陽(yáng)極容量/電池內(nèi)容積比小于1.0Ah/cc。151.根據(jù)權(quán)利要求127的方法，其進(jìn)一步包含使所述補(bǔ)充劑與所述陰極成為一體。152.根據(jù)權(quán)利要求151的方法，其進(jìn)一步包含在步驟(C)之前使所述補(bǔ)充劑與所述陰極成為一體。153.根據(jù)權(quán)利要求127的方法，其中，步驟(C)進(jìn)一步包含保持所述補(bǔ)充劑從所述陰極分離。154.根據(jù)權(quán)利要求127的方法，其中，在存在堿性電解質(zhì)的情況下，所述補(bǔ)充劑產(chǎn)生可在所述電解質(zhì)中溶解并能向著所述陽(yáng)極遷移的、腐蝕陽(yáng)極性物質(zhì)。155.根據(jù)權(quán)利要求154的方法，其中，所述陰極進(jìn)一步包含某種試劑，該試劑相對(duì)于不具有所述試劑的同等電池減小由所述可溶物質(zhì)引起的陽(yáng)極腐蝕。156.根據(jù)權(quán)利要求155的方法，其中，所述可溶物質(zhì)為硫物質(zhì)。157.根據(jù)權(quán)利要求155的方法，其中，所述可溶物質(zhì)為銅物質(zhì)。158.根據(jù)權(quán)利要求155的方法，其中，所述試劑與所述可溶物質(zhì)反應(yīng)以防止至少部分所生成的所述可溶物質(zhì)向著所述陽(yáng)極遷移。159.根據(jù)權(quán)利要求158的方法，其中，所述試劑阻滯所述可溶物質(zhì)向著所述陽(yáng)極遷移。160.根據(jù)權(quán)利要求155的方法，其中，所述試劑限制所述電解質(zhì)接近所述補(bǔ)充劑以減少可溶物質(zhì)的產(chǎn)生。161.根據(jù)權(quán)利要求155的方法，其中，所述試劑被布置在所述陰極中。162.根據(jù)權(quán)利要求161的方法，其中，所述試劑選自聚乙烯醇、活性碳和硅酸鹽。163.根據(jù)權(quán)利要求127的方法，其中，所述補(bǔ)充劑包含Cu2O。164.一種電化學(xué)電池，其包含陽(yáng)極；陰極；以及被布置在所述陽(yáng)極與所述陰極之間的隔離膜；其中，所述陽(yáng)極具有電池內(nèi)容積每立方厘米至少0.5Ah的容量。165.根據(jù)權(quán)利要求164的電化學(xué)電池，所述陽(yáng)極容量/電池內(nèi)容積比大于0.55Ah/cc。166.根據(jù)權(quán)利要求165的電化學(xué)電池，所述陽(yáng)極容量/電池內(nèi)容積比小于1.0Ah/cc。167.根據(jù)權(quán)利要求166的電化學(xué)電池，其中，所述陰極包含基本活性材料和補(bǔ)充劑，所述補(bǔ)充劑不同于所述基本活性材料且以不比所述基本活性材料的量大的量存在。168.根據(jù)權(quán)利要求167的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑被包含在所述陰極中。169.根據(jù)權(quán)利要求168的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑與所述基本活性材料混合。170.根據(jù)權(quán)利要求169的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑從所述陰極分離。171.根據(jù)權(quán)利要求167的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑包含Cu2O。172.根據(jù)權(quán)利要求164的電化學(xué)電池，其中，所述陰極還包含膨脹石墨。173.根據(jù)權(quán)利要求172的電化學(xué)電池，其中，所述陰極還包含天然石墨和合成石墨中的至少一種。174.根據(jù)權(quán)利要求164的電化學(xué)電池，其中，所述陰極還包含銅的氧化物。175.根據(jù)權(quán)利要求164的電化學(xué)電池，其中，所述陰極還包含錳。176.根據(jù)權(quán)利要求164的電化學(xué)電池，其中，所述陰極還包含MnO2。177.根據(jù)權(quán)利要求164的電化學(xué)電池，其還包含堿性電化學(xué)電池。178.一種電化學(xué)電池，其包含陽(yáng)極；包含錳氧化物的陰極；補(bǔ)充劑；以及被布置在所述陽(yáng)極與所述陰極之間、所述陽(yáng)極與所述補(bǔ)充劑之間的至少一個(gè)隔離膜。179.根據(jù)權(quán)利要求178的電化學(xué)電池，其中，所述錳氧化物為二氧化錳。180.