CN102959769A - 薄的柔性电化学能量电池 - Google Patents

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Abstract

电化学能量电池具有包括如下的伽伐尼电池：阳极单元；阴极单元；在所述阳极单元和所述阴极单元之间并且接触所述阳极单元和阴极单元两者的电解质体；和隔板层，其包括所述电解质体并且在所述电池内被放置成接触所述阳极单元和阴极单元两者以使所述阳极单元和阴极单元接触所述电解质体。所述阴极单元包括包含水合氧化钌粉末和一种或多种添加剂的粉末混合物的阴极材料。所述阳极单元包括由可氧化的金属形成的结构，且所述隔板层包括对于液体中的离子而言多孔的且不导电的材料。柔性电化学电池可被配置用于还原-氧化反应以在电极单元的表面处发电。

Description

薄的柔性电化学能量电池
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年4月28日提交的题为“Thin Flexible RechargeableElectrochemical Energy Cell with Enhanced Capacity”的美国临时专利申请No.61/328,751的优先权，将其公开内容引入本文作为参考。
技术领域
本公开内容总体上涉及电化学能量电池(electrochemical energy cell)。
背景技术
蓄电池(battery)的运行可基于其中产生电子的电化学反应。电子可通过连接在正极端子和负极端子之间的负载从蓄电池的负极端子流动至正极端子，从而形成由该蓄电池产生的电流。
发明内容
本公开内容的各方面涉及电化学能量电池，其包括至少一个伽伐尼电池(galvanic cell)，所述伽伐尼电池包括：阳极单元(anode electrode unit)；阴极单元(cathode electrode unit)；在所述阳极单元和阴极单元之间并且接触所述阳极单元和阴极单元两者的电解质体(electrolyte body)；和隔板层，其包括所述电解质体并且在所述电池内放置成接触所述阳极单元和阴极单元两者以使所述阳极和阴极单元接触所述电解质体。所述阴极单元包括包含水合氧化钌粉末和一种或多种添加剂的粉末混合物的阴极材料。所述阳极单元包括由可氧化的金属形成的结构。所述隔板层包括对于液体中的离子而言多孔的(porous)并且不导电的材料。
所述电化学能量电池可包括或者涉及一个或多个任选的特征。所述隔板层可包括被所述电解质体所饱和的能透过的(permeable)、电绝缘的隔板层。所述一种或多种添加剂可包括活性炭。可将所述阴极材料配置成使得所述电池能够具有包括如下的一种或多种性质：在所述电池中具有提高的电导率水平的第一性质，提高与蓄电池的运行有关的化学和电化学反应的速率水平的第二性质，或者抑制对该蓄电池有害的一种或多种反应的第三性质。所述电化学能量电池可包括阴极集流体结构(current collector structure)，其中将所述阴极材料悬浮在电解质体中并且涂铺(spread)在所述阴极集流体结构上面。所述阴极单元可包括位于充当阴极集流体的导电的、化学惰性的材料上的阴极材料的涂层。所述阴极材料的涂层可为如下中的至少一种的产物：基于朗缪尔-布罗杰特的涂布、丝网印刷、喷墨印刷、基于气溶胶的印刷、凹版(gravure)涂布、反向凹版涂布和沉积。所述阳极单元的结构可由所述可氧化的金属以及对所述电池的一种或多种性质有贡献的添加剂形成，所述一种或多种性质可包括：与提高所述电池中的电导率水平有关的性质，与提高与蓄电池性能有关的化学反应或电化学反应的速率有关的性质，与降低电池中对蓄电池性能有害的反应的速率有关的性质。整个阳极单元可由一定形式的所述可氧化的金属形成为阳极集流体。所述电池可具有电接触头(electricalcontact)，其中所述电接触头可具有所述可氧化的金属或另一导电材料。所述阳极单元的一部分可形成为阳极集流体，其中在一些情况下，整个阳极单元的仅一部分可形成为阳极集流体。所述阳极集流体可被一定形式的作为电接触头的所述可氧化的金属或者另一导电金属所覆盖、涂布或者与之接触。所述电解质体可包括影响与蓄电池有关的化学和电化学反应的溶剂和溶质。所述电化学能量电池可被配置成作为蓄电池运行。所述阴极材料可具有在其上发生蓄电池运行的有效表面区域，其中所述阴极材料的所述有效表面区域影响所述蓄电池的性能水平，且其中所述有效表面区域可大于电池的覆盖区(footprint)。所述电化学能量电池可被配置成作为蓄电池运行，其中所述蓄电池可为折叠式设计结构和/或具有基本上安置于所述蓄电池的袋结构内的所述阴极单元或者所述阳极单元。所述电化学能量电池可被配置成作为蓄电池运行，其中所述阴极材料可具有影响所述蓄电池的性能水平的有效表面区域，且所述有效表面区域的尺寸可作为如下中的至少一种的函数而确定：所述阴极材料的材料性质、水合氧化钌颗粒的孔隙率、活性炭颗粒的孔隙率、水合氧化钌和活性炭颗粒的尺寸或者涉及将所述电池置于超声浴中的混合方法。所述阴极单元可包括阴极集流体以及涂铺在所述阴极集流体上的阴极材料的糊(paste)。所述阴极单元还可包括涂铺在所述阴极集流体上的悬浮在电解质中的添加剂。所述阴极单元可包括包含具有孔的网(mesh)的阴极集流体，其中所述阴极单元可包括被按压穿过所述阴极集流体的网的添加剂。所述阴极单元可包括被所述阴极材料所涂布的阴极集流体。所述阴极单元可包括阴极集流体，其中所述阴极集流体可包括导电并且对于蓄电池运行而言化学不活泼的材料。用于所述阴极集流体的材料可包括石墨或碳布的至少一种。所述添加剂可包括如下中的一种或多种：琼脂、蔗糖、山梨糖醇、铂、钯、氧化铱、氧化铟、磁铁矿、NafionTM、金属-官能化的碳纳米管、镀镍的碳纳米管、二氧化钛、碳化钨、氯化钠和聚乙二醇。所述阴极材料可包括被配置成接收来自电路的电子和来自所述电解质体的离子，并且被配置成促进多种氧化态的另一材料。所述阳极单元的结构可为层、片材、箔或网的形式。所述可氧化的金属可为锌、铝、锡或铅中的至少一种。所述阳极单元可包括包含所述可氧化的金属的粉末的阳极活性材料层，和其中所述阳极活性材料层可涂布在导电的、化学不活泼的阳极集流体上。所述隔板层可为电绝缘的并且能够被所述电解质体所透过以容许离子在所述阳极单元和阴极单元之间移动。所述隔板层可包括如下中的至少一种：玻璃、纤维材料、滤纸或纸，或者电绝缘且能透过的材料。所述电解质体可包括液体溶液或凝胶，所述液体溶液或凝胶被配置成允许离子在所述阳极单元和阴极单元之间移动、对于蓄电池而言接受来自所述阳极单元的离子和/或将离子供应至所述阴极单元。可将所述电解质体配置成通过具有如下性质而提高电池的容量水平：所述性质影响通过在电池中具有至少所述水合氧化钌粉末的阴极材料而从外部电路接受电子的速率。所述电解质体可包括被配置成通过支持可逆的阴极反应而提高电池的电池循环寿命水平的组合物。所述电解质体可包括盐、有机酸、无机酸和其它添加剂的含水溶液。所述电解质体可包括有机溶剂和盐、添加剂、有机酸和无机酸的溶液。所述电解质体可为凝胶形式，其中所述凝胶形式可包括胶凝剂。所述胶凝剂可包括琼脂或羧甲基纤维素中的至少一种。
本公开内容的其它方面描述了包括电化学电池的设备，所述电化学电池包括：阳极单元；阴极单元；和夹在所述阳极单元和所述阴极单元之间的第一电解质体。所述阴极单元包括悬浮在第二电解质体中的至少具有氧化钌粉末与活性炭(AC)颗粒的粉末混合物的阴极材料。所述电化学电池是能弯曲且能扭曲的，以形成非平面(non-planar)形状。所述电化学电池被配置成用于还原-氧化(氧化还原)反应以在电极单元之一或两者的表面处发电。
本公开内容的其它方面描述了制造柔性电化学电池的方法。所述方法包括：形成预定尺寸的背衬层(backing layer)；在所述背衬层的表面上确定预定的活性区域(active area)；由水合氧化钌粉末和活性炭粉末混合得到粉末混合物；由所述粉末混合物和电解质制备糊；将所述糊沉积在所述背衬层上的所述活性区域上；将所述糊涂覆到所述背衬层中，从而形成阴极单元，其中所述背衬层充当集流体；形成金属阳极单元；由能透过的电绝缘材料形成预定尺寸的隔板层；将所述隔板层安置在所述阴极单元上与分散在所述活性区域上的糊相邻；用所述电解质浸渍所述隔板层；以及将所述金属阳极单元附着至所述阴极单元，其中将所述隔板层夹在其间。
所述电化学电池可包括或涉及一个或多个任选的特征。所述背衬层的形成可包括由涂布有导电的、化学惰性(chemically isolating)的聚合物的柔性的金属、聚脂薄膜(Mylar)、塑料网或箔形成预定尺寸的背衬层，所述聚合物包括聚苯胺或聚吡咯。所述糊的涂覆可包括将所述糊涂覆到所述背衬箔上的所述活性区域中，从而形成所述阴极单元。所述背衬层的形成可涉及由柔性的石墨网或碳布形成预定尺寸的背衬层。所述金属阳极单元可由可氧化的金属的柔性片材或箔形成，或者所述金属阳极单元可由可氧化的金属的柔性网形成。
在附图和以下描述中进一步阐述一个或多个实施方式的细节。其它特征将因所述描述和附图，以及因权利要求而显而易见。
附图说明
图1例示了蓄电池型电池(蓄电池单元电池，battery cell)的截面的实例。
图2例示了所述电化学能量电池的实例的俯视图和/或仰视图。
图3例示了在所述电化学能量电池中用作阳极或阴极的多层涂层的实例的图。
图4A-4I例示了所述电化学能量电池的一种变型设计的原型的示例性制造方法的操作的顺序。
图5A-5H-B例示了所述电化学能量电池的一种变型设计的原型的示例性制造方法的操作的顺序。
图6例示了“折叠式”设计蓄电池型电池的实例的结构。
附图和具体实施方式中的部分标记的示例性列表
10   电化学能量电池
12   “标准设计”电池
14   “袋装阴极式(阴极在袋中的，Cathode-in-pocket)”电池
16   “袋装阳极式(阳极在袋中的，Anode-in-pocket)”电池
18   “折叠式”电池
20  阴极单元
21  电池12的阴极部分
22  阴极材料
24  阴极集流体
25  涂布的集流体的阴极集流体结构元件
26  涂布的集流体的阴极集流体导电元件
28  阴极添加剂
29  阴极糊
30  涂布的阴极单元
32  涂布的阴极单元的被涂布面
34  电池12的底部密封层
36  电池12的内底密封层
37  电池12的内底密封层的切口(cutout)
38  电池12的内底密封层的粘合面
40  阳极单元
41  12的阳极部分
42  阳极材料
44  阳极集流体
45  阳极集流体结构元件
46  阳极集流体导电元件
48  阳极添加剂
50  涂布的阳极结构
52  涂布的阳极单元的被涂布面
54  电池12的顶部密封层
56  电池12的内顶密封层
57  电池12的内顶密封层的切口
58  电池12的内顶密封层的粘合面
60  电解质体
62  电解质材料
64  凝胶化的电解质材料
66  胶凝剂
68  电解质添加剂
70  隔板单元或层或片材
72  隔板材料
74  隔板涂层(涂布，coating)材料
75  电池16中的隔板中央折痕(crease)
76  电池16中的隔板中央空隙(clearance)
77  电池16中的隔板边缘空隙
78  隔板表面活性剂材料
80  阴极接触头单元
82  阴极接触条(contact strip)
84  电池12中的底部(阴极)接触头上的环氧树脂
90  阳极接触头单元
92  阳极接触条
94  电池12中的顶部(阳极)接触头上的环氧树脂
98  电池16中的锌条极耳(突出物)
100 密封单元
101 电池12的底部密封层34的自粘合面
102 密封材料
