电化学电池系统的可浸入气态氧化剂阴极的制作方法

专利名称：电化学电池系统的可浸入气态氧化剂阴极的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及一种电化学电池系统，并且更具体地涉及一种利用气态氧化剂还原电极以及诸如电解质的液体离子导电介质的电化学电池系统。
背景技术：
许多类型的电化学电池利用离子导电介质以支持电池内的电化学反应。例如，金属空气电化学电池系统可以包括一个或多个电池，其每一个具有用作在其处金属燃料被氧化的阳极的燃料电极以及在其处来自环境空气的氧气被还原的空气呼吸阴极。这种电池还可以包括诸如液体电解质溶液的离子导电介质以使氧化/还原离子在电极之间传送。例如，参见通过参考而整体结合在此的美国专利公开N0.2009/0284229。在包括多个电化学电池的一些电化学电池系统中，多个电池共用离子导电介质。例如，液体电解质溶液可以串行地从一个电池流到另一个，诸如在通过参考而整体结合在此的美国专利申请12/631，484中所描述的。在其他电化学电池系统中，离子导电介质可以为多个电池共用，但是可以部分并行地流动。在还有其他电化学电池系统中，离子导电介质可以根本不流动，反而可以是停滞的，或者仅仅在电极之间的限制区域之内摇动。不管离子导电介质的任何运动，在利用空气电极的传统系统中，空气电极限定了用于限制电化学电池系统之内的离子导电介质的边界壁。这就是说空气电极典型地被密封到外壳的外部，这形成了离子导电介质不透屏障。然而，这种传统系统的缺点在于如果空气电极与外壳之间的密封失效，或者如果在空气电极本身中形成了泄漏，则液体离子导电介质不再被限制在电化学电池之内，这可能导致电池完全失效、需要更换离子导电介质、对电化学电池周围的环境有害等等。此外，在大多数设计中，更换空气电极是困难的任务，因为必须排干离子导电介质以便可除去用过的气态氧化剂还原电极。因此可以意识到使空气电极与在其中形成空气空间的外壳一起浸入到离子导电介质中可防止这种完全失效，并且可使空气电极的更换简单化。例如，在通过参考而整体结合在此的美国专利5，011，747中示出了传统可浸入空气电极的不例。

发明内容
根据实施例，一种被配置成浸入到电化学电池的离子导电介质中的氧化剂还原电极模块包括外壳，该外壳被配置成限定其中的气态氧化剂接收空间。氧化剂还原电极模块还包括具有氧化剂面向侧和离子导电介质面向侧的氧化剂还原电极。将氧化剂还原电极安装到所述外壳以便氧化剂还原电极限定用于气态氧化剂接收空间的边界壁，其中氧化剂面向侧向内面向气态氧化剂接收空间并且离子导电介质面向侧面向外部以暴露于离子导电介质。氧化剂还原电极模块还包括通过延伸穿过气态氧化剂接收空间的气态氧化剂通道而耦合的气态氧化剂入口和气态氧化剂出口。氧化剂还原电极模块进一步包括位于气态氧化剂接收空间之内的一个或多个支撑件，该一个或多个支撑件被配置成防止当氧化剂还原电极浸入到离子导电介质中时氧化剂还原电极变形到气态氧化剂接收空间之中，并且将气态氧化剂在气态氧化剂通道之内的流动从气态氧化剂入口弓丨导到气态氧化剂出口。另外，可使氧化剂通过气态氧化剂入口进入到气态氧化剂接收空间中，以便氧化剂还原电极被配置成通过氧化剂面向侧吸收气态氧化剂并且在电化学电池放电期间使气态氧化剂还原。根据另一个实施例，一种电化学电池系统包括腔，该腔被配置成在其中包含一定量的离子导电介质、每一个包括金属燃料并且被配置成被离子导电介质接触的一个或多个燃料电极、以及浸入到离子导电介质之中的一个或多个氧化剂还原电极模块。每个氧化剂还原电极模块包括被配置成限定其中的气态氧化剂空间的外壳。每个氧化剂还原电极模块还包括具有氧化剂面向侧和离子导电介质面向侧的氧化剂还原电极，该氧化剂还原电极被安装到所述外壳以便氧化剂还原电极限定用于气态氧化剂空间的边界壁，其中氧化剂面向侧向内面向气态氧化剂空间并且离子导电介质面向侧面向外部以暴露于离子导电介质。每个氧化剂还原电极模块还包括通过延伸穿过气态氧化剂空间的气态氧化剂通道而耦合的气态氧化剂入口和气态氧化剂出口，其被配置成可使氧化剂流动到氧化剂还原电极的氧化剂面向侧。另外，每个氧化剂还原电极模块进一步包括位于气态氧化剂空间之内的一个或多个支撑件，该一个或多个支撑件被配置成防止当氧化剂还原电极浸入到离子导电介质中时氧化剂还原电极变形到气态氧化剂空间之中，并且将气态氧化剂在气态氧化剂通道之内的流动从气态氧化剂入口引导到气态氧化剂出口。每个燃料电极和至少一个相关氧化剂还原电极限定了一个或多个电化学电池。一个或多个电化学电池的每一个被配置成在放电期间使燃料电极处的金属燃料氧化并且使至少一个相关氧化剂还原电极处的气态氧化剂还原以产生施加到负载上的其之间的放电电势差。根据另一个实施例，一种用于对被配置成浸入到电化学电池的离子导电介质之中的氧化剂还原电极模块进行装配的方法包括提供与气态氧化剂入口和气态氧化剂出口耦合的外壳，由此其中外壳的内部限定气态氧化剂空间。该方法还包括在气态氧化剂空间之内提供一个或多个支撑件，该一个或多个支撑件被配置成形成气态氧化剂通道以弓I导气态氧化剂在气态氧化剂入口与气态氧化剂出口之间流动。该方法进一步包括将氧化剂还原电极密封到外壳，以便氧化剂还原电极的氧化剂面向侧向内面向气态氧化剂空间并且限定用于气态氧化剂空间的边界壁，并且氧化剂还原电极的离子导电介质面向侧面向外部以在氧化剂还原电极模块浸入在其中时暴露于离子导电介质。当浸入在离子导电介质中时，外壳和氧化剂还原电极的装配防止离子导电介质流动到气态氧化剂空间中。此外，一个或多个支撑件被配置成防止当氧化剂还原电极浸入到离子导电介质中时氧化剂还原电极变形到气态氧化剂空间中。另外，气态氧化剂入口允许气态氧化剂流动到气态氧化剂空间中。根据另一个实施例，一种用于装配电化学电池的方法包括提供被配置成在其中包含一定量的离子导电介质的腔。该方法还包括使(i)可浸入氧化剂还原电极模块浸入在一定量的离子导电介质之内，所述可浸入氧化剂还原电极模块被配置成保持由外壳和氧化剂还原电极的氧化剂面向侧所限制的气态氧化剂空间，该气态氧化剂空间与气态氧化剂入口和气态氧化剂出口耦合。此外使(ii)燃料电极浸入在一定量的离子导电介质之内，所述燃料电极包括金属燃料并且被配置成被离子导电介质接触。该方法另外包括通过气态氧化剂入口将气态氧化剂接收到气态氧化剂空间中。在气态氧化剂空间中提供一个或多个支撑件，该一个或多个支撑件被配置成防止当氧化剂还原电极浸入到离子导电介质中时氧化剂还原电极变形到气态氧化剂接收空间之中，同时限定气态氧化剂通道，该气态氧化剂通道被配置成引导气态氧化剂在气态氧化剂入口与气态氧化剂出口之间流动。此外，氧化剂还原电极的离子导电介质面向侧面向燃料电极并且暴露于离子导电介质，以便离子导电介质可以在燃料电极与氧化剂还原电极之间传导离子以支持燃料电极和氧化剂还原电极处的电化学反应。另外，燃料电极和氧化剂还原电极被配置成在放电期间使燃料电极处的金属燃料氧化并且使氧化剂还原电极处的气态氧化剂还原以产生施加到负载上的其之间的放电电势差。从以下详细描述、附图、以及所附权利要求书可显而易见地得知其他实施例。


现在仅通过示例的方式，参考示意性附图对本发明的实施例进行描述，在附图中相应参考符号表不相应部分，并且其中:图1说明了用于置放要浸入到离子导电介质之中的氧化剂还原电极的可浸入氧化剂还原电极模块的实施例的正面透视图；图2说明了图1的可浸入氧化剂还原电极模块的分解图；图3说明了图1的可浸入氧化剂还原电极模块的横截面视图，其示出了形成于其中的气态氧化剂流动路径；图4A和图4B说明了所对准的以与具有电池盖和燃料电极的燃料电极模块相啮合以形成电池组件的氧化剂还原电极模块的相对透视图；图5说明了被配置成可使气态氧化剂流动以从其通过的氧化剂还原电极模块与电池盖的啮合的横截面视图；图6a和图6b说明了示出了燃料电极模块和氧化剂还原电极模块的啮合的电池组件的相对透视图；图7说明了电池组件的燃料电极的横截面视图，其示出了通过其间的间隔物而分离的多个电极体以在其中形成流动狭道(lane)；图8说明了燃料电极的另一实施例的横截面视图，所述燃料电极具有跨流动狭道取向分级(stepped)的分级支架配置；图9说明了由电池组件的燃料电极和单独充电电极所形成的电极组件的横截面视图；图10说明了电池组件的示意图，所述电池组件具有在相反方向上分级的分级支架配置的燃料电极并且被配置成位于相对可浸氧化剂还原电极模块之间；图11说明了电池组件的横截面视图，其示出了沿着燃料电极的流动狭道取向的分级支架配置，其包括单独充电电极的大小分级降低；图12描述了电池组件的电连接的示意图，其中燃料电极、单独充电电极以及氧化剂还原电极通过开关系统电连接；图13描述了所对准的以浸入到离子导电介质模块中的一对电池组件；图14描述了在浸入到离子导电介质模块中时电池组件对的横截面视图，其跨与每个电池组件相关的分散器腔对进行截取；图15描述了离子导电介质模块的另一横截面视图，其跨与电池组件中的一个相关的分散器腔对进行截取；图16描述了被配置成在浸入到离子导电介质模块中时使电池组件啮合的电路模块；图17描述了在将电路模块装配到浸入到离子导电介质模块之中的电池组件对上时所形成的整个电池模块；图18描述了面向氧化剂还原电极的氧化剂还原电极模块的视图，其中氧化剂还原电极的一部分被移走以对在其中形成气态氧化剂流动路径的挡板的致密配置进行说明，以在浸入到离子导电介质中时提供对氧化剂还原电极的附加支撑；以及图19描述了图18的氧化剂还原电极和气态氧化剂流动路径的一部分的缩小横截面透视图，其对离子导电介质通过挡板所施加的力的平衡进行说明。