根據(jù)權(quán)利要求178的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑選自CuO、CuS、Cu(OH)2、CuF2、Cu(IO3)2以及氧磷酸銅。181.根據(jù)權(quán)利要求178的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑包含CuO和CuS。182.根據(jù)權(quán)利要求178的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑通常用MxCuyOz表示，其中M為能產(chǎn)生混合的氧化物化合物或絡(luò)合物的元素；1≤x≤5；1≤y≤5；且1≤z≤20。183.根據(jù)權(quán)利要求182的電化學(xué)電池，其中，M選自Mn、Ni、Co、Fe、Sn、V、Mo、Pb和Ag。184.根據(jù)權(quán)利要求182的電化學(xué)電池，其中，基于銅的混合氧化物材料還包含附加金屬“A”，A在化合物AMxCuyOz中表示。185.根據(jù)權(quán)利要求184的電化學(xué)電池，其中，“A”選自Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Mg、Sr和Ba。186.根據(jù)權(quán)利要求178的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑具有至少與所述基本活性材料的放電容量一樣高的特定放電容量。187.根據(jù)權(quán)利要求178的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑具有至少為1.5Ah/cc的特定放電容量。188.根據(jù)權(quán)利要求178的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑以不比所述基本活性材料的量大的量存在。189.根據(jù)權(quán)利要求178的電化學(xué)電池，其具有大于0.98∶1的陽(yáng)極∶基本陰極容量比。190.根據(jù)權(quán)利要求189的電化學(xué)電池，其具有大于1∶1的陽(yáng)極∶基本陰極容量比。191.根據(jù)權(quán)利要求190的電化學(xué)電池，其中，所述陽(yáng)極∶基本陰極容量比大于1.03∶1。192.根據(jù)權(quán)利要求191的電化學(xué)電池，其中，所述陽(yáng)極∶基本陰極容量比介于1.05∶1和1.50∶1之間。193.根據(jù)權(quán)利要求192的電化學(xué)電池，其中，所述陽(yáng)極∶基本陰極容量比介于1.1∶1和1.50∶1之間。194.根據(jù)權(quán)利要求178的電化學(xué)電池，其中，所述陽(yáng)極容量/電池內(nèi)容積比大于0.5Ah/cc。195.根據(jù)權(quán)利要求194的電化學(xué)電池，其中，所述陽(yáng)極容量/電池內(nèi)容積比大于0.55Ah/cc。196.根據(jù)權(quán)利要求195的電化學(xué)電池，其中，所述陽(yáng)極容量/電池內(nèi)容積比小于1.0Ah/cc。197.根據(jù)權(quán)利要求178的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑被布置在所述陰極中。198.根據(jù)權(quán)利要求178的電化學(xué)電池，其中，所述陰極還包含膨脹石墨。199.根據(jù)權(quán)利要求198的電化學(xué)電池，其中，所述膨脹石墨選自天然石墨和合成石墨。200.根據(jù)權(quán)利要求178的電化學(xué)電池，其還包含堿性電化學(xué)電池。201.根據(jù)權(quán)利要求178的電化學(xué)電池，其中，包含所述補(bǔ)充劑與導(dǎo)電劑的層被布置在所述陰極和所述容器之間。202.根據(jù)權(quán)利要求201的電化學(xué)電池，其中，包含所述補(bǔ)充劑與導(dǎo)電劑的所述層被布置在導(dǎo)電劑層與所述容器之間。203.根據(jù)權(quán)利要求201的電化學(xué)電池，其中，包含所述補(bǔ)充劑與導(dǎo)電劑的所述層被布置在導(dǎo)電劑層的內(nèi)表面，所述導(dǎo)電劑層被布置在所述容器內(nèi)表面附近。204.根據(jù)權(quán)利要求178的電化學(xué)電池，其中，所述補(bǔ)充劑包含Cu2O。205.一種用于堿性電化學(xué)電池的陰極，該陰極包含基本活性材料；以及補(bǔ)充劑，所述補(bǔ)充劑不同于所述基本活性材料，并且以不比所述基本活性材料的量大的量存在。