极的一部分的集电器I也可以用作MnO2阴极100的集电器。此外，如本领域的技术人员将会理解，并且在本披露的帮助下，非流动电池Zn阳极和MnOJA极不共用同一集电器，而是一个单独的/不同的集电器用于每个电极(例如，非流动电池Zn阳极、MnO2阴极)。
[0084]在一个实施例中，MnO2阴极混合物2包含MnO2、一种导电材料以及一种粘合剂。如本领域的技术人员将会理解，并且在本披露的帮助下，描述为非流动电池Zn阳极混合物的一部分的粘合剂也可以用作MnOJH极混合物的粘合剂。在一个实施例中，用于一种MnOJH极混合物中的粘合剂包含TEFLON。在一个替代实施例中，用于一种MnO2阴极混合物中的粘合剂包含TEFLON、PEDOT、PSS、PEDOT: PSSjP /或其任何组合。
[0085]在一个实施例中，粘合剂可以基于胞02阴极混合物的总重量，以从约2wt.%至约1wt.%、可替代地从约3wt.%至约7wt%、或可替代地从约4wt.%至约6wt.%的量存在于胞02阴极混合物中。在一个实施例中，粘合剂可以基于MnO 2阴极混合物的总重量以约5wt.%的量存在于该胞02阴极混合物中。在一个实施例中，粘合剂包含一种粘合剂乳剂，其中该粘合剂乳剂中固体的浓度可以是基于该粘合剂乳剂的总重量，从约Iwt.%至约6wt.%、可替代地从约2wt.%至约5wt%、可替代地从约3wt.%至约5wt.%。如本领域的技术人员将会理解，并且在本披露的帮助下，使用一种乳剂作为一种粘合剂减少MnO2阴极混合物中可用的粘合剂的量。例如，如果粘合剂以约5wt.%的量存在于MnO2阴极混合物中，并且所使用的粘合剂是一种50wt.%粘合剂乳剂，则该粘合剂中粘合剂的量实际上是2.5wt.% (与5wt.%形成对照)。
[0086]在一个实施例中，MnO2包含电解二氧化锰(EMD)级粉末。在一个实施例中，MnO^有等于或大于99.5wt.%具有约100目(基于美国筛制，湿法测试)最大大小的MnO2粉末颗粒的粉末粒度分布。在一个实施例中，11102具有从约85wt.%至约95wt.%具有约200目(基于美国筛制，湿法测试)最大大小的MnO2粉末颗粒的粉末粒度分布。在一个实施例中，皿1102具有等于或大于60wt.%具有约325目(基于美国筛制，湿法测试)最大大小的MnO2粉末颗粒的粉末粒度分布。
[0087]在一个实施例中，]^02可以基于胞02阴极混合物的总重量，以从约45wt.%至约80wt.%、可替代地从约55wt.%至约75wt%、或可替代地从约60wt.%至约70wt.%的量存在于该MnO2阴极混合物中。在一个实施例中，MnO 2可以基于MnO 2阴极混合物的总重量以约65wt.%的量存在于该MnOjB极混合物中。
[0088]在一个实施例中，导电材料可以基于胞02阴极混合物的总重量，以从约1wt.%至约45wt.%、可替代地从约20wt.%至约40wt%、或可替代地从约25wt.%至约35wt.%的量存在于MnOJH极混合物中。在一个实施例中，导电材料可以基于MnO 2阴极混合物的总重量以约30wt.%的量存在于该胞02阴极混合物中。如本领域的技术人员将会理解，并且在本披露的帮助下，MnO2具有较低电子或电导电性，因此该导电材料在MnO2阴极混合物中用作一种导电剂，例如，以便增强MnO2阴极混合物的总体电子导电性。如本领域的技术人员将会理解，并且在本披露的帮助下，描述为非流动电池Zn阳极混合物的一部分的导电材料也可以用作MnO2阴极混合物的导电材料。
[0089]在一个实施例中，MnO2阴极混合物可以进一步包含添加剂，例如像金属，B1、Sr、Ca、Ba、其氧化物、其氢氧化物、其硝酸盐、其氯化物等、或其组合。
