專利名稱：具有帶移動(dòng)板閥的空氣管理器的電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于控制空氣和其他氣體進(jìn)出帶有氣體消耗電極的電化學(xué)電池(battery)和電芯(cell)的速率，還涉及在其中使用這樣的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的電池和電芯，尤其是空氣去極化、混氣式及燃料電芯和電池。
背景技術(shù)：
電化學(xué)電池電芯(battery cell)(例如空氣去極化、混氣式及燃料電池電芯)使用來自電芯外部的流體(例如氧氣和其他氣體)作為活性材料來產(chǎn)生電能，可以用于對多種便攜式電子設(shè)備供電。例如，空氣進(jìn)入空氣去極化或混氣式電芯，其可以在那里用作正電極活性材料或者可以對正電極活性材料再次充電。氧還原電極促進(jìn)氧氣與電芯的電解液的反應(yīng)，并最終促進(jìn)負(fù)電極活性材料通過氧氣的氧化。氧還原電極中促進(jìn)氧氣與電解液反應(yīng)的材料通常稱為催化劑。然而，某些用于氧還原電極的材料不是真正的催化劑，因?yàn)槠鋵?huì)至少是部分地被還原，尤其是在具有相對高的放電速率的時(shí)期。一種空氣去極化電芯是鋅/空氣電芯。此類電芯使用鋅作為負(fù)電極活性材料，并且具有堿溶液(例如Κ0Η)電解液。可以用于鋅/空氣電芯的氧化錳能夠進(jìn)行與負(fù)電極活性材料的氧化相對應(yīng)的電化學(xué)還原，尤其是在氧氣進(jìn)入空氣電極的擴(kuò)散速率不足的時(shí)候。這些氧化錳能夠接著在低速率放電或休眠時(shí)期被氧氣再次氧化?；鞖馐诫娦臼腔旌想娦荆浒上牡恼姌O活性材料和負(fù)電極活性材料，以及氧還原電極。正電極將會(huì)保持長時(shí)間的高放電速率，但是通過氧還原電極，氧氣可以在較低速率放電或不放電時(shí)期部分地對正電極再次充電，因此氧氣可以用于電芯的總放電容量的重要部分。這意味著可以減少進(jìn)入電芯的正電極活性材料的量，并且可以增加負(fù)電極活性材料的量，以增加總的電芯容量。混氣式電芯的示例在共同受讓的美國專利6，383，674和5，079，106中公開。空氣去極化、混氣式及燃料電芯的優(yōu)點(diǎn)是高的能量密度，因?yàn)橹辽僖粋€(gè)電極的至少一部分活性材料來自電芯外部的空氣中包含的氣體，或者由來自電芯外部的空氣中包含的氣體再生。這些電芯的缺點(diǎn)是，它們具有的最大放電速率將被氧氣進(jìn)入氧還原電極的速率所限制。過去，人們付出了很多努力來提高氧氣進(jìn)入氧還原電極的速率和/或控制有害氣體(例如二氧化碳、其將會(huì)引起有損害的反應(yīng))的進(jìn)入速率，以及水進(jìn)入或損失的速率(取決于電芯外部和內(nèi)部相對的水蒸氣的局部壓力)，水將占據(jù)電芯中分別旨在容納放電反應(yīng)產(chǎn)物的增大的容積或者對電芯進(jìn)行干燥的空隙空間。這些方法的示例可以在美國專利6，558，828、美國專利6，492，046、美國專利5，795，667、美國專利5，733，676、美國專利公布2002/0150814和國際專利公布W002/35641中找到。然而，改變這些氣體中的一種的擴(kuò)散速率通常也會(huì)影響其他氣體。甚至在努力尋求對于氧氣的高擴(kuò)散速率及CO2和水的低擴(kuò)散速率之間的平衡時(shí)，也只有有限的成就。在較高的放電速率時(shí)，更重要的是使得足夠的氧氣進(jìn)入氧還原電極，但是在較低的放電速率期間和沒有使用電芯的時(shí)候，盡可能降低CO2和水的擴(kuò)散的重要性提高。為了僅在高速率放電期間增加進(jìn)入電芯的空氣流，已經(jīng)使用風(fēng)扇來迫使空氣進(jìn)入電芯(例如美國專利6，500, 57 ，但是風(fēng)扇和對風(fēng)扇的控制將會(huì)提高制造成本和復(fù)雜度，并且風(fēng)扇(甚至是微型風(fēng)扇)將會(huì)占據(jù)單獨(dú)的電芯、多電芯電池組及設(shè)備內(nèi)的寶貴容積。已經(jīng)提出的另一方法是使用閥來控制進(jìn)入電芯的氣體量(例如美國專利6，641，947和美國專利公布2003/0186099)，但是需要外部裝置(例如風(fēng)扇和/或相對復(fù)雜的電子設(shè)備)來操作所述閥。然而，又一方法已經(jīng)在氧還原電極和外部環(huán)境之間使用不能透過水的膜，所述膜具有能夠由于氣壓的差別(例如，由電池放電時