206.根據(jù)權(quán)利要求205的陰極，其中，所述基本活性材料包含二氧化錳。207.根據(jù)權(quán)利要求206的陰極，其中，所述基本活性材料選自電解二氧化錳、化學(xué)合成二氧化錳以及天然二氧化錳。208.根據(jù)權(quán)利要求207的陰極，其中，所述補(bǔ)充劑包含金屬、含硫物質(zhì)、氫氧化物以及鹽中的至少一種。209.根據(jù)權(quán)利要求208的陰極，其中，所述補(bǔ)充劑選自CuO、CuS、Cu(OH)2、CuF2、Cu(IO3)2以及氧磷酸銅。210.根據(jù)權(quán)利要求209的陰極，其中，所述補(bǔ)充劑包含CuO和CuS。211.根據(jù)權(quán)利要求205的陰極，其中，所述補(bǔ)充劑包含通常用MxCuyOz表示的材料，其中M為能產(chǎn)生混合的氧化物化合物或絡(luò)合物的元素；1≤x≤5；1≤y≤5；且1≤z≤20。212.根據(jù)權(quán)利要求211的陰極，其中，M選自Mn、Ni、Co、Fe、Sn、V、Mo、Pb和Ag。213.根據(jù)權(quán)利要求211的陰極，其中，基于銅的混合氧化物材料還包含附加金屬“A”，A在化合物AMxCuyOz中表示。214.根據(jù)權(quán)利要求213的陰極，其中，“A”選自Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Mg、Sr和Ba。215.根據(jù)權(quán)利要求205的陰極，其中，在存在堿性電解質(zhì)的情況下，所述補(bǔ)充劑產(chǎn)生可在所述電解質(zhì)中溶解并能向著所述陽(yáng)極遷移的、腐蝕陽(yáng)極性物質(zhì)。216.根據(jù)權(quán)利要求215的陰極，其進(jìn)一步包含某種試劑，與不具有所述試劑的同等電池相比，該試劑減少?gòu)乃鲫帢O遷移出的腐蝕陽(yáng)極性物質(zhì)的量。217.根據(jù)權(quán)利要求216的陰極，其中，所述試劑捕獲至少一些所述物質(zhì)。218.根據(jù)權(quán)利要求217的陰極，其中，所述試劑阻滯至少一些所述物質(zhì)向著所述陽(yáng)極遷移。219.根據(jù)權(quán)利要求215的陰極，其中，所述可溶物質(zhì)為硫物質(zhì)。220.根據(jù)權(quán)利要求215的陰極，其中，所述可溶物質(zhì)為銅物質(zhì)。221.根據(jù)權(quán)利要求216的陰極，其中，所述試劑選自聚乙烯醇、活性碳和硅酸鹽。222.根據(jù)權(quán)利要求205的陰極，其中，所述補(bǔ)充劑具有至少與所述基本活性材料的放電容量一樣高的特定放電容量。223.根據(jù)權(quán)利要求205的陰極，其中，所述補(bǔ)充劑具有至少為1.5Ah/cc的特定放電容量。224.根據(jù)權(quán)利要求205的陰極，其中，以環(huán)形形狀提供至少部分所述陰極，且其中，所述基本活性材料作為堆疊層或片、作為同心環(huán)或者作為相鄰弧形部分提供。225.根據(jù)權(quán)利要求205的陰極，其還包含膨脹石墨。226.根據(jù)權(quán)利要求226的陰極，其中，所述膨脹石墨選自天然石墨和合成石墨。227.根據(jù)權(quán)利要求205的陰極，其中，補(bǔ)充劑包含Cu2O。228.一種用于電化學(xué)電池的陰極，該陰極包含包含錳氧化物的基本活性材料；以及補(bǔ)充劑。229.根據(jù)權(quán)利要求228的陰極，其中，所述補(bǔ)充劑具有相對(duì)于參比電極的、低于所述基本活性材料相對(duì)于所述參比電極的起始電壓值的電壓值。230.根據(jù)權(quán)利要求228的陰極，其中，所述錳氧化物為二氧化錳。231.根據(jù)權(quán)利要求228的陰極，其中，所述補(bǔ)充劑選自CuO、CuS、Cu(OH)2、CuF2、Cu(IO3)2以及氧磷酸銅。232.根據(jù)權(quán)利要求231的陰極，其中，所述補(bǔ)充劑包含CuO和CuS。233.根據(jù)權(quán)利要求228的陰極，其中，所述補(bǔ)充劑具有至少與所述基本活性材料的放電容量一樣高的特定放電容量。234.根據(jù)權(quán)利要求228的陰極，其中，所述補(bǔ)充劑具有至少為1.5Ah/cc的特定放電容量。235.根據(jù)權(quán)利要求228的陰極，其中，所述補(bǔ)充劑以不比所述基本活性材料的量大的量存在236.根據(jù)權(quán)利要求228的陰極，其還包含膨脹石墨。237.根據(jù)權(quán)利要求236的陰極，其中，所述膨脹石墨選自天然石墨和合成石墨。