2d和充電電極70之間 的電連接時(shí)，電池10的充電可以隨后結(jié)束。在一個(gè)實(shí)施方式中，切換系統(tǒng)70可以被配置為 具有過(guò)充電配置，其中電池可以被配置為選擇性地通過(guò)打開(kāi)開(kāi)關(guān)170和關(guān)閉開(kāi)關(guān)160向充 電電極70施加陰極電勢(shì)，向氧化劑電極14施加陽(yáng)極電勢(shì)，通過(guò)允許充電電極70上的燃料 增長(zhǎng)利用它對(duì)電池10進(jìn)一步充電。
[0117] 在圖9的實(shí)施方式中的電池10的放電過(guò)程中，氧化劑電極開(kāi)關(guān)160將被關(guān)閉，而 充電電極開(kāi)關(guān)170將被打開(kāi)。此外，開(kāi)關(guān)180、190和200將被打開(kāi)，燃料消耗將是從電極主 體12d至電極主體12a，其中，電極主體12a-12d之間的電連接是通過(guò)燃料的增長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)的。 在圖示說(shuō)明的實(shí)施方式中，這就是沒(méi)有通過(guò)氧化劑電極開(kāi)關(guān)160將電極主體12a-12d短路 到氧化劑電極14的原因。
[0118] 繼續(xù)圖10,針對(duì)電池10圖示切換系統(tǒng)60的另一個(gè)實(shí)施方式。同樣存在旁路開(kāi)關(guān) 150,該旁路開(kāi)關(guān)150被配置為將第一端子130直接連接至第二端子140,繞過(guò)電池10。切 換系統(tǒng)60還包括一系列的連接開(kāi)關(guān)210a-210d，這些開(kāi)關(guān)配置為選擇地和漸進(jìn)地連接電極 主體12b-12d的每個(gè)至第一端子130或第二端子140,使得電極主體12b-12d的每個(gè)具有 陰極電勢(shì)（即連接到至少電極主體12a)或陽(yáng)極電勢(shì)（即連接到至少充電電極70)。如圖 所示，在充電過(guò)程中，旁路開(kāi)關(guān)150將打開(kāi)，所以電池不被繞過(guò)。氧化劑電極開(kāi)關(guān)160也將 是打開(kāi)的，使得氧化劑電極14在充電過(guò)程中是斷開(kāi)的。充電電極開(kāi)關(guān)170將被關(guān)閉，使得 至少充電電極70具有陽(yáng)極電勢(shì)。為了促進(jìn)具有陰極電勢(shì)的電極（最初只是電極主體12a) 和具有陽(yáng)極電勢(shì)的電極之間的最小距離，開(kāi)關(guān)210b、201c和210d將被關(guān)閉，使得通過(guò)電極 主體12b-12d以及充電電極70施加通過(guò)對(duì)于第二端子140的電連接產(chǎn)生的陽(yáng)極電勢(shì)。隨 著電極主體12a上的燃料增長(zhǎng)的進(jìn)展，它最終將接觸電極主體12b。在一個(gè)實(shí)施方式中，此 時(shí)開(kāi)關(guān)210b將打開(kāi)，使得電極主體12a-12b具有陰極電勢(shì)，而電極主體12c-12d和充電電 極70具有陽(yáng)極電勢(shì)。在一個(gè)實(shí)施方式中，開(kāi)關(guān)210a也將被關(guān)閉，使得超出燃料增長(zhǎng)的電連 接，形成電極主體12a-12b之間的更強(qiáng)的電連接。如上所述，隨著具有陽(yáng)極電勢(shì)的電極主體 的數(shù)量縮小，而具有陰極電勢(shì)的電極數(shù)目增長(zhǎng)，可以分別在打開(kāi)開(kāi)關(guān)210c和210d的情況下 繼續(xù)這樣的進(jìn)展。同樣，在一些實(shí)施方式中，開(kāi)關(guān)210b和210c在進(jìn)展中可以關(guān)閉，以隨著 具有陰極電勢(shì)的電極的數(shù)量漸進(jìn)增長(zhǎng)，在電極主體12a-12d之間形成更強(qiáng)的電連接。
