CN107408657B - 用于可再充电电池的受限阳极纤维 - Google Patents

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Abstract

总体上，本公开提供用于通过使用受限阳极纤维来延长可再充电电池的充电循环寿命的系统、设备和方法。电池可以包括被配置用于在所述电池的放电期间产生电子的多孔阳极纤维。所述电池还可以包括阳极电流收集器层，所述阳极电流收集器层被配置用于提供至所述电池的第一端子的导电路径，其中，所述阳极电流收集器层被同心地布置在所述阳极纤维上以用于在所述电池的充电期间限制所述阳极纤维的膨胀。所述阳极纤维的多孔性允许将受限膨胀径向地向内引导，从而减小了所述阳极纤维的多孔区域的体积。

Description

用于可再充电电池的受限阳极纤维
技术领域
本公开涉及可再充电电池，并且更具体地涉及在可再充电电池中用于延长电池充电循环寿命的受限阳极纤维。
背景技术
具有相对较高能量密度的可再充电电池是电子设备(具体为移动设备，诸如智能电话和膝上型计算机)中越来越重要的部件。然而，这些电池在经历其能量存储能力显著损失之前可进行的充电/放电循环次数是有限的。这是(至少部分地)由于在充电期间电池阳极膨胀引起的，这可能随时间推移而导致阳极材料的机械膨胀和最终断裂。重新购买这些可再充电高能量密度电池通常是昂贵的。此外，对于一些设备，替换过程可能是困难的，要求专业技术和专门的工具。对于一些设备，替换过程可能成本过高，从而实质上使替换不可能。在大多数情况下，如果用户的电池比预期退化得更快，则他们将会感到沮丧。
附图说明
随着以下详细描述继续，并且当参照附图时，要求保护的主题的实施例的特征和优点将变得显而易见，其中，相似标号描绘相似部件，并且在附图中：
图1展示了电池中的部件的典型配置；
图2A和图2B展示了与本公开一致的受限阳极纤维的示例实施例；
图3展示了与本公开一致的受限阳极纤维和分离器层的示例实施例；
图4展示了与本公开一致的电池的示例实施例的横截面视图；
图5展示了与本公开一致的电池组件的示例实施例；
图6展示了与本公开一致的纤维组件的示例实施例的横截面视图；
图7展示了与本公开一致的示例实施例的操作的流程图；并且
图8展示了与本公开一致的保形电池和设备组件的示例实施例。
虽然以下具体实施方式将参考说明性实施例进行，但是许多替代方案、修改及其变体将对本领域的技术人员而言是明显的。
具体实施方式
总体上，本公开提供了用于通过使用受限阳极纤维来延长可再充电电池的充电循环寿命的系统、设备和方法。此类纤维可以使得能够构建新型电池格式，包括如以下将解释的保形形状。
电池的阳极通常被配置用于在电池的正常操作(放电循环)期间产生电子。然而，在再充电期间，由进入离子的吸收而引起的阳极机械膨胀可能导致阳极材料的机械断裂，这随着时间推移可能缩短电池的寿命。与本公开的一些实施例一致的电池提供多孔阳极纤维和阳极电流收集器层，所述阳极电流收集器层以圆柱形包封阳极纤维。所述阳极电流收集器层可以被配置用于在电池充电期间限制阳极纤维的向外膨胀。阳极纤维的多孔性允许替代地将受限膨胀径向地向内引导进入纤维的多孔区域。在一些实施例中，阳极纤维可能配置有可以将膨胀径向地向内引导进入其中的中空芯。包封阳极电流收集器层的圆柱形状可以是用于承受由阳极材料膨胀施加的压力的最有效的结构。
图1展示了电池116中的部件的典型配置100，所述电池可以包括阴极电流收集器102、阴极104、分离器(或分离器/电解质)层106、阳极108和阳极电流收集器110。通常还可以提供合适的包封容器或壳体(未示出)。电池116可以是任何类型的可再充电电池，包括例如，采用镍铬、镍金属氢化物或锂离子化学反应的电池。
阳极108通常包括可在电池放电期间通过与电解质106和阴极104的化学反应过程产生电子的材料。阳极电流收集器为这些电子提供相对低电阻的路径以便流出电池(例如，通过铜端子)。阴极104通常包括可接收电子的材料，例如，通过阴极电流收集器102(例如，电池的第二铜端子)。当在电池116的端子之间进行连接时，电子114从阳极电流收集器110流至阴极电流收集器102，电池放电。当电池放电时，正离子112从阳极108通过分离器层或电解质106流至阴极104，平衡了电子流。
