專利名稱：：具有改進(jìn)的正電極的鋰-二硫化鐵圓柱形電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：以及相關(guān)申請(qǐng)本發(fā)明涉及電化電池和制造這種電化電池的方法，具體涉及具有作為其主要電化活性物質(zhì)的鋰和二硫化鐵以及上面選擇性地沉積有電化活性物質(zhì)的正電極(以提高使用壽命和更有效地利用負(fù)電極的電化活性物質(zhì))的電化電池。本申請(qǐng)是2006年7月26日提交的美國(guó)申請(qǐng)系列第11/493,314號(hào)的部分繼續(xù)申請(qǐng)，其描述了特別適合此文所述發(fā)明使用的正性容器電池。通過(guò)引用將該申請(qǐng)合并至此文中。
背景技術(shù)：
：含有鋰正陽(yáng)極(positiveanode)的電化電池由于其重量輕、高壓、高電化當(dāng)量和良好的電導(dǎo)率或其他原因而變得受親睞。這種鋰電池一般可分為兩類原電池，例如鋰-二硫化鐵系統(tǒng)、鋰-亞硫酰氯系統(tǒng)和鋰-二氧化錳系統(tǒng)；和二次電池，其允許這種二次電池的再充電，例如鋰-離子、Li-PE0-LiClCVV04等等。與原鋰系統(tǒng)相比，從電池設(shè)計(jì)和化學(xué)角度來(lái)說(shuō)，二次鋰電池具有非常特殊的約束。許多二次電池需要嵌入(intercalating)鋰，意味著必須提供過(guò)量的鋰，因?yàn)樵诔潆?放電循環(huán)期間發(fā)生鋰的剝離(stripping)和重鍍(replating)。而且，這種多孔的、高表面積的嵌入鋰化合物非常有活性且容易形成短路樹(shù)枝狀晶體(dendrite)，從而帶來(lái)相當(dāng)大的安全顧慮。其他二次電池通常使用的材料包括但不限于聚合物、無(wú)機(jī)或固態(tài)電解質(zhì)，這些材料極大地不同于在原鋰電池中見(jiàn)到的材料，且通常比它們更昂貴。而且，二次電池固有的問(wèn)題，例如熱量控制、為改善充電畫(huà);改電循環(huán)而優(yōu)化輸入(input)和二次系統(tǒng)對(duì)自i文電的親和力9(affinity),往往導(dǎo)致二次電池設(shè)計(jì)的成本和復(fù)雜性顯著增高。最后，二次電池可具有非尋常的形狀因素(formfactor)(例如，棱形的、堆積式板狀電極，等等)和/或在許多通常的消費(fèi)應(yīng)用(consumerapplication)中并非廣泛或普遍實(shí)施的不標(biāo)準(zhǔn)的電壓輸出(例如，3.6V)。相反，原鋰電池設(shè)計(jì)的主要焦點(diǎn)圍繞安全、便宜的材料的選擇和可以商業(yè)上可行的生產(chǎn)量實(shí)施的方法來(lái)考慮。例如，盡管在二次電池中的大多數(shù)依賴于嵌入鋰的負(fù)電極必須與粘合劑(binder)混合并被涂布至箔載體上，但優(yōu)選的在鋰-二硫化鐵系統(tǒng)中的負(fù)電極是固體鋰金屬或鋰合金本身，而不需要任何涂層。原電池還必須依照標(biāo)準(zhǔn)尺寸和電壓要求(例如，1.5V和AA罐型號(hào))大規(guī)^^莫生產(chǎn)。政府規(guī)定對(duì)電化電池生產(chǎn)者關(guān)于某些輸入物(例如鋰)的類型和最大量強(qiáng)加了進(jìn)一步的限制(例如，目前，根據(jù)某些運(yùn)輸指南，鋰的最大為lg)。因此，因?yàn)殡娀钚暂斎胛锏男螤睢⒊叽绾土勘幌拗?，電化電池生產(chǎn)者必須謹(jǐn)慎地策劃他們的電池設(shè)計(jì)的所有方面，以提供改善的性能。同樣，因?yàn)楸幌M(fèi)者購(gòu)買的原電池必須被制成標(biāo)準(zhǔn)尺寸，如果內(nèi)部的陽(yáng)極和陰極物質(zhì)的利用可^皮優(yōu)化，那么能夠在較小的標(biāo)準(zhǔn)尺寸(例如，按體積來(lái)說(shuō)，R6型號(hào)或更小的型號(hào))中使電化活性物質(zhì)在體積上最大化，則可相當(dāng)大地提高使用壽命。另外，某些用在原鋰系統(tǒng)的正電極中的電化活性物質(zhì)——最值得注意的是二硫化鐵——在電池的放電期間經(jīng)歷相當(dāng)大的膨脹(有時(shí)尺寸增加至兩倍多)，從而對(duì)于如何構(gòu)建電^出了另外的困難。當(dāng)考慮到電化活性物質(zhì)必須與粘合劑和其他添加劑混合，以讓負(fù)電極物質(zhì)涂布至在整個(gè)放電循環(huán)中維持電接觸的導(dǎo)電載體上這個(gè)事實(shí)時(shí)，可能會(huì)進(jìn)一步增加與膨脹相關(guān)的困難。因此，原鋰電池(特別是鋰-二^5克化鐵系統(tǒng))的陰極設(shè)計(jì)，涉及對(duì)其他系統(tǒng)來(lái)說(shuō)不是必然固有的特別的考慮。鑒于以上所述，應(yīng)當(dāng)顯而易見(jiàn)的是，二次鋰電池的教導(dǎo)不會(huì)必然地適合在原鋰電池設(shè)計(jì)中遇到的顧慮。而且，需要這樣的電池設(shè)計(jì)，即其使得所有電化活性輸入物的使用量最小化并且使得所有電化活10性輸入物得到有效利用，同時(shí)還提供原鋰系統(tǒng)的細(xì)微差另U(nuance)。發(fā)明概述鑒于以上問(wèn)題和考慮，仍然需要一種原電化電池設(shè)計(jì)，其提供改善的電池性能并優(yōu)化用于電池中的活性物質(zhì)。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供電化電池，其表現(xiàn)出想要的電池性能特性，例如增加的電池容量，而不超出關(guān)于各種物質(zhì)(例如鋰)在電池中的量的強(qiáng)制性限度。本發(fā)明的另一目的是通過(guò)在正電極上使用電化活性物質(zhì)的選擇性沉積的結(jié)構(gòu)，而提供具有改善的鋰?yán)眯?、出乎意料的提高的容量以及?fù)電極和正電極之間改善的界面接觸的電化電池。本發(fā)明的另一目的是提供依賴于凍輥(jellyroll)結(jié)構(gòu)的電化電池，其中通過(guò)減少所使用的鋰的量(當(dāng)與常規(guī)電池設(shè)計(jì)(其中鋰圍繞凍輥結(jié)構(gòu)的最外圍延伸)相比時(shí))來(lái)降低材料成本。應(yīng)注意的是，前述目的只是示例性的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易地意識(shí)到，可根據(jù)以下實(shí)施方式的描述而被并入本發(fā)明中的許多優(yōu)點(diǎn)和改變，以及其所有的各種衍生物和等同物，所有這些都明確地^皮預(yù)期作為本公開(kāi)的一部分。因此，本發(fā)明的一個(gè)方面是原電化電池，其包含非嵌入的(non-intercalating)負(fù)性鋰電極和二硫化鐵正電極，它們被纏繞成凍輥結(jié)構(gòu)，其中隔離物^皮設(shè)置在兩個(gè)電極之間。凍輥與非水有機(jī)電解質(zhì)一起被設(shè)置在圓柱形外殼(housing)中。值得注意的是，二硫化鐵被涂布在襯底上，但以在載體的一個(gè)側(cè)面留下局部未涂布部分的方式涂布，所述局部未涂布部分由村底的一個(gè)軸向邊緣向其相對(duì)的軸向邊緣延伸。當(dāng)凍輥被產(chǎn)生時(shí)，此未涂布部分沿凍輥/電池容器的高度沿縱軸而延伸。可提供第二個(gè)局部未涂布部分，優(yōu)選在襯底的相對(duì)側(cè)面上，以形成第二個(gè)縱軸。這些縱軸可彼此重疊(即，彼此直接緊鄰，但位于襯底的相對(duì)側(cè)面上)或偏離(offset)。未涂布的部分隨后可^皮排列(align)在凍輥的外圍和/或最內(nèi)部核心上，而不需要將鋰放置在與未涂布部分相鄰的位置，減少了所需要的鋰的量并且總體上使得在構(gòu)建電池中節(jié)約成本。同時(shí)，盡管鋰輸入量減少了，但與具有額外的鋰的電池相比，按此設(shè)計(jì)的電池表現(xiàn)出增加的性能。本發(fā)明的另一方面是電化電池，其具有1.5V的標(biāo)稱電壓，使用鋰的負(fù)電極和具有^皮涂布在箔載體上的電化活性物質(zhì)的正電極制成。此處同樣地，使用隔離物將電極螺旋纏繞成凍輥，并將其與非水電解質(zhì)一起設(shè)置在圓柱形容器中。在此情況下，導(dǎo)電載體具有由箔的一個(gè)末端延伸至另一個(gè)末端且在任一側(cè)面沒(méi)有涂層的長(zhǎng)度方向部分，其優(yōu)選^f皮定向(orient)在凍輥的頂端。同上，至少一個(gè)未涂布部分延伸穿過(guò)箔載體的寬度。當(dāng)凍輥被纏繞時(shí)，優(yōu)選將未涂布部分定向在凍輥的最外圍上。如果提供多個(gè)未涂布部分，第一個(gè)和第二個(gè)未涂布部分可部分地或完全地重疊(即，彼此緊鄰，但位于箔載體的相對(duì)側(cè)面上)。但是，如果第三個(gè)未涂布部分纟皮提供在箔的與第一個(gè)未涂布部分相同的表面上，其必須通過(guò)涂布部分而與第一個(gè)未涂布部分分離開(kāi)(即，除未涂布的長(zhǎng)度方向部分以外，必須在第一個(gè)和第三個(gè)部分之間插入涂布部分)。本發(fā)明的這個(gè)方面又使鋰輸入量減少，同時(shí)與常規(guī)電池相比表現(xiàn)出更好的性能。本發(fā)明的另一方面是圓柱形電化電池，其包含含有不多于lg的鋰的負(fù)電極和具有二硫化鐵的正電極，所迷二硫化鐵被涂布在導(dǎo)電箔上，使得至少一個(gè)未涂布的縱向部分由箔的未涂布邊緣延伸穿過(guò)箔的寬度到達(dá)相對(duì)的邊緣。使用隔離物螺旋纏繞電極，并使用非水有機(jī)電解質(zhì)。當(dāng)被置于2000mA連續(xù)耗電測(cè)試(dmintest)(采用1.0V的截止電壓(cutoff))時(shí)，所產(chǎn)生的電池具有至少2400mAh的放電容量。與本發(fā)明的其他方面相同，此電池的特點(diǎn)是減少了鋰但提高了使用壽命。