TW201640717A - 用於可充電電池之受約束陽極纖維 - Google Patents

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Abstract

一般而言，這揭示提供透過受約束陽極纖維之使用而用以延伸可充電電池之充電週期壽命的系統、裝置以及方法。一電池可以包括一多孔陽極纖維，該多孔陽極纖維被組配以在電池放電期間產生電子。該電池也可以包括一陽極電流集電器層，該陽極電流集電器層被組配以提供一傳導路徑至該電池之一第一端子，其中該陽極電流集電器層係同軸地配置在該陽極纖維上以在該電池充電期間約束該陽極纖維的擴張。該陽極纖維的多孔性允許該受約束擴張將徑向地向內被定向，而減少該陽極纖維之多孔區域的容積。

Description

用於可充電電池之受約束陽極纖維 發明領域
本揭示係關於可充電電池，並且尤其是，係關於可充電電池中受約束陽極纖維以延長電池充電週期壽命。
發明背景
具有相對高能量密度之可充電電池是電子裝置之日益重要構件，尤其是移動裝置，例如，智慧型手機和膝上型電腦。但是，這些電池在它們的能量儲存能力遭受一重大損失之前，它們可具有的充電/放電週期數是受限定的。這至少部分地是因為在充電期間電池陽極的擴張，其可能導致機械式擴張且最終隨著時間的推移而斷裂陽極材料。這些可充電高能量密度電池一般要重新購買時是昂貴的。此外，對於一些裝置，替換處理程序可能是不容易的，其需要技術性的專門技術和特殊工具。對於一些裝置，該替換處理程序可能是成本過高，實質使得替換不可能。在多數情況中，如果使用者的電池比預期的更早惡化，將讓使用者感到挫敗。
依據本發明之一實施例，係特地提出一種電池，其包含：一多孔陽極纖維，其用以在該電池之放電期間產生電子；以及一陽極電流集電器層，其用以提供一傳導路徑至該電池之一第一端子，該陽極電流集電器層同軸地配置在該陽極纖維上以在該電池之充電期間約束該陽極纖維之擴張。
100‧‧‧構件組配
102‧‧‧陰極電流集電器
104‧‧‧陰極
106‧‧‧分離器層
108‧‧‧陽極
110‧‧‧陽極電流集電器
112‧‧‧正離子
114‧‧‧電子
116‧‧‧電池
202‧‧‧陽極
204‧‧‧受約束陽極電流集電器
206‧‧‧中空核心
302‧‧‧分離器
304‧‧‧陽極組件
400‧‧‧電池組
402‧‧‧陰極材料
404‧‧‧頂部陰極電流集電器薄片
406‧‧‧底部陰極電流集電器薄片
502‧‧‧陽極連接片
602‧‧‧完全電池組纖維組件
604‧‧‧陰極電流集電器外殼層
700‧‧‧延長充電週期壽命電池製造的操作方法
710-730‧‧‧延長充電週期壽命電池製造之操作步驟
802‧‧‧裝置
804‧‧‧共形電池組件
806‧‧‧按鈕
808‧‧‧螢幕
隨著下面進行的詳細說明，且同時參考圖形，使得申請專利的主題標的之實施例特點和優點將成為明顯，其中相同號碼展示相同部件，並且於其中：圖1例示一電池中之一般構件的組配；圖2A和2B例示與本揭示相符的一受約束陽極纖維之實施範例；圖3例示與本揭示相符的一受約束陽極纖維和分離器層之一實施範例；圖4例示與本揭示相符的一電池實施範例之橫截面圖；圖5例示與本揭示相符的一電池組件之實施範例；圖6例示與本揭示相符的一纖維組件實施範例之橫截面圖；圖7例示與本揭示相符的實施範例之操作流程圖；以及圖8例示與本揭示相符之一共形電池和裝置組件之實施範例。
雖然下面的詳細說明將參考例示的實施例而進行，那些熟習本技術者應明白，本揭示可有許多的替換、修改、以及變化。