分离器层106被配置用于充当阴极104与阳极108之间的电绝缘体。在一些实施例中，分离器层106自身还可以充当电解质，从而传递离子并且阻挡电子。在这种情况下，分离器层可以是固体。在其他实施例中，分离器层106可以是多孔的，从而允许液体或凝胶电解质渗透孔并且提供离子传输机制。
阳极电流收集器110还可以用作(或连接至)电池端子连接之一，所述电池端子连接通常被指定为负极端子，因为其是放电期间的电子源。阴极电流收集器102类似地可以用作(或连接至)电池端子连接中的第二电池端子连接，所述第二个电池端子连接通常被指定为正极端子。
可以通过向阴极电流收集器102和阳极电流收集器110施加适当的电压电位差来反转电子流114和离子流112从而对电池116进行再充电。在充电或再充电循环期间，许多类型的阳极材料经受膨胀。例如，在具有硅阳极的锂离子电池中，硅的体积在其吸收锂离子时可能膨胀400％或更多。这种膨胀可随着时间推移而导致阳极材料断裂，从而引起过早退化并且缩短电池的使用寿命。
图2A和图2B展示了与本公开一致的受限阳极纤维的示例实施例。在这些图中的两个图中，示出了将阳极材料拉出进入纤维202中。圆柱形的膨胀限制阳极电流收集器204被示出为同心地包封阳极材料202的纤维。限制阳极电流收集器204可以是金属的以便提供相对低电阻的传导路径以供电子流动。在一些实施例中，限制阳极电流收集器204可以是铜。
在图2A中示出的阳极材料202被配置为多孔的。当材料膨胀时(例如，在充电期间)，限制阳极电流收集器204促使将膨胀径向地向内引导进入其自己的孔中。换言之，空孔区域的体积随着材料膨胀而减小。可替代地，在图2B中示出的阳极材料202被配置为包括中空芯206。当材料膨胀时(例如，在充电期间)，限制阳极电流收集器204促使将膨胀径向地向内引导进入所述中空芯中。换言之，中空芯区域的体积随着材料膨胀而减小。限制阳极电流收集器204的圆柱形状可以是用于承受由膨胀的阳极材料202施加的压力并且将那个膨胀重新向内引导的相对高效的几何机构。
在一些实施例中，阳极材料202可以既是多孔的又是中空芯的。在一些实施例中，阳极材料202可以是硅、锡或任何其他合适的高容量材料，其中，容量被测量为例如几百或几千毫安-小时/克。限制阳极电流收集器204通常还可以被配置成多孔的，以准许阳极202与电解质之间的离子流动。
图3展示了与本公开一致的受限阳极纤维和分离器层的示例实施例300。分离器层302可以包括电解质材料，所述电解质材料用于允许电解质和离子在阳极(或阳极电流收集器)与阴极(或阴极电流收集器)之间流动。分离器层被示出为同心地布置在限制阳极电流收集器204上。在一些实施例中，分离器层302可以由陶瓷材料或聚合物制造以形成固态电池，在所述固态电池中分离器还提供传送离子同时阻挡电子的电解质功能。在其他实施例中，所述分离层可以渗透有湿电解质(例如，液体或凝胶)。所产生的阳极组件304(包括阳极纤维202、限制阳极电流收集器204和分离器层302)因此可以提供用于可再充电电池的构建块，如下文将更加详细讨论的。
图4展示了与本公开一致的电池或电池单元的示例实施例400的横截面视图。电池单元400被示出为包括多个阳极组件304(每个阳极组件包括阳极纤维202、限制阳极电流收集器204和分离器层302)，所述多个阳极组件以二维平面配置被安排，其中每个阳极组件与相邻的阳极组件基本上并行地延伸，尽管不要求特别对齐。组件304嵌入在阴极材料402中，所述阴极材料进而被包封在顶部阴极电流收集器片404与底部阴极电流收集器片406之间。所产生的平面或垫子形状的电池单元可以是可塑的以模制或者以其他方式适形于适应要求电池供电的设备或应用的期望形状。当然，任何数量的电池单元400可以被组合形成更大的电池以提供足够高电平的安培小时容量并且形成任何期望的形状。
