专利名称：分层电化学电池及其制造方法
背景技术：
电化学电池被广泛应用于各种常用装置中。这些电化学电池包括电源，例如电池、燃料电池和电容器，以及电化学处理(例如去离子化和流体分离)装置。
EP 0 357 399 B1公开了有效地制造电化学电池的一种尝试，其中提供了用以形成“胶质卷”或立方状电化学电池的方法。另外，EP 0 202857 B1揭示了一种形成电极组件的方法。一般，包含电极层合物和固体电解质的电池都被卷成胶质卷电池或通过扇式折叠形成立方状电池。在EP 0 357 399 B1中，集电器薄片从组件的每一折层叠体延伸出来，并随后连接起来。在EP 0 202 857 B1中，对于每个电极，在组件的远端形成一个薄片(tab)。这些方法的不足在于一次只能形成一个电池。充其量，也只能是形成长的层合物带材，并将其切割并卷绕或折叠。但是，迄今没有方法教导如何在切割层合物时有效地曝露集电器。已知的方法是通过研磨或其它方式修整活性电解质材料以将电解质曝露出，但这些方法非常耗时并因此是昂贵的。
美国专利4,051,304揭示了有效地制造电化学电池的另一种方法，其中通过使用单个金属带材作为一个电池的正极载体，并同时将该金属带材用作相邻电池的负极，制得铅酸电池。将一长串所述电池(串联电连接)折叠或绕卷并压制成电池结构，其中正极曝露于一端而负极曝露于另一端。但是，若要形成长带材并将其切割成多个电池结构，还没有方法能够在切割线上将集电器曝露出来。
Polaroid也制成了一种扁平电池，例如，电池手册(Handbook ofBatteries，第3版，第8.37章)中所述的包含由4个电池形成的6V电池堆Polaroid P-80此系统使用层合物电池，每一电池具有一个阳极集电器，具电解质(Zn-氯化物)的导电性乙烯树酯、透明纸、二氧化锰上的Zn，和阴极集电器。导体通过随后的层合和修整步骤而相互连接。
上述传统电池和传统制造方法的另一缺点是无法在通过方便的层合方法形成的电极之间提供流体流(气体或液体)。
发明简介本发明涉及多种制造电化学电池的方法，其中由多个电池层形成具有两个相对的主表面的层合片，其中每一电池层包含一对电极和使该对电极电绝缘的隔板。通过经由两个相对的主表面将所述层合片切割成所需的尺寸。通过采用本发明的方法克服或改善了现有技术中存在的上述问题。
在某些实施方式中，使用填充有可移除物质的填充区来界定单个电池。这样，在切割电池时，单个电池以及在某些实施方式中的集电器或导体只需进行极简单的处理或无需进一步处理。
在另外的实施方式中，使用可移除物质填充流体通道或多孔层。这样，在切割电池时能够为所需空隙区域提供结构支撑。
下面的详细描述和附图有助于本领域技术人员理解本发明的如上讨论和其它特征及优点。
图1描述的是一个层叠电池堆的等轴视图；图2A显示图1的电池堆的一种实施方式的侧视图；图2B显示图1的电池堆的另一种实施方式的侧视图；图2C显示图1的电池堆的另一种实施方式的侧视图；图3A显示相邻电池间的相互连接层，其包含交替的导体部份和通道部份；
图3B显示相邻电池间的相互连接层，其包含多孔的导电材料；图3C显示相邻电池间的相互连接层，其包含交替的绝缘部份和通道部份；图3D显示相邻电池间的相互连接层，其包含多孔绝缘材料；图4A显示一层合组件的截面图，其一般具有交替的阴极、隔板、阳极及绝缘体层，以及与每一阴极相连的集电器和与每一阳极相连的集电器，为了提高制造效率，其中还提供有填充区；图4B和4C显示沿图4A的B-B线和C-C线的截面图；图4D1-4D4描述定出切割线的填充区域的位置和结构的各种示例性实施方式；图5A显示电化学电池的层合组件的截面图，其包含交替的第一阴极层、第一隔板层、阳极层、第二隔板层及第二阴极层，每一电池通过隔离层与其它电池隔开或在相邻的阴极层之间提供有一般的空气或流体流；图5B显示用于本发明的某些实施方式的正极的实例；图6显示分离的电化学电池层合组件的截面图；图7显示制造所述层合材料的示例方法；且图8显示制造所述层合材料的另一示例方法。
具体实施例方式
图1描述层叠体100的等轴视图。所述层叠体可包含任何所需数量的相同或不同的电极或电极组件。然后，如后文所述，一般沿垂直于每一层平面的方向切割所述层叠体，任选沿平行于所述层平面进行切割。在一般的实施方式中，在某些层内提供一个或多个切痕区域方便切割和促进电极导体(例如，集电器)的电连接。在另一一般实施方式中，层叠体可包含能使流体流动的层合材料，这对于金属空气电池(空气流)、PEM燃料电池(氢气流)、固态氧化物燃料电池(烃流体)或流通式电容器(例如，流体去离子化)等是有用的。
现在参照图2A描述层叠体100的一个实施方式的局部侧视图。这些层合材料形成多个电化学电池。这些层合材料包含重复的层合材料组，其中每一组一般包含阳极层102、隔板层104和阴极层106。层107位于一个电池的阴极层106和相邻电池的阳极层102之间，且下文还将进一步描述层107的实施方式。
现在参照图2B描述层叠体100的另一个实施方式的局部侧视图。这些层合材料包含重复的层合材料组，其中每一组一般包含电极层202、隔板层204和相对的电极层202。如后文所述，根据所制电化学电池类型的不同，电极202可为相同或不同。
现在参照图2C描述层叠体100的再一个实施方式的局部侧视图。这些层合材料包含重复的层合材料组，其中每一组一般包含第一电极层302、隔板层304和第二电极层306。层307可与层107相同，或者层307可为固体绝缘体(例如，对于通过外集电器并联或串联连接的电池)，或固体导体层(例如，对于串联连接的电池)。
应理解的是根据电化学电池用途的不同，这些层合材料可以具有不同的尺寸。例如，对于非常高能量的放电，可以形成非常薄(例如，微米级)的电极层。另外，对于低速率的高电容电池，可形成较厚的电极(例如，＞1毫米)。当然，对于电容更高的电池，这些层合材料可厚达几厘米。
如上所讨论，可以使用所述层叠体100来制造多种电化学电池。在此主要涉及电池和电容器，尽管采用本申请所述方法也能制得其它电化学电池。
如上述的一般结构具有共性，即包含相对的电极和用来隔离所述相对电极的绝缘隔板。在某些电池(包含电容器(提供电能)和电池)中，还提供有电解质以在电极间传输离子。
