CN104603970A - 具有增大界面面积的碱性电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碱性电池，所述碱性电池包括具有底端和顶端的外壳和设置在所述外壳内的电极组件。所述电极组件包括单个第一电极和单个第二电极、两个电极之间的分隔体、以及电解质。所述第一电极包括中空外部主体和定位在所述外部主体内的至少一个内部主体，所述外部主体和所述至少一个内部主体在所述外壳内接合在一起以形成单个基本上均匀的结构，其具有基本上均匀的电极性能。所述第二电极包括中间主体，其至少部分地设置在所述外部主体和所述至少一个内部主体之间并与所述外部主体和所述至少一个内部主体电隔离。

Description

具有增大界面面积的碱性电池
技术领域
本发明涉及碱性电池，其具有形成增大的阳极-阴极界面面积的单个阳极和单个阴极。
背景技术
常规的圆柱形碱性锌-二氧化锰电池(也称为“碱性电池”)，例如AA电池、AAA电池、和D电池，采用包含单个阳极和单个阴极的常规筒管构造。此类常规碱性电池的倍率性能通常是有限的，这是由于在阳极和阴极之间存在的界面面积有限以及过厚的电极(阳极和阴极)。阳极-阴极界面面积的增加将提高电池的倍率性能。
为了获得阳极和阴极之间较高的界面面积而采用多个电极的电池构造是已知的；此类设计也可使用较薄的电极。例如，一种已知的设计采用多于一个阳极与单个阴极的组合或多于一个阴极与单个阳极的组合。可想象地，也可组合采用两种类型的多于一个电极。
但是此类利用多个电极的已知设计被电互连多个独立阳极和/或阴极结构的需求变得复杂，基本上在相同电极类型/极性的不同部分之间形成电并联，即，阳极–阳极连接和阴极–阴极连接，使得这些电极能够同时放电并传递能量。
例如，US 5,869,205涉及电化学电池，其具有第一电极诸如阴极，以及多个第二电极诸如阳极。在阴极内形成有多个腔，并且集流体将阳极电连接在一起。US 7,341,803涉及具有改善的高倍率和高功率放电容量的碱性电池，其中该电池具有附加的阳极或阴极。
WO 2004/095606A2涉及具有至少一个预成形的粒料的电池，该粒料设置在电池外壳内部并且包括由材料形成的外部电极部分，以在几何上将粒料限定成固体形式。粒料包括一个内部电极，其由分隔体包封并嵌入外部电极部分的材料内。WO 2005/022671A1涉及电池诸如圆柱形碱性电池，其包括内部电极，该电极由分隔体包封并具有呈折叠构型的薄横截面，内部电极形成为使得其外部轮廓大体适形于由外壳的内表面限定的轮廓。
看起来在一些上述尝试中，电极界面面积可增大并且阳极电极和阴极电极的有效厚度均可相对于普通圆柱形碱性电池的那些厚度减小。然而，这些方法将可能需要复杂和昂贵的制造工艺。复杂性和成本来自电互连多个阳极和多个阴极的需要、形成不对称的、不同心的形状的需要、和分离电池内的互连装置的需要。
因此需要具有增大电极界面面积并因此提供优异的高倍率性能–但是不需要电池内部多个阳极和阴极的互连的电池。
发明内容
本发明基于增大的电极界面面积并因此减小的有效电极厚度而提供具有优异的高倍率性能的电池设计，其还具有不需要多个阳极和阴极的互连的设计。本发明涉及碱性电池，其包括具有底端和顶端的外壳和设置在外壳内的电极组件。电极组件包括单个第一电极和单个第二电极、设置在第一电极和第二电极之间的分隔体、以及电解质。第一电极包括中空外部主体和定位在外部主体内的至少一个内部主体。外部主体和至少一个内部主体在外壳内在结构上接合在一起以在其中形成单个基本上均匀的结构，其具有基本上均匀的电极性能，例如导电性。第二电极包括中间主体，其至少部分地设置在外部主体和至少一个内部主体之间。中间主体与外部主体和至少一个内部主体是电隔离的。
附图说明
虽然在说明书之后提供了特别指出和清楚地要求保护本发明的权利要求书，但是据信通过下面的描述并结合附图可以更好地理解本发明。
