CN101044648A - 电池阴极 - Google Patents

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Abstract

公开了电池及相关方法。一种制造电池的方法包括将轴柄通过由包括电极组合物的粒料限定的开口。所述轴柄的横截面可具有第一尺寸和大于所述第一尺寸的第二尺寸。

Description

电池阴极
相关申请的交叉参考
此申请是于2004年10月21日提交且标题为“Battery Cathodes”的美国专利申请10/970,534的部分继续申请，并且依据35 U.S.C.§120要求对上述专利的优先权，所述专利全文引入本文以供参考。
技术领域
本发明涉及电池以及相关方法。
背景技术
电池或电化学电池是通常使用的电能来源。电池包含通常称作阳极的负极和通常称作阴极的正极。阳极包含可被氧化的活性材料；阴极包含或消耗可被还原的活性材料。阳极活性材料能够还原阴极活性材料。
当在装置中使用电池作为电能来源时，与阳极和与阴极实现电接触，使电子流过装置，发生各自的氧化和还原反应以提供电能。与阳极和阴极相接触的电解质包含流过位于电极之间的隔板的离子，以在放电过程中保持电池整体的电荷平衡。
发明内容
本发明涉及电池以及相关方法。
在一个方面，本发明涉及制造电池，如碱性电池(如，D电池)的方法。在一些实施方案中，使用所述方法形成的电池可包含具有较高表面积的阴极。可供选择地或另外，所述阴极可具有较高的电解质吸收速率，并且能够比用其它方法形成的电池中的阴极吸收更多的电解质。因此，包括所述阴极的电池可比其它电池包含更高重量百分比的电解质。在某些实施方案中，使用所述方法形成的电池可比使用其它方法所形成电池包含更少(如，少约百分之二，少约百分之三)的阴极材料，同时显示具有相当的电化学特性。因此，使用所述方法形成的电池可能比用其它方法形成的电池制造成本更低。使用所述方法形成的电池在连续放电时可显示具有增强的电化学特性。此外，所述方法可较有效。例如，所述方法既可用于形成包括电极组合物的粒料中的凹槽又可用于压紧粒料以形成电极(如，阴极、阳极)。在一些实施方案中，凹槽的形成和压紧可同时进行，从而在电池制造过程中节省时间。在某些实施方案中，所述方法可包括形成已设置在电池外壳内的多个(如，二、三、四、五个)粒料中的凹槽，同时也压紧粒料以形成电极。在一些实施方案中，所述方法可能不包括在凹槽形成和/或压紧之前确定多个粒料相对于彼此的方向。所述方法可提供一种具有最佳密度的阴极和/或可使阴极粒料能够压紧而不损失所形成阴极的最佳密度。在一些实施方案中，所述方法可限制和/或防止其中形成电极的外壳在电极形成过程中发生显著的磨损。
在另一个方面，本发明的特征是一种制造电池的方法。所述方法包括将轴柄穿过由包括电极组合物的粒料限定的开口。轴柄的横截面具有第一尺寸(如，直径、宽度、长度)和大于第一尺寸的第二尺寸(如，直径、宽度、长度)。所述方法也包括向粒料施加压力以形成电极。在轴柄穿过开口时或在轴柄穿过开口后向粒料施加压力。
在另一个方面，本发明的特征是一种制造电池的方法。所述方法包括使轴柄与粒料的内部区域接触，然后向粒料施加压力以形成电极。轴柄包括至少一个圆形突出部，并且粒料包括电极组合物。
在另一个方面，本发明的特征是一种制造电池的方法。所述方法包括将轴柄放入由粒料所限定的孔内，然后向粒料施加压力以形成电极。轴柄包括至少一个圆形突出部，并且粒料包括电极组合物。
在另一个方面，本发明的特征是一种制造电池的方法。所述方法包括使轴柄与粒料接触。所述粒料包括电极组合物并具有一个限定粒料内表面的开口。所述方法也包括在粒料的内表面内形成至少一个凹槽，然后向粒料施加压力以形成电极。在凹槽形成过程中或在凹槽形成后向粒料施加压力。
在另一个方面，本发明的特征是一种制造电池的方法。所述方法包括将多个粒料(如，三个粒料、四个粒料)置于外壳内，每个粒料包括电极组合物并具有一个限定粒料内表面的开口。所述方法也包括用轴柄在粒料内表面内形成至少一个凹槽，所述轴柄的横截面具有第一尺寸(如，直径、宽度、长度)和大于第一尺寸的第二尺寸(如，直径、宽度、长度)。所述方法另外包括使用用于可滑动地接纳轴柄的套管来压紧粒料。在凹槽形成过程中或在凹槽形成后用套管压紧粒料。所述方法还包括将隔板置于外壳内以及将阳极置于外壳内。
在另一个方面，本发明的特征是一种制造电池的方法。所述方法包括将轴柄穿过由粒料所限定的开口。粒料包括电极组合物，并且轴柄具有正弦形横截面。
在另一个方面，本发明的特征是一种制造电池的方法，所述方法包括将轴柄穿过由包括电极组合物的粒料所限定的开口。轴柄的横截面具有第一尺寸(如，直径、宽度、长度)和大于第一尺寸的第二尺寸(如，直径、宽度、长度)。
在另一个方面，本发明的特征是一种制造电池的方法，所述方法包括使具有至少一个圆形突出部的轴柄与包括电极组合物的粒料的内部区域接触。
在另一个方面，本发明的特征是一种制造电池的方法，所述方法包括使轴柄与粒料接触。所述粒料包括电极组合物并具有一个限定粒料内表面的开口。所述方法也包括在粒料内表面内形成至少一个凹槽。
在另一个方面，本发明的特征是一种制造电池的方法，所述方法包括将多个粒料(如，三个粒料、四个粒料)置于外壳内。每个粒料包括电极组合物并具有一个限定粒料内表面的开口。所述方法也包括用轴柄在粒料内表面内形成至少一个凹槽，所述轴柄的横截面具有第一尺寸(如，直径、宽度、长度)和大于第一尺寸的第二尺寸(如，直径、宽度、长度)。所述方法还包括使用用于可滑动地接纳轴柄的套管来压紧粒料，将隔板置于外壳内以及将阳极置于外壳内。
实施方案可包括下列一个或多个特征。
所述方法还可包括使粒料与用于可滑动地接纳轴柄的套管接触(如向粒料施加压力)。使粒料与套管接触可包括向套管施加至少约6.9kPa(1psi)和/或最多约34.47MPa(5,000psi)的压力。例如，使粒料与套管接触可包括向套管施加约2.41MPa(350psi)至约6.89MPa(1,000psi)(如，约2.41MPa(350psi)至约3.45MPa(500psi))的压力。在一些实施方案中，使粒料与套管接触可包括使一部分粒料流向轴柄。
粒料可为圆柱形。粒料可具有圆形横截面或非圆形横截面。粒料可具有不规则的横截面。
在某些实施方案中，将轴柄穿过由粒料限定的开口可包括在粒料中形成至少一个凹槽。由粒料所限定的开口具有至少0.001毫米(如，至少约0.1毫米，至少约10毫米，至少约21.5毫米)的尺寸(如直径、宽度、长度)。粒料的开口可具有至少约0.1毫米的第一尺寸和至少约0.1毫米的第二尺寸。