下面描述各种类型的电化学电池的主要组件，所述主要组件一般包括隔板和电极。下面还将介绍支撑结构(例如，如上述的层107)和电解质。
电池隔板隔板(一般用于任何电池)可以是用于电池工业的任何可商购获得的隔板。适当隔板包括但不限于机织、非机织、多孔状(例如微孔或毫微孔)、胞孔状、聚合物片材等型式的隔板。而且可以使用前体材料在原位形成隔板层。
隔板材料包括但不限于聚烯烃(例如，Gelgard，可购自陶氏化学公司)、聚乙烯基醇(PVA)、纤维素(例如，硝基纤维素、纤维素乙酸酯等)、聚乙烯、聚酰胺(例如，尼龙)、氟碳化合物树脂(例如，Nafion族树脂，其具有磺酸基官能团，可购自杜邦)、玻璃纸、滤纸和包含至少一种前述材料的混合物。所述隔板也可包含添加剂和/或涂覆物，例如丙烯酸材料等，以使其更易被电解质所润湿湿化和渗透。
另外，所述隔板也可为电化学电池提供电解质，例如，固态膜状电解质。合适的膜描述在Wayne Yao、Tsepin Tsai、Yuen-Ming Chang和Muguo Chen的美国专利6,183,914(发明名称“基于聚合物的氢氧化物导电膜”，1998年9月17日提交申请)；Muguo Chen、Tsepin Tsai、Wayne Yao、Yuen-Ming Chang、Lin-Feng Li和Tom Karen的美国专利申请09/259,068(发明名称“固态凝胶膜”，1999年2月26日提交申请)；Muguo Chen、Tsepin Tsai和Lin-Feng Li的美国专利6,358,651(发明名称“可充电电化学电池中的固态凝胶膜隔板”，2000年1月11日提交申请)；Robert Callahan、Mark Stevens和Muguo Chen的美国专利申请09/943,053(发明名称“聚合物基质材料”，2001年8月30日提交申请)；及Robert Callahan、Mark Stevens和Muguo Chen的美国专利申请09/942,887(发明名称“包含聚合物基质材料的电化学电池”，2001年8月30日提交申请)。所有上述文献在此全部引作参考。
根据所制电池的类型隔板可以夹在层叠体内的电极间。另外，也可以在层叠体上原位形成隔板，其中直接在电极上形成隔板的前体材料(例如，如上所述的任何合适的隔板材料)，而另一个电极则被原位层合或形成在所述原位形成的隔板之上。材料可以通过沉积、涂布(例如，刮板涂布)、印刷或其它适当方法沉积在层叠体上。而且，可以结合层合和沉积方法来形成隔板，例如，层合其中的机织或非机织片材，并沉积离子导电膜的前体材料以进行原位的聚合反应。
电极下面针对不同的电化学反应，对电极和电极材料的实例作一般性描述。
金属-空气参照图2A，对于金属空气电化学电池，负极或阳极层102一般包含金属组分(例如金属和/或金属氧化物)和集电器。任选在阳极层102内提供离子传导性介质。而且，在某些实施方式中，阳极层102包含粘结剂和/或适当添加剂。优选此配方使离子传导速率、电容、密度和整体放电深度达到最佳，同时使循环期间的形状改变最小。
所述金属组分主要可包含金属和金属化合物，例如锌、钙、锂、镁、含铁金属、铝、至少一种前述金属的氧化物，或包含至少一种前述金属的混合物和合金。这些金属也可与下述组分混合或形成合金铋、钙、镁、铝、铟、铅、汞、镓、锡、镉、锗、锑、硒、铊、碳、至少一种前述金属的氧化物，或包含至少一种前述金属的混合物(但不限于此)。金属组分可以粉末、粉尘、颗粒、薄片、针状物、片状物或其它颗粒的形式提供。在某些实施方式中，使用颗粒状金属(特别是锌合金金属)作为金属组分。在电化学方法的转化过程中，金属一般被转化成金属氧化物。
阳极集电器可为任何能提供导电性并任选能支撑阳极层102的导电材料。所述集电器可由各种导电材料形成，其包含但不限于铜、黄铜、银、碳、含铁金属(例如不锈钢)、镍、碳、导电性聚合物、导电性陶瓷、其它在碱环境中稳定且不会腐蚀电极的导电材料，或包含至少一种前述材料的混合物和合金。所述集电器可为筛网、多孔板、金属发泡体、带材、线材、板材或其它适合的结构形式。
所述集电器可以是在层102中形成的一个非连续层，在层107内形成的连续层，或二者兼有。例如，层102可为筛网、多孔板、金属发泡体或其它适当的结构形式，其中为金属燃料材料留有位置，且金属燃料材料被填入其中并合为一体。
可以将负极或阳极根据电池的类型层合在层叠体内。另外，阳极材料可通过沉积、涂布(例如，刮板涂布)、印刷、书写或其它适当方法沉积在层叠体上。而且，可以结合层合和沉积方法来形成负极或阳极。
在此将描述，通过提供自阳极层102(或与其邻的分隔层)延伸出来的导电薄片来简化层叠体式电池的制造方法，从而在层叠体被切割成单个电池之后轻易地进行电连接。
阴极106可包含传统的空气扩散阴极，例如，一般包含活性组分和碳基材，以及适当的连接结构(例如集电器)。典型地，选择阴极催化剂以便在空气环境中达成每平方厘米至少20毫安(mA/cm2)的电流密度，优选至少50mA/cm2，且更优选至少100mA/cm2。当然，可以通过选择合适的阴极催化剂及组成物并改变氧纯度及压力来达到更高的电流密度。阴极106可具有双重功能，例如，既能在放电期间工作也能在充电其间工作，或具有单一功能(即，优化以用于放电或充电)。空气阴极的一个实例揭示于Wayne Yao和Tsepin Tsai的美国专利6,368,751(发明名称“用于燃料电池的电化学电极”，1999年10月8日提交申请，其在此被全部并入以供参照)中。对于本领域技术人员而言，显而易见的是也可根据所需性能使用其它的空气阴极。
优选所用的碳对电化学电池环境呈化学惰性，且可以各种不同型式提供碳，包括但不限于碳薄片、石墨、其它高表面积的碳材料，或包含至少一种前述碳类型的混合物。阴极集电器可为任何能提供导电性并任选能支撑阴极106的导电材料。集电器可为筛网、多孔板、金属发泡体、带材、线材、箔材、板材或其它适合的结构形式。在某些实施方式中，集电器为多孔状以使氧流动的阻碍降至最小。集电器可由各种导电材料形成，其包括但不限于铜、镍、银、碳、镀镍的含铁金属(例如不锈钢)、铬、钛等，以及包含至少一种前述材料的混合物和合金。合适的集电器包括诸如镍发泡体金属的多孔状金属。对于要求非常高的电能的应用，可以使用钨或钨合金作为集电器。