較佳實施例之詳細說明
一般而言，這揭示提供用以透過受約束陽極纖維之使用而延長可充電電池之充電週期壽命的系統、裝置和方法。此等纖維可以致能包括符合形狀之新穎電池格式的構造，如將在下面之說明。
一電池之陽極一般被組配以在電池正常操作(放電週期)期間產生電子。但是，在再充電期間，因進入的離子之吸收所致使的陽極之機械擴張可能導致陽極材料的機械斷裂，其隨著時間的推移，可能縮短電池壽命。相符於本揭示一些實施例之電池提供一多孔陽極纖維及以圓柱形方式封裝陽極纖維的一陽極電流集電器層。該陽極電流集電器層可以被組配以在電池充電期間約束陽極纖維向外擴張。陽極纖維之多孔性允許受約束擴張反而徑向地向內被定向，進入該纖維之多孔區域。於一些實施例中，該陽極纖維可以被組配而具有一中空核心，擴張可以徑向地向內被定向進入該中空的核心中。封裝陽極電流集電器層中的圓柱形之形狀可以是承受由於陽極材料擴張施加的壓力的最有效結構。
圖1例示在一電池116中之構件的一般組配100，其可以包括一陰極電流集電器102、一陰極104、一分離器 (或分離器/電解質)層106、一陽極108、以及一陽極電流集電器110。一適當的包裝容器或箱子(未展示於圖形中)一般也可以被提供。該電池116可以是任何類型之可充電電池，例如，其包括採用鎳鎘化物、鎳金屬氫化物或鋰離子化學作用之電池。
陽極108一般包含一材料，該材料可以透過一化學反應處理，藉由電解質106和陰極104，在電池放電期間產生電子。陽極電流集電器提供一相對低電阻路徑以供這些電子流出電池(例如，經過一銅端子)。陰極104一般包含一材料，該材料可以接收電子，例如，透過陰極電流集電器102(例如，電池之一第二銅端子)。當在電池116的端子之間有一連接時，自陽極電流集電器110流動至陰極電流集電器102的電子114，使電池放電。當該電池是放電時，正離子112自陽極108經過分離器層或電解質106流動至陰極104，而平衡電子流。
分離器層106被組配以作用如同在陰極104和陽極108之間的一電氣絕緣體。於一些實施例中，分離器層106本身也可以作用如同傳送離子和阻擋電子之一電解質。在此情況中等，該分離器層可以是固體。於其他實施例中，分離器層106可以是多孔的，而允許一液體或凝膠電解質滲透過細孔並且提供離子輸送機構。
陽極電流集電器110也可以被作為(或被連接到)電池端子連接點之一者，其是一般被指定作為負端子，因為其是在放電期間之一電子源。同樣地，陰極電流集電器 102也可以被作為(或被連接到)電池端子連接點之一第二個點，其一般被指定作為正端子。
電池116可以透過一適當電壓電位差至陰極電流集電器102和陽極電流集電器110的應用，藉由反向電子流114和離子流112而再充電。在充電或再充電週期的期間，許多型式的陽極材料是易遭受擴張。例如，在具有一矽陽極之一鋰離子電池中，如其汲取鋰離子時，矽可以在容積中擴張400個百分比或更多。這擴張可以隨著時間的推移而致使陽極材料斷裂，導致過早地惡化以及縮短電池有效的壽命。
圖2A和2B例示與本揭示相符的一受約束陽極纖維之實施範例。在這兩圖形中，陽極材料係展示被拉張成為一纖維202。一圓柱形，擴張約束陽極電流集電器204被展示以同軸地包裝陽極材料纖維202。約束陽極電流集電器204可以是金屬性的以提供用於電子流之一相對低電阻傳導路徑。於一些實施例中，約束陽極電流集電器204可以是銅。