103 电池16中的隔板片材的短边缘
104 电池12的侧面密封胶或环氧树脂
105 电池16中的边缘103上的绝缘胶或环氧树脂
106 电池16中的隔板的侧面上的热密封
107 电池12中的顶部密封层54的自粘合面
108 电池16中的隔板的侧面上的胶/环氧树脂密封
110 电池16的“隔板装阳极式”袋
112  电池16中的阳极的宽度
114  电池16中的阳极的长度
120  电池16中的阴极集流体的长边缘
122  电池16中的阴极集流体的短边缘
124  电池16中的阴极集流体的长边缘空隙
125  电池16中的阴极集流体的折叠线或中央折痕
126  电池16中的阴极集流体的短边缘空隙
127  电池16中的“未折叠”活性区域
128  电池16中沿边缘空隙124的环氧树脂
129  电池16中用于密封袋“口”的额外环氧树脂
130  延伸超出阳极以防止在电池16中折叠后阳极和阴极之间接触的隔板
具体实施方式
在以下描述中，为了进行说明，对众多具体细节进行阐述以提供对各种示例性实施方式的透彻理解。然而，将明了的是，这些实施方式的一些可在没有这些具体细节的情况下实施。在附图和以下描述中阐述一个或多个实施方式的细节。其它特征、目的和方面将因所述描述和附图，以及因权利要求而显而易见。
蓄电池在休眠状态时可长时期“保持”能量，直到电子从负极端子流向正极端子。一旦在正极端子和负极端子之间产生电负载，则可开始化学反应。在一些蓄电池中，当一种材料氧化(即，失去电子)，而浸渍在电解质中的另一材料被还原(即，得到电子)时，可产生电流。在相反过程中，当将可再充电的蓄电池连接至电源时，电子的流动可为相反的，使得在放电期间氧化的材料得到电子，而另一材料失去电子。非可再充电的(单次使用(single-use))蓄电池有时被称为“一次蓄电池”。
电容器可指以静电场形式存储能量的无源(passive)电子部件。在一种形式中，例如，电容器可包括通过绝缘材料(例如电介质)隔开的一对导电板。电容可与所述板的表面积成正比，并且可与所述板之间的间距成反比。电容器的电容还取决于隔开所述板的物质的介电常数。一些电容器依赖于：被称为双电层电容的现象，其中正电荷和负电荷聚集在颗粒表面以及其浸渍于其中的电解质上；或者被称为假电容的现象，其中一些电极系统在如下意义上表现得像电容器一样：它们显示的电势与送至所述电极或从所述电极取走的电荷量成比例。
一些实施方式可涉及作为可再充电而设计和运行的具有在整个本公开内容中描述的全部或一些特征的蓄电池或伽伐尼电池。在一些实施方式中，这些蓄电池可要求低的(例如，低于1.5伏)充电电压，并且在使用中可为安全的。一些实施方式可涉及作为一次(不可再充电的)蓄电池而设计和运行的具有在整个本公开内容中描述的全部或一些特征的蓄电池或电化学能量电池。这些蓄电池在使用中可为安全的。
对于所述蓄电池，本文中所描述的实施方式可具有不同的物理设计。例如，可存在这样的设计：其使用不同的集流体结构作为阳极或阴极单元的一部分，其中众多替代的物理结构可充当进入到阳极构造中的阳极集流体或者充当进入到阴极构造中的阴极集流体。
对于所述蓄电池，本文中所描述的实施方式可具有各种物理形状。例如，一种设计产生夹心状的单层蓄电池；另一设计产生有效地将阴极置于由阳极制成的袋中的“袋装阴极式”蓄电池；另一设计产生有效地将阳极置于由阴极制成的袋中的“袋装阳极式”蓄电池；和另一设计产生将阳极和阴极“围绕”彼此以互锁方式有效折叠的“折叠式”蓄电池。其它设计或者这些设计的组合包含在本公开内容的范围内。
本文中所描述的实施方式可具有涂布结构作为组合的阴极集流体和阴极材料(例如，所述涂布结构自身可为完整的阴极单元)。本文中所描述的实施方式可具有涂布结构作为组合的阳极集流体和阳极材料(例如，所述涂布结构自身可为完整的阳极单元)。其它涂布结构可包含在本公开内容的范围内。
对于所述蓄电池，本文中描述的实施方式可具有不同的化学设计和组成。例如，对于阴极材料、阳极材料和/或电解质材料，可存在各种添加剂(或者，各种添加剂的组合物)。
术语“电化学能量电池”、“电化学电池”、“伽伐尼电池”或“蓄电池”例如可互换使用。在一些实施方式中，“电化学电池”或“电化学能量电池”还可意味着“混合(hybrid)蓄电池/电容器电池”。
图1例示了电化学能量电池10/“标准设计”电池12，其包括阴极单元20、阴极材料22、阴极集流体24、阳极单元40/阳极材料42、电解质体60/电解质材料62/隔板单元或层或片材70和阴极接触头单元80/阴极接触条82和阳极接触头单元90/阳极接触条92，以及密封单元100。
图2例示了电化学能量电池10/“标准设计”电池12，其包括阴极单元20、阳极单元40、电解质材料62/隔板单元或层或片材70和阴极接触头单元80和阳极接触头单元90以及密封单元100。
图4A-4I例示了所述电化学能量电池的一种变型设计的原型的示例性制造方法的操作顺序，和图6例示了“折叠式”设计蓄电池型电池的实例的结构。图6包括具有阴极单元20、阳极单元40和隔板结构70的“折叠式”设计蓄电池型电池18。
参照图1、2、4A-4I和6，柔性的薄的电化学电池能够实施为柔性的薄的蓄电池或者柔性的薄的可再充电蓄电池。该蓄电池型电池可以制造为若干不同形状因子(form factor)中的任意形状因子。例如，所述蓄电池型电池可以形成为“标准平面”结构，其被称为标准设计电池12，如图1和图4A-4I中所示。所述蓄电池型电池还可设计成阴极在内部的袋的形式，其被称为袋装阴极式电池14。所述蓄电池型电池还可设计成阳极在内部的袋的形式，其被称为袋装阳极式电池16，如图5A-5H-B中所示。所述蓄电池型电池还可设计为折叠结构的形式，其被称为折叠式电池18。在任意的这些形状中，电化学能量电池可为柔性的、薄的、可再充电的或者一次能量设备，并且可用于低功率、低维护的应用中，取决于具体应用，其可如图2中所示为基本上平面的，或者可为柔性弯曲和变形的。平面的电化学能量电池的形状因子可如图2、4A-4I、5A-5H-B中所示主要为方形或矩形，或者可为任何其它二维几何形状，并且可遵照具体应用。
在各种实施方式中，所述电化学能量电池可包括，例如，以下部件：
a.阴极单元20，其包括：
i.阴极集流体结构24和通过机械方法涂铺在阴极集流体24上面的阴极活性材料22以及在一些实施方式中存在的阴极添加剂28，或
ii.涂布的阴极结构30，其由通过使用涂布、染色(印染，dyeing)或者印刷方法(例如基于朗缪尔-布罗杰特的涂布、喷墨印刷、丝网印刷、基于气溶胶的染色、气刷(airbrushing)、喷射沉积技术和任何其它这样的适用方法)涂布在阴极集流体24上的阴极活性材料22以及在一些实施方式中存在的阴极添加剂28而形成，或
iii.以上的多个层；
b.隔板单元70；
c.电解质体60，其包括电解质材料62并且可能包括如表1中描述的电解质添加剂；
d.阳极单元40，其包括：
i.导电的可氧化的金属的单层薄的箔或网，其由阳极材料42制成，既充当材料又充当阳极集流体(在图中未作为单独的结构示出，但是可为单独的结构)，或
ii.阳极集流体结构(虽然由于活性材料42也是集流体而在图中未示出)和通过机械方法涂铺在阴极集流体24上面的阳极活性材料42以及在一些实施方式存在的如表1中所述的阳极添加剂，或
iii.涂布的阳极结构，其由通过使用涂布、染色或印刷方法(例如基于朗缪尔-布罗杰特的涂布、喷墨印刷、丝网印刷、基于气溶胶的染色、气刷、热喷涂、喷涂技术、凹版印刷和任何其它这样的适用方法)涂布在阳极集流体上的阳极活性材料42和在一些实施方式中存在的如表1中所述的阳极添加剂而形成，或
iv.导电的可氧化的金属的厚片(slab)或圆片(patty)，其通过对该金属的粉末和可能存在的添加剂材料施压而形成，其单独用作完整的阳极单元40，或者通过被置于阳极集流体结构上而作为阳极活性材料42，或
iv.以上的多个层。
e.阴极接触头单元80和阳极接触头单元90，
f.密封和包装单元或方法100。
在该部分中将详细描述这些部件的形成。应理解，阴极单元20、隔板单元70、电解质体60和阳极单元40的任意变型可以以任意组合使用以形成薄的电化学电池10。在该部分中还描述了用于获得具有不同形状因子的蓄电池的制造方法。应理解，在任意的所述形状因子的制造中，阴极单元20、隔板单元70、电解质体60和阳极单元40可以任意组合使用。
所述薄的电化学能量电池可包括，例如，以下特征的一个或多个：
a.阴极活性材料22可通过活性炭(缩写：AC，化学组成：C)颗粒与水合氧化钌颗粒的配混而形成。另外，阴极活性材料22可通过碳纳米管(缩写：CNT，化学组成：C)或石墨烯颗粒与水合氧化钌颗粒的配混而形成。注意，化学组成RuO2.xH2O可指“氧化钌水合物”或“水合氧化钌”。另外，注意，从此处起，术语“颗粒”可指“颗粒或纳米颗粒”。AC:RuO2.xH2O混合物或CNT:RuO2.xH2O混合物中各材料的体积比可从0%:100%到100%:0%变化，这取决于对于蓄电池的要求。对于一个实施方式，例如，对于任一混合物，该比例可为50%:50%。另外，可通过将AC和CNT两者与RuO2.xH2O配混，或者通过将任意其它电导率增强性添加剂与RuO2.xH2O配混而形成阴极活性材料22。
b.阴极材料添加剂28可包括NafionTM、氧化铱、氧化铟、氯化钠、铂黑、钯、琼脂、金属官能化的碳纳米管(例如，镀Ni的碳纳米管)、二氧化钛、碳化钨或其它材料。当使用NafionTM时，例如，其可以以溶液形式使用，其中浓度可为5重量%或更低。如果使用氧化铱、氧化铟、氯化钠或类似材料，例如，使用量可为每cm2活性蓄电池面积为10mg或更少。
c.阴极集流体结构24可包括以下结构和/或材料的一种或多种：
a.薄的柔性石墨箔的片材；
b.薄的柔性石墨网(或碳纤维布)的片材；
c.薄的柔性金属的片材(例如铝箔)，其涂布有化学不活泼且惰性的、导电聚合物(例如聚苯胺或聚吡咯)，或者具有类似的化学惰性/导电性质的任何其它涂布材料（例如碳涂料(carbon paint))；
d.薄的、柔性金属网的片材，其由例如铜或铝制成，涂布有化学不活泼且惰性的、导电聚合物例如聚苯胺或聚吡咯或者具有类似的化学惰性/导电性质的任何其它涂布材料例如碳涂料；
e.聚脂薄膜或任何其它类似塑料的薄的柔性片材，或者任何其它薄的、柔性材料(不管是片材、箔、网还是布的形式)，其涂布有化学不活泼且惰性的、导电聚合物(例如聚苯胺或聚吡咯)，或者具有类似的化学惰性/导电性质的任何其它涂布材料(例如碳涂料)；或
f.任何其它薄的、柔性的、片材形式的材料，其可为平面的蓄电池提供结构支撑或者对于待涂布在其上或涂铺在其上的阴极活性材料而言充当基底，其对于蓄电池反应而言可为导电的和化学惰性的。
d.如果将涂布的阴极结构30用于蓄电池构造中，则其可以以如下结构之一制备：
a.阴极活性材料22和任选的阴极添加剂28的混合物在阴极集流体24上的单层涂层，其可涉及本文中描述的任意变型，
b.阴极活性材料22和阴极添加剂28在阴极集流体24上的多层涂层，其可涉及本文中描述的任意变型，
c.多个交替涂层，例如，阴极活性材料22的混合物的一个或多个层，接着为阴极添加剂28的一个或多个层，其中所述交替层结构本身可为重复的。例如，在图3中所示的示例性实施方式中，两层阴极活性材料22涂层之后为一层阴极添加剂28，接着重复这三个层(22,22,28)，接着为另两层阴极活性材料22，
d.单层或多层只有RuO2.xH2O的涂层，接着可能为单层或多层AC或CNT或其它电导率增强性添加剂涂层或者与之交替，接着可能为单层或多层如本文中所描述的表1中的其它阴极添加剂或者与之交替。
