專利名稱：：改善內(nèi)部接觸的電化學(xué)電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及電化學(xué)電池組電池，該電池具有條樣電極，并在電極之一的導(dǎo)線與電池容器側(cè)壁之間具有壓力接觸。在又一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及具有螺旋狀纏繞的電極組件的電化學(xué)電池，該電極組件具有內(nèi)部導(dǎo)線，該內(nèi)部導(dǎo)線與不含分開的集電器的鋰箔負(fù)電極直接壓力接觸，并與電池容器內(nèi)部部分接觸，其中在導(dǎo)線與鋰箔之間的特定接觸在容器與箔之間提供電流。
背景技術(shù)：
：有靠近的正電極條和負(fù)電極條的電池可用于提供良好的高速率放電性能。含這樣的條的電極組件可以包括一對(duì)或多對(duì)扁平的、折疊的或螺旋狀纏繞的正電極和負(fù)電極。電池可以具有外殼，該外殼包括由導(dǎo)電材料制成的容器，該導(dǎo)電材料與一個(gè)電極電接觸。在這樣的電池中，電池容器可以用作或提供對(duì)外部接觸末端的電接觸。導(dǎo)電的導(dǎo)線可用于制備電極與另一電池元件例如容器或密閉容器的一部分的蓋之間的電接觸。導(dǎo)線可以為各種形式和形狀例如線、條和彈簧，且導(dǎo)線可以按各種方法，包括通過固定(例如焊接)和通過壓力，連接至容器或蓋。美國(guó)專利申請(qǐng)公布號(hào)2004/0185332、2005/0238956和2006/0147792涉及具有使導(dǎo)線連接至負(fù)電極的各種構(gòu)型的電化學(xué)電池。在以下專利中發(fā)現(xiàn)了其中電極導(dǎo)線焊接至電極集電器的暴露邊緣或表面的電池實(shí)例美國(guó)專利第4，554，227號(hào)，該美國(guó)專利通過引用結(jié)合到本文中，和未審查的日本專利公布號(hào)05-121064和09-035739。在這些專利的每一個(gè)中，導(dǎo)線通過焊接電連接至外部末端。在美國(guó)專利4，554，227中，使導(dǎo)線彎曲，以改善焊接至電極集電器暴露頂端邊緣的強(qiáng)度。在美國(guó)專利第3，245，837和5，021，306號(hào)中發(fā)現(xiàn)了其中在導(dǎo)線與電極集電器暴露部分之間、在電極組件的芯處使用壓力接觸的電池實(shí)例，這些美國(guó)專利通過引用結(jié)合到本文中。在美國(guó)專利3，245，837中，導(dǎo)線是固定至蓋板和外部末端的導(dǎo)電條。在美國(guó)專利5，021，306中，導(dǎo)線是金屬夾板，而在容器的開放末端上焊接至帽的彈簧片與夾板產(chǎn)生壓力接觸。在美國(guó)專利公布號(hào)U.S.2002/0094478A1中發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)線是從許多電極伸出的集電器的裸露部分的電池實(shí)例，該美國(guó)專利通過引用結(jié)合到本文中。將許多導(dǎo)線彎曲并焊接在一起，然后固定至電池蓋。在導(dǎo)線中彎曲提供良好的焊接強(qiáng)度。在未審查的日本專利公布號(hào)09-330697中發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)線從電極組件底部延伸并焊接至容器底部的電池實(shí)例。在焊接至容器的導(dǎo)線的一部分中形成V形槽，以提供良好的焊接強(qiáng)度。在美國(guó)專利第5，418，084和4，963，446號(hào)以及本文圖1和圖2中可發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)線在一個(gè)電極與電池容器之間和在其它電極與密閉容器的蓋之間提供電接觸的電池實(shí)例，這些美國(guó)專利通過引用結(jié)合到本文中。電池是有螺旋狀纏繞的電極組件的圓柱形電池。如在下面參考圖1和圖2所進(jìn)一步詳述的，在各電池中，彈簧在正電極與電池蓋之間提供電接觸，而金屬條導(dǎo)線在負(fù)電極與容器側(cè)壁之間提供電接觸。彈簧固定至電池蓋，并與在電極組件頂部暴露的正電極集電器產(chǎn)生壓力接觸。金屬條導(dǎo)線固定至負(fù)電極并與容器側(cè)壁內(nèi)表面產(chǎn)生壓力接觸。在制備中變異性的正常范圍下，在導(dǎo)線與容器之間需要可靠的壓力接觸。在電池例如圖1和圖2的電池中，當(dāng)按照先有技術(shù)制備時(shí)，通過容器內(nèi)電極組件的緊密配合而使容器側(cè)壁和電極組件之間的導(dǎo)線保持壓力接觸。為了可靠的電接觸，容器內(nèi)徑和電極組件外徑的變異性必須小。一種方法是改變圍繞電極組件外側(cè)表面包裹的材料的條長(zhǎng)度，以補(bǔ)償可以導(dǎo)致直徑差異的電極厚度變化。如美國(guó)專利第4，963，445號(hào)所公開的，該材料的外部條可以是一個(gè)或多個(gè)隔離器條或分開的外包裝材料條，該專利通過引用結(jié)合到本文中。將金屬鋰和鋰合金用作各種電池構(gòu)造中的陰極活性材料，并在電池放電期間經(jīng)反應(yīng)消耗鋰。為了維持負(fù)電極在各處放電的導(dǎo)電性，已經(jīng)提出各種解決方案，包括利用陽(yáng)極至陰極的較高的界面理論輸入容量比(inputcapacityratio)(A/C)，即鋰的失衡，理論容量；和利用集電器。已經(jīng)利用許多不同類型和式樣的集電器，見例如美國(guó)專利第5，368，958號(hào)，它公開了鋰片的夾層構(gòu)造、導(dǎo)電箔和第二鋰片，導(dǎo)電箔放置在第一鋰片與第二鋰片之間。重要的是，因?yàn)樵诜烹娖陂g消耗鋰陽(yáng)極，所以具有鋰的失衡意指假如在電極中有任何不同，則陽(yáng)極可能遭受斷開。這些斷開防止電子跨過陽(yáng)極輸送至合適的集電器，因此理由是許多先有技術(shù)解決方案需要集電器跨越陽(yáng)極的長(zhǎng)度和/或?qū)挾取Ｒ呀?jīng)公開了用于鋰或鋰合金負(fù)電極的集電器或?qū)Ь€相對(duì)于可以折疊或卷成凍膠輥(jellyroll)形式的條樣負(fù)電極縱向或橫向延伸，例如美國(guó)專利申請(qǐng)公布號(hào)2005/0238956和美國(guó)專利申請(qǐng)公布號(hào)2006/0172190公開了負(fù)電極導(dǎo)線橫向延伸，即軸向地橫跨螺旋狀纏繞的負(fù)電極的一部分約90%的電極寬度或軸向高度，并靠近纏繞的電極組件的外周放置，這兩個(gè)專利均通過引用整體結(jié)合到本文中。發(fā)明概述本發(fā)明的目的是在電極導(dǎo)線與電池容器側(cè)壁之間提供可靠的壓力接觸。本發(fā)明的另外優(yōu)點(diǎn)可以包括但不限于改善接觸可靠性、增加在制備中變異的耐受性、減少電池元件的數(shù)目、改善制備的容易性、減少制備的廢棄物和降低產(chǎn)品的成本。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供包括由鋰或鋰合金組成的負(fù)電極的電化學(xué)電池，其意外地可以提供有使電極電連接至電池容器導(dǎo)電元件的導(dǎo)線，其中已經(jīng)不需要基本上縱向或橫向的集電接觸。本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供具有鋰負(fù)電極和導(dǎo)線的電化學(xué)電池，該鋰負(fù)電極不含分開的集電器，該導(dǎo)線具有相對(duì)短的長(zhǎng)度直接連接至鋰電極和電池容器的一部分，因此提供增加內(nèi)部面積、優(yōu)選可利用活性材料的電池。還另一個(gè)目的是提供負(fù)電極導(dǎo)線，該導(dǎo)線與鋰箔電極具有相對(duì)小的接觸面積，該導(dǎo)線例如通過減少與電極寬度接觸的導(dǎo)線長(zhǎng)度或距離來實(shí)施，基本上沒有影響電池服務(wù)。還另一個(gè)目的是提供連接至原電池的鋰箔電極的負(fù)電極導(dǎo)線，該原電池具有以下設(shè)計(jì)防止鋰在放電期間與導(dǎo)線分離，這可以防止鋰的消耗和減少電池的使用壽命。本發(fā)明的又另一個(gè)目的是提供包括電極組件的電化學(xué)電池，其界面的理論陽(yáng)極對(duì)陰極輸入容量比小于1.0(A/C<1)，且其中負(fù)電極導(dǎo)線具有相對(duì)小的面積與負(fù)電極接觸，所述負(fù)電極由鋰或鋰合金組成，并且不含分開的集電器。本發(fā)明的還另一個(gè)目的是提供陽(yáng)極不足的和界面的理論陽(yáng)極對(duì)陰極輸入容量比小于1.0的電化學(xué)電池，其中基本上所有的界面定向的負(fù)電極活性材料被消耗而基本上沒有損失性能，甚至當(dāng)利用負(fù)電極導(dǎo)線時(shí)，該負(fù)電極導(dǎo)線具有相對(duì)小的面積與不含集電器的負(fù)電極接觸。本發(fā)明的另一方面涉及電化學(xué)電池，該電化學(xué)電池包含基本上圓柱形的導(dǎo)電性容器、正電極、負(fù)電極、隔離器、非水有機(jī)電解質(zhì)、內(nèi)部導(dǎo)線，該容器具有閉合末端、通過末端組件密封的開放末端和在閉合末端和開放末端之間延伸的側(cè)壁，該正電極包含二硫化鐵，該負(fù)電極基本上由鋰或具有至少90%重量鋰的鋰合金組成并具有累積表面積，該內(nèi)部導(dǎo)線位于容器內(nèi)并與負(fù)電極電接觸，其中導(dǎo)線的表面積連接至小于0.7%的負(fù)電極累積表面積，且其中正電極、負(fù)電極和隔離器纏繞成凍膠輥電極組件，以便內(nèi)部導(dǎo)線與容器或末端組件形成電接觸，且其中電池的理論界面陽(yáng)極對(duì)陰極輸入容量比小于1.0。本發(fā)明的又一方面涉及電化學(xué)電池，該電化學(xué)電池包含基本上圓柱形的導(dǎo)電性容器、螺旋狀纏繞的電極組件和內(nèi)部導(dǎo)線，該容器具有閉合末端、通過末端組件密封的開放末端和在閉合末端和開放末端之間延伸的側(cè)壁，該螺旋狀纏繞的電極組件置于容器內(nèi)，并包括負(fù)電極、正電極、有機(jī)非水電解質(zhì)和置于負(fù)電極與正電極之間的聚合物隔離器，其中負(fù)電極基本上由具有一定長(zhǎng)度和寬度的一個(gè)或多個(gè)鋰或鋰合金層組成，且其中負(fù)電極不含分開的集電器，該內(nèi)部導(dǎo)線位于容器內(nèi)，并使負(fù)電極電連接至容器，其中導(dǎo)線的一個(gè)末端部分直接連接至一個(gè)或多個(gè)鋰或鋰合金層，且其中導(dǎo)線延伸一段距離，該距離自負(fù)電極的一個(gè)寬度末端開始測(cè)量，為在連接位置平行于電池縱軸測(cè)量的鋰或鋰合金層寬度的10%至小于88%。