展示於圖2A中之陽極材料202被組配而為多孔性。當該材料擴張(例如，在充電期間)時，受約束陽極電流集電器204迫使該擴張將徑向地向內被定向進入它自己的細孔中。換句話說，由於材料擴張，使空多孔區域容積減少。可替換地，展示於圖2B中之陽極材料202被組配以包括一中空核心206。當材料擴張(例如，在充電期間)時，受約束陽極電流集電器204迫使擴張將徑向地向內被定向 而進入中空核心。換句話說，由於材料擴張，使中空核心區域的容積減少。受約束陽極電流集電器204之圓柱形的形狀可以是一相對有效的幾何結構以承受因擴張陽極材料202所施加的壓力並且重新定向向內地擴張。
於一些實施例中，陽極材料202可以是多孔和中空核心兩者。於一些實施例中，陽極材料202可以是矽、錫或任何其他適當的大容量材料，其中容量被量測，例如，以數百或數千的毫安培-小時/克。受約束陽極電流集電器204一般也可以被組配而為多孔性，以允許離子在陽極202和電解質之間的流動。
圖3例示與本揭示相符之一受約束陽極纖維和分離器層的一實施範例300。分離器層302，可以包含一電解質材料以允許電解質和離子在陽極(或陽極電流集電器)和陰極(或陰極電流集電器)之間的流動。該分離器層被展示而同軸地設置在受約束陽極電流集電器204上。於一些實施例中，分離器層302可以自陶瓷材料或聚合物被製造以形成一固體型態電池，於其中分離器也提供傳送離子而阻擋電子之電解質功能。於其他實施例中，該分離器層可以藉由一濕的電解質被滲透(例如，液體或凝膠)。產生的陽極組件304(包含陽極纖維202、受約束陽極電流集電器204和分離器層302)，可能因此提供用於一可充電電池之一建構區塊，如將在下面更詳細之討論。
圖4例示與本揭示一致的一電池或電池組之一實施範例的橫截面圖400。電池組400被展示以包括以一二維 平面組配方式被配置的多數個陽極組件304(其各包含陽極纖維202、受約束陽極電流集電器204和分離器層302)，雖然不需特定的對齊，其中各個陽極組件實質上平行於一鄰近陽極組件而運作。組件304被嵌入於一陰極材料402中，其接著被封裝在一頂部陰極電流集電器薄片404和一底部陰極電流集電器薄片406之間。所形成之平面或襯墊形狀的電池組可以是有延展性的以造模或符合於需要電池電力之適合裝置、或應用的所需形狀。當然，任何數目之電池組400可以被組合以形成較大的電池以提供一充分高位準的安培-小時容量並且形成任何所需的形狀。
圖5例示與本揭示相符的一電池組件之實施範例500。電池400以自上面的透視圖方式被展示。頂部陰極電流集電器薄片404被展示，但是為了簡明起見，在這例示中，底部薄片和陰極材料未被展示。各個陽極組件304之受約束陽極電流集電器204可以經過陽極連接片502彼此電氣地耦合，其也可以被作為(或被連接到)電池端子連接點之一者(例如，負端子)。於一些實施例中，陽極連接片502可以透過雷射熔合、導電膠合劑或任何其他適當的構件被附連。同樣地，頂部及/或底部陰極電流集電器薄片404、406也可以被作為(或被連接到)電池端子連接點之一者的第二連接點(例如，正端子)。
圖6例示與本揭示相符的一電池組纖維組件之另一實施範例的橫截面圖600。於這實施例中，一完全電池組纖維組件602被展示以包括一核心陽極組件304(包含陽 極纖維202、受約束陽極電流集電器204以及分離器層302)，其被封裝在一陰極材料層402和一陰極電流集電器外殼層604中。該陰極材料層402和一陰極電流集電器外殼層604係圍繞核心陽極組件304被同軸地設置，例如，如一共形導電覆層。產生的電池組纖維組件602可以被作為一纖維形式之一完全電池，其可以被併入作為一結構元件，例如，於一裝置之塑膠殼中。於一些實施例中，多數個電池組纖維組件602可以成束被編織在一起作為導線以形成完全電池。這些編織的導線束可以形成一彈性組構而允許電池符合於需要電力之適合裝置或應用之一所需的形狀或被併入此一裝置之結構中。