e.电解质材料62可为包括如下的混合物：乙二醇、甘油、硼酸、柠檬酸、盐酸、其它弱酸或强酸、柠檬酸钠、氯化锌、乙酸锌、高氯酸锌、氯化铵、氢氧化铵、氯化钠或其它盐。这些组分可不都存在于所实施的具体电解质组合物中。所述混合物可在pH0-pH7范围内(即，酸性的)。所述混合物可在pH7-pH14范围内(即，碱性的)。作为实例，所述柠檬酸可用溶解在100cm3水中的400mg柠檬酸晶体制备，或者用溶解在100cm3水中的10g柠檬酸晶体制备，或者用溶解在100cm3水中的50g柠檬酸晶体制备。所述硼酸可用溶解在100cm3水中的5克或更少的硼酸晶体制备。所述盐酸可为37重量%的盐酸。所述电解质的示例性实施方式可以以如下体积百分比制备：25%盐酸(浓度为37重量%)、33.75%乙二醇、27.75%硼酸和13.5%柠檬酸。其它实施方式可选自本文中所描述的电解质组成选项。可加入几滴盐酸以将pH调节至更强酸性的值。可加入几滴氢氧化铵以将pH调节至更弱酸性的值。
f.电解质添加剂68可为一定量的如下物质：聚苯胺、聚吡咯、氧化锌、氧化铟、氧化铱、各种其它金属氧化物、氯化钠、柠檬酸钠、磷酸钠、磷酸钾、各种其它盐、琼脂、蔗糖、葡萄糖、低分子量聚乙二醇或NafionTM。
g.电解质可以以凝胶的形式存在，即凝胶化的电解质材料64，其由作为液体基质的电解质材料62和胶凝剂68产生。胶凝剂68可为如下材料中的一种或者为任意如下材料的混合物：琼脂、纤维素、羧甲基纤维素、甲基纤维素、胶质、明胶、山梨糖醇、甘油、角叉菜胶、聚乙二醇和具有增稠或胶体性质的其它材料。可包括表面活性剂以有助于平的、薄的凝胶的形成和用于所述凝胶和电极表面之间的更好连接。
h.隔板单元或隔板层70可包括由任意材料(称为隔板材料72)制成的柔性片材，其是电绝缘的，对于容许离子输运而言是足够多孔的，并且能够吸收电解质材料62或者被电解质材料62所浸渍，而不被该电解质材料所损害。在一些实施方式中，例如，以下材料可用作隔板材料72：玻璃纤维滤纸、片材形式的NafionTM、可得自CelgardTM的隔板、可得自AMSTM的隔板、来自其它隔板供应商的隔板、薄纸(tissue paper)和干酪包布(粗棉布，cheesecloth)。隔板材料72还可由如上所述的凝胶化的电解质材料64本身制成(如果实施该选项的话)，所述凝胶化的电解质材料64例如通过将以上列出的任意胶凝剂66或者其它物质与水、电解质材料62、乙二醇或甘油或者这些液体的任意混合物混合而制得。在此情况下，隔板单元70由凝胶电解质材料64的薄片(slice)制成。隔板单元70也可为凝胶化的电解质材料64和隔板材料72的交替层，其中凝胶化的电解质材料64和隔板材料72两者可选自本文中所描述的选项。
i.阳极活性材料42可包括：
a.可氧化的金属(例如锌、铝或铅)的薄的柔性片材，在此情况下该片材本身还形成阳极集流体44和阳极单元40；或
b.可氧化的金属(例如锌)的粉末，其任选地与表1中所列的阳极添加剂，或者其它物质(例如氧化铱、氧化铟、氧化锌、聚苯胺或聚吡咯(粉末或溶液))配混，或
c.可氧化的金属(例如锌)的粉末，其任选地与表1中所列的阳极添加剂配混，通过使用高压将其压制成圆片或厚片。
j.如果使用阳极集流体结构，则所述阳极集流体结构例如可包括：
a.薄的柔性石墨箔的片材；或
b.薄的柔性石墨网(或碳纤维布)的片材；或
c.薄的柔性金属的片材(例如铝箔)，其涂布有化学不活泼且惰性的、导电聚合物(例如聚苯胺或聚吡咯)，或者具有类似的化学惰性/导电性质的任何其它涂布材料(例如碳涂料)；
d.薄的柔性金属网的片材，其由例如铜或铝制成，涂布有化学不活泼且惰性的、导电聚合物(例如聚苯胺或聚吡咯)，或具有类似的化学惰性/导电性质的任何其它涂布材料(例如碳涂料)；或
e.聚脂薄膜或其它类似塑料材料的薄的柔性片材，或者任何其它薄的柔性材料(不管是片材、箔、网还是布的形式)，其涂布有化学不活泼且惰性的、导电聚合物(例如聚苯胺或聚吡咯)，或者具有类似的化学惰性/导电性质的任何其它涂布材料(例如碳涂料)，或
f.任何其它薄的、柔性的、片材形式的材料，其可为平面的蓄电池提供结构支撑或者对于待涂布在其上或涂铺在其上的阳极活性材料而言充当基底，其对于蓄电池反应而言可为导电的和化学惰性的。
k.当使用时，密封单元100可由若干部分由如下材料制成：电绝缘的和化学惰性的材料(例如薄的塑料箔或者叠层材料的片材或者为了气体和液体不渗透性而处理的塑料箔的片材)，其可在一侧为自粘合的以便于蓄电池制造。
所述薄的电化学能量电池可使用阴极单元20、阳极单元40、隔板单元70和电解质体60，以及(如果必要)阴极和阳极接头单元(分别为80和90)和密封单元100(如果所述结构需要的话)的任意可能组合，以若干形状因子(如本文中所述)制造。
参照图4A-4I，显示了电化学能量电池的装配的示例性方法。该示例性方法特别是用于“标准设计型电池”12的装配，其使用如下：
a.涂布的阴极结构30作为阴极单元20，
b.阳极材料42的箔作为阳极单元40，和
c.滤纸层作为隔板单元70。
应理解，可使用与图4A-4I中显示的和以下描述的那些方法类似的方法，以用本文中描述的阴极单元、阳极单元、隔板单元、包装方法或电解质材料的所有替代形式构造电化学能量电池10。
参照图4A，底部密封层34切割自密封单元材料102并且在自粘合面(如果应用的话)朝上的情况下放置在水平表面(level surface)上。接触条82被置于底部密封层34上，并且一个末端在所述层的中央区域中并且另一末端延伸超出底部密封层34的边缘。接触条82可牢固地粘合至底部密封层34(其包括在该底部密封层34上的自粘合面101)。进一步地，将导电的环氧树脂层84涂铺在接触条82上面、在接触条82中的靠近底部密封层34中央的部分中。
进一步地，参照图4B，充当阴极单元20的涂布的阴极结构30在涂布面32朝上的情况下放置在底部密封层34的中央上，以覆盖接触条82的靠近底部密封层34中央的末端部分，并且通过环氧树脂层84粘合至其上。
进一步地，参照图4C，内部密封框架层36切割自密封材料100并且被放置在涂布的阴极结构30上，使得其切口37对于涂布的阴极结构30居中。内部密封框架36基本上具有与蓄电池型电池12相同的形状因子，其中切口37处于中央，其在如图4D所示的实施方式中是方形的。如果应用的话，内部密封框架36的自粘合表面38朝上。由此形成图4C中所示的阴极部分21。
参照图4E，顶部密封层54切割自密封单元材料100并且在自粘合面107(如果应用的话)朝上的情况下放置在水平表面上。接触条92被放置在顶部密封层54上，并且一个末端在所述层的中央区域中并且另一末端延伸超出顶部密封层54的边缘。接触条92可牢固地粘合至顶部密封层54。进一步地，将导电的环氧树脂层94涂铺在接触条92上面、在接触条92的靠近顶部密封层54中央的部分中。
进一步地，参照图4F，切割阳极材料42的箔以充当阳极单元40，并且阳极材料42的箔被放置在顶部密封层54的中央上，以覆盖接触条92的靠近顶部密封层54中央的末端部分，并且通过环氧树脂层94粘合至其上。内部密封框架层56切割自密封材料100并且被放置在阳极单元40上，使得其切口57对于阳极单元40居中。如果应用的话，内部密封框架56的自粘合表面58朝上。由此形成图4F中所示的阳极部分41。
进一步地，如图4G中所示，将1-10mg/cm2的活性炭颗粒和1-10mg/cm2的氯化钠以及1-10mg/cm2的琼脂撒在阴极部分21中的涂布的阴极结构30的暴露区域上面。氯化钠和琼脂充当电解质添加剂68。所述活性炭充当阴极添加剂28。进一步地，将少量的电解质材料62滴在该暴露区域上以润湿所述添加剂。取决于具体的电解质，可使用或省略不同的添加剂。
进一步参照图4H，将隔板层70放置在阴极部分21上以覆盖切口37。使隔板70轻轻地压挤该阴极部分以确保均匀的接触而不损害涂层。进一步参照图4H，将隔板层70用电解质材料62浸渍。
进一步地，参照图4I，将阳极部分41翻转，使得之前为顶部的表面(如果应用的话，粘合面58)朝下，并且顶部密封表面54朝上且被放置在阴极部分21上以将隔板70夹在其间。如果密封材料100不具有自粘合面(和任选地如果其确实具有自粘合表面)，则沿着阴极部分21和阳极部分41两者的边缘由绝缘胶或环氧树脂材料制成框架，以将被电解质材料62浸渍的隔板层70完全密封在该包装内。接触条82和92的突出末端指向相反方向并且延伸至该结构体的外部。整个结构体可如箭头A-A和B-B所示那样沿着边缘紧压，以确保粘合和完全密封，从而形成密封包装。然后可对整个蓄电池型电池在整个表面上进行按压，以确保材料的充分接触。进一步地，可沿着该结构体的周边进行热密封或者通过胶带的密封。图2例如显示通过图4A-4I中呈现的技术形成的结构体的所得结构(平面图)。
图5A-5H-B例示了用于电化学能量电池10的装配的方法的实例。该实例特别地针对“袋装阳极式电池”16的装配，其使用至少如下：
a.薄的柔性石墨网(或碳纤维布)形式的阴极集流体层24连同用一些例如作为阴极添加剂28的NafionTM进行增强的一些粉末状阴极材料22，其作为阴极单元20；
b.阳极材料42的箔，其作为阳极单元40；和
c.CelgardTM材料的片材，其例如作为隔板单元70。
应理解，可使用与图5A-5F中显示的和以下描述的那些方法类似的方法，以用本文中描述的阴极单元、阳极单元、隔板单元、包装方法或电解质材料的替代形式构造“袋装阳极式”电化学能量电池16。
参照图5A(其为俯视图)，将隔板片材70切割成矩形形状因子并且平铺在清洁的水平表面上。将隔板片材70在纵向的中间处折叠并且展开，从而在中间留下中央折痕标记(crease mark)75，如图5A中所示。从阳极材料42切割出尺寸与该隔板片材70的一半相适应的用于形成阳极单元40的片材，如图5A中所示。阳极单元40的宽度112加上两个长边缘空隙77可与隔板片材70的短边缘103的长度相等。阳极单元40的长度114可比隔板片材70的长度的一半略长。可将绝缘环氧树脂胶带或胶105涂铺在隔板片材70的短边缘103上面，宽度为约2-3mm宽度。
进一步地参照图5B，即俯视图和侧视图，将阳极单元40置于隔板片材70的一半上，其中具有距离中央折痕75的(约1-2mm)的中央空隙76，并且具有距离隔板片材70的长边缘的(mm级别的)边缘空隙77，如图中所示。阳极单元40的一个边缘98从隔板片材70的短边缘103之一突出。如果隔板材料72不适合于热密封，则在该步骤，任选地，可沿着边缘空隙77上的边缘涂铺一层不导电的环氧树脂或胶。
在显示俯视图和侧视图的图5C中，将隔板单元70横跨中央折痕75再折叠一次(该中央折痕75变成折叠的边缘75)和形成隔板装阳极式袋110，其为阳极单元40在里面的隔板材料72的袋。阳极单元的一个边缘98突出至该隔板装阳极式袋110的外部。沿着绝缘环氧树脂区域对隔板装阳极式袋110紧压以确保充分密封。如果隔板材料适合于热密封(例如，CelgardTM)，则对边缘77进行热密封(106)，或者，如果已经使用了不导电的环氧树脂或胶的任选层(108)，则沿着该任选层进行按压。
参照图5D，从合适的材料切割矩形片材以形成阴极集流体层24，其长边缘120比隔板片材70的长边缘短，并且其短边缘122比隔板片材70的短边缘长。尺寸使得两长边缘空隙124之间的宽度等于阳极单元70的宽度112。由此通过阴极集流体层24的长边缘空隙124和短边缘空隙126而限制了未折叠的活性区域127。将阴极集流体层24在长边缘的中央处折叠并且展开以产生中央折痕标记125。
进一步参照图5E，将一定量的电解质材料62与一定量的粉末状阴极材料22混合以形成糊29，糊29被认为是阴极材料糊。电解质的量可例如为0.1-0.7mL/cm2未折叠的活性区域127。粉末状阴极材料22的量可例如为0.1g或更少/cm2未折叠的活性区域127。