轴柄横截面的第一尺寸可为最多约80毫米(如，最多约34毫米，最多约21.5毫米，最多约10毫米，最多约1毫米)。可供选择地或另外，轴柄横截面的第二尺寸可为最多约80毫米(如，最多约34毫米，最多约25毫米，最多约10毫米)。轴柄横截面的第二尺寸与第一尺寸之间的差异可为至少0.0001毫米(如，至少约0.1毫米，至少约0.5毫米，至少约1毫米，至少约1.5毫米，至少约2毫米)。
轴柄可包括陶瓷、硬质合金和/或钢。在一些实施方案中，轴柄可包括钇稳定的氧化锆。轴柄可具有至少一个圆形突出部。圆形突出部可具有圆形表面和/或可具有角形表面。在某些实施方案中，圆形突出部可具有椭圆形、正方形、三角形或矩形横截面。轴柄可包括两个具有不同形状和/或大小的圆形突出部。轴柄可具有轴柄主体。圆形突出部可与轴柄主体整体成形，或可连接(如，焊接、扣紧)到轴柄主体上。轴柄主体可具有圆形横截面或非圆形横截面。轴柄和/或轴柄主体可具有不规则的横截面。轴柄和/或轴柄主体也具有正弦形截面(如，正弦形横截面)。在一些实施方案中，轴柄和/或轴柄主体可具有限定正弦形表面的截面(如，横截面)。
所述方法还可包括将粒料设置在外壳内。外壳可具有圆形横截面和/或非圆形横截面。外壳内表面与粒料外表面之间的距离可为至少0.0001毫米(如，至少约0.01毫米，至少约0.05毫米，至少约0.08毫米)。粒料所限定开口的尺寸与轴柄横截面的第一和/或第二尺寸之间的差异可为至少0.0001毫米(如，至少约0.05毫米，至少约0.1毫米，至少约0.2毫米，至少约0.3毫米)。在一些实施方案中，粒料或多个粒料可包括阴极组合物或阳极组合物。在某些实施方案中，所述方法可包括将电解质和/或隔板加入外壳内。
本发明的其它方面、特征和优点在附图、说明和权利要求中。
附图说明
图1A是一种电池实施方案的侧截面图。
图1B是沿线1B-1B截取的图1A电池的横截面图。
图2A是一种形成电极的设备的实施方案的分解透视图。
图2B是沿线2B-2B截取的图2A设备的横截面图。
图2C是沿线2C-2C截取的图2A设备的横截面图。
图2D是沿线2D-2D截取的图2A设备的横截面图。
图3A-3C图示说明了一种制造电极方法的实施方案。
图3D是沿线3D-3D截取的图3B所示设备的横截面图。
图3E是沿线3E-3E截取的图3C所示设备的横截面图。
图3F是一种由图3A-3C的方法所制阴极的实施方案的侧截面图。
图3G是沿线3G-3G截取的图3F阴极的横截面图。
图3H是沿线3H-3H截取的图3F阴极的横截面图。
图4A是一种电池实施方案的透视图。
图4B是沿线4B-4B截取的图4A电池的截面图。
图5是一种形成电极的设备的实施方案的透视图。
图6A是一种形成电极的设备的实施方案的侧视图。
图6B图示说明了一种使用图6A的设备制造电极的方法的实施方案。
图7A是一种形成电极设备的实施方案的横截面图。
图7B是一种使用图7A的设备所制阴极的实施方案的横截面图。
图8是一种形成电极设备的实施方案的横截面图。
图9是一种形成电极设备的实施方案的横截面图。
图10是一种形成电极设备的实施方案的横截面图。
图11是一种形成电极设备的实施方案的横截面图。
图12A是一种形成电极设备的组件的实施方案的侧视图。
图12B是一种形成电极设备的组件的实施方案的侧截面图。
具体实施方式
参见图1A和1B，电池或电化学电池10具有圆柱形外壳18，其包含阴极12、阳极14、阴极12和阳极14之间的隔板16、以及集电器20。如图1B所示，阴极12在其内表面50上具有相对凹陷的部分52(如图所示，凹槽)。隔板16适形于凹槽52，并且阳极14和集电器20占据了剩余的空间。阴极12包括阴极活性材料，而阳极14包括阳极活性材料。电池10也包括密封件22和金属端帽24，其和集电器20一起用作电池的负端。阴极12与外壳18接触，电池10的正端位于与负端相对的电池末端。电解质分散在整个电池10中。
图2A显示了可用于形成电池10的阴极12的设备100。设备100包括打孔机110、阴极粒料120和外壳18。
打孔机110包括手柄112、轴柄114和用于可滑动地接纳轴柄114的套管116(图2D)。现再参见图2B，轴柄114具有轴柄主体122和相对圆形突出部的部分124(如图所示，圆形突出部)。圆形突出部124具有圆形表面123，其可例如使材料(如，电极材料)在圆形突出部124周围具有良好的流动性，和/或可减小材料(如，电极材料)接触圆形突出部124时剥落的可能性。轴柄主体122和/或圆形突出部124可包括例如金属、合金(如钢)、陶瓷、聚合物和/或硬质合金。在一些实施方案中，轴柄主体122和/或圆形突出部124可包括钇稳定的氧化锆。虽然显示轴柄114有多个圆形突出部，但在某些实施方案中，轴柄可只包括一个圆形突出部。包括多个圆形突出部的轴柄可包括例如两个圆形突出部、三个圆形突出部、四个圆形突出部、五个圆形突出部、六个圆形突出部、七个圆形突出部、八个圆形突出部、九个圆形突出部、10个圆形突出部，或超过10个圆形突出部。轴柄114上的圆形突出部数可等于阴极12内的凹槽数。在一些实施方案中，当轴柄114上圆形突出部数减少时，每个单独圆形突出部的大小可增加(如，表面积)。当轴柄上圆形突出部的表面积增加时，材料在该圆形突出部周围的流动性可变得增强(如，通过变得更光滑)。例如，这可导致形成显示具有良好电化学特性的较均匀阴极。
参见图2C，轴柄114的横截面具有最小尺寸D最小和最大尺寸D最大。最小尺寸D最小等于圆C1的直径，所述圆正切于圆形突出部124的谷125。最大尺寸D最大等于圆C2的直径，所述圆环绕在轴柄114的横截面周围，使得圆C2正切于圆形突出部124的峰127。例如，可根据外壳18的尺寸选择最小尺寸D最小的值和/或最大尺寸D最大的值。
在某些实施方案中，最小尺寸D最小可为最多约80毫米(如，最多约50毫米，最多约34毫米，最多约21.5毫米，最多约21毫米，最多约10毫米，最多约2毫米，最多约1毫米)，和/或至少0.0001毫米(如，至少约1毫米，至少约2毫米，至少约10毫米，至少约21毫米，至少约21.5毫米，至少约34毫米，至少约50毫米)。在一些实施方案中，最小尺寸D最小可为0.0001毫米至约34毫米(如，约2毫米至约31毫米)。在某些实施方案(如，其中电池10为D电池的某些实施方案)中，最小尺寸D最小可为约21毫米。