238.根據(jù)權(quán)利要求228的陰極，其中，所述補(bǔ)充劑包含Cu2O。239.一種用于與電化學(xué)電池的陰極組合的補(bǔ)充劑，所述陰極包含基本活性材料，所述補(bǔ)充劑不同于所述基本活性材料并且以不比所述基本活性材料的量大的量存在。240.根據(jù)權(quán)利要求239的陰極，其中，所述補(bǔ)充劑具有相對(duì)于參比電極的、低于所述基本活性材料相對(duì)于所述參比電極的起始電壓值的電壓值。241.根據(jù)權(quán)利要求239的補(bǔ)充劑，其中，所述補(bǔ)充劑包含金屬、含硫物質(zhì)、氫氧化物以及鹽中的至少一種。242.根據(jù)權(quán)利要求239的補(bǔ)充劑，其中，所述補(bǔ)充劑選自CuO、CuS、Cu(OH)2、CuF2、Cu(IO3)2以及氧磷酸銅。243.根據(jù)權(quán)利要求241的補(bǔ)充劑，其中，所述補(bǔ)充劑包含CuO和CuS的混合物。244.根據(jù)權(quán)利要求239的補(bǔ)充劑，其中，所述補(bǔ)充劑通常用MxCuyOz表示，其中M為能產(chǎn)生混合的氧化物化合物或絡(luò)合物的元素；1≤x≤5；1≤y≤5；且1≤z≤20。245.根據(jù)權(quán)利要求244的補(bǔ)充劑，其中，M選自Mn、Ni、Co、Fe、Sn、V、Mo、Pb和Ag。246.根據(jù)權(quán)利要求245的補(bǔ)充劑，其中，基于銅的混合氧化物材料還包含附加金屬“A”，A在化合物AMxCuyOz中表示。247.根據(jù)權(quán)利要求246的補(bǔ)充劑，其中，“A”選自Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Mg、Sr和Ba。248.根據(jù)權(quán)利要求239的補(bǔ)充劑，其中，在存在堿性電解質(zhì)的情況下，所述補(bǔ)充劑產(chǎn)生可在所述電解質(zhì)中溶解并能腐蝕電化學(xué)電池陽(yáng)極的物質(zhì)，所述補(bǔ)充劑包含與至少一些所述物質(zhì)反應(yīng)的試劑。249.根據(jù)權(quán)利要求248的補(bǔ)充劑，其中，所述試劑吸收至少一些所述物質(zhì)。250.根據(jù)權(quán)利要求248的補(bǔ)充劑，其中，所述試劑阻滯至少一些所述物質(zhì)。251.根據(jù)權(quán)利要求248的補(bǔ)充劑，其中，所述可溶物質(zhì)為硫物質(zhì)。252.根據(jù)權(quán)利要求248的補(bǔ)充劑，其中，所述試劑選自聚乙烯醇、活性碳和硅酸鹽。253.根據(jù)權(quán)利要求248的補(bǔ)充劑，其具有至少與所述基本活性材料的放電容量一樣高的特定放電容量。254.根據(jù)權(quán)利要求239的補(bǔ)充劑，其具有至少為1.5Ah/cc的特定放電容量。255.根據(jù)權(quán)利要求239的陰極，其還包含Cu2O。256.一種電化學(xué)電池，其包含陽(yáng)極；陰極；以及被布置在所述陽(yáng)極與所述陰極之間的隔離膜，其中，至少部分所述陰極通常用MxCuyOz表示，其中M為能產(chǎn)生混合的氧化物化合物或絡(luò)合物的元素；1≤x≤5；1≤y≤5；且1≤z≤20。257.根據(jù)權(quán)利要求256的電化學(xué)電池，其中，M選自Mn、Ni、Co、Fe、Sn、V、Mo、Pb和Ag。258.根據(jù)權(quán)利要求256的電化學(xué)電池，其中，基于銅的混合氧化物材料還包含附加金屬“A”，A在化合物AMxCuyOz中表示。259.根據(jù)權(quán)利要求258的電化學(xué)電池，其中，“A”選自Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Mg、Sr和Ba。全文摘要本發(fā)明提供了一種電化學(xué)電池，其包含容器、布置在該容器內(nèi)的陰極和陽(yáng)極以及布置在該陰極與陽(yáng)極之間的隔離膜。該電池還包含補(bǔ)充劑，該補(bǔ)充劑或者包含在陰極之中，或者分離在陰極之外。還提供了與陰極中產(chǎn)生的可溶離子物質(zhì)反應(yīng)以防止該物質(zhì)向陽(yáng)極遷移的試劑。文檔編號(hào)H01M4/62GK101019252SQ200480041504公開(kāi)日2007年8月15日申請(qǐng)日期2004年12月10日優(yōu)先權(quán)日2003年12月10日發(fā)明者W·C·布尚,P·奇斯曼,G·J·戴維松,Z·金,E·莫滕森,E·恩澤貝特,K·拉馬斯瓦米,V·H·烏申請(qǐng)人:羅?？乒?