除非另有說(shuō)明，如此文所使用的，以下列出的術(shù)語(yǔ)4皮定義如下電化活性物質(zhì)——一種或多種化學(xué)化合物，其是電池的放電反應(yīng)的一部分且有助于電池放電容量，包括存在的雜質(zhì)和少量其他部分12(moiety);電化活性物質(zhì)混合物——固體電極物質(zhì)的混合物，其含有電極活性物質(zhì)，不包括集流體(currentcollector)和電極導(dǎo)線；平均粒度——組合物樣品的體積分布的平均直徑(MV);容量，放電——放電期間由電池產(chǎn)生的實(shí)際容量，通常以安培-時(shí)(Ah)或毫安-時(shí)(mAh)表示；容量，輸入——電極的理論容量，等于電極中每種活性物質(zhì)的重量乘以那種活性物質(zhì)的理論比容量，其中每種活性物質(zhì)的理論比容量根據(jù)以下計(jì)算確定[(96，487安培-秒/摩爾)/(克數(shù)/活性物質(zhì)的摩爾數(shù))]x(電子數(shù)/活性物質(zhì)的摩爾數(shù))/(3600秒/小時(shí))x(1000毫安時(shí)/安培-時(shí))；使用此等式，可計(jì)算出以下理論輸入物容量Li=3862.0mAh/g、S=1672.0mAh/g、FeS2=893.6mAh/g、CoS2=871.3mAh/g、CFX=864.3mAh/g、CuO=673.8mAh/g、C2F=623.0mAh/g、FeS=609.8mAh/g、CuS=560.7mAh/g、Bi203=345.1mAh/g、Mn02=308.3mAh/g、Pb2Bi205=293.8mAh/g和FeCuS2=292.1mAh/g);容量，電極界面——電極對(duì)電池理論放電容量的總貢獻(xiàn)，其基于部分活性物質(zhì)混合物中的活性物質(zhì)總量，并假設(shè)所有活性物質(zhì)完全反應(yīng)，其通常以Ah或mAh表示(當(dāng)只有電極條帶的兩個(gè)主要表面中的一個(gè)鄰近在相反電極中的活性物質(zhì)時(shí)，只有在電極的那個(gè)表面上的活性物質(zhì)(在固體集流體片的那個(gè)側(cè)面上的物質(zhì)，或者如果沒(méi)有固體集流體片，即為占電極一半厚度的物質(zhì))才決定界面容量)；電極載荷(electrodeloading)-每單位電極表面積的總物質(zhì)混合物千重，通常以克每平方厘米表示(g/cm2》電極密實(shí)度(electrodepacking)——每單位電極表面積的總物質(zhì)千重除以每單位電極表面積的理論活性物質(zhì)混合物千重，其基于混合物中固體物質(zhì)的真密度，通常以百分?jǐn)?shù)表示；界面高度，電極組件——組件中電極的界面表面平行于電池的縱軸的平均高度；界面體積，電極組件——電池室(cellhousing)內(nèi)的體積，由在容器側(cè)壁的內(nèi)表面垂直于電池縱軸的橫截面面積和電極組件界面高度來(lái)界定；標(biāo)稱的——由制造商指定的值，代表那種特性或性質(zhì)可纟皮預(yù)期的值；室溫——約2(TC至約25。C之間；螺旋纏繞電極——通過(guò)沿著電極條帶的長(zhǎng)度或?qū)挾壤p繞(例如圍繞心軸或中心核心纏繞)而被組合成組件的多個(gè)電極條帶；附圖簡(jiǎn)述通過(guò)閱讀本發(fā)明的詳細(xì)描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明將被更好地理解且其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明任何實(shí)施方式的鋰-二硫化鐵電化電池的橫截面的全視圖。圖2a和2b分別顯示根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施方式的被選擇性涂布的正陰極(positivecathode)的橫截面?zhèn)纫晥D和頂視圖，而圖2c顯示根據(jù)此實(shí)施方式制造的凍輥組件的橫截面頂視圖。圖3a、3b和3c分別顯示根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施方式的被選擇性涂布的正陰極的橫截面?zhèn)纫晥D、頂視圖和底視圖，而圖3d顯示根據(jù)此實(shí)施方式制造的凍輥組件的橫截面頂視圖。圖4a、4b和4c分別顯示根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施方式的被選擇性涂布的正陰極的橫截面?zhèn)纫晥D、頂視圖和底視圖，而圖4d顯示根據(jù)此實(shí)施方式制造的凍輥組件的橫截面頂視圖。圖5a、5b和5c分別顯示根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施方式的被選擇性涂布的正陰極的橫截面的側(cè)視圖、頂視圖和底視圖，而圖5d顯示根據(jù)此實(shí)施方式制造的凍輥組件的橫截面頂視圖。圖6a和6b顯示可在任何前述本發(fā)明的實(shí)施方式中實(shí)施的備選的被選擇性涂布的正陰極的總體頂視圖和/或底視圖。發(fā)明的詳細(xì)描述圖1圖示了可與本發(fā)明結(jié)合使用的代表性鋰-二石充化鐵電化電池的電池設(shè)計(jì)。值得注意的是，其他設(shè)計(jì)或結(jié)構(gòu)是可行的，只要這種其他設(shè)計(jì)或結(jié)構(gòu)依賴于凍輥電極組件，更具體地，依賴于如以下所描述的4皮選擇性圖案化(pattemed)的凍輥電極組件。本發(fā)明的電化電池通常是圓柱形的，且優(yōu)選具有比最大直徑更大的最大高度，且圓柱形容器具有比蓋子或端帽(endcap)更大的內(nèi)部體積容量。優(yōu)選地，電池的尺寸將符合標(biāo)準(zhǔn)尺寸(例如，IEC等)，包括但不限于"AA"、"AAA"和"AAAA"型號(hào)。但是，本發(fā)明也可適合于其他電池尺寸和形狀，和具有橢圓形或圓形凍輥電極組件、外罩、密封件和泄壓口設(shè)計(jì)等的電池。參考圖1，將更好理解本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，圖l顯示原電化電池110。電池110是AA型鋰二硫化鐵圓柱形電化電池(根據(jù)IEC命名法也稱作FR6),其中電極118、120以凍輥結(jié)構(gòu)^皮提供。電池IIO具有包括容器112的外罩，優(yōu)選具有封閉的底部和開(kāi)^t的頂端，以使得電池的組裝和封閉/密封簡(jiǎn)單化。美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)第2006/0046154號(hào)，其大體描述與本發(fā)明共同的一些圓柱形鋰二硫化鐵電化電池的特活性成分)，通過(guò)引用將其合并至此文中。沖艮據(jù)許多已知方法將電池封閉件(cellclosure)114固定在容器112的開(kāi)口端上方。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，電池封閉件114包括泄壓口113、上端蓋(upperterminalcover)115、村墊116和PTC142。上端蓋115可被容器112向內(nèi)巻褶的頂部邊緣和襯墊116保持在原位。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，容器112可在靠近頂端處具有凸緣(bead)或直徑減小的臺(tái)階，其軸向和/或徑向壓縮容器U2和電池封閉件114,從而形成基本上防漏的密封。值得注意的是，電池封閉件114(在更特定和優(yōu)選的實(shí)15施方式中，襯墊116)必須在容器112和端蓋H5之間提供電絕緣，以避免不想要的電池110的短路。電池封閉件114和容器110彼此結(jié)合工作，以為電池內(nèi)部部件(包括電極118、120和非水電解質(zhì)(在圖1中未示出))提供防漏密封。雖然在某些實(shí)施方式中，起初在兩端開(kāi)口的金屬管可代替罐而被使用，但電池容器112優(yōu)選是具有整體封閉的底部的金屬罐。容器112可以為任何合適的材料，非限制性的例子包括不銹鋼、鍍鎳不銹鋼、包鎳(nickelclad)或鍍鎳的鋼、鋁和其合金。例如，擴(kuò)散退火的(difftisionannealed)、低碳的、鋁鎮(zhèn)靜的(killed)SAE2006或等同的鋼(具有ASTM9至11的粒度并被等軸成稍微伸長(zhǎng)的晶粒形狀)，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中是優(yōu)選的。容器材料的選擇取決于許多因素，包括但不限于，電導(dǎo)率、耐腐蝕性、與電池內(nèi)的內(nèi)部部件和活性物質(zhì)的相容性和成本。電池封閉件114(包括端蓋115)必須也由導(dǎo)電材料制成，例如金屬、金屬合金或合適的導(dǎo)電塑料。適合的例子包括，但不限于，用于構(gòu)建容器的材料(已在上文討論)或其他已知的具有本文所討論的其他性質(zhì)的材料。除了在前面的段落中確定的需要考慮的事項(xiàng)外，蓋子形狀的復(fù)雜性、成形/加工/鑄造/擠出的容易度(ease)和與電池內(nèi)部部件的相容性都是要考慮的因素。電池蓋(cellcover)114和/或上端蓋115可具有簡(jiǎn)單的形狀，例如厚的、扁平的盤狀，或可具有更復(fù)雜的形狀，例如在圖1中所示的蓋子，且可被設(shè)計(jì)成當(dāng)在消費(fèi)電池組(consumerbattery)上可見(jiàn)時(shí)具有吸引人的外表。就端蓋115或電池蓋114位于泄壓口113之上來(lái)說(shuō)，各個(gè)蓋子通常具有一個(gè)或多個(gè)洞，以便于電池?fù)Q氣(venting)。襯墊116是電池蓋的不導(dǎo)電部分且被壓縮在罐112和蓋子114之間以密封這些元件的外圍邊緣，以防止腐蝕并阻止電解質(zhì)穿過(guò)這些元件、圍繞這些元件或在這些元件之間滲漏。襯墊116可由聚合物成分(polymericcomposition)制成，例如，熱塑性或熱固性聚合物，其成分部分地基于與電極118、120和在電池110中使用的電解質(zhì)的化學(xué)相容性。可被用在村墊116中的材料的例子包括但不限于，聚丙烯、聚苯硫醚、四氟化物-全氟烷基乙烯基醚共聚物、聚對(duì)苯二曱酸丁二醇酯(PBT)、乙雄四氟乙烯(ethylenetetrafluoroethylene)、聚鄰苯二酰胺，和前述材料的任何合適的組合或混合?？杀皇褂玫膬?yōu)選的聚丙烯是來(lái)自Wilmington,Delaware,USA的BasellPolyol印hins的PRO-FAX6524。優(yōu)選的聚苯石危醚可為購(gòu)自Shiner,Texas,USA的BoedekerPlastics,Inc.的TECHTRONPPS。優(yōu)選的聚鄰苯二酰胺為可購(gòu)自Alpharetta,Georgia的SolvayAdvancedPolymers的AmodelET1001L。