典型地，粘结剂也被用于阴极106，其可为能粘结基材、集电器和催化剂以形成适当结构的任何材料。一般提供适量的粘结剂来粘结稀释剂、催化剂和/或集电器。优选该材料对电化学环境呈化学惰性。在某些实施方式中，粘结剂材料还具有疏水特性。合适的粘结剂材料包括基于聚四氟乙烯的聚合物和共聚物(例如，特氟隆(Teflon)粉末或乳化物，例如特氟隆(TeflonT-30)，可购自E.I.du Pont Nemours andCompany Corp.Wilmington，DE)、磺酸(例如，Nafion，可购自E.I.duPont Nemours and Company Corp.)、聚乙烯基醇(PVA)、聚(环氧乙烷)(PEO)、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚二氟乙烷(PEF)等，以及包含至少一种前述粘结剂材料的组合物及混合物。但是，本领域的熟练人员应知在此也可使用其它的粘结剂材料。
活性组分一般是促进阴极106处的氧化反应的合适的催化剂材料。所述催化剂材料一般是以适于促进阴极106处的氧化反应的量而提供。合适的催化剂材料包括但不限于锰及其化合物、镧及其化合物、锶及其化合物、钴及其化合物、铂及其化合物，及包含至少一种前述催化剂材料的组合物。
可以将正极或阴极根据电池的类型层合在层叠体内。另外，阴极材料可通过沉积、涂布(例如，刮板涂布)、印刷、书写或其它适当方法沉积在层叠体上。而且，可以结合层合和沉积方法来形成正极或阴极，例如，层合一体式集电器，并在其中或其上沉积如上所述的碳-催化剂混合物或基质。
金属-碳(MnO2)可依据在此所述的方法制造金属碳电池。例如，可以形成具有图2B或2C所示结构的金属碳电池。在锌基电池中，阳极或负极一般包含电池级锌材料，这在现有技术中是已知的。其它金属例如镁和铝也可用作阳极。阴极或正极一般使用包含二氧化锰的碳基材。这些电池内所用的电解质可包含氯化铵、氯化锌或其混合物的溶液。
碱-MnO2可依据在此所述的方法制造碱性电池。典型的碱性电池包含锌粉末或糊料阳极材料。阴极或正极一般使用包含二氧化锰的碳基材。电解质(例如胶凝状KOH)可被包含在阳极材料内，提供在隔板内或隔板上，或兼而有之。
镍-锌(二次电池或原电池)镍锌二次电池兼具镍电极的长使用寿命和锌电极的高电容的优点。这些电池可采用图2B或2C所示的一般型式。
锌材料可包含如上关于金属空气电池所述的任何材料，其中使用锌作为主要金属组分。
基于镍的正极可为用于镍锌、镍镉，或镍金属氢化物电池的任何已知正极。例如，在烧结设计中，将多孔状或线筛网状的镍或镀镍钢基材与一或多层羰基镍粉末层烧结，形成多孔状电极板。通常将由此形成的多孔板用电化学活性前体材料(典型的是硝酸镍)的溶液浸渍。电化学活性氢氧化镍材料从板内的溶液中沉淀出。
此外，可使用高孔度的镍正极，其中可将电化学活性镍材料加入多孔基材(例如高多孔性金属发泡体或纤维状垫材)中。例如，含有活性材料的料浆或糊料可被压到多孔性金属发泡体或纤维状垫基材的细缝上及细缝内，且其后被压至所欲厚度以形成正镍电极。
锂电池可依据在此所述的方法制造锂电池。锂电池使用锂材料作为阳极或负极。阴极或正极可为固态阴极，例如基于二氧化锰的材料、单氟化碳、铬酸银、银钒氧化物、氧化铜，或二硫化铁。另外，阴极或正极可包含可溶性阴极，例如二氧化硫(例如，溶于有机电解质溶剂)或氧氯化物(例如，SOCl2和/或SO2Cl2)。
电解质电解质一般包含离子导电材料以在金属阳极和阴极间产生离子传导。将离子传导性电解质提供在层叠体和/或电极材料内。
在碱性电池系统中，电解质可包含离子导电材料，例如KOH、NaOH、LiOH、RbOH、CsOH、其它材料，或包含至少一种前述电解质的混合物。在许多碱性电池和金属空气电池中，优选的氢氧化物导电材料包含KOH。特别地，所述电解质可以是包含约5％至约55％的离子导电材料(优选约10％至约50％的离子导电材料，且更优选约30％至约45％的离子导电材料)的含水电解质。
在酸性系统中，质子可来自酸性电解质的水溶液，例如过氯酸、硫酸、盐酸或它们的混合物的溶液。过氯酸的浓度，例如，优选在约0.5重量％至约70重量％(且最优选约10重量％至约15重量％)的范围。
在中性系统中，电解质溶液可以是氯化铵、硫酸钾、氯化钠，及包含至少一种前述电解质的混合物的饱合中性水溶液。
可以采用各种方式将电解质添加至此系统中。可以采用在此所述的方法形成密封式电池，其中自由流动的电解质溶液(例如，以液体或凝胶形式)被加电池内。另外，如上所述，可以将电解质加入隔板内。再者，可将电解质(例如，凝胶形式)加入阳极和/或阴极内，根据电池系统的类型而定。
再者，可以形成其中不提供活性电解质的储备电池。所述电解质可为水活化电解质，例如以干燥或浓缩型式提供。另外，可以形成多孔性材料或结构(例如，本文所述的层107)以容纳电解质液体或凝胶。例如，多孔性离子导性聚合物可在层叠体100内形成，以便在电池活化时容纳电解质。以此方式，自行放电与阴极溢流(在诸如金属空气电化学电池的电池中的常见问题)被减至最小或避免。
电池间层如上所述，某些电池使用电池间层，如图2A的层107和图2C的层307。这些层可用以提供与电绝缘或导电性(依电池结构而定)相结合的流体流动(例如，金属空气电池内的空气流动)层。而且如上所述，层307可为与电绝缘或导电性(依电池结构而定)相结合的固体层(例如，未提供空气流动)。再者，电池间层可作为引入电解质的通道，例如在储备电池中。
在金属空气电化学电池的一个实施例中，现在参照图3A，层107包含交替式的电导体部份108(其与一个电池的阴极层106和相邻电池的阳极层102电连接)及空气通道部份110。提供空气通道部份110以使空气能接近空气阴极。
为了在加工处理期间维持层叠体结构的完整性，可以用可移除物质填充空气通道部份110。例如，空气通道部份110可以用水、液态CO2或其它适合物质填充，并在堆叠和切割处理期间冷冻层叠体。另外，可以在空气通道部份100内加入能熔化但不会破坏电池的另一填料，从而在堆叠处理期间能够对层叠体起到支撑作用，且所述填料可在其后的任意阶段通过例如热、光或其它曝露方式(例如蚀刻、剥离(例如，选择使用仅与可移除物质相粘结的粘结剂，且使用合适的润滑剂等来促使可移除物质从层上剥离))而熔化。