本發(fā)明的還再一方面涉及電化學(xué)電池，該電化學(xué)電池包含基本上圓柱形的導(dǎo)電性容器、置于容器內(nèi)的螺旋狀纏繞的電極組件、內(nèi)部導(dǎo)線，該容器具有閉合末端、末端組件密封的開放末端和在閉合末端與開放末端之間延伸的側(cè)壁，所述螺旋狀纏繞的電極組件具有負(fù)電極條、正電極條、有機(jī)非水電解質(zhì)和置于負(fù)電極條與正電極條之間的隔離器，該負(fù)電極條基本上由鋰或鋰合金組成，具有形成累積表面積的長(zhǎng)度和寬度，該內(nèi)部導(dǎo)線位于容器內(nèi)，并將負(fù)電極電連接至容器，其中導(dǎo)線的一個(gè)末端部分連接至鋰或鋰合金，其中在容器側(cè)壁與負(fù)電極或正電極之間沒有直接的電接觸，其中導(dǎo)線沿負(fù)電極的底部部分連接，且在電極組件的外面延伸，與容器的側(cè)壁或底壁形成壓力接觸，和其中導(dǎo)線的表面積連接至小于0.7%的負(fù)電極累積表面積，且延伸一段距離，該距離從負(fù)電極的一個(gè)寬度末端開始測(cè)量，為平行于電池縱軸測(cè)量的負(fù)電極寬度的10%至小于88%。通過參考以下說明書、權(quán)利要求書和附圖，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將進(jìn)一步理解和認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的這些和其它特征、優(yōu)點(diǎn)和目的。附圖簡(jiǎn)述通過閱讀本發(fā)明的詳述以及附圖，將更好地理解本發(fā)明，且其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，其中圖1是電化學(xué)電池組電池的縱向橫切面圖，導(dǎo)線置于容器壁側(cè)面與容器外表面之間，以便在容器與電池電極之間形成電接觸；圖2是圖1電池的一部分的放大視圖，顯示接觸容器的電極導(dǎo)線的位置；圖3A是有單個(gè)V形槽的電極導(dǎo)線的末端部分的橫切面圖3B是有單個(gè)弧形槽的電極導(dǎo)線的末端部分的橫切面圖；圖4A是有V形電極導(dǎo)線的電極組件的垂直于電極組件縱軸的橫切面圖；圖4B是有弧形電極導(dǎo)線的電極組件的垂直于電極組件縱軸的橫切面圖；圖5A是在電極組件已經(jīng)插入罐之后，圖4A電極組件和導(dǎo)線的橫切面圖；圖5B是在電極組件已經(jīng)插入罐之后，圖4B電極組件和導(dǎo)線的橫切面圖；圖6A是電極組件、扁平電極導(dǎo)線和罐的橫切面圖，顯示它們?cè)谟糜跍y(cè)定導(dǎo)線對(duì)罐的彈簧力的模型中的起始位置；圖6B是電極組件、V形電極導(dǎo)線和罐的橫切面圖，顯示它們?cè)谟糜跍y(cè)定導(dǎo)線對(duì)罐的彈簧力的模型中的起始位置；圖6C是電極組件、弧形電極導(dǎo)線和罐的橫切面圖，顯示它們?cè)谟糜跍y(cè)定導(dǎo)線對(duì)罐的彈簧力的模型中的起始位置；圖7是通過計(jì)算機(jī)模型產(chǎn)生的圖，以0.051mm厚X4.75mm寬扁平電極導(dǎo)線的電極組件位移的函數(shù)顯示彈簧力；圖8是通過計(jì)算機(jī)模型產(chǎn)生的圖，以V形電極導(dǎo)線的電極組件位移的函數(shù)顯示彈簧力，該V形電極導(dǎo)線具有90度腿角，由0.051mm厚X4.75mm寬金屬條制成；圖9是通過計(jì)算機(jī)模型產(chǎn)生的圖，以弧形電極導(dǎo)線電極組件位移的函數(shù)顯示彈簧力，該弧形電極導(dǎo)線具有1.78mm弧半徑，由0.051mm厚X4.75mm寬金屬條制成；圖10是通過計(jì)算機(jī)模型產(chǎn)生的圖，以弧形電極導(dǎo)線的電極組件位移的函數(shù)顯示彈簧力，該弧形電極導(dǎo)線具有1.91mm弧半徑，由0.051mm厚X4.75mm寬金屬條制成；圖11是通過計(jì)算機(jī)模型產(chǎn)生的圖，以弧形電極導(dǎo)線的電極組件位移的函數(shù)顯示彈簧力，該弧形電極導(dǎo)線具有2.29mm弧半徑，由0.051mm厚X4.75mm寬金屬條制成；圖12是通過計(jì)算機(jī)模型產(chǎn)生的圖，以0.051mm厚X3.175mm寬扁平電極導(dǎo)線的電極組件位移的函數(shù)顯示彈簧力；圖13是通過計(jì)算機(jī)模型產(chǎn)生的圖，以V形電極導(dǎo)線的電極組件位移的函數(shù)顯示彈簧力，該V形電極導(dǎo)線具有90度腿角，由0.051mm寬厚X3.175mm寬金屬條制成；圖14是通過計(jì)算機(jī)模型產(chǎn)生的圖，以弧形電極導(dǎo)線的電極組件位移的函數(shù)顯示彈簧力，該弧形電極導(dǎo)線具有1.40mm弧半徑，由0.051mm厚X3.175mm寬金屬條制成；圖15是負(fù)電極導(dǎo)線的一個(gè)實(shí)施方案的正視示意圖，該負(fù)電極導(dǎo)線連接至鋰箔電極的長(zhǎng)度末端，并沿電極的寬度延伸相對(duì)短的距離，該圖以未纏繞的構(gòu)型局部顯示；圖16是圖15所示的實(shí)施方案的正視側(cè)面圖，其中不連接至鋰箔電極的導(dǎo)線自由端已經(jīng)圍繞電極的底部寬度端折疊，并包括一個(gè)部分，該部分沿電極組件側(cè)面向上延伸，并由此間隔且適合接觸電池容器的內(nèi)部部分；圖17是陽(yáng)極和陰極以及界面的電極寬度"A"的示例；和圖18舉例說明成形的負(fù)電極導(dǎo)線連接的一個(gè)實(shí)施方案，該成形的負(fù)電極導(dǎo)線連接至不含分開的集電器的負(fù)電極。發(fā)明詳述參考圖1和圖2將更好地理解本發(fā)明。電池10是FR6型圓柱形Li/FeS2電池組電池。電池10的外殼包括呈罐12形式的容器，其具有閉合底部和由電池蓋14和墊圈16密閉的開口頂部末端。罐12在頂部末端附近具有珠形物或減少的直徑步幅以支撐墊圈16和蓋14。墊圈16壓縮在罐12和蓋14之間，以將陽(yáng)極或負(fù)電極18、陰極或正電極20和電解質(zhì)密封在電池10內(nèi)。陽(yáng)極18、陰極20和隔離器26—起螺旋狀纏繞成電極組件。陰極20具有金屬集電器22，該集電器從電極組件的頂部末端延伸并通過接觸彈簧24連接至蓋14的內(nèi)表面。陽(yáng)極18通過金屬導(dǎo)線(或垂片)36電連接至罐12的內(nèi)表面(圖2)。導(dǎo)線36固定至陽(yáng)極18，從電極組件的底部延伸，橫跨底部并向上沿電極組件的側(cè)面折疊。導(dǎo)線36與罐12側(cè)壁的內(nèi)表面形成壓力接觸。在將電極組件纏繞之后，可通過制備過程中的工具在插入之前將其保持在一起，或可通過例如熱封、粘合或纏繞將材料的外端(例如隔離器或聚合物膜外部包裹物38)固定在下面。絕緣錐體46圍繞電極組件頂部外周部分以防止陰極集電器22與罐12形成接觸，通過隔離器26的向內(nèi)折疊延伸和位于罐12底部的電絕緣底盤44防止陰極20的底部邊緣與罐12的底部之間的接觸。電池10具有分開的正電極末端蓋40，其通過罐12的向內(nèi)卷曲的頂部邊緣和墊圈16保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，并具有一個(gè)或多個(gè)排氣孔(未顯示)。罐12用作負(fù)電極接觸末端?？蓪⒔^緣夾套例如粘膠標(biāo)簽48施加至罐12的側(cè)壁。在末端蓋40的外圍邊緣和電池蓋14之間放置的是正溫度系數(shù)(PTC)裝置42，該裝置在濫用電的情況下基本上限制電流的流動(dòng)。電池10也包括減壓孔。電池蓋14具有包含向內(nèi)伸出的中心排放孔28的孔，在孔28的底部有排氣孔30。該孔由排氣球(ventball)32和壓縮在排放孔28的垂直壁和排氣球32的外圍之間的薄壁熱塑性襯套34密封。當(dāng)電池內(nèi)壓超過預(yù)定水平時(shí)，排氣球32，或球32和襯套34兩者被迫使離開該孔，以從電池10釋放增壓的氣體。在其它實(shí)施方案中，該減壓孔可為被防爆膜密閉的孔，如美國(guó)專利申請(qǐng)公布號(hào)2005/024470所公開的，該專利通過引用整體結(jié)合至本文中，或者為可以撕開或否則破裂的相對(duì)薄的區(qū)域例如精壓的槽(coinedgroove)，以在電池的一部分例如密封板或容器壁中形成排氣孔。在本發(fā)明的電池的一個(gè)實(shí)施方案中，置于電極組件側(cè)面與罐側(cè)壁之間的電極導(dǎo)線的末端部分最初為非平面的。當(dāng)用于本文時(shí)，最初非平面指在電極組件插入罐中之前為非平面的。在電極組件插入之前，形成導(dǎo)線的末端部分，以構(gòu)建可提供與罐側(cè)壁改善壓力接觸的非平面形狀。非平面形狀可以提供在導(dǎo)線末端部分中的彈簧樣特征，導(dǎo)致通過導(dǎo)線的末端部分施加力，以使導(dǎo)線偏向罐側(cè)壁，因此為電極組件的側(cè)面和罐側(cè)壁之間的給定間隙提供改善的壓力接觸，并增加最大可能的間隙，因?yàn)槠淇杀３至己玫碾娊佑|?？墒褂酶鞣N非平面形狀，包括橫斷面具有一個(gè)或多個(gè)V、弧等及其組合的形狀。圖3A和3B分別顯示了具有單個(gè)V形和弧形槽的導(dǎo)線的實(shí)例，其中在導(dǎo)線136、236的末端部分中，槽152、252具有底部154,254和邊緣156,256ο在電池制備期間，成形的導(dǎo)線末端部分可以變形，例如，朝向電極組件的側(cè)面，以促進(jìn)其插入罐中，然后導(dǎo)線的末端部分可以向其最初的非平面形狀部分地彈回，但仍然至少部分地壓縮以施加力至罐側(cè)壁的內(nèi)表面，因此與罐形成良好的物理接觸和電接觸。圖4Α和4Β為在導(dǎo)線136、236的末端部分已經(jīng)彎曲到鄰近電極組件150、250的外側(cè)表面的位置中之后，電極組件150、250和導(dǎo)線136、236的末端部分(圖3Α和3Β)的橫截面形狀。圖5Α和5Β顯示插入罐112、212中之后的電極組件150、250和導(dǎo)線136、236的末端部分。與其插入前的形狀相比，導(dǎo)線136、236的末端部分被部分地壓縮，以便它們對(duì)罐112、212的內(nèi)表面施加彈力，即使在電極組件150、250的側(cè)面與罐112、212的側(cè)壁之間存在間隙158、258。