具体实施例方式图1说明了被配置成浸入到电化学电池的液体离子导电介质之中的氧化剂还原电极模块10的正面透视图。氧化剂还原电极模块10包括安装到外壳30上的氧化剂还原电极20。氧化剂还原电极20可以是具有离子导电介质面向侧40和氧化剂面向侧(在图1中模糊，而在图2中标识为氧化剂面向侧45)的任何适当结构或配置。在实施例中，如下所讨论的，氧化剂还原电极20可以包括催化剂、集电器、疏水膜、和/或提供用于气态氧化剂(例如，周围环境气态氧化剂中的氧或氯)的还原以在电池与负载L相连时在氧化剂还原电极20与燃料电极之间建立电势差的其他材料。如所示的，外壳30被配置成形成气态氧化剂空间，该气态氧化剂空间在氧化剂还原电极模块10浸入到离子导电介质中时可使氧化剂流动到氧化剂还原电极20的氧化剂面向侧。因而，氧化剂还原电极20通常是气态氧化剂可渗透的，但是通常液体不可渗透，以便防止离子导电介质充满气态氧化剂空间。在这方面，液体不可渗透未必是防止离子导电介质流过其的完美屏障，而是可以以其他方式被配置成这种渗漏是可以忽略的并且不会显著地影响可使氧化剂到达氧化剂还原电极20的氧化剂面向侧的气态氧化剂空间中的气态氧化剂的存在或流动。在一些实施例中，氧化剂还原电极20可以通常是气态氧化剂可渗透的，但是通常离子导电介质不可渗透，这取决于将在电化学电池中使用哪种离子导电介质。在一些非限制性实施例中，氧化剂还原电极20可以包含诸如聚四氟乙烯(亦称为PTFE或Teflon )的含氟聚合物(flouropolymer)材料或者任何其他疏水材料,所述含氟聚合物材料在一些实施例中可以是热机械膨胀的(亦称为ePTFE或Gore-Tex )。在一些实施例中，氧化剂还原电极20可以包含多孔材料，其中每个孔隙显著地小于离子导电介质的液滴的大小以使材料液体不可渗透。在实施例中，加强层被配置成防止当氧化剂还原电极模块10浸入时由于离子导电介质的流体压力而使PTFE过度变形，诸如在于2011年 11 月 4 日提交的题为 “External PTFE Layer Reinforcement for Oxidant ReductionElectrode”的美国临时专利申请61/556，011中所公开的，通过参考将其整体结合在此。在实施例中，氧化剂还原电极20可以包含以持久耐水涂敷的材料或者任何其他防水涂层以防护离子导电介质。同样地，外壳30可以是通常会防止离子导电介质漏入到气态氧化剂空间中的任何适当结构或配置。在实施例中，外壳30可以由塑料、金属、树脂或者其组合形成的。因此可以任何方式来装配外壳30，其包括由多个单元形成、整体模压等等。在实施例中，外壳30可以被液体不可渗透的不导电间隔物遮蔽或者以其他方式与氧化剂还原电极20间隔，以便防止干扰氧化剂还原电极20处的电化学反应。在所说明的实施例中，外壳30包括可与外壳30的其余部分可分离的安装框架50，并且与氧化剂还原电极20 —起形成气态氧化剂空间的前壁，如在下文更详细地描述。在实施例中，安装框架50可以在其中包含孔口 52，氧化剂还原电极20的离子导电介质面向侧40通过所述孔口 52而面对，以便氧化剂还原电极20暴露于离子导电介质和气态氧化剂空间中的氧化剂二者。在实施例中，诸如所说明的，支撑片54从外壳30延伸出，并且当氧化剂还原电极模块10浸入到离子导电介质中时用于对包括驻留于其中的氧化剂还原电极20的氧化剂还原电极模块10进行定位，如在下文更详细地描述。如进一步所示，在与向外突出(即远离安装框架50的表面)的氧化剂还原电极20的离子导电介质面向侧40相邻的安装框架50的一侧可以进一步提供啮合片56以便对氧化剂还原电极模块10进行进一步定位，另外在下文讨论。如图1所示，外壳30的其余部分进一步界定气态氧化剂空间，以使能够自由进入其中的氧化剂与氧化剂还原电极模块10将浸入到的离子导电介质相分离。在所说明的实施例中，外壳30包括顶部部分60、左边部分70、右边部分80、底部部分90、以及后部部分100。在外壳30的若干块连接在一起的实施例中，可利用任何适当密封技术以防止在浸入期间离子导电介质渗漏到气态氧化剂空间中，以便保持气态氧化剂空间供氧化剂还原电极20使用。这种密封技术可以包括但不局限于通过液体不渗透胶、熔化、熔融、焊接等等而连接。在一些实施例中，可以将密封材料施加在外壳30的单元之间。例如，在除安装框架50之外外壳30 —致成型的实施例中，可利用包括但不局限于塑料或橡胶垫片、粘合剂、环氧树脂、或者任何其他适当密封剂的密封材料以防止离子导电介质在连接点处不期望地进入到氧化剂还原电极模块10中。例如，这种密封剂可以包括溶剂接合密封剂、单或双组份环氧树脂胶、或者UV/热固化环氧树脂胶。在各种实施例中，密封剂可以包括与如EagerPolymer EP5347环氧树脂胶和/或MagnaTac M777环氧树脂胶的市场上销售的那些相似的密封剂性能。如所示，氧化剂通过一个或多个开口 110能够自由进入气态氧化剂空间。开口 110可以是任何适当结构，并且在一些实施例中整体成型到外壳30中。如在图1的实施例中所示的，开口 110可以包括气态氧化剂入口 120和气态氧化剂出口 130，其每一个进入到外壳30的顶部部分60之中。在氧化剂还原电极模块10浸入到离子导电介质中以便开口 110在底部部分90之上的这种竖直取向上，氧化剂还原电极模块10未能在其中保持气态氧化剂空间将不会导致离子导电介质通过开口 110溢出，这是因为重力迫使离子导电介质向下远离开口 110。这种取向有很多益处。例如，不考虑氧化剂还原电极模块10的装配，在这种实施例中氧化剂还原电极20 (或用于使氧化剂还原电极20耦合到外壳30的其密封胶)的失效不会导致离子导电介质从电化学电池当中溢出。反而，离子导电介质至多充满气态氧化剂空间以使气态氧化剂从此排出。通过从离子导电介质提起破裂的氧化剂还原电极模块10，离子导电介质可以此后排回到氧化剂还原电极模块10先前所浸于的一定量的离子导电介质中，这显著地降低了其损失、清理问题等等。另外，用另一氧化剂还原电极模块10替换氧化剂还原电极模块10是相对微不足道的事，并且否则不需要完全从电池排出离子导电液体。此外，在多个电化学电池是通过浸入单独氧化剂还原电极模块10而形成的一些实施例中，一个氧化剂还原电极模块10的失效不会影响其他电池的操作。如在图1中所进一步示出的，在氧化剂还原电极模块10中另外提供导体通道140，以便电导体150可以与氧化剂还原电极20电连接，如在下文中更详细讨论的。在各种实施例中可以进一步从离子导电介质密封导体通道140，和/或与开口 110相似使导体通道140被定位上升到离子导电介质之上，这将再次防止离子导电介质无意渗漏到气态氧化剂空间中。图2对氧化剂还原电极模块10的分解图进行说明，这取自于对外壳30的后部部分100的透视图。如从这个视图所示的，氧化剂还原电极20的边缘可以包含对准孔155以将氧化剂还原电极20对准并安装到安装框架50上。在所说明的实施例中，安装框架50包含对准柱157，该对准柱接收在对准孔155中以对氧化剂还原电极20进行空间定向。在实施例中，在对准柱157与孔口 52之间和/或在氧化剂还原电极20的相应部分上施加密封齐U，以便离子导电介质无法在孔口 52的边缘周围渗出。密封剂可以是任何适当结构或成份，其包括但不局限于上面所列出的那些示例。氧化剂还原电极模块10的装配可以是任何适当过程。例如，在将氧化剂还原电极20安装到安装框架50上之前或之后，可以将电导体150插入到导体通道140中，以便可以在密封外壳30之前建立氧化剂还原电极20的电连接。虽然在所说明的实施例中导体位于气态氧化剂空间之内，但是在其他实施例中导体可以通过离子导电介质而在屏蔽电缆中延伸。在仍其他实施例中，代替延伸穿过导体通道140，电导体150可以通过开口 110。再次，可以将密封剂施加在氧化剂还原电极20与安装框架50之间。电导体的50可以是任何适当结构或配置，包括但不局限于是板、带、电线、电缆、或者被配置成将电子传导到氧化剂还原电极20和/或从氧化剂还原电极20传导电子的任何其他体。如图3所示，在氧化剂还原电极模块10的一些实施例中，气态氧化剂路径可以在气态氧化剂空间之内，以便将流自于气态氧化剂入口 120的气态氧化剂导引到气态氧化剂出口 130。气态氧化剂路径可以由任何适当体或机制形成的，包括但不局限于包括挡板158或者形成于或安装到外壳30上的其他路径壁。如所示的，在一些实施例中气态氧化剂路径可以形成反复弯曲的路径，该反复弯曲的路径从气态氧化剂入口 120至气态氧化剂出口130向下和向上跨整个外壳30流动，以便沿着安装到外壳30上的氧化剂还原电极20的大部分来导引气态氧化剂。然而，在氧化剂还原电极模块10的一些实施例中可能不会发现这种气态氧化剂路径，并且代之气态氧化剂入口 120和气态氧化剂出口 130可以简单地连通到限定在气态氧化剂空间之内的通常开放空间。如在下文更详细地描述，可以意识到通过在氧化剂还原电极20的氧化剂面向侧45与外壳30的后部部分100之间(即通过气态氧化剂空间)提供通常刚性支撑结构，挡板158 (其可以指代延伸到气态氧化剂空间之中的任何体并且在其中改变气态氧化剂的运动)可以通常促进液体离子导电介质在氧化剂还原电极20上的力的减轻或者其他分布。虽然在一些实施例中氧化剂还原电极模块10可以被浸入到液体离子导电介质中以便形成燃料电极已存在于其中的电化学电池，但是在其他实施例中可以将氧化剂还原电极模块10安装到燃料电极上，以便两个电极可以一起浸入到离子导电介质中以形成电池。图4A和图4B描述了为了与燃料电极模块160相耦合所对准的氧化剂还原电极模块10的相对视图。如所示，燃料电极模块160包含支撑在一对燃料电极支架173之间的燃料电极170。如在图4A和图4B中所描述的，使燃料电极模块160定位以便氧化剂还原电极20的离子导电介质面向侧40将在燃料电极170后面向上滑动，以便离子导电介质面向侧40与燃料电极170相面对。图4A示出了氧化剂还原电极20的离子导电介质面向侧40，并且图4B示出了侧40所面对的燃料电极的侧。如在图4A中可见，但是在图4B中不清楚，在一些实施例中燃料电极支架173可以包含被配置成与啮合片56啮合的啮合脊175，以便相对于燃料电极170定位氧化剂还原电极20。保持氧化剂还原电极20与燃料电极120之间期望距离的其他机制也是可能的，并且因实施例而不同。图4A和图4B进一步示出了燃料电极模块160可以与电池盖180相耦合或者否则包括电池盖180，该电池盖180被配置成当氧化剂还原电极模块10位于燃料电极模块160中的燃料电极170旁边时接收氧化剂还原电极模块10。在燃料电极模块160和氧化剂还原电极模块10接合地与电池盖180相耦合的实施例中，电池盖180可以被配置成在将它们接合地安装在一起之后接收燃料电极模块160和氧化剂还原电极模块10，或者可以被配置成首先接收一个，继之以另一个。如在说明实施例中所示的，可以将燃料电极模块160和电池盖180接合地安装在一起，并且被配置成接合地将氧化剂还原电极模块10接收在其中。在诸如所示的一些实施例中，氧化剂还原电极模块10的气态氧化剂入口 120和气态氧化剂出口 130可以被配置成由相应电池盖180中的相应插孔190和200接收。类似地，电池盖180可以具有插孔210以接收与燃料电极170电连接的导体220，并且可以具有被配置成接收氧化剂还原电极模块10的导体通道140的插孔230 (以及在图4A和图4B的视图中未示出的将与氧化剂还原电极20电连接的电导体150)。另外图4A和图4B的视图中示出了位于电池盖180顶部的电路底座240,该电路底座240被定位以便诸如电路板、开关等等的电路可以与来自燃料电极170的导体220以及来自氧化剂还原电极20的电导体150电连接，如在下文更详细地描述。在一些实施例中，电池盖180上的开口可以与氧化剂还原电极模块10上的开口110相耦合，以便可使气态氧化剂流过此。例如，如图4A和图4B中所示的，可以在电池盖180中提供电池盖气态氧化剂入口 250和电池盖气态氧化剂出口 260，并且其被配置成引导气态氧化剂流动到氧化剂还原电极模块10的气态氧化剂入口 120中并且从气态氧化剂出口 130流出。图5中示出了当将氧化剂还原电极模块10插入到电池盖180中时与氧化剂还原电极20的氧化剂面向侧45相面对的氧化剂还原电极模块10的横截面视图，以便将气态氧化剂入口 120接收到插孔190中，并且使气态氧化剂出口 130接收在插孔200中。在实施例中，电池盖气态氧化剂入口 250可以直接通往插孔190，以便将来自此的气态氧化剂的流动引导到接收在其中的氧化剂还原电极模块10的气态氧化剂入口 120中。在实施例中，在电池盖180中在插孔200与电池盖气态氧化剂出口 260之间形成电池盖氧化剂通道270，这可将从氧化剂还原电极模块10的气态氧化剂出口 130所接收到的气态氧化剂引导到电池盖180之内。如所示，可以使电池盖氧化剂通道270设置成即使在氧化剂还原电极模块10中气态氧化剂出口 130与气态氧化剂入口 120间隔，电池盖气态氧化剂出口 260也与电池盖气态氧化剂入口 250相邻。如下所述，电池盖气态氧化剂入口 250和电池盖气态氧化剂出口 260的这种相邻定位可以促进联接到此并使其简单化。