除基礎(chǔ)樹(shù)脂(baseresin)(例如玻璃纖維等)外，聚合物還可含有增強(qiáng)用無(wú)機(jī)填料和有機(jī)化合物。選擇材料的一個(gè)重要的因素將依賴于用于電池的電解質(zhì)的低蒸汽透過(guò)率，在這點(diǎn)上，聚鄰苯二酰胺通常提供較好的性能。襯墊116可被涂布有密封劑(sealant),以提供更好的密封。乙烯丙烯二烯三元共聚物(EPDM)是合適的密封劑材料，但可使用其他合適的材料。正溫度系數(shù)(PTC)器件142也可被設(shè)置在端蓋115的外圍邊緣和電池蓋114之間。PTC142在電濫用條件(abusiveelectricalcondition)下充分地限制電流的流動(dòng)。在電池110的正常工作過(guò)程中，電流流動(dòng)通過(guò)PTC器件142。如果電池110的溫度達(dá)到異常高的水平，PTC器件142的電阻增加以減少電流流動(dòng)，從而使得PTC器件142減緩或防止由電濫用(例如外部短路、異常充電和強(qiáng)制深度放電)引起的電池持續(xù)的內(nèi)部加熱和壓力累積。然而，如果內(nèi)部壓力繼續(xù)累積至預(yù)定的釋放壓力，泄壓口113將被激活以釋放內(nèi)壓力。所以，此文所描述的電池事實(shí)上具有眾多的安全機(jī)制，盡管沒(méi)有一個(gè)這樣的機(jī)制對(duì)于本文描述和要求保護(hù)的發(fā)明是必不可少的。電池封閉件114包括作為安全機(jī)構(gòu)的泄壓口113，以避免內(nèi)壓力累積并防止在濫用情況下的電池解體。在一個(gè)實(shí)施方式中，電池蓋114包括球形泄壓口，其包括具有向內(nèi)突出的中心排氣井(we11)128的孔17洞，其中排氣孔130位于井128的底部。孔洞被排氣球132和薄壁熱塑性襯套(bushing)134密封，襯套被壓縮在排氣井128的垂直壁和排氣球132的外圍之間。當(dāng)電池內(nèi)壓力超過(guò)預(yù)定水平時(shí)，排氣球132,或排氣球132與襯套134,被擠出孔洞以從電池110釋放加壓的氣體。排氣村套134是由熱塑性材料制成的，該材料可抵抗在高溫(例如75。C)時(shí)的冷流。熱塑性材料包括基礎(chǔ)樹(shù)脂，例如乙烯-四氟乙烯、聚對(duì)苯二曱酸丁二醇酯、聚苯^ii醚、聚鄰苯二酰胺、乙烯氯-三氟乙烯、三氟氯乙烯、全氟烷氧基烷烴、氟化全氟乙烯聚丙烯和聚醚醚酮。乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚苯^5危醚(PPS)、聚對(duì)苯二曱酸丁二醇酯(PBT)和聚鄰苯二酰胺是優(yōu)選的?？赏ㄟ^(guò)添加熱穩(wěn)定填料來(lái)改性樹(shù)脂，以給排氣襯套提供在高溫時(shí)所需的密封和排氣特性。村套可由熱塑性材料注射成型。TEFZELHT2004(具有25重量％的碎玻璃填料的ETFE樹(shù)脂)是優(yōu)選的熱塑性材料。排氣球132可由任何合適的材料制成，該材料與電池內(nèi)容物穩(wěn)定接觸并提供想要的電池密封和排氣特性。可使用玻璃或金屬(例如不銹鋼)。在另一實(shí)施方式中，泄壓口113可包括單層或?qū)訝畈箟嚎?foilvent)。這種箔泄壓口阻止蒸汽透過(guò)，且必須與電極118、120和電解質(zhì)化學(xué)性相容。任選地，這種箔泄壓口也可包括由壓力、超聲能和/或熱激活的粘性成分，以進(jìn)一步完善密封。雖然其他材料是可行的，且可改變層壓材料中的層的數(shù)目，但在優(yōu)選的實(shí)施方式中，可使用由定向的(oriented)聚丙烯、聚乙烯、鋁和低密度聚乙烯組成的四層的泄壓口。泄壓口可以被巻褶、熱封和/或機(jī)械地保持在電池密封件114中的孔洞上。值得注意的是，使用這種泄壓口增加了電化活性物質(zhì)可利用的電池110的內(nèi)部容量。特別地，可理解，應(yīng)使用適當(dāng)?shù)牟牧喜⒈仨毦S持電連接，可使用與在美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)第2005/0244706號(hào)(通過(guò)引用將其合并至此文中)中公開(kāi)的箔泄壓口相似的箔泄壓口。電池110包括正電極118和負(fù)電極120,它們以凍輥結(jié)構(gòu)^皮螺旋纏繞在一起，并在正電極118和負(fù)電極120之間設(shè)置隔離物。為了使電池內(nèi)部體積最大化，優(yōu)選使用圓形電極組件。負(fù)電極120包含純鋰箔或純鋰薄片或被選擇用來(lái)增強(qiáng)負(fù)電極120的電導(dǎo)率、延性、加工性能(processingcapability)或機(jī)械強(qiáng)度的鋰合金。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，鋰可與以重量計(jì)為0.1%至2.0%的鋁熔合，最優(yōu)選的合金具有以重量計(jì)為約0.5%的鋁。這樣的材料可從ChemetallFooteCorp.,KingsMountain,NC,USA獲得。根據(jù)電池的極性，導(dǎo)電元件或陽(yáng)極極耳(anodetab)122被沿著電極118的至少一部分而固定連接至負(fù)電極118，以將電流傳導(dǎo)至電池110的負(fù)極端。由于鋰的性質(zhì)，這種連接可通過(guò)簡(jiǎn)單的壓力接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述壓力接觸將陽(yáng)極極耳122的一端嵌入負(fù)電極的一部分，或通過(guò)將元件的一端壓在鋰箔的表面上來(lái)實(shí)現(xiàn)。雖然元件可4皮連接至電極120上的其他和/或多個(gè)位置，但在優(yōu)選的實(shí)施方式中，陽(yáng)極極耳122沿著凍輥電極組件119的最外圍而連接至負(fù)電極。陽(yáng)極極耳122作為電導(dǎo)線或極耳而將負(fù)電極120電連接至電池容器112。在另一實(shí)施方式中，可能制造"反極性電池"，其中導(dǎo)電元件(未示出)在負(fù)電極120和電池封閉件114的一部分之間實(shí)現(xiàn)電接觸，從而賦予封閉件114(更具體的是端蓋115)負(fù)極性。這種導(dǎo)電元件可由優(yōu)選金屬或金屬合金的材料制成，它們因其延性、機(jī)械強(qiáng)度、電導(dǎo)率和與電池IIO內(nèi)的電化活性物質(zhì)(包括電解質(zhì))的相容性而被選擇。雖然鋼、鎳、銅和其他類似材料可能是可行的，但其中一個(gè)優(yōu)選的材料是鍍鎳?yán)滠堜?。集流體(未示出)也可被包括為負(fù)電極118的一部分，例如，以當(dāng)鋰被消耗時(shí)，維持在放電期間負(fù)電極內(nèi)的電連續(xù)性(electricalcontinuity),當(dāng)負(fù)電極包括集流體時(shí)，因?yàn)殂~的電導(dǎo)率的原因，其可由銅制成，但可使用其他導(dǎo)電金屬，只要它們?cè)陔姵貎?nèi)部是穩(wěn)定的。集流體本身可被完整地成形，或可被單獨(dú)地附著至鋰或鋰合金。這樣的集流體與上述陽(yáng)極極耳分離開(kāi)，但可與其結(jié)合使用或可代替其使用。19正電極ll'8包含電化活性物質(zhì)，所述電化活性物質(zhì)以選擇性涂布的或"圖案化的"構(gòu)造被附著在導(dǎo)電箔的兩個(gè)側(cè)面上。箔可以是鋁或其他合適的材料，慮及適當(dāng)?shù)牧髯冃再|(zhì)以粘附電化活性物質(zhì)。電化活性物質(zhì)優(yōu)選為二石克化4^。它們的精確性質(zhì)將在以下更為詳細(xì)地描述。使用隔離物(未示出，但沿著電極118、120之間的所有界面接觸點(diǎn)設(shè)置)將正電極118與負(fù)電極120螺旋纏繞，以形成凍輥電極組件119。正電極118形成凍輥結(jié)構(gòu)119的最外層纏繞。纏繞前，電極118、120的寬度基本對(duì)應(yīng)于沿容器112的縱向長(zhǎng)度延伸的軸。正電極118和負(fù)電極120的上端優(yōu)選是同延的(co-extensive)，其中集流體與每個(gè)電極相聯(lián)，且集流體被定位以與末端(與容器112的底部或側(cè)面相聯(lián))和電池封閉件114適當(dāng)?shù)仉娊佑|?；蛘撸姌O118或120其中一個(gè)可具有沿凍輥電極組件119的頂部被定向的邊緣，該邊緣基本上與所使用的隔離物的上軸末端高度相等，因而該邊緣不伸出，而另一個(gè)電極被故意制成較大尺寸，以利于增強(qiáng)與電池封閉件114和/或容器112的底部的電連接。雖然以下幾個(gè)實(shí)施方式的目的是提供凍輥電極組件，其中負(fù)電極部分地沿最外圍延伸以讓陽(yáng)極極耳附著在最外圍，從而消除刺破隔離物和造成電池短路的風(fēng)險(xiǎn)，但應(yīng)該理解的是，在凍輥中正電極可與負(fù)電極的末端重疊(即真正形成凍輥的整個(gè)最外層)，且可提供額外的隔離物或絕緣，以克服短路的風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)檎姌O形成了凍輥組件119最外圍的絕大部分，所以容器112可作為電化電池110的正極端(其中集流體組件(collectorassembly"14與負(fù)電極120配置在一起，以作為負(fù)極端)?；蛘撸蓢@最外層纏繞物(wind)設(shè)置絕緣材料，例如隔離物或其他合適的絕緣膠帶，以防止電池110的短路。在此選擇方案中，電化活性物質(zhì)未沿正電極118的箔載體的頂部軸向邊緣被涂布，從而減少了鋰輸入量(與鋰形成最外層纏繞物的情況相比)且通常使得更好地利用電池中的電化活性物質(zhì)(與二硫化鐵被涂布在最外層纏繞物上但因?yàn)槿狈︵徑匿嚩鴽](méi)有被消耗的情況相比)。此未^f皮涂布的部分向上延伸進(jìn)入電池封閉件114,且可能被絕緣錐體146部分地套住(collar)，在絕緣錐體那里其與接觸彈簧148電接觸。因此，箔栽體優(yōu)選用作正電極的集流體，但可另外提供單獨(dú)的集流體，并焊接或整體嵌入正電極表面，且具有與上述負(fù)電極集流體相似的設(shè)計(jì)考慮事項(xiàng)/參數(shù)。電池110的正電極118可含有一種或多種活性物質(zhì)，通常是微粒形式。如果電化活性物質(zhì)不是唯一的，二硫化鐵(FeS2)為主要成分(即，按重量計(jì)至少50。/。)