在導(dǎo)線末端部分中形成的形狀可按任何方式定向，該方式將允許電極組件插入罐中而不會(huì)將電極組件、導(dǎo)線或罐損傷至不期望地影響電池的電或放電特征的點(diǎn)。使導(dǎo)線末端部分的形狀取向，以便使槽取向?yàn)槠叫杏陔姌O組件的縱軸，可促進(jìn)在插入罐中之前的導(dǎo)線的變形和插入之后的導(dǎo)線的回彈，而不引起有害的損壞。另外，通過使導(dǎo)線取向，來使導(dǎo)線末端部分的邊緣不向內(nèi)指向電極組件，可減少損壞電極組件的危險(xiǎn)。例如，可使具有單個(gè)槽的導(dǎo)線取向成使槽的底部向內(nèi)朝向電極組件，槽的邊緣向外指向罐側(cè)壁。對(duì)于具有單個(gè)V形槽的導(dǎo)線，和具有單個(gè)跨越導(dǎo)線整個(gè)寬度延伸的弧形凹槽的導(dǎo)線，可分別使用方程1和方程2，計(jì)算在罐與導(dǎo)線之間可以容納而沒有接觸損失的電極組件外徑與罐內(nèi)徑之間的最大間隙或差值(假定如果不受電極組件和罐約束，則變形的導(dǎo)線末端將能夠完全彈回至其原始形狀)。方程1<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其中W=制備導(dǎo)線的扁平條的寬度，t=導(dǎo)線條的厚度，θ=V腿角(見圖3Α)，ID=罐的內(nèi)徑，且0°^θ<180°。該計(jì)算假定沒有V腿滿足的半徑；如果有該半徑，那么最大間隙將小于計(jì)算值。方程2<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其中W=制備導(dǎo)線的扁平條的寬度，t=導(dǎo)線條的厚度，R=弧的半徑，ID=罐的內(nèi)徑，且(ff/R)(Ji?？紤]到例如導(dǎo)線材料的性質(zhì)和尺寸以及電極組件和罐的尺寸，計(jì)算機(jī)模擬可以用于開發(fā)導(dǎo)線末端的形狀和形成導(dǎo)線的工具，這將確保導(dǎo)線與罐側(cè)壁之間的物理接觸，并防止在形成期間對(duì)導(dǎo)線的損壞。計(jì)算機(jī)模擬也可以用于設(shè)計(jì)以下的工具該工具使導(dǎo)線末端部分形成期望的形狀，以避免對(duì)導(dǎo)線的損壞(例如在金屬中的撕破、洞、起皺和導(dǎo)線表面板的磨損)?？捎糜谟?jì)算機(jī)模擬的市售軟件的實(shí)例包括ABAQUS(得自Hibbit，Karlsson&Sorensen,Inc.,Pawtucket,RI,USA)和MARCK7·3(得自MSC.Software，LosAngeles,CA,USA)。在許多方式中的任一種中，在導(dǎo)線末端部分中形成的形狀可以是有優(yōu)勢(shì)的。例如，與在電極組件插入罐中之前具有平面末端部分的導(dǎo)線相比，成形的末端部分可提供更好的彈性特征，容許電極組件的側(cè)面和罐的側(cè)面之間的更大的直徑差值，并允許導(dǎo)線材料類型和尺寸的更大的選擇自由。這樣的優(yōu)點(diǎn)可引起改善的電池特征，更易于電池制備和/或降低電池制備成本。電池容器通常為具有閉合底部的金屬罐例如圖1中的罐。罐材料將部分取決于電池中使用的活性材料和電解質(zhì)。通常的材料類型為鋼。例如，罐可由鋼制成，至少在外面鍍上鎳以防止罐外側(cè)被腐蝕?？筛淖冸婂冾愋?，以提供不同程度的耐腐蝕性或提供期望的外觀。鋼的類型將部分取決于形成容器的方式。對(duì)于淺沖罐(drawncans)，鋼可以為擴(kuò)散退火的、低碳的、脫氧鋁(aluminumkilled)、SAE1006或等同鋼，粒度為ASTM9-11，并與輕微伸長(zhǎng)的粒形等軸?？墒褂闷渌摚绮讳P鋼，以滿足特定需要。例如，當(dāng)罐與陰極電接觸時(shí)，可使用不銹鋼來改善對(duì)陰極和電解質(zhì)引起的腐蝕的抗性。電池蓋可以是金屬?？墒褂缅冩嚨匿?，但通常期望不銹鋼，尤其是當(dāng)蓋與陰極電接觸時(shí)。蓋形狀的復(fù)雜性也是材料選擇中的因素。電池蓋可具有簡(jiǎn)單的形狀，例如厚的、扁平圓盤，或它可具有更復(fù)雜的形狀，例如圖1中顯示的蓋。當(dāng)蓋具有圖1中那樣的復(fù)雜形狀時(shí)，可使用粒度為ASTM8-9的304型軟退火不銹鋼，以提供期望的耐腐蝕性并易于金屬成形。也可用例如鎳電鍍成形的蓋。末端蓋應(yīng)具有對(duì)周圍環(huán)境中的水腐蝕的良好抗性、良好導(dǎo)電性和當(dāng)在消費(fèi)者的電池上看得見時(shí)，吸引人的外觀。末端蓋通常由在形成蓋之后鍍鎳的鍍鎳?yán)滠堜摶蜾撝苽洹Ｆ渲心┒宋挥跍p壓孔上時(shí)，末端蓋通常具有一個(gè)或多個(gè)孔以促進(jìn)電池排氣。墊圈由提供期望密封性質(zhì)的任何合適的熱塑性材料制備。材料的選擇部分地基于電解質(zhì)組合物。合適的材料的實(shí)例包括聚丙烯、聚苯硫醚、四氟化物-全氟烷基乙烯醚共聚物、聚對(duì)苯二甲酸1，4_丁二醇酯及其組合。優(yōu)選的墊圈材料包括聚丙烯(例如得自BasellPolyolefins,Wilmington,DE,USA的PRO-FAX6524)、聚對(duì)苯二甲酸1,4-丁二醇酯(例如得自Ticona-U.S.，Summit,NJ,USA的CELANEXPBT，1600A等級(jí))和聚苯硫醚(例如得自BoedekerPlastics,Inc.，Shiner,TX,USA的TECHTRONPPS)。也可以將增強(qiáng)無機(jī)填充劑和/或有機(jī)化合物的少量其它聚合物添加至墊圈的基礎(chǔ)樹脂中?？捎妹芊鈩┩坎?jí)|圈以提供最好的密封。乙烯丙烯二烯三元共聚物(EPDM)是合適的密封劑材料，但可使用其它合適的材料。排氣襯套由在高溫下(例如75V)耐冷流的熱塑性材料制備。該熱塑性材料包含基礎(chǔ)樹脂例如乙烯-四氟乙烯、聚對(duì)苯二甲酸1，4_丁二醇酯、聚苯硫醚、聚鄰苯二甲酰胺、乙烯-氯三氟乙烯、氯三氟乙烯、全氟烷氧基烷、氟化全氟乙烯聚丙烯和聚醚酮(polyetheretherketone)。優(yōu)選乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚苯硫醚(PPS)、聚對(duì)苯二甲酸1，4_丁二醇酯(PBT)和聚鄰苯二甲酰胺。可通過添加熱穩(wěn)定填充劑來使樹脂改性，以提供在高溫下具有期望密封和排氣特性的排氣襯套。襯套可由熱塑性材料注塑。TEFZELHT2004(具有25%重量碎玻璃填充劑的ETFE(樹脂)是優(yōu)選的熱塑性材料。排氣球可由任何合適的材料制備，該材料與電池內(nèi)容物接觸時(shí)穩(wěn)定，并提供期望的電池密封和排氣特性。可使用玻璃或金屬，例如不銹鋼。陽(yáng)極包含鋰金屬條，有時(shí)稱為鋰箔。雖然對(duì)于電池級(jí)別的鋰，純度總是高的，但鋰的組成可以改變。可將鋰與其它金屬例如鋁制成合金，以提供期望的電池電性能。含有0.5%重量鋁的電池級(jí)的鋰-鋁箔可得自ChemetallFooteCorp.，KingsMountain,NC,USA。陽(yáng)極可在金屬鋰的內(nèi)部或表面上具有集電器。如在圖1的電池中，可不需要分開的集電器，因?yàn)殇嚲哂懈邔?dǎo)電性，但例如可包括集電器，以在放電期間當(dāng)鋰被消耗時(shí)保持陽(yáng)極內(nèi)電連續(xù)性。當(dāng)陽(yáng)極包括集電器時(shí)，由于其導(dǎo)電性，該集電器可由銅制備，但可使用其它導(dǎo)電金屬，只要它們?cè)陔姵貎?nèi)穩(wěn)定。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，陽(yáng)極或負(fù)電極不含分開的集電器，由于鋰或含鋰合金的相對(duì)高的導(dǎo)電性，一個(gè)或多個(gè)鋰金屬或含鋰合金條或箔僅用作集電器。通過不使用集電器，在容器內(nèi)有更多空間可用于其它元件，例如活性材料。提供沒有陽(yáng)極集電器的電池也可降低電池成本。優(yōu)選，單個(gè)鋰或含鋰合金層或條用作負(fù)電極。電導(dǎo)線可由連接陽(yáng)極或負(fù)電極至電池末端(在圖1顯示FR6電池的情況中的罐)之一的薄金屬條制備。這可通過將導(dǎo)線的末端埋入陽(yáng)極的一部分內(nèi)或通過將部分例如導(dǎo)線的末端簡(jiǎn)單地壓到鋰箔表面上來實(shí)現(xiàn)。鋰或鋰合金具有粘合性質(zhì)，通常在導(dǎo)線和電極之間的至少輕微的、充分的壓力或接觸將使這些元件焊接在一起。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，負(fù)電極在纏繞成凍膠輥構(gòu)型之前提供有導(dǎo)線。例如，在制備期間，在連接站的導(dǎo)線處提供包含至少一個(gè)由鋰或鋰合金組成的負(fù)電極的帶，在該站將導(dǎo)線焊接到電極表面上期望的位置。如果需要，接著將片狀電極加工，從而精壓導(dǎo)線，以便使不連接至電極的導(dǎo)線的自由端成形。后來，將負(fù)電極與電極組件的其余期望的元件例如正電極和隔離器組合，纏繞成凍膠輥構(gòu)型。優(yōu)選在已經(jīng)進(jìn)行纏繞操作之后，在插入電池容器之前，通過彎成如圖16所示的構(gòu)型，將自由的負(fù)電極導(dǎo)線端進(jìn)一步加工。金屬條通常由鎳或鍍鎳的鋼制備并直接附接至鋰。其它合適的負(fù)電極導(dǎo)線材料的實(shí)例包括但不限于銅、銅合金，例如銅合金7025，包含約3%鎳、約0.65%硅和約0.15%鎂、余量為銅和少量雜質(zhì)的銅鎳合金；和銅合金110；和不銹鋼。應(yīng)選擇導(dǎo)線材料，以便其組成在包括非水電解質(zhì)的電化學(xué)電池內(nèi)是穩(wěn)定的。通常應(yīng)避免但可作為雜質(zhì)以相對(duì)少量存在的金屬的實(shí)例為鋁、鐵和鋅。導(dǎo)電的負(fù)電極導(dǎo)線具有充分低的電阻，以允許電流充分傳遞通過導(dǎo)線，并對(duì)電池的使用壽命具有最小影響或沒有影響。導(dǎo)線的電阻通常小于15mΩ/cm，優(yōu)選小于4.5mΩ/cm。可用0.102mm(0.004英寸)厚、4.750mm(0.187英寸)寬的304不銹鋼獲得該寬范圍。例如，0.056mm(0.0022英寸)厚和4.750mm(0.187英寸)寬(即0.051mm(0.002英寸)厚的冷軋鋼和2層.0025mm(0.0001英寸)厚的鎳)的鍍鎳的冷軋鋼具有4.9mΩ/cm的電阻。通過使用比鍍鎳的冷軋鋼更導(dǎo)電的導(dǎo)線材料，可減少導(dǎo)線尺寸例如厚度和寬度。然而，太薄或太窄的導(dǎo)線可增加導(dǎo)線/容器接觸電阻，可使電池更傾向于電壓不規(guī)則性。