可供选择地或另外，最大尺寸D最大可为最多约80毫米(如，最多约34毫米，最多约32毫米，最多约23毫米，最多约22.5毫米，最多约10毫米，最多约2毫米，最多约1毫米)，和/或至少0.001毫米(如，至少约1毫米，至少约2毫米，至少约10毫米，至少约22.5毫米，至少约23毫米，至少约32毫米)。例如，最大尺寸D最大可为0.001毫米至约32毫米(如，约3毫米至约25毫米)。在一些实施方案(如，其中电池10为D电池的一些实施方案)中，最大尺寸D最大可为约22.6毫米。
在一些实施方案中，最大尺寸D最大和最小尺寸D最小之间的差异可为至少0.0001毫米(如，至少约0.5毫米，至少约1毫米，至少约1.5毫米，至少约10毫米，至少约15毫米，至少约25毫米)，和/或最多约35毫米(如，最多约25毫米，最多约15毫米，，多约10毫米，最多约1.5毫米，最多约1毫米，最多约0.5毫米)。在某些实施方案中，最大尺寸D最大与最小尺寸D最小之间的差异可为0.0001毫米至约34毫米(如，约1毫米至约10毫米)。
在一些实施方案中，最大尺寸D最大和最小尺寸D最小的平均值可用来确定用于形成电池10的组件(如，阴极12、阳极14)的合适材料量。
轴柄114可通过例如将轴柄材料打磨成轴柄114的形状(如，使用无中心打磨)来形成。在一些实施方案中，轴柄114可通过使用车床和/或激光切割或切除部分轴柄材料(如，形成圆形突出部124)来形成。可供选择地或另外，轴柄114可通过蚀刻轴柄材料(如，使用光化学蚀刻)来形成。在轴柄114由陶瓷形成的一些实施方案中，轴柄114可通过机械加工固体陶瓷材料块来形成。在某些实施方案中，轴柄114可通过聚合物或金属注模来形成。在一些实施方案中，轴柄114可由一种或多种机械加工方法(如，电子放电加工(EDM)、3D加工、2D加工)来形成。在某些实施方案(如，轴柄114由钢形成的某些实施方案)中，轴柄114可通过铸造来形成。在一些实施方案(如，轴柄114由钢形成的一些实施方案)中，轴柄114可通过使用铸造模头来形成。圆形突出部124可与轴柄主体122整体成形，或可单独形成然后再连接(如，焊接、扣紧)到轴柄主体122上。在一些实施方案中，可将至少一个圆形突出部连接到轴柄主体上，同时至少另一个圆形突出部可与轴柄主体整体成形。
参见图2A，阴极粒料120是圆柱形的，并且限定孔121。每个阴极粒料120具有高度H120、内径ID120和外径OD120。
在一些实施方案中，高度H120可为1毫米至约80毫米(如，约10毫米至约50毫米，约12毫米至约30毫米，约13.5毫米至约18.5毫米)。
在某些实施方案中，内径ID120可为至少0.001毫米(如，至少约0.1毫米，至少约1毫米，至少约10毫米，至少约21.5毫米)，和/或最多约24毫米(如，最多约21.5毫米，最多约10毫米，最多约1毫米，最多约0.1毫米)。例如，内径ID120可为约0.001毫米至约24毫米(如，约21.5毫米至约24毫米，约22毫米至约23毫米)。可供选择地或另外，外径OD120可为至少约1毫米(如，至少约10毫米，至少约20毫米，至少约30毫米)，和/或最多约35毫米(如，最多约30毫米，最多约20毫米，最多约10毫米)。例如，外径OD120可为约30毫米至约32毫米。在一些实施方案中，外径OD120可为约32.4毫米。外径OD120和内径ID120之间的差异可为例如0.0001毫米至约20毫米(如，约1毫米至约15毫米)。
可供选择地或另外，阴极粒料120中孔121的横截面可具有至少0.000001平方毫米(如，至少约0.1平方毫米，至少约1平方毫米，至少约10平方毫米，至少约100平方毫米，至少约500平方毫米，至少约850平方毫米，至少约1,000平方毫米，至少约3,000平方毫米，至少约5,000平方毫米)，和/或最多约7,500平方毫米(如，最多约5,000平方毫米，最多约3,000平方毫米，最多约1,000平方毫米，最多约850平方毫米，最多约500平方毫米，最多约100平方毫米，最多约10平方毫米，最多约1平方毫米，最多约0.1平方毫米)的面积。例，阴极粒料120中孔121的横截面可具有约1平方毫米至约850平方毫米的面积。
每个高度H120、内径ID120和/或外径OD120可按照一个或多个其它尺寸所做的调节来调节。例如，在一些实施方案中，如果高度H120减小，那么内径ID120可减小，和/或外径OD120可增加，调节的量将使阴极粒料120能够保持其重量。
在一些实施方案中，一个阴极粒料120可具有约0.05克至约50克(如，约1克至约50克，约1克至约25克，约22克至约25克，约23克至约24克)的重量。例如，在某些实施方案中，一个阴极粒料120可具有约18.4克，约23.3克，约23.9克，或约24.5克的重量。可供选择地或另外，一个阴极粒料可具有约每立方厘米三克至约每立方厘米四克(如约每立方厘米3.5克)的密度。
阴极粒料120(和因此，阴极12)包括阴极活性材料、导电助剂和粘合剂。电解质也分散在整个阴极粒料120中。有关阴极粒料120的组分，本文所提供的重量百分比在电解质已分散在整个阴极粒料120中后测定。
在一些实施方案中，阴极活性材料可为锰氧化物，如二氧化锰(MnO2)。二氧化锰可为电解合成的MnO2(EMD)、化学合成的MnO2(CMD)、或EMD和CMD的共混物。二氧化锰的销售商包括KerrMcGee Corp.(例如，Trona D和高粉末EMD的制造商)，TosohCorp.，Delta Manganese，Delta EMD Ltd.，Mitsui Chemicals，ERACHEM，和JMC。在某些实施方案中，阴极粒料120可包括按重量计约80％至约88％(如，按重量计约82％至约86％)的二氧化锰(如，EMD)。
其它阴极活性材料的实施例包括氧化铜(如，氧化铜(CuO)、氧化亚铜(Cu2O))；氢氧化铜(如，氢氧化物铜(Cu(OH)2)、氢氧化亚铜(Cu(OH)))；碘酸铜(Cu(IO3)2)；AgCuO2；LiCuO2；Cu(OH)(IO3)；Cu2H(IO6)；含铜金属氧化物或硫属元素化物；卤化铜(如，CuCl2)；和/或铜锰氧化物(如，Cu(MnO4)2)。氧化铜可为化学计量的(如，CuO)或非化学计量的(如，CuOx，其中0.5≤x≤1.5)。阴极活性材料的另一个实施例为Cu6InO8Cl。在一些实施方案中，阴极粒料120可包括多种(如，两种、三种)阴极活性材料。阴极活性材料描述于例如2005年6月23日公布，标题为“Battery Cathode”的Eylem等人的美国专利申请公布US 2005/0136328 A1中。