[0119] 在圖10的實(shí)施方式中的電池10的放電過(guò)程中，氧化劑電極開(kāi)關(guān)160將被關(guān)閉，而 充電電極開(kāi)關(guān)170將被打開(kāi)。在一個(gè)實(shí)施方式中，開(kāi)關(guān)210a-210d可以保持打開(kāi)，并且燃料 消耗將是從電極主體12d至電極主體12a，其中電極主體12a-12d之間的電連接是通過(guò)燃料 的增長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)的。在另一個(gè)實(shí)施方式中，開(kāi)關(guān)210a-210d可以關(guān)閉，從而使得在燃料電極12 的所有電極主體12a-12d之間存在電連接，并且燃料在整個(gè)燃料電極12中被氧化，而氧化 劑在氧化劑電極14被還原。在這種實(shí)施方式中，這是允許的，因?yàn)榇蜷_(kāi)的開(kāi)關(guān)170還可以 防止電極主體12a-12d通過(guò)氧化劑電極開(kāi)關(guān)160短路到氧化劑電極14。
[0120] 用于電池10的切換系統(tǒng)60的另一個(gè)實(shí)施方式如圖11所示。再次，切換系統(tǒng)60 包括旁路開(kāi)關(guān)150,配置為選擇性地直接連接第一端子130到第二端子140,以繞過(guò)電池10。 圖11的切換系統(tǒng)60的實(shí)施方式還包括另一系列的連接開(kāi)關(guān)220a-220d，配置為選擇性地 連接電極主體12a-12d的每個(gè)到充電電極70。再次，切換系統(tǒng)60可以配置為使得那些具 有陰極電勢(shì)的電極（即至少電極主體12a)和具有陽(yáng)極電勢(shì)的電極（即至少充電電極70) 的漸進(jìn)改變。如圖所示，在充電過(guò)程中，旁路開(kāi)關(guān)150將打開(kāi)，使電池不被繞過(guò)。氧化劑電 極開(kāi)關(guān)160也將是打開(kāi)的，所以，在充電過(guò)程中氧化劑電極14斷開(kāi)。充電電極開(kāi)關(guān)170將 被關(guān)閉，以便使得至少充電電極70具有陽(yáng)極電勢(shì)。開(kāi)關(guān)220a將被打開(kāi)，使得不從第一端子 130至第二端子140通過(guò)開(kāi)關(guān)220a和開(kāi)關(guān)170對(duì)電池旁路。為了促進(jìn)具有陰極電勢(shì)的電 極（最初只是電極主體12a)和具有陽(yáng)極電勢(shì)的電極之間的最小距離，至少開(kāi)關(guān)220b將被 關(guān)閉，使得至少電極主體12b以及充電電極70具有陽(yáng)極電勢(shì)。由于電極主體12a上燃料增 長(zhǎng)的進(jìn)展，它最終接觸電極主體12b。在一個(gè)實(shí)施方式中，此時(shí)開(kāi)關(guān)220b將打開(kāi)，使得電極 主體12a-12b具有陰極電勢(shì)（通過(guò)燃料增長(zhǎng)連接）。開(kāi)關(guān)220c然后將關(guān)閉（如果之前沒(méi)有 關(guān)閉），使得至少電極主體12c以及充電電極70將具有陽(yáng)極電勢(shì)。如上所述，隨著具有陽(yáng)極 電勢(shì)的電極主體的數(shù)量縮小，而具有陰極電勢(shì)的電極主體的數(shù)量增長(zhǎng)，可以在分別打開(kāi)開(kāi) 關(guān)210c和2IOd的情況下繼續(xù)這樣的進(jìn)展。