在用于金属空气电化学电池的合适的层107的另一例子中(参照图3B)，提供了混合式导电/空气流动层112。所述混合式导电/空气流动层112包含多孔的导电材料，其在一个电池的阴极层106与相邻电池的阳极层102间提供电接触。
为了在加工处理期间维持结构完整性，可以用可移除物质填充空气通道部份110。例如，可以用水、液态CO2或其它适合物质填充多孔性材料112，并在堆叠和切割处理期间冷冻层叠体。另外，可将可烧结材料并入多孔性物质112内，从而在堆叠处理期间能够对层叠体起到支撑作用，且所述可烧结材料可于其后任意阶段烧掉。
为提供所欲空气流，例如，在金属空气电池内，可在层107内提供孔度梯度。例如，层107的孔洞可以沿从层107的阳极侧(例如，其中在阳极上可以提供适当的阻挡层)至此层的阴极侧的方向逐渐减少。另外，从电池边缘向中心形成梯度，例如，用来保证空气稳定地流向相邻电极的中心。可以通过改变连续亚层(沿层107的高度方向改变)中的烧结材料的浓度或通过改变横跨层107(在基本与层合材料平面平行的方向呈梯度变化)的烧结材料的浓度来形成梯度。
所述导电材料包括如上所述的集电器材料，例如对于金属空气电池中的电极，所述导电材料可以是碳、镍、不锈钢、黄铜等。可熔化材料可包括，例如具有远小于导电材料的熔点/沸点的聚合物，例如聚乙烯基醇(PVA)。PVA也可作为可烧结材料。
在以并联或“交替”串联方式连接的金属空气电化学电池中，电连接只能经由向外延伸的集电器(如本文所述)来实现，而非通过使用层107作为导电层。在此“交替”串联指的是伸向电池外部的连接，其相对于通过层107的电连接。
在金属空气电化学电池的一个实施方式中(现在参照图3C)，层107包含交替的绝缘体部份114(在一个电池的阴极层106与相邻电池的阳极层102之间)和空气通道部份116。提供空气通道部份116以使空气接近空气阴极。
在用于金属空气电化学电池的合适的层107的另一例子中(现在参照图3D)，提供混合式的绝缘/空气流动层118。此混合式的绝缘/空气流动层118包含多孔性绝缘材料，其在一个电池的阴极层106与相邻电池的阳极层间提供电连接。
所述绝缘材料可包含任何已知的电绝缘塑料或聚合物、陶瓷或玻璃材料。再者，在某些实施方式中，传统的隔板或隔板材料可被用于形成绝缘层。
电容器和超电容器本申请所述的制造方法还可用于其它类型的电化学电池，包括能量储存电容器。这些电容器可以是标准电容电容器或超电容器。
可以将所述层叠体制成对称式电容器，一般包括两个相同或基本相同的电极-在有的实施方式中电极(302和306，或202)基本上相同。根据本发明电极的一个实施方式，所述电极一般包含高表面积的活性材料和水凝胶材料。
依据另一实施方式，所述电极一般包含法拉第假电容(Faradicpsuedocapacitance)材料和水凝胶材料。
根据本发明的另一实施方式，所述电极一般包含高表面积的活性材料、法拉第假电容材料和水凝胶材料。因此，所述电极是混合式电极，每个电极均兼具法拉第假电容和双层电容特性。
所述层叠体也可形成不对称的电容器，其一般包含两个不同电极。依据一个实施方式，电极(102或交替电极202)一般包含高表面积的活性材料和水凝胶材料。交替电极(306或交替电极202)可包含传统的假电容型电极、在此所述的假电容电极，或混合式电极(兼具法拉第假电容和双层电容特性)。
依据另一实施方式，电极(302或交替电极202)一般包含法拉第假电容材料和水凝胶材料。交替电极(306或交替电极202)可包含传统的双层电容型电极、在此所述的双层电容电极，或混合式电极(兼具法拉第假电容和双层电容特性)。
依据另一实施方式，电极(302或交替电极202)一般包含高表面积的活性材料、法拉第假电容材料和水凝胶材料，形成混合式电极，兼具法拉第假电容和双层电容特性。交替电极(306或交替电极202)可包含传统的双层电容型电极，或在此所述的双层电容电极、传统的假电容型电极、在此所述的假电容电极、传统的混合式电极，或在此所述的混合式电极。
根据本发明电极的另一实施方式，电极(302或交替电极202)一般包含浸入一个或多个法拉第假电容材料(例如，铅、镍或任何在此所述的法拉第假电容材料)的发泡体或海棉状结构中的水凝胶材料。交替电极(306或交替电极202)可包含传统的双层电容型电极，或在此所述的双层电容电极、传统的假电容型电极、在此所述的假电容电极、传统的混合式电极，或在此所述的混合式电极。
根据本发明电极的另一实施方式，电极(302或交替电极202)一般包含浸入一个或多个法拉第假电容材料(例如，铅、镍或任何在此所述的法拉第假电容材料)的发泡体或海棉状结构中的水凝胶材料和法拉第假电容材料。交替电极(306或交替电极202)可包含传统的双层电容型电极，或在此所述的双层电容电极、传统的假电容型电极、在此所述的假电容电极、传统的混合式电极，或在此所述的混合式电极。
法拉第假电容材料包括但不限于镍、铜、镉、锌、钛、银、铟、硒、碲、镓、钌、铑、钯、锇、铱、钴、铅、锰、铁、铂、钽、钼、钨、钒；它们的导电合金、氧化物、氢氧化物、氮化物及碳化物；AB2或AB5型金属氢化物材料、掺杂的导电聚合物，和包含至少一种前述物质的混合物。
高表面积的活性材料包括但不限于碳(包括但不限于石墨、活化碳纤维、碳黑、活性碳、碳纤维、碳胶、骨骼碳、中间相碳微球及包含至少一种前述类型的含碳材料的混合物)，一般具有大于约100米2/克(优选大于约1000米2/克)的表面积；和高表面积的聚合物材料(例如，高表面积聚苯胺)，一般具有大于约100米2/克(优选大于约1000米2/克)的表面积。
水凝胶作为电解质与高表面积活性材料和法拉第假电容材料中的任一种或两者一起用于整体基质内。特别地，所述水凝胶在宏观上不含水，但在微观水平，在水凝胶材料的聚合物基质内填充有所需离子的水溶液。