图5进一步示出了在一些实施例中可以在氧化剂还原电极模块10与电池盖180之间的联接处提供垫片280。在所说明的实施例中，垫片280位于气态氧化剂入口 120与插孔190之间以及气态氧化剂出口 130与插孔200之间。如下所讨论的，当氧化剂还原电极模块10浸入在其中时，这种垫片280可防止从限定在电池盖180与氧化剂还原电极模块10的气态氧化剂空间之间的气态氧化剂流动路径流出的气态氧化剂渗出，并且防止离子导电介质漏入到氧化剂还原电极模块10中、漏入到电池盖180中、或者漏入到电池盖180与包含离子导电介质的电池盖180相啮合的腔之间。如下所述，可以在导体通道140和电池盖180之间的其在插孔230处相遇的地方提供附加垫片280，并且在一些实施例中还被配置成防止当氧化剂还原电极模块10浸入到离子导电介质中时在电池盖180与氧化剂还原电极模块10之间离子导电介质渗出。图6A和图6B描述了当氧化剂还原电极模块10与燃料电极模块160的电池盖180相啮合时所形成的电池组件290的相对透视图，以便进入电池盖气态氧化剂入口 250的气态氧化剂可以流过氧化剂还原电极模块10的气态氧化剂空间并且流回出电池盖气态氧化剂出口 260。在图6A示出了包含燃料电极170的电池组件290的侧的同时，图6B示出了包含氧化剂还原电极模块10的电池组件290的侧。如图6A的放大所示，啮合片56可以从安装支架50延伸，以便当氧化剂还原电极模块10滑动地定位在燃料电极模块160旁边时形成可接收燃料电极支架173上的啮合脊175的凹槽。虽然在一些实施例中啮合片56可以与安装支架50 —体成型，但是在其他实施例中可以将啮合片56至少部分地装配到安装支架50上。例如，在一些实施例中橡胶或另一弹性材料可以被定位在该凹槽之内，以便在凹槽与啮合脊175之间提供期望装配。还如所示，在一些实施例中形成于啮合片56的一端之上的脊不会完全跨哨合夹56延伸，以便可防止哨合脊175的一端完全滑动通过哨合夹56,这进一步有助于相对于燃料电极模块160对氧化剂还原电极模块10进行定位。在实施例中，一旦电池组件290浸入在离子导电介质中，并且通过电池盖气态氧化剂入口 250将气态氧化剂(包括但不局限于空气、氧气浓度高的气体、或者纯氧)提供给氧化剂还原电极20，则可以形成电化学电池。在一些实施例中，可以通过使燃料电极170和氧化剂还原电极20与负载电连接(如果燃料电极170在其中具有燃料)来对电化学电池进行放电，或者可以通过使燃料电极170和氧化剂还原电极20与电源电连接(如果离子导电介质包含可还原的燃料种类)对电化学电池进行再充电，如在下文更详细地讨论。转到图7，通过所说明的跨燃料电极170的燃料电极模块160的横截面视图可以意识到燃料电极170的实施例的配置。如所示，在一些实施例中燃料电极170包括多个可渗透电极体300a-300e ( 一般可渗透的电极体300)。如在下文中更详细地描述，多个可渗透电极体300可以通过多个间隔物310而彼此分离，所述多个间隔物310用于建立离子导电介质沿其流动的燃料电极170中的流动狭道320。在实施例中，如在下文中更详细地讨论，燃料电极170是金属燃料电极，所述金属燃料电极在电池组件290浸在离子导电介质中时起阳极的作用并且在放电或电力产生模式下进行操作。每个可渗透电极体300包括由下述任何形式所形成的网板(screen)，所述任何形式能够通过电镀或者其他方式从沿着电池组件290流动的离子导电介质捕获金属燃料的粒子或离子并保持。在一些实施例中，多个间隔物310可以以彼此间隔的关系跨燃料电极170延伸。虽然在一些实施例中，诸如在图6A中所述，多个间隔物310可能未达到电池盖180而结束，但是在其他实施例中间隔物310可以延伸到电池盖180，以便有助于相对于燃料电极模块160的周围部件保持燃料电极170。如在图7中所说明的，多个间隔物310的集合可以使可渗透电极体300a-300e分离，以便间隔物310的每个集合位于相邻电极体300之间以使电极体300a-300e彼此电隔离。在相邻电极体300之间的间隔物310的每个集合之内，按照在其之间建立所谓的流动狭道320的方式来以间隔关系来对间隔物310进行定位。间隔物310是不导电的并且电化学惰性，因此就在电池组件290浸于离子导电介质中时所形成的电化学电池中的电化学反应而言它们是不活跃的。在一些实施例中，间隔物310可以是由诸如聚丙烯、聚乙烯、聚酯、改性聚苯醚、含氟聚合物等等的适当塑料材料形成的。如在图7中所说明的，流动狭道320是三维的并且可以具有基本上与间隔物310的高度相等的高度。在实施例中，可渗透电极体300a_300e和间隔物310可以在安装到燃料电极模块160的其余部分内之前是作为单个单元形成的。在一些实施例中，燃料电极支架173也可以是与可渗透电极体300a-300e以及间隔物310 —体成型的。换句话说，燃料电极170和燃料电极模块160的其余部分的部件可以是利用任何适当制造过程而作为单独单元形成的。例如，在实施例中，基本上是所需流动狭道320的大小的制造间隔物(未示出)可以位于相邻可渗透体300a_300e之间以保持相邻可渗透电极体300a_300e处于基本上平行的间隔关系。位于相同相邻可渗透电极体之间的制造间隔物优选地基本上彼此并行并且沿着电极体300a-300e相等间隔，并且位于相同电极体的相对侧的制造间隔物优选地彼此基本上对准。在电极体300a_300e和制造间隔物就位并且通过任何适当方式保持在一起之后，在制造间隔物之间并且贯穿可渗透电极体300a-300e可以注入间隔物310所使用的适当材料。在该材料变硬或固化之后，可以从燃料电极170移走制造间隔物以建立在图6中所说明的单电极支架单元170。在实施例中，制造注塑模具以便制造间隔物是该模具的一部分，诸如在于2010年10月8日提交的并且通过参考而整体结合在此的美国专利申请序列号N0.12/901，410中所描述的。在该模具中形成槽以容纳可渗透电极体300a_300e，并且还形成用于限定间隔物310的体积的腔。可以以与相邻体的平行间隔关系将每个电极体300a-300e插入到该模具中，并且此后可以将间隔物310所使用的材料注入到腔中以形成间隔物310。在材料在该模具中冷却之后，从该模具排出第一电极170以作为包含可渗透电极体300a-300e和间隔物310的单个单元。当然，可以使用任何适当制造方法，该任何适当制造方法可使间隔物310整体地形成于可渗透电极体300a_300e上并贯穿可渗透电极体300a_300e以便包括电极体300a-300e和间隔物的燃料电极170是单个单元。不在任何方面对上述方法做出限制。在一些实施例中，可渗透电极体300a_300e可以基本上是相同大小。在实施例中，如在美国专利申请序列号N0.13/167，930所描述的并且通过参考而整体结合在此的，可渗透电极体300a-300e可以具有不同大小以便可使用分级支架配置。例如，如从图4B中的燃料电极170的视图可知，在电池盖180近端和远端的燃料电极170的末端可以交错，以便电极体300越靠近氧化剂还原电极20越逐渐地变小。虽然在图4B的实施例中燃料电极170被接收在燃料电极支架173之内的任一侧，但是在一些实施例中用于支撑燃料电极170的其他机制也是可能的，并且在这种情况下，另外或者替代地，燃料电极170可以在与流动狭道320的取向相垂直的尺寸上交错，如在图8中所描述的燃料电极17(V的实施例中所示。作为一个非限制性示例，一个或多个间隔物310可以使燃料电极170'与电池盖180相耦人
口 O图9示出了包含燃料电极170的电极组件325的实施例，所述燃料电极170与单独充电电极330相耦合，该单独充电电极330和可渗透电极体300e间隔相邻。在电极组件325的一些实施例中，单独充电电极330可以简单是在氧化剂还原电极20近端的电极体。在其他实施例中，可以不存在诸如单独充电电极330的“单独”充电电极，并且在电化学电池充电和放电期间可以利用氧化剂还原电极20(即在充电期间作为阳极并且在放电期间作为阴极)。在一些实施例中，当那些电极体300处于分级支架配置时，单独充电电极330可以至少延伸远到最长的可渗透电极体300，或者否则大小不同。在其他实施例中，可以将单独充电电极330进行分级成比最小的电极体300更小。如同电极体300 —样，如果存在，可以在流动狭道320的取向上、跨流动狭道320的取向，或者在这两者上单独充电电极330的大小分级降低。虽然在诸如上述所说明的那些的一些实施例中可渗透电极体300可以与单个氧化剂还原电极20相关联，但是在其他实施例中可渗透电极体300可以与多个氧化剂还原电极20相关联。因此可以意识到每个燃料电极170 (例如，在电化学电池系统中存在多个燃料电极170的情况下)可以与一个或多个相关氧化剂还原电极20相关联。在电化学电池系统中存在多个氧化剂还原电极20的情况下，可以理解一个或多个电化学电池可以由每个燃料电极170以及与该燃料电极170相关的至少一个氧化剂还原电极20来限定。举例来说，可渗透电极体300可以位于两个相对氧化剂还原电极20(以及相应氧化剂还原电极模块10)之间，并且可以形成一个或多个电化学电池，这取决于施加了阳极和阴极电势，如在下文更详细地描述。