图5展示了与本公开一致的电池组件的示例实施例500。从以上的透视图中示出了电池400。为简单起见，在此图示中示出了顶部阴极电流收集器片404，但未示出底部片和阴极材料。每个阳极组件304的受限阳极电流收集器204可以通过阳极连接接片502彼此电耦合，所述阳极连接接片还可以用作(或连接至)电池端子连接之一(例如，负极端子)。在一些实施例中，阳极连接接片502可以通过激光焊接、导电粘合剂或任何其他合适的手段进行附接。顶部阴极电流收集器片404和/或底部阴极电流收集器片406可以类似地用作(或连接至)电池端子连接中的第二电池端子连接(例如，正极端子)。
图6展示了与本公开一致的电池单元纤维组件的另一示例实施例600的横截面视图。在此实施例中，完整的电池单元纤维组件602被示出为包括包封在阴极材料层402和阴极电流收集器外壳层604中的芯阳极组件304(包括阳极纤维202、限制阳极电流收集器204和分离器层302)。阴极材料层402和阴极电流收集器外壳层604被同心地布置在芯阳极组件304周围，例如作为保形导电涂层。所产生的电池单元纤维组件602可以以可被结合为结构元件的纤维形式(例如，以设备的塑料外壳形式)用作完整的电池。在一些实施例中，多个电池单元纤维组件602可以一起被编织为股线以形成完整的电池。这些编织股线可以形成柔性织物，从而允许电池适形于所期望的形状，所述期望的形状适应需要供电的设备或应用或者并入这种设备的结构中。
本文所描述的实施例可以另外提供与常规电池配置相比增强的安全水平，因为可能发展的任何内部短路可以被短路股线上相对较薄的电流收集器的电阻阻止。
图7展示了与本公开一致的另一示例实施例的操作700的流程图。所述操作提供了一种用于制造具有延长充电循环寿命的电池的方法。在操作710处，将阳极材料拉伸成纤维的长度。所述阳极材料被配置用于在可再充电电池放电期间产生电子。所述阳极材料可以是硅、锡或任何其他合适的材料。在一些实施例中，可以使用卷对卷生产工艺来制造纤维，所述卷对卷生产工艺以相对低成本的方式来创造连续纤维。在操作720处，将阳极电流收集器层同心地布置在纤维上以用于在电池充电期间限制纤维的膨胀。阳极电流收集器层被配置用于提供至电池的第一端子的导电路径。在操作730处，将分离器层同心地布置在阳极电流收集器层上，以用于提供所述阳极电流收集器层与电池的阴极之间的电绝缘并且用于允许阳极电流收集器层与阴极之间的离子流动。
图8展示了耦合至与本公开一致的保形电池的设备的示例实施例800。可以通过使用固体电解质来促进这种应用，允许电池是固体的(即，不存在液体电解质)。设备802可以是移动平台或计算设备，诸如例如，智能手机、智能平板计算机、个人数字助理(PDA)、移动互联网设备(MID)、双用型平板计算机、笔记本计算机或膝上计算机或任何其他合适的设备。然而，应理解的是，本文中所描述的设备的实施例并不限于移动平台，并且在一些实施例中，设备802可以是工作站或台式计算机。除这种计算和通信应用之外，基于纤维的电池的其他实施例可以被部署在相对更具挑战性的应用中，诸如例如，将电池纤维编织成衣服或者将它们嵌入到不适合常规电池形状的设备中，诸如沿着眼镜的框架。
所述设备通常可以经由屏幕或显示元件808(诸如例如，触摸屏、液晶显示器(LCD)或任何其他合适的显示器类型)向用户呈现各种界面。各种用户界面控制或按钮806也可能被设备802采用。保形电池组件804可以被配置用于附接至设备802并且为所述设备供电。如前所述，保形电池组件804可以被配置为包括阳极纤维202和限制阳极电流收集器204。