以實(shí)現(xiàn)下述圖案化(patteming)的最大利益，也可使用任何其他活性物質(zhì)，例如Bi203、C2F、CFX、(CF)n、CoS2、CuO、CuS、FeS、FeCuS2、Mn02、Pb2Bi20"。S。不管怎樣，陰極物質(zhì)的選擇將在化學(xué)相容性和總體電池性能方面直接影響最佳電解質(zhì)，因而封閉件114必須根據(jù)所選擇的物質(zhì)被特定地設(shè)計(jì)。正電極118中的電化活性物質(zhì)被涂布在箔栽體(例如鋁)上，電化活性物質(zhì)的厚度(包括箔和涂層的厚度)優(yōu)選小于約500pm(20密爾)且更優(yōu)選的厚度為150-38(Him(6-15密爾)。電化活性物質(zhì)通常為微粒形式，優(yōu)選的活性物質(zhì)是二硫化鐵。在Li/FeS2電池中，活性物質(zhì)包含至少大于50重量％的FeS2。更優(yōu)選地，Li/FeS2電池正電極的活性物質(zhì)通常包含至少95重量％的FeS2，理想的是包含至少99重量％的FeS2,且優(yōu)選地，F(xiàn)eS2是唯一的活性正電極物質(zhì)。具有純度至少為95重量％的電池級(jí)FeS2可從AmericanMinerals,Inc.,Camden，NJ,USA;ChemetallGmbH,Vienna,Austria;WashingtonMills,NorthGrafton,MA;和KyaniteMiningCorp.,Dillwyn，VA,USA獲得。用在電化電池陰極中的黃鐵礦或二硫化鐵(FeS2)顆粒通常來(lái)自被粉碎、熱處理和碾磨的天然礦石。研磨的細(xì)度受顆粒與空氣和濕氣的反應(yīng)性的限制。大的二硫化鐵顆粒尺寸可影響生產(chǎn)過(guò)程(例如砑光)，導(dǎo)致襯底變形、涂層與村底的結(jié)合的斷裂以及由隔離物損壞引起的故障。但是，當(dāng)粒度被減小時(shí)，其表面積被增大且被風(fēng)化。風(fēng)化是氧化過(guò)程，其中二硫化鐵與濕氣和空氣反應(yīng)形成硫酸鐵。風(fēng)化過(guò)程導(dǎo)致酸度增加和電化活性的減小。最終，黃鐵礦顆粒的優(yōu)選粒度為1至30pm,且更優(yōu)選為1.5至15pm,且最優(yōu)選的為2-6pm。FeS2的平均粒度優(yōu)選被預(yù)先確定并通過(guò)濕磨法(例如介質(zhì)研磨(mediamill))或利用非機(jī)械研磨裝置的干磨法(例如噴射研磨(jetmill))制成。由平均粒度減小的FeS2顆粒制備的電化電池，無(wú)論電池尺寸，在任何給定的放電深度都表現(xiàn)出增加的電池電壓。較小的FeS2顆粒還使得在集流體上的正電極物質(zhì)的涂層可能較??；例如，仍可使用小于10的涂層。優(yōu)選的FeS2材料及其制備方法已在美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)第20050233214A1號(hào)和第20050277023Al號(hào)中揭露，通過(guò)引用將兩篇申請(qǐng)全部合并至此文中。除了活性物質(zhì)，正電極混合物含有其他物質(zhì)。通常使用粘合劑來(lái)將微粒物質(zhì)結(jié)合在一起，并將混合物粘附至集流體。可添加一種或多種導(dǎo)電物質(zhì)，例如金屬、石墨和炭黑粉末，以給混合物提供改善的電導(dǎo)率。所使用的導(dǎo)電物質(zhì)的量可取決于以下因素，例如活性物質(zhì)和粘合劑的電導(dǎo)率、在集流體上的混合物的厚度和集流體設(shè)計(jì)。也可使用少量的多種添加劑以促進(jìn)正電極制造和電池性能。以下是用于Li/FeS2電池正電極的活性物質(zhì)混合物材料的例子。石墨來(lái)自TimcalAmerica,Westlake,OH,USA的KS-6和TIMREXMX15級(jí)合成石墨。炭黑來(lái)自ChevronPhillipsCompanyLP,Houston,TX,USA的C55級(jí)乙炔黑或來(lái)自SoltexofHouston,TX,USA的SN2AYS乙炔黑。粘合劑由PolymontPlasticsCorp.(之前的Polysar,Inc.)制造并可從HarwickStandardDistributionCorp.,Akron,OH,USA獲得的乙烯/丙烯共聚物(PEPP);非離子水溶性聚環(huán)氧乙烷(PEO):來(lái)自DowChemicalCompany,Midland,MI,USA的POLYOX;和來(lái)自KratonPolymers,Houston,TX的G1651級(jí)苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物。添加劑由MicroPowdersInc.,Tarrytown,NY,USA制造的FLUOHT微粉化聚四氟乙烯(PTFE)(可購(gòu)自Dar-TechInc.,Cleveland,OH,USA)和來(lái)自DegussaCorporationPigmentGroup,Ridgefield.NJ的AEROSIL200級(jí)火成二氧化硅。優(yōu)選的制造FeS2正電極的方法是將在高揮發(fā)性有機(jī)溶劑(例如三氯乙烯)中的活性物質(zhì)混合物材料的淤漿輥涂在鋁箔片的兩個(gè)側(cè)面上、干燥涂層以除去溶劑、砑光被涂布的箔以壓緊涂層、將被涂布的箔分裂成所需寬度并將分裂的正電極材料的條帶切割成所需長(zhǎng)度。使用小粒度的正電極物質(zhì)以使刺破隔離物的風(fēng)險(xiǎn)最小化是合乎需要的。例如，在使用前，優(yōu)選通過(guò)230目(63^m)的篩子來(lái)篩選FeS2。通常的涂層厚度是100nm和更小圖2a至5d(包括圖2a和5d),圖示了涂層圖案，其幫助表現(xiàn)出本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的特征，在每種情況中，F(xiàn)eS2和相關(guān)的粘合材料(全部都在上文描述過(guò))只是被選擇性地沉積在鋁箔的一個(gè)或兩個(gè)側(cè)面的多個(gè)部分上。例如，圖2a和2b顯示在凍輥結(jié)構(gòu)內(nèi)的螺旋纏繞之前的正電極，而圖3a-3c、4a-4c和5a-5c顯示未被纏繞的正電極的不同的實(shí)施方式。由A-A界定的線條在每組圖(例如，圖2a-2b、圖3a-3c等)中是相同的，但線條A-A還界定了徑向軸，沿著該軸，圖示出圖2c、3d、4d和5d的橫截面圖。參考圖2a，正電極218包含箔載體250的兩個(gè)界面?zhèn)让?S和2S。在圖2a中，顯示的是箔載體250關(guān)于其厚度的橫截面。電化活性物質(zhì)被沉積在界面?zhèn)让?S的涂布區(qū)域251，使得未涂布區(qū)域261沿界面?zhèn)让?S祐瀑露出來(lái)。值得注意的是，如涂布區(qū)域252所示，界面?zhèn)让?S具有沿其在線條A-A方向上的整個(gè)長(zhǎng)度被涂布的電化活性物質(zhì)。圖2b圖示了界面?zhèn)让?S的頂視圖。此處，可明顯看出，未涂布區(qū)域261沿著箔載體250的寬度、或更優(yōu)選地當(dāng)箔載體250被螺旋纏繞時(shí)沿著凍輥的縱軸、或最優(yōu)選地(如在圖中所示)沿著箔載體250的縱向邊緣延伸。任選地，代替集流體，如現(xiàn)有技術(shù)已知的，可在兩個(gè)界面?zhèn)让?S和2S上提供軸向未涂布邊緣270，以當(dāng)電極218與隔離物和負(fù)電極螺旋纏繞時(shí)建立與容器或電池封閉件組件的電連通(electricalconnectivity)。圖2c顯示當(dāng)按以上所述與負(fù)電極220和隔離物(未示出，但沿著正電極218和負(fù)電極220之間的所有界面接觸點(diǎn)設(shè)置)螺旋纏繞正電極218時(shí)，所產(chǎn)生的凍輥電極219沿線條A-A的徑向橫截面。值得注意的是，未涂布區(qū)域216被沿著凍輥電極組件219的最外圍設(shè)置，導(dǎo)致產(chǎn)生貫穿全文所述的好處和進(jìn)步。負(fù)電極220可被纏繞成部分地沿著最外圍延伸(如圖所示)，使得陽(yáng)極極耳(在圖2c中未示出但在上文描迷過(guò))可被附著在電極218、220之間的界面區(qū)域，而不會(huì)增加刺穿隔離物進(jìn)而導(dǎo)致電池短路的風(fēng)險(xiǎn)。另一個(gè)實(shí)施方式^^圖示在圖3a、3b和3c中。此處，兩個(gè)未涂布區(qū)域被提供在箔載體的相對(duì)界面?zhèn)让嫔?。更具體地，首先參考圖3a，正電極318包含箔載體350的兩個(gè)界面?zhèn)让?S和2S。在圖3a中，顯示的還是箔載體350關(guān)于其厚度的橫截面。電化活性物質(zhì)^皮沉積在界面?zhèn)让?S的涂布區(qū)域351,使得未涂布區(qū)域361沿著界面?zhèn)让?S被暴露出來(lái)。相似地，界面?zhèn)让?S具有沉積在涂布區(qū)域352的電化活性物質(zhì)，以留下未涂布區(qū)域362。圖3b接著圖示了界面?zhèn)让?S的頂視圖，而相應(yīng)的圖3c顯示了界面?zhèn)让?S的頂視圖。同上，在圖3b中，未涂布區(qū)域361沿著箔載體350的寬度、或更優(yōu)選地當(dāng)箔載體350被螺旋纏繞時(shí)沿著凍輥的縱軸、或最優(yōu)選地(如在圖中所示)沿著箔栽體的縱向邊緣延伸，而在圖3c中，未涂布區(qū)域362沿著界面?zhèn)让?S的相對(duì)的寬度或縱向邊緣延伸。同樣，軸向未涂布邊緣370可任選地被提供來(lái)替代集流體，以當(dāng)與隔離物和負(fù)電極螺旋纏繞電極318時(shí)建立與容器或電池封閉件組件的電連通。圖3d顯示當(dāng)按以上所述與負(fù)電極320和隔離物(未示出，但沿著正電極318和負(fù)電極320之間的所有界面接觸點(diǎn)設(shè)置)螺旋纏繞正電極318時(shí)，所產(chǎn)生的凍輥電極319沿線條A-A的徑向橫截面。值得注意的是，未涂布區(qū)域316被沿著凍輥電極組件319的最外圍設(shè)置，而未涂布區(qū)域362位于凍輥319的最內(nèi)部核心。同樣，負(fù)電極320優(yōu)選部分地沿著最外圍延伸，以提供沿著凍輥319的縱軸，使陽(yáng)極極耳(未示出)可被安全地和牢固地放置。同上，所產(chǎn)生的電池具有改善的使用壽命和減少的鋰輸入量，所有這些在以下被更詳細(xì)地描述。第三種實(shí)施方式^皮圖示在圖4a、4b和4c中。