此外，此處所述之實施例可以在習見的電池組配之上提供一增加之安全位準，因為可能產生之任何內部短路可以在減短的導線束上藉由相對薄的電流集電器之電阻而被抑制。
圖7例示與本揭示相符的另一實施範例之操作700的流程圖。該等操作提供用於具有延長充電週期壽命之電池製造的方法。在操作710，一陽極材料被拉張成為一纖維長度。該陽極材料被組配以在可充電電池放電期間產生電子。該陽極材料可以是矽、錫或任何其他適當的材料。於一些實施例中，該等纖維可以使用以相對低的成本方式而產生連續纖維之一捲至一捲的生產程序被製造。在操作720，一陽極電流集電器層被同軸地設置在纖維上以在電池充電期間約束纖維之擴張。該陽極電流集電器層被 組配以提供一傳導路徑至電池之一第一端子。在操作730，一分離器層被同軸地設置在陽極電流集電器層上以提供在陽極電流集電器層和電池的一陰極之間的電氣絕緣並且允許離子在該陽極電流集電器層和該陰極之間的流動。
圖8例示一裝置之實施範例800耦合至與本揭示符合的一共形電池。此一應用可以藉由一固態電解質之使用，允許電池是固態的(亦即，缺少一液體電解質)，而便利。例如，裝置802可以是一移動平臺或計算裝置，例如，一智慧型手機、智慧型平板電腦、個人數位助理(PDA)、移動式網際網路裝置(MID)、可折疊式平板電腦、筆記型電腦或膝上型電腦、或任何其他適當的裝置。但是，應了解，此處所述之裝置實施例是不受限定於移動平臺，並且於一些實施例中，裝置802可以是一工作站或桌上型電腦。除了此等計算和通訊應用之外，例如，纖維為基礎之電池的其他實施例也可以相對地更具有挑戰性之應用方式被部署，例如，編織電池纖維於衣物或將它們嵌進不適宜於有規則電池形狀之裝置中，例如，沿著眼鏡之鏡框。
裝置一般可以呈現各種介面至一使用者，例如，經由一螢幕或顯示元件808，例如，一觸控銀幕、液晶顯示器(LCD)或任何其他適當的顯示型式。各種使用者介面控制或按鈕806也可以為裝置802所採用。一共形電池組件804可以被組配以附連和提供電力至裝置802。如先前 所述地，該共形電池組件804可以被組配以包括陽極纖維202和受約束陽極電流集電器204。
裝置802可以包括任何數目處理器、記憶體、輸入/輸出電路、有線或無線網路介面電路、等等，其可能需要來自電池804之電力。於一些實施例中，該等處理器可以被實行作為任何數目處理器核心。例如，處理器(或處理器核心)可以是任何類型之處理器，例如，一微處理器、一嵌入式處理器、一數位信號處理器(DSP)、一圖形處理器(GPU)、一網路處理器、一場可程控閘陣列或被組配以執行程式碼之其他裝置。該等處理器可以是多線程處理核心。記憶體可以耦合至該等處理器並且可以是如那些熟習本技術者所習知的或可用的任何多種記憶體。應了解，該等處理器和記憶體可以被組配以儲存、主控及/或執行一個或多個使用者應用程式或其他軟體。這些應用程式可以包括，但是不受限定於，例如，任何類型之計算、通訊、資料管理、資料儲存及/或使用者介面任務。於一些實施例中，這些應用程式可以採用或互動於裝置802之任何其他構件。
應了解，於一些實施例中，裝置802的各種構件可以被組合於一單晶片上系統(SoC)結構中。於一些實施例中，該等構件可以是硬體構件、韌體構件、軟體構件、或硬體、韌體或軟體之任何適當的組合。