设备802可以包括可能需要由电池804供电的任何数量的处理器、存储器、输入/输出电路系统、有线或无线网络接口电路系统等。在一些实施例中，处理器可以被实现为任何数量的处理器核。所述处理器(或处理器核)可以是任何类型的处理器，诸如例如，微型处理器、嵌入式处理器、数字信号处理器(DSP)、图形处理器(GPU)、网络处理器、现场可编程门阵列或被配置用于执行代码的其他设备。处理器可以是多线程处理核。存储器可以耦合至处理器并且可以是如本领域技术人员已知的或以其他方式可获得的多种多样存储器中的任何存储器。应理解的是，所述处理器和存储器可以被配置成用于存储、托管和/或执行一个或多个用户应用或其他软件。这些应用可以包括但不限于，例如，任何类型的计算、通信、数据管理、数据存储和/或用户界面任务。在一些实施例中，这些应用可以采用设备802的任何其他部件或与其进行交互。
应理解的是，在一些实施例中，设备802的各种部件可以结合在片上系统(SoC)架构中。在一些实施例中，所述部件可以是硬件部件、固件部件、软件部件或硬件、固件或软件的任意合适组合。
如本文中任何实施例所使用的，术语“电路系统”可以例如单一地或以任何组合形式包括硬接线电路系统、可编程电路系统(诸如包括一个或多个单独指令处理核的计算机处理器)、状态机电路系统、和/或存储有可由可编程电路系统执行的指令的固件。电路系统可以包括被配置用于执行一个或多个指令以执行本文所述的一个或多个操作的处理器和/或控制器。所述指令可以被实施为例如被配置用于使电路系统执行前述操作中的任何操作的应用、软件、固件等。软件可以被实施为记录在计算机可读存储设备上的软件包、代码、指令、指令集和/或数据。软件可以被实施或实现为包括任何数量的过程，并且进而过程可以以层级方式被实施或实现为包括任何数量的线程等。固件可以被实施为在存储器设备中硬编码的(例如，非易失性的)代码、指令或指令集和/或数据。电路系统可以统一地或单独地实施为形成例如集成电路(IC)、专用集成电路(ASIC)、片上系统(SoC)、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、服务器、智能电话等的较大系统的一部分的电路系统。其他实施例可以被实现为由可编程控制设备执行的软件。如本文中所述，可以使用硬件元件、软件元件或其任何组合来实现各种实施例。硬件元件的示例可以包括：处理器、微处理器、电路、电路元件(例如，晶体管、电阻器、电容器、电感器等等)、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、逻辑门、寄存器、半导体器件、芯片、微芯片、芯片组等等。
本文描述的操作中的任何操作可以在一个或多个存储设备中实现，所述存储设备包括具有单独地或组合地存储在其上的指令，所述指令当被一个或多个处理器执行时执行一个或多个操作。而且，旨在使得本文中所描述的操作可以被单独地或以任意子组合的方式执行。因此，无需执行所有的操作(例如，任何流程图的操作)，并且本公开清楚地意在使能这些操作的所有子组合，正如本领域普通技术人员应理解的。而且，旨在使得本文中所描述的操作可以在多个物理设备(比如，在多于一个不同物理位置处的处理结构)之间分布。存储设备可以包括任何类型的有形设备，例如，包括以下各项的任何类型的磁盘：硬盘、软盘、光盘、压缩盘-只读存储器(CD-ROM)、可复写压缩盘(CD-RW)、和磁光盘、如只读存储器(ROM)等半导体器件、如动态和静态RAM等随机存取存储器(RAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、固态盘(SSD)、磁卡或光卡、或者适合于存储电子指令的任何类型的介质。
因此，本公开提供了用于通过使用受限阳极纤维来延长可再充电电池的充电循环寿命的系统、设备和方法。以下示例涉及进一步实施例。
根据示例1，提供了一种具有延长充电循环寿命的电池。所述电池可以包括：多孔阳极纤维，所述多孔阳极纤维用于在所述电池的放电期间产生电子；以及阳极电流收集器层，所述阳极电流收集器层用于提供至所述电池的第一端子的导电路径，所述阳极电流收集器层被同心地布置在所述阳极纤维上以用于在所述电池的充电期间限制所述阳极纤维的膨胀。
示例2可以包括如示例1所述的主题，并且所述阳极纤维的受限膨胀被径向地向内引导，从而减小了所述阳极纤维的所述多孔区域的体积。