此處，兩個(gè)未涂布區(qū)域被提供在箔載體的單個(gè)界面?zhèn)让嫔?，其中第三個(gè)未涂布區(qū)域被形成在相對(duì)的側(cè)面上。更具體地，首先參考圖4a，正電極418包含箔載體450的兩個(gè)界面?zhèn)让?S和2S。在圖4a中，顯示的是箔載體450關(guān)于其厚度的橫截面。電化活性物質(zhì)被沉積在界面?zhèn)让?S的涂布區(qū)域451上，使得未涂布區(qū)域461a、461b沿著界面?zhèn)让?S被暴露出來(lái)，優(yōu)選區(qū)域461a和461b位于蕩載體450的相對(duì)縱向邊緣上。界面?zhèn)让?S具有沉積在涂布區(qū)域452上的電化活性物質(zhì)，以留下未涂布區(qū)域462，優(yōu)選正好位于區(qū)域461b的下方。區(qū)域461b和區(qū)域462的至少一部分可被合并為心軸以使螺旋纏繞過(guò)程簡(jiǎn)單化或促進(jìn)該過(guò)程。圖4b圖示了界面?zhèn)让?S的頂視圖，而相應(yīng)的圖4c顯示界面?zhèn)让?S的頂視圖。如在圖4b中，未涂布區(qū)域461a沿著箔載體450的第一寬度、或更優(yōu)選地當(dāng)箔載體450被螺旋纏繞時(shí)沿著凍輥的縱軸且最優(yōu)選地(如圖中所示)沿著箔載體450的縱向邊緣延伸，且461b沿著其相對(duì)的寬度/軸/邊緣延伸，而在圖4c中，未涂布區(qū)域462沿著界面?zhèn)让?S的相反的縱向?qū)挾?軸/邊緣延伸，其恰好緊鄰未涂布區(qū)域461a、461b中的一個(gè)，或與它們偏離。同樣，軸向未涂布邊緣470可任選地4皮提供來(lái)替代集流體，以當(dāng)與隔離物和負(fù)電極螺旋纏繞電極418時(shí)建立與容器或電池封閉件組件的電連通。圖4d顯示了當(dāng)按以上所述與負(fù)電極420和隔離物(未示出，但沿著正電極418和負(fù)電極420之間的所有界面接觸點(diǎn)設(shè)置)螺旋纏繞正電極418時(shí)，所產(chǎn)生的凍輥電極419沿線條A-A的徑向橫截面。值得注意的是，未涂布區(qū)域461被沿著凍輥電極組件419的最外圍設(shè)置，而未涂布區(qū)域462位于凍輥419的最內(nèi)部核心。由于上述原因，區(qū)域461b也位于凍輥419的最內(nèi)部的前沿。同樣，負(fù)電極420優(yōu)選部分地沿著最外圍延伸，以提供沿著凍輥419的縱軸，使陽(yáng)極極耳(未示出)可4皮安全地和牢固地放置。同上，所產(chǎn)生的電池具有提高的使用壽命和減少的鋰輸入量，所有這些在以下^f皮更詳細(xì)地描述。第四個(gè)實(shí)施方式^皮圖示在圖5a、5b和5c中。此處，兩個(gè)未涂布區(qū)域被提供在箔載體的每個(gè)界面?zhèn)让嫔稀８唧w地，首先參考圖5a,正電極518包含箔栽體550的兩個(gè)界面?zhèn)让?S和2S。在圖5a中，顯示的是箔載體550關(guān)于其厚度的橫截面。電化活性物質(zhì)被沉積在界面?zhèn)让?S的涂布區(qū)域551上，使得未涂布區(qū)域561a、561b沿著界面?zhèn)让?S^皮暴露出來(lái)，優(yōu)選區(qū)域561a和561b位于箔載體550的相對(duì)縱向邊緣上。界面?zhèn)让?S具有沉積在涂布區(qū)域552上的電化活性物質(zhì)，以留下未涂布區(qū)域562a、562b，優(yōu)選562a排列在562b的下方且區(qū)域562b恰好緊鄰區(qū)域561a。雖然與其他實(shí)施方式相比可能需要稍微多些隔離物以防止在未涂布區(qū)域的短路，但就給螺旋纏繞操作的心軸提供未涂布部分而言，以及就以較不苛求的容差(lessexactingtolerance)切割和按一定大小制作電極518而言，這些未涂布區(qū)域使得制造過(guò)程簡(jiǎn)單化。具體地，圖5d的區(qū)域580指示出了可能需要這樣的過(guò)量的隔離物或絕緣材料的位置。應(yīng)當(dāng)理解的是，這種過(guò)量的材料也可^l用于本發(fā)明的任何實(shí)施方式中，以便按照比原本可能的容差更寬松的容差，使大的連續(xù)電極巻的生產(chǎn)筒單化。就任何未涂布區(qū)域都位于正電極的內(nèi)部寬度上而言(即，當(dāng)凍輥電極結(jié)構(gòu)意味著未涂布區(qū)域位于除凍輥的最外圍或最內(nèi)部核心外的任何位置時(shí)的所有情況)，這種過(guò)量的隔離物/絕緣區(qū)域也是必要的。圖5b圖示了界面?zhèn)让?S的頂;f見(jiàn)圖而相應(yīng)的圖5c顯示界面?zhèn)让?S的頂4見(jiàn)圖。例如在圖5b中，未涂布區(qū)域561a沿箔載體550的第一個(gè)縱向邊緣延伸，且561b沿其相對(duì)邊緣延伸，而在圖5c中，未涂布區(qū)域562a、562b沿界面?zhèn)让?S的相反的縱向邊緣延伸。同樣，軸向或縱向未涂布邊緣570可^皮任選提供來(lái)代替集流體，以當(dāng)與隔離物和負(fù)電極螺旋纏繞電極518時(shí)建立與容器或電池封閉件組件的電連通圖5d顯示當(dāng)按以上所述與負(fù)電極520和隔離物(未示出，但沿著26正電極518和負(fù)電極520之間的所有界面接觸點(diǎn)設(shè)置)螺旋纏繞正電極518時(shí)，所產(chǎn)生的凍輥電極519沿線條A-A的徑向橫截面。值得注意的是，未涂布區(qū)域561a被沿著凍輥電極組件519的最外圍設(shè)置，而未涂布區(qū)域562a位于凍輥519的最內(nèi)部核心。區(qū)域561b也位于凍輥519的最內(nèi)部前沿上，且區(qū)域562b雖然不位于其最外圍上，^L靠近最外纏繞物。同樣，負(fù)電極520優(yōu)選部分地沿著最外圍延伸，以提供沿著凍輥M9的縱軸，使陽(yáng)極極耳(未示出)可被安全地和牢固地放置。同上，所產(chǎn)生的電池具有提高的使用壽命和減少的鋰輸入量，所有這些在以下被更詳細(xì)地描述。圖6a和6b顯示可在此文所述的任何一個(gè)實(shí)施方式中實(shí)施的備選涂布模式。參考圖6a，顯示的是正電極618的頂視圖或底視圖。此處，沿著正電極618的長(zhǎng)度方向邊緣除去無(wú)物質(zhì)(massfree)區(qū)域，使得只有未涂布區(qū)域沿著電極的寬度設(shè)置(如未涂布部分660所示)。同上，正電極混合物^皮涂布在區(qū)域651中，所述混合物包括電化活性物質(zhì)(例如二硫化鐵)、任何任選的粘合劑、導(dǎo)電物質(zhì)和加工助劑。值得注意的是，此圖案可在一個(gè)或兩個(gè)界面?zhèn)让嫔袭a(chǎn)生(例如，在圖2a、3a、4a或5a的任何一個(gè)中的正電極的1S和/或2S),且當(dāng)兩個(gè)界面?zhèn)让鎊f皮涂布時(shí)，它們可彼此緊鄰或彼此偏離。相似地，在圖6b中，兩個(gè)未涂布區(qū)域660a、660b隨同正電極混合物651—起^皮圖案化在電極618上。如在圖6a中，此圖案可祐j文置在正電極618的一個(gè)或兩個(gè)側(cè)面上，其中每個(gè)側(cè)面上的各自的未涂布區(qū)域660a、660b彼此緊鄰或偏離。在圖6a和6a中，優(yōu)選的排列是未涂布區(qū)域被設(shè)置在電極的相反的寬度方向邊緣處，涂布區(qū)域被插入在它們之間。一般來(lái)說(shuō)，所有上述結(jié)構(gòu)使得不需要圍繞凍輥電極的最外纏繞層提供電化活性物質(zhì)。此特點(diǎn)甚至更重要，因?yàn)楝F(xiàn)有電池的最流行設(shè)計(jì)不僅需要電化活性物質(zhì)，而且以負(fù)電極鋰的形式提供，負(fù)電極鋰很昂貴且難以處理。因此，本發(fā)明的電池的鋰輸入量被減少，但是，如在以下更詳細(xì)討論的，觀察到性能方面許多未預(yù)料到的進(jìn)步。而且，應(yīng)注意的是，上述未涂布區(qū)域不需要沿著凍輥的整個(gè)縱向長(zhǎng)度延伸。但是，本發(fā)明的最大程度的益處是根據(jù)上述實(shí)施方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。就未涂布區(qū)域在箔的寬度方向邊緣的相對(duì)側(cè)面上彼此直接緊鄰來(lái)說(shuō)，此未涂布部分可使得凍輥纏繞程序簡(jiǎn)單化。此處，未涂布區(qū)域定向于纏繞心軸的內(nèi)部，隔離物和負(fù)電極物質(zhì)以層狀形式被提供，凍輥電極組件隨后被纏繞。因?yàn)槲赐坎疾饕ㄏ蛴诶p繞心軸的內(nèi)部，此纏繞程序?qū)?dǎo)致未涂布區(qū)域形成凍輥的非折疊核心(non-collapsingcore)(如在圖4d中所見(jiàn)的)。這種非折疊核心不需要在纏繞程序開(kāi)始時(shí)利用更加昂貴的隔離物或負(fù)電極物質(zhì)，從而導(dǎo)致制造商成本的節(jié)約。同時(shí)，祐:提供在纏繞心軸中的未涂布寬度方向邊緣不應(yīng)包含太多的完全未涂布材料(即，在襯底的相對(duì)側(cè)面上彼此緊鄰的未涂布區(qū)域)以至于折疊于自身之上或者當(dāng)從心軸上脫離后壓縮成沿著凍輥的縱軸的實(shí)體軸向核心。或者換句話說(shuō)，所產(chǎn)生的凍輥電極組件不應(yīng)該被纏的太緊，且不應(yīng)當(dāng)具有太多的未涂布的寬度方向部分。優(yōu)選地，這意味著未涂布部分不應(yīng)延伸超過(guò)心軸的一個(gè)完整的纏繞環(huán)(windingrevolution),來(lái)看電池110的其余特點(diǎn)，可使用絕緣錐體146(在圖1中未示出)來(lái)包圍正電極和/或任何與其一起使用的集流體，以進(jìn)一步減小電池短路的可能性。環(huán)形絕緣錐體146優(yōu)選被設(shè)置在罐的凸緣和凍輥電極組件119的頂部之間。優(yōu)選地，只有正電極箔載體的未涂布部分270(在圖2b中，或適當(dāng)?shù)?，任何其他附圖中)的未涂布部分將需要被絕緣錐體146圍住。無(wú)論如何，應(yīng)當(dāng)注意避免使絕緣錐體146不必要地壓縮凍輥電極組件119的頂端，因?yàn)檫@種壓縮可導(dǎo)致電池110不想要的短路。也可能將未涂布部分270(在圖2b中或適當(dāng)?shù)?，在任何其他附圖中)定向，以接觸電池外罩的底部，從而不需要絕緣錐體146。用于鋰電池，特別是鋰二硫化鐵電池的電解質(zhì)是非水電解質(zhì)，其僅含有作為污染物的非常少量的水(例如，根據(jù)所使用的電解質(zhì)鹽，以重量計(jì)為每百萬(wàn)份不超過(guò)約500份)。