[0121] 在圖11的實(shí)施方式的電池10的放電過(guò)程中，氧化劑電極開(kāi)關(guān)160將被關(guān)閉，而充 電電極開(kāi)關(guān)170將被打開(kāi)。在一個(gè)實(shí)施方式中，開(kāi)關(guān)220a-220d可以保持打開(kāi)，并且燃料消 耗可以是從電極主體12d至電極主體12a，其中電極主體12a-12d之間的電連接是通過(guò)其間 的燃料增長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)的。
[0122] 相對(duì)于哪些電極主體具有陽(yáng)極電勢(shì)、對(duì)于哪些電極主體具有陰極電勢(shì)的漸進(jìn)轉(zhuǎn)變 可以類推為具有N個(gè)定義兩個(gè)概念電極（陰極電勢(shì)電極和陽(yáng)極電勢(shì)電極）的電極主體的電 池10。在電池中，陰極電勢(shì)電極的成分組成可以開(kāi)始于單一的電極主體，而陽(yáng)極電勢(shì)電極可 以包括至少相鄰的電極主體直至所有其他的電極主體。在充電過(guò)程中，燃料在陰極電勢(shì)電 極上增長(zhǎng)，直到例如在電極主體上不可能進(jìn)一步增長(zhǎng)（即，陰極電勢(shì)電極短路到陽(yáng)極電勢(shì) 電極）。此時(shí)，通過(guò)由燃料增長(zhǎng)形成的電連接和/或通過(guò)使用與電池的電極主體相關(guān)聯(lián)的電 路或開(kāi)關(guān)，與陰極電勢(shì)電極相鄰的陽(yáng)極電勢(shì)電極的電極主體被重新分配成為陰極電勢(shì)電極 的一部分。經(jīng)過(guò)重新分配，陰極電勢(shì)電極現(xiàn)在包括兩個(gè)電極主體，而陽(yáng)極電勢(shì)電極具有比其 初始的電極主體數(shù)量少的電極主體數(shù)量。由于電勢(shì)差可以在陰極電勢(shì)電極和陽(yáng)極電勢(shì)電極 之間恢復(fù)，來(lái)自充電的燃料增長(zhǎng)可以恢復(fù)，同樣直到例如在陰極電勢(shì)電極的電極主體上不 可能進(jìn)一步增長(zhǎng)。
[0123] 陰極電勢(shì)電極和陽(yáng)極電勢(shì)電極的成分組成的漸進(jìn)轉(zhuǎn)變可以在整個(gè)電池中繼續(xù)，例 如，在打開(kāi)和/或關(guān)閉與電極主體相關(guān)聯(lián)的開(kāi)關(guān)的情況下，直至不需要或不可能有進(jìn)一步 的進(jìn)展。例如，一旦陽(yáng)極電勢(shì)電極只包括單個(gè)電極主體，不可能有進(jìn)一步的進(jìn)展。當(dāng)電池上 的燃料增長(zhǎng)導(dǎo)致在只包括單個(gè)電極主體的概念陽(yáng)極電勢(shì)電極和概念陰極電勢(shì)電極之間形 成電連接時(shí)，電池的充電隨后可以結(jié)束。
[0124] 如前所述，在一個(gè)實(shí)施方式中，在電池系統(tǒng)100中可以組合多個(gè)電化學(xué)電池10。圖 12A-圖12C中顯示圖9-圖11的實(shí)施方式的電化學(xué)電池系統(tǒng)100,但是包括N個(gè)電化學(xué)電 池10。數(shù)目N是任何大于或等于2的整數(shù)，并且不局限于任何具體數(shù)值。如圖所示，每個(gè)電 池10的切換系統(tǒng)60中的旁路開(kāi)關(guān)150被配置為通過(guò)提供第一端子130和第二端子140之 間的直接連接選擇性地繞過(guò)每個(gè)電池10。這樣的連接同樣可以被用于對(duì)有缺陷的電池10 進(jìn)行旁路或出于任何其他原因進(jìn)行旁路。此外，在電池系統(tǒng)100的各種實(shí)施方式中，切換系 統(tǒng)60(如在圖9-圖11中發(fā)現(xiàn)的那些）的不同實(shí)施方式可以用于彼此結(jié)合使用在單一的電 池系統(tǒng)100中。