[0090]在一个实施例中，MnOJH极混合物可以任选地在任何进一步加工之前进行过滤，以便确保没有大的材料团块存在于该混合物内并且胞02阴极的组合物可以是均匀的。
[0091]在一个实施例中，MnOJH极混合物可以进一步与一种非流动电池溶剂混合，以便得到一种胞02阴极湿混合物。如本领域的技术人员将会理解，并且在本披露的帮助下，描述为一个非流动电池Zn阳极组装过程的一部分的非流动电池溶剂也可以用作一个胞02阴极组装过程的一部分。在一个实施例中，适合用于与MnO2阴极混合物混合的非流动电池溶剂包括异丙醇。
[0092]在一个实施例中，MnO2阴极混合物和非流动电池阳极溶剂可以通过使用任何适合的方法，例如像在混料器、混合器、湿式混合器、干式混合器、球磨机、阿特里托磨机、豪美磨机等中进行混合。在一个实施例中，非流动电池Zn阳极混合物和非流动电池溶剂可以在湿和/或干条件下进行混合。在一个实施例中，MnO2阴极混合物和非流动电池阳极溶剂可以按MnO2阴极混合物与非流动电池阳极溶剂从约7:1至约3: 1、可替代地从约5:1至约2:1、或可替代地从约5:1至约4:1的质量比进行混合。
[0093]在一个实施例中，MnOJH极湿混合物可以展示一种剪切稀化性质，例如，MnO 2阴极湿混合物是一种触变(即，剪切稀化)流体，其中该流体的表观粘度随应力/剪切增加而降低。在一个实施例中，MnO2阴极湿混合物具有一种糊状稠度，从而允许形成一个糊状MnO2阴极。
[0094]在一个实施例中，MnO2阴极湿混合物可以任选地在任何进一步加工之前进行过滤，以便确保没有大的材料团块存在于该混合物内并且MnOJH极的组合物可以是均匀的。
[0095]在一个实施例中，MnOJH极湿混合物可以通过使用任何适合的方法来被碾压为一种MnOJH极混合物薄片，该方法例如像将该湿混合物铺展在一个平面表面上、将该湿混合物浇铸在一个模板中、用一个擀面杖辗压该湿混合物、乳辊浇铸、涂布、流延法、喷雾沉积、丝网印刷、压延、等静压、单轴压制等。在一个实施例中，MnOJH极混合物薄片可以特征在于从约100微米至约1，000微米、可替代地从约150微米至约600微米、或可替代地从约300微米至约500微米的厚度。
[0096]在一个实施例中，MnO2阴极混合物薄片可以(例如，在一个烘箱中)在从约40°C至约80°C、可替代地从约50°C至约70°C、或可替代地从约55°C至约65°C的温度下进行干燥，以便得到一种MnO2阴极干燥薄片。在一个实施例中，非流动电池Zn阳极混合物薄片可以在一个烘箱中在约60°C的温度下进行干燥。如本领域的技术人员将会理解，并且在本披露的帮助下，使MnO2阴极混合物薄片干燥从该混合物薄片中除去至少一部分非流动电池溶剂。
[0097]在一个实施例中，MnOJH极干燥薄片可以被压到集电器上，以便得到MnO2阴极。在一个实施例中，MnOJH极干燥薄片可以在高压下被压到集电器上，该高压是例如像从约3, OOOpsi至约10，OOOps1、可替代地约5，OOOpsi至约9，OOOps1、或可替代地约6，OOOpsi至约8，OOOpsi的压力。在一个实施例中，MnO2阴极干燥薄片可以被压到集电器上，这样使得MnO2阴极混合物与该集电器的一个外表面的至少一部分处于电接触，例如，MnOJA极混合物与该集电器的至少一个第一侧处于电接触。
[0098]在一个实施例中，一个第一 MnO2阴极干燥薄片可以被压到该集电器的一个第一侧上，并且一个第二胞02阴极干燥薄片可以被压到该集电器的一个第二侧上，以便得到MnO2阴极，这样使得胞02阴极混合物与该集电器的该第一侧和该第二侧两者处于电接触。MnO2阴极干燥薄片(例如，第一 MnO2阴极干燥薄片，第二 MnO2阴极干燥薄片)可以同时被压到该集电器的其对应侧上。可替代地，MnO2阴极干燥薄片(例如，第一 MnO2阴极干燥薄片，第二 MnO2阴极干燥薄片)可以在不同时间(例如，顺序地)被压到该集电器的其对应侧上。