可使用適合與鋰和活性正電極物質(zhì)一起使用的任何非水電解質(zhì)。電解質(zhì)含有一種或多種溶解在有機(jī)溶劑中的電解質(zhì)鹽。合適的鹽取決于陽(yáng)極和陰極活性物質(zhì)和所需的電池性能，但例子包括溴化鋰、高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、六氟磷酸鉀、六氟胂酸鋰、三氟曱磺酸鋰和碘化鋰。合適的有機(jī)溶劑包括一種或多種以下溶劑碳酸二曱酯；碳酸二乙酯；碳酸二丙酯；碳酸曱'乙酯；碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯；碳酸-l,2-丁二醇酯(l,2-butylenecarbonate);碳酸-2,3-丁二醇酯；甲酸甲酯(methaformate);"丁內(nèi)酯；環(huán)丁砜；乙腈；3,5-二曱基異噁唑；n，n-二曱基曱酰胺；和醚。鹽和溶劑混合將提供足夠的電解電導(dǎo)率和電導(dǎo)率以滿足在所需溫度范圍內(nèi)的電池放電需求。當(dāng)醚被用在溶劑中時(shí)，它們通常提供低粘度、良好的濕潤(rùn)能力、良好的低溫放電性能和高速放電性能。合適的醚包括，但不限于，無(wú)環(huán)醚(例如1,2-二曱氧基乙烷(DME);l，2-二乙氧基乙烷；雙(曱tt乙基)醚；三甘醇二曱醚、四甘醇二曱醚和二乙醚)、環(huán)醚(例如1，3-二氧戊環(huán)(DIOX)、四氫呋喃、2-曱基四氫呋喃和3-甲基-2-噁唑烷S同)和它們的混合物。也可能使用額外的共溶劑(以上所列的或本領(lǐng)域已知的)。特別是對(duì)于Li/FeS2，合適的鹽的例子包括溴化鋰、高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、六氟磷酸鉀、六氟砷酸鋰、三氟曱磺酸鋰和碘化鋰；且合適的有機(jī)溶劑包括一種或多種以下溶劑碳酸二曱酯、碳酸二乙酯、碳酸甲.乙酯、碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、碳酸-l,2-丁二醇酯、碳酸-2，3-丁二醇酯、曱酸甲酯、，丁內(nèi)酯、環(huán)丁砜、乙腈、3,5-二曱基異噁唑、n,n-二甲基曱酰胺和醚。鹽/溶劑混合必須提供足夠的電解電導(dǎo)率和電導(dǎo)率以滿足在所需溫度范圍內(nèi)的電池放電需求。醚通常是合乎需要的，因?yàn)樗鼈兺ǔ＞哂械驼扯?、良好的濕?rùn)能力、良好的低溫放電性能和良好的高速放電性能。在Li/FeS2電池中尤其如此，因?yàn)槊驯仁褂肕n02正電極更穩(wěn)定，因此可使用更高含量的醚。合適的醚包括，但不限于，無(wú)環(huán)醚，例如1,2-二曱氧基乙烷、1，2-二乙氡基乙烷、雙(曱氧基乙基)醚、三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚和二乙醚；和環(huán)醚，例如1,3-二氧戊環(huán)、四氫呋喃、2-曱基四氫呋喃和3-曱基-2-噁唑烷酮?？筛淖冸娊赓|(zhì)鹽的摩爾濃度來(lái)改變電解質(zhì)的導(dǎo)電性。合適的含有一種或多種溶解在有機(jī)溶劑中的電解質(zhì)鹽的非水電解質(zhì)的例子包括，但不限于，在1,3-二氧戊環(huán)、1，2-二乙氧基乙烷和3，5-二甲基異噁唑(以重量計(jì)為24.80:60.40:0.20%)的溶劑混合物中的、濃度為1摩爾/升溶劑的三氟甲磺酸鋰(以重量計(jì)為14.60%)，其具有2.5mS/cm的電導(dǎo)率；在1,3-二氧戊環(huán)、1,2-二乙氧基乙烷和3,5-二甲基異噁唑(以重量計(jì)為23.10:56.30:0.20%)的溶劑混合物中的、濃度為1.5摩爾/升溶劑的三氟曱磺酸鋰(以重量計(jì)為20.40%)，其具有3.46mS/cm的電導(dǎo)率；和在1，3-二氧戊環(huán)、1,2-二乙氧基乙烷和3,5-二曱基異噁唑(以重量計(jì)為63.10:27.60:0.20%)的溶劑混合物中的、濃度為0.75摩爾/升溶劑的碘化鋰(以重量計(jì)為9.10%),其具有7.02mS/cm的電導(dǎo)率。4皮用在本發(fā)明的電化電池中的電解質(zhì)應(yīng)具有的電導(dǎo)率通常大于約2.0mS/cm，理想的是大于約2.5或約3.0mS/cm,且優(yōu)選的是大于約4、約6或約7mS/cm。合適的隔離物材料是離子透過(guò)性的且是不導(dǎo)電的。合適的隔離物的例子包括由例如聚丙烯、聚乙烯和超高分子量聚乙烯的材料制成的微孔膜。用于Li/FeS2電池的合適隔離物材料為可得自Charlotte,NorthCarolina,USA的CelgardInc.的CELGARD2400微孔聚丙烯膜；Macedonia,NewYork,USA的ExxonMobilChemicalCompany的SetellaF20Dffl微孔聚乙烯膜；和Lebanon,Oregon,USA的EntekInternationalLLC的TeklonGoldLP微孔聚乙烯膜。隔離物是薄微孔膜，它是離子透過(guò)性的且是不導(dǎo)電的。它能夠?qū)⒅辽僖恍╇娊赓|(zhì)保持在隔離物的孔中。隔離物#1設(shè)置在陽(yáng)極和陰極的相鄰表面之間，以使電極彼此電絕緣。隔離物的多個(gè)部分也可使其他與電池接線端電接觸的部件絕緣，以防止內(nèi)部短路。隔離物的邊緣通常超出至少一個(gè)電極的邊緣，以確保即使陽(yáng)極和陰極彼此沒(méi)有完美地排列，它們也不會(huì)電接觸。但是，使超出電極的隔離物的量最小化是30合乎需要的。另外，就電池被設(shè)計(jì)成容器負(fù)性的來(lái)說(shuō)，將在凍輥結(jié)構(gòu)和外罩/容器的側(cè)壁之間設(shè)置隔離物層，以提供適當(dāng)?shù)碾娊^緣，而附著至鋰電極并延伸在凍輥的外面(在縱向側(cè)面上或在底部)的陽(yáng)極集流體極耳確保了與容器的足夠的負(fù)性電連接。如以上提到的，可能需要額外的隔離物或絕緣材料來(lái)確保沿正電極的任何圖案化的(即，未涂布的)長(zhǎng)度不會(huì)發(fā)生短路。為提供良好的高功率放電性能，合乎需要的是，隔離物具有在美國(guó)專利第5,290,414號(hào)中揭露的特性，據(jù)此通過(guò)引用合并此文中。合適的隔離物材料還應(yīng)當(dāng)足夠牢固，以經(jīng)受電池制造過(guò)程以及在電池》文電期間可能施加在隔離物上的壓力，且沒(méi)有裂縫(tear)、裂痕、洞或其他繼續(xù)發(fā)展可導(dǎo)致內(nèi)部短路的缺口。另外的合適的隔離物材料已在美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)第20050112462A1號(hào)及其后續(xù)中描述，此處通過(guò)引用將所有這些全部合并至此文中。為使電池中的總隔離物體積最小化，隔離物應(yīng)當(dāng)盡可能地薄，但至少為約1]Lim或更大，以便在陰極和陽(yáng)極之間存在物理性屏障，以防止內(nèi)部短路。即，隔離物厚度為約1至約50pm，理想的是約5至約25且優(yōu)選的是約10至約16或約20pm。所需的厚度將部分取決于隔離物材料的強(qiáng)度和可能施加在提供電絕緣的隔離物上的力的大小和位置。用在鋰電池組中的隔離膜通常由聚丙烯、聚乙烯或超高分子量聚乙烯制成，優(yōu)選由聚乙烯制成。隔離物可以是單層雙軸取向的微孔膜，或者兩層或多層可被層壓在一起以提供在正交方向所需的拉伸強(qiáng)度。優(yōu)選為單層，以使成本最小化。合適的單層雙軸取向的聚乙烯微孔隔離物已在以上確定，每個(gè)具有16-20pm之間的優(yōu)選厚度。可使用任何合適的方法來(lái)封閉并密封電池。這樣的方法可包括，但不限于，巻褶、重拉伸、夾持(colleting)和它們的組合。例如，對(duì)于在圖1中的電池，在電極和絕緣錐體被插入后，在罐中形成凸緣(bead)，而襯墊和蓋子組件(包括電池蓋、接觸彈簧和排氣襯套)^U故置在罐的開(kāi)口端。當(dāng)襯墊和蓋子組件被相對(duì)凸緣向下推動(dòng)時(shí)，電池被支撐在凸緣上。利用分段式套爪(segmentedcollet)來(lái)減小凸緣上方的罐的頂部的直徑，以將襯墊和蓋子組件保持在電池中的適當(dāng)位置。在電解質(zhì)被通過(guò)排氣村套和蓋子中的孔洞分配至電池中后，將排氣球插入襯套中以密封在電池蓋中的孔洞。將PTC器件和端蓋放置在電池的電池蓋上方，且使用巻褶模(crimpingdie)來(lái)使罐的頂部邊緣向內(nèi)彎曲，以保持住襯墊、蓋子組件、PTC器件和端蓋，并通過(guò)村墊來(lái)完成罐的開(kāi)口端的密封。實(shí)施例I使用標(biāo)準(zhǔn)的"AA"型罐和以上確定的最優(yōu)選的材料來(lái)構(gòu)建第一組電池。特別地，提供了厚度為15(Him(約6密爾)、寬度為39mm且長(zhǎng)度為305.1mm的負(fù)電極。正電極具有最優(yōu)選的FeS2混合物，其在鋁箔的任一側(cè)面上被沉積至約80jLim(約3密爾)的厚度。最終的正電極具有46.7mm的寬度(包括3.0mm寬的未涂布軸向邊緣)，和328.7mm的長(zhǎng)度(包括長(zhǎng)度為31.0mm的、在正電極的僅一個(gè)界面?zhèn)让娴哪┒丝v向邊緣的未涂布區(qū)域(第二個(gè)界面?zhèn)让嫜仄湔麄€(gè)長(zhǎng)度被涂布，但也具有3.0mm的未涂布軸向邊緣))。根據(jù)上述程序，使用長(zhǎng)度為404.2的優(yōu)選隔離物螺旋纏繞兩個(gè)電極，并將其與優(yōu)選的電解質(zhì)一起密封在標(biāo)準(zhǔn)的AA型容器中。使用標(biāo)準(zhǔn)"AAA"型罐和以上確定的最優(yōu)選的材料來(lái)構(gòu)建第二組電池。特別地，提供的負(fù)電極具有150pm(約6密爾)的厚度、34.2mm的寬度和149.2mm的長(zhǎng)度。正電極具有最優(yōu)選的FeS2混合物，其在鋁箔的任一側(cè)面上^L沉積至約80pm(3密爾)的厚度。最終的正電極具有42.9mm的寬度(包括3.0mm寬的未涂布軸向邊緣)，和167.lmm的長(zhǎng)度(包括長(zhǎng)度為20.8mm的、在正電極的僅一個(gè)界面?zhèn)让娴哪┒丝v向邊緣的未涂布區(qū)域(第二個(gè)界面?zhèn)让嫜仄湔麄€(gè)長(zhǎng)度被涂布，但也具有323.0mm的未涂布軸向邊緣))。