在显示俯视图和侧视图的图5F中，将糊29沉积在阴极集流体层24的活性区域127上，并且在整个该区域上涂铺。任选地，可借助于移液管将每cm2未折叠的活性区域127为0.1mL或更少的NafionTM溶液(例如，5重量%或更少)滴在糊29上面作为阴极添加剂28，并且可容许经过一些时间以使溶剂蒸发。任选地，例如，可在糊29中混合每cm2活性区域127为20mg或更少的氯化钠作为另一阴极添加剂28。沿着短边缘空隙126和长边缘空隙124涂铺绝缘的环氧树脂或胶128以便为下一步骤作准备。这形成了阴极单元20。
参照图5G-A，将隔板装阳极式袋110置于阴极集流体层24上的糊29上面，使得折叠边缘75与阴极集流体层的中央折痕标记125对齐并且使袋110的短边缘中央对齐。可例如将每cm2未折叠的活性区域127为少于0.1mL的电解质材料62滴在隔板上面以对其进行浸渍。然后，如图5G-B中所示，将隔板装阳极式袋110“围绕”该折叠边缘翻转，使得其另一面经受被类似量的电解质材料62所浸渍。
在显示侧视图的图5H-A以及显示俯视图和侧视图的图5H-B中，阴极集流体层24沿着中央折痕标记125折叠，该中央折痕标记变成折叠边缘125。这形成了袋装阳极式电池16。对阴极集流体材料的边缘120进行轻压以确保沿那些边缘涂铺的绝缘环氧树脂或胶128充分地粘合并且提供侧面密封。将一些额外的绝缘环氧树脂或胶129涂铺在隔板的突出边缘130上面，以将阳极集流体的突出的极耳98胶合至阴极集流体的短边缘122，并且将电解质和阴极材料密封和包装在袋中。在该袋装阳极式电池16中，突出的极耳98充当阳极接触头单元。阴极集流体层24的整个“背”面(即外表面)可充当阴极接触头单元。任选地，为了使阴极集流体层24不被磨损和撕裂，可使用导电的环氧树脂将金属条或丝形式的阴极接触头单元连接至阴极集流体层的的“背”面(即外表面)。
应理解，可使用类似和平行的制造方法来构造“袋装阴极式”电池14，其将以上在图5A到5H-B中描述的技术中的阳极和阴极集流体和材料进行交换。
构造被称为“折叠式电池”18的电池的另一替代方法涉及通过如下形成多层蓄电池结构：将阳极单元40和阴极单元围绕彼此折叠，并将它们用一个或多个隔板结构70隔开，如图6的实例中所图示。出于清楚起见，图6省略了必需的电池密封。虽然图6显示了四折(四重，four-fold)结构，但是可实施任意数量的折叠。针对阳极单元、阴极单元和隔板单元的许多变型，可对制造这种电池的方法进行配置和改进。
其它示例性实施方式可包括表1中的其它所列特征中的一个或多个。
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表1：其它实施方式的实例
在一些实施方式中，多层阴极结构(例如，折叠网、碳薄毡或其层，以及在单一阴极集流体上的多层涂层)可随着层厚而增加容量。该多层阴极结构可产生极高的容量。
各种实施方式的实施例
所描述的特征还可以如下实施方式的一种或多种组合实施。
一些蓄电池和电容器设计可引入充当“集流体”的结构。阳极单元和阴极单元分别具有单独的集流体作为阳极集流体和阴极集流体。该结构可为导电的，并且其可为对于蓄电池运行而言化学惰性的。在该蓄电池中，该结构可视情况而定与单独的阳极或阴极材料进行电接触以收集来自蓄电池运行的电子并且将它们传导至外部负载(在阳极集流体的情况下)或者将来自该外部的电子供应至该蓄电池运行(在阴极集流体的情况下)。而且，正极和负极引线接触头可分别电连接至阴极单元和阳极单元。
一些实施方式可涉及高容量蓄电池或电化学能量电池，其中所述蓄电池或电化学能量电池可包括悬浮在电解质中的如下物质的粉末状混合物作为阴极材料：水合氧化钌颗粒和/或活性炭颗粒以及可进一步存在的电导率增强性添加剂。在一些实施方式中，可将该阴极材料涂铺在阴极集流体上面。在一些实施方式中，可将该阴极材料涂布在阴极集流体上面。阴极集流体可采取薄的导电片材或薄的导电网的形式。
一些实施方式涉及具有至少一个蓄电池型电池的电化学能量电池，所述蓄电池型电池包括阳极单元；阴极单元；和夹在阳极单元和阴极单元之间的第一电解质体；其中所述第一电解质体可透过隔板材料；其中所述阴极单元包括悬浮在第二电解质体中的阴极材料，所述阴极材料具有如下物质的粉末混合物：水合氧化钌粉末(化学式RuO2.xH2O)与活性炭(AC，化学式C)颗粒，以及可能存在的电导率增强性添加剂。在该蓄电池中在RuO2.xH2O侧可使用多种碳添加剂，例如活性炭、碳纳米管、石墨烯、碳纳米泡沫和碳纤维、炭黑。
一些实施方式涉及电化学能量电池，其具有置于由隔板单元制成的袋中的阳极单元，所述隔板单元自身被电解质体所浸渍，并且将整个该袋包裹在阴极单元中，其中所述阴极单元包括悬浮在第二电解质体中的阴极材料，所述阴极材料具有如下物质的粉末混合物：水合氧化钌粉末(RuO2.xH2O)与活性炭(AC)颗粒，以及可能存在的电导率增强性添加剂。将这样的实施方式称为使用其中阳极在内的袋方法构造的。
一些实施方式涉及电化学能量电池，其具有置于由隔板单元制成的袋中的阴极单元，所述隔板单元自身被电解质体所浸渍，并且将整个该袋包裹在阳极单元中，其中所述阴极单元包括悬浮在第二电解质体中的阴极材料，所述阴极材料具有如下物质的粉末混合物：水合氧化钌粉末(RuO2.xH2O)与活性炭(AC)颗粒，以及可能存在的电导率增强性添加剂。将这样的实施方式称为使用其中阴极在内的袋方法构造的。
一些实施方式涉及电化学能量电池，其具有阳极单元；阴极单元；和夹在阳极单元和阴极单元之间的第一电解质体，将整个整体(ensemble)折叠两折、三折、四折或更多折，以降低电池的外部物理表面积，同时使电池内部的有效的阴极和阳极活性面积保持相同，其中所述阴极单元包括悬浮在第二电解质体中的阴极材料，所述阴极材料具有如下物质的粉末混合物：水合氧化钌粉末(RuO2.xH2O)与活性炭(AC)颗粒，以及可能存在的电导率增强性添加剂。这些结构的一些例如可类似于手风琴式折叠型设计。
一些实施方式的一些方面可涉及具有高容量的薄的柔性蓄电池，其可具有对于该电池中的有效的电化学反应而言最大化的活性表面，其可通过使用悬浮在电解质中的如下物质的粉末混合物而获得：水合氧化钌颗粒和活性炭颗粒或者其它类型的碳添加剂。
一些实施方式的一些方面可涉及将一种或多种添加剂用于阴极材料或用于电解质以增强电导率和促进形成阴极行为基础的化学反应，或者防止对阴极行为有害的化学反应。一些实施方式的一些方面可涉及将一种或多种添加剂用于电解质中以增强电解质的离子电导率。一些实施方式的一些方面可涉及将一种或多种添加剂用于电解质中以防止随着使用而形成不需要的寄生结构(其使蓄电池的性能和容量退化)。例如，一种这样的寄生结构可为枝晶形成，其可使在可再充电实施方式中在充电/放电循环次数方面的蓄电池性能退化。一些实施方式的一些方面可涉及将一种或多种添加剂用于电解质中或者用在阳极结构上以增强电导率和促进形成阳极行为基础的化学反应，或者防止对阳极行为有害的化学反应。一些实施方式的一些方面可涉及将一种或多种添加剂用于阴极材料、阳极材料或电解质以改善蓄电池的可再充电性能。
一些实施方式的一些方面可涉及电化学能量电池，其可至少包括一个可再充电的或者一个一次薄的柔性蓄电池单元，其可具有通过另一设置彼此堆叠的或者包括在相同的物理包装中并且串联或并联连接的任意数量的柔性的薄的蓄电池型电池。在这样的堆或组合中的连接可在包装的内部或者外部。
薄的阳极单元的一些实施方式可包括可氧化的金属(例如锌、铝、铅、锡或其组合)的层。所述可氧化的金属可为所述可氧化的金属的片材，或者可包括在柔性的背衬材料上的溅射-涂布的金属粉末。薄的阳极单元的一些实施方式可由形成为糊或者悬浮在电解质中并且涂铺或者涂布在阳极集流体上面的可氧化的金属(例如锌或锡或它们的混合物)的粉末构成，所述阳极集流体可为片材、网、线或者棒结构。涂布技术可为溅射涂布、热喷射沉积、气刷、喷墨、基于气溶胶的涂布、丝网印刷、凹版印刷、反向凹版印刷或者任何其它涂布、涂漆(painting)或印刷技术。薄的阳极单元的一些实施方式可通过如下构成：将可氧化的金属的粉末加上任选的添加剂在超过10000psi的高压下压制成厚片或圆片。
阴极单元的一些实施方式可包括具有以一定体积比混合的水合氧化钌粉末颗粒与活性炭颗粒的粉末混合物的阴极材料。可将所述粉末混合物悬浮在电解质体中以形成用于涂铺在阴极集流体上面的糊，所述阴极集流体可为片材、网、线或棒结构。也可将所述粉末混合物涂布在前述阴极集流体上面。涂布方法可涉及基于如下的技术：朗缪尔-布罗杰特涂布、气刷、气溶胶、涂漆、凹版印刷、反向凹版印刷、喷墨、丝网印刷或者任何其它会起作用的涂布、涂漆或印刷技术。取决于各个应用，所述粉末混合物可在水合氧化钌粉末和活性炭或(另一或)其它电导率增强性添加剂的粉末之间的宽的体积比范围内变化。在一些实施方式中，所述粉末混合物中，RuO2.xH2O粉末和例如AC粉末的体积比可在从0%:100%体积比到100%:0%体积比的范围内变化。在一些实施方式中，所述体积比可为约50%:50%。
该可再充电的电化学能量电池的厚度范围可为1cm或更小。如果使用前述的袋式或折叠式设计，则该可再充电的或一次电化学能量电池的厚度范围可为每一个折或袋面为1cm或更小。一些实施方式可为每一个折为1mm或更小或者甚至每一个折为100μm或更小。
与阳极和阴极单元两者接触的电解质体以及其中可悬浮阴极和/或阳极材料的粉末混合物的电解质体的一些实施方式可包括来自如下材料的材料：所述材料在一些实施方式中可包括水、乙二醇、丙二醇、甘油、硼酸、柠檬酸、盐酸、硫酸、乙酸、高氯酸、正磷酸或者其它弱酸或强酸、氯化锌、氯化钠、磷酸钠、柠檬酸钠、乙酸锌、高氯酸锌、氯化铵、硫酸铵和其它盐、四甲基氯化铵和其它四烷基铵盐或者氢氧化钠、氢氧化钾或其它碱，以及进一步的电解质添加剂，以增强电导率，或者协助对蓄电池运行有益的过程，或者防止对蓄电池运行有害的过程。
电解质的一些实施方式可包括添加剂。在一些实施方式中，这些添加剂可为不同量的氯化钠、氧化铟、氧化铱、柠檬酸钠、磷酸钠、磷酸钾、氧化锌、NafionTM、琼脂、糖或其它添加剂。
一些实施方式可包括能透过的电绝缘的隔板层，其被电解质所饱和并且夹在阳极和阴极单元之间，在一侧与阴极材料相邻和在另一侧与阳极材料相邻。所述隔板层可为这样的材料：其对于液体中的离子而言是多孔的且不导电的(即离子导体和电子绝缘体材料)。所述隔板层可由许多种材料形成，包括：玻璃纤维滤纸；净室级薄纸；苯乙烯接枝的氟化的乙烯聚丙烯；CelgardTM隔板；AMCTM隔板；明胶或用水或甘油或者用上述电解质液体之一制备的其它凝胶化材料的片材；或者可起到相同用途的其它材料，例如，其它商品化隔板、各种尺寸(数十纳米到数十微米或以上)的玻璃珠、NafionTM或者其它离子传导性的膜。
所述结构的一些实施方式可包括导电石墨的柔性背衬层，其以预定活性区域承载涂布在其上的阴极材料。该层可充当阴极集流体以及阴极材料的机械载体和背衬。石墨箔的表面可具有槽纹(corrugation)、锯齿(serration)、凹槽(groove)、孔等，以使电化学电池的活性区域进一步扩大和最大化。所述结构的一些实施方式可将导电的石墨背衬层用碳布、网、碳纳米泡沫、在多种基底上的基于碳的墨或碳添加剂的层代替，其中将阴极材料压入网孔中(当存在网孔时)并且涂铺在活性区域上面。所述结构的一些实施方式可将导电的石墨背衬层(或者其它形式的碳)用涂布有导电的不具有化学反应性的聚合物(例如聚苯胺或聚吡咯)的金属(例如，铜、铝、金或任何其它金属)网或箔(或纳米管、纳米线、泡沫、多孔金属或片材)的层代替，其中将阴极材料涂铺在活性区域上面并且压入到网孔中(当阴极集流体中存在这些孔时)。所述结构的一些实施方式可将导电的石墨背衬层用涂布有导电的、不具有化学反应性的(或者在所用电解质中不溶的)聚合物(例如上所述的聚合物)的金属箔的层代替。所述结构的一些实施方式可将导电的石墨背衬层用涂布有导电的、不具有化学反应性的聚合物(例如上所述的聚合物)的任意形式(例如网、箔或棒)的聚脂薄膜(或其它塑料材料)或其它不导电的材料(包括布纤维、塑料、半导体)的层代替。该结构的所有这些变型可充当阴极集流体。
