柔性薄层开路电化学电池及其应用制造技术

本发明专利技术为一种包括电操作的装置和为所说装置的操作提供电力的柔软的薄层开路液态电化学电池（１０）的应用；该电化学电池包括不溶解性负极的第一层（１４）、不溶解性正极的第二层（１６）和含水电解质的第三层（１２）；所述第三层（１２）被置于第一层（１４）与第二层（１６）之间并包括：一种用于在所有时间内保持开路电池（１０）湿润的易潮解材料；一种用于获得所需的离子导电性的电子活性可溶解材料；和一种用于获得所需粘度以将第一层（１４）与第二层（１６）粘附到第三层（１２）上的水溶性聚合物。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利技术的领域与背景本专利技术涉及被用作通过将化学能转变成电能的电池电源的电化学电池。更具体地说，本专利技术涉及被用作普通与可再充电的电池的一次性或可再充电的电化学电池，它是使用湿(例如，液体状态)电解质来实现化学能向电能转变，并保持柔软薄层与开路外形的普通与可再充电的电池。本专利技术还涉及这样电池的应用。随着密实设计的微形化与便携式电气装置，例如蜂窝电话、收录机、手表、动态与静态照相机、液晶显示器、电子计算机、IC卡、温度传感器、助听器、压敏蜂鸣器等等的不断发展，产生出对其操作用的紧装薄层电池日益增长的需求。因此，存在一种对被用作这样装置中电池的可靠的薄层电化学电池的需求。可将电池大致地分为二类，其中第一类电池包括湿电解质(即，液态电池)，而第二类电池包括固态电解质。虽然与湿态电池相比，固态电池具有其固有的优点，但是它们不能被弄干且又不能漏泄，因为，由于离子穿过固体的扩散率有限，固态电池的主要缺点在于其操作在很大的程度上取决于温度、且在许多情况下它们只在高温下能正常操作，以及上述的有限的扩散率，所以固态电池的特征在于所产生的电能与其化学潜能之比很低。液态薄层电池一般包括与被插在其间的隔板置于一起的正与负的活性不溶材料层，隔板用液体电解质溶液浸渍，于是它起电解质的液体层的作用。这样的电池，其例子被公开在例如Waki等人的美国专利№4,623,598和Fuminobu等人的日本特许№JP 61-55866中，必须被密封在复盖薄膜中以防止液体蒸发，因此它们是封闭的电化学电池。由于是封闭电池之故，这些电池在贮存期间会由于放出气体而膨胀，这是没有机械支承的薄层电池之致命伤，由积聚气体所施加的压力会引起层分离，反过来使电池不能使用。克服此问题的办法包括(i)使用聚合物增粘剂，诸如羟乙基纤维素，它被用来将电池的各层粘合(即，胶粘)在一起，于是克服了由于没有固体支撑而强加于这样电池的先天性问题；(ii)添加汞以防止形成气体、特别是氢气。然而，该聚合物的效果是有限的，而汞是环境的危险品。一种解决上述限制的方法被公开在Kis等人的美国专利№3,901,732中，其中使用气体可透过的而电解质不能透过的聚合物材料作为封闭电池的复盖薄膜，以使有可能排出在电池中形成的不希望存在的气体而又能防止电解质漏泄。然而，防止不希望有的气体在液态薄层电池中积聚的更直接与更有效的方法是，提供如为了促进气体的释出而同时防止电池的液体蒸发与干燥的开路电池那样的电池。这样的结构使有可能生产无壳的薄层电池，因此这种电池将更薄、更软与更简单，从而在大规模生产时成本会更低。于是，对于具有更多优点的、既无气体积聚又无液体蒸发限制的柔软的薄层开路电化学电池的出现，成为一种众所公认的需求。专利技术概述根据本专利技术，提供一种能被用作各种密实设计的微形化和便携式电气装置的一次性的或可再充电的电源的柔软的薄层开路液态电化学电池。本专利技术还提供一种制造这样电池的方法。本专利技术柔软的薄层开路电化学电池包括湿电解质，还保持软且薄而开路的外形，于是在贮存期间避免了气体的积聚。根据下述本专利技术优选实施例中的另一些特征，所述电池包括不溶解性负极的第一层、不溶解性正极的第二层和含水电解质的第三层，第三层被置于第一与第二层之间并包括(a)一种用于在所有时间内保持开路电池湿润的易潮解材料；(b)一种用于获得所需的离子导电性的电子活性的可溶解材料；和(c)一种用于获得所需粘度以将第一层与第二层粘附到第三层上的水溶性聚合物。此电池被用于本专利技术的各种应用中，这些应用要求具有柔软与薄的外形的廉价电池。于是，根据所述优选实施例的再一个特征，提供一种包括电气操作的装置和为该装置的操作提供电力的柔软的薄层开路液态电化学电池，此电化学电池包括不溶解性负极的第一层、不溶解性正极的第二层和含水的电解质的第三层，第三层被置于第一层与第二层之间并包括(a)一种用于在所有时间内保持开路电池湿润的易潮解材料；(b)一种用于获得所需的离子导电性的电子活性的可溶解材料；和(c)一种用于获得所需粘度以将第一层与第二层粘附到第三层上的水溶性聚合物。根据所述优选实施例的又一个特征，该装置包括一基材和至少一种与该基材相连接的电子元件，所述至少一种的电子元件是用来执行可感觉的运转的。根据所述优选实施例的另外又一个特征，该基材选自由欢迎卡、商事卡、电影票或戏票、光盘(CD)标签、食品与印刷品的包装所组成的组中。根据所述优选实施例的另外又一个特征，该可感觉的运转为音频或视频运转，包括，但并不限于，由于电场/电流流动作用而产生的颜色变化。根据所述优选实施例的另外又一个特征，该音频运转选自由曲调、语言的词汇与电话拨号音所组成的组中。