根據(jù)上述程序，使用長(zhǎng)度為243.4mm的最優(yōu)選隔離物螺旋纏繞兩個(gè)電極，并將其與優(yōu)選的電解質(zhì)一起密封在標(biāo)準(zhǔn)的AAA型容器中。實(shí)施例II同樣，根據(jù)上述原理并使用最優(yōu)選的材料，構(gòu)建一組AA型(FR6)電池，并構(gòu)造對(duì)照電池。在這種情況下，存在于對(duì)照電池中的合金鋰(alloyedl他ium)的量為1.000g，而試驗(yàn)電池中合金鋰的量變化，如下表1所示。通過(guò)減少負(fù)電極長(zhǎng)度并相應(yīng)減少正電極長(zhǎng)度以確保正電極不會(huì)與負(fù)電極極耳重疊，從而減少在試驗(yàn)電池中的鋰。通過(guò)給電化電池提供上述電極組件，與先前已知的電池設(shè)計(jì)相比，鋰的量可^L減少，但同時(shí)增加了鋰的利用率(utilization)并出乎意料地增加了電池容量。值得注意的是，即使在最外圍上提供完全涂布的、雙面正電極來(lái)代替鋰，未反應(yīng)的FeS2仍將占據(jù)內(nèi)部體積，內(nèi)部體積對(duì)于較小的標(biāo)準(zhǔn)電池尺寸是非常寶貴的，且將可能增加電池短路的可能性，因?yàn)辄S鐵礦的微粒性質(zhì)及其通過(guò)放電的顯著的膨脹傾向，使得任何這樣的設(shè)計(jì)更易于短路(通過(guò)刺穿凍輥和負(fù)性容器之間的絕緣材料(例如隔離物)造成短路)。在這點(diǎn)上，還應(yīng)當(dāng)注意的是，發(fā)明人認(rèn)為美國(guó)專利系列第11/493,314號(hào)(本申請(qǐng)要求其優(yōu)先權(quán))代表了第一種情況(其中鋰-二硫化鐵電池被描述為具有正性容器極性)。下表la和lb顯示根據(jù)本發(fā)明可能的鋰輸入量的潛在(potential)減少。表2突顯了被制造用于對(duì)比目的的對(duì)照電池的電極與實(shí)施例I和實(shí)施例II的電極的尺寸差異。注意，對(duì)照電池(如在本說(shuō)明書(shū)通篇所提到的)是由與實(shí)施例I和II相同的材料并根據(jù)相同的程序構(gòu)建的。應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)于在表la和2中所顯示的尺寸差異，這些差異可直接歸因于這樣的事實(shí)，即在對(duì)照電池中，鋰必須被沿著最外圍提供(如本領(lǐng)域已知的及以上記載的)。表la對(duì)照電池與實(shí)施例I的試驗(yàn)電池的比較對(duì)照電池實(shí)施例I電池尺寸Li(g)界面表面積Li(g)界面表面積ALi(g)l細(xì)197.6cm20.965233.3cm2-3.5%AAA0.4587.3cm20.4191.0cm2-8.8%表lb對(duì)照電池與實(shí)施例II的試驗(yàn)電池的比較陰極長(zhǎng)度(cm)陽(yáng)極批次名總長(zhǎng)度未涂布長(zhǎng)度(cm)Li(g)對(duì)照29.8531.621.000II-a32.873.130.510.965n-b32.373.230.010.949II-C31.673.029.510.933II-d31.173.029.010.917表2對(duì)照電池和試驗(yàn)電池之間的尺寸比較特征(feature)對(duì)照AA型號(hào)對(duì)照AAA型號(hào)正電極長(zhǎng)度298.5mm146.1mm負(fù)電極長(zhǎng)度316.1mm163.8mm隔離物長(zhǎng)度396.2mm233.7mm***注意所有其他尺寸/材料是相同的***隨后在如下表3a和3b中顯示的各種條件下，測(cè)試分別來(lái)自實(shí)施例I和對(duì)照電池的至少5個(gè)電池的使用壽命。相似地，表4說(shuō)明了所實(shí)現(xiàn)的使用壽命進(jìn)步隨電池中鋰的減少量而變化。如在全文中所使用的，"Cont"代表在指定的功率或電流時(shí)的連續(xù)耗電測(cè)試。"1.5/0.65WDSC"指這樣的測(cè)試，即電池經(jīng)受2s的1.5W脈沖，隨后為28s的0.65W脈沖，如此每小時(shí)重復(fù)10次。"1.2/0.65WDSC，，指這樣的測(cè)試，即電池經(jīng)受2s的1.2W脈沖，隨后為28s的0.65W脈沖，如此每小時(shí)重復(fù)10次。如在表3a、3b和4中所示的所有測(cè)試都在室溫下進(jìn)行。34表3a性能數(shù)據(jù)的比較(AA型號(hào))<table>tableseeoriginaldocumentpage35</column></row><table>表4Li減少量對(duì)使用壽命的影響(AA型號(hào))測(cè)試截止電壓fV)對(duì)照II-an-b200mACont.0.9931.6min3106mAh971.6min3239mAhA+4.3%956,0min3187mAh厶+2.60/0932.1min3107mAhA+0.1%907.7min3026mAh1000mACont.1.0173.4min2890mAh181.2min3015mAhA+4.5%180.0min3000mAhA+3.8%175.6min2926mAh厶+1.3%171.0min2850mAh厶一1.4%1500mACont.1.0106.6min2664mAh110.7min2767mAhA+3.9%110.8min2770mAhA+4.0'/o105.0min2625mAhA—1.5'/4103>2min2580mAhA—3.1%2000mACont.1.069.2min2305mAh73.3min2444mAh厶+6.0%74.0min2468mAh厶十7.1%69.7min2325mAh67.0min2234mAh1000mWC加t.1.0230.6min2956mAh239.2min3059mAhA+3.7%237.6min3034mAh厶+3.0%229.6min2939mAhA—0.4%223.8min2871mAh1500mWCont.1.0134.7min2694mAh141.9min2826mAhA+5.30/o142.6min2832mAhA+5.9%134.8min2697.mAhA+0.1%131.6min2630mAhA—2.3%85.2min92.0min91.6min83.6min83.2min2335raAh2496mAh2492mAh2283mAh2274mAh厶+8.0°/0厶+7.50/0厶一1.9%厶_2.3^0333.6min347.8min341.6min334.6min330.8min2909mAh3034mAh2977mAh'2930mAh2890mAhA+4.3%A+2.4%A+0.3%厶一0.6%顯然，本發(fā)明的電池，無(wú)論其尺寸如何，展示了改善的性能，盡管它們比相應(yīng)的對(duì)照電池少含近7%的鋰。此結(jié)果是未預(yù)料到的且表面上是違反直覺(jué)的，因?yàn)楸绢I(lǐng)域普遍接受的教導(dǎo)是，電池中更多的(而不是更少的)電化活性物質(zhì)應(yīng)導(dǎo)致產(chǎn)生提高的使用壽命。而且，無(wú)論低耗電或高耗電且無(wú)論功率需求，在所有的測(cè)試中都觀察到了提高的使用壽命。這些觀察到的益處的一個(gè)被提議的理論可能是因?yàn)樵诂F(xiàn)有螺旋纏繞電極的外纏繞層上的鋰(其中鋰被提供在最外圍)只從一側(cè)消耗或排放，從而留下未反應(yīng)的鋰，而本設(shè)計(jì)更有效是因?yàn)榛旧纤械匿嚩伎煞磻?yīng)(除了鋰延伸至凍輥的最外圍以讓陽(yáng)極極耳沿此最外圍粘附的情況)。實(shí)施本發(fā)明的人和本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可對(duì)本發(fā)明作出各2000mWConl.1.01.5/0.65WDSC1.05種修改和改進(jìn)，而不違背所揭露的想法的精髓。所提供的保護(hù)的范圍由權(quán)利要求以及法律所允許的解釋的廣度來(lái)決定。權(quán)利要求1.一種原電化電池，其包括含有非嵌入的鋰的負(fù)電極；具有被涂布在襯底上的含二硫化鐵的電化活性物質(zhì)的正電極，所述襯底具有第一個(gè)和第二個(gè)表面和至少一個(gè)局部未涂布縱向部分，該局部未涂布縱向部分在所述第一個(gè)表面上由所述襯底的一個(gè)軸向邊緣向相對(duì)的軸向邊緣延伸，其中電化活性物質(zhì)未涂布在該局部未涂布縱向部分上；設(shè)置在正電極和負(fù)電極之間的隔離物；圓柱形外罩；其中所述隔離物、正電極和負(fù)電極被螺旋纏繞成具有非折疊核心的凍輥結(jié)構(gòu)，使得所述局部未涂布的縱向部分沿著凍輥結(jié)構(gòu)的縱軸被定向；且其中所述凍輥結(jié)構(gòu)和非水有機(jī)電解質(zhì)被設(shè)置在所述外罩中。2.權(quán)利要求1的電化電池，其中所述局部未涂布縱向部分^皮設(shè)置在所述凍輥結(jié)構(gòu)的外圍上。3.權(quán)利要求1的電化電池，其中所述局部未涂布部分與所述外罩的側(cè)壁電^妄觸。4.權(quán)利要求1的電化電池，其中所述襯底進(jìn)一步含有未涂布的軸向邊緣，其中所述第一個(gè)和第二個(gè)表面不具有任何涂布在該未涂布的軸向邊緣上的電化活性物質(zhì)，且其中所述未涂布的軸向邊緣祐:設(shè)置在所述凍輥結(jié)構(gòu)的頂端。5.權(quán)利要求1的電化電池，其中所述負(fù)電極包含鋰-鋁合金。6.權(quán)利要求1的電化電池，其中所述負(fù)電極基本上由非嵌入的鋰構(gòu)成。7.權(quán)利要求1的電化電池，其中所述負(fù)電極基本上由非嵌入的鋰-鋁合金構(gòu)成。8.權(quán)利要求1的電化電池，其中所述局部未涂布部分具有小于或等于DxHx;u的表面積，其中D代表所述凍輥結(jié)構(gòu)的直徑，而H代表所述凍輥結(jié)構(gòu)的軸向高度。9.權(quán)利要求8的電化電池，其中D小于或等于14.5mm且H小于或等于50.5mm。10.權(quán)利要求1的電化電池，其中相對(duì)鋰，二硫化鐵是化學(xué)計(jì)量過(guò)量的。11.