导电助剂可增加阴极粒料120的电传导性。导电助剂的一个实施例为碳粒。碳粒可为阴极中使用的任何常规碳粒。例如，碳粒可为石墨颗粒。用于阴极12中的石墨颗粒可为阴极中使用的任何石墨颗粒。所述颗粒可为合成的、非合成的、或合成与非合成的共混物，并且它们可为膨胀或非膨胀的。在某些实施方案中，石墨颗粒为非合成、非膨胀的石墨颗粒。在这些实施方案中，石墨颗粒可具有小于约20微米(如，约2微米至约12微米，约5微米至约9微米)的平均粒度，所述平均粒度使用Sympatec HELIOS分析仪测定。例如，石墨颗粒可购自Brazilian Nacional de Grafite(Itapecirica，MG Brazil(MP-0702X))或Chuetsu Graphite Works，Ltd.(Chuetsu gradesWH-20A和WH-20AF)，Japan。阴极粒料120可包括例如，按重量计约3％至约9％(如，约4％至约7％)的碳粒。在一些实施方案中，阴极粒料120可包括按重量计约4％至约9％(如，约4％至约6.5％)的石墨颗粒。
导电助剂的另一个实施例为碳纤维，如，通常已转让的Luo等人的美国专利6,858,349；和2002年11月21日公布的，标题为“BatteryCathode”的Anglin的美国专利申请公布US 2002/0172867 A1公布中所述的那些。在一些实施方案中，阴极粒料120可包括按重量计小于约2％(如，按重量计小于约1.5％，按重量计小于约1％，按重量计小于约0.75％，按重量计小于约0.5％)，和/或按重量计大于约0.1％(如，按重量计大于约0.2％，按重量计大于约0.3％，按重量计大于约0.4％，按重量计大于约0.45％)的碳纤维。
在某些实施方案中，阴极粒料120可包括按重量计约1％至按重量计约10％的一种或多种总导电助剂。
粘合剂的实施例包括聚乙烯粉末、聚丙烯酰胺、卜特兰水泥和氟碳树脂，如聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)。聚乙烯粘合剂的一种实施例以商品名Coathylene HA-1681出售(购自Hoechst)。阴极粒料120可包括例如按重量计最多约2％的粘合剂(如，按重量计最多约1％的粘合剂)。在某些实施方案中，阴极粒料120可包括按重量计约0.1％至约2％(如，约0.1％至约1％)的粘合剂。
阴极粒料120可包括其它添加剂。添加剂公开于例如Mieczkowska等人的美国专利5,342,712中。在一些实施方案中，阴极粒料120可包括二氧化钛(TiO2)。在某些实施方案中，阴极粒料120可包括按重量计约0.1％至约2％(如，约0.2％至约2％)的TiO2。
分散在整个阴极粒料120中的电解质(和/或用于电池10其余部分中的电解质)可为电池中使用的任何电解质。在一些实施方案中，阴极粒料120可包括按重量计约5％至约8％(如，约6％至约7％)的电解质。电解质可为含水或无水的。含水电解质可为碱性溶液，如氢氧化物水溶液(如，LiOH、NaOH、KOH)，或氢氧化物溶液的混合物(如，NaOH/KOH)。例如，氢氧化物水溶液可包括按重量计约33％至按重量计约40％的氢氧化物材料，如约9N的KOH(按重量计约37％的KOH)。在一些实施方案中，电解质也可包括按重量计最多约4％(如，按重量计约2％)的氧化锌。
电解质可包括其它添加剂。作为一个实例，电解质可包括降低(如，抑制)阴极活性材料在电解质中溶解度的可溶物质(如，铝物质)。在某些实施方案中，电解质可包括一种或多种以下物质：氢氧化铝、氧化铝、碱金属铝酸盐、铝金属、碱金属卤化物、碱金属碳酸盐，或它们的混合物。电解质添加剂描述于例如2004年9月9日公布且标题为“Battery”的Eylem等人的美国专利申请公布US2004/0175613 A1中。
外壳18可为电池中常用的任何外壳。在一些实施方案中，外壳18可包括内金属壁和外非导电材料如热收缩塑料。任选地，可将一层导电材料设置在内壁和阴极12之间。所述层可沿内壁的内表面、沿阴极12的周围、或沿两者设置。此导电层可由例如含碳材料(如，石墨)形成。这些材料包括例如LB1000(Timcal)、Eccocoat 257(W.R.Grace & Co.)、Electrodag 109(Acheson Colloids Co.)、Electrodag 112(Acheson)、Varniphite 5000(Nippon)和EB0005(Acheson)。应用导电层的方法公开于例如加拿大专利1,263,697中。
图3A-3C图示说明了一种使用图2A的设备100形成阴极12的方法。
如图3A所示，阴极粒料120加入外壳18中形成具有高度H200的阴极粒料层堆200。虽然图3A显示有三个阴极粒料120加入外壳18中，但在某些实施方案中，可将不同数目的阴极粒料120加入外壳18中。在一些实施方案中，可将至少一个(如，至少两个，至少三个，至少四个，至少五个，至少六个，至少七个，至少八个，至少九个，至少十个)阴极粒料120加入外壳18中。在某些实施方案中，当加入外壳18中的阴极粒料120数增加时，阴极粒料的一个或多个尺寸可减小(如，为了保持较恒定的高度H200和/或层堆200的重量)。在一些实施方案中，较小的粒料可比较大粒料更容易和/或更精确形成。
在一些实施方案中，层堆200可具有至少约0.01毫米和/或最多约80毫米(如，约10毫米至约70毫米，约30毫米至约60毫米，约54毫米至约56毫米)的高度H200)。在某些实施方案中，可选择H200使得层堆200比外壳18短。例如，层堆200可比外壳18短至少约0.25mm(0.01英寸)(如，约1.59mm(0.0625英寸))。
在一些实施方案中，层堆200可重至少约0.5克(如，至少约1克，至少约10克，至少约25克，至少约50克，至少约75克)和/或最多约100克(如，最多约75克，最多约50克，最多约25克，最多约10克，最多约1克)。例如，在某些实施方案中，层堆200可重约73.5克。