一些实施方式的一些方面可涉及制造柔性的、薄的可再充电或一次电化学电池的方法。所述方法可涉及：由柔性的石墨箔形成预定尺寸的石墨背衬层(例如，可在石墨箔的表面上施加槽纹)，在该石墨层的各自表面上确定预定的活性区域，和由预定量的水合氧化钌粉末和活性炭粉末混合得到粉末混合物。所述方法可涉及，例如，由所述粉末混合物和电解质制备糊，将所述糊沉积到所述背衬石墨层上的活性区域上，从而形成阴极单元。在此情况下，石墨背衬层充当集流体。所述方法可涉及形成金属阳极单元，由能透过的电绝缘的材料形成预定尺寸的隔板层，将所述隔板层安置在所述阴极单元上与分散在所述活性区域上的糊相邻，将所述隔板层用电解质浸渍，并将所述金属阳极单元附着至所述阴极单元，其中将所述隔板层夹在其间。
一些实施方式的一些方面可涉及制造柔性的、薄的可再充电或一次电化学电池的方法。所述方法可涉及由柔性石墨网或碳布形成预定尺寸的背衬层，在所述石墨网的各自表面上确定预定的活性区域，并由预定量的水合氧化钌粉末和活性炭粉末混合得到粉末混合物。所述方法可涉及由所述粉末混合物和电解质制备糊，将所述糊沉积在所述背衬石墨网上的活性区域上并将其压入到所述网的线之间的空间中，从而形成阴极单元。在此情况下，例如，所述网或布充当集流体。所述方法可涉及形成金属阳极单元。该金属阳极可由可氧化的金属的柔性的薄的片材或箔形成，或者由可氧化的金属的柔性的薄的网形成。所述方法可涉及由能透过的电绝缘的材料形成预定尺寸的隔板层，将所述隔板层安置在所述阴极单元上与分散在所述活性区域上的糊相邻，将所述隔板层用电解质浸渍，并将所述金属阳极单元附着至所述阴极单元，其中将所述隔板层夹在其间。
一些实施方式的一些方面可涉及制造柔性的、薄的可再充电或一次电化学电池的方法。所述方法可涉及由涂布有导电的、化学惰性的聚合物(例如聚苯胺或聚吡咯)的柔性的、薄的金属或聚脂薄膜(或其它类似的)塑料网或箔形成预定尺寸的背衬层，在所述网或箔的各自表面上确定预定的活性区域，并由预定量的水合氧化钌粉末和活性炭粉末混合得到粉末混合物。所述方法可涉及由所述粉末混合物和电解质制备糊，将所述糊沉积在所述背衬网上的活性区域上和将其压入到所述网的线之间的空间中，或者将所述糊涂铺在所述背衬箔上的活性区域上，从而形成阴极单元。在此情况下，所述背衬网或箔充当集流体。所述方法可涉及形成金属阳极单元。所述方法可涉及由能透过的电绝缘的材料形成预定尺寸的隔板层，将所述隔板层安置在所述阴极单元上与分散在所述活性区域上的糊相邻，将所述隔板层用电解质浸渍，并将所述金属阳极单元附着至所述阴极单元，其中将所述隔板层夹在其间。
一些实施方式的一些方面可涉及制造柔性的、薄的可再充电或一次电化学电池的方法。该方法可如上进行，但是使用通过用由如上所述的纳米颗粒形成的阴极材料涂布薄的化学不活泼材料而构成的阴极单元。该涂布技术可为基于朗缪尔-布罗杰特的涂布、丝网印刷、喷墨印刷、基于气溶胶的印刷、气刷、热喷射沉积、凹版涂布、反向凹版涂布、任何其它起作用的技术。所述方法可涉及形成金属阳极单元。所述方法可涉及由能透过的电绝缘的材料形成预定尺寸的隔板层，将所述隔板层安置在所述阴极单元上与分散在所述活性区域上的糊相邻，将所述隔板层用电解质浸渍，并将所述金属阳极单元附着至所述阴极单元，其中将所述隔板层夹在其间。
一些实施方式的一些方面可涉及制造柔性的、薄的可再充电或一次电化学电池的方法。该方法可如上对于使用任意所描述的方法和阴极集流体制备阴极单元和对于制备隔板和电解质所描述的那样进行。所述方法可涉及使用阳极集流体和阳极材料制备阳极单元。所述阳极集流体可由通过导电的、化学惰性的聚合物(例如聚吡咯或聚苯胺)涂布的薄的柔性层或金属形成。在其它实施方式中，所述阳极集流体可由通过导电的、化学惰性的聚合物(例如聚吡咯或聚苯胺)涂布的聚脂薄膜或其它塑料材料的薄的柔性层或片材形成。在其它实施方式中，所述阳极集流体可由通过导电的、化学惰性的聚合物(例如聚吡咯或聚苯胺)涂布的薄的柔性金属网，或者由这样的聚合物本身的薄的柔性层形成。所述方法可涉及由可氧化的金属材料(例如锌或铝)的粉末制备阳极材料，可能包括添加剂以提高电导率和改善糊成型性。可由该粉末混合物和电解质制备糊，并且将所述糊涂铺在阳极集流体上以制备阳极单元。在其它实施方式中，可将所述粉末混合物在高压(超过10000psi)下压制成薄的厚片或圆片，可将其置于背衬上以形成阳极单元，或者其单独地充当整个阳极单元。在其它实施方式中，可通过使用溅射涂布、热喷涂、气刷、基于气溶胶的涂布或者任何其它起作用的涂布、涂漆或印刷技术，在选自上述选项的阳极集流体上面涂布充当阳极材料的可氧化的金属的层。在其它实施方式中，阳极集流体和阳极材料可为同一结构，即由阳极金属形成的薄的柔性箔或网，其单独地形成阳极单元。蓄电池组件可通过将隔板层置于阴极单元和阳极单元之间得到。
一些实施方式的一些方面可涉及附着在阴极集流体的底部和底部密封层之间的第一接触条，其中所述第一接触条的一个末端延伸超出其边缘。第二接触条可附着在顶部密封层和金属阳极层或者阳极集流体(当使用合适的装配方法时)之间，其中所述第二接触条的一个末端延伸超出所述顶部密封层的边缘。所述顶部和底部密封层可使用化学、热或机械粘合技术、激光焊接、超声焊接或者这些方法的组合，在电池的周边彼此粘合，从而形成包封所述电池的密封包装。
使用任一上述袋方法构成的一些实施方式的一些方面可涉及将接触条附着至置于所述袋内部的电极单元并且通过袋口延伸到外面。第二接触头可通过与形成所述袋外部的电极单元直接接触而形成。所述外部的袋电极的边缘可彼此密封，并且可在所述袋的开口或口处以电绝缘方式形成密封以将来自内部电极的接触条与外部电极隔开，从而形成包封所述电池的密封包装。
对于一些实施方式，将所述电化学电池配置用于还原-氧化(氧化还原)反应以在电极层之一或两者的电解质/电极界面处发电。
在一些实施方式中，所述电化学电池的厚度可小于1mm并且重量小于5克。所述电解质体可为弱酸性或强酸性的。所述电解质体可为弱碱性或强碱性的。一些实施方式可涉及这样的电化学能量电池：其是环境安全的、薄的，并且在它们作为可再充电蓄电池设计和运行的情况下具有1.5V或更低的充电电压。
一个或多个本文中所述实施方式可包括以下特征。
○阴极变化(例如，不同的集流体、作为涂层或作为糊的阴极材料，等等)
○阳极变化(例如，不同的集流体、网、涂布的材料、压制的材料)
○电解质变化(例如，不同的溶剂和溶质化学)
○隔板变化(例如，滤纸、商品化隔板、电解质/隔板的凝胶化组合、玻璃珠)
○添加剂(例如，NafionTM、盐、氧化物)
○包装变化(例如，热密封、胶、环氧树脂)
○结构变化(例如，袋、折叠式)
○以各种结构用作阴极或阳极集流体的具有高的每单位体积的表面积以及很小的电阻的基于碳的材料。石墨箔可起到该用途，其中其例如是平的(例如，平面的)并且可为至少75微米厚。在一些实施方式中，该箔可占据薄膜电池厚度的大部分。在所述箔上设置凹槽或其它结构可提高表面积。提高表面积的其它途径涉及具有薄的基底。可从石墨箔或不同基底的表面生长出碳纳米管以提高表面积，可使用固有地具有高表面积的薄的碳纳米泡沫，或者可使用碳纳米管“纸”(有时被称为“巴基纸”)。
○可使用非常薄的绝缘基底以充当阳极或阴极集流体的基础。所述绝缘材料可涂布有在电池中不发生化学反应的导体。导电的碳“墨”对于所述涂布是可行的(例如，石墨烯和CNT墨)，并且可使用导电聚合物作为替代物(例如，聚苯胺和聚吡咯)。通过使用具有合适厚度的绝缘基底达到期望的内阻，与金属基底相比可不存在导电层被腐蚀掉的风险。
○可使用非常薄的金属基底(例如，铝箔)，并且可如上所述那样施加薄涂层。
○对于高表面积RuO2.xH2O，可使用多孔RuO2.xH2O。所述多孔RuO2.xH2O可以以多种技术(例如，通过与第二介质(例如盐或纤维素型材料)混合)制造成复合纳米颗粒，然后可将所述盐溶解掉，或者可将所述纤维素型材料烧掉。在一些实施方式中，例如，可将所述多孔RuO2.xH2O在不同温度下处理，其中可使所述材料聚集以形成实心体(solid)，然后可通过如下而将一些材料去掉：利用不同的溶解点(dissolution point)(例如，对于盐)或者不同的燃点(例如，纤维素)。
一些实施方式的一些方面可涉及柔性的(例如，能弯曲的、能扭曲的)可再充电的或一次蓄电池(即，电化学电池)。所述电化学电池可为能弯曲的和能扭曲的，以形成非平面形状。可将该蓄电池集成在柔性的电子矩阵(electronics matrix)中。其可适用于对作为分布式网络节点的设备或者医疗设备或者其它便携式或个人电子设备或者微型电子设备进行供电。在一些实施方式中，潜在的应用可例如用作用于假肢的“皮肤”，或者用作航空器机身或机翼“表皮(skin)”，或者用作帐篷衬里。
一些实施方式的一些方面可包括可具有简单的制造工艺并且在运行方面高度有效的可再充电的或一次、柔性电化学电池。
在一些实施方式中，电化学能量电池可具有至少一个伽伐尼电池，所述伽伐尼电池包括：
■阳极单元，
■阴极单元，
■在所述电极单元之间并且与所述电极单元两者接触的电解质体，和
■能透过的、电绝缘的隔板层，其被所述电解质体所饱和或者包含所述电解质体并且以与所述阳极单元和阴极单元两者接触以使它们与所述电解质体接触的方式置于所述电池内。
所述阴极单元可包括悬浮在电解质体中并且涂铺在阴极集流体结构上面的阴极材料，所述阴极材料包含水合氧化钌粉末和一种或多种如下添加剂的粉末混合物：所述添加剂用于提高电导率和/或用于增强对蓄电池行为有益的化学和电化学反应或者用于抑制对蓄电池行为有害的反应。所述阴极单元可(替代地)具有在充当阴极集流体的导电的、化学惰性的薄的材料上的阴极材料的涂层。所述阳极单元可包括由可氧化的金属与任选的如下添加剂形成的结构：所述添加剂用于提高电导率和/或用于增强对蓄电池行为有益的化学或电化学反应或者用于抑制对蓄电池行为有害的反应，其中该结构可包括单独的所述整个阳极单元，或者所述阳极单元可由进行电接触的阳极集流体和作为阳极活性材料的某种形式的可氧化的金属构成。所述隔板层可包括对于液体中的离子而言多孔的且不导电的材料。