虽然在一些实施例中与每个氧化剂还原电极20相关的可渗透电极体300通常是相同大小，但是可以意识到可以实现多个可渗透电极体300的分级支架配置。因此，在一些实施例中，可以在与每个相对氧化剂还原电极20相面对的相对方向上以更小的大小对可渗透电极体300进行分级。如图10所示，在一个实施例中可以将可渗透电极体300装配在燃料电极170*中，其中可渗透电极体300a为两个氧化剂还原电极20 (具体地说，分别与氧化剂还原电极模块IOa和氧化剂还原电极模块IOb相关的氧化剂还原电极20a和氧化剂还原电极20b)共用。虽然在一些实施例中可以存在每一个通常是相同大小且比其他多个可渗透电极体300要大的一对可渗透电极体300a，但是在诸如图10中所说明的其他实施例中，相对于氧化剂还原电极20a和20b而言单个可渗透电极体300a可以位于中心。在诸如所说明的一些实施例中，燃料电极170*可以包括相对的可渗透电极体300b和300c对，从可渗透电极体300a朝着氧化剂还原电极20a和20b将所述可渗透电极体300b和300c的每一个分级成比先前可渗透电极体300更小。在这种配置中，利用一对相对氧化剂还原电极20之间的公共燃料电极170*，可以形成电池组件290*，该电池组件290*在其中包含两个电池(例如，电池290a*和电池290b*)。因此可以意识到这种电池组件290*可以认为是双电池。在实施例中，电池290a*可以包括氧化剂还原电极20a以及与氧化剂还原电极20a相关的燃料电极170*的那些可渗透电极体300，而电池290b*可以包括氧化剂还原电极20b以及与氧化剂还原电极20b相关的燃料电极170*的那些可渗透电极体300。如上所述，在一些实施例中，每个氧化剂还原电极20可以与公共燃料电极170*相关联以形成单个电池290。与每个氧化剂还原电极20相关的可渗透电极体300的数目可以因实施例而变，并且在一些实施例中可以在诸如通过对与每个可渗透电极体300相关的电连接的管理的电池组件290*的操作期间变化。在所说明的实施例中，由于单个可渗透电极体300a位于氧化剂还原电极20a与20b之间的中心，因此可渗透电极体300a可以与电池290a*或电池290b*相关联。然而，在一些实施例中，公共燃料电极170*整体可以被理解为参与与氧化剂还原电极20a和氧化剂还原电极20b的电化学反应。在所说明的实施例中，可以将公共燃料电极170*装配到可以包括一对单独充电电极330 (每一个与氧化剂还原电极20a和氧化剂还原电极20b中的一个相关联)的公共电极组件325*中。因而，电池组件290a*可以包括一个单独充电电极330，而电池组件290b*包括另一个单独充电电极330。可以意识到的是公共燃料电极170*和/或公共电极组件325*可以是通过任何适当结构形成的，包括但不局限于与每个可渗透电极体300之间(并且在公共燃料电极170*与单独充电电极330之间)的不导电间隔物一体成型。在一些实施例中间隔物可以在每个可渗透电极体300之间以及公共燃料电极170*与单独充电电极330之间形成流动狭道。该流动狭道可以取向在任何适当方向以实现所需流动方向。可以意识到的是在图10中示意性说明了电池组件290*。因而，所说明的间隔是放大的。类似地，其他说明实施例中的间隔也是示例性的，并且不被认为是在任何方面做出限制。图11描述了如沿着图6A的线X所示的电池组件290的侧面横截面视图。如放大所示，燃料电极模块160包含具有包含五个可渗透电极体300a-300e的燃料电极170的电极组件325，其中可渗透电极体300处于分级支架配置以便在朝着氧化剂还原电极20的方向上电极体300a比电极体300b大，而电极体300b比电极体300c大，诸如此类。如所示，单独充电电极330在电极体300e与氧化剂还原电极20之间。在图11的说明实施例中，将单独充电电极330分级成比最小可渗透电极体300e更小。然而，在其他实施例中，单独充电电极330可以是任何适当大小，包括但不局限于是最大电极体300的大小。如上所述，在一些实施例中电池盖180可以包含电路底座240，该电路底座240被配置成接收试验板或允许对燃料电极170与氧化剂还原电极20之间的电连接进行控制的其他电子部件。在实施例中，可以对每个可渗透电极体300之间的电连接进行控制，以便允许对电化学电池的放电或充电进行更多控制。图12示出了具有彼此相邻的燃料电极模块160和氧化剂还原电极模块10 二者的电池组件290的实施例的示意图。所说明实施例中的电导体220从燃料电极170和电极组件325的单独充电电极330 二者延伸。再次，虽然燃料电极170的说明实施例仅具有五个电极体300 (具体地说电极体300a-300e)，但是可使用任何数目。这里所述的电化学电池的实施例仅仅是示例，并且不意味着在任何方面做出限制。在一些实施例中，电极体300a_300e可以是由下述任何形式所形成的网板，所述任何形式能够通过电镀或者其他方式从电池组件290所浸于的离子导电介质捕获金属燃料的粒子或离子并保持。包括例如燃料电极170、其可渗透电极体300a-300e、单独充电电极330、以及氧化剂还原电极20的电池的部件可以是任何适当结构或配置，包括但不局限于由镍或镍合金(包括镍钴合金、镍铁合金、镍铜合金(即蒙乃尔合金)、或者超耐热合金)、铜或铜合金、黄铜、青铜、或者任何其他适当金属构造而成的。在实施例中，将催化剂薄膜施加到可渗透电极体300a-300e、单独充电电极330和/或氧化剂还原电极20的一些或所有上，并且催化剂薄膜具有由上述材料中一些制成的高表面材料。在实施例中，催化剂薄膜是通过诸如热喷涂、等离子喷涂、电沉积、或者任何其他粒子涂层方法形成的。燃料可以是诸如铁、锌、铝、镁、或锂的金属。通过金属，该术语是指包含被认为是周期表上的金属的所有元素，包括但不局限于在聚集在电极体上时原子、分子(包括金属氢化物)、或者合金形式的碱金属、碱土金属、镧系元素、锕系元素、以及过渡金属。然而，本发明不局限于任何特定燃料，并且可以使用其他燃料。可以将燃料提供给燃料电极170以作为悬浮在离子导电介质中的粒子。在一些实施例中，在电化学电池中可以利用金属氢化物燃料。离子导电介质可以是水溶液。适当介质的示例包括水溶液，该水溶液包括硫酸、磷酸、三氟甲磺酸、硝酸、氢氧化钾、氢氧化钠、氯化钠、硝酸钾、或者氯化锂。该介质还可以使用非水溶剂或离子液体。在实施例中，离子导电介质可以包括电解质。例如，可以使用传统液体或半固体电解质溶液，或者可以使用室温离子液体，如在美国专利申请N0.12/776，962中所提到的，通过参考将其整体结合在此。在电解质是半固体的实施例中，可以使用多孔固态电解质薄膜(即疏松结构)。在离子导电介质不是液体的实施例中，使电池组件290浸入在离子导电介质之内可以包括将电池组件290嵌入在不流动的离子导电介质之内，其中气态氧化剂通道通到从其突出的氧化剂还原电极模块10之内或之外。当燃料电极170作为阳极进行操作时燃料电极170处的燃料被氧化，并且当氧化剂还原电极20作为阴极进行操作时(这是当对于放电或电力产生模式而言电化学电池与负载L相连时)，可以在氧化剂还原电极20处使氧化剂(诸如自氧化剂还原电极模块10的气态氧化剂空间中的气态氧化剂的氧)还原，如在下文更详细地讨论。在放电模式期间出现的反应可以在离子导电介质中产生副沉淀产物，例如可还原的燃料种类。例如，在燃料是锌的实施例中，可以产生氧化锌以作为副沉淀产物/可还原的燃料种类。氧化锌或其他金属也是通过利用电解质溶液氧化或者成为溶剂化物来支持的，而无需形成沉淀物(例如锌酸盐可以是保持在燃料中的溶解可还原燃料种类)。在下面进一步详细讨论的再充电模式中，例如氧化锌的可还原燃料种类可以可逆地还原并且作为例如锌的燃料而沉积到在再充电模式期间起阴极作用的燃料电极170的至少一部分上。在再充电模式期间，如下所述，氧化剂还原电极20或单独充电电极330和/或燃料电极170的另一部分起阳极的作用。因而，可以意识到的是在一些实施例中在电池组件290浸于离子导电介质中时在电池中出现的电化学反应可以是还原氧化(氧化还原作用)反应。作为离子导电介质包含将被电镀的可还原氧化锌以作为燃料电极170上的锌燃料的一个非限制性示例，还原反应发生在燃料电极170处(还原地点)，并且可以遵照ZnO — H20+2e_ — Zn+20H_。相应氧化反应发生在充电电极处(即单独充电电极330)，并且可以遵照20H_ —2e_+l/202+H20。因此应该理解充电电极(其可以表征为析氧电极)在电池之内生成氧气。在诸如使用不同金属燃料的其他实施例中，会出现其他反应，其也可以是在电池中离析出氧气。如图12所示，可以提供开关系统340以对电极体300、单独充电电极330以及氧化剂还原电极20的每一个的电连接进行控制或管理。在实施例中，开关系统340可以被配置成在浸于离子导电介质中时使电池组件290与电源PS、负载L、或者其他电池组件290(即串联或并联)相连。这种连接可以通过第一端子350和第二端子360形成，其中在再充电期间第一端子350是负的(阴极)并且第二端子360是正的(阳极)。在放电期间，燃料电极170与负载L相连，并且作为阳极进行操作以便当燃料电极170处的燃料被氧化时金属燃料所发出的电子流动到外部负载L。氧化剂还原电极20在放电期间起阴极的作用，并且被配置成接收来自外部负载L的电子并且使与氧化剂还原电极20相接触的氧化剂还原，具体地说使所浸入的氧化剂还原电极模块10的气态氧化剂空间中的气态氧化剂中的氧还原。因此，在实施例中，氧化剂还原电极20可以是金属气态氧化剂呼吸阴极。开关系统340的操作可以因实施例而变，并且在一些实施例中开关系统340的操作与在美国专利申请序列号N0.13/299，167中所描述的且通过参考而整体结合在此的那些相类似。作为另一示例，在实施例中，外部负载L可以与每个可渗透电极体300a-300e并联耦合，如在于2009年4月9日提交的且通过参考而整体结合在此的美国专利申请序列号N0.12/385, 489中所详细描述的。在其他实施例中，夕卜部负载L可以仅与可渗透电极体300a-300e的一个端子相连(即在氧化剂还原电极20远端的电极体300a)，以便在每个可渗透电极体300a_300e之间连续地出现燃料消耗。在图12的说明实施例中，开关系统340包括旁路开关370、充电电极开关380以及氧化剂还原电极开关390。旁路开关370被配置成使第一端子350与第二端子360电连接，由于多个理由使电池组件290旁路，隔离损坏的电池组件290等等，所述多个理由包括但不局限于交错使用通过浸入多个电池组件290所形成的多个电池。