图1是本发明电池的一个实施例的示意性剖视图，其包括第一电极和第二电极，示出电池的构型，其中第一电极接触用作第一电极集流体的电池外壳。
图2是本发明电池的另一个实施例的示意性剖视图，其中第一电极和第二电极的相对位置相对于图1实施例的那些位置反向。
图3是图2所示实施例的变型的示意性剖视图。
图4是本发明电池的一个实施例的示意性剖视图，其中第一电极接触由罐形成的电池外壳，并且第二电极中具有两个空的空间，每个由第一电极的一部分(内部主体)占据。
图5是沿线5-5截取的图4所示实施例的示意性剖视图。
图6是图4和5所示设计的变型的示意性剖视图，其中第一电极的三个内部主体设置在第二电极的空的空间内，相对于外部主体的纵向轴线成锐角。
图7是沿线7-7截取的图6所示实施例的示意性剖视图。
图8是本发明电池的另一个实施例的示意性剖视图，其中第二电极具有大体包括锥的形状。
图9是该电池的一个实施例的示意性剖视图，其中第二电极具有大体包括锥的形状，该锥具有凹的外侧。
具体实施方式
本发明的电池10包括外壳20。外壳20可至少部分地由例如罐形成。电池具有彼此相对的两个端：第一端或底端11和第二端或顶端12。本领域的技术人员将易于理解术语诸如“顶部”和“底部”、“上方”和“下方”等等是相对常规术语，描述在本文多个图中所示的电池。在使用中，电池10可另外取向。
外壳20可为常用于一次碱性电池的任何常规类型，并且可由任何合适的材料制成，例如镀镍冷轧钢或塑料。密封件70在图中显示为邻近顶端12，其可由例如聚酰胺(尼龙)制成。外壳20可具有常规的圆柱形形状–或可具有任何其它合适的非圆柱形形状，例如棱柱形形状。外壳20的内壁可用对电极具有低电接触电阻的材料处理，例如碳。外壳20的内壁可镀有例如镍、钴、或漆有碳负载的漆。
设置在外壳20内的电极组件包括单个第一电极30和单个第二电极40。术语“单个”在本文上下文中指示电极(不论是固体的、半固体的、或液体的)包括单个基本上均匀的结构–这与由一根或多根电线等互连的两个或多个独立电极相对。这种单个基本上均匀的结构可以整个单体形式形成或者可由两个或更多个单独部件组装形成。在后一种情况下，组装单独部件以形成单个基本上均匀的电极，其具有基本上均匀的电极性能，例如整体导电性/电阻。
第一电极30和第二电极40中的一者具有正电荷，而另一个具有负电荷。电极30，40通过设置在电极30，40之间的分隔体50彼此电隔离。任何合适的分隔体，例如常规的碱性电池型分隔体，可用于电池10。分隔体50可包括例如一层赛璐玢与至少一层非织造材料的组合。对于AA-型电池，例如分隔体50可具有小于0.30mm的湿厚度，具体地小于0.20mm并且更具体地小于0.10mm；以及小于0.10mm的干厚度，具体地小于0.07mm并且更具体地小于0.06mm。可使用安装分隔体50的任何常规方法。
第一电极30包括一个基本上中空的外部主体31和至少一个设置在外部主体31内的内部主体32。外部主体31和至少一个内部主体32在外壳20内接合在一起以形成单个基本上均匀的结构，其具有基本上均匀的电极性能，例如整体导电性。因此，既不需要，又不使用电线或类似的装置来互连第一电极30的部件。
本领域的技术人员将易于理解，当应用于本发明的电极时，术语“中空的”、“空的”、“均匀的”、“固体的”等等本文用于描述在所述元件本身之间的相对结构差异–并且不考虑电池内的电解质、插入一个或多个电极的集流体、或设置在另一个电极内的一个电极。换句话讲，这些术语描述与可能与所述元件相关联(例如在其中)的其它元件分离的一个元件结构。因此，具有插入其中的集流体的其他均匀的电极本文可描述为“均匀的”。同样地，具有内部电解质和/或另一个电极的一部分的杯形电极本文可描述为“中空的”。同样地，在电极内的空隙或空的空间本文可描述为“空的空间”–即使此类空隙在装配电池10内被另一个电极的一部分占据。