[0125] 在任何實(shí)施方式中，切換系統(tǒng)60的開(kāi)關(guān)（或本文所述的任何其他開(kāi)關(guān)）可以是任 何類型，并且術(shù)語(yǔ)開(kāi)關(guān)被廣泛用來(lái)描述能夠在所述的模式或狀態(tài)之間切換的任何設(shè)備。例 如，在一些非限制性的實(shí)施方式中，開(kāi)關(guān)可以是單刀單擲或單刀雙擲。它們可以是旋轉(zhuǎn)、滑 動(dòng)或閉鎖繼電器類型。此外，也可以使用基于半導(dǎo)體的開(kāi)關(guān)。該開(kāi)關(guān)可以是電激活（機(jī)電 式繼電器）或磁激活或通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其他方法激活。可以使用任何其他合適 類型的開(kāi)關(guān)，且本文的例子不是限制性的。在一個(gè)實(shí)施方式中，如果開(kāi)關(guān)具有一個(gè)方向的漏 電流，可以串聯(lián)連接多個(gè)開(kāi)關(guān)。例如，基于MOSFET半導(dǎo)體的體二極管的開(kāi)關(guān)將在一個(gè)方向 上傳導(dǎo)，并且漏電流可以通過(guò)將基于MOSFET半導(dǎo)體的開(kāi)關(guān)背靠背串聯(lián)放置來(lái)消除。
[0126] 可以提供任何合適的控制機(jī)制，來(lái)控制端子選擇器系統(tǒng)62和/或切換系統(tǒng)60中 的開(kāi)關(guān)的動(dòng)作。如圖13所不，在一個(gè)實(shí)施方式中，切換系統(tǒng)60的開(kāi)關(guān)可以由控制器230 控制?？刂破?30可以具有任何構(gòu)造和配置。在一個(gè)實(shí)施方式中，控制器230可以被配置 為對(duì)從電源PS向可滲透的電極主體12b-12d和充電電極70施加陽(yáng)極電勢(shì)進(jìn)行管理?？?制器230可以通過(guò)還原來(lái)自離子導(dǎo)電介質(zhì)的可還原的金屬燃料的離子，使得電沉積金屬燃 料，所述電沉積從可滲透的電極主體12a向每個(gè)后續(xù)電極主體12b-12d漸進(jìn)增長(zhǎng)，以對(duì)每個(gè) 后續(xù)連接的電極主體12b-12d施加陰極電勢(shì)。控制器230也可以使得從每個(gè)后續(xù)連接的電 極主體除去陽(yáng)極電勢(shì)，并可以使得向通過(guò)電沉積未連接的至少后續(xù)的電極主體施加陽(yáng)極電 勢(shì)或在其中最后的電極主體（即電極主體12d)已經(jīng)通過(guò)電沉積電連接到在前的電極主體 12a-12c的情況下向充電電極施加陽(yáng)極電勢(shì)。陽(yáng)極電勢(shì)的這種施加可以被配置為允許或?qū)?致氧化劑的可氧化的物質(zhì)的氧化。