[0099]在一个替代实施例中，MnOJH极湿混合物可以直接被碾压到集电器上作为一种皿1102阴极混合物薄片，接着如在此前面所述进行干燥，以便得到MnO2阴极。在这种实施例中，MnO2阴极混合物薄片碾压到集电器上可以通过使用任何适合的方法，例如像压延、等静压、单轴压制等来完成。
[0100]在一个实施例中，MnOJH极可以被进一步包裹在至少一个电极隔膜、可替代地至少两个电极隔膜、可替代地至少三个电极隔膜、可替代地至少四个电极隔膜、或可替代地至少五个电极隔膜中，以便得到一个密封的MnO2阴极。在一个实施例中，用于密封MnO 2阴极的电极隔膜包括玻璃纸。此外，如本领域的技术人员将会理解，并且在本披露的帮助下，取决于所希望的电池设计，电极隔膜的其他数目和配置。
[0101]在一个实施例中，MnO2阴极可以是具有平坦表面的一个板，其中该板可以特征在于从约100微米至约1，000微米、可替代地从约150微米至约600微米、或可替代地从约300微米至约500微米的厚度。在一个实施例中，MnO2阴极可以特征在于约400微米的厚度。
[0102]在一个实施例中，MnO2阴极可以是一种多孔复合材料。在一个实施例中，MnOJH极可以特征在于，基于MnO2阴极的MnO2阴极混合物的总体积，从约5vol.%至约90vol.%、可替代地从约1vol.%至约85vol.%、可替代地从约20vol.%至约80vol.%的孔隙率。
[0103]在一个实施例中，非流动电池电解质溶液包括一种离子输送器，例如像一种水性电池电解质或一种水性电解质。在一个实施例中，该水性电池电解质包括任何适合的水性电解质，该水性电解质包括离子导电性并且具有约14、可替代地小于约14、可替代地小于约13、或可替代地小于约12的pH值。在可再充电电池(例如，二次Zn-MnO2电池、非流动二次Zn-MnO2电池、流动辅助型二次Zn-MnO 2电池等)的情况下，电解质对于电池的活性/放电循环(当电池供给电流时)和对于当Zn可以被电沉积以便补充阳极材料(例如，Zn阳极、非流动电池Zn阳极)时的再充电循环两者来说均是重要的。
[0104]在一个实施例中，非流动电池电解质溶液包含基于非流动电池电解质溶液的总重量，从约Iwt.%至约50wt.%、可替代地从约1wt.%至约40wt%、或可替代地从约25wt.%至约35wt.%浓度的一种氢氧化物，氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂等或其组合。在一个实施例中，非流动电池电解质溶液包含基于非流动电池电解质溶液的总重量，约30wt.%浓度的氢氧化钾。
[0105]在一个实施例中，非流动二次Zn-MnO2电池可以通过使用任何适合的方法来组装。在一个实施例中，非流动二次Zn-MnO2电池可以包括至少一个非流动电池Zn阳极和至少一个MnO2阴极。在一个实施例中，非流动二次Zn-MnO2电池可以包括多于一个非流动电池Zn阳极和多于一个MnO2阴极，其中这些阳极和这些阴极以一种交替配置组装，例如，这些阳极和这些阴极以一种交替方式夹在一起。例如，如果一个非流动二次Zn-MnO2电池包括两个阴极和三个阳极，这些电极将以一种交替方式夹在一起:阳极、阴极、阳极、阴极、以及阳极。如本领域的技术人员将会理解，并且在本披露的帮助下，一个非流动二次Zn-Mn02i池中的电极的数目取决于这种二次Zn-Mn02i池的所希望的参数。在一个实施例中，一个非流动二次Zn-MnO2电池中的电极(例如，非流动电池Zn阳极、MnO 2阴极)的数目可以基于这些电极的大小和特性进行选择，这样使得阳极和阴极容量可以至少近似地平衡。