在多个实施例中，第一电极30包括一个杯形的、基本上圆柱形的、或管状的主体31，其包括竖直的、基本上圆柱形的壁31a(图1)、和至少第一(底)盘33，其具有厚度“D”。盘33基本上垂直于壁31a和之后的互连器设置。术语“竖直的”、“水平的”、“顶部”和“底部”等等是本文所用的常规描述术语，参考如本文图中所示电池10的多个元件。竖直的壁可基本上平行于电池10的纵向轴线99和电池外壳20的壁。
在图1-3的实施例中，第一电极30的内部主体32由定位在内部并与中空外部主体31同轴的基本上均匀的圆柱体形成。内部主体32接触并从第一盘33处垂下来，其互连内部主体32和壁31a以形成第一电极30的单个基本上均匀的结构，其具有基本上均匀的电极性能，例如导电性。换句话讲，中空外部主体31和内部主体32通过邻近电池10的底端11设置的至少第一末端盘33接合到一起以形成单个第一电极结构。
第二电极40包括中间主体41，其至少部分地设置在外部主体31和第一电极30的至少一个内部主体32之间。第二电极40的中间主体41与外部主体31和第一电极30的至少一个内部主体32电隔离。
在图1-3的示例性实施例中，末端盘33连同分隔体50一起将第二电极40与电池底端11的内表面分离。在这些实施例中，外壳20、外部主体31、至少一个内部主体32、和中间主体41中的每一者具有包括圆柱形壁的形状；并且外壳20、外部主体31、至少一个内部主体32、和中间主体41是同轴的，即，它们均具有共同的纵向轴线99，或轴向地对齐。
常规集流体35可插入第一电极30的内部主体32中。集流体35可为锯齿状的(图1)以增大其与第一电极30的材料的表面接触。集流体35可例如通过点焊、或通过本领域已知的任何其它合适的技术电连接到电池10的底端11，如图1所示。集流体35可由金属例如钢–或任何其它合适的材料制成。它可任选地镀有镍、钴、或在集流体35和第一电极30之间呈现低电接触电阻的另一种合适的材料，并且可(除此之外或作为另外一种选择)涂覆有碳负载的漆。
技术人员将易于认识到，第一电极30和第二电极40中的一者是正电极(阴极)，而另一个是负电极(阳极)。例如，在图1的实施例中，示出电池的所谓的“常规”构型，第一电极30是正电极，其接触外壳20的内表面，而第二电极40是负电极，其与外壳20电隔离。在该实施例中，外壳20用作正集流体。第二电极40可具有插入其中的一个或多个集流体45。这些集流体45可延伸到顶端12以电连接到顶部端帽，其包括一个密封组件60，该密封组件与外壳20分离，例如通过密封件70分离。
例如，图1所示的电池可以如下方式装配。第一电极集流体35置于合适的圆柱形模具(未示出)内。模具填充有第一电极材料，其围绕第一电极集流体35。第一电极材料围绕集流体35压实，使得其附着到集流体35上。这可重复多次以形成第一电极材料的圆柱体，其具有嵌入其中的第一电极集流体35。所得第一电极子组件包括压实的第一电极材料的圆柱体，即，第一电极30的内部主体32，其具有嵌入其中的第一电极集流体35，该第一电极子组件随后可从模具移出并置于一边。
第一电极30的中空外部主体31可在外壳20内形成，邻近外壳壁。例如，包括第一电极材料的一系列环可插入外壳20中并在其中挤压。这些环可在外壳20中进一步压实以形成中空外部主体31并改善环/主体31与外壳20之间的电接触。环可被轻微地压大并且可通过使用渐缩插入模具过盈配合到外壳20中，这是技术人员将认识到的。
在其中具有嵌入的第一电极集流体35的第一电极30的内部主体32能够随后置于外壳20中，其内部具有中空外部主体31，使得在内部主体32和外部主体31之间形成环形开放空间。具有嵌入的第一电极集流体35的内部主体32可与外壳20同轴定位，并且点焊到电池10的底端11上以将内部主体32固定在外壳20内并在第一电极集流体35和外壳20之间形成电接触。