權(quán)利要求1的電化電池，其中所述正電極進(jìn)一步包含第二個(gè)局部未涂布部分，其在第二個(gè)表面上由所述村底的一個(gè)軸向邊緣向相對(duì)的軸向邊緣延伸，其中電化活性物質(zhì)未涂布在該第二個(gè)局部未涂布部分上且其中所述第二個(gè)局部未涂布部分沿著所述凍輥結(jié)構(gòu)的第二個(gè)縱軸被定向。12.權(quán)利要求11的電化電池，其中所述第二個(gè)局部未涂布部分的第二個(gè)縱軸與所述局部未涂布部分的縱軸不緊鄰。13.權(quán)利要求11的電化電池，其中所述第二個(gè)局部未涂布部分被設(shè)置在所述凍輥結(jié)構(gòu)的最內(nèi)部核心上。14.權(quán)利要求11的電化電池，其中所述正電極進(jìn)一步包含第三個(gè)局部未涂布部分，其在所述第一個(gè)表面上由所述襯底的一個(gè)軸向邊緣向相對(duì)的軸向邊緣延伸，其中電化活性物質(zhì)未被涂布在該第三個(gè)局部未涂布部分上且其中所述第三個(gè)局部未涂布部分至少部分地被設(shè)置在相對(duì)所述第二個(gè)未涂布部分的所述襯底的相對(duì)側(cè)面上。15.權(quán)利要求1的電化電池，其中基本上所有的局部未涂布縱向部分都被定向在所述凍輥結(jié)構(gòu)的最外圍上。16.權(quán)利要求15的電化電池，其中所述負(fù)電極的一部分也被定向在所述凍輥結(jié)構(gòu)的最外圍上。17.權(quán)利要求16的電化電池，其進(jìn)一步包含在所述凍輥結(jié)構(gòu)的最外圍上附著至負(fù)電極的導(dǎo)電極耳，所述導(dǎo)電極耳維持所述負(fù)電極和所述圓柱形外罩之間的電接觸。18.權(quán)利要求15的電化電池，其中所述凍輥結(jié)構(gòu)的最外圍完全由正電才及形成。19.權(quán)利要求1的電化電池，其中二硫化鐵占所述正電極中的電化活性物質(zhì)重量的至少95%，但不包括所述正電極中的粘合劑、導(dǎo)電材料和所述襯底產(chǎn)生的任何重量。20.權(quán)利要求1的電化電池，其中二硫化鐵占所述正電極中的電化活性物質(zhì)重量的至少99%,但不包括所述正電極中的粘合劑、導(dǎo)電材料和所述襯底產(chǎn)生的任何重量。21.—種具有1.5V的標(biāo)稱電壓的電化電池，其包括含鋰的負(fù)電極；具有被涂布在箔載體上的電化活性物質(zhì)的正電極，所述箔載體具有(i)第一個(gè)和第二個(gè)表面，(ii)未涂布的長(zhǎng)度方向部分，其沿著箔載體的整個(gè)長(zhǎng)度延伸，其中所述第一個(gè)和第二個(gè)表面不具有任何涂布在該未涂布的長(zhǎng)度方向部分上的電化活性物質(zhì)，和(iii)至少一個(gè)未涂布部分，其在所述箔載體的第一個(gè)表面上延伸穿過(guò)所述箔載體的整個(gè)寬度，其中電化活性物質(zhì)未涂布在該未涂布部分上；設(shè)置在所述正電極和所述負(fù)電極之間的隔離物；圓柱形外罩；其中所述隔離物、正電極和負(fù)電極被螺旋纏繞成圓形凍輥結(jié)構(gòu)；且其中所述凍輥結(jié)構(gòu)和非水電解質(zhì)^皮設(shè)置在所述外罩中。22.權(quán)利要求21的電化電池，其中所述未涂布的長(zhǎng)度方向部分被設(shè)置在所述凍輥結(jié)構(gòu)的頂端。23.權(quán)利要求21的電化電池，其中所述未涂布部分具有小于或等于DxHx兀的表面積，其中D代表所述凍輥結(jié)構(gòu)的直徑，而H代表所述凍輥結(jié)構(gòu)的軸向高度。24.權(quán)利要求23的電化電池，其中D小于或等于14.5mm，且H小于或等于50.5mm。25.權(quán)利要求21的電化電池，其中相對(duì)鋰，電化活性物質(zhì)是化學(xué)計(jì)量過(guò)量的。26.權(quán)利要求21的電化電池，其中基本上所有的未涂布部分都被定向在所述凍輥結(jié)構(gòu)的最外圍上。27.權(quán)利要求26的電化電池，其中負(fù)電極的一部分也被定向在所述凍輥結(jié)構(gòu)的最外圍上。28.權(quán)利要求27的電化電池，其進(jìn)一步包含在所述凍輥結(jié)構(gòu)的最外圍上附著至負(fù)電極的導(dǎo)電極耳，所述導(dǎo)電極耳維持所述負(fù)電極和所述圓柱形外罩之間的電接觸。29.權(quán)利要求26的電化電池，其中所述凍輥結(jié)構(gòu)的最外圍完全由正電極構(gòu)成。30.權(quán)利要求21的電化電池，其中所述電化活性物質(zhì)基本上由至少95重量％的二^1化鐵構(gòu)成，但不包括由任何粘合劑、任何導(dǎo)電物質(zhì)和所述箔載體產(chǎn)生的重量。31.權(quán)利要求21的電化電池，其中所述正電極進(jìn)一步含有第二個(gè)未涂布部分，其在所述箔載體的第二個(gè)表面上延伸穿過(guò)所述箔載體的寬度，其中電化活性物質(zhì)未涂布在該第二個(gè)未涂布部分上。32.權(quán)利要求31的電化電池，其中所述第二個(gè)未涂布部分不與在第一個(gè)側(cè)面上的未涂布部分直接緊鄰。33.權(quán)利要求31的電化電池，其中所述第二個(gè)未涂布部分被設(shè)置在所述凍輥結(jié)構(gòu)的最內(nèi)部核心上。34.權(quán)利要求31的電化電池，其中所述正電極進(jìn)一步包括第三個(gè)未涂布部分，其在所述箔載體的第一個(gè)表面上延伸穿過(guò)所述箔載體的寬度，其中電化活性物質(zhì)未涂布在該第三個(gè)未涂布部分上，且其中所述第三個(gè)未涂布部分不與在所述第一個(gè)表面上的未涂布部分重疊，但至少部分地直接緊鄰所述第二個(gè)未涂布部分。35.權(quán)利要求34的電化電池，其中所述正電極進(jìn)一步包含第四個(gè)未涂布部分，其在所述箔載體的第二個(gè)表面上延伸穿過(guò)所述箔載體的寬度，其中電化活性物質(zhì)未涂布在該第四個(gè)未涂布部分上，且其中所述第四個(gè)未涂布部分不與所述第二個(gè)未涂布部分重疊，但至少部分地直接緊鄰在所述第一個(gè)表面上的未涂布部分。36.—種電化電池，其包括圓柱形容器；包含不多于l.Og的鋰的負(fù)電極；包含被涂布在導(dǎo)電箔上的二硫化鐵的正電極，所述導(dǎo)電箔具有(i)導(dǎo)電箔的兩個(gè)界面表面的任何一個(gè)上的未涂布邊緣，其中二硫化鐵未被涂布在所述未涂布邊緣上，和(ii)導(dǎo)電箔的至少一個(gè)界面表面上的至少一個(gè)未涂布縱向部分，其中二硫化鐵未被涂布在所述未涂布縱向部分；設(shè)置在所述正電極和負(fù)電極之間的隔離物；其中所述隔離物、正電極和負(fù)電極被螺旋纏繞成凍輥結(jié)構(gòu)；其中所述凍輥結(jié)構(gòu)和非水有機(jī)電解質(zhì)被設(shè)置在所述容器中；其中至少一個(gè)未涂布縱向部分從導(dǎo)電箔的未涂布邊緣到相對(duì)邊緣延伸穿過(guò)導(dǎo)電箔的寬度；且其中所述電化電池在以1.0V作為截止電壓的2000mA的連續(xù)誄毛電測(cè)試上具有至少2400mAh的》文電容量。37.權(quán)利要求36的電化電池，其中所述正電極具有第一個(gè)和第二個(gè)未涂布縱向部分，且其中所述第二個(gè)未涂布部分4皮設(shè)置在相對(duì)于所述第一個(gè)涂布縱向部分的相對(duì)界面表面上。38.權(quán)利要求37的電化電池，其中所述第一個(gè)未涂布部分^1定位成與位于所述導(dǎo)電箔的相對(duì)界面表面上的第二個(gè)未涂布部分至少部分地重疊。39.權(quán)利要求37的電化電池，其中所述第一個(gè)未涂布部分被定位成不與位于所述導(dǎo)電箔的相對(duì)界面表面上的第二個(gè)未涂布部分重疊。40.權(quán)利要求36的電化電池，其中所述正電極具有第一個(gè)和第二個(gè)未涂布縱向部分，它們之間插有涂布部分，且其中所述第一個(gè)和第二個(gè)未涂布部分被設(shè)置在共同的界面表面上。41.權(quán)利要求40的電化電池，其中所述正電極具有第三個(gè)未涂布部分，且其中所述第三個(gè)未涂布部分被設(shè)置在相對(duì)所述第一個(gè)和第二個(gè)未涂布縱向部分的相對(duì)界面表面上。42.權(quán)利要求37的電化電池，其中所述正電極具有第三個(gè)未涂布部分，且其中所述第三個(gè)未涂布部分被設(shè)置在與所述第一個(gè)未涂布部分共同的界面表面上，但在它們之間插有涂布部分。43.權(quán)利要求42的電化電池，其中所述正電極具有第四個(gè)未涂布部分，且其中所述第四個(gè)未涂布部分被設(shè)置在相對(duì)于所述第二個(gè)未涂布部分共同的界面表面上，但在它們之間插有第二個(gè)涂布部分。44.一種制造具有凍輥電極組件的電化電池的方法，其包括提供基本上由至少一種選自鋰和鋰合金的物質(zhì)構(gòu)成的負(fù)電極條帶；提供具有第一個(gè)和第二個(gè)界面?zhèn)让娴囊r底；述襯底上，以形成寬度方向未涂布邊緣，所述襯底的寬度方向未涂布邊緣在襯底的第一個(gè)或第二個(gè)界面?zhèn)让嫔蠜](méi)有正電極混合物；提供兩個(gè)隔離物條帶；將所述村底定向使得寬度方向未涂布邊緣被保持在纏繞心軸之內(nèi)；將負(fù)電極條帶設(shè)置在兩個(gè)隔離物條帶之間并將所述負(fù)電極和所述兩個(gè)隔離物條帶定向成緊鄰所述襯底但偏離于所述寬度方向未涂布邊緣，從而形成纏繞核心；將所述襯底、所述負(fù)電極條帶和所述兩個(gè)隔離物條帶纏繞成凍輥電極組件，其中所述纏繞核心自身不折疊；和將凍輥組件設(shè)置在容器中，向所述容器提供非水有機(jī)電解質(zhì)并密封所述容器。45.權(quán)利要求44的方法，其中所述纏繞核心包含不多于一周的僅寬度方向未涂布邊緣。全文摘要本發(fā)明提供一種原電化電池及其制造方法，其依賴于具有沉積在導(dǎo)電載體上的正電極物質(zhì)的凍輥電極，所述導(dǎo)電載體具有局部未涂布部分，其中電化活性物質(zhì)只涂布在載體的一個(gè)側(cè)面上，以獲得比沒(méi)有這種未涂布部分的電池更好的性能。所述局部未涂布部分沿著凍輥的縱軸被定向。所述正電極物質(zhì)優(yōu)選為二硫化鐵，而所述負(fù)電極包含鋰或鋰合金。文檔編號(hào)H01M4/04GK101517788SQ200780035302公開(kāi)日2009年8月26日申請(qǐng)日期2007年7月25日優(yōu)先權(quán)日2006年7月26日發(fā)明者D·A·凱普林,J·W·馬普爾申請(qǐng)人:永備電池有限公司