示例3可以包括如示例1和2所述的主题，并且所述多孔阳极纤维进一步包括中空芯，并且所述阳极纤维的受限膨胀被径向地向内引导，从而减小了所述中空芯的体积。
示例4可以包括如示例1至3所述的主题，进一步包括分离器层，所述分离器层被同心地布置在所述阳极电流收集器层上，以用于提供所述阳极电流收集器层与所述电池的阴极之间的电绝缘并且用于允许所述阳极电流收集器层与所述阴极之间的离子流动。
示例5可以包括如示例1至4所述的主题，进一步包括多个组件，每个组件包括所述阳极纤维、所述阳极电流收集器层和所述分离器层之一；并且所述多个组件以平面配置被安排成彼此平行并且嵌入到阴极材料中，并且所述阴极材料包封在顶部阴极电流收集器片和底部阴极电流收集器片中。
示例6可以包括如示例1至5所述的主题，并且组件的所述平面配置被模制成适形于待由所述电池供电的设备的形状因子的形状。
示例7可以包括如示例1至6所述的主题，进一步包括：阴极材料层，所述阴极材料层被同心地布置在所述分离器层上；以及阴极电流收集器层，所述阴极电流收集器层被同心地布置在所述阴极材料层上。
示例8可以包括如示例1至7所述的主题，并且所述阳极纤维包括硅或锡。
根据示例9，提供了一种用于电池的阳极。所述阳极可以包括：多孔阳极材料，被拉伸成纤维的长度，所述阳极材料用于在所述电池的放电期间产生电子；以及阳极电流收集器层，所述阳极电流收集器层用于提供至所述电池的第一端子的导电路径，所述阳极电流收集器层被同心地布置在所述纤维上以用于在所述电池的充电期间限制所述阳极纤维的膨胀。
示例10可以包括如示例9所述的主题，并且所述纤维的受限膨胀被径向地向内引导，从而减小了所述阳极材料的所述多孔区域的体积。
示例11可以包括如示例9和10所述的主题，并且分离器层被同心地布置在所述阳极电流收集器层上，以用于提供所述阳极电流收集器层与所述电池的阴极之间的电绝缘并且用于允许所述阳极电流收集器层与所述阴极之间的离子流动。
示例12可以包括如示例9至11所述的主题，并且所述阳极材料包括硅或锡。
根据示例13，提供了一种用于电池的阳极。所述阳极可以包括：阳极材料，被拉伸成纤维的长度，所述纤维配置有中空芯，所述阳极材料用于在所述电池的放电期间产生电子；以及阳极电流收集器层，所述阳极电流收集器层用于提供至所述电池的第一端子的导电路径，所述阳极电流收集器层被同心地布置在所述纤维上以用于在所述电池的充电期间限制所述阳极纤维的膨胀。
示例14可以包括如示例13所述的主题，并且所述纤维的受限膨胀被径向地向内引导，从而减小了所述中空芯的体积。
示例15可以包括如示例13和14所述的主题，并且分离器层被同心地布置在所述阳极电流收集器层上，以用于提供所述阳极电流收集器层与所述电池的阴极之间的电绝缘并且用于允许所述阳极电流收集器层与所述阴极之间的离子流动。
示例16可以包括如示例13至15所述的主题，并且所述阳极材料包括硅或锡。
根据示例17，提供了一种用于制造电池的方法。所述方法可以包括将阳极材料拉伸成纤维的长度，并且所述阳极材料用于在所述电池的放电期间产生电子；以及将阳极电流收集器层同心地布置在所述纤维上以用于在所述电池的充电期间限制所述纤维的膨胀，并且所述阳极电流收集器层用于提供至所述电池的第一端子的导电路径。
示例18可以包括如示例17所述的主题，并且所述阳极材料是多孔的并且被配置为使得所述纤维的受限膨胀被径向地向内引导，从而减小了所述阳极材料的所述多孔区域的体积。
示例19可以包括如示例17和18所述的主题，并且所述纤维配置有中空芯，并且所述纤维的受限膨胀被径向地向内引导，从而减小了所述中空芯的体积。
示例20可以包括如示例17至19所述的主题，进一步包括：将分离器层同心地布置在所述阳极电流收集器层上，以用于提供所述阳极电流收集器层与所述电池的阴极之间的电绝缘并且用于允许所述阳极电流收集器层与所述阴极之间的离子流动。
示例21可以包括如示例17至20所述的主题，进一步包括：以平面配置将所述纤维、所述阳极电流收集器层和所述分离器层的多个组件安排成彼此平行；将所述多个组件嵌入到阴极材料中；以及将所述阴极材料包封在顶部阴极电流收集器片和底部阴极电流收集器片中。