氧化剂还原电极开关390可使氧化剂还原电极20与第二端子360相连以在电化学电池放电期间在燃料电极170与氧化剂还原电极20之间建立电势差。充电电极开关380被配置成至少使充电电极330以及潜在地燃料电极170的一些(如在下文更详细地描述)与第二端子360相连，以便建立与第一端子350相连的燃料电极170的其余部分的电势差。在一些非限制性实施例中，开关系统340的开关可以是单刀单投或单刀双投。它们可以是枢轴、滑动、或者闭锁继电器类型。此外，还可以使用基于半导体的开关。电力地(机电继电器)或磁性地或者通过本领域技术人员所熟知的其他方法激活开关。可以使用任何其他适当类型的开关，并且这里的示例不受到限制。在实施例中，如果开关在一个方向上具有漏电流，那么多个开关串联连接。例如，基于MOSFET半导体的开关的体二极管将在一个方向上导电并且通过将基于MOSFET半导体的开关放置成串联地背靠背面对可消除漏电流。如在说明实施例中所示的，多个电极体开关400b_400e被配置成交替地使电极体300b-300e的每一个与和电极体300a相关联的第一总线410a相连(并且由此与第一端子350相连)，或者与和单独充电电极330相关联的第二总线410b相连(并且由此通过充电电极开关380与第二端子360相连)。在实施例中，电极体开关400b-400e可以表征为单刀双掷。在一些实施例中，电极体开关400b-400e可以具有三个可选设置，以便每个电极体300b-300e可以与电极体300a(并且第一端子350)以及单独充电电极330相连，或者与电极体300a和单独充电电极330 二者断开。在实施例中，这种电极体开关400b_400e可以表征为单刀三掷。如所示，通过使电极体300b-300e的每一个与第一总线410a或第二总线410b相连，可渗透电极体300b-300e的每一个通过分别与第一端子350或第二端子360电连接而可以是燃料电极或充电电极的一部分。如说明实施例进一步所示，开关系统340的开关是由可以是任何适当结构和配置的控制器420来控制的，并且虽然在一些实施例中可以诸如通过电路底座240将其安装到电池盖180上，但是在其他实施例中其可以远离电池组件290。在实施例中，控制器420可以被配置成对将来自电源PS的阳极电势施加到可渗透电极体300b-3和充电电极330进行管理。通过使来自离子导电介质的金属燃料的可还原离子还原，控制器420可使金属燃料电沉积，以逐渐地从可渗透电极体300a生长到每个随后电极体300b-300e以将阴极电势施加到每个随后连接的电极体300b-300d上。控制器420还可从每个随后连接的电极体除去阳极电势，并且可将阳极电势至少施加到通过电沉积未连接的随后电极体或者充电电极330，其中最后电极体(即电极体300e)通过电沉积已与在前电极体300a_300d电连接。这种施加阳极电势可以被配置成允许或可使可氧化种类的氧化剂氧化。在实施例中，控制器420可以包含下述电路，该电路被配置成根据输入430对开关系统340的开关进行操纵以确定适当的开关配置。在一些实施例中，输入430可以是用于对控制器420进行控制的指令、外部读数或者与电池有关的会影响开关系统340的操作的测量结果等等。控制器420还可以包括用于执行如选项的更复杂决定的微处理器。在一些实施例中，控制器420还可以起用于对负载L、电源PS、第一个电池、以及第N个电池之间的连接性进行管理的功能。在一些实施例中，控制器420可以包括下述适当逻辑或电路，该适当逻辑或电路用于响应检测到到达预定阈值(诸如下降到低于预定阈值)的电压而启动适当的旁路开关370。 在一些实施例中，控制器420可以进一步包括或者与感测设备440相关，包括但不局限于可用于确定何时改变多个开关的配置的伏特计(数字或模拟)或电位计或一个或多个其他电压测量设备，以便在充电期间燃料生长进展时保持阳极和阴极邻近。在一些实施例中，感测设备440可以反而是对跨可用于确定何时改变多个开关的配置的电池组件290的或其的电流、电阻、或者任何其他电或物理性能进行测量。例如，感测设备440可以对电流尖峰或两个电极体之间的电势差的降低进行测量。在一些实施例中，控制器420可以根据时间增量的推移对开关系统340的开关进行控制。例如，在实施例中可以知道燃料生长以进展到相邻电极体之间的时间，并且该时间用于计算何时对开关系统340进行操作以便逐渐地对电极重新布线以保持阳极与阴极之间相邻分离，或者提供并行相对渐进充电，如在美国专利申请序列号N0.13/230，549和美国专利申请序列号N0.13/299，167中更详细描述地，通过参考将其整体结合在此。在实施例中，控制器420可以对开关系统340的开关进行控制以为电池提供高效模式，诸如在美国专利申请序列号N0.13/083, 929中更详细地描述，通过参考将其整体结合在此。如上所述，在实施例中，控制器420可以被配置成对旁路开关370进行控制以旁路电池组件290。在各种实施例中，由于下述许多原因旁路开关370可以是闭合的，所述许多原因包括基于感测设备440所进行的与电池有关的读取、或者基于通过输入430而馈送到控制器420的外部命令。在实施例中，控制器420可以与和其他电池组件290相关的其他控制器420协作，并且可以可编程地对其他控制器420进行控制以对电池组件290进行网络控制。在实施例中，可以提供主控制器以对多个控制器420进行控制，这提供了可对多个电池组件290的开关系统340的操作进行控制的能力。在实施例中，控制器420可以实现诸如但不局限于与在美国专利申请序列号N0.13/299，167中所公开的那些相似的一个的算法，或者实现对开关系统340的其他计算机或编程控制。转向图13，将一对电池组件290 (单独地电池组件290a和电池组件290b)定位以插入到离子导电介质模块450中，所述离子导电介质模块450被配置成容纳电池组件290可浸入到的一定量的离子导电介质以形成电化学电池。虽然在说明实施例中离子导电介质模块450被配置成接收一对电池组件290,但是在其他实施例中离子导电介质模块450可以被配置成接收任何数目的电池组件290。在说明实施例中，离子导电介质模块450将每个电池组件290接收到相关接收槽460中。例如，可以由接收槽460a接收电池组件290a，而可以由接收槽460b接收电池组件290b。如在下文更详细地讨论，一旦电池组件290被其接收槽460接收，则电池固定器470可以与电池组件290啮合以将它们锁定到离子导电介质模块450中。虽然在一些实施例中离子导电介质模块450可以只是将一定量的离子导电介质保持在恒定池中，但是在说明实施例中离子导电介质模块450被配置成使其中的离子导电介质在流体入口 480与流体出口 490之间流动，如在下文更详细地讨论。虽然在一些实施例中离子导电介质模块450中的离子导电介质跨接收槽460共用，但是在诸如所说明的一些实施例中，每个接收槽460诸如通过歧管等等而与其他接收槽物理上地相分离，以便保持离子导电介质或者离子导电介质并行流过它们。因为离子导电介质是导电的，因此离子导电介质流过多个电化学电池可引起分路电流，流过容纳在相同离子导电介质模块450中的不同电池组件290的电极之间的离子导电介质的寄生电流或起反作用的电流，这降低了跨多个电化学电池的整体电势差。离子导电介质物理分离可以通过断开在离子导电介质中所形成的起反作用的电连接、建立至少一些电流隔离来用于中断分路电流。为了使电池组件290之间的离子导电介质物理分离，如在下文中更详细地描述，每个接收槽460可以包括一个或多个流分散器，诸如在于2011年2月4日提交的且通过参考将其整体结合在此的美国专利申请序列号N0.13/362，775中所描述的那些。因而，如所不，在一些实施例中可以在离子导电介质模块450上提供分散器气态氧化剂入口 500。在图14中，描述了跨接收槽460a和460b截取的离子导电介质模块450的横截面视图。在说明实施例中，代替离子导电介质为两个电池组件290共用，每个接收槽460包含其自己的相关入口分散器腔510 (单独地入口分散器腔510a和510b)以及出口分散器腔520 (单独地出口分散器腔520a和520b)以使与每个接收槽460相关的离子导电介质电隔离。说明实施例的横截面视图示出了从流体入口 480通向下述流体入口歧管(未示出)的流体入口路径530，所述流体入口歧管将在其中流动的离子导电介质划分成每个入口分散器腔510a和510b。虽然这种流体入口歧管将导致离子导电介质在接收槽460a与460b之间并行流动，但是在一些实施例中可以在接收槽460a与460b之间串行流动，以便流进入入口分散器腔510a，流过接收槽460a，进入入口分散器腔510b，并且离开出口分散器腔520b。其他流动配置也是可能的。然而，在说明实施例中，如下所述，通向分散器气态氧化剂歧管(未示出)的分散器气态氧化剂路径540至少向入口分散器腔510a和510b提供气态氧化剂。在图15中，呈现了沿着接收槽460a的离子导电介质模块450的横截面视图，其示出了入口分散器腔510a和出口分散器腔510b的内部。从该视图来看，可以意识到当离子导电介质流入到流体入口 480时，它可以向上流动(即逆着重力)以便重力可有助于离子导电介质在入口分散器腔510中分散。用于将流分到入口分散器腔510a和510b的流体入口歧管(再次未示出)可以位于流体入口 480与入口分散器腔510之间的任何地方。虽然这里所述的离子导电介质的分散将参考流过接收槽460a的离子导电介质，但是相似流动路径可以与接收槽460b相关。在说明实施例中，入口分散器腔510a包含流分散器550，该流分散器550被配置成通过使离子导电介质穿过一个或多个喷嘴560来分裂离子导电介质的流动。在实施例中，流分散器550将位于流体入口路径530的终端，以便离子导电介质将下落通过一个或多个喷嘴560，并且以分散的形式通过入口分散器腔510a的后分散部分570。通过分散离子导电介质，将中断诸如分路电流的否则流过离子导电介质的任何电流，这防止了对流体连接的电池组件290之间的这种电流的影响或者使其最小化。在包括图15中所说明的一些实施例中，来自分散器气态氧化剂入口 500的气态氧化剂可以横过气态氧化剂路径540直到它到达分散器气态氧化剂歧管(未示出)，并且进入分散器腔气态氧化剂入口(也未不出)。在一些实施例中，分散器腔气态氧化剂入口可以只是一个隔离的且专用的喷嘴560，同时在其他实施例中它可以位于入口分散器腔510的上部的别处地方。气态氧化剂受到压力，以便降低离子导电介质在入口分散器腔510的后分散部分570的基部起泡沫的趋势。