提供期望的負(fù)電極導(dǎo)線電阻值的合適的導(dǎo)線材料的實(shí)例包括但不限于厚度0.051mm(0.002英寸)和寬度4.750mm(0.187英寸)的提供1.8mΩ/cm的垂片電阻(tabresistance)的銅合金7025，厚度0.034mm(0.00133英寸)和寬度4.750mm(0.187英寸)的提供2.7mΩ/cm的垂片電阻的銅合金7025，厚度0.025mm(0.001英寸)和寬度4.750mm(0.187英寸)的提供3.6ιΩ/cm的垂片電阻的銅合金7025，和厚度0.0338mm(0.00133英寸)和寬度3.175mm(0.125英寸)的提供4.OmΩ/cm的垂片電阻的銅合金7025。如在上文的發(fā)明背景中指出，許多先有技術(shù)參考文獻(xiàn)使用縱向或橫向跨越負(fù)電極、基本上延伸整個(gè)距離的金屬集電器和/或?qū)Ь€，或其組合，以在負(fù)電極與另一電池元件如容器或末端之間提供一部分的電通路。本發(fā)明的重要方面是發(fā)現(xiàn)由鋰或鋰合金組成的負(fù)電極充分導(dǎo)電，不需要任何主要的軸向或徑向接觸，即使當(dāng)在電池內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)期間鋰或鋰合金耗盡時(shí)(因此減少或消除跨過電極活性材料的潛在電子傳導(dǎo)通道)。此外，還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，甚至更意外地是在負(fù)電極的軸向或橫向延伸的負(fù)電極導(dǎo)線的長(zhǎng)度即使當(dāng)與負(fù)電極接觸的長(zhǎng)度延伸小于或等于50%的負(fù)電極的軸向或橫向距離時(shí)也是有效的。更意外地是，甚至當(dāng)電池包含界面欠平衡的鋰時(shí)，也可基本上消除導(dǎo)線與缺少分開的集電器的負(fù)電極的基本上軸向或徑向接觸。值得注意的是，前述的鋰欠平衡涉及界面的理論陽(yáng)極對(duì)陰極輸入容量比，本文也稱為和是指界面的理論A/C比。電極即負(fù)電極或正電極的界面的理論輸入容量為基于整個(gè)電池放電反應(yīng)機(jī)制和包含于一部分活性材料混合物內(nèi)的活性材料的總量，電極的界面排列的電化學(xué)活性材料對(duì)電池理論放電容量的總貢獻(xiàn)，所述活性材料混合物臨近相對(duì)電極內(nèi)的活性材料，假定所有活性材料完全反應(yīng)。輸入容量通常用Ah或mAh表示。當(dāng)電極的兩個(gè)主要表面中只有一個(gè)臨近相對(duì)電極中的活性材料時(shí)，僅電極那側(cè)上的活性材料，或在本發(fā)明的正電極的情況中，因?yàn)樵趦?yōu)選的實(shí)施方案中負(fù)電極不含集電器，是固體集電器片那側(cè)上的材料，或沒有固體集電器片的電極的一半厚度中的材料包括在界面的理論輸入容量的測(cè)定中。當(dāng)在本發(fā)明內(nèi)采用時(shí)，如下計(jì)算界面的理論陽(yáng)極對(duì)陰極輸入容量比每線性英寸的陽(yáng)極容量/每線性英寸的陰極容量可以基于在標(biāo)準(zhǔn)單位面積基礎(chǔ)上提供的電化學(xué)材料的量，優(yōu)選通過測(cè)量材料的總密度，并基于材料的理論容量計(jì)算容量，來計(jì)算各電極容量。也可以通過定量測(cè)定在電極標(biāo)準(zhǔn)面積中的關(guān)鍵元件類物質(zhì)(例如陰極中FeS2W鐵或陽(yáng)極中的Li)的量，來測(cè)定容量，假定元件類物質(zhì)是電化學(xué)活性材料的原因，然后按相似的方式計(jì)算?？梢栽诿绹?guó)專利第6，849，360號(hào)中發(fā)現(xiàn)計(jì)算界面的理論A/C比的另一實(shí)驗(yàn)方法，該專利通過引用結(jié)合到本文中。如本文所示，在本發(fā)明的各種實(shí)施方案中，界面的理論陽(yáng)極對(duì)陰極輸入容量比一般小于1，期望小于0.99，且優(yōu)選小于0.95。如在本發(fā)明的各種實(shí)施方案中優(yōu)選的那樣，當(dāng)在負(fù)電極中不使用集電器時(shí)，容器和含鋰層之間通過導(dǎo)線的連接是重要的，尤其是在原電池中，因?yàn)樵陔姵胤烹娖陂g必須保持電連續(xù)性，即使當(dāng)鋰耗盡時(shí)?？紤]到保持電連續(xù)性的問題，意外地發(fā)現(xiàn)當(dāng)基于先有技術(shù)實(shí)施方案基本上保持或甚至超過電池壽命時(shí)，可減少導(dǎo)線與負(fù)電極的接觸面積，該負(fù)電極由鋰箔，即鋰或含鋰合金組成且不含分開的集電器。由于本發(fā)明的發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)消除了導(dǎo)線必需與負(fù)電極基本上縱向或橫向接觸的必要。當(dāng)與鍍鎳的鋼相比時(shí)，用于導(dǎo)線的材料也可保持或改善導(dǎo)電性。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)負(fù)電極導(dǎo)線只需要連接至由鋰或鋰合金組成的負(fù)電極，以便使導(dǎo)線具有充分的面積在導(dǎo)線和負(fù)電極之間形成充分的焊接，以防止在進(jìn)一步加工期間或當(dāng)元件存在于組裝電池中時(shí)導(dǎo)線和負(fù)電極之間分開。已發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線在負(fù)電極上的連接位置不受限制，導(dǎo)線可連接在負(fù)電極的任何期望位置。因此，在例如凍膠輥電極的構(gòu)型中，負(fù)電極導(dǎo)線可沿其長(zhǎng)度的任何地方連接至負(fù)電極，通常從沿內(nèi)部末端的位置到沿或接近纏繞電極組件的外周的位置。通常負(fù)電極導(dǎo)線可按相對(duì)于電極的長(zhǎng)度和寬度的任何方式取向。在一個(gè)實(shí)施方案中，期望將負(fù)電極導(dǎo)線焊接至負(fù)電極的非界面部分，即不參與較高速率反應(yīng)的負(fù)電極部分，例如電極的標(biāo)記部分。在一個(gè)實(shí)施方案中，負(fù)電極導(dǎo)線和負(fù)電極并且負(fù)電極不含分開的集電器之間的接觸的特征在于接觸面積。如本文定義的面積或接觸面積是指與鋰或鋰合金負(fù)電極的表面接觸的負(fù)電極導(dǎo)線的一個(gè)或多個(gè)二維區(qū)域的幾何測(cè)量，即長(zhǎng)度乘以寬度，其中不考慮第三維例如表面粗糙度。因此，負(fù)電極導(dǎo)線和負(fù)電極鋰或鋰合金之間的連接不局限于具有特定形狀或設(shè)計(jì)的負(fù)電極導(dǎo)線。同樣，導(dǎo)線在負(fù)電極表面上的位置不是關(guān)鍵的。此外，已發(fā)現(xiàn)負(fù)電極導(dǎo)線的接觸面積與負(fù)電極的面積為基本上不相關(guān)的。即，由于鋰或鋰合金的導(dǎo)電性，具有相對(duì)大面積例如長(zhǎng)度乘寬度的負(fù)電極，不必需要具有與電極接觸的最小面積的負(fù)電極導(dǎo)線。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，與負(fù)電極接觸的負(fù)電極導(dǎo)線的面積通常為約5.Omm2-小于約160mm2，期望約8mm2-約Illmm2和優(yōu)選約IOmm2-約92.6mm2。例如，具有4.75mm(0.187英寸)的寬度，92.6mm2的與負(fù)電極接觸面積的負(fù)電極導(dǎo)線將只延伸約50%的凍膠輥電極組件的一個(gè)實(shí)施方案的鋰負(fù)電極寬度，所述凍膠輥電極組件用于L91型電池。相比較，先有技術(shù)負(fù)電極導(dǎo)線寬度的各種實(shí)施方案是88%或更多，例如約96%的鋰寬度，因此，分別具有163.9mm2或約177.6mm2的與負(fù)電極接觸的負(fù)電極導(dǎo)線面積。在還一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)線和負(fù)電極之間的接觸的特征在于總表面積接觸方面。如上所述計(jì)算導(dǎo)線接觸的面積。對(duì)于電極的各表面，例如通過長(zhǎng)度乘以寬度，幾何計(jì)算負(fù)電極的面積。在條樣負(fù)電極的情況，計(jì)算電極的每一側(cè)的面積并加在一起，以確定電極的總累積表面積，且不考慮條的厚度。在FR6型圓柱形LiFeS2電化學(xué)電池的一個(gè)實(shí)施方案中，與其它組件元件一起纏繞成凍膠輥電極組件的負(fù)電極條在一側(cè)具有約312.5mm的長(zhǎng)度和38.99mm的寬度，這提供24，370mm2的總表面積，該總表面積是電極的兩側(cè)的，并排除電極條的厚度。因此，具有5.Omm2的與所述負(fù)電極條接觸面積的負(fù)電極導(dǎo)線提供0.0205%的導(dǎo)線與負(fù)電極之間接觸的總表面積，具有160mm2的與負(fù)電極接觸面積的導(dǎo)線提供0.656%的導(dǎo)線與負(fù)電極之間接觸的總表面積。因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)線與負(fù)電極之間的總表面接觸面積一般為負(fù)電極累積表面積的0.0205%-約0.70%或約0.60%；期望約0.0328%-約0.46%或約0.50%，且優(yōu)選約0.0410%-約0.38%。在一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)線36連接至鋰箔負(fù)電極18的長(zhǎng)度末端部分，例如圖15所示。優(yōu)選導(dǎo)線36附接至負(fù)電極18的外部長(zhǎng)度末端部分，接近凍膠輥或螺旋狀纏繞的電極組件的外端，雖然其它附接位置是可能的。導(dǎo)線附接至負(fù)電極18的外部長(zhǎng)度末端是期望的，因?yàn)楫?dāng)與導(dǎo)線附接至負(fù)電極的其它位置相比時(shí)，這樣的導(dǎo)線布置允許相對(duì)容易的制備?？蓪⒇?fù)電極導(dǎo)線放置到從電極長(zhǎng)度的外部末端開始的任何距離，例如約2.2mm。當(dāng)然，應(yīng)理解，在其它實(shí)施方案中導(dǎo)線可連接至負(fù)電極的替代區(qū)域。