最初，轴柄114设置在套管116内。然而，在阴极形成过程开始时，轴柄114被沿箭头A的方向推出套管116，并且如图3B所示，打孔机110插入外壳18内。打孔机110插入外壳18中直到套管116的表面202接触层堆200的顶部阴极粒料120。当打孔机110插入外壳18中时，轴柄114进入阴极粒料120的孔121中。在一些实施方案中，可选择阴极粒料120的内径ID120以使得轴柄114最大插入阴极粒料120的孔121中。当轴柄114最初进入阴极粒料120的孔121中时，轴柄114的圆形突出部124基本上不接触阴极粒料120。相反，参见图3D，阴极粒料120和圆形突出部124的峰117之间存在距离D1。此外，阴极粒料120和圆形突出部124的谷119之间存在距离D3。此外，此时阴极粒料120也基本上不接触外壳18。相反，阴极粒料120和外壳18的内表面19之间存在距离D2。
在一些实施方案中，距离D1可为至少0.0001毫米(如，至少约0.01毫米，至少约0.05毫米，至少约0.08毫米，至少约0.1毫米，至少0.127毫米，至少约0.2毫米，至少约0.3毫米，至少约0.5毫米，至少约1毫米，至少约2毫米)，和/或最多约5毫米(如，最多约2毫米，最多约1毫米，最多约0.5毫米，最多约0.3毫米，最多约0.2毫米，最多0.127毫米，最多约0.1毫米，最多约0.08毫米，最多约0.05毫米，最多约0.01毫米)。例如，距离D1可为约0.25毫米至约0.29毫米(如，约0.254毫米)。
可供选择地或另外，距离D3可为至少约0.01毫米(如，至少约0.1毫米，至少0.127毫米，至少约0.5毫米，至少约1毫米，至少约5毫米，至少约10毫米)，和/或最多约15毫米(如，最多约10毫米，最多约5毫米，最多1毫米，最多约0.5毫米，最多0.127毫米，最多约0.1毫米)。例如，距离D3可为约0.0254毫米。
在某些实施方案中，距离D2可为至少0.0001毫米(如，至少约0.01毫米，至少约0.05毫米，至少约0.08毫米，至少约1毫米，至少约2毫米，至少约3毫米)，和/或最多约5毫米(如，最多约3毫米，最多约2毫米，最多约1毫米，最多约0.08毫米，最多约0.05毫米，最多约0.01毫米)。例如，距离D2可为约0.25毫米至约0.4毫米(如，约0.254毫米)。
参见图3C，当打孔机110插入外壳18内后，将压力施加到套管116上。此压力导致套管116在阴极粒料120的层堆200上向下推，从而压紧该层堆。在一些实施方案中，施加到套管116上的压力可为至少6.9kPa(1psi)(如，至少约2.41MPa(350psi)，至少约3.45MPa(500psi)，至少约5.17MPa(750psi)，至少约6.89MPa(1,000psi)，至少约13.79MPa(2,000psi)，至少约20.68MPa(3,000psi)，至少约27.58MPa(4,000psi))和/或最多约34.47MPa(5,000psi)(如，最多约27.58MPa(4,000psi)，最多约20.68MPa(3,000psi)，最多约13.79MPa(2,000psi)，最多约6.89MPa(1,000psi)，最多约5.17MPa(750psi)，最多约3.45MPa(500psi)，最多约2.41MPa(350psi))。例如，施加到套管116上的压力可为约2.41MPa(350psi)至约3.45MPa(500psi)。
因为套管116在层堆200上向下推，所以阴极粒料120的高度降低，并流入外壳18中的剩余空间内。因此，阴极粒料120既朝轴柄114又朝外壳18的内表面19(图3D)流动。此外，阴极粒料120流向一起，使得它们不再限定明显的阴极粒料。图3E显示了此过程的结果，其为在内表面50上具有凹槽的52的阴极12。
图3H显示了阴极12，当轴柄114从外壳18中取出时在阴极12内留下空间51。如图3H所示，阴极12的横截面具有内部尺寸ID最小，其等于圆C3的直径，该圆正切于凹槽的52的峰53。在一些实施方案中，内部尺寸ID最小可为至少0.001毫米和/或最多约34毫米(如，约1毫米至约30毫米，约10毫米至约25毫米，约21毫米至约22毫米)。如图3H所示，阴极12的横截面也具有内部尺寸ID最大。内部尺寸D最大等于圆C4的直径，所述圆环绕在空间51的横截面周围，使得圆C4正切于凹槽52的谷55。在某些实施方案中，内部尺寸ID最大可为至少0.0001毫米和/或最多约34毫米(如，约3毫米至约32毫米，约20.5毫米至约23毫米)。
在一些实施方案中，阴极12可具有至少约0.01毫米和/或最多约80毫米(如，约1毫米至约60毫米，约10毫米至约50毫米，约45毫米至约47.5毫米)的高度H12(图3C)。在某些实施方案中，阴极12可具有约46.7毫米，约47毫米，约48.3毫米，或约48.8毫米的高度H12。
阴极12可具有与阴极粒料120基本相同的密度，或可具有与阴极粒料120不同的密度。例如，阴极12可具有约每立方厘米三克至约每立方厘米四克(如约每立方厘米3.5克)的密度。在某些实施方案中，在压紧过程中阴极材料的密度可通过平衡阴极粒料120(向轴柄114和外壳18的内表面19)的流动抵消阴极粒料120的高度降低来保持。
回头参考图3F和3G，如上所指出的，阴极12形成后从外壳18中取出轴柄114。当轴柄114取出时，它在阴极12中留下空间51。空间51由阴极12的内表面57限定。在一些实施方案中，内表面57可比没有凹槽的阴极内表面具有更大的表面积(如，大至少约2％，大至少约5％，大至少约10％，大至少约15％，大至少约20％)。当轴柄114从外壳18中取出后，可将隔板16和阳极12放入空间51内。当所有的电池内容物都加入外壳18中后，可将电池密封，方法是通过将外壳边缘卷曲在端帽组件(其包括密封件22、金属端帽24和集电器20)的边缘上，然后在该组合件周围径向压缩外壳以提供紧密的密封，从而形成电池10。
在一些实施方案中，在阴极粒料120压紧过程中，轴柄114可比不包括圆形突出部的轴柄(如，圆柱形轴柄)经受更小的磨损。不希望受理论约束，据信因为轴柄114和阴极粒料120之间接触产生的摩擦力开始可被延迟，和/或因为摩擦力可出现较短的时间，所以轴柄114可经受更小的磨损。
阳极14可由电池阳极使用的任何锌材料形成。例如，阳极14可为包括锌金属颗粒、胶凝剂和/或少量添加剂如放气抑制剂的锌浆液或锌凝胶。此外，一部分电解质可分散在整个阳极中。在某些实施方案中，电池10可包括约0.05克至约50克(如，约20克至约50克，约40克，约41克)的阳极14。