[0127] 在一個(gè)實(shí)施方式中，控制器230可以包括硬連線電路232,其基于輸入234操縱開(kāi) 關(guān)，確定正確的開(kāi)關(guān)配置。控制器230可以還包括用于執(zhí)行更復(fù)雜的決定（作為任選）的 微處理器。在一些實(shí)施方式中，控制器230也可以發(fā)揮功能來(lái)管理負(fù)載L和電源與第一個(gè) 電池和第N個(gè)電池（即，可以控制上文所述的端子選擇器系統(tǒng)62)之間的連接性。在一些 實(shí)施方式中，控制器230可以包括適當(dāng)?shù)倪壿嫽螂娐?，用于?qū)動(dòng)適當(dāng)?shù)呐月烽_(kāi)關(guān)150,以響 應(yīng)檢測(cè)到電壓達(dá)到預(yù)定閾值（如低于預(yù)定閾值的下降）。在一些實(shí)施方式中，控制器230可 以進(jìn)一步包括傳感設(shè)備236或與其相關(guān)聯(lián)，包括但不限于電壓表（數(shù)字或模擬）或電勢(shì)計(jì) 或其他電壓測(cè)量裝置或設(shè)備，其可以用于確定何時(shí)修改多個(gè)開(kāi)關(guān)的配置，例如，隨著充電過(guò) 程中燃料增長(zhǎng)的進(jìn)展保持陽(yáng)極和陰極的鄰近。在一些實(shí)施方式中，傳感設(shè)備236可以代替 地測(cè)量整個(gè)電池10或電池10的電流、電阻或任何其他電氣或物理屬性，所述屬性可用于確 定何時(shí)修改多個(gè)開(kāi)關(guān)的配置。例如，傳感設(shè)備236可以測(cè)量電流尖峰，或兩個(gè)電極主體之間 的電勢(shì)差的下降。在一些實(shí)施方式中，在時(shí)間增量推移的基礎(chǔ)上，控制器230可以控制切換 系統(tǒng)60的開(kāi)關(guān)。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，相鄰電極主體之間的燃料增長(zhǎng)進(jìn)展的時(shí)間可以 是已知的，并用于計(jì)算何時(shí)操作切換系統(tǒng)60,以漸進(jìn)地對(duì)電極重新布線來(lái)保持陽(yáng)極和陰極 之間的相鄰分離。在一個(gè)實(shí)施方式中，控制器230可以控制切換系統(tǒng)60的開(kāi)關(guān)，以為電池 提供高效率的模式，這在美國(guó)申請(qǐng)專利13/083,929中公開(kāi)，在此通過(guò)參考將其完整引入。
[0128] 在一些實(shí)施方式中，控制器230可以配置為選擇性地進(jìn)入不同的充電模式。例如， 在一種模式中，多個(gè)電極主體最初可以具有陽(yáng)極電勢(shì)，但數(shù)量隨著電極主體獲得陰極電勢(shì) 而下降。在另一種模式中，只有單個(gè)電極主體在任何特定時(shí)間具有陽(yáng)極電勢(shì)，且具有陽(yáng)極電 勢(shì)的電極主體隨著前電極主體獲得陰極電勢(shì)而變化。例如，在前者模式中，控制器230可以 關(guān)閉所有與再充電過(guò)程中充電電極70和電極主體12b-12d相關(guān)聯(lián)的開(kāi)關(guān)，使得向電極主體 12b-12d的每個(gè)和充電電極70施加陽(yáng)極電勢(shì)。隨著電極主體12b-12d漸進(jìn)地變?yōu)榕c電極主 體12a電連接從而具有陰極電勢(shì)，控制器230然后可以漸進(jìn)地打開(kāi)與電極主體12b-12d的 每個(gè)相關(guān)聯(lián)的開(kāi)關(guān)。在后一種模式中，控制器可以最初只關(guān)閉與電極主體12b相關(guān)聯(lián)的開(kāi) 關(guān)，給予電極主體12b陽(yáng)極電勢(shì)，而電極主體12a具有陰極電勢(shì)。當(dāng)電極主體12a上的燃料 增長(zhǎng)到達(dá)電極主體12b時(shí)，產(chǎn)生其間的電連接，控制器230可以打開(kāi)與電極主體12b相關(guān)