[0106]在一个实施例中，非流动二次Zn-MnO2电池可以通过以下方式来进行组装:使所希望数目的非流动电池密封Zn阳极和所希望数目的密封MnOJA极交替并且将这些电极连同非流动电池电解质溶液在压缩下保持在非流动电池壳体中。
[0107]在一个实施例中，一种产生能量的方法可以包括以下步骤:(i)提供如在此所披露组装的一种非流动二次Zn-MnO2电池，其中该非流动二次Zn-MnO 2电池可以在组装时充电；(ii)使该非流动二次Zn-MnO2电池放电至一个放电电压以便产生能量，其中该非流动电池Zn阳极的Zn的至少一部分被氧化；(iii)使该流动辅助型二次Zn-MnO2电池充电至一个充电电压，其中来自该非流动电池Zn阳极混合物的ZnO的至少一部分被还原成Zn ;并且(iv)重复该流动辅助型二次Zn-MnO2电池的该放电和该充电。
[0108]一般来说，一个给定电池的容量可以被测量并且以能量密度(例如像体积能量密度)表示，该能量密度表示可从一个电池(cell)或电池(battery)获得的能量与其体积之比。体积能量密度通常以瓦特-小时(能量)/升(体积)表示，写为Wh/L。可能影响一个给定电池或电池的能量密度(例如，体积能量密度)的一些因素可以包括该电池或电池的理论能量，该理论能量取决于所使用的这些电极的类型、大小和形状以及取决于电解质溶液的类型和浓度；包括隔膜、粘合剂、罐、空气空间、护套等的惰性材料(如与电化学活性材料对照)的量；以及可用于该电池或电池的电化学活性材料的量。在一个实施例中，非流动二次Zn-MnO2电池可以特征在于，等于或大于约120Wh/L、可替代地等于或大于约150Wh/L、或可替代地等于或大于约200Wh/L的体积能量密度。
[0109]一般来说，一个电极或一个电极系统的电流密度是指通过这种电极或电极系统的电流的量/这一个或多个电极的单位表面积。通常以A/cm2表示电流密度。与影响能量密度的这些因素类似，可能影响电流密度的一些因素包括在这些电极处发生的氧化还原反应化学的类型；包括隔膜、粘合剂、罐、空气空间、护套等的惰性材料的量(如与电化学活性材料对照)；可用于该电池或电池的电化学活性材料的量；以及所使用的这些电极的大小和形状，因为这与表面面积相关。在一个实施例中，非流动二次Zn-MnO2电池可以特征在于从约180A/cm2至约300A/cm2、可替代地从约190A/cm2至约290A/cm 2、或可替代地从约200A/cm2至约280A/cm2的电流密度。
[0110]一般来说，循环寿命是指一个电池或电池在它未能满足特定性能标准之前可以经历的放电-充电循环的数目。在一个实施例中，性能标准可以包括在规定时间内的一个放电电压或电流，该放电电压或电流可以或可以不针对给定数目的放电循环规定。在一个实施例中，非流动二次Zn-MnO2电池可以特征在于，等于或大于约5，000次循环、可替代地等于或大于约9，000次循环、或可替代地等于或大于约10，000次循环的循环寿命。
[0111]在一个实施例中，非流动二次Zn-MnO2电池可以在从约_10°C至约65°C、可替代地从约_5°C至约65°C、或可替代地从约0°C至约65°C范围内的温度下使用。
[0112]流动辅助型二次Zn-MnO2电池
[0113]在一个实施例中，二次Zn-MnO2电池包括一种流动辅助型二次Zn-MnO2电池。在这种配置中，电解质被配置成在Zn电极与MnO2电极之间自由地流动。在一个实施例中，流动辅助型二次Zn-MnO2电池包括一个流动辅助型电池壳体、一个流动辅助型电池Zn阳极、一个MnO2阴极以及一个流动辅助型电池电解质溶液，其中该流动辅助型电池Zn阳极、该MnO2阴极以及该流动辅助型电池电解质溶液可以被定位在该流动辅助型电池壳体内部。