名稱“電路”，如在此處之任何實施例中所使用地，可以包含，例如，單獨地或任何組合電路、硬接線電 路、可程控電路，例如，電腦處理器(其包含一個或多個分別的指令處理核心、狀態機器電路、及/或儲存藉由可程控電路來執行之指令的韌體)。該電路可以包括一處理器及/或控制器，其被組配以執行一個或多個指令而進行此處所述之一個或多個操作。例如，該等指令可以被實施作為一應用程式、軟體、韌體、等等，其可被組配以致使電路進行任何上述操作。軟體可以被實施作為一軟體封包、程式碼、指令、指令集及/或被記錄在一電腦可讀取儲存裝置上之資料。軟體可以被實施或被實行以包括任何數目處理程序，並且接著，處理程序可以一階級體系形式被實施或被實行以包括任何數目線程等等。韌體可以被實施作為在記憶體裝置中之程式碼、指令或指令集及/或硬體程式(例如，非依電性)之資料。該電路可以整體地或個別地被實施作為形成一較大系統之部件的電路，該較大系統為，例如，一積體電路(IC)、一特定應用積體電路(ASIC)、一單晶片上系統(SoC)、桌上型電腦、膝上型電腦、平板電腦、伺服器、智慧型手機、等等。其他實施例可以被實行作為藉由一可程規控制裝置而執行之軟體。如此處所述地，各種實施例可以使用硬體元件、軟體元件、或其任何組合被實行。硬體元件範例可以包括處理器、微處理器、電路、電路元件(例如，電晶體、電阻器、電容器、電感器、和其它者)、積體電路、特定應用積體電路(ASIC)、可程控邏輯裝置(PLD)、數位信號處理器(DSP)、場可程控閘陣列(FPGA)、邏輯閘、暫存器、半導體裝置、 晶片、微晶片、晶片集、以及其它者。
此處所述之任何操作可以於一個或多個儲存裝置中被實行，該等裝置具有儲存於其上之指令，該等指令當藉由一個或多個處理器進行一個或多個操作時則個別地或組合式地被執行。同時，其也是意指此處所述之操作可以個別地或以任何附屬組合方式被進行。因此，如一般熟習本技術者所應了解地，不是所有的操作(例如，流程圖之任何操作)將需要被進行，並且本揭示明白地意指此等操作之所有附屬組合可被致能。同時，其也意指此處所述之操作可以被分配於複數個實際裝置上，例如，在多於一個不同的實際位置之處理結構。儲存裝置可以包括任何類型之實質的裝置，例如，任何類型之碟片(包括硬碟、軟式磁碟片、光碟、唯讀記憶體小型碟片(CD-ROM)、可重寫小型碟片(CD-RW)、以及磁光碟)、半導體裝置(例如，唯讀記憶體(ROM)、包含動態和靜態RAM之隨機存取記憶體(RAM)、可消除可程控唯讀記憶體(EPROM)、電氣可消除可程控唯讀記憶體(EEPROM)、快閃記憶體)、固態碟片(SSD)、磁卡或光學卡、或適用於儲存電子指令之任何類型的媒體。
因此，本揭示提供系統、裝置和方法，其用以透過受約束陽極纖維之使用而延長可充電電池之充電週期壽命。下面的範例是有關於進一步的實施例。
依據範例1，其提供具有延長充電週期壽命之一電池。一多孔陽極纖維，其用以在該電池放電期間產生電 子；及一陽極電流集電器層，其用以提供一傳導路徑至該電池之一第一端子，該陽極電流集電器層係同軸地設置在該陽極纖維上以在該電池充電期間約束該陽極纖維之擴張。
範例2可以包括範例1之主題標的，並且該陽極纖維之受約束擴張係徑向地向內被定向，而減少該陽極纖維之該等多孔區域的容積。
範例3可以包括範例1和2之主題標的，並且該多孔陽極纖維進一步地包括一中空核心並且該陽極纖維之該受約束擴張徑向地向內被定向，而減少該中空核心的容積。
範例4可以包括範例1-3之主題標的，其進一步地包括同軸地設置在該陽極電流集電器層上之一分離器層，該分離器層係用以提供在該陽極電流集電器層及該電池的一陰極之間的電氣絕緣並且用以允許離子在該陽極電流集電器層和該陰極之間的流動。