第一电极材料的附加部分可通过中空外部主体31和内部主体32之间形成的环形开放空间注入–并且从上方牢固按压以形成第一末端盘33，其桥接中空外部主体31和内部主体31，从而形成第一电极30的单个均匀主体。在中空外部主体31和内部主体32之间形成的第一电极30中剩余的环形开放空间结构化并被构造以容纳第二电极40的中间主体。
作为另外一种选择或除此之外，第一电极30可利用挤出形成，其可在单个步骤中完成–或可包括多步方法。例如，中央集流体35可沿着电池的纵向轴线99同轴定位，并且在放置任何第一电极材料到外壳20中之前原位焊接。第一电极材料(例如颗粒)的固定重量或体积随后可定量到外壳20中。外壳20可承载在凹的模具中，同时将挤出冲压机向下推入共混物，从而在一次操作中形成第一电极30。第一电极冲压机上的合适渐缩可允许其回缩而不破坏第一电极30。
在第一电极30的中空外部主体31和内部主体32之间形成的环形开放空间可随后衬有任何合适的分隔体50，例如呈液体施用形式的分隔体或常规的非织造材料或赛璐玢分隔体。接下来，在中空外部主体31和内部主体32之间形成的开放空间可填充第二电极材料以形成第二电极40。另选地，颗粒物质例如锌的压实体可预成形并置于衬有分隔体的开放空间中，该开放空间在外部主体31和内部主体32之间形成。在一个实施例中，例如粒状第二电极材料的压实圆柱体可包封有或涂覆有分隔体50，并且随后插入在形成于第一电极30的中空外部主体31和内部主体32之间的开放空间中。
随后电解质可被分配到(例如移取到)电池10中以润湿其中的所有组件。任何合适的电解质可用于电池10。例如，电解质可包含碱金属氢氧化物的水性溶液，诸如氢氧化钾或氢氧化钠。电解质也可为盐电解质的水性溶液，所述盐电解质例如为氯化锌、氯化铵、高氯酸镁、溴化镁、或它们的组合。
随后可安装包括密封件70的端帽组件60。这可包括安装一个或多个第二电极集流体45(图1)。这些集流体45可由例如合适的低放气金属例如磷青铜、镀锡黄铜等等制成，这是本领域技术人员将认识到的。集流体45部分地浸入、或以其他方式接触第二电极40。
装配好的电池10包含单个第一电极(例如阴极)和单个第二电极(例如阳极)，表现出两者间增大的界面面积。此外，电池10可称之为具有比常规构建的碱性电池有效更薄的电极。术语“有效更薄的”在本文上下文中是指虽然电极的总物理厚度可与常规电池相同或相似，这些电极从两侧放电的能力立即有效地最小化了它们相对于常规电极的“电化学”厚度。此外，第二电极40能够从与设置在电池10的底端的至少第一末端盘33并置的第三侧放电。
如本文所述，第一电极30或第二电极40可为阴极，并且第二电极40或第一电极30中的任一者可为阳极。如果在图1中，例如第一电极30可构成阴极并且第二电极40可构成阳极，那么在图2和3中，例如阴极和阳极的相对位置可称之为相对于图1所示的那些位置相反。在图2和3的实施例中，第一电极30可构成阳极，其包括中空外部主体31和内部主体32；并且第二电极40可构成阴极，其包括设置在阳极的中空外部主体31和内部主体32之间的中空中间主体41。
在其中第一电极构成阳极的实施例中，由钢制成的外壳20可衬有塑料以避免锌阳极与钢的直接接触，这可导致严重的氢气放气。塑料可包括自立式模塑插件。另选地，外壳20的壁可涂覆有塑料。第一电极集流体35(其在图2和3中是负集流体)可包括插入阳极浆液中的常规青铜或黄铜钉。阴极可包括常规的阴极共混物，其被压到金属网格49上，例如具有任选的碳涂层的钢或镀镍钢，并且形成到中空圆柱体中。绝缘电线80可附接到阴极金属网格49上，允许与钢外壳20的最终连接。
在图2和3的示例性实施例中，外壳20可填充有阳极锌浆液。包括中间主体41的第二电极40可包封在分隔体50(液体施用的或常规的非织造材料或赛璐玢)中并插入阳极浆液中以便总体浸入，留下设置在阴极顶部上方的浆液电桥，其邻近电池10的顶端12，并且将第一电极30(在图2中包括阳极中心圆柱体)的内部主体32连接至中空外部主体31。不将阴极圆柱体推至外壳20的底部，但是允许它浮在距外壳底部的内表面距离D处，使得阳极浆液的另一个电桥保持在阴极下方，邻近电池10的底端，并且也将内部主体32连接至中空外部主体31。在装配好的电池10中，设置在阴极顶部上的阳极浆液电桥形成第一末端盘33；并且设置在阴极下方的阳极浆液电桥形成第二末端盘34，其具有厚度D2；