在例如圖15舉例說明的一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)線沿負(fù)電極的寬度延伸預(yù)定距離，艮口，為了本發(fā)明的目的，在電極組件已經(jīng)插入其中之后，優(yōu)選在纏繞成凍膠輥構(gòu)型之后，在長(zhǎng)方形或正方形電極的情況，寬度垂直于負(fù)電極長(zhǎng)度，寬度一般基本上平行于圓柱形電池的縱軸或軸向。為了獲得期望的導(dǎo)電性，導(dǎo)線通常延伸負(fù)電極寬度的約10%-小于88%，期望約10%-約60%或約80%，和優(yōu)選約10%-50%的距離，所述負(fù)電極寬度沿導(dǎo)線與其連接的寬度部分測(cè)量。當(dāng)導(dǎo)線相對(duì)于電極的寬度測(cè)量的接觸距離為88%或更多時(shí)，發(fā)現(xiàn)該排列沒有提供任何顯著的益處，并可增加電池成本。當(dāng)相對(duì)于電極寬度測(cè)量的導(dǎo)線接觸距離小于約10%時(shí)，可能難以獲得在負(fù)電極導(dǎo)線和負(fù)電極本身之間的充分焊接。然而，導(dǎo)線可以延伸小于負(fù)電極寬度10%的距離，只要在導(dǎo)線和負(fù)電極之間可保持充分的焊接或接觸。在如圖18舉例說明的還一個(gè)實(shí)施方案中，連接至負(fù)電極18的部分負(fù)電極導(dǎo)線36呈現(xiàn)"T"-形結(jié)構(gòu)，有較寬部分的焊接導(dǎo)線朝向負(fù)電極下部邊緣放置，以在導(dǎo)線的自由末端的另外形成期間輔助防止與負(fù)電極分開，例如彎曲自由末端和/或形成成形的導(dǎo)線，以促進(jìn)負(fù)電極導(dǎo)線和容器之間的期望的接觸，或者插入電池容器之后的另一接觸。與負(fù)電極接觸的其它負(fù)電極導(dǎo)線部分的實(shí)例包括可焊接至扁平導(dǎo)線桿deadstock)的鏟形導(dǎo)線末端和金屬線細(xì)絲等。為了接觸容器的一部分，第二導(dǎo)線自由端從導(dǎo)線接觸電極的部分延伸。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，導(dǎo)線連接至負(fù)電極，以便自由末端從箔負(fù)電極的下端延伸出去，例如圖15所示，雖然可使用其它構(gòu)型。在插入容器之前，和優(yōu)選在負(fù)電極包括導(dǎo)線，正電極和隔離器如本文所述螺旋狀纏繞成電極組件之后，可按期望處理自由的導(dǎo)線末端，即放置、彎曲、變形等中的一種或多種，因此，可使用本文描述的用于自由的導(dǎo)線末端的可靠壓力接觸結(jié)構(gòu)中的任一種，以提供負(fù)電極導(dǎo)線與容器的一部分，優(yōu)選側(cè)壁之間的接觸。圖16舉例說明成形的導(dǎo)線36的一個(gè)實(shí)施方案，其中如所示約50%的導(dǎo)線被壓力焊接至鋰電極，從負(fù)電極底部寬度端延伸的導(dǎo)線自由端從與電極接觸的部分開始，其本身向后折疊一定距離，延伸跨越并覆蓋部分寬度末端邊緣，并進(jìn)一步沿電極側(cè)面向上延伸。另夕卜，將導(dǎo)線卷曲以形成平行于電極軸向延伸的彈簧樣部分，以便末端的自由導(dǎo)線末端在插入電池容器之后形成與容器側(cè)壁的期望壓力接觸。折疊的導(dǎo)線末端與電極焊接導(dǎo)線部分的一部分重疊。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，纏繞電極的外周包括一個(gè)或多個(gè)覆蓋包裹物(coverwrap)和隔離器，該覆蓋包裹物和隔離器可以用于防止任何暴露的鋰在插入電極組件期間粘附至容器，因此防止負(fù)電極的可能撕裂。陰極呈條的形式，該條包含集電器和包括一種或多種電化學(xué)活性材料，通常呈顆粒形式的混合物。二硫化鐵(FeS2)是優(yōu)選的活性材料。在Li/FeS2電池中，活性材料包含大于50%重量的FeS2。陰極也可以包含一種或多種另外的活性材料，取決于期望的電池電和放電特性。另外的活性陰極材料可以是任何合適的活性陰極材料。實(shí)例包括Bi203、C2F、CFx、(CF)n、CoS2、Cu0、CuS、FeS、FeCuS2、Mn02、Pb2Bi205和S。更優(yōu)選用于Li/FeS2電池陰極的活性材料包含至少95%重量的FeS2,還更優(yōu)選至少99%重量的FeS2，且最優(yōu)選FeS2是唯一的活性陰極材料。純度水平為至少95%重量的FeS2可得自WashingtonMills，NorthGrafton，MA,USA；ChemetallGmbH,Vienna,Austria；禾口KyaniteMiningCorp.,Dillwyn,VA,USA。除活性材料之外，陰極混合物包含其它材料。粘合劑一般用于使顆粒材料保持在一起，并將混合物粘附至集電器?？商砑右环N或多種導(dǎo)電材料例如金屬、石墨和炭黑粉末，以給混合物提供改善的導(dǎo)電性。導(dǎo)電材料的使用量可以取決于因素例如活性材料和粘合劑的導(dǎo)電性、在集電器上的混合物的厚度和集電器設(shè)計(jì)。也可以使用少量的各種添加劑，以增強(qiáng)陰極制備和電池性能。以下是用于Li/FeS2電池陰極的活性材料混合物材料的實(shí)例。石墨KS-6和TIMREXMX15等級(jí)的合成石墨，得自TimcalAmerica,ffestlake,OH,USA。炭黑C55等級(jí)的乙炔黑，得自ChevronPhillipsCompanyLP,Houston,TX,USA。粘合劑乙烯/丙烯共聚物(PEPP)，由PolymontPlasticsCorp.(以前的Polysar，Inc.)制備，可得自HarwickStandardDistributionCorp.，Akron,OH,USA；非離子水溶性聚環(huán)氧乙烷(PEO):P0LY0X，得自DowChemicalCompany,Midland,MI,USA；禾口G1651等級(jí)的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物，得自KratonPolymers,Houston,TX0添加劑FLU0HT.微粉化聚四氟乙烯(PTFE)，由MicroPowdersInc.，Tarrytown,NY,USA制備(可購(gòu)自Dar-TechInc.，Cleveland,OH,USA)，和AEROSIL200等級(jí)的熱解法二氧化硅，得自DegussaCorporationPigmentGroup，Ridgefield，NJ0集電器可置于或包埋在陰極表面內(nèi)，或可將陰極混合物涂布在薄金屬條的一側(cè)或兩側(cè)上。鋁為常用的材料。集電器可延伸超出包含陰極混合物的陰極部分。集電器的該延伸部分可以提供與連接至正電極末端的電導(dǎo)線形成接觸的方便區(qū)域。期望使集電器的延伸部分的體積保持至最小，以使其與可用于活性材料和電解質(zhì)的電池內(nèi)部體積一樣大。制備FeS2陰極的優(yōu)選方法是將活性材料混合物材料在高度揮發(fā)性有機(jī)溶劑(例如三氯乙烯)中的漿狀物，輥涂在鋁箔片的兩側(cè)上，干燥涂層，以除去溶劑，壓延涂布的箔，以壓實(shí)涂層，將涂布的箔切成期望的寬度，并將裂縫陰極材料條切成期望的長(zhǎng)度。期望使用小粒度的陰極材料，以將刺穿隔離器的危險(xiǎn)最小化。例如，優(yōu)選在使用之前，將FeS2通過230目(62μm)篩過篩。使陰極電連接至電池的陽(yáng)極末端。這可用如圖1所示的通常呈薄金屬條或彈簧形式的電導(dǎo)線完成。導(dǎo)線通常由鍍鎳的不銹鋼制成。隔離器是離子滲透性且不導(dǎo)電的薄微孔膜。能夠在隔離器的孔內(nèi)保持至少一些電解質(zhì)。將隔離器置于陽(yáng)極與陰極的鄰近表面之間，以使電極彼此電絕緣。隔離器的部分也可同與電池末端電接觸的其它元件絕緣，以防止內(nèi)部短路。隔離器的邊緣通常延伸超過至少一個(gè)電極的邊緣，以確保陽(yáng)極和陰極不形成電接觸，即使它們沒有完全彼此對(duì)齊。然而，期望將延伸超過電極的隔離器的量最小化。為了提供良好的大功率放電性能，期望隔離器具有1994年3月1日頒布的美國(guó)專利第5，290，414號(hào)公開的特性(孔的最小尺寸為至少0.005μm,和最大尺寸不超過5μm對(duì)徑，孔隙率為30%-70%，面積比電阻為2-15歐姆-cm2，和彎曲度小于2.5)，該專利通過引用結(jié)合到本文中。合適的隔離器材料也應(yīng)足夠堅(jiān)固，以經(jīng)得起電池制備過程以及可在電池放電期間施加至隔離器上的壓力而沒有撕破、分裂、洞或發(fā)展可引起內(nèi)部短路的其它間隙。為使電池中的總隔離器體積最小化，隔離器應(yīng)盡可能薄，優(yōu)選小于25μm厚，更優(yōu)選不超過22μm厚，例如20μm或16μm。期望高拉伸應(yīng)力，優(yōu)選至少800，更優(yōu)選至少1000千克力每平方厘米(kgf/cm2)。對(duì)于FR6型電池，優(yōu)選的拉伸應(yīng)力在縱向?yàn)橹辽?500kgf/cm2，在橫向?yàn)橹辽?200kgf/cm2，對(duì)于FR03型電池，在縱向和橫向上優(yōu)選的拉伸強(qiáng)度分別為1300和IOOOkgf/cm2。優(yōu)選平均介質(zhì)擊穿電壓為至少2000伏特，更優(yōu)選至少2200伏特，和最優(yōu)選至少2400伏特。優(yōu)選的最大有效孔徑大小為0.08μπι至0.40μπι，更優(yōu)選不大于0.20μπι。優(yōu)選BET比表面積不大于40m2/g，更優(yōu)選至少15m2/g和最優(yōu)選至少25m2/g。優(yōu)選面積比電阻不大于4.3歐姆-cm2，更優(yōu)選不大于4.0歐姆-cm2，和最優(yōu)選不大于3.5歐姆-cm2。2003年11月21日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)第10/719，425號(hào)更詳細(xì)地描述了這些性質(zhì)，該專利通過引用結(jié)合到本文中。用于鋰電池中的隔離器膜通常由聚丙烯、聚乙烯或超高分子量聚乙烯，優(yōu)選聚乙烯制備。隔離器可以是單層的雙軸向微孔膜，或可以將兩層或多層層壓在一起，以提供在正交方向上期望的拉伸強(qiáng)度。優(yōu)選單層，以使成本最低。合適的單層雙軸向聚乙烯微孔隔離器可得自TonenChemicalCorp.，可得自EXXONMobileChemicalCo.，Macedonia，NY，USA。SetelaF20DHI等級(jí)的隔離器具有20μm的標(biāo)稱厚度，Setela16MMS等級(jí)具有16μm的標(biāo)稱厚度。在電極組件中將陽(yáng)極、陰極和隔離器條組合在一起。