範例5可以包括範例1-4之主題標的，其進一步地包括複數個組件，各組件包含該陽極纖維、該陽極電流集電器層以及該分離器層之一者；其中該等複數個組件以一平面組配方式彼此平行地配置且被嵌入一陰極材料中並且該陰極材料被封裝在一頂部和底部陰極電流集電器薄片中。
範例6可以包括範例1-5之主題標的，並且該組件的平面組配被造模成為符合於將藉由該電池被供電的一 裝置之形式因素的一形狀。
範例7可以包括範例1-6之主題標的，其進一步地包括同軸地設置在該分離器層上之一陰極材料層以及同軸地設置在該陰極材料層上之一陰極電流集電器層。
範例8可以包括範例1-7之主題標的，並且該陽極纖維包括矽或錫。
依據範例9，其提供用以在一電池中使用之一陽極。該陽極可以包括：被拉張成為一纖維長度之多孔陽極材料，該陽極材料用以在該電池放電期間產生電子；以及一陽極電流集電器層，其用以提供一傳導路徑至該電池之一第一端子，該陽極電流集電器層係同軸地設置在該纖維上以在該電池充電期間約束該纖維的擴張。
範例10可以包括範例9之主題標的，並且該纖維之該受約束擴張係徑向地向內被定向，而減少該陽極材料之該等多孔區域的容積。
範例11可以包括範例9和10之主題標的，並且一分離器層係同軸地設置在該陽極電流集電器層上而用以提供在該陽極電流集電器層和該電池的一陰極之間的電氣絕緣並且用以允許離子在該陽極電流集電器層和該陰極之間的流動。
範例12可以包括範例9-11之主題標的，並且該陽極材料包括矽或錫。
依據範例13，其提供用以在一電池中使用之一陽極。該陽極可以包括被拉張成為一纖維長度之陽極材 料，該纖維被組配而具有一中空核心，該陽極材料用以在該電池放電期間產生電子；以及一陽極電流集電器層，其用以提供一傳導路徑至該電池之一第一端子，該陽極電流集電器層係同軸地設置在該纖維上以在該電池充電期間約束該纖維的擴張。
範例14可以包括範例13之主題標的，並且該纖維之該受約束擴張係徑向地向內被定向，而減少該中空核心的容積。
範例15可以包括範例13和14之主題標的，並且一分離器層係同軸地設置在該陽極電流集電器層上而用以提供在該陽極電流集電器層和該電池的一陰極之間的電氣絕緣並且用以允許離子在該陽極電流集電器層和該陰極之間的流動。
範例16可以包括範例13-15之主題標的，並且該陽極材料包括矽或錫。
依據範例17，其提供一種用於電池製造之方法。該方法包括下列步驟：拉張一陽極材料成為一纖維長度，且該陽極材料是用以在該電池放電期間產生電子；以及同軸地設置一陽極電流集電器層於該纖維上以在該電池充電期間約束該纖維的擴張，且該陽極電流集電器層是用以提供一傳導路徑至該電池之一第一端子。
範例18可以包括範例17之主題標的，並且該陽極材料是多孔且被組配以至於該纖維之該受約束擴張係徑向地向內被定向，而減少該陽極材料之該等多孔區域的容 積。
範例19可以包括範例17和18之主題標的，並且該纖維被組配而具有一中空核心，並且該纖維之該受約束係徑向地向內被定向，而減少該中空核心的容積。
範例20可以包括範例17-19之主題標的，其進一步地包括同軸地設置一分離器層在該陽極電流集電器層上以提供在該陽極電流集電器層和該電池的一陰極之間的電氣絕緣並且用以允許離子在該陽極電流集電器層和該陰極之間的流動。
範例21可以包括範例17-20之主題標的，其進一步地包括：以一平面組配方式彼此平行地配置該纖維、該陽極電流集電器層和該分離器層之複數個組件；將該等多數個組件嵌入於一陰極材料中；以及將該陰極材料封裝在一頂部和底部陰極電流集電器薄片中。