附接到阴极网格49的绝缘电线80可穿过密封组件60，其可随后置于并卷曲在电池10上方。第一电极集流体35(其可包括常规的青铜或黄铜材料)可被插入阳极的中心部分中，从而将其连接至电池的负端子。连接至集流体网格49的绝缘电线80也可连接(例如点焊)至带正电的外壳20。在钢外壳20中一体形成的连接部形成正端子。
在图3的实施例中，外壳20可由塑料制成。为了避免任一方向上的水分渗透，塑料可在外表面上金属化。在这个实施例中带正电的绝缘导线直接连接正端子，其可包括来自外壳20的独立组件。连接电线80可采用薄的平金属带形式，定位在电池标签下方。塑料外壳与钢外壳相比具有更低制造成本的优点。然而，因为塑料几乎不具有与钢一样的刚性或强度，可能需要更厚的塑料外壳壁，从而减少了电池的可用内部体积。
在图4-5和6-7的实施例中，第一电极30包括中空外部主体31和多于一个设置在外部主体31内的内部主体32。在图4和5的示例性实施例中，第一电极30包括两个内部主体32；并且在图6和7的示例性实施例中，第一电极30包括三个内部主体32。在两个实施例中，内部主体32不与第一电极30的外部主体31同轴，即，在这些实施例中内部主体32相对于外部主体31的纵向轴线99(和电池10)成角度定位。在图4和5的实施例中，内部主体32基本上垂直于电池10和外部主体32的共同纵向轴线99。在图6和7的实施例中，内部主体32相对于电池10的纵向轴线99定位成锐角。在上述实施例中，第一电极30的外部主体31和内部主体32在外壳20内接合在一起以形成第一电极30的单个基本上均匀的结构，其具有基本上均匀的电极性能，例如整体导电性。
在图4-5和6-7的上述实施例中，第二电极40的中间主体41中具有至少一个空隙或空的空间。这种至少一个空隙或空的空间至少部分地被内部主体32占据。在图4和5的实施例中，中间主体41中具有两个空的空间，各自至少部分地被内部主体32占据；并且在图6和7的实施例中，第二电极40的中间主体41中具有三个空的空间，各自至少部分地被内部主体32占据；换句话讲，第一电极30的内部主体32中的每一者至少部分地设置形成于第二电极40的中间主体41的对应空的空间、或空隙内。
本发明设想以下实施例：其中外部主体31、内部主体32、和中间主体41中的至少一个的至少一部分具有选自圆柱形、棱柱形(未示出)、多面体(未示出)、圆环(未示出)、锥体(未示出)、锥(包括锥或锥样形状的截头)、球体(包括半球形或部分球形)(未示出)、以及它们的任何组合的形状。
在图8的示例性实施例中，例如第二电极40的内部主体41包括锥。图9示出电池10的另一个示例性实施例，其中第二电极40的内部主体41具有锥样形状，其包括具有弯曲的凹形侧表面的“锥”。也设想电池10的另选实施例(未示出)，其中第二电极40具有锥样形状，其包括具有凸面侧表面的“锥”。
电池10的所有上述实施例提供增大的界面面积；因此，在所有上述实施例中期望较高的倍率性能。所有上述实施例在本发明的范围内。
任何已知阳极可用于本发明的电池10中。阳极可由阳极活性材料、胶凝剂和微量添加剂诸如放气抑制剂形成。阳极活性材料的实例包括锌。阳极材料可包括常规的锌浆液或固体锌，例如由粒状锌形成并具有类似于常规锌浆液的高比表面积的材料。阳极可与阴极通过电绝缘但是离子传导性的分隔体电隔离。优选地，为了平衡阴极中活性物质的增加，阳极活性材料包括具有细小粒度，例如小于约175微米的平均粒度的锌。此类锌在碱性电池中的使用描述于例如美国专利6,521,378中，其公开内容以引用方式并入本文。锌填充量还趋于影响电池变形程度，较高的填充量趋于导致增加的阳极溶胀。用于制造阳极的锌浆液中的锌填充量可为约64％至约69％，并且更具体地约66％至约68％。胶凝剂的实例可包括聚丙烯酸、接枝淀粉材料、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素盐(例如羧甲基纤维素钠)或它们的组合。放气抑制剂可包括无机材料，例如铋、锡、或铟。作为另外一种选择，放气抑制剂可包括有机化合物，诸如磷酸酯、离子表面活性剂或非离子表面活性剂。