根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述装置包括一电源开关。根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述至少一种电子元件选自由音频器件与发光器件组成的组中。根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述音频器件包括音频芯片和回声室。根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述光发光器件是低电流发光二极管。根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述装置是人工智能卡或标签(smart card or tag)。根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述装置是人机对话书籍(an interactive book)。根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述装置是记时器。根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述记时器包括基材和与基材相连的计时器芯片，为了测定时间段与为了当时间段消失时引起可感觉的运转，计时器芯片是可以预置的。根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述运转是通过音频或发光器件进行的。根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述可感觉的运转是音频或视频运转。根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述音频运转选自由曲调、语言的词汇与报警信号所组成的组中。根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述计时器芯片是可编程序的。根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述计时器芯片是可再设定的。根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述音频器件包括音频芯片与回声室。根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述发光器件是低电流发光二极管。根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述计时器是药物计时器。根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述装置是经皮肤输送化合物用的活性垫。根据所述优选实施例的另外又一个特征，用于经皮肤输送化合物的活性垫，使用选自由离子电渗疗法、超声波与电极化法(electroporation)组成的组中的办法。根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述化合物选自由药物化合物、化妆品化合物与麻醉剂化合物组成的组中。根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述装置是经皮肤回收化合物用的活性垫。根据所述优选实施例的另外又一个特征，用于经皮肤回收化合物的活性垫，使用选自由离子电渗疗法、超声波与电极化法组成的组中的办法。根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述化合物是葡萄糖。根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述装置选自由血压计、脉搏计与心电图计组成的组中。根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述装置是温度计。根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述温度计包括热敏电阻传感器与电子芯片，传感器用于检测热量的大小并将热量大小转换成与之对应的电参数，芯片用来定量该参数并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括电操作的装置和为所说装置的操作提供电力的柔软的薄层开路液态电化学电池的应用，所述电化学电池包括不溶解性负极的第一层、不溶解性正极的第二层和含水电解质的第三层，所述第三层被置于所述第一与第二层之间并包括： （ａ）一种用于在所有时间内保持开路电池湿润的易潮解材料； （ｂ）一种用于获得所需的离子导电性的电子活性可溶解材料；和 （ｃ）一种用于获得所需粘度以将第一层与第二层粘附到第三层上的水溶性聚合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：兹维尼特詹，
申请(专利权)人：动力纸有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]