在一些所述电化学能量电池的这些实施方式中，所述隔板层包括玻璃纤维滤纸，净室级薄纸，苯乙烯接枝的氟化的乙烯丙烯，一定类型的可商购获得的隔板或膜材料例如CelgardTM或AMCTM，用甘油或任何其它胶凝用和增稠用试剂(例如琼脂、羧甲基纤维素、胶质、角叉菜胶或者光聚合的丙烯酸类水凝胶)制备的凝胶化材料的薄层，或者可成型以满足所述电池的技术指标(qualification)的任何其它薄的结构。所述隔板层可用表面活性剂或其它方法处理，以增强电池性能和防止由于枝晶形成而引起的蓄电池性能退化。所述隔板层包含这样的凝胶：所述凝胶用胶凝剂和电解质添加剂使用一种电解质变体或另一液体制造，从而得到离子导电的、电绝缘的凝胶。该选项也可将电解质体实施成装在凝胶隔板体中，虽然仍可使用额外的电解质。本文中指的是用于构成电解质变体并且由电解质液体获得凝胶的材料。前述添加剂可提高阴极或阳极侧的电导率，并且可为如下物质的颗粒：活性炭、碳纳米管、石墨烯、其它基于碳的颗粒，或者可为可商购获得的蓄电池添加剂的颗粒。对于阴极侧的电导率增强性添加剂，阴极材料中导电添加剂与水合氧化钌的体积比可在0%:100%到100%:0%之间变化。阴极侧的电导率增强性添加剂可包括非氧化性金属(例如金)，且阳极侧的电导率增强性添加剂也可包括金、铝、镍、锡，以及其它氧化性或非氧化性金属。阴极材料中电导率增强性添加剂与水合氧化钌的体积比可为50%:50%。针对阴极材料的用于增强化学和电化学反应的前述添加剂可对于蓄电池行为或者对于抑制对蓄电池行为有害的反应是有益的，并且可为琼脂、蔗糖、山梨糖醇、铂、钯、氧化铱、氧化铟、磁铁矿、NafionTM、金属-官能化的碳纳米管(例如，镀镍的碳纳米管)、二氧化钛、碳化钨、氯化钠或其它材料，以及低分子量或高分子量聚乙二醇。所包括的NafionTM的量可在1mL/cm2活性区域到5mL/cm2活性区域之间变化，并且溶液中NafionTM的组成可在0.05%到4%体积之间变化。针对阳极材料的用于增强化学和电化学反应的前述添加剂可对于蓄电池行为或者对于抑制对蓄电池行为有害的反应是有益的，并且可为氧化铟、氧化铱、氧化锌、聚苯胺、聚吡咯、结晶硼酸、柠檬酸、乙酸或者其它无水酸材料、各种表面活性剂(例如十二烷基硫酸钠、十二烷基三甲基氯化铵或十二烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇)或其它材料。
在所述电化学能量电池的一些实施方式中，阴极或阳极集流体结构可包括以下：
●如下的薄层：石墨箔、石墨网、碳布、碳纳米泡沫，或者任何涂布有基于碳的墨或基于碳的添加剂的柔性材料，或
●薄的铜或铝或任何其它金属的网或箔，其涂布有导电的、化学绝缘的聚合物(例如聚吡咯或聚苯胺)，或
●涂布有导电的、电绝缘的聚合物(例如聚吡咯或聚苯胺)的薄的聚脂薄膜或者其它类型的塑料箔，或
●涂布有导电的、电绝缘的聚合物(例如聚吡咯或聚苯胺)的任何柔性材料。
所述阴极或阳极集流体结构可为任意形状因子，包括片材(平面的)、块、棒等。可对所述阴极或阳极集流体的表面进行改性以获得槽纹、锯齿、凹槽或孔，以通过扩大阳极/阴极集流体与阳极/阴极活性材料之间的接触面积而使蓄电池的活性表面积扩大和最大化。
在所述电化学能量电池的一些实施方式中，阴极单元由以下制成：
○阴极集流体以及涂铺在所述阴极集流体上的悬浮在电解质中的阴极活性材料和任选的添加剂的糊，或
○阴极集流体以及被按压穿过所述阴极集流体的网孔的(在使用网型结构来形成所述阴极集流体的情况下)悬浮在电解质中的阴极活性材料和任选的添加剂的糊，或
○在阴极集流体上的阴极活性材料的涂层可通过使用如下获得：基于朗缪尔-布罗杰特的涂布、丝网印刷、喷墨印刷、基于气溶胶的印刷、凹版涂布、反向凹版涂布或者用于该涂层的任何其它印刷、沉积、涂漆或涂布技术。
所述涂层可为多层涂层，例如与添加剂混合的阴极活性材料的一个或多个层；或者阴极活性材料的一个或多个层，接着为阴极添加剂的一个或多个层，接着为阴极活性材料的一个或多个层，或者任意可想到的层顺序和数目的组合。在一些实施方式中，各层涂层可小于10密尔(250μm)厚。
所述阴极单元可具有这样的涂层：其任选地通过将所述涂层加热至100°C-300°C的温度0.5小时-3小时的时间的方法，对所述涂层退火而进行处理；和/或所述阴极单元可具有在构成电化学电池之前顶部涂布有导电添加剂薄层的涂层。
在一些实施方式的一些方面中，所述电化学能量电池可具有这样的电解质体：其为酸性的，具有低于7的pH；或者所述电解质体可为碱性的，具有高于8的pH。所述电解质体可包括来自如下的材料：乙二醇、甘油、丙二醇、蒸馏(去离子)水、硼酸、柠檬酸、酒石酸、乙酸、其它有机酸、盐酸、硫酸、高氯酸、硝酸、正磷酸、硼酸或其它无机酸、氯化锌、硝酸锌、乙酸锌、高氯酸锌、氯化钠、硫酸铵、氯化铵、其它金属盐、四甲基氯化铵、四乙基氯化铵、四丁基氯化铵或其它季铵盐、氢氧化铵、氢氧化钠、氢氧化钾或其它碱，以及其它溶剂、酸、碱和盐。
在一些实施方式的一些方面中，所述电解质体包括来自如下的添加剂：氯化钠、氯化钾、柠檬酸钠、磷酸钠、磷酸钾、氧化锌、柠檬酸锌、蔗糖或葡萄糖、山梨糖醇、氧化锌、氧化铟、氧化铱、铂、钯、二氧化钛、碳化钨或金属增强的碳纳米管(例如镀镍的碳纳米管)、聚乙二醇和其它材料，以及其它添加剂。这些添加剂可用于提高电解质的离子电导率，和/或增强对蓄电池行为、性能和能量产生有益的化学或电化学反应，和/或抑制对蓄电池行为、性能和能量产生有害的化学或电化学反应，或者这些添加剂可充当表面活性剂以增强电解质体与阳极及阴极单元之间的接触。这些添加剂还可用于防止形成可影响蓄电池性能的寄生结构，例如枝晶。所述电解质体可包括用胶凝剂(纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素、琼脂、胶质、明胶、羧甲基纤维素或其它胶凝剂和任选的增稠剂和表面活性剂)和如上所述那样形成的电解质液体制成的凝胶。
在一些实施方式的一些方面中，所述阳极单元为可氧化的金属的薄层、片材、箔或网，并且所述可氧化的金属可选自锌(Zn)、铝(Al)、锡(Sn)或铅(Pb)或者能够供应电子用于阳极行为的其它金属。在一些实施方式中，所述阳极单元由阳极集流体和悬浮在电解质中并且涂铺在所述阳极集流体上或者被按压穿过所述阳极集流体的可氧化的金属和添加剂的糊制成，或者所述阳极单元由涂布有可氧化的金属和任选的添加剂的阳极集流体制成，其中该涂层是通过溅射涂布、热喷射沉积、气刷、其它基于气溶胶的方法、基于朗缪尔-布罗杰特的涂布、凹版或反向凹版印刷、喷墨印刷、丝网印刷或者对于所述涂层而言起作用的任何其它涂布、沉积、涂漆或印刷方法而获得的。所述涂层可为多层涂层，例如，与添加剂或其它金属混合的可氧化的金属的一个或多个层；或者可氧化的金属的一个或多个层，接着为阳极添加剂或其它金属的一个或多个层，接着为可氧化的金属的一个或多个层，或者任意可想到的层顺序和数目的组合。各层涂层可小于10密尔(250μm)厚。所述阳极单元可由通过将可氧化的金属的粉末和任选地添加剂在超过10000psi的高压下压制而制成的厚片或圆片制成。
在一些实施方式的一些方面中，所述阳极集流体可包括如下：
○可氧化的金属的网，或
○涂布有导电的、化学惰性的聚合物(例如聚苯胺或聚吡咯)的金属网，或
○涂布有导电的、化学惰性的聚合物(例如聚苯胺或聚吡咯)的聚脂薄膜或其它类似的塑料材料的薄的箔，或
○碳布或石墨网的薄层。
可氧化的金属的粉末与添加剂的比例可在100%:0%和0%:100%之间变化。所述添加剂可选自氧化锌、琼脂、氧化铟、氧化铱、蔗糖、葡萄糖、硼酸、其它弱有机酸、聚苯胺、聚吡咯、各种表面活性剂或其它材料。
在一些实施方式的一些方面中，所述电化学能量电池可包括正极引线结构(正极接触头)和负极引线结构(负极接触头)，从而容许将电流传输到所述电化学能量电池中和从所述所述电化学能量电池传输出电流，其各自分别地电连接至阴极单元和阳极单元之一。
在一些实施方式的一些方面中，所述电化学能量电池可包括包装用/密封用结构，其将其它蓄电池部件与环境化学地隔离并且使除了所述正极和负极引线接触头之外的其它蓄电池部件与环境电绝缘，其结构由电绝缘的和化学惰性的、薄的且任选地柔性的材料(例如聚脂薄膜或其它类型的塑料，其可具有或可不具有自粘合性的特征)形成。
在一些实施方式的一些方面中，所述包装结构的隔离性质可通过如下产生：
○热密封，或
○通过化学密封，或
○使用商品胶、粘合剂或环氧树脂，或
○使用超声焊接，或
○通过使用激光焊接，或
○通过使用其它机械密封方法，例如夹持(clamping)，或
○这些方法的组合。
一些实施方式的一些方面涉及制造薄的柔性的电化学能量电池的方法，其涉及通过阳极中央型袋式蓄电池方法形成至少一个蓄电池。所述阳极单元、阴极单元、电解质体和包装包括任意在本文中描述的替代结构。可将所述阳极单元置于由被电解质体所浸渍的隔板单元制成的袋中并且包裹在阴极单元中，或者所述阳极单元可在两侧被凝胶型隔板所覆盖并且被包裹在阴极单元中。
一些实施方式的一些方面涉及制造薄的柔性的可再充电的电化学能量电池的方法，其中所述方法涉及通过阴极中央型袋式蓄电池方法形成至少一个蓄电池。对于该方法，阴极单元、阳极单元、电解质体和包装可为任意在本文中描述的替代结构。将所述阴极单元置于由被电解质体所浸渍的隔板单元制成的袋中并且包裹在阳极单元中，或者所述阴极单元在两侧被凝胶型隔板所覆盖并且被包裹在阳极单元中。
一些实施方式的一些方面涉及电化学能量电池，其具有阳极单元、阴极单元和夹在阳极单元和阴极单元之间的电解质体。所述电池可被折叠为两折、三折、四折或更多折，以降低电池的物理表面积，同时使有效的活性面积保持相同，其中所述阴极单元可包括具有水合氧化钌(RuO2.xH2O)粉末与活性炭(AC)颗粒的粉末混合物的阴极材料。所述电池可类似于手风琴式折叠型设计。
一些实施方式的一些方面描述了制造所述电化学能量电池的方法，包括通过袋式或折叠式蓄电池方法形成至少一个蓄电池，其中所述阴极单元、阳极单元、电解质体和包装可为任意在本文中描述的替代结构。如果在蓄电池结构中实施袋式或折叠式设计，例如，该电化学能量电池的厚度范围可为如下：
●每一个折或袋面为1cm或更小，或
●每一个折或袋面为1mm或更小，或
●每一个折或袋面为100μm(例如，0.1mm)或更小。
在一些实施方式的一些方面中，电化学能量电池包括以下：
○包括如下的阴极材料：水合氧化钌颗粒和活性炭颗粒，以及任选地电导率增强性或者性能增强性添加剂的粉末状混合物，其一起悬浮在电解质中；和阴极集流体，所述阴极集流体包括导电片材或者导电的网或箔或棒或以上描述的类型，所述阴极材料涂铺在所述阴极集流体上并且如果对于所述阴极集流体使用网型结构，则所述阴极材料被压入到所述网的孔中。
○包括如下的阴极材料：水合氧化钌颗粒和活性炭颗粒的粉末状混合物，以及任选地涂布在所述粉末状混合物上或者与所述粉末状混合物混合的电导率增强性或性能增强性添加剂；和阴极集流体，其包括导电片材或导电的网或箔或棒或以上描述的类型，所述阴极材料涂布在所述阴极集流体上。
○至少一个蓄电池型电池，包括：
■阳极单元；
■阴极单元；和
■夹在阳极和阴极单元之间的第一电解质体；
●所述电解质体透过隔板材料。所述阴极单元包括具有水合氧化钌(RuO2.xH2O)粉末与活性炭(AC)颗粒的粉末混合物的阴极材料，或者所述阴极单元包括具有水合氧化钌(RuO2.xH2O)粉末与本文中所列出的其它电导率增强性添加剂的粉末混合物的阴极材料。
●将所述阴极材料与悬浮在第二电解质体中的电导率增强性添加剂混合，其中将该阴极材料沉积在或涂布到阴极集流体上，并且其中这样的添加剂包括活性炭、碳纳米管、石墨烯、碳纳米泡沫和碳纤维。
在一些实施方式的一些方面中，所述电化学能量电池可包括具有高容量的薄的柔性蓄电池，其具有对于电池中的电化学反应而言的活性表面，其中所述高容量是通过经由使用，例如，悬浮在电解质体中的、水合氧化钌颗粒和活性炭颗粒或本文中描述的其它添加剂的粉末状混合物使活性表面积最大化而获得的，并且可对所述RuO2.xH2O和活性炭(或其它电导率增强性添加剂)的颗粒进行预处理以获得具有高的孔隙率和每单位重量的表面积的颗粒。
在一些实施方式的一些方面中，实施方式可涉及：至少一个薄的柔性蓄电池单元；和任意数量的柔性的薄的蓄电池型电池，其在单个包装内彼此堆叠或者单独包装，或者在单个包装内以另一几何设置组合，并且串联或并联连接，所述连接形成于包装内或者包装外或者为这两种途径的组合。在所述电化学能量电池的一些实施方式中，所述薄的阳极单元包括：
●可氧化的金属(包括锌、铝、锡或铅或其它具有合适的电化学性质和将电子给予外部电路的能力的金属)的层，其中所述可氧化的金属包括该可氧化的金属的片材或箔，或
●在柔性的导电的背衬材料上的溅射涂布或热涂布的金属粉末层，或者在柔性的导电的背衬材料上用任何合适的涂布方法涂布的金属粉末层，或