可采用各种技术来形成整体的电极材料(高表面积的活性材料和/或法拉第假电容材料)和水凝胶。在一种实施方式中，将电极材料与单体溶液混合形成胶体或料浆。然后，将此胶体或料浆在原位借助热或紫外线辐射与电极材料聚合。另外，在另一实施方式中，将电极材料与单体的部份聚合溶液和聚合物混合来形成胶体或料浆。在另一实施方式中，水凝胶聚合物可与电极材料混合形成“湿砂”型材料(对于该材料参见Wilson等人的美国临时专利申请60/340,697(发明名称“金属空气电化学电池及电化学电池的阳极材料”，2001年10月29日提交申请)中有关金属燃料材料的描述)。
采用任意上述技术，可以连续或批量方式形成电极。例如，可形成电极材料和水凝胶材料的料浆，且其后以已知方式(例如，以棱形结构或螺旋绕卷结构)成形而形成电极和电容器(例如，包含隔板和集电器)。
另外，连续式方法可被用以形成电极和/或电化学电容器。例如，Wayne Yao和Tsepin Tsai的美国专利6,368,751(发明名称“用于燃料电池的电化学电极”，在此全文引入以供参照)揭示了与金属海棉状集电器一体成形的碳基电极。在此可使用此方法的变通方案。在一种变通方案中，水凝胶材料在多孔的海棉状或发泡体金属材料中一体成形，且其后被固化，基本上形成法拉第假电容材料。在另一变通方案中，水凝胶材料(以单体溶液或聚合物形式)和电极材料的料浆、胶体或混合物(例如上述的“湿砂”)可在多孔的海棉状或发泡体金属材料中一体成形，且其后被固化，基本上形成法拉第假电容电极或混合电极。以连续方式加入材料，且任选进行烧结形成包含活性材料和电解质材料的一体式电极。这些电极(其包含作为集电器的发泡体或海棉状材料，且其中包含一体化的水凝胶或水凝胶-电极材料混合物)有利地减少了活性材料与集电器间的接触阻抗，且进一步提高了力学完整性。为了提高这些电极的加工处理和稳定性，可在发泡体的一个表面上形成(例如，将每一层隔离开来)薄膜-此薄膜可为隔板，如此，可容易地制得电极-隔板-电极的夹层结构。另外，此薄膜可作为分割物，基本上将每个电极隔离开来，如此，可在单个操作中制得多个电极。
一种合适的单体溶液(特别是水溶液)包含一种或多种选自水溶性、烯属不饱和酸及酸衍生物和第二类型单体(一般作为交联剂)的单体。再者，此溶液可包含水溶性或水可膨胀聚合物，其作为强化成分。此外，可选地包含化学聚合反应引发剂。这些持水性聚合物材料被描述于Muguo Chen、Tsepin Tsai、Wayne Yao、Yuen-Ming Chang、Lin-Feng Li和Tom Karen的美国专利申请09/259,068(发明名称“固态凝胶膜”，1999年2月26日提交申请)；Muguo Chen、Tsepin Tsai和Lin-FengLi的美国专利6,358,651(发明名称“可充电电化学电池中的固态凝胶膜隔板”，2000年1月11日提交申请)；Robert Callahan、Mark Stevens和Muguo Chen的美国专利申请09/943,053(发明名称“聚合物基质材料”，2001年8月30日提交申请)；及Robert Callahan、Mark Stevens和MuguoChen的美国专利申请09/942,887(发明名称“包含聚合物基质材料的电化学电池”，2001年8月30日提交申请)。所有上述文献在此全部引作参考。
此水凝胶溶液可由离子性物质在原位形成，或者所述水凝胶溶液可以包含水作为空间支撑物(如美国专利申请09/943,053，发明名称“聚合物基质材料”)，其中适用所需离子性物质替代水(即，水作为空间支撑物以维持聚合物基质材料的力学整体性)。
电容器内的隔板可包含任何可商购获得的隔板，例如用于电池的隔板和如上所述的隔板。
电容器/流通式本申请所述的制造方法还可用于制备另一类型的电池，包括流通式电容器，例如用于流体去离子化的电容器(例如，水的去盐化)。
参照图2A描述由层叠体形成的流通式电容器的实施例。流体一般流经在此所述的层107。
对称的流通式电容器一般包括两个相同或实质上相同的电极-从而在一种实施方式中，电极102和106实质上相同。根据本发明电极的一种实施方式，电极102和106一般包含高表面积的活性材料。根据本发明电极的另一实施方式，电极102和106一般包含高表面积的活性材料和水凝胶材料。
不对称的流通式电容器一般包括两个不同的电极。根据本发明电极的一种实施方式，电极102一般包含高表面积的活性材料。电极106可包含不同量(例如，层厚度)的高表面积的活性材料。根据本发明电极的另一实施方式，电极102一般包含高表面积的活性材料和水凝胶材料。电极106包含不同量(例如，层厚度)的高表面积的活性材料和水凝胶材料。
这些材料与上述的其它类型的电容器中的相同。
可以使用基本上平的电极(例如，无通道)，其中流体流经在绝缘或导电层107内形成的通道。
流通式电容器可以串联式形成。在一种实施方式中(参照图3A)，层107包含交替式的电导体部份108，其与一个电池的正极层106和相邻电池的负极层102保持电接触。提供流体通道部份100以使流体接近电极，例如用于水的去离子化。
为了保持加工处理期间层叠体结构的完整性，可以用可移除物质填充流体通道部份110，类似上述某些电池内的电池间层。可将可移除物质引入流体通道部份110，从而在堆叠处理期间为层叠体提供支撑，且所述可移除物质可在其后的任意阶段被除去，例如借助热、光或其它曝露方式(例如蚀刻、剥离(例如，选择使用仅与可移除物质相粘结的粘结剂，且使用合适的润滑剂等来促使可移除物质从层上剥离))。
在另一个合适的层107的例子中(参照图3B)，提供有混合式的导电/流体流动层112。此混合式导电/流体流动层112包含多孔性导电材料，其在一个电池的正极层106与相邻电池的负极层102之间提供电接触。注意孔度梯度可以如上所述形成。
在并联和交替串联连接中，只能通过向外延伸集电器来实现电连接，而非使用所述层107作为导电层。
在一个实施方式中(参照图3C)，层107包含交替的绝缘体部份114(其位于一个电池的正极层106和相邻电池的负极层102之间)，和流体通道部份116。提供流体通道部份116以使空气接近空气阴极。
在另一个合适的层107的例子中(参照图3D)，提供有混合式的绝缘/流体流动层118。此混合式的绝缘/流体流动层118包含多孔性绝缘材料，其在一个电池的正极层106与相邻电池的负极层102之间提供电接触。