用作集流体和锌活性物质支撑件的阳极金属网格和箔可包括任何低放气金属或合金，例如黄铜、青铜、硅青铜、磷青铜、铜或银，并且可涂覆有或镀有例如锡、铟、银、铜、铅、或镉以进一步减少放气。
任何已知的阴极材料可用于本发明的电池10。阴极材料可为“硬的”(MnO2、石墨、KOH、H2O、任选的粘合剂和微量添加剂)或“软的”(MnO2、炭黑、石墨化炭黑、KOH、H2O、任选的石墨、粘合剂和微量添加剂)。MnO2可为EMD(电解二氧化锰)或CMD(化学二氧化锰)或共混物。石墨可为天然的、合成的、膨胀的或非膨胀。炭黑可为常规的炭黑(乙炔黑、灯黑、槽法炭黑)或石墨化炭黑。碳纤维、碳纳米管、碳纳米纤维或其它导电性助剂(金属箔、纤维、粉末)可连同石墨和碳一起使用或取代这些材料。
用作集流体和阴极共混物支撑件的阴极金属网格和箔可由铁、钢、镀镍钢(NPS)、镍、镍合金组成，并且可镀有镍、钴、金或这些金属的合金，并且也可涂覆有碳负载的导电性漆。
阴极材料可以挤压粒料的形式提供。为了进行最佳加工，一般优选阴极具有的水分含量在约2.5％至约5％的范围内，并且更具体地在约2.8％至约4.6％范围内。也一般有益的是阴极具有约22％至约30％的孔隙率，这是为了获得良好的制造能力平衡、能量密度、和阴极完整性。
可用于阴极中的粘合剂的实例包括聚乙烯、聚丙烯酸或氟碳树脂，如PVDF或PTFE。聚乙烯粘合剂的一个实例以商品名COATHYLENE HA-1681出售(得自Hoechst或Dupont)。其它添加剂的示例描述于例如美国专利5,698,315、5,919,598；和5,997,775、以及美国专利申请10/765,569中。
我们相信如本文所述具有增大的界面面积的本发明电池提供比具有等同参数的常规筒管型设计的比较电池改善的性能。模拟放电性能测试可基于第一原理数学模型，该模型模拟关键现象，例如传质、阳极和阴极反应动力学等等，它们在特定放电条件下发生在电池内以预测电池性能。模拟放电性能测试的放电方案包括模拟施用250mA的恒定电流放电于特定电池设计，直至电池达到0.9V截止电压。记录达到截止电压的模拟电池的总小时数或运行时间。
如图1所示，选择具有增大界面面积的电极的AA电池的参数进入模拟放电性能测试模型。模拟电池具有阳极，包括在含水电解质中的4.34g锌(Zn)。模拟电池包括3.82g含水电解质，其包括在水中33重量％的氢氧化钾(KOH)和2重量％的氧化锌(ZnO)。模拟电池具有阴极，其包括10.1g的电解二氧化锰(EMD)和0.46g的石墨。阴极具有26％的孔隙率。模拟电池另外包括分隔体，其是惰性的和多孔的。模拟电池另外包括集流体，其是惰性的和导电的。
模拟放电性能测试是具有前述电池参数的模拟运行。在图1中给出的增大界面面积设计的电池可具有10.7小时的模拟放电性能。在与具有增大界面面积电池的等同参数的常规筒管设计的AA电池的模拟性能进行比较时，这是约11％的改善，诸如活性物质的量、电极配方、和分隔体、连同在筒管电池的阳极隔室内居中的集流体钉。
本文所公开的任何量纲和值不旨在被理解为严格地限于所述的精确值。相反，除非另外指明，每个这样的量纲或值旨在表示所引用的量纲/值以及围绕该量纲/值的功能上等同的范围。例如，本文所公开的量纲“0.30mm”、“0.20mm”和“0.10mm”分别意指“约0.30mm”、“约0.20mm”和“约0.10mm”。