●通过施加高压而压成厚片或圆片的金属粉末，或
●通过添加少量电解质而形成为糊并且悬浮在阳极集流体上面或者涂铺在阳极流体体上面的可氧化的金属的粉末和任选的添加剂(例如本文中描述的那些)，所述阳极集流体包括片材或网结构或者如本文中描述的任意其它结构。
在所述电化学能量电池的一些实施方式的一些方面中，所述阴极单元包括如下阴极材料，所述阴极材料包含以体积关系混合的水合氧化钌颗粒和活性炭颗粒(或者如本文中描述的其它电导率增强性材料)的粉末混合物，其中所述粉末混合物悬浮在电解质体中以形成糊，且其中粉末混合物可在水合氧化钌粉末和活性炭粉末之间的一定的体积比范围内变化。在一些实施方式中，所述粉末混合物中RuO2.xH2O粉末和活性炭粉末的体积比可在0%:100%体积比到100%:0%体积比范围内变化。在一些实施方式中，一种电解质体与所述阳极单元、所述阴极单元，以及其中悬浮所述粉末混合物的另一电解质体接触，其中电解质体包括以下：
●从水到水-有机混合物的一种或多种溶剂，包括如下的一种或多种：乙二醇、丙二醇、甘油或低分子量聚乙二醇和弱酸(例如硼酸、柠檬酸、酒石酸或乙酸)，和/或强酸(例如盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸或正磷酸)，和
●盐混合物，包括以下的一种或多种：氯化锌、乙酸锌、高氯酸锌、硝酸锌、柠檬酸锌、氯化铵、硝酸铵、乙酸铵、硫酸铵、氯化钠、高氯酸钠、氯化钾或柠檬酸钠，或碱(例如氢氧化铵)。
所述电化学能量电池中的溶液可包括：
●约34-48%(体积)的乙二醇或丙二醇或它们的混合物、31-38%硼酸、12-18%柠檬酸和每100mL电解质溶液0.5-1.2mL氢氧化铵的混合物，或
●39-45%(体积)甘油、25-39%硼酸、7-21%柠檬酸和1-2%氯化钠的混合物，或
●9-13%(体积)柠檬酸和7-11%乙二醇的混合物，或
●23.5-30.5%(体积)柠檬酸和/或69.5-86.5%甘油的混合物，或
●25%的浓盐酸(36.5-38.0质量%)水溶液、30-35%乙二醇、24-27%硼酸和13-16%柠檬酸的混合物，或
●6.5-9.5质量%柠檬酸、16.2-18.6质量%柠檬酸钠(其形成缓冲液)和3-5体积%的含水盐酸(36.5-38质量%)的混合物，或
●7.8-12.5%(质量)氯化锌和9.2-15.2%氯化铵(质量)在去离子水中的溶液和加入到100mL溶液中的1.5-3.2mL盐酸的混合物，或
●7.5-22.5%(质量)乙酸锌和8.9-14.6%氯化铵(质量)在去离子水中的溶液和加入到100mL溶液中的0.5-2.1mL盐酸或2.2-3.4mL冰乙酸的混合物，或
●8.8-25.9%(质量)乙酸锌和6.2-9.2%硫酸铵(质量)在去离子水中的溶液和加入到100mL溶液中的0.5-1.2mL硫酸或3-6mL正磷酸的混合物，或
●5.3-8.2%(质量)高氯酸锌和4.2-8.4%硫酸铵(质量)或8.8-12.2%(质量)在去离子水中的溶液和加入到100mL溶液中的0.2-0.8mL硫酸或0.5-0.6mL高氯酸或1.6-2.8mL正磷酸或2.5-4.5mL冰乙酸的混合物。
在该溶液中，“硼酸”可通过将5g或更少的硼酸晶体溶解在100mL水中制备，“柠檬酸”可通过将50g或更少的柠檬酸晶体溶解在100mL水中制备，并将所加入的乙酸滴入以调节酸性(任选的)或者任何其它组成。在所述电化学能量电池中，所述电解质可包括不同量的如下的添加剂：氯化钠、氧化铟、氧化铱、柠檬酸钠、磷酸钠、磷酸钾、氧化锌、NafionTM、琼脂、蔗糖或葡萄糖、聚乙二醇(PEG200、400、1000、3350或6000)或其它添加剂。而且，在所述电化学能量电池中，所述溶液可包括溶解在去离子水中的强碱和一种或多种盐，其中实例包括但不限于以下：
●在去离子水中的18.4-22.8%(质量)氢氧化钠，或
●在去离子水中的16.8-24.4%(质量)氢氧化钠和6.8-10.2%(质量)氯化锌，或
●在去离子水中的22.6-30.2%(质量)氢氧化钾，或
●在去离子水中的20.4-28.5%(质量)氢氧化钠和5.4-9.6%(质量)氯化锌。
在所述电化学能量电池中，所述溶液可包括溶解在有机溶剂中或者水-有机溶剂混合物中的一种或多种季铵盐，其中实例包括但不限于以下：
●在乙二醇或丙二醇中的20.4-25.8%(质量)四甲基氯化铵，或
●在乙二醇或丙二醇中或者在乙二醇和丙二醇的1:1(体积)混合物中的19.4-25.8%(质量)四乙基氯化铵，或
●在乙二醇或甘油中的32.4-42.6%(质量)四丁基氯化铵，或
●在乙二醇或丙二醇中或者在乙二醇和丙二醇的2:1(体积)混合物中的12.4-16.2%(质量)四甲基氯化铵和10.5-14.5%(质量)四乙基氯化铵，或
●在乙二醇中的5.4-9.1%(质量)四甲基氯化铵和4.3-6.8%(质量)四乙基氯化铵和9.8-12.4%(质量)四丁基氯化铵，或
●在85-90%(体积)乙二醇和10-15%(体积)去离子水中的18.2-23.5%(质量)四甲基氯化铵，或
●在80-89%(体积)乙二醇和11-20%(体积)去离子水中的18.2-23.5%(质量)四乙基氯化铵，或
●在88-92%(体积)乙二醇和8-12%(体积)去离子水中的28.6-39.2%(质量)四丁基氯化铵。
所述电化学能量电池还可包括能透过的电绝缘的隔板层，其被所述电解质所饱和并且夹在阳极单元和阴极单元之间，在一侧与阴极材料相邻和在另一侧与阴极材料相邻，其中所述隔板层为离子导体(例如，液体中所包含的离子能透过的材料)，并且是不导电的；所述隔板层由包括如下的材料形成：玻璃纤维滤纸、净室级薄纸、苯乙烯接枝的氟化的乙烯聚丙烯、CelgardTM隔板、AMCTM隔板、用水或甘油制备的明胶的片材、由其它溶剂(包括本文中所描述的电解质组合物)和其它类型的胶凝剂制备的凝胶的片材、各种尺寸的玻璃珠、NafionTM或者其它离子传导膜。所述隔板层可包括凝胶体，所述凝胶体是通过使用胶凝剂(例如纤维素、琼脂、羧甲基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素、角叉菜胶、胶质、明胶或者任意其它胶凝剂或这些的组合)、作为液体基质的具有或不具有添加剂(例如本文中所述)的电解质体，并且任选地通过添加增稠剂(例如甘油)和表面活性剂(例如聚乙二醇、TritonTM或者起到这样用途的其它材料)而获得的。本文中所描述的隔板层可为通过丙烯酸类聚合物(包括丙烯腈和丙烯酸)与引入到所述聚合物中的含水电解质溶液的混合物的光聚合获得的水凝胶体。
在一些实施方式的一些方面中，制造柔性的薄的电化学电池的方法涉及如下：
○由如下形成预定尺寸的背衬层：
■柔性的石墨箔，或
■柔性的石墨网或碳布，或
■涂布有导电的、化学惰性的聚合物(例如聚苯胺或聚吡咯)的金属或塑料的柔性的、薄的箔或网或片材，或
■涂布有基于碳的染料或涂料(paint)或墨的金属或塑料的柔性的、薄的箔或网或片材，或者由任意在本文中对于集流体结构所描述的材料形成；
○在所述背衬层的各自表面上确定预定的活性区域；
○由预定量的水合氧化钌粉末和活性炭粉末混合得到粉末混合物；
○由所述粉末混合物和电解质制备糊；
○将所述糊沉积在所述背衬层的活性区域上；和
○在当使用网型结构作为背衬层的情况下，将所述糊压入到所述网的线之间的空间中；从而形成其背衬层被配置成充当集流体的阴极单元；
○通过如本文中所描述的任意方法或者方法的组合形成阳极单元；
○由能透过的电绝缘的材料形成预定尺寸的隔板层；
○将所述隔板层安置在所述阴极单元上与沉积在所述活性区域上的糊或者在所述活性区域上产生的涂层相邻；
○将所述隔板层用电解质浸渍；和
○将所述金属阳极单元附着至所述阴极单元，其中将所述隔板层夹在其间。
在一些实施方式的一些方面中，一种方法涉及制造柔性的、薄的电化学电池，其利用通过用由颗粒形成的阴极材料涂布薄的、导电的、化学不活泼的材料而构成的阴极单元，其中所述涂布包括基于朗缪尔-布罗杰特的涂布、丝网印刷、喷墨印刷、基于气溶胶的印刷、凹版涂布或反向凹版涂布。该方法进一步涉及：
●通过如本公开内容中其它地方描述的任意方法或者方法的组合形成阳极单元；
●由能透过的电绝缘的材料形成预定尺寸的隔板层；
●将所述隔板层安置在所述阴极单元上与分散在所述活性区域上的糊相邻；
●将所述隔板层用电解质浸渍；和
●将所述金属阳极单元附着至所述阴极单元，其中将所述隔板层夹在其间。
在一些实施方式的一些方面中，一种方法涉及制造柔性的薄的电化学电池的阳极单元的方法，所述方法涉及以下：
○使用阳极集流体和阳极材料制备阳极单元，其中所述阳极集流体由以下形成：
■通过导电的、化学惰性的聚合物(例如聚吡咯或聚苯胺)涂布的金属、塑料或其它材料的薄的柔性的层、箔、片材或网，或
■通过基于碳的墨或涂料涂布的金属、塑料或其它材料的薄的柔性的层、箔、片材或网，或
■导电的、化学惰性的聚合物的薄的、柔性的层。
○由可氧化的金属材料(包括锌或铝)的粉末混合物制备阳极材料，其包含添加剂以提高电导率和改善糊成型性，或
○由可氧化的金属材料的片材、箔或网制备阳极材料，或
○通过将可氧化的金属材料的粉末和添加剂在高压下压制成厚片或圆片而制备阳极材料，和
○通过视情况而定将阳极材料置于、涂布或附着在阳极集流体上，使得确保阳极材料和阳极集流体之间的电接触，而将阳极材料与阳极集流体组合。
所述方法还可涉及以下：
●由阳极材料粉末混合物和电解质制备糊，并将其涂铺在阳极集流体上以制备阳极单元，或
●当将网型结构用于阳极集流体时，涂铺该糊并且将其压入网的线之间，或
●视情况而定将其涂布、沉积或涂漆在阳极集流体上面，使得确保阳极材料和阳极集流体之间的电接触。
在该方法中，阳极集流体和阳极材料可包括相同结构，其可为由阳极金属形成的薄的柔性的箔或网，从而形成阳极单元，或者为通过施加超过10000psi的压力而将可氧化的金属的粉末和阳极添加剂压制成厚片或箔或圆片，从而形成阳极单元。
一些实施方式的一些方面涉及制造电化学能量电池的方法，其中所述方法涉及：在朝外的阴极集流体表面(即，不与隔板和电解质体接触的表面)上放置底部密封层，使得底部密封层的边缘延伸超出阴极集流体边缘并且超出隔板边缘。所述方法涉及放置附着在阴极集流体的底部和底部密封层之间的第一接触条，所述接触条的一个末端延伸超出其底部密封层的边缘；或者在阴极集流体表面上面某处的底部密封层中开孔，并且将该孔用导电材料(例如导电的环氧树脂)填充，并且将接触条附着至该材料以形成正极接触头。所述方法还涉及在阳极集流体或金属阳极层的远离隔板和电极体的表面上放置顶部密封层，使得顶部密封层的边缘延伸超出阳极单元边缘并且超出隔板边缘；或者在阳极单元表面上面某处的底部密封层中开孔，并且将该孔用导电材料(例如导电环氧树脂)填充，并且将接触条附着至该材料以形成负极接触头。在电池周边处将顶部密封层和底部密封层彼此粘合，从而形成包封所述电池的密封包装。在折叠式或袋式结构的情况下，所述方法涉及使用这样的接触条，其附着至置于袋内的电极单元并且通过袋口延伸到外面，其中该第二接触头是通过与形成所述袋外部的电极单元直接接触而形成的，并且该外部的袋电极的边缘彼此密封，并且在所述袋的开口或口处以电绝缘方式形成密封以将来自电极单元内部的接触条的至少一个与电极单元外部隔开，从而形成包封所述电池的密封包装。所述电化学电池是能弯曲的和能扭曲的，以形成非平面形状。
在一些实施方式的一些方面中，所述电化学能量电池被配置用于还原-氧化(氧化还原)反应以在电极层之一(或两者)和电解质体的界面处发电。所述电化学电池可小于1mm厚度并且重量小于5克，并且所述电池可为环境安全的和无毒的。电池厚度相对于在其结构中存在的阴极/电解质表面的数目可小于1mm，电池重量相对于在其结构中存在的阴极/电解质表面的数目可小于5克。