示例22可以包括如示例17至21所述的主题，进一步包括：将组件的所述平面配置模制成适形于待由所述电池供电的设备的形状因子的形状。
示例23可以包括如示例17至22所述的主题，进一步包括：将阴极材料层同心地布置在所述分离器层上，并且将阴极电流收集器层同心地布置在所述阴极材料层上。
根据示例24，提供了一种用于制造电池的系统。所述系统可以包括：用于将阳极材料拉伸成纤维长度的装置，并且所述阳极材料用于在所述电池的放电期间产生电子；以及用于将阳极电流收集器层同心地布置在所述纤维上以用于在所述电池的充电期间限制所述纤维膨胀的装置，并且所述阳极电流收集器层用于提供至所述电池的第一端子的导电路径。
示例25可以包括如示例24所述的主题，并且所述阳极材料是多孔的并且被配置为使得所述纤维的受限膨胀被径向地向内引导，从而减小了所述阳极材料的所述多孔区域的体积。
示例26可以包括如示例24和25所述的主题，并且所述纤维配置有中空芯，并且所述纤维的受限膨胀被径向地向内引导，从而减小了所述中空芯的体积。
示例27可以包括如示例24至26所述的主题，进一步包括用于将分离器层同心地布置在所述阳极电流收集器层上以用于提供所述阳极电流收集器层与所述电池的阴极之间的电绝缘并且用于允许所述阳极电流收集器层与所述阴极之间的离子流动的装置。
示例28可以包括如示例24至27所述的主题，进一步包括：用于以平面配置将所述纤维、所述阳极电流收集器层和所述分离器层的多个组件安排成彼此平行的装置；用于将所述多个组件嵌入到阴极材料中的装置；以及用于将所述阴极材料包封在顶部阴极电流收集器片和底部阴极电流收集器片中的装置。
示例29可以包括如示例24至28所述的主题，进一步包括：用于将组件的所述平面配置模制成适形于待由所述电池供电的设备的形状因子的形状的装置。
示例30可以包括如示例24至29所述的主题，进一步包括：用于将阴极材料层同心地布置在所述分离器层上并且将阴极电流收集器层同心地布置在所述阴极材料层上的装置。
本文中已采用的术语和表达用作描述而非限制术语，并且在使用这种术语和表达时不旨在排除所示出且所描述的特征(或其部分)的任何等效物，并且应当认识到，在权利要求书范围内的各种修改是有可能的。因此，权利要求书旨在涵盖所有这种等效物。在此已经描述了各种特征、方面和实施例。如将由本领域技术人员理解的，特征、方面和实施例易受与彼此的组合以及受变化和修改的影响。因此，本公开应被认为包含这种组合、变化和修改。

Claims (20)

1.一种电池，包括：
多孔阳极纤维，所述多孔阳极纤维用于在所述电池的放电期间产生电子；
阳极电流收集器层，所述阳极电流收集器层用于提供至所述电池的第一端子的导电路径，所述阳极电流收集器层被同心地布置在所述阳极纤维上以用于在所述电池的充电期间限制所述阳极纤维的膨胀；以及
分离器层，所述分离器层被同心地布置在所述阳极电流收集器层上，以用于提供所述阳极电流收集器层与所述电池的阴极之间的电绝缘并且用于允许所述阳极电流收集器层与所述阴极之间的离子流动。
2.如权利要求1所述的电池，其中，所述阳极纤维的受限膨胀被径向地向内引导，从而减小了所述阳极纤维的多孔区域的体积。
3.如权利要求1所述的电池，其中，所述多孔阳极纤维进一步包括中空芯，并且所述阳极纤维的受限膨胀被径向地向内引导，从而减小了所述中空芯的体积。
4.如权利要求1所述的电池，进一步包括多个组件，每个组件包括所述阳极纤维、所述阳极电流收集器层和所述分离器层中的一个；其中，所述多个组件以平面配置被安排成彼此平行并且嵌入在阴极材料中，并且所述阴极材料包封在顶部阴极电流收集器片和底部阴极电流收集器片中。
5.如权利要求4所述的电池，其中，组件的所述平面配置被模制成适形于待由所述电池供电的设备的形状因子的形状。
6.如权利要求1所述的电池，进一步包括：阴极材料层，所述阴极材料层被同心地布置在所述分离器层上；以及阴极电流收集器层，所述阴极电流收集器层被同心地布置在所述阴极材料层上。