電極組件可為例如圖1所示的螺旋狀纏繞的設(shè)計(jì)，由陰極、隔離器、陽(yáng)極和隔離器圍繞心軸交互纏繞的條制備，當(dāng)完成纏繞時(shí)，從電極組件拔出該心軸。一般圍繞電極組件的外面包裹至少一層的隔離器和/或至少一層的電絕緣膜(例如聚丙烯)。這用于許多目的它幫助將組件保持在一起，并可用于將組件的寬度或直徑調(diào)節(jié)至期望的尺寸?？捎靡黄z帶或通過熱封壓緊隔離器的最外末端或其它外部膜層。陽(yáng)極可為最外面的電極，如圖1所示，或陰極可為最外面的電極。每一電極都可與電池容器電接觸，但當(dāng)最外面的電極是打算與罐電接觸的相同電極時(shí)，可避免最外面的電極和容器的側(cè)壁之間的內(nèi)部短路。在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，用具有電化學(xué)活性材料的正電極形成電極組件，該電化學(xué)活性材料選擇性沉積其上，用于改善服務(wù)和更有效地利用負(fù)電極的電化學(xué)活性材料。以下專利描述了電化學(xué)活性材料在正電極上和進(jìn)一步在包括正電極容器的電化學(xué)電池上，選擇性沉積構(gòu)型的非限制性實(shí)例2006年7月26日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào)10/493，314，和2006年10月17日提交的是先前序號(hào)的部分繼續(xù)申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào)11/581，992，這兩個(gè)專利均通過引用結(jié)合到本文中。在一個(gè)實(shí)施方案中，原電化學(xué)電池包含非插入的負(fù)鋰電極和二硫化鐵正電極，與置于兩個(gè)電極之間的隔離器一起纏繞成凍膠輥構(gòu)型。將凍膠輥以及非水有機(jī)電解質(zhì)一起置于圓柱形外殼中。值得注意的是，將二硫化鐵涂布在基底上，但要按以下的方式在載體的一側(cè)留下部分未涂布的部分，該載體從基底的一個(gè)軸邊緣向其對(duì)面的軸邊緣延伸。當(dāng)形成凍膠輥時(shí)，未涂布的部分沿著凍膠輥/電池容器的高度沿縱軸延伸。優(yōu)選在基底的對(duì)側(cè)，可提供第二個(gè)部分未涂布的部分，以便形成第二縱軸。這些縱軸可重疊(即彼此直接接近，但在基底的對(duì)側(cè))或彼此偏離。然后可以使未涂布的部分在凍膠輥的外周和/或最里面的芯上對(duì)齊，消除接近未涂布的部分放置鋰的需要，減少鋰的需要量，且一般考慮到在構(gòu)造電池中的成本節(jié)約。在還一個(gè)實(shí)施方案中，電極組件包含鋰負(fù)電極和有電化學(xué)活性材料涂布在箔載體上的正電極。又一次，電極與隔離器螺旋狀纏繞成凍膠輥，并與非水電解質(zhì)一起置于圓柱形容器中。在該情況下，導(dǎo)電載體具有從箔的一端延續(xù)到另一端的縱斷面，在凍膠輥頂端優(yōu)選定向的任一側(cè)上沒有涂布。如上所述，至少一個(gè)未涂布的部分延伸跨越箔載體的寬度。當(dāng)纏繞成凍膠輥時(shí)，優(yōu)選在凍膠輥的最外面的圓周上定向未涂布的部分。如果提供多個(gè)未涂布的部分，那么第一和第二未涂布的部分可部分或完全重疊(即彼此接近，但在箔載體的對(duì)側(cè)上)。然而，如果涂布的部分提供第三未涂布的部分(即除未涂布的縱斷面之外)，那么第一和第三部分必須具有插入其間的涂布的部分。各種涂層圖案和關(guān)于帶圖案的正電極的其他教導(dǎo)在結(jié)合的參考文獻(xiàn)中進(jìn)行了描述。除螺旋狀纏繞之外，可通過將電極和隔離器條折疊在一起形成電極組件。該條可沿其長(zhǎng)度對(duì)齊，然后以手風(fēng)琴方式折疊，或者可將陽(yáng)極和一個(gè)電極條垂直于陰極和另一電極條放置，將電極一個(gè)跨越另一個(gè)(正交取向)交互折疊，在兩種情況中，形成陽(yáng)極層和陰極層交互的疊層。將電極組件插入外殼容器。在螺旋狀纏繞的電極組件的情況，不管在圓柱形還是棱柱形容器中，電極的主要表面都垂直于容器的側(cè)壁(換句話說，電極組件的中心核平行于電池的縱軸)。折疊的電極組件典型地用于棱柱形電池。在手風(fēng)琴-折疊的電極組件的情況，將組件取向成使位于電極層的疊層的對(duì)側(cè)的扁平電極表面接近容器的相對(duì)側(cè)。在這些構(gòu)型中，陽(yáng)極的主要表面的大部分總面積通過隔離器接近陰極的主要表面的大部分總面積，電極主要表面的最外面部分接近容器的側(cè)壁。按該方式，由于陽(yáng)極和陰極的組合厚度增力口，電極組件的膨脹受到容器側(cè)壁的約束。在本發(fā)明的電池組電池中，使用僅含很少量的水作為污染物(例如不超過約百萬分之500重量，取決于使用的電解質(zhì)鹽)的非水電解質(zhì)。可使用適合與鋰和活性陰極材料一起使用的任何非水電解質(zhì)。電解質(zhì)包含溶于有機(jī)溶劑的一種或多種電解質(zhì)鹽。對(duì)于Li/FeS2電池，合適的鹽的實(shí)例包括溴化鋰、高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、六氟磷酸鉀、六氟砷酸鋰、三氟甲磺酸鋰和碘化鋰；合適的有機(jī)溶劑包括以下溶劑中的一種或多種碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲酯乙酯、碳酸乙二醇酯、碳酸1，3-丙二醇酯、碳酸1，2-丁二醇酯、碳酸2，3-丁二醇酯、甲酸甲酯、Y-丁內(nèi)酯、環(huán)丁砜、乙腈、3，5-二甲基異噁唑、η，η-二甲基甲酰胺和醚。鹽/溶劑組合提供足夠的電解質(zhì)電導(dǎo)率和導(dǎo)電性，以在期望溫度范圍內(nèi)滿足電池放電要求。由于它們通常的低粘度、良好的潤(rùn)濕能力、良好的低溫放電性能和良好的高速放電性能，醚為經(jīng)常期望的。這在Li/FeS2電池中尤其是這樣，因?yàn)槊驯萂nO2陰極更穩(wěn)定，因此可使用如此高的醚水平。合適的醚包括但不限于非環(huán)醚例如1，2_二甲氧基乙烷、1，2_二乙氧基乙烷、二(甲氧基乙基)醚、三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚(tetraglyme)和乙醚；和環(huán)醚例如1，3-二氧戊烷、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃和3-甲基-2-噁唑烷酮。如美國(guó)專利申請(qǐng)第10/719，425號(hào)所公開的，可以調(diào)節(jié)特定陽(yáng)極、陰極和電解質(zhì)的組成和量，以提供期望的電池制備、性能和貯存特性，該專利在上文引用?？梢允褂萌魏魏线m的方法密閉和密封電池。這樣的方法可包括但不限于卷曲、重拉伸、筒夾及其組合。例如，對(duì)于圖1的電池，在電極和絕緣錐體插入之后在罐中形成珠形物，將墊圈和蓋組件(包括電池蓋、接觸彈簧和排氣襯套)置于罐的開放末端。在珠形物上支撐電池，而將墊圈和蓋組件向下推向珠形物。用分段的筒夾減少珠形物上面罐的頂部直徑，以在電池中將墊圈和蓋組件保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。在通過排氣襯套和蓋上的孔將電解質(zhì)分配至電池中之后，將排氣球插入襯套以密封電池蓋中的孔。將PTC裝置和末端蓋置于電池蓋上的電池上，用卷曲的模具將罐的頂部邊緣向內(nèi)彎曲，以保持墊圈、蓋組件、PTC裝置和末端蓋，并用墊圈完成罐的開放末端的密封。上面的描述尤其與圓柱形Li/FeS2電池有關(guān)，例如在InternationalElectrotechnicalCommission,Geneva,Switzerland出版的InternationalStandardsIEC60086-1和IEC60086-2中定義的FR6和FR03型。然而，本發(fā)明也可適合于其它電池尺寸和形狀，適合于具有其它電極組件、外殼、密封和減壓孔設(shè)計(jì)的電池。本發(fā)明可使用的其它電池類型包括原電池和可充電非水電池，例如鋰/二氧化錳和鋰離子電池。電極組件構(gòu)型也可改變。例如，它可具有如上所述螺旋狀纏繞的電極，折疊的電極或條的疊層(例如平板)。電池形狀也可以改變，以包括例如圓柱形和棱柱形的形狀。在以下實(shí)施例中進(jìn)一步舉例說明本發(fā)明的特征及其優(yōu)點(diǎn)。實(shí)施例1計(jì)算機(jī)模擬用于評(píng)估幾種負(fù)電極導(dǎo)線設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)適用于具有類似于圖1舉例說明的電極組件的FR6和FR03電池。模型用于測(cè)定可通過導(dǎo)線末端施加的彈簧力，該導(dǎo)線類似于圖1和圖2中的負(fù)電極導(dǎo)線。測(cè)定的彈簧力應(yīng)近似于導(dǎo)線末端部分對(duì)罐側(cè)壁內(nèi)表面施加力的量。該模型使用用于導(dǎo)線的0.051mm(0.002英寸)厚度鍍鎳、冷軋鋼條的以下材料性質(zhì)楊氏模量=2.07XIO8Pa(3.OOXlO7Ib./in2)，泊松比=0.285，初始屈服強(qiáng)度=251，OOOPa(36,4001b./in2)。對(duì)于導(dǎo)線的末端部分(靠近電極組件外表面的部分，在圍繞電極組件的底部的彎曲上面，在電極組件插入罐之前)，評(píng)估三種不同的形狀扁平、V形(圖4A)和弧形(圖4B)，V形和弧形導(dǎo)線的槽沿條的末端部分的中心縱向定位，以便在電極組件插入罐之后槽平行于電池縱軸放置。在模型中，使用初始的導(dǎo)線形狀和尺寸將電極組件外徑的橫切面和導(dǎo)線的末端部分重疊在罐內(nèi)徑的橫切面上。在FR6電池評(píng)估中使用直徑12.90mm(0.508英寸)的電極組件、內(nèi)徑13.44mm(0.529英寸)的罐和寬度4.75mm(0.187英寸)的導(dǎo)線條；在FR03電池評(píng)估中使用直徑9.25mm(0.364英寸)的電極組件、內(nèi)徑9.70mm(0.382英寸)的罐和寬度3.18mm(0.125英寸)的導(dǎo)線條。對(duì)于各電池，電極組件和導(dǎo)線相對(duì)于罐的起始位置在每種情況下都是相同的，并基于初始形成90度腿角的V形的導(dǎo)線建立，如圖6B所示(不按比例)。放置導(dǎo)線的邊緣60與罐12接觸，放置電極組件與點(diǎn)62處的V底部接觸。在評(píng)估的其它情況中每一種的起始位置中，放置導(dǎo)線的邊緣60與罐12接觸，電極組件上的點(diǎn)62通過導(dǎo)線中心至罐12之間的距離64對(duì)于FR6電池為1.88mm(0.074英寸)，和對(duì)于FR03電池為1.24mm(0.049英寸)。