另外，代替分离的电池间层，可在电极内直接形成通道。例如，在制造期间，如关于层107的所述操作可以用可移除物质支撑这些通道，而在层叠体组合后(和/或在由层叠体切割电池后)，去除可移除物质。
切痕区域的细节现在参照图4A，层合组件400包含多个交替的阴极406、隔板404、阳极402和绝缘体420等层。导体或集电器426与每一阴极406连接，且导体或集电器432与每一阳极402连接。为了有效地制造多个电化学电池配置，提供填充区域422，其可以用合适的可移除物质填充，其中在所述多个层合电池组装后或在将层合电池切成单个电化学电池配置后，移除所述物质。例如，层合组件可在低于可移除物质(例如，水、CO2)的凝固点的温度下组合。以此方式，如图4B和图4C所示，导体432和426维持曝露状态以促成所欲的电连接配置。例如，对于串联配置，相邻电化学电池的导体422和426可被电连接。在串联配置中，理想的是布置导体422和426，使其曝露在同一侧(未示出)。另外，在并联配置中，可以对多个电化学电池的多个导体422进行电连接，且可以对多个电化学电池的多个导体426进行电连接，由此形成并联的电化学电池堆。以此方式，无需在连接前进行研磨便可促成电连接。再者，电池短路的可能性也被减至最小或避免。
现在参照图4D1，显示填充区域432或切痕区域的位置和结构的一个实例。在此实例中，打算切割层合层叠体400来形成两个基本相同的电化学电池。参照图4D2，在切痕处切成2个具有不同电流度和/或电容的电化学电池。现在参照图4D3，通过布置切痕的位置和结构形成四个基本相似的电化学电池。现在参照图4D4，通过布置切痕的位置形成两个矩形电化学电池和一个T-字形电化学电池，例如，以供特殊应用的电化学电池(例如，其中电源需被置入预定空间内)。
在另一实施方式中，部份切痕区域可包含用以形成电池外壳的适当材料，而仍能曝露出集电器。例如，当切痕区域形成图案时，可将适当塑料材料沉积在切痕区域的外侧部份上(例如，在同一板中不同组件间的层的远端处)，以合适的塑料材料部份填充。理想的是使用模具结构来形成部分电池外壳。
如上所述使用本发明方法能够制备各种不同结构的电极、隔板、绝缘体和/或导电层。例如，在某些类型的电化学电池中，需要将每个电池分离开来，因而需要提供绝缘体层。即使在分离的电池中，也可具有变通方案，例如，单个阳极层可与一对阴极层配合使用，或者一对阳极层可与单个阴极层配合使用。再者，电连接相邻电化学电池的离散或整体的导电层对某些电化学电置的配置是有利的。这可用于，例如，某些串联配置的电化学电池。
再者，某些类型的电池可以是连续层叠体的形式，例如，交替电极/隔板/电极/隔板，其中电极可以相同或不同。
需了解各种配置方式的好处是以已知原理为基础的。例如，一对非常薄且可消耗的阳极层可与单个阴极层配合使用，以用于需要非常快速放电的应用。另外，相对较厚的单个阳极可与一对阴极配合使用，例如，用于需要较高电容的应用。当然，根据上述公开的内容显然可以进行各种改良和变通。
现在参照图5A描述层合式组件500，一般其中每一电化学电池包含一对阴极层和一个阳极层，并借助隔板隔开所述阴极层和阳极层。特别地，此层合式组件500包含交替的第一阴极506、第一隔板504、阳极502、第二隔板504和第二阴极506等层，其中借助绝缘体520隔离每一电池。另外，绝缘体520将一般的空气或流体流提供至相邻的阴极。导体526和522可以类似图4B和4C所示方式进行电连接。另外，如图4A所示填充区域532可用于相同目的。因此，在此实例中，一对阴极506可与每一阳极502连接，例如，用于需要高放电深度和/或高电容的应用。
在此所用的正极例如可依据图5B所示结构来形成。如图5B所示，电池层叠体500的阴极506的实例包含强化的颗粒状微结构，其中通过烧结金属发泡体基材530的相互连接的三维空隙中的聚合物粘结剂颗粒542而提供相对较强的结合。所述粘结剂颗粒542被浸入三维的多孔基材530中。采用任何已知的合适方法(例如传统的辊轧)挤压包含聚合物粘结剂颗粒542的基材530。然后，可使用任何适当手段(例如传统的涂覆操作或额外的辊轧步骤)涂覆反应性层532和微孔层533。
优选使用相同材料制备反应性(或气体扩散)层532和粘结剂颗粒542。特别地，这些材料包括以液体形式(即，分散液、悬浮液或料浆)形式涂敷至基材30表面的疏水性聚合物粘结剂。这些适当疏水性聚合物粘结剂的例子包含聚四氟乙烯(PTFE)和氟化的乙烯-丙烯共聚物(FEP)。其它有用材料包括烃，例如聚氯氟乙烯。也可使用这些树脂的混合物。
在优选的实施方式中，将疏水性聚合物粘结剂与颗粒碳混合。通过将颗粒碳与干的疏水性聚合物细粒的分散液或干粉状的聚合物相混合来提供所述混合物。所述聚合物优选占所述混合物的约20至约60重量％。在此范围内能够提供足够的聚合物以结合几乎所有的碳颗粒，且不会过度降低气体多孔性或降低电化学性能。
再者，优选用任何数量的已知催化剂催化所述碳颗粒，其中采用本领域技术人员熟知的方法来将催化剂涂布至碳上。这些适合催化剂的例子包括氧化锰(MnO2)、硝酸银、铂、氧化钴及其混合物。
现在参照图6描述层合组件600的另一实例。在组件600中，每一电化学电池都是隔开的，且包括第一阳极602、第一隔板604、阴极结构606、第二隔板604和第二阳极602。注意在此实例，阴极结构606一般包含集电器，阴极材料被置于集电器的两侧，从而每一电化学电池的阳极602都可与阴极结构606的一侧进行电化学反应。此结构可用于例如，要求高放电速率的应用，特别是其中阳极602相对较薄而放电速度非常快。
制造技术根据电化学电池的类型和所用电池材料，可以采用各种不同方法来制备在此所述的层合组件。如图8所示，各组件可被层置于大基材或载体表面上，然后彼此层合。所述层(例如，以片材或卷材的形式)可以进一步粘结。
应注意片材或层合材料的平面面积可以非常大，以便批量生产(几十、几百、几千或更多)，特别是在连续形成的层合结构中。如上所述，个别的电池或电池堆可借助适当填充区域来界定，例如图4A和5A中所示。然后，切割电池或电池堆，且在某些实施例中经过尽量少的进一步加工处理或无需进一步加工处理即可曝露集电器。对于许多电化学电池和电池系统这会大量降低制造费用。