7.如权利要求1至3中任一项所述的电池，其中，所述阳极纤维包括硅或锡。
8.一种用于在电池中使用的阳极，所述阳极包括：
多孔阳极材料，被拉伸成纤维的长度，所述阳极材料用于在所述电池的放电期间产生电子；以及
阳极电流收集器层，所述阳极电流收集器层用于提供至所述电池的第一端子的导电路径，所述阳极电流收集器层被同心地布置在所述纤维上以用于在所述电池的充电期间限制所述纤维的膨胀，
其中，分离器层被同心地布置在所述阳极电流收集器层上，以用于提供所述阳极电流收集器层与所述电池的阴极之间的电绝缘并且用于允许所述阳极电流收集器层与所述阴极之间的离子流动。
9.如权利要求8所述的阳极，其中，所述纤维的受限膨胀被径向地向内引导，从而减小了所述阳极材料的多孔区域的体积。
10.一种用于在电池中使用的阳极，所述阳极包括：
阳极材料，被拉伸成纤维的长度，所述纤维配置有中空芯，所述阳极材料用于在所述电池的放电期间产生电子；以及
阳极电流收集器层，所述阳极电流收集器层用于提供至所述电池的第一端子的导电路径，所述阳极电流收集器层被同心地布置在所述纤维上以用于在所述电池的充电期间限制所述纤维的膨胀，
其中，分离器层被同心地布置在所述阳极电流收集器层上，以用于提供所述阳极电流收集器层与所述电池的阴极之间的电绝缘并且用于允许所述阳极电流收集器层与所述阴极之间的离子流动。
11.如权利要求10所述的阳极，其中，所述纤维的受限膨胀被径向地向内引导，从而减小了所述中空芯的体积。
12.一种用于制造电池的方法，所述方法包括：
将阳极材料拉伸成纤维的长度，其中，所述阳极材料用于在所述电池的放电期间产生电子；
将阳极电流收集器层同心地布置在所述纤维上以用于在所述电池的充电期间限制所述纤维的膨胀，其中，所述阳极电流收集器层用于提供至所述电池的第一端子的导电路径；以及
将分离器层同心地布置在所述阳极电流收集器层上，以用于提供所述阳极电流收集器层与所述电池的阴极之间的电绝缘并且用于允许所述阳极电流收集器层与所述阴极之间的离子流动。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述阳极材料是多孔的并且被配置为使得所述纤维的受限膨胀被径向地向内引导，从而减小了所述阳极材料的多孔区域的体积。
14.如权利要求12或13所述的方法，其中，所述纤维配置有中空芯，并且所述纤维的受限膨胀被径向地向内引导，从而减小了所述中空芯的体积。
15.如权利要求12所述的方法，进一步包括：
以平面配置将所述纤维、所述阳极电流收集器层和所述分离器层的多个组件安排成彼此平行；
将所述多个组件嵌入在阴极材料中；以及
将所述阴极材料包封在顶部阴极电流收集器片和底部阴极电流收集器片中。
16.如权利要求15所述的方法，进一步包括：将组件的所述平面配置模制成适形于待由所述电池供电的设备的形状因子的形状。
17.如权利要求12所述的方法，进一步包括：将阴极材料层同心地布置在所述分离器层上；以及将阴极电流收集器层同心地布置在所述阴极材料层上。
18.一种用于制造电池的系统，所述系统包括：
用于将阳极材料拉伸成纤维长度的装置，其中，所述阳极材料用于在所述电池的放电期间产生电子；
用于将阳极电流收集器层同心地布置在所述纤维上以用于在所述电池的充电期间限制所述纤维膨胀的装置，其中，所述阳极电流收集器层用于提供至所述电池的第一端子的导电路径；以及
用于将分离器层同心地布置在所述阳极电流收集器层上以用于提供所述阳极电流收集器层与所述电池的阴极之间的电绝缘并且用于允许所述阳极电流收集器层与所述阴极之间的离子流动的装置。
19.如权利要求18所述的系统，其中，所述阳极材料是多孔的并且被配置为使得所述纤维的受限膨胀被径向地向内引导，从而减小了所述阳极材料的多孔区域的体积。
20.如权利要求18或19所述的系统，其中，所述纤维配置有中空芯，并且所述纤维的受限膨胀被径向地向内引导，从而减小了所述中空芯的体积。
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