在一些实施例中，来自分散器气态氧化剂入口 500的气态氧化剂的压力可以在离子导电介质模块450内形成压力头，以便允许离子导电介质模块450的接收槽460中的离子导电介质的向上流动(即逆着重力)。在后分散部分570中使离子导电介质分散之后,它可以会聚在入口分散器腔510a的底部，以便它可以继续流过接收槽460a，跨浸于其中的电池组件290a。如图15所示，在接收槽460a的底部存在接收槽歧管580a，该接收槽歧管580a可对离子导电介质跨电池组件290的流动进行划分和导引，诸如在电极体300之间并且跨氧化剂还原电极20。在一些实施例中，接收槽歧管580a可以将离子导电介质的流动导引到燃料电极170的每个流动狭道320。一旦离子导电介质到达接收槽460a的顶部，则它可以流入到与其相关的出口分散器腔520a。虽然在一些实施例中歧管可以位于每个接收槽460的顶部以对来自燃料电极170的流动狭道320的流进行重新组合，但是在其他实施例中仅仅是在接收槽460内对该流动进行导引，而不是一直通过分立的流动路径来始终如一地导引。在一些实施例中，出口分散器腔520a的顶部可以位于比接收槽460a的顶部更低的位置，以便离子导电介质可以通过重力而进入它。 如所示，出口分散器腔520a可以包括流分散器590，该流分散器590被配置成通过使离子导电介质穿过一个或多个喷嘴600而分裂离子导电介质的流动，以便当它落入到出口分散器腔520的后分散器腔610时离子导电介质分散。在一些实施例中，出口分散器腔520可以是与入口分散器腔510相似的结构或配置。例如，在一些实施例中，出口分散器腔520可以进一步包括分散器气态氧化剂入口(未示出)，该分散器气态氧化剂入口可以被配置成将来自分散器气态氧化剂入口 500的气态氧化剂接收到后分散器腔610中。类似地，流分散器590和喷嘴600可以分别与流分散器550和喷嘴560相似。然而，在其他实施例中，一旦离子导电介质到达接收槽460的顶部，就可能不必逆着重力流动，在这种情况下，出口分散器腔520a可以被配置为当它离开接收槽460a时接收离子导电介质的“溢出”，其中它可以从出口分散器腔520a排出，只要它在后分散器腔610的底部重新组合。在一些这种实施例中，不是必需分散器气态氧化剂入口，因为既不是必需保持压力头在喷嘴600后面，离子导电介质通常也不是泡沫、气泡、或者否则聚集(back up)在出口分散器腔520之内。在诸如所说明的一些实施例中，无论如何，通过出口分散器腔520a所分散的离子导电介质可以在流体出口歧管620中与通过出口分散器腔520b(图15中模糊)所分散的尚子导电介质进行重新结合，以便重新组合的离子导电介质可以共同地流出流体出口 490。如上所述,支撑片54可用于在氧化剂还原电极模块10浸于离子导电介质中时对氧化剂还原电极模块10进行定位。图15的实施例进一步示出了可以与氧化剂还原电极模块10上的支撑片54相啮合的支撑片定位元件630，以便有助于对接收槽460中的电池组件290进行定位。在实施例中，支撑片54可以在其中包含可以接收每个定位元件630的凹槽，以便保持电池组件290相对于接收槽歧管580而言在某个高度，并且当它浸于离子导电介质中时支撑电池组件290的一些重量。虽然在说明实施例中支撑片54从安装框架50延伸，但是在包含支撑片54的其他实施例中，它们可以从外壳30的其他区域延伸或者可以位于电池组件290上的别处地方。此外，用于使氧化剂还原电极模块10对准的其他机制也是可能的，包括但不局限于形成于外壳30中的凹槽，该凹槽可以接收离子导电介质模块450内的对准片。这里所述的定位元件仅是示例性的，并且可以另外或替代地提供其他定位元件，或者可以彻底省略。在图16中，示出了其中安装了电池组件290a和290b的离子导电介质模块450的透视图，其中配置在上面的电路模块640用于安装到电路底座240上。在实施例中，电路模块640可以为离子导电介质模块450中的每个电池组件290a和290b接收与燃料电极170电耦合的导体220以及与氧化剂还原电极20电耦合的导体150。在一些实施例中，单个电路模块640可以与每个电池组件290相关，而在诸如所示的其他实施例中，电路模块640可以与多个电池组件290相关。在实施例中，电路模块640可以在其中包含上述开关系统340。电路模块640还可以在其中包含控制器420以及用于输入430的连接器。然而，在其他实施例中，电路模块640可以仅包含与位于远距离的控制器420相连的连接器。如所说明的实施例所示，电路模块420可以在其上包含可以为由电池组件290a和电池组件290b所形成的两个电池共用的第一端子650和第二端子660，并且可以在各个实施例中串行或并行联接。例如，在一些实施例中，第一端子650可以与电池组件290a的第一端子350a相连，而第二端子660可以与电池组件390b的第二端子360b相连。在其他实施例中，电路模块640的第一端子650可以分别与电池组件290a和290b的第一端子350a和350b相连，而电路模块640的第二端子660分别与电池组件290a和290b的第二端子360a和360b相连。在诸如所说明的一些实施例中，可以提供可使第一电池组件290a与第二电池组件290b之间电连接的中间端子665。例如，可以使用中间端子665以便可手动有选择地将离子导电介质模块450中的电池排除在上述旁路开关370之外或者与上述旁路开关370共同使用。在电路模块640上进一步示出了每个电池组件290的氧化剂入口连接器670和氧化剂出口连接器680。具体地说，在所说明的实施例中，存在分别与电池组件290a和290b的电池盖气态氧化剂入口 250a和250b相耦合的氧化剂入口连接器670a和670b以提供气态氧化剂通过电路模块640进入氧化剂还原电极模块10的气态氧化剂空间中的路径。类似地，所说明的实施例描述了分别与电池组件290a和290b的电池盖气态氧化剂出口 260a和260b相耦合的氧化剂出口连接器680a和680b以提供气态氧化剂通过电路模块640到氧化剂还原电极模块10的气态氧化剂空间之外的路径。虽然在说明实施例中对于每个电池组件290而言存在单独的氧化剂入口连接器670和氧化剂出口连接器680，但是在一些实施例中，氧化剂入口连接器670和氧化剂出口连接器680中的任何两个或多个可以连接在一起(或者在电路模块640之内或之外)以建立通过氧化剂还原电极模块10的并行或串行气态氧化剂流动连接。例如，在实施例中，可以提供单个氧化剂入口连接器670a以将气态氧化剂供给到气态氧化剂入口 250a中，而电路模块640可以被配置成使气态氧化剂出口260a与气态氧化剂入口 250b相耦合。此后可以提供被配置成与气态氧化剂出口 260b相耦合的单个氧化剂出口连接器680b，以便气态氧化剂将串行流动，首先流过氧化剂还原电极模块10a，此后流过氧化剂还原电极模块10b。在图17中描述了在其上包括离子导电介质模块450、电池组件290a和290b以及电路模块640的完整电池模块690。在一些实施例中，通常将流到流体入口 480和流出流体出口 490的离子导电介质保存在储存器R (未示出)中，并且流泵FP (也未示出)可被用于通过一个或多个电池模块690对离子导电介质进行泵送。在一些实施例中，多个流体入口480可以通过歧管连接而彼此流体地相连，以便流泵FP可并行驱动通过每个电池模块690的流。在其他实施例中(即压力头保持在出口分散器腔520中并且由此在流出口 490处的情况下)，在前电池模块690的流出口 490可以与随后电池模块690的流入口 480流体地相连，以便离子导电介质从储器R串行地流过每个电池模块690。在一些实施例中，电池模块690可以串流和并流的组合而流体地相连。在一些实施例中，每个电池模块690可以包含其自己的流泵FP。在一些实施例中，每个电池模块690可以被配置成使其自己设置的离子导电介质的供给在其中再流通，并且由此流出口 490可直接通到流泵FP中，直接通回到相同电池模块690的流出口 480。在一些实施例中，一个或多个氧化剂入口连接器670可以与氧化剂源相连。虽然在一些实施例中氧化剂源可以是周围环境气态氧化剂，但是在其他实施例中可以提供气态氧化剂泵AP以建立气态氧化剂或其他氧化剂流过在氧化剂还原电极模块10中所限定的气态氧化剂路径。如同来自流泵FP的液体路径一样，气态氧化剂泵AP的气态氧化剂路径可以与氧化剂还原电极连接器670串联或并联连接。在一些实施例中，一个或多个气态氧化剂泵AP可以嵌入在电路模块640之内，并且可以牵弓丨气态氧化剂通过氧化剂入口连接器670并且牵弓I到氧化剂出口连接器680之外。在一些实施例中，一个或多个气态氧化剂泵AP可以位于沿着气态氧化剂路径的任何地方，并且可以通过对气态氧化剂进行拉或推来建立气态氧化剂或其他氧化剂的流动以建立流。气态氧化剂泵AP可以是任何适当结构或配置，包括但不局限于轴流式风机、离心风机、横向气流风机或者所谓的“无叶片风机”。在一些实施例中用于将氧化剂提供给氧化剂还原电极模块10的相同气态氧化剂泵AP另外通过分散器气态氧化剂入口 500将气态氧化剂提供给气态氧化剂分散器。在其他实施例中，与气态氧化剂泵AP分离的分散器气态氧化剂泵DAP (也未示出)将气态氧化剂提供给分散器气态氧化剂入口 500，在一些实施例中所述气态氧化剂在比提供给氧化剂还原电极模块10的气态氧化剂更高的压力之下。例如，在实施例中气态氧化剂泵AP可以提供对氧化剂还原电极20的氧化剂面向侧45的大气压力之上的大约1/4PSI的压力的增力口，这可以提供与氧化剂还原电极20相垂直的力，其尤其可以有助于对氧化剂还原电极20的离子导电介质面向侧40上的离子导电介质的力进行平衡。同样地，在实施例中分散器气态氧化剂泵DAP可以提供到分散器气态氧化剂入口 500中的大气压力之上的大约1/2PSI的压力的增加，此后将其提供给至少入口分散器腔510 (并且在一些实施例中提供给出口分散器腔520)。气态氧化剂泵AP和/或分散器气态氧化剂泵DAP所提供的压力因实施例而不同，并且因此可使用任何适当加压(若根本有的话)。在一些实施例中氧化剂还原电极模块10的氧化剂源可以是控制的(contained)氧化剂的源(诸如例如储氧箱)。在实施例中，使来自电化学电池的氧气可以再循环，诸如在美国专利申请12/549，617中所公开的且通过参考将其整体结合在此。同样地，当氧化剂是来自周围环境气态氧化剂的氧气时，氧化剂源可以被广泛地认为是传送机制，而不管是被动的还是主动的(例如，泵、鼓风机等等)，通过此可允许氧化剂源流到氧化剂还原电极20。因此，术语“氧化剂源”意图包括用于被动地或主动地将来自周围环境气态氧化剂的氧传送到氧化剂还原电极20的控制的氧化剂和/或安排。在各种实施例中，氧化剂还原电极模块10的配置以及其与燃料电极模块160的对准可以与这里的说明不同。