锌粒可为凝胶阳极中使用的任何锌粒。锌粒的实施例包括Durkot等人的美国专利6,284,410和Durkot等人的美国专利6,521,378中所述的那些。在某些实施方案中，阳极14可包括球形锌粒。球形锌粒描述于例如2004年12月23日公布，标题为“Anode forBattery”的Costanzo等人的美国专利申请公布US 2004/0258995 A1中。锌粒可为锌合金(如，包含几百份每一百万份的铟和铋)。阳极14可包括例如按重量计约67％至约80％的锌粒。
胶凝剂的例子包括聚丙烯酸、接枝淀粉材料、聚丙烯酸的盐、聚丙烯酸酯、羧甲基纤维素或它们的组合。聚丙烯酸的例子包括Carbopol 940和934(购自Noveon Inc.)和Polygel 4P(购自3V)。接枝淀粉材料的例子为Waterlock A221(购自Grain ProcessingCorporation，Muscatine，IA)。聚丙烯酸盐的例子有Alcosorb G1(购自Ciba Specialties)。阳极14可包括例如按重量计约0.1％至约1％的胶凝剂。
放气抑制剂可为无机材料，如铋、锡、铅和铟。选择性地，放气抑制剂可以为有机化合物，例如磷酸酯、离子表面活性剂或非离子表面活性剂。离子表面活性剂的例子公开于例如Chalilpoyil等人的美国专利4,777,100中。
集电器20可由金属或合金如黄铜制成。密封体22可由例如尼龙制成。
在一些实施方案中，电池10可包括氢重组催化剂以降低可能在电池中由阳极14产生的氢气量(如，当阳极14包括锌时)。氢重组催化剂描述于例如Davis等人的美国专利6,500,576和Kozawa的美国专利3,893,870中。可供选择地或另外，可将电池10构造成包括压敏阀门或排气口，如Tomantschger等人美国专利5,300,371中所述的那些。
本文所提供的电池组分的重量百分比在电解质溶液分散在电池中后确定。
电池10可为一次电化学电池或二次电化学电池。一次电池是指仅放电(如，至耗尽)一次，然后丢弃。一次电池不打算再充电。一次电池描述于，例如David Linden的“Handbook of Batteries”(McGraw-Hill，第2版，1995年)中。二次电化学电池可再充电多次(如，大于五十次、大于一百次、或更多次)。在一些实施方案中，二次电池可包括相对坚固的隔板，如具有许多层的隔板和/或较厚的隔板。二次电池还可设计成使其能适应可能在电池中发生的变化，如溶胀。例如，二次电池描述于Falk & Salkind的“Alkaline StorageBatteries”，John Wiley & Sons，Inc.1969；和Virloy等人的美国专利345,124中。
电池10可为例如AA、AAA、AAAA、C或D电池。虽然电池10为圆柱形的，但在一些实施方案中，电池可为非圆柱形的。例如，电池可为硬币电池、钮扣电池、薄片电池或跑道型电池。在一些实施方案中，电池可为棱柱形。例如，图4A和4B显示了棱柱电池300，其包括外壳310、以及阴极320、隔板330、和设置在外壳310的阳极340。如图4B所示，阴极320包括凹槽350。图5显示可用于制造阴极如阴极320的打孔机400。如图所示，打孔机400包括可滑动设置在轴柄420周围的套管410。轴柄420包括轴柄主体422和圆形突出部424。如图5所示，套管410包括其中轴柄420滑动设置的开口426。开口426被成型为适形于轴柄主体422和圆形突出部424。开口426这种适形于轴柄主体422和圆形突出部424可例如限制当使用打孔机400时电极材料进入轴柄420和套管410之间的可能性。
以下实施例旨在为说明性的，而非限制性的。
实施例
组装D尺寸电池，其具有如ANSI/IEC C18.1M-1992所述的尺寸。
每个电池包括由有关图3A-3C的上述压紧方法形成的阴极。制造阴极所用的阴极粒料由阴极组合物形成，所述阴极组合物包括按重量计约84％的EMD(购自Delta EMD Ltd.或ERACHEM)，按重量计约1％的TiO2(购自Kronos)，按重量计约1％的聚丙烯酰胺(Nalco 2383 Floculant，购自Nalco)，按重量计约6％的40/2KOH(购自Oxychem，Alabama)，和按重量计约6％的石墨(NdG44，购自Brazilian Nacional de Graphite LTDA)。
由阴极组合物形成的每个阴极粒料具有约23.5克的重量，约18毫米的高度，约23毫米的内径，约32.2毫米的外径，和约每立方厘米3.4克的密度。每个阴极粒料通过使用Vector旋转粒料压机(购自Vector，Marion，Iowa)向约23.5克阴极组合物(每个阴极粒料)施加约13607.8kg(30,000磅)的力来形成。
将三个阴极粒料加入每个电池罐中，然后使用具有套管(由D2钢制成)和轴柄(由陶瓷制成)的打孔机压紧并开槽。在压紧过程中，将约2.76MPa(400psi)的压力施加在打孔机的套管上。所得阴极具有约45.87毫米的高度，约23.44毫米的最小内径，和约25.03毫米的最大内径。
当阴极粒料被压紧形成阴极后，将隔板(PA236/D236，购自PDM，Quimperle，Cedex，France)和约39克锌浆液加入每个电池罐中。锌浆液包括锌金属颗粒、胶凝剂和添加剂，包括放气抑制剂。此外，将9.6克或10克40/2 KOH(Oxychem，Alabama)加入电池罐中作为电解质。
制造六组不同的电池(样品1-6)。每组制造一千个电池。样品1和4的电池具有使用无任何圆形突出部的轴柄形成的阴极。无圆形突出部的轴柄的横截面具有约21.36毫米的直径。样品2、3、5和6的电池具有使用有圆形突出部的轴柄形成的阴极。有圆形突出部的轴柄具有九个圆形突出部，并且其横截面具有约21.095毫米的最小尺寸和约22.688毫米的最大尺寸。此外，样品1、2和5的电池在其电池外壳的内表面上具有石墨涂层，而样品3、4和6的电池没有。最后，样品1、2、3和4的电池含有9.6克KOH，而样品5和6的电池含有10克KOH。
然后样品1至6的每个电池都按照以下的ANSI/IECC18.1M-1992测试程序进行测试：
1.低强度闪光灯：将2.2Ω的负载应用于电池每小时四分钟，每天八小时，至0.9V截止电压。
2.高强度闪光灯：将1.5Ω的负载应用于电池每15分钟四分钟，每天八小时，至0.9V截止电压。
3.新音频：将600毫安的负载应用于电池每天两小时，至0.9V截止电压。