另外，可以通过沉积进行层合。可采用沉积、涂布(例如，刮板涂布)、书写或其它适当方法将材料沉积在层叠体上。而且，可以结合层合和沉积方法来形成组件，例如，其中基材被层合且沉积有活性材料等。
各层的厚度可以不同，这取决于多种因素，这些因素包括但不限于电池的种类、所需的额定功率、所需的能量、电池的形成方式或上述因素的组合。例如采用书写、印刷和沉积技术可以形成微米甚至纳米量级的层。采用沉积技术还可以形成微米或毫米量级的层。
借助层压技术，通过使用例如与硅处理中类似的方法可以形成非常薄的层(例如微米量级)，如PCT/US02/15864(2002年5月20日提交申请，发明名称“薄膜及其制备方法”，在此全文引入用作参考)中所述。如其中所述，待处理薄层(其上或其中形成有可用结构，在此为电极、集电器、通道、多孔区)被选择性地粘结在基底层上。也就是说，无需进一步处理的薄层部分被粘在基底上，而需要进一步处理的薄层部分则相对其它部分以较弱的粘结力粘结(在某些情况下根本就不粘结)。因此，可以在其它层上或原料基材上形成非常薄的层来形成此处所述的包括多个电化学电池的层叠体结构。
另外，通过根据现有技术已知的方法进行层合(其中包含本发明的新的技术特征，例如在电池的周边界定切痕区域，例如使用可移除物质来产生空气通道，从而提供具有易于连接的导通结构)可以形成厘米量级的层。
在需要形成通道和/或切痕的区域，可以将可移除物质填充到层上空间内(例如，用于形成通道)或填充到所需形成的切割线处(例如，相应于单个电化学电池)。因此，如果在低于可移除物质的熔点的温度下实施切割和/或堆叠，应将合适的最终结构或模具置于适当位置以避免可移除物质的过早外漏。以此方式，可以堆叠多个电池、几十个电池、数百个电池，或甚至数千个电池。若需限制每一堆叠物的高度，可提供经设计的绝缘层，随后还可切割这些绝缘层。另外，可以使用可移除物质来形成所述设计层，这样在经过堆叠和切割操作后，移除所述可移除物质(例如通过熔化或其它方式)，便可轻易地分离相互独立的堆叠物。
在另一制造方法中，如图7所示，借助多个辊结构每个电化学电池层可单独形成。然后，借助其他辊结构每一电池可层合在一起，或如上所述进行堆叠。
层间的结合可以使用粘结剂、热粘结技术、加压粘结技术或它们的组合来完成。
另外，所述层可原位形成，而其后的层通过沉积或分散(例如，以刮片涂布法)依次形成。
在所有上述方法中，理想的是在每一层、每一组层或包括一个或多个电池的每一组层，提供排列步骤。例如，可以在每一层提供排列标记，这些排列标记可以是肉眼可见的(人工)或光学可见的(使用合适的反射或透射排列标记，或其它的可监测标记)。也可以使用机械排列，例如在每层、每一组层或包括一个或多个电池的每一组层上形成“钥匙”和对应的“钥匙孔”。对于本领域的技术人员，这些和其它的排列系统是已知的。
通常沿切痕区域以垂直层叠体平面的方向切割层合组件以露出集电器。或者，对于由多个电池相互层叠而形成的层叠体，通过形成专用的切痕层，可以沿平行与层叠体平面的方向切割电池，或横跨普通层来进行电池切割(例如，将厚电极切开，其中切开的电极部份被用于两个电池中)。
为形成具有电池，可以从所述层叠体上切下相应于所需电流输出水平的面积。以此方式，通过将所述层叠体切割成所需的电极面积，即可由相同的层叠体制得具有不同电流输出水平的电池。如图1中所示，A1、A2和A3区域具有不同的面积，因而它们对应于不同的电流输出水平。
在另一电池结构中，可轻易地提供混合式系统。例如，在层叠体的某一位置提供第一类型的电池或第一类型的电池组，而在层叠体的另一位置提供第二类型的电池或第二类型的电池组。所述第一和第二类型的电池可以是不同类型的电化学电池、具有不同厚度(例如，提供高功率部分的薄电极和提供高能量部分的较厚电极)，或其它所需结构。
虽然上面显示并描述了本发明的优选实施方式，但是在偏离本发明的精神和范围的情况下可以对本发明进行各种改进和替代。因此，应理解的是以上是对本发明的示例说明而非限制。
权利要求
1.一种制造电化学电池的方法，其包括由多个电池层形成具有两个相对的主表面的层合片，其中每一电池层包含一对电极和使该对电极电绝缘的隔板；通过经由两个相对的主表面将所述层合片切割成所需的尺寸。
2.如权利要求1所述的制造电化学电池的方法，其中包括进一步形成与至少一个电极相邻的气体运送层，其中该气体运送层包含一个或多个空隙。
3.如权利要求2所述的制造电化学电池的方法，其中所述气体运送层包括至少一个通道。
4.如权利要求2所述的制造电化学电池的方法，其中所述气体运送层包括一个多孔层。
5.如权利要求2所述的制造电化学电池的方法，其中用可移除物质填充所述空隙，然后在低于所述可移除物质的熔点的温度下切割所述层合片，然后熔化所述可移除物质，从而形成多个电化学电池，所述电池具有至少一个气体流动层，该气体流动层中的空隙使得气体能够接触所述至少一个电极。
6.如权利要求2所述的制造电化学电池的方法，其中至少一个电化学电池是金属空气电化学电池，其中每个电化学电池中包含一个金属燃料电极和一个与所述气体运送层相邻的空气扩散电极，而且其中还提供有离子传导性电解质源。
7.如权利要求2所述的制造电化学电池的方法，其中至少一个电化学电池是金属空气电化学电池，其中每个电化学电池中包含一个金属燃料电极和一个与所述气体运送层相邻的空气扩散电极，并且其中隔板提供离子传导性电解质源。
8.如权利要求1所述的制造电化学电池的方法，其中至少一个所述电化学电池是电存储电容器。
9.如权利要求8所述的制造电化学电池的方法，其中所述电容器是对称电容器。
10.如权利要求9所述的制造电化学电池的方法，其中所述电极相同或基本上相同。
11.如权利要求10所述的制造电化学电池的方法，其中所述电极包含高表面积的活性材料，而且其中提供有电解质。
12.如权利要求10所述的制造电化学电池的方法，其中所述电极包含法拉第假电容材料，而且其中提供有电解质。
13.如权利要求10所述的制造电化学电池的方法，其中所述电极包含高表面积的活性材料和法拉第假电容材料，而且其中提供有电解质。
14.如权利要求10所述的制造电化学电池的方法，其中所述电极包含高表面积的活性材料和水凝胶材料，该水凝胶材料中包含电解质。