範例22可以包括範例17-21之主題標的，其進一步地包括造模該組件的平面組配成為符合於將藉由該電池被供電的一裝置之形式因素的一形狀。
範例23可以包括範例17-22之主題標的，其進一步地包括同軸地設置一陰極材料層在該分離器層上並且同軸地設置一陰極電流集電器層在該陰極材料層上。
依據範例24，其提供用於一電池之製造的一系統。該系統可以包括用以拉張一陽極材料成為一纖維長度之構件，並且該陽極材料是用以在該電池放電期間產生電子；以及用以同軸地設置一陽極電流集電器層於該纖維上 以在該電池充電期間約束該纖維的擴張之構件，並且該陽極電流集電器層是用以提供一傳導路徑至該電池之一第一端子。
範例25可以包括範例24之主題標的，並且該陽極材料是多孔且被組配以至於該纖維之該受約束擴張係徑向地向內被定向，而減少該陽極材料之該等多孔區域的容積。
範例26可以包括範例24和25之主題標的，並且該纖維被組配而具有一中空核心，並且該纖維之該受約束係徑向地向內被定向，而減少該中空核心的容積。
範例27可以包括範例24-26之主題標的，其進一步地包括用以同軸地設置一分離器層在該陽極電流集電器層上之構件，以提供在該陽極電流集電器層和該電池的一陰極之間的電氣絕緣並且用以允許離子在該陽極電流集電器層和該陰極之間的流動。
範例28可以包括範例24-27之主題標的，其進一步地包括：用於以一平面組配方式彼此平行地配置該纖維、該陽極電流集電器層和該分離器層之複數個組件之構件；用以將該等多數個組件嵌入於一陰極材料之構件；以及用以將該陰極材料封裝在一頂部和底部陰極電流集電器薄片中之構件。
範例29可以包括範例24-28之主題標的，其進一步地包括用以造模該組件的平面組配成為符合於將藉由該電池被供電的一裝置之形式因素的一形狀之構件。
範例30可以包括範例24-29之主題標的，其進一步地包括用以同軸地設置一陰極材料層在該分離器層上並且同軸地設置一陰極電流集電器層在該陰極材料層上之構件。
此處採用之詞語和語句被使用作為說明之詞語並且不是作為限制，並且在此等詞語和語句之使用中，並無意圖排除所展示和說明的任何特點之等效者(或其部份)，並且應明白在申請專利範圍範疇內之各種修改是可能的。因此，申請專利範圍是旨在涵蓋所有此些等效者。各種特點、論點、以及實施例已在此處被說明。如熟習本技術者所應了解地，該等特點、論點、以及實施例是可容許與另一者組合以及容許變化和修改。因此，本揭示將應考慮為包含此等組合、變化、以及修改。
202‧‧‧陽極
204‧‧‧受約束陽極電流集電器

Claims (23)

  1. 一種電池，其包含：一多孔陽極纖維，其用以在該電池之放電期間產生電子；以及一陽極電流集電器層，其用以提供一傳導路徑至該電池之一第一端子，該陽極電流集電器層同軸地設置在該陽極纖維上以在該電池之充電期間約束該陽極纖維之擴張。
  2. 如請求項1之電池，其中該陽極纖維之經約束的該擴張徑向地向內被定向，減少該陽極纖維之該等多孔區域的容積。
  3. 如請求項1之電池，其中該多孔陽極纖維進一步包含一中空核心且該陽極纖維之經約束的該擴張徑向地向內被定向，減少該中空核心的容積。
  4. 如請求項1之電池，其進一步包含同軸地設置在該陽極電流集電器層上之一分離器層，該分離器層用以提供在該陽極電流集電器層及該電池的一陰極之間的電氣絕緣並且用以允許在該陽極電流集電器層和該陰極之間的離子流動。
  5. 如請求項4之電池，其進一步包含複數個組件，各組件包含該陽極纖維、該陽極電流集電器層以及該分離器層中之一者；其中該等複數個組件係以一平面組配方式彼此平 行地配置且被嵌入一陰極材料中並且該陰極材料被封裝在一頂部和底部陰極電流集電器薄片中。