4.CD内置扬声器：将1安的负载应用于电池每天一小时，至0.9V截止电压。
5.无线电设备：将10Ω的负载应用于电池每天四小时，至0.9V截止电压。
6.玩具：将2.2Ω的负载应用于电池每天一小时，至0.8V截止电压。
7.2.2Ω1.0V(连续)：将2.2Ω的负载连续应用于电池，至1.0V截止电压。
8.2.2Ω0.8V(连续)：将2.2Ω的负载连续应用于电池，至1.0V截止电压。
测试的结果显示于下表1中，其提供了每个电池达到测试所指定截止电压所花费的时间量，单位为小时。
                                   表1
  样品1   样品2   样品3   样品4   样品5   样品6
  低强度闪光灯   25.79   26.64   26.50   26.82   26.50   26.36
  高强度闪光灯   16.57   16.53   16.39   16.74   16.66   16.58
  新音频   19.60   19.83   19.53   19.62   19.80   19.55
  CD内置扬声器   8.86   8.51   8.01   8.25   9.11   8.52
  无线电设备   131.01   130.25   129.51   132.55   130.89   130.15
  玩具   27.60   27.83   27.67   28.41   27.65   27.72
  2.2Ω1.0V(连续)   17.88   19.83   19.59   18.49   20.12   19.68
  2.2Ω0.8V(连续)   21.16   23.60   23.42   22.66   24.23   24.17
其它实施方案
虽然已描述了某些实施方案，但其它实施方案也是可能的。
作为一个实例，虽然描述了由阴极粒料形成的阴极，但在一些实施方案中，上述方法之一可用于由一个或多个阳极粒料形成阳极。
作为另一个实施例，在某些实施方案中，可使用具有不同性质(如，密度)和/或尺寸的阴极粒料形成阴极。例如，阴极可由不同高度的多个阴极粒料形成。
作为另一个实施例，在一些实施方案中，轴柄可包括在轴柄主体周围较均匀间隔开的圆形突出部。可供选择地，轴柄可包括在轴柄主体周围较不均匀间隔开的圆形突出部。
作为另一个实施例，在一些实施方案中，轴柄可包括至少两个具有不同尺寸和/或形状的圆形突出部。例如，轴柄可包括一个较厚的圆形突出部和一个较薄的圆形突出部。
作为另一个实施例，虽然显示了包括可滑动设置在轴柄周围的套管的打孔机，但在一些实施方案中，打孔机可具有其它构型。作为一个实例，打孔机可包括可相对于设置在轴柄周围的套管旋转的轴柄。作为另一个实施例，打孔机可包括固定连接在压紧主体上(即，使得压紧主体不相对于轴柄滑动)的轴柄。例如，图6A显示了包括固定连接在压紧主体520上的轴柄510的打孔机500。如图6B所示，打孔机500可插入电池外壳550中，使得轴柄510被设置在阴极粒料560的孔540内。此后，打孔机500可沿箭头A1方向向下压，使得压紧主体520压紧阴极粒料560。
作为另一个实施例，虽然显示了具有相对规则横截面的轴柄，但在一些实施方案中，轴柄可具有不规则的横截面。
作为另一个实施例，虽然描述了圆柱形的阴极粒料，但在一些实施方案中，阴极粒料可具有其它形状。例如，阴极粒料可具有矩形横截面。可供选择地或另外，阴极粒料可具有非圆形(如，矩形)横截面的孔。在这些实施方案中，孔的横截面的任何尺寸(如，宽度、长度)可具有与阴极粒料120的ID120(有关图2A所述的)相同的值在某些实施方案中，这种阴极粒料中孔的横截面具有的面积等于阴极粒料120中孔121横截面的面积。
作为另一个实施例，虽然描述了具有圆形横截面的电池外壳，但在一些实施方案中，电池可具有非圆形(如，矩形、正方形、椭圆形、椭圆形)的横截面。
作为另一个实施例，在一些实施方案中，打孔机或包括具有正弦形横截面的轴柄。例如，图7A显示了轴柄600的横截面图。如图7A所示，轴柄600具有正弦形横截面。轴柄600具有轴柄主体602和与轴柄主体602整体成形的圆形突出部604。如图所示，轴柄600具有相对于圆C5为正弦形的表面606。例如，轴柄600可用于形成具有凹槽612的有凹槽阴极608(显示于图7B中的外壳610内)，所述凹槽形成正弦形表面614。
作为另一个实施例，虽然显示了具有特定形状的圆形突出部，但在一些实施方案中，轴柄可包括具有其它形状的一个或多个圆形突出部。作为一个实例，图8显示了轴柄650的横截面图。轴柄650包括轴柄主体652和连接在轴柄主体652上的圆形突出部654。圆形突出部654都具有椭圆形横截面。作为另一个实施例，在某些实施方案中，轴柄上的一个或多个圆形突出部可具有非圆形(如，角形)表面。例如，图9显示了轴柄670的横截面图。轴柄670包括轴柄主体672和连接在轴柄主体672上的圆形突出部674。圆形突出部674都具有正弦形横截面。图10显示了轴柄680的横截面图。轴柄680包括轴柄主体682和连接在轴柄主体682上的圆形突出部684。圆形突出部684都具有三角形横截面。图11显示了轴柄690的横截面图。轴柄690包括轴柄主体692和连接在轴柄主体692上的圆形突出部694。圆形突出部694都具有矩形横截面。
作为另一个实施例，在一些实施方案中，打孔机可由至少两个可互相连接的分离组件形成。例如，图12A显示了包括轴柄主体701和圆形突出部702的轴柄700。轴柄主体701和/或圆形突出部702可由例如硬质合金和/或一种或多种陶瓷形成。在某些实施方案中，轴柄700可由模制陶瓷坯料形成。在其一个末端，轴柄700包括可插入部分704。可插入部分704可由例如钢形成。在一些实施方案中，可插入部分704可使用模铸方法形成。可插入部分704适于插入图8B所示打孔机组件708的腔体706中。打孔机组件708包括具有手柄712的主体710。套管714可滑动地设置在主体710周围。主体710、手柄712、和/或套管714可由例如钢形成。在一些实施方案中，可插入部分704可使用模铸方法形成。当轴柄700和打孔机组件708互相连接时，它们形成打孔机。轴柄700和打孔机组件708可通过将轴柄700的可插入部分704插入打孔机组件708的腔体706中来互相连接。在某些实施方案中，可插入部分704和腔体706可具有螺纹表面，使得可插入部分704可拧入腔体706中。在一些实施方案中，可插入部分如可插入部分704可延伸通过轴柄主体如轴柄主体701的较大部分(如，通过其全部)。例如，这可使可插入部分能够提供轴柄主体的支撑。