15.如权利要求10所述的制造电化学电池的方法，其中所述电极包含法拉第假电容材料和水凝胶材料。
16.如权利要求10所述的制造电化学电池的方法，其中所述电极包含高表面积的活性材料、法拉第假电容材料和水凝胶材料。
17.如权利要求8所述的制造电化学电池的方法，其中所述电容器是非对称的电容器。
18.如权利要求17所述的制造电化学电池的方法，其中所述电极不相同。
19.如权利要求17所述的制造电化学电池的方法，其中所述电极包含不同量的高表面积活性材料，而且其中提供有电解质。
20.如权利要求17所述的制造电化学电池的方法，其中所述电极包含不同量的法拉第假电容材料，而且其中提供有电解质。
21.如权利要求17所述的制造电化学电池的方法，其中一个电极包含高表面积活性材料，而另一个电极包含法拉第假电容材料，而且其中提供有电解质。
22.如权利要求17所述的制造电化学电池的方法，其中所述电极包含不同量的高表面积活性材料和水凝胶材料，所述水凝胶材料中包含电解质。
23.如权利要求17所述的制造电化学电池的方法，其中所述电极包含不同量的法拉第假电容材料和水凝胶材料。
24.如权利要求17所述的制造电化学电池的方法，其中一个电极包含高表面积活性材料和水凝胶材料，而另一个电极包含法拉第假电容材料和水凝胶材料。
25.如权利要求1所述的制造电化学电池的方法，其中沿切割图案提供至少一条切痕，并用可移除物质填充所述切痕，而且其中切割在高于所述可移除物质的特征熔化温度下进行。
26.如权利要求25所述的制造电化学电池的方法，其中与至少一个电极相连的集电器的一部分处于切痕所在的区域，而且通过经由两个相对的主表面将所述层合片切割成所需的尺寸，将集电器的所述部分曝露出来并基本适用于电连接。
27.如权利要求25所述的制造电化学电池的方法，其中在形成每一层时均提供可移除物质。
28.如权利要求27所述的制造电化学电池的方法，其中每层可移除物质都粘在一个已有层上。
29.如权利要求25所述的制造电化学电池的方法，其中在形成一组层时提供可移除物质。
30.如权利要求25所述的制造电化学电池的方法，其中在形成层后提供可移除物质。
31.如权利要求1所述的制造电化学电池的方法，其中沿切割图案提供至少一条切痕，在所述切痕中填充外壳材料，用于形成电池堆外壳的至少一部分。
32.如权利要求31所述的制造电化学电池的方法，其中在形成每一层时提供所述外壳材料。
33.如权利要求31所述的制造电化学电池的方法，其中每层外壳材料都粘在一个已有层上。
34.如权利要求31所述的制造电化学电池的方法，其中在形成一组层时提供外壳材料。
35.如权利要求31所述的制造电化学电池的方法，其中在形成所述层后提供外壳材料。
36.如权利要求1所述的制造电化学电池的方法，其中沿切割图案提供至少一条切痕，在所述切痕中填充导体材料，用于连接层合结构中的至少部分电池元件。
37.如权利要求36所述的制造电化学电池的方法，其中在形成每一层时提供导体材料。
38.如权利要求36所述的制造电化学电池的方法，其中每层导体材料都粘在一个已有层上。
39.如权利要求36所述的制造电化学电池的方法，其中在形成一组层时提供导体材料。
40.如权利要求36所述的制造电化学电池的方法，其中在形成所述层后提供导体材料。
41.如权利要求1所述的制造电化学电池的方法，其中至少一个电化学电池是流通式电容器。
42.如权利要求41所述的制造电化学电池的方法，其中所述电容器是对称的电容器。
43.如权利要求42所述的制造电化学电池的方法，其中所述电极相同或基本相同。
44.如权利要求42所述的制造电化学电池的方法，其中所述电极包含高表面积的活性材料。
45.如权利要求42所述的制造电化学电池的方法，其中所述电极包含高表面积的活性材料和水凝胶材料。
46.如权利要求41所述的制造电化学电池的方法，其中所述电容器是非对称电容器。
47.如权利要求46所述的制造电化学电池的方法，其中所述电极的尺寸或种类不相同。
48.如权利要求46所述的制造电化学电池的方法，其中所述电极包含不同量的高表面积活性材料。
49.如权利要求46所述的制造电化学电池的方法，其中所述电极包含不同量的高表面积活性材料和水凝胶材料。
50.如权利要求1所述的制造电化学电池的方法，其中通过限定每一电化学电池的一个平板面的面积来限定所需的电容。
51.如权利要求1所述的制造电化学电池的方法，其中在层合片上与切割位置相应的地方提供切痕区，并且其中所述切痕界定了所述层合片的切割图案。
52.如权利要求1所述的制造电化学电池的方法，其中沿切割图案提供至少一条切痕，并用可移除物质填充所述切痕，在所述可移除物质中形成有导体线路，在所述导体线路中引入导体材料，用于连接层合结构中的至少部分电池元件。
53.如权利要求1所述的制造电化学电池的方法，其中沿切割图案提供至少一条切痕，在所述切痕中填充外壳材料，用于形成电池堆外壳的至少一部分，在所述外壳材料中形成有导体线路，在所述导体线路中引入导体材料，用于连接层合结构中的至少部分电池元件。
54.一种制造电化学电池的方法，其包括形成层合片中的第一电极层；在第一电极层上形成层合片中的隔板层；在隔板层上形成层合片中的第二电极层；形成与第一电极层或第二电极层相邻的流体流动层，其中在处理过程中在流体流动开口中填充可移除材料；将堆叠的层合片切割成所需的尺寸，其中包含可移除物质。
全文摘要
本发明涉及一种形成多个电化学电池层的方法，每一所述电池层一般包含一对电极和使该对电极电绝缘的隔板。通过经由两个相对的主表面切割所述层合片形成了具有所需尺寸的电池。在某些实施方式中，使用填充有可移除物质的填充区来界定单个电池。这样，在切割电池时，只需进行最简单的处理或无需进一步处理，即可露出单个电池和在某些实施方式中的集电器或导体。在另外的实施方式中，使用可移除物质填充流体通道或多孔层。这样，在切割电池时能够为所需空隙区域提供结构支撑。
文档编号H01M8/00GK1723575SQ03818763
公开日2006年1月18日 申请日期2003年6月5日 优先权日2002年6月5日
发明者萨迪克·M·法里斯 申请人:瑞威欧公司