圖6A和6C分別顯示具有扁平和弧形導(dǎo)線的FR6電池的起始位置，所述導(dǎo)線由與圖6B中的V形導(dǎo)線相同的材料制備。因?yàn)榫嚯x64保持不變，所以在圖6A和6C中導(dǎo)線和電極組件之間有間隙。在該模型中，將電極組件的位置右移(圖6A-6C)，減小距離64，以點(diǎn)62向右的位移的函數(shù)測(cè)定導(dǎo)線對(duì)罐的彈簧力。在點(diǎn)62與導(dǎo)線之間有間隙的情況下，直至電極充分位移足以接觸并開始推壓導(dǎo)線，才有彈簧力。模擬結(jié)果顯示于圖7-圖14中，這些圖以電極組件從起始點(diǎn)位移(mm)的函數(shù)，顯示了導(dǎo)線對(duì)罐的彈簧力(按導(dǎo)線成形部分的長(zhǎng)度計(jì)，g/cm)；表1總結(jié)了在各附圖中代表的電池類型和導(dǎo)線形狀。表1T電池類型I導(dǎo)線形狀~FR6^1F~~8FR6V形，90°腿角~~9FR6弧形，1.78mm(0.070英寸)弧半徑~θFR6弧形，1.91匪(0.075英寸)弧半徑"TlFR6弧形，2.29mm(0.090英寸)弧半徑<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>圖7-圖14的圖顯示當(dāng)電極組件向右位移時(shí)彈簧力的變化。線E表示對(duì)于具有12.90mm直徑電極組件的FR6電池和具有9.25mm電極組件的FR03電池，從對(duì)著罐的左內(nèi)表面放置電極組件左側(cè)(點(diǎn)62對(duì)面)的起始位置開始的位移量(圖6A-6C)。這對(duì)應(yīng)于當(dāng)電極組件離左邊盡可能的遠(yuǎn)時(shí)，在插入罐之后電極組件的位置。對(duì)于有更小或更大直徑的電極組件，線E將分別左移或右移。線F表示對(duì)著罐的右內(nèi)表面放置點(diǎn)62的位移量。在起始位置在導(dǎo)線與電極組件之間沒有間隙的那些情況下(圖8和圖13)，隨著電極組件向右位移和相應(yīng)的導(dǎo)線壓縮(初始導(dǎo)線形狀的變形)，彈簧力立即開始增加。在其它情況下，彈簧力直至沒有間隙剩余才開始上升至零上。點(diǎn)Al、Bi、Cl和Dl顯示對(duì)于FR6電池為0.127mm(0.005英寸)，和對(duì)于FR03電池為0.102mm(0.004英寸)的遞增位移的彈簧力。點(diǎn)A2、B2、C2和D2顯示如果電極組件在初始右移至點(diǎn)Al、Bi、Cl和Dl之后分別向左回移(對(duì)于FR6電池為0.127mm(0.005英寸)和對(duì)于FR03電池為0.102mm(0.004英寸))的彈簧力的變化。這對(duì)應(yīng)于在電極組件插入罐內(nèi)期間發(fā)生的事情，例如，如果導(dǎo)線過度壓縮(變形超過電極組件適合在罐內(nèi)徑內(nèi)所必需的最小量)，那么允許對(duì)著罐彈回。由于在導(dǎo)線的一部分中超過導(dǎo)線的屈服強(qiáng)度，因?yàn)閷?dǎo)線的部分永久性變形，所以彈簧力較低。一般而言，對(duì)于電極組件的給定位移量，V形和弧形導(dǎo)線比扁平導(dǎo)線提供更大的彈簧力。在圖7(具有扁平導(dǎo)線的FR6電池)中，在起始點(diǎn)彈簧力為零，直至電極組件右移超過1.42mm(0.056英寸)。因?yàn)閺椈闪χ敝岭姌O組件位移超過線E才上升至零上，所以對(duì)于12.90mm或更小的電極組件直徑，在導(dǎo)線和罐之間沒有彈簧力。換句話說，對(duì)于12.90mm的電極組件直徑，在導(dǎo)線和罐之間沒有彈簧力。需要0.076mm(0.003英寸)的另外位移，對(duì)應(yīng)于大于12.98mm(0.511英寸)的電極組件直徑。在圖8中(具有90度V形導(dǎo)線的FR6電池)，電極組件一開始向右位移，彈簧力就開始上升。當(dāng)電極組件位移足夠遠(yuǎn)，以便電極組件的左側(cè)與罐的內(nèi)左表面平齊時(shí)，彈簧力為167g/cm(對(duì)應(yīng)于具有線E的圖的交叉點(diǎn))。這表示在電極組件直徑為12.90的電池中，在導(dǎo)線與罐之間具有彈簧力，除非導(dǎo)線過度壓縮太多。過量的過度壓縮可產(chǎn)生超過點(diǎn)Cl的位移，其中變形的導(dǎo)線與罐之間具有多個(gè)接觸點(diǎn)，彈簧力快速上升(離開圖)，直至超過導(dǎo)線材料的屈服強(qiáng)度，彈簧力在只有少量回彈之后下降至零。圖8顯示小至約11.55mm的電極組件直徑(比圖7中標(biāo)明的最小電極直徑小1.35mm)可以用于罐內(nèi)徑為13.44mm且導(dǎo)線用于該評(píng)估的電池中。在圖9中(有1.78mm半徑弧形導(dǎo)線的FR6電池)，在模型的起始點(diǎn)在電極組件與導(dǎo)線之間有小間隙，但在對(duì)應(yīng)于12.90毫米直徑電極組件的位移處，彈簧力大于零，該電極組件對(duì)著罐的左內(nèi)表面放置。線E可以左移多達(dá)1.07mm(0.042英寸)，并仍然具有大于零的彈簧力，因此較小直徑的電極組件(大于11.83_)可以與該導(dǎo)線一起使用。圖10中的圖類似于圖9中的圖。因?yàn)辄c(diǎn)Al、Bi、Cl和Dl—般高于圖9中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，所以如果在電極組件插入罐內(nèi)期間沒有導(dǎo)線的過度壓縮，那么1.91mm比1.78mm弧半徑，彈簧力應(yīng)該更高?？梢耘c該導(dǎo)線設(shè)計(jì)一起使用的最小電極組件僅稍微大于圖9所確定的電極組件。圖11中的圖類似于圖9和圖10中的那些圖。比較顯示對(duì)于超過點(diǎn)Bl(點(diǎn)Dl超過圖11中顯示的最大彈簧力)的位移，2.29mm弧半徑引起更高的彈簧力，但多少存在由過度壓縮引起的更多彈簧力損失，可以使用的最小電極組件直徑稍微大于1.91mm和1.78mm弧半徑的導(dǎo)線的那些。圖12、圖13和圖14中顯示的FR03電池的趨勢(shì)類似于圖7_圖11中顯示的那些。V形導(dǎo)線的太多壓縮可以導(dǎo)致導(dǎo)線疲勞和彈簧力損失?？梢耘c圖12所示扁平電極導(dǎo)線一起使用的最小電極直徑為約9.40mm(0.370英寸)，圖14所示1.40mm半徑弧形導(dǎo)線的最小值為約8.64mm(0.340英寸)，圖13所示90度V形導(dǎo)線的最小值為約8.46mm(0.333英寸)。實(shí)施例2制備10批類似于圖1和圖2中的電池10的FR6電池，以評(píng)估電池特性和性能。批次1和2中的每個(gè)電池都具有圍繞在電極組件周圍包裹的0.0254mm(0.001英寸)厚度聚乙烯膜條。平均電極組件外徑(包括聚乙烯膜條)為13.06mm(0.514英寸)。批次3-10中的每個(gè)電池均沒有聚乙烯膜外部包裹物，電極組件的平均外徑為12.95mm(0.510英寸)。在所有批次中，罐的平均內(nèi)徑為13.41!11111(0.528英寸)。在所有批次中，負(fù)電極導(dǎo)線由4.75mm(0.187英寸)寬的導(dǎo)電金屬薄條制備，切成55.9mm(2.20英寸)的長(zhǎng)度。導(dǎo)線的一端附接于其外端附近的鋰負(fù)電極，以便導(dǎo)線的末端從組裝的電極組件的底端伸出，它在此處向外彎曲并然后向上，因此導(dǎo)線的末端部分平行于縱軸，并靠近電極組件的外側(cè)表面，如圖2所示。如表2所示，在各批次中，負(fù)電極導(dǎo)線均不同。當(dāng)末端沿電極組件的側(cè)面彎曲時(shí)，非平面導(dǎo)線具有平行于電極組件縱軸的單個(gè)V形或弧形槽。表2中顯示的V腿角、弧長(zhǎng)和弧半徑是用于制備形狀的工具尺寸，并在實(shí)際形成的導(dǎo)線中有一些偏差和變異。槽為約12.7mm(0.50英寸)長(zhǎng)，從導(dǎo)線的末端延伸，具有從V形或弧形部分到平面部分的過渡區(qū)。在60°C下貯存60天前后，測(cè)試每批次的樣品電池的開路電壓、AC阻抗和安培數(shù)?；诟鞣N放電、物理濫用和電濫用試驗(yàn)，也測(cè)試每批次的樣品電池。除預(yù)期的差異性之外，批次之間基本上沒有差異。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>實(shí)施例3構(gòu)建8批次的FR6電池，類似于圖1和圖2中顯示的電池10，以測(cè)定電池的平均使用壽命。各批次電池的界面理論A/C輸入容量比為0.92。對(duì)照批次1和批次11-14的各電池均相同，不同之處在于下文解釋的負(fù)電極導(dǎo)線。負(fù)電極由鋁含量為約0.5%重量的鋰合金箔組成。對(duì)照批次1的電池包括焊接至鋰箔寬度的96%的鍍鎳?yán)滠堜撠?fù)電極導(dǎo)線，且全長(zhǎng)為55.80mm(2.200英寸)。批次11的電池具有直接連接至鋰箔寬度的50%的陽(yáng)極導(dǎo)線，且全長(zhǎng)為37.97mm(l.495英寸)。批次12的電池具有延伸鋰箔寬度的25%的鍍鎳?yán)滠堜撠?fù)電極導(dǎo)線，且全長(zhǎng)為28.22mm(l.Ill英寸)。批次13的電池具有其長(zhǎng)度延伸鋰箔寬度的96%的銅合金7025負(fù)電極導(dǎo)線，且全長(zhǎng)為55.80mm(2.200英寸)。批次14的電池具有延伸鋰箔寬度的50%的銅合金7025負(fù)電極導(dǎo)線，且全長(zhǎng)為37.97mm(l.495英寸)。對(duì)照批次2和批次15、16的電池相同，不同之處在于如下的負(fù)電極導(dǎo)線。使對(duì)照批次2和批次15、16的電池成形，包括由鋁含量為約0.5%重量的鋰合金箔組成的負(fù)電極。使正電極成形為帶圖案的電極，并且電化學(xué)活性材料混合物選擇性置于正電極集電器任一側(cè)上。對(duì)照批次2的電池包括焊接至鋰箔寬度的96%的鍍鎳?yán)滠堜撠?fù)電極導(dǎo)線,且全長(zhǎng)為55.80mm(2.20英寸)。批次15的電池包括延伸鋰箔寬度的50%的鍍鎳?yán)滠堜撠?fù)電極導(dǎo)線，且全長(zhǎng)為37.97mm(1.495英寸)。批次16的電池利用延伸鋰箔寬度的16%的銅合金7025負(fù)電極導(dǎo)線，且全長(zhǎng)為25.32mm(0.997英寸)。