本发明提及的所有参考文献，如专利申请、出版物和专利均全文引入本文以供参考。
其它实施方案在权利要求书中。

Claims (46)

1.一种制造电池的方法，所述方法包括：
将轴柄穿过包含电极组合物的粒料所限定的开口，所述轴柄的横截面具有第一尺寸和大于第一尺寸的第二尺寸；和
向粒料施加压力以形成电极，
其中在所述轴柄穿过开口时或在所述轴柄穿过开口后向粒料施加压力。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一尺寸是轴柄的第一直径。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述第二尺寸是轴柄的第二直径。
4.如权利要求1所述的方法，其中将轴柄穿过由粒料限定的开口包括在粒料中形成至少一个凹槽。
5.如权利要求1所述的方法，其中向粒料施加压力包括使粒料与用于可滑动地接纳轴柄的套管接触。
6.如权利要求5所述的方法，其中使粒料与套管接触包括向套管施加至少约1psi的压力。
7.如权利要求5所述的方法，其中使粒料与套管接触包括向套管施加最多约5,000psi的压力。
8.如权利要求5所述的方法，其中使粒料与套管接触包括使一部分粒料流向轴柄。
9.如权利要求1所述的方法，其中由粒料限制的开口具有至少约0.1毫米的第一尺寸。
10.如权利要求9所述的方法，其中由粒料限制的开口具有至少约0.1毫米的第二尺寸。
11.如权利要求1所述的方法，其中由所述粒料限制的开口具有至少约21.5毫米的尺寸。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述轴柄的横截面的第一尺寸为最多约80毫米。
13.如权利要求1所述的方法，其中所述轴柄的横截面的第二尺寸为最多约80毫米。
14.如权利要求1所述的方法，其中所述轴柄的横截面的第二尺寸与第一尺寸的差异为至少0.0001毫米。
15.如权利要求1所述的方法，其中所述轴柄的横截面的第二尺寸与第一尺寸的差异为至少约1.5毫米。
16.如权利要求1所述的方法，其中所述轴柄包含陶瓷、钢、硬质合金、或它们的组合。
17.如权利要求1所述的方法，其中所述轴柄包含钇稳定的氧化锆。
18.如权利要求1所述的方法，其中所述轴柄包括至少一个圆形突出部。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述轴柄包括轴柄主体。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述至少一个圆形突出部与轴柄主体整体成形。
21.如权利要求19所述的方法，其中所述轴柄主体具有圆形横截面。
22.如权利要求19所述的方法，其中所述轴柄主体具有非圆形横截面。
23.如权利要求18所述的方法，其中所述至少一个圆形突出部具有圆形表面。
24.如权利要求18所述的方法，其中所述至少一个圆形突出部具有角形表面。
25.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括将粒料设置在外壳中。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述外壳具有圆形横截面。
27.如权利要求25所述的方法，其中所述外壳具有非圆形横截面。
28.如权利要求25所述的方法，其中所述粒料具有外表面，所述外壳具有内表面，并且所述外壳的内表面与所述粒料的外表面之间的距离为至少0.0001毫米。
29.如权利要求25所述的方法，其中所述粒料具有外表面，所述外壳具有内表面，并且所述外壳的内表面与所述粒料的外表面之间的距离为至少约0.08毫米。
30.如权利要求1所述的方法，其中所述粒料包含阴极组合物。
31.如权利要求1所述的方法，其中由所述粒料限定的开口具有某种尺寸，并且所述开口的尺寸与所述轴柄的横截面的第二尺寸之间的差异为至少0.0001毫米。
32.如权利要求1所述的方法，其中由所述粒料限定的开口具有某种尺寸，并且所述开口的尺寸与所述轴柄的横截面的第二尺寸之间的差异为至少约0.3毫米。
33.如权利要求1所述的方法，其中由粒料限定的开口具有某种尺寸，并且所述开口的尺寸与所述轴柄的横截面的第一尺寸之间的差异为至少约0.1毫米。
34.如权利要求1所述的方法，其中所述粒料为圆柱形。
35.如权利要求1所述的方法，其中所述粒料具有非圆形横截面。
36.如权利要求1所述的方法，其中所述轴柄具有正弦形截面。
37.如权利要求1所述的方法，其中所述轴柄具有限定正弦形表面的横截面。
38.一种制造电池的方法，所述方法包括：
使包括至少一个圆形突出部的轴柄与包含电极组合物的粒料的内部区域接触；然后
向粒料施加压力以形成电极。
39.一种制造电池的方法，所述方法包括：
使轴柄与粒料接触，所述粒料包含电极组合物并具有限定粒料内表面的开口；
在粒料的内表面内形成至少一个凹槽；和
向粒料施加压力以形成电极，
其中在所述至少一个凹槽的形成过程中或在所述至少一个凹槽形成后，将压力施加于粒料。
40.一种制造电池的方法，所述方法包括：
将多个粒料置于外壳内，每个所述粒料都包含电极组合物并具有限定粒料内表面的开口；
用轴柄在粒料的内表面上形成至少一个凹槽，所述轴柄的横截面具有第一尺寸和大于第一尺寸的第二尺寸；
在所述至少一个凹槽的形成过程中或在所述至少一个凹槽形成后，使粒料与用于可滑动地接纳轴柄的套管挤压；
将隔板置于外壳中；和
将阳极置于外壳中。
41.如权利要求40所述的方法，其中所述多个粒料包括四个粒料。
42.如权利要求41所述的方法，其中所述轴柄具有正弦形截面。
43.如权利要求42所述的方法，其中所述多个粒料每个都包含阴极组合物。
44.一种制造电池的方法，所述方法包括：
将轴柄穿过由包含电极组合物的粒料限定的开口，
其中所述轴柄具有正弦形截面。
45.如权利要求44所述的方法，其中所述轴柄具有限定正弦形表面的横截面。
46.一种制造电池的方法，所述方法包括：
将包括至少一个圆形突出部的轴柄置于由包含电极组合物的粒料所限定的开口内；然后
向粒料施加压力以形成电极。
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