[0114]流动辅助型电池壳体被配置成包括流动辅助型阳极、流动辅助型电池电解质溶液并且提供用于流动辅助型电池电解质溶液的循环的一个流动路径。在一个实施例中，流动辅助型电池壳体包括一个模制盒或容器，该盒或容器通常是相对于流动辅助型电池电解质溶液非反应性的。在一个实施例中，流动辅助型电池壳体包括一个聚丙烯模制盒、一个丙烯酸聚合物模制盒等。
[0115]如本领域的技术人员将会理解，并且在本披露的帮助下，描述为非流动二次Zn-Mn02i池的一部分的MnO 2阴极也可以用作流动辅助型二次Zn-MnO 2电池的MnO 2阴极。在一个实施例中，流动辅助型二次Zn-MnO2电池包括一个独立式自支撑MnO2阴极。在一个实施例中，流动辅助型二次Zn-MnO2电池包括具有一种板配置的一个MnO2阴极，其中该阴极可以具有平坦表面，从而实现流动辅助型二次Zn-Mn02i池的一种分层设计。
[0116]在一个实施例中，流动辅助型电池电解质溶液包括一种离子输送器，例如像一种水性电池电解质或一种水性电解质。在一个实施例中，该水性电池电解质包括任何适合的水性电解质，该水性电解质具有良好离子导电性并且具有约14、可替代地小于约14、可替代地小于约13、或可替代地小于约12的pH值。在可再充电电池(例如，二次Zn-MnO2电池、非流动二次Zn-MnO2电池、流动辅助型二次Zn-MnO 2电池等)的情况下，电解质对于电池的活性/放电循环(当电池供给电流时)和对于当Zn可以被电沉积以便补充阳极材料(例如，Zn阳极、流动辅助型电池Zn阳极)时的再充电循环两者来说均是重要的。
[0117]在一个实施例中，流动辅助型电池电解质溶液包含一种氢氧化物(例如，氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂等)和氧化锌(ZnO)，其中该氢氧化物可以基于该非流动电池电解质溶液的总重量以从约Iwt.%至约50wt.%、可替代地从约1wt.%至约40wt.%、或可替代地从约25wt.%至约35wt.%的浓度存在；并且ZnO可以以从约Og/L至约200g/L、可替代地从约30g/L至约100g/L、或可替代地从约50g/L至约80g/L的量存在。在一个实施例中，流动辅助型电池电解质溶液包含基于非流动电池电解质溶液的总重量，约30wt.%浓度的氢氧化钾；以及约60g/L的量的ZnO。流动辅助型电池电解质溶液中ZnO的量可以取决于电池的充电-放电状态变化，因为ZnO通过电池的放电产生并且在电池的再充电循环期间Zn的电沉积期间消耗。
[0118]在一个实施例中，流动辅助型电池Zn阳极包括电沉积Zn和一个集电器，其中Zn可以在再充电循环期间电沉积到该集电器上。虽然本披露在流动辅助型电池锌阳极的背景下讨论阳极，但应理解，其他材料例如像其他金属(铝、镍、镁等)可以用作流动辅助型电池阳极或阳极材料。不希望受理论限制，作为流动辅助型电池Zn阳极混合物的一部分的Zn是一种电化学活性材料，并且可以参与一种氧化还原反应(根据图1中所描绘的反应)，从而对电池的总电压有贡献，而集电器具有通过实现电子流动来传导电流的目的并且不会对电池的总电压有贡献。如本领域的技术人员将会理解，并且在本披露的帮助下，描述为非流动二次Zn-MnO2电池的一部分(例如，非流动电池Zn阳极的一部分，MnO2阴极的一部分)的集电器也可以用作流动辅助型电池Zn阳极的集电器。
[0119]在一个实施例中，流动辅助型二次Zn-Mn02i池可以通过使用任何适合的方法来组装。在一个实施例中，流动辅助型二次Zn-MnO2电池可以包括至少一个流动辅助型电池Zn阳极和至少一个MnO2阴极。在一个实施例中，非流动