在一些实施方式的一些方面中，所述薄的柔性蓄电池型电池或电化学能量电池可由多个包装在一起的薄的柔性蓄电池型电池组成，其可被集成到柔性的电子系统、设备或矩阵中，并且其可为本文中描述的蓄电池或电化学能量电池。一些实施方式具有如下薄的柔性蓄电池：其适用于对分布式网络节点设备或医疗设备或便携式或个人电子设备供电，并且其可为本文中描述的蓄电池或电化学能量电池。一些实施方式可具有如下薄的蓄电池或电化学电池：其可为可再充电的并且需要低的充电电压，其中该低的电压低于1.5伏，并且其可为本文中描述的蓄电池或电化学能量电池。在一些实施方式中，所述电化学能量电池可具有高容量，其中充电容量达到或超过1mAh/cm2活性面积或者其中充电容量达到或超过10mAh/cm2活性面积。
在一些实施方式的一些方面中，电化学能量电池可包括以下：
○用任意在本文中描述的方法制备的阳极单元，
○用任意在本文中描述的方法制备的阴极单元，
○在两电极单元之间并且接触这两电极单元的电解质体，其使用任意在本文中描述的方法制备，
○用任意在本文中描述的方法制备的离子能透过的电绝缘的隔板，
○用任意在本文中描述的方法制备的化学惰性的和电绝缘的包装结构，
○负极引线和正极引线(接触头结构)，其分别电连接至阳极单元和阴极单元并且延伸到包装结构的外部，
○所述电化学能量电池的如下最终形状因子：其具有除了平面形状因子之外的形状因子，例如弯曲、扭曲、卷绕成圆柱形、折叠或形成为块的形状因子，和
○其中所述电化学能量电池还可为可再充电的并且需要低于1.5伏的低的充电电压的性质。
针对可配置的电化学电池并且出于一种或多种性质(包括以下性质)，所述电解质体具有以下组成：
a.其可被设计成增强电池容量，例如通过如下进行：通过水合氧化钌活性阴极材料实现从外部电路更高的速率和净量的电子接收，
b.其可被设计成增强电池循环寿命，例如通过如下进行：实现并且增强容易可逆的阴极反应，
c.其可为包括如本申请中其它地方描述的各种盐、添加剂和有机和无机酸的含水溶液，
d.其可为如在本申请中其它地方描述的有机溶剂和各种盐、添加剂和有机和无机酸的溶液，和/或
e.其可通过添加胶凝剂(例如琼脂、羧甲基纤维素或者如在本公开内容中其它地方提及的其它胶凝剂)而制备成凝胶形式。
以上描述旨在例示可能的实施方式并且不是限制性的。多种变型、改进和替代方案将变得明显。例如，可用与所显示和描述的那些方法步骤等同的方法步骤将其代替，可对单独描述的要素和方法进行组合，并且描述为离散的方法学可跨越许多算法技术。虽然本公开内容包含许多细节，但是这些不应被解释为限制可要求保护的内容，而宁可被解释为对特定实施方式所特有的特征的描述。在本说明书中在各单独实施方式的范围内描述的某些特征也可在单个实施方式中组合实施。反之，在单个实施方式的范围内描述的各种特征也可在多个实施方式中单独地或者以任何合适的子组合来实施。而且，虽然特征可在上文中被描述为以特定组合起作用并且甚至最初照此要求保护，然而来自所要求保护的组合的一个或多个特征可在一些情况下从所要求保护的组合中剔除，并且所要求保护的组合可涉及子组合或者子组合的变型。类似地，虽然操作在附图中是以特定顺序描述的，然而这不应被理解为，为了实现期望的结果，要求这样的操作以所显示的特定顺序或者以相继的顺序进行，或者进行所有所图示的操作。因此，本公开内容的范围不应仅以以上的具体描述为基准来确定，而是应以所附权利要求以及其等同物的全部范围为基准来确定。

Claims (39)

1.电化学能量电池，包括：
至少一个伽伐尼电池，所述伽伐尼电池包括：
阳极单元；
阴极单元；
在所述阳极单元和阴极单元之间并且接触所述阳极单元和阴极单元两者的电解质体；和
隔板层，其包括所述电解质体并且在所述电池内放置成接触所述阳极单元和阴极单元两者以使所述阳极单元和阴极单元接触所述电解质体，
其中所述阴极单元包括包含水合氧化钌粉末和一种或多种添加剂的粉末混合物的阴极材料，
其中所述阳极单元包括由可氧化的金属形成的结构，和
其中所述隔板层包括对于液体中的离子而言多孔的且不导电的材料。
2.权利要求1的电化学能量电池，其中所述隔板层包括被所述电解质体所饱和的能透过的、电绝缘的隔板层。
3.权利要求1的电化学能量电池，其中所述一种或多种添加剂包括活性炭。
4.权利要求1的电化学能量电池，其中所述阴极材料被配置成使得所述电池能够具有包括如下的一种或多种性质：在所述电池中具有提高的电导率水平的第一性质，提高与蓄电池的运行有关的化学和电化学反应的速率水平的第二性质，或者抑制对该蓄电池有害的一种或多种反应的第三性质。
5.权利要求1的电化学能量电池，还包括阴极集流体结构，其中将所述阴极材料悬浮在所述电解质体中并且涂铺在所述阴极集流体结构上面。
6.权利要求1的电化学能量电池，其中所述阴极单元包括在充当阴极集流体的导电的、化学惰性的材料上的所述阴极材料的涂层。
7.权利要求6的电化学能量电池，其中所述阴极材料的涂层是如下中的至少一种的产物：基于朗缪尔-布罗杰特的涂布、丝网印刷、喷墨印刷、基于气溶胶的印刷、凹版涂布、反向凹版涂布和沉积。
8.权利要求1的电化学能量电池，其中所述阳极单元的结构由所述可氧化的金属和对所述电池的一种或多种性质有贡献的添加剂形成，所述性质包括：与提高所述电池中的电导率水平有关的性质，与提高与蓄电池性能有关的化学反应或电化学反应的速率有关的性质，与降低所述电池中对蓄电池性能有害的反应的速率有关的性质。
9.权利要求1的电化学能量电池，其中整个所述阳极单元由一定形式的所述可氧化的金属形成为阳极集流体，并且还包括电接触头，其中所述电接触头包括所述可氧化的金属或另一导电材料。
10.权利要求1的电化学能量电池，其中所述阳极单元的一部分形成为阳极集流体，其中所述阳极集流体被一定形式的作为电接触头的所述可氧化的金属或者另一导电金属覆盖、涂布或者与之接触。
11.权利要求1的电化学能量电池，其中所述电解质体包括影响与蓄电池有关的化学和电化学反应的溶剂和溶质。
12.权利要求1的电化学能量电池，其中所述电池被配置为作为蓄电池运行，其中所述阴极材料具有在其上发生蓄电池运行的有效表面区域，其中所述阴极材料的所述有效表面区域影响所述蓄电池的性能水平，和其中所述有效表面区域大于所述电池的覆盖区。
13.权利要求1的电化学能量电池，其中所述电池被配置成作为蓄电池运行，其中所述蓄电池包括折叠式设计结构或者具有基本上安置于所述蓄电池的袋式结构中的所述阴极单元或所述阳极单元。
14.权利要求1的电化学能量电池，其中所述电化学能量电池被配置成作为蓄电池运行，其中所述阴极材料具有影响所述蓄电池的性能水平的有效表面区域，且其中所述有效表面区域的尺寸作为如下中的至少一种的函数而确定：所述阴极材料的材料性质、水合氧化钌颗粒的孔隙率、活性炭颗粒的孔隙率、所述水合氧化钌和活性炭颗粒的尺寸或者涉及将所述电池置于超声浴中的混合方法。
15.权利要求1的电化学能量电池，其中所述阴极单元包括阴极集流体和涂铺在所述阴极集流体上的所述阴极材料的糊。
16.权利要求15的电化学能量电池，其中所述阴极单元还包括涂铺在所述阴极集流体上的悬浮在电解质中的添加剂。
17.权利要求1的电化学能量电池，其中所述阴极单元包括包含具有孔的网的阴极集流体，其中所述阴极单元包括被按压穿过所述阴极集流体的网的添加剂。
18.权利要求1的电化学能量电池，其中所述阴极单元包括被所述阴极材料涂布的阴极集流体。
19.权利要求1的电化学能量电池，其中所述阴极单元包括阴极集流体，其中所述阴极集流体包括导电且对于蓄电池运行而言化学不活泼的材料。
20.权利要求19的电化学能量电池，其中用于所述阴极集流体的所述材料包括石墨或碳布中的至少一种。
21.权利要求1的电化学能量电池，其中所述添加剂包括如下中的一种或多种：琼脂、蔗糖、山梨糖醇、铂、钯、氧化铱、氧化铟、磁铁矿、NafionTM、金属-官能化的碳纳米管、镀镍的碳纳米管、二氧化钛、碳化钨、氯化钠和聚乙二醇。
22.权利要求1的电化学能量电池，其中所述阴极材料还包括被配置成接收来自电路的电子和来自所述电解质体的离子，并且被配置成促进多种氧化态的另一材料。
23.权利要求1的电化学能量电池，其中所述阳极单元的所述结构形成为层、片材、箔或网的形式，其中所述可氧化的金属包括如下的至少一种：锌、铝、锡或铅。
24.权利要求1的电化学能量电池，其中所述阳极单元包括包含所述可氧化的金属的粉末的阳极活性材料层，且其中所述阳极活性材料层涂布在导电的、化学不活泼的阳极集流体上。
25.权利要求1的电化学能量电池，其中所述隔板层为电绝缘的并且能够被所述电解质体所透过以容许离子在所述阳极单元和阴极单元之间移动。
26.权利要求1的电化学能量电池，其中所述隔板层包括如下的至少一种：玻璃、纤维材料、滤纸或纸，或者电绝缘且能透过的材料。
27.权利要求1的电化学能量电池，其中所述电解质体包括如下的液体溶液或凝胶：其被配置成允许离子在所述阳极单元和阴极单元之间移动，对于蓄电池而言接受来自所述阳极单元的离子并且将离子供应至所述阴极单元。
28.权利要求1的电化学能量电池，其中将所述电解质体配置成通过具有如下性质而提高所述电池的容量水平：所述性质影响通过在所述电池中具有至少所述水合氧化钌粉末的所述阴极材料而从外部电路接受电子的速率。
29.权利要求1的电化学能量电池，其中所述电解质体包括被配置成通过支持可逆的阴极反应而提高所述电池的电池循环寿命水平的组合物。
30.权利要求1的电化学能量电池，其中所述电解质体包括如下物质的含水溶液：盐、有机酸、无机酸和其它添加剂。
31.权利要求1的电化学能量电池，其中所述电解质体包括有机溶剂和盐、添加剂、有机酸和无机酸的溶液。
32.权利要求1的电化学能量电池，其中所述电解质体包括凝胶形式，其中所述凝胶形式包括胶凝剂。
33.权利要求32的电化学能量电池，其中所述胶凝剂包括如下中的至少一种：琼脂或羧甲基纤维素。
34.包括电化学电池的设备，所述电化学电池包括：
阳极单元；
阴极单元；和
夹在所述阳极单元和阴极单元之间的第一电解质体，
其中所述阴极单元包括悬浮在第二电解质体中的至少具有氧化钌粉末与活性炭(AC)颗粒的粉末混合物的阴极材料，
其中所述电化学电池是能弯曲的和能扭曲的以形成非平面形状，和
其中所述电化学电池被配置用于还原-氧化(氧化还原)反应以在所述电极单元之一或两者的表面处发电。
35.制造柔性电化学电池的方法，所述方法包括：
形成预定尺寸的背衬层；
在所述背衬层的表面上确定预定的活性区域；
由水合氧化钌粉末和活性炭粉末混合得到粉末混合物；
由所述粉末混合物和电解质制备糊；
将所述糊沉积在所述背衬层上的所述活性区域上；
将所述糊涂覆到所述背衬层中，从而形成阴极单元，其中所述背衬层充当集流体；
形成金属阳极单元；
由能透过的电绝缘的材料形成预定尺寸的隔板层；
将所述隔板层安置在所述阴极单元上与分散在所述活性区域上的糊相邻；
将所述隔板层用电解质浸渍；和
将所述金属阳极单元附着至所述阴极单元，其中将所述隔板层夹在其间。
36.权利要求35的方法，其中所述背衬层的形成包括由涂布有导电的、化学惰性的聚合物的柔性的金属、聚脂薄膜、塑料网或箔形成所述预定尺寸的背衬层，所述聚合物包括聚苯胺或聚吡咯。
37.权利要求36的方法，其中涂覆所述糊包括将所述糊涂覆到所述背衬箔上的活性区域中，从而形成所述阴极单元。
38.权利要求35的方法，其中形成所述背衬层包括由柔性的石墨网或碳布形成所述预定尺寸的背衬层。
39.权利要求38的方法，其中所述金属阳极单元由可氧化的金属的柔性片材或箔形成，或者所述金属阳极单元由可氧化的金属的柔性网形成。
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