  6. 如請求項5之電池，其中該等組件的該平面組配被造模成為符合於要由該電池所供電的一裝置之形式因素的一形狀。
  7. 如請求項4之電池，其進一步包含同軸地設置在該分離器層上之一陰極材料層以及同軸地設置在該陰極材料層上之一陰極電流集電器層。
  8. 如請求項1之電池，其中該陽極纖維包含矽或錫。
  9. 一種供使用於一電池中之陽極，該陽極包含：被拉張成為纖維的一長度之多孔陽極材料，該陽極材料用以在該電池之放電期間產生電子；以及一陽極電流集電器層，其用以提供一傳導路徑至該電池之一第一端子，該陽極電流集電器層同軸地設置在該纖維上以在該電池之充電期間約束該纖維的擴張。
  10. 如請求項9之陽極，其中該纖維之經約束的該擴張徑向地向內被定向，減少該陽極材料之該等多孔區域的容積。
  11. 如請求項9之陽極，其中一分離器層係同軸地設置在該陽極電流集電器層上且用以提供在該陽極電流集電器層及該電池的一陰極之間的電氣絕緣並且用以允許在該陽極電流集電器層和該陰極之間的離子流動。
  12. 如請求項9之陽極，其中該陽極材料包含矽或錫。
  13. 一種供使用於電池中之陽極，該陽極包含： 被拉張成為纖維的一長度之陽極材料，該纖維經組配具有一中空核心，該陽極材料用以在該電池之放電期間產生電子；以及一陽極電流集電器層，其用以提供一傳導路徑至該電池之一第一端子，該陽極電流集電器層同軸地設置在該纖維上以在該電池之充電期間約束該纖維的擴張。
  14. 如請求項13之陽極，其中該纖維之經約束的該擴張徑向地向內被定向，減少該中空核心的容積。
  15. 如請求項13之陽極，其中一分離器層係同軸地設置在該陽極電流集電器層上且用以提供在該陽極電流集電器層及該電池的一陰極之間的電氣絕緣並且用以允許在該陽極電流集電器層和該陰極之間的離子流動。
  16. 如請求項13之陽極，其中該陽極材料包含矽或錫。
  17. 一種用於電池製造之方法，該方法包含：拉張一陽極材料成為纖維的一長度，其中該陽極材料係用以在該電池之放電期間產生電子；以及同軸地設置一陽極電流集電器層於該纖維上以在該電池之充電期間約束該纖維的擴張，其中該陽極電流集電器層係用以提供一傳導路徑至該電池之一第一端子。
  18. 如請求項17之方法，其中該陽極材料係多孔且經組配以使該纖維之經約束的該擴張徑向地向內被定向，減少該陽極材料之該等多孔區域的容積。
  19. 如請求項17之方法，其中該纖維係經組配具有一中空核 心，且該纖維之經約束的該擴張徑向地向內被定向，減少該中空核心的容積。
  20. 如請求項17之方法，其進一步包含同軸地設置一分離器層在該陽極電流集電器層上以提供在該陽極電流集電器層及該電池的一陰極之間的電氣絕緣並且用以允許在該陽極電流集電器層和該陰極之間的離子流動。
  21. 如請求項20之方法，其進一步包含：以一平面組配方式彼此平行地配置該纖維、該陽極電流集電器層和該分離器層之複數個組件；將該等複數個組件嵌入於一陰極材料中；以及將該陰極材料封裝在一頂部和底部陰極電流集電器薄片中。
  22. 如請求項21之方法，其進一步包含將該等組件的該平面組配造模成為符合於要由該電池所供電的一裝置之形式因素的一形狀。
  23. 如請求項20之方法，其進一步包含將一陰極材料層同軸地設置在該分離器層上並且將一陰極電流集電器層同軸地設置在該陰極材料層上。
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