例如，在一些实施例中氧化剂还原电极模块10可以包含一对相对氧化剂还原电极20，这对相对氧化剂还原电极20被配置成对准在一对相对燃料电极170之间。在一些这种实施例中，挡板158可以从模块30的顶部部分60和底部部分90延伸到气态氧化剂空间中，其中放置氧化剂还原电极模块10的一对安装板50包围挡板158，以限定从气态氧化剂入口 120到气态氧化剂出口 130的气态氧化剂通道，该气态氧化剂通道可使气态氧化剂与两个氧化剂还原电极20相接触。在一些实施例中，通过在其中具有一对氧化剂还原电极20的氧化剂还原电极模块10而分离的燃料电极对170可以共用离子导电介质(即氧化剂还原电极模块10和两个燃料电极20浸于相同离子导电介质中)。同样地，如上所述，燃料电极170中的一个或两者可以与氧化剂还原电极模块10相稱合。在一些实施例中，一对氧化剂还原电极模块10可以包围其之间的公共燃料电极170或者其之间的一对连结的燃料电极170，并且与在美国专利申请序列号N0.13/362，775中所描述的且已通过参考而结合在此的那些相似在一些实施例中可以形成双电池。如上所指出的，在一些实施例中空气空间之内的挡板158或其他支撑结构可以通常通过为气态氧化剂空间中的氧化剂还原电极20提供通常刚性支撑结构而促进液体离子导电介质在氧化剂还原电极20上的力的减轻或其他分布。可以意识到的是装配到氧化剂还原电极20中的材料可以通常比外壳30的材料刚性更小，并且因而在浸入在离子导电介质中时在离子导电介质的流体压力之下具有弯到挡板158之间的气态氧化剂空间中的倾向。这种弯曲可以具有许多副作用，包括但不局限于将张力置于用于将氧化剂还原电极20固定到安装框架50的粘合剂上并且使氧化剂还原电极20与燃料电极170之间的电场变形。因此，可以意识到的是挡板158可以位于气态氧化剂空间中以便支撑氧化剂还原电极20的区域以降低氧化剂还原电极20在流体力之下弯曲的趋势。例如，图18示出了氧化剂还原电极模块10的实施例，其说明了挡板158的通常致密安排以便使限定在其之间的空气通道变窄以引导气流AF在箭头所说明的方向上流过该空气通道。利用挡板158的此致密安排，由于提供了更大的支撑，氧化剂还原电极20否则可以在流体力之下所弯曲到的区域减小了。另外，可以意识到的是在实施例中挡板158本身可以足够厚以便为氧化剂还原电极20提供进一步支撑，如在下文更详细地描述。在一些实施例中，挡板158的厚度及其之间的间隔可以彼此成比例以便使对氧化剂还原电极20的支撑最大化，同时还使通过空气通道的气流最大化并且使氧化剂还原电极20暴露于空气或其他气态氧化剂。
虽然不是限制，但是在图18的说明实施例中，挡板158的厚度x在宽度方向上可以大约为1mm。另外，在所说明的实施例中，挡板158之间的间隔y在宽度方向上可以大约为2mm。在其他实施例中，厚度X和间隔y可以变化并且可以取决于氧化剂还原电极20的相对刚度。例如，在氧化剂还原电极20具有通常的刚性或加强性质的情况下，可以利用挡板158的更宽间隔y。作为示例，在一些实施例中，挡板158的间隔y可以大约在l_50mm之间，诸如在实施例中大约是20mm、大约是10mm、或者大约是5mm。同样地，在一些实施例中挡板158的厚度X可以大约在0.5与IOmm之间，诸如在实施例中大约是5mm或者大约是2mm。图19描述了在图18的实施例中突出显示的区域XVIII的缩小横截面透视图。再次，挡板158可以被配置成使气流AF分离不同的方向(即在通过氧化剂还原电极模块10的空气通道中)。如在图19的视图中可以意识到的，可以通过使来自外壳30的后部部分100的穿过挡板158的离子导电介质力相反来平衡离子导电介质对氧化剂还原电极20 (透明示出以说明与挡板158接触)所施加的流体静压力。因而，进到氧化剂还原电极20的离子导电介质面向侧40的离子导电介质力可将氧化剂还原电极20的氧化剂面向侧45的支撑区域700压到挡板158的接触面710中，其本身接收来自压到外壳30的后部部分100之中的离子导电介质的相对离子导电介质力。因此，通过挡板158的长度可抵消离子导电介质力，这限制氧化剂还原电极20变形到那些支撑区域700中的空气通道之中。另外，降低流体静压的效果可防止电解质通过氧化剂还原电极20流出的速率增大。诸如PTFE的粘合剂可能在压力之下可逐渐地改变孔隙大小，所述压力否则可使离子导电介质流出到氧化剂还原电极模块的空气空间以到挡板158之间的空气通道。因此，通过降低流体静压力的效果，可提闻氧化剂还原电极20的使用寿命。再次，使挡板158之间的间隔y具有一定大小以便挡板158提供跨氧化剂还原电极20的氧化剂面向侧45的足够支撑以便限制或防止相邻接触面710之间的氧化剂还原电极20的变形(即如所说明的，在未支撑的区域720中)。然而，可以意识到的是虽然在一些实施例中挡板158可以由密致材料构造而成，但是在其他实施例中至少在接触面710近端的挡板158的一部分本身可以是通常可透气的，以便促进吸收氧化剂还原电极20的那些支撑区域700处的气态氧化剂。同样地，在一些实施例中氧化剂还原电极20的氧化剂面向侧45足够透气以至于与未支撑区域720相接触的氧化剂进入到氧化剂还原电极20中以将氧化剂提供给支撑区域700。这里所述的电化学电池的实施例不应被认为是在任何方面作出限制并且是作为如何对利用这里所述的教导的这种电池进行充电或放电的非限制性示例而提供的。于2010年9月17日提交的通过参考将其整体结合在此的美国专利申请序列号N0.12/885，268描述了电池中的具有充电/放电模式转换的可充电电化学电池系统。还如上所述，利用电池组件290的多个电化学电池之间的流体连接可以变化。在于2009年12月4日提交的且通过参考而整体结合在此的美国专利申请N0.12/631，484中提供了串联连接的电池的实施例的附加细节。虽然在这里描述了单个离子导电介质模块450，所述单个离子导电介质模块450具有封闭在其中的两个接收槽460以接收两个电池组件290并且建立电池模块690，但是本发明可以是由附加接收槽460和电池组件290实施的和/或由与所说明的那些流体相连的附加离子导电介质模块450实施的，这建立了任何大小的电池等等。在本发明中可以利用用于增大流体相连的电池之间的离子电阻的替代或附加机制，诸如在通过参考结合在此的美国专利申请序列号N0.12/631，484中所讨论的那些。在一些实施例中，电池组件290和/或离子导电介质模块450可以包含一个或多个收集盘，诸如在通过参考结合在此的美国专利申请序列号N0.13/185，658中所描述的那些，其在策略上可以被定位以接收与燃料电极170相分离的燃料的粒子并使其氧化。在一些实施例中，电池组件290 (包括例如氧化剂还原电极模块10)或者离子导电介质模块450的一部分在其中可以包含诸如在通过参考结合在此的美国临时专利申请序列号N0.61/515，749中所描述的诸如气态氧化剂可渗透液体不可渗透的排气孔的排气孔，该排气孔可使电池内的不期望的气体排放到远离电池，包括但不局限于排放到浸入的气态氧化剂路径之中。应该理解的是在一些实施例中可以将添加剂或其他材料施加到离子导电介质或电极中。例如，为了限制或抑制在燃料电极170处析氢，其在有些情况下可以发生在放电模式期间或者静止(开路)时段期间，添加食盐以阻碍析氢反应。可使用亚锡盐、铅盐、铜盐、汞盐、铟盐、铋盐、或者具有高氢过电势的任何其他材料。另外，可以添加酒石酸盐、磷酸盐、柠檬酸盐、琥珀酸盐、铵盐、或者其他析氢抑制添加剂。在实施例中，诸如Al/Mg的金属燃料合金可以用来抑制析氢。另外，还可以或者替代地将其他添加剂添加到离子导电介质上，包括但不局限于用于提高燃料电极170上的金属燃料的电沉积处理的添加剂，诸如在通过参考将其整体结合在此的美国专利申请序列号N0.13/028，496中所描述的。这种添加剂可降低燃料颗粒的放任枝晶生长，以及因此的这种燃料颗粒与燃料电极170分离的可能性。先前所说明的实施例是仅为对本发明的结构和功能原理进行说明而提供的并且不意图做出限制。例如，本发明可以是利用不同燃料、不同氧化剂、不同电解质、和/或不同整体结构配置或材料实施的。作为非限制性示例，在一些实施例中电化学电池的配置可以包括来自美国专利申请序列号12/385，217、12/385，489、12/549，617、12/631，484、12/776，962、12/885，268、13/028，496、13/083，929、13/167，930、13/185，658、13/230，549、13/299，167、61/515，749、61/555，982、以及 61/556，011 中的一个或多个单元或设置。因此，本发明意图涵盖在以下所附权利要求书的精神和范围之内的所有修改、替换、变化、以及等效体。
权利要求
1.一种用于浸入到电化学电池的离子导电介质中的氧化剂还原电极模块，该氧化剂还原电极模块包括: 外壳，该外壳被配置成限定其中的气态氧化剂接收空间； 氧化剂还原电极，该氧化剂还原电极具有氧化剂面向侧和离子导电介质面向侧，将该氧化剂还原电极安装到所述外壳以便氧化剂还原电极限定用于气态氧化剂接收空间的边界壁，其中氧化剂面向侧向内面向气态氧化剂接收空间并且离子导电介质面向侧面向外部以暴露于离子导电介质； 气态氧化剂入口和气态氧化剂出口，该气态氧化剂入口和气态氧化剂出口通过延伸穿过气态氧化剂接收空间的气态氧化剂通道而耦合；以及 位于气态氧化剂接收空间之内的一个或多个支撑件，该一个或多个支撑件被配置成防止当氧化剂还原电极浸入到离子导电介质中时氧化剂还原电极变形到气态氧化剂接收空间之中，并且将气态氧化剂在气态氧化剂通道之内的流动从气态氧化剂入口引导到气态氧化剂出口 ；并且 其中允许氧化剂通过气态氧化剂入口进入到气态氧化剂接收空间中，该氧化剂还原电极被配置成通过氧化剂面向侧吸收气态氧化剂并且在电化学电池放电期间使气态氧化剂还原。
2.根据权利要求1所述的氧化剂还原电极模块，其中外壳是单个模压结构，并且被配置成以便形成于外壳与氧化剂还原电极之间的仅单个密封将被浸入到离子导电介质之中。
3.根据权利要求1所述的氧化剂还原电极模块，其中通过离子导电介质不能渗透的密封剂将氧化剂还原电极密封到外壳。
4.根据权利要求1所述的氧化剂还原电极模块，其中氧化剂还原电极包括聚四氟乙烯。
5.根据权利要求1所述的氧化剂还原电极模块，其中一个或多个支撑件与外壳一体成型。
6.根据权利要求1所述的氧化剂还原电极模块，其中一个或多个支撑件包含用于气态氧化剂的挡板。
7.根据权利要求1所述的氧化剂还原电极模块，其中一个或多个支撑件的部分彼此相邻间隔，通过限定气态氧化剂通道的一部分的间隔而分离。