尽管已用具体实施方案来说明和描述了本发明，但是对那些本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和范围的情况下可作出许多其它的改变和修改。因此，附加的权利要求书旨在包括在本发明范围内的所有这些改变和修改。

Claims (15)

1.一种碱性电池，所述碱性电池包括具有底端和顶端的外壳和设置在所述外壳内的电极组件，所述电极组件包括单个第一电极和单个第二电极、设置在所述第一电极和所述第二电极之间的分隔体、以及电解质，其中
所述第一电极包括中空外部主体和定位在所述外部主体内的至少一个内部主体，所述外部主体和所述至少一个内部主体在所述外壳内接合在一起以形成单个基本上均匀的结构，所述单个基本上均匀的结构具有基本上均匀的电极性能；并且
所述第二电极包括中间主体，所述中间主体至少部分地设置在所述外部主体和所述至少一个内部主体之间并与所述外部主体和所述至少一个内部主体电隔离。
2.根据权利要求1所述的碱性电池，其中所述至少一个内部主体与所述外部主体同轴定位，或者相对于所述外部主体的纵向轴线成角度定位。
3.根据前述权利要求中任一项所述的碱性电池，其中所述中间主体中具有至少一个空的空间，所述至少一个空的空间被所述至少一个内部主体至少部分地占据。
4.根据前述权利要求中任一项所述的碱性电池，其中所述中间主体与所述外部主体和所述至少一个内部主体中的至少一者同轴。
5.根据前述权利要求中任一项所述的碱性电池，其中所述外部主体、所述至少一个内部主体和所述中间主体中的至少一者具有选自以下的形状：圆柱体、棱柱、多面体、圆环、锥体、锥、球体、以及它们的任何组合。
6.根据前述权利要求中任一项所述的碱性电池，其中所述外壳、所述外部主体、所述至少一个内部主体和所述中间主体中的每一者具有包括圆柱体的形状，并且其中所述外壳、所述外部主体、所述至少一个内部主体和所述中间主体具有共同的纵向轴线。
7.根据前述权利要求中任一项所述的碱性电池，其中所述第一电极包括至少第一末端盘，所述第一末端盘邻近所述电池的底端设置并使所述中空外部主体和所述至少一个内部主体整体地互连以形成所述单个基本上均匀的结构。
8.根据权利要求7所述的碱性电池，其中所述第一电极还包括第二末端盘，所述第二末端盘邻近所述电池的顶端设置并使所述中空外部主体和所述至少一个内部主体整体地互连以形成所述单个基本上均匀的结构。
9.根据前述权利要求中任一项所述的碱性电池，其中所述电池包括至少一个第一集流体，所述第一集流体设置在所述至少一个内部主体内并将所述第一电极电连接至所述外壳的顶端和底端中的一者。
10.根据权利要求9所述的碱性电池，其中所述电池包括至少一个第二集流体，所述第二集流体将所述第二电极电连接至所述外壳或者电连接至所述外壳的底端和顶端中的一者。
11.根据前述权利要求中任一项所述的碱性电池，其中所述第一集流体和所述第二集流体中的至少一者包括钢、青铜、以及它们的任何组合。
12.根据前述权利要求中任一项所述的碱性电池，其中所述第一集流体、所述第二集流体和所述外壳中的至少一者镀有具有低电接触电阻的材料，所述材料具有低电接触电阻，所述材料包括镍、钴、碳负载的漆、以及它们的任何组合。
13.根据前述权利要求中任一项所述的碱性电池，其中所述第一电极是正电极(阴极)并且所述第二电极是负电极(阳极)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的碱性电池，其中所述第一电极是负电极(阳极)并且所述第二电极是正电极(阴极)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的碱性电池，其中所述外壳至少部分地由衬有塑料的金属制成或由金属化塑料制成以将所述外壳的内表面与所述第一电极隔离。
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