負(fù)電極導(dǎo)線與鋰箔負(fù)電極接觸的表面積，對(duì)于具有延伸鋰的96%的導(dǎo)線的電池為177.6mm2，對(duì)于延伸鋰寬度的50%的電池為92.6mm2，對(duì)于延伸鋰寬度的25%的電池為46.3mm2，和對(duì)于延伸鋰寬度的16%的電池為29.6mm2。通過壓力粘合，使每批次的負(fù)電極導(dǎo)線經(jīng)輕接觸壓力焊接至負(fù)電極鋰箔。在所有批次中，在其外部長(zhǎng)度末端附近和離長(zhǎng)度末端2.2mm處，將負(fù)電極導(dǎo)線附接于鋰箔負(fù)電極，以便導(dǎo)線的末端從組裝的凍膠輥電極組件的底端伸出，在此處它向外彎曲然后向上，以使導(dǎo)線的末端部分基本上平行于縱軸，并靠近電極組件的外側(cè)表面。用電池隔離器覆蓋纏繞的電極組件的外周。未連接至鋰負(fù)電極的導(dǎo)線的一個(gè)或多個(gè)部分與電池容器壓力接觸。按照表3和表4中提出的試驗(yàn)，測(cè)試所示批次的對(duì)照和實(shí)施例電池的使用壽命。列于表中的結(jié)果表示正確的輸入變異性。對(duì)于連續(xù)性試驗(yàn)，電池按給定速率連續(xù)放電至所示的電壓截止。DSC試驗(yàn)認(rèn)為是"高速"試驗(yàn)，且是高速使用例如在裝置如數(shù)碼相機(jī)中的電池性能的指示。DSC試驗(yàn)利用兩個(gè)脈沖使電化學(xué)電池循環(huán)，在1500mW的第一脈沖，持續(xù)2秒，接著是在650mW的第二脈沖，持續(xù)28秒。脈沖序列重復(fù)10次，然后是55分鐘的靜止期。然后，將脈沖序列和靜止期重復(fù)至預(yù)定的截止電壓，對(duì)于本文進(jìn)行的試驗(yàn)為1.05伏。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>表4<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>如表3和表4所示，意外地發(fā)現(xiàn)當(dāng)與先有技術(shù)對(duì)照電池批次相比時(shí)，連接至小于含鋰負(fù)電極寬度的96%的負(fù)電極導(dǎo)線對(duì)電池服務(wù)幾乎沒有影響，所述含鋰負(fù)電極不含分開的集電器。結(jié)果的差異認(rèn)為是由于在制備期間可以發(fā)生的較小變異和電池中使用的天然材料的變異所致。當(dāng)使用縮短的負(fù)電極導(dǎo)線時(shí)，出乎意料地負(fù)電極的鋰沒有變得太絕緣。此外，結(jié)果表明縮短的負(fù)電極導(dǎo)線可以與不同類型的電池構(gòu)造一起使用，而基本上不影響電池的使用壽命。實(shí)施本發(fā)明的那些人和本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和改進(jìn)，而不會(huì)背離所公開概念的精神。所提供的保護(hù)范圍將由權(quán)利要求和法律允許的解釋寬度確定。權(quán)利要求一種電化學(xué)電池，所述電化學(xué)電池包含基本上圓柱形的導(dǎo)電性容器，所述容器具有閉合末端、末端組件密封的開放末端和在所述閉合末端與所述開放末端之間延伸的側(cè)壁；正電極，所述正電極包含二硫化鐵；負(fù)電極，所述負(fù)電極基本上由鋰或含有至少90％重量鋰的鋰合金組成，其具有一定長(zhǎng)度和寬度，并具有累積表面積；隔離器；非水有機(jī)電解質(zhì)；內(nèi)部導(dǎo)線，所述內(nèi)部導(dǎo)線位于所述容器內(nèi)，并與所述負(fù)電極電接觸，其中所述導(dǎo)線的表面積連接至小于0.7％的所述負(fù)電極的累積表面積，和其中所述正電極、負(fù)電極和隔離器纏繞成凍膠輥電極組件，以便所述內(nèi)部導(dǎo)線與所述容器或所述末端組件形成電接觸，且其中所述電池的理論界面陽(yáng)極對(duì)陰極輸入容量比小于1.0。2.權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其中與所述負(fù)電極接觸的導(dǎo)線表面積小于0.5%。3.權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其中所述導(dǎo)線的電阻小于15mQ/cm長(zhǎng)度。4.權(quán)利要求3的電化學(xué)電池，其中所述導(dǎo)線是鍍鎳的冷軋鋼、鎳、鎳合金、銅、銅合金或不銹鋼。5.權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其中所述導(dǎo)線與所述負(fù)電極表面接觸的面積為5.0mm2-160mm2o6.權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其中與所述負(fù)電極接觸的導(dǎo)線表面積為0.02%-0.5%,且其中所述理論界面陽(yáng)極對(duì)陰極輸入容量比小于0.95。7.權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其中所述容器的側(cè)壁與所述負(fù)電極或正電極接觸之間沒有直接的電接觸。8.權(quán)利要求7的電化學(xué)電池，其中所述導(dǎo)線連接至所述負(fù)電極的底部部分，圍繞所述電極組件的外部纏繞物的底部末端延伸，并與所述容器的側(cè)壁或底壁壓力接觸。9.權(quán)利要求7的電化學(xué)電池，其中與所述負(fù)電極接觸的表面積為0.02%-0.5%。10.一種電化學(xué)電池，所述電化學(xué)電池包含基本上圓柱形的導(dǎo)電性容器，所述容器具有閉合末端、末端組件密封的開放末端和在所述閉合末端與所述開放末端之間延伸的側(cè)壁；螺旋狀纏繞的電極組件，所述電極組件置于所述容器內(nèi)，并包括負(fù)電極、正電極、有機(jī)非水電解質(zhì)和置于所述負(fù)電極與正電極之間的隔離器，其中所述負(fù)電極基本上由一個(gè)或多個(gè)具有一定長(zhǎng)度和寬度的鋰或鋰合金層組成，且其中所述負(fù)電極不含分開的集電器；和內(nèi)部導(dǎo)線，所述內(nèi)部導(dǎo)線位于所述容器內(nèi)，并將所述負(fù)電極電連接至所述容器，其中所述導(dǎo)線的一個(gè)末端部分直接連接至一個(gè)或多個(gè)鋰或鋰合金層，且其中所述導(dǎo)線延伸一段距離，該距離自所述負(fù)電極的一個(gè)寬度末端開始測(cè)量，為在連接位置平行于所述電池縱軸測(cè)量的鋰或鋰合金層寬度的10%至小于88%。11.權(quán)利要求10的電化學(xué)電池，其中所述導(dǎo)線延伸一段距離，該距離自所述負(fù)電極的一個(gè)寬度末端開始測(cè)量，為鋰或鋰合金層寬度的10%至60%，且其中所述電池的理論界面陽(yáng)極對(duì)陰極輸入容量比小于1.0。12.權(quán)利要求11的電化學(xué)電池，其中所述導(dǎo)線延伸一段距離，該距離自所述負(fù)電極的一個(gè)寬度末端開始測(cè)量，為鋰或鋰合金層寬度的10%_50%，且其中所述導(dǎo)線的電阻小于15mΩ/cm長(zhǎng)度。13.權(quán)利要求11的電化學(xué)電池，其中所述導(dǎo)線與所述負(fù)電極表面接觸的面積為5.0mm2-160mm2o14.權(quán)利要求13的電化學(xué)電池，其中所述導(dǎo)線連接至所述負(fù)電極的底部部分，圍繞所述電極組件的外部纏繞物的底部末端延伸，并與所述容器的側(cè)壁或底壁壓力接觸。15.權(quán)利要求14的電化學(xué)電池，其中所述導(dǎo)線與所述負(fù)電極表面接觸的面積為10.0mm2-92.6mm2，且其中所述理論界面陽(yáng)極對(duì)陰極輸入容量比小于0.95。16.權(quán)利要求10的電化學(xué)電池，其中所述導(dǎo)線的電阻小于5mQ/cm長(zhǎng)度，且其中所述導(dǎo)線是鍍鎳的冷軋鋼、鎳、鎳合金、銅、銅合金或不銹鋼。17.權(quán)利要求16的電化學(xué)電池，其中所述隔離器或覆蓋包裹物或其組合存在于所述電極組件的外表面上，以便與所述容器側(cè)壁沒有直接的負(fù)電極或正電極接觸。18.一種電化學(xué)電池，所述電化學(xué)電池包含基本上圓柱形的導(dǎo)電性容器，所述容器具有閉合末端、末端組件密封的開放末端和在所述閉合末端與所述開放末端之間延伸的側(cè)壁；螺旋狀纏繞的電極組件，所述電極組件置于所述容器內(nèi)，所述螺旋狀纏繞的電極組件具有負(fù)電極條、正電極條、有機(jī)非水電解質(zhì)和置于所述負(fù)電極條與正電極條之間的隔離器，所述負(fù)電極條基本上由鋰或鋰合金組成，具有形成累積表面積的長(zhǎng)度和寬度；內(nèi)部導(dǎo)線，所述內(nèi)部導(dǎo)線位于所述容器內(nèi)，并將所述負(fù)電極電連接至所述容器，其中所述導(dǎo)線的一個(gè)末端部分連接至鋰或鋰合金；其中在所述容器的側(cè)壁與所述負(fù)電極或所述正電極之間沒有直接的電接觸；其中所述導(dǎo)線沿所述負(fù)電極的底部部分連接，且在所述電極組件外面延伸，以形成與所述容器的側(cè)壁或底壁的壓力接觸；和其中所述導(dǎo)線的表面積連接至小于0.7%的所述負(fù)電極的累積表面積，且延伸一段距離，該距離自所述負(fù)電極的一個(gè)寬度末端開始測(cè)量，為平行于所述電池縱軸測(cè)量的負(fù)電極寬度的10%至小于88%。19.權(quán)利要求18的電化學(xué)電池，其中所述表面積連接至0.02%-0.5%的累積表面積，且其中所述理論界面陽(yáng)極對(duì)陰極輸入容量比小于0.95。20.權(quán)利要求19的電化學(xué)電池，其中所述導(dǎo)線與所述負(fù)電極表面接觸的面積為5.Omm2-小于160mm2，且其中所述導(dǎo)線與所述容器非焊接電接觸。全文摘要電化學(xué)電池組電池，該電池具有條樣電極，并在電極之一的導(dǎo)線與電池容器側(cè)壁之間具有壓力接觸。具有螺旋狀纏繞的電極組件的電化學(xué)電池，該電極組件具有內(nèi)部導(dǎo)線，該內(nèi)部導(dǎo)線與不含分開的集電器的鋰箔負(fù)電極直接壓力接觸，并與電池容器內(nèi)部部分接觸，其中在導(dǎo)線與鋰箔之間的特定接觸在容器與箔之間提供電流。文檔編號(hào)H01M2/22GK101803069SQ200880108617公開日2010年8月11日申請(qǐng)日期2008年9月16日優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日發(fā)明者D·A·凱普林申請(qǐng)人:永備電池有限公司