8.根据权利要求7所述的氧化剂还原电极模块，其中间隔大约是在l-50mm之间。
9.根据权利要求8所述的氧化剂还原电极模块，其中间隔大约是20mm。
10.根据权利要求8所述的氧化剂还原电极模块，其中间隔大约是10mm。
11.根据权利要求1所述的氧化剂还原电极模块，其中对被允许通过气态氧化剂入口而进入到气态氧化剂接收空间中的气态氧化剂加压以在气态氧化剂接收空间中保持正压力。
12.根据权利要求1所述的氧化剂还原电极模块， 其被安装到电化学电池的电化学电池外壳之中，所述电化学电池包括(i)离子导电介质以及(ii)燃料电极，该燃料电极包括金属燃料并且位于外壳中以便金属燃料暴露于离子导电介质以用电化学方式使金属燃料氧化，以便氧化剂还原电极与燃料电极间隔；其中离子导电介质在燃料电极与氧化剂还原电极的离子导电介质面向侧之间传导离子以支持燃料电极和氧化剂还原电极处的电化学反应。
13.根据权利要求12所述的安装到电化学电池外壳之中的氧化剂还原电极模块，其中离子导电介质是液体。
14.一种组件，该组件包括与包含燃料电极的燃料电极模块相耦合的权利要求1的氧化剂还原电极模块，该组件被配置成使氧化剂还原电极与燃料电极间隔，以便在浸入到离子导电介质中时，使氧化剂还原电极的离子导电介质面向侧和燃料电极的金属燃料暴露于离子导电介质以用电化学方式使金属燃料氧化，其中离子导电介质在燃料电极与氧化剂还原电极的离子导电介质面向侧之间传导离子以支持氧化剂还原电极与燃料电极之间的电化学反应。
15.根据权利要求14所述的组件，进一步包括电池盖，该电池盖包含被配置成与氧化剂还原电极模块的气态氧化剂入口相耦合的电池盖气态氧化剂入口，以便允许气态氧化剂通过电池盖而流动到氧化剂还原电极。
16.根据权利要求14所述的组件，进一步包括第二氧化剂还原电极模块，该第二氧化剂还原电极模块包括相关氧化剂还原电极，该第二氧化剂还原电极模块位于与氧化剂还原电极模块相对的位置，其中氧化剂还原电极模块的氧化剂还原电极与第二氧化剂还原电极模块的氧化剂还原电极相面对，同时燃料电极位于氧化剂还原电极模块的氧化剂还原电极与第二氧化剂还原电极模块的氧化剂还原电极之间。
17.根据权利要求16所述的组件，进一步包括位于氧化剂还原电极模块的氧化剂还原电极与第二氧化剂还原电极模块的氧化剂还原电极之间的第二燃料电极，该燃料电极与氧化剂还原电极模块的氧化剂还原电极相关联， 并且第二燃料电极与第二氧化剂还原电极模块的氧化剂还原电极相关联。
18.一种电化学电池系统，包括: 腔，该腔被配置成在其中包含一定量的离子导电介质； 一个或多个燃料电极，该一个或多个燃料电极的每一个包括金属燃料并且被配置成被离子导电介质接触；以及 浸入到离子导电介质之中的一个或多个氧化剂还原电极模块，每个氧化剂还原电极模块包括: 外壳，该外壳被配置成限定其中的气态氧化剂空间； 氧化剂还原电极，该氧化剂还原电极具有氧化剂面向侧和离子导电介质面向侧，将该氧化剂还原电极安装到所述外壳以便氧化剂还原电极限定用于气态氧化剂空间的边界壁，其中氧化剂面向侧向内面向气态氧化剂空间并且离子导电介质面向侧面向外部以暴露于离子导电介质； 通过延伸穿过气态氧化剂空间的气态氧化剂通道而耦合的气态氧化剂入口和气态氧化剂出口，其被配置成允许气态氧化剂流动到氧化剂还原电极的氧化剂面向侧；以及 位于气态氧化剂空间之内的一个或多个支撑件，该一个或多个支撑件被配置成防止当氧化剂还原电极浸入到离子导电介质中时氧化剂还原电极变形到气态氧化剂空间之中，并且将气态氧化剂在气态氧化剂通道之内的流动从气态氧化剂入口引导到气态氧化剂出口 ；并且 其中通过每个燃料电极和至少一个相关氧化剂还原电极限定一个或多个电化学电池，该一个或多个电化学电池的每一个被配置成在放电期间使燃料电极处的金属燃料氧化并且使至少一个相关氧化剂还原电极处的气态氧化剂还原以产生施加到负载的其之间的放电电势差。
19.根据权利要求18所述的电化学电池系统，其中每个燃料电极被配置成安装到一个或多个氧化剂还原电极模块的相关一个，以便燃料电极和相关氧化剂还原电极模块连合地浸于离子导电介质中。
20.根据权利要求18所述的电化学电池系统，其中每个电化学电池进一步包括从下述组中选择的充电电极，所述组由(a)氧化剂还原电极以及(b)与每个电化学电池的燃料电极和氧化剂还原电极间隔的单独充电电极组成。
21.根据权利要求18所 述的电化学电池系统，其中每个燃料电极和充电电极被配置成在再充电期间使可还原种类的金属燃料还原以将金属燃料电沉积在燃料电极上并且通过在其间施加来自电源的再充电电势差来使可氧化种类的氧化剂氧化。
22.根据权利要求21所述的电化学电池系统，其中每个燃料电极包括以间隔开的关系设置的一系列可渗透电极体； 其中可渗透电极体的间隔开的关系使得能够将再充电电势差施加到充电电极与至少一个可渗透电极体之间，其中充电电极起阳极作用并且至少一个可渗透电极体起阴极作用，以便可还原的燃料种类被还原并且以可氧化的形式作为金属燃料被电沉积在至少一个可渗透电极体上，其中电沉积使金属燃料在可渗透电极体之间生长以便电沉积金属燃料在可渗透电极体之间建立电连接。
23.根据权利要求21所述的电化学电池系统，其中可还原种类的金属燃料包括锌、铁、铝、镁、或锂的离子，并且其中金属燃料是锌、铁、铝、镁、或锂。
24.根据权利要求18所述的电化学电池系统，其中离子导电介质包括含水电解质溶液。
25.根据权利要求24所述的电化学电池系统，其中含水电解质溶液包括硫酸、磷酸、硝酸、氢氧化钾、氢氧化钠、氯化钠、硝酸钾、或者氯化锂。
26.根据权利要求18所述的电化学电池系统，进一步包括气态氧化剂泵，该气态氧化剂泵被配置成将一定量的气态氧化剂泵送到气态氧化剂通道之中。
27.根据权利要求18所述的电化学电池系统，其中氧化剂还原电极模块的外壳是单个模压结构，并且被配置成以便形成于外壳与氧化剂还原电极之间的仅单个密封浸入到离子导电介质之中。
28.根据权利要求18所述的电化学电池系统，其中通过离子导电介质不能渗透的密封剂将氧化剂还原电极密封到氧化剂还原电极模块的外壳。
29.根据权利要求18所述的电化学电池系统，其中氧化剂还原电极包括聚四氟乙烯。
30.根据权利要求18所述的电化学电池系统，其中一个或多个支撑件与外壳一体成型。
31.根据权利要求18所述的电化学电池系统，其中一个或多个支撑件包含用于气态氧化剂的挡板。
32.根据权利要求31所述的电化学电池系统，其中一个或多个支撑件的部分彼此相邻间隔，通过限定气态氧化剂通道的一部分的间隔而分离。
33.根据权利要求32所述的电化学电池系统，其中间隔大约是在1-50_之间。
34.根据权利要求33所述的电化学电池系统，其中间隔大约是20mm。
35.根据权利要求33所述的电化学电池系统，其中间隔大约是10mm。
36.根据权利要求18所述的电化学电池系统，其中对被允许通过气态氧化剂通道而进入到气态还原电极模块的气态氧化剂空间中的气态氧化剂加压以在气态氧化剂空间中保持正压力。
37.根据权利要求18所述的电化学电池系统,其中一个或多个氧化剂还原电极模块包括被配置成包围一个或多个燃料电极的两个氧化剂还原电极模块，该两个氧化剂还原电极模块位于彼此相对的位置以便两个氧化剂还原电极模块的每一个的氧化剂还原电极彼此面对，并且包围一个或多个燃料电极。
38.根据权利要求37所述的电化学电池系统,其中一个或多个燃料电极包括为两个氧化剂还原电极模块的每个氧化剂还原电极共用的单个燃料电极。
39.一种装配被配置成浸入到电化学电池的离子导电介质之中的氧化剂还原电极模块的方法，该方法包括: 提供与气态氧化剂入口和气态氧化剂出口相耦合的外壳，其中外壳的内部限定气态氧化剂空间； 在气态氧化剂空间之内提供一个或多个支撑件，该一个或多个支撑件被配置成形成气态氧化剂通道以引导气态氧化剂在气态氧化剂入口与气态氧化剂出口之间流动；以及将氧化剂还原电极密封到外壳，以便氧化剂还原电极的氧化剂面向侧向内面向气态氧化剂空间并且限定用于气态氧化剂空间的边界壁，并且氧化剂还原电极的离子导电介质面向侧面向外部以在氧化剂还原电极模块浸入在其中时暴露于离子导电介质； 其中，当浸入在离子导电介质中时，外壳和氧化剂还原电极的装配防止离子导电介质流动到气态氧化剂空间中； 其中一个或多个支撑件被配置成防止当氧化剂还原电极浸入到离子导电介质中时氧化剂还原电极变形到气态氧化剂空间中；并且 其中气态氧化剂入口允许气态氧化剂流动到气态氧化剂空间中。
40.一种装配电化学电池的方法，包括: 提供被配置成在其中包含一定量的离子导电介质的腔； (i)使可浸入氧化剂还原电极模块浸入在一定量的离子导电介质之内，所述可浸入氧化剂还原电极模块被配置成保持由外壳和氧化剂还原电极的氧化剂面向侧所限制的气态氧化剂空间，该气态氧化剂空间与气态氧化剂入口和气态氧化剂出口相耦合；和(ii)使燃料电极浸入在一定量的离子导电介质之内，所述燃料电极包括金属燃料并且被配置成被离子导电介质接触；以及 通过气态氧化剂入口将气态氧化剂接收到气态氧化剂空间中； 其中在气态氧化剂空间中提供一个或多个支撑件，该一个或多个支撑件被配置成防止当氧化剂还原电极浸入到离子导电介质中时氧化剂还原电极变形到气态氧化剂接收空间之中，同时限定气态氧化剂通道，该气态氧化剂通道被配置成弓丨导气态氧化剂在气态氧化剂入口与气态氧化剂出口之间流动； 其中氧化剂还原电极的离子导电介质面向侧面向燃料电极并且暴露于离子导电介质，以便离子导电介质可以在燃料电极与氧化剂还原电极之间传导离子以支持燃料电极和氧化剂还原电极处的电化学反应；并且 其中燃料电极和氧化剂还原电极被配置成在放电期间使燃料电极处的金属燃料氧化并且使氧化剂还原 电极处的气态氧化剂还原以产生施加到负载的其之间的放电电势差。
全文摘要
本发明涉及电化学电池系统的可浸入气态氧化剂阴极。一种电化学电池系统被配置成利用包含安装到外壳的氧化剂还原电极的氧化剂还原电极模块以在其中形成浸入到离子导电介质之中的气态氧化剂空间。燃料电极与氧化剂还原电极相间隔，以便离子导电介质可以在燃料电极与氧化剂还原电极之间传导离子以支持燃料电极和氧化剂还原电极处的电化学反应。延伸穿过气态氧化剂空间的气态氧化剂通道提供了将氧化剂供给到氧化剂还原电极，以便燃料电极和氧化剂还原电极被配置成在放电期间使燃料电极处的金属燃料氧化并且使氧化剂还原电极处的氧化剂还原以产生施加到负载的其之间的放电电势差。
文档编号H01M12/06GK103094641SQ20121023742
公开日2013年5月8日 申请日期2012年7月9日 优先权日2011年11月4日
发明者C·A·弗里森, R·克里希南, M·J·米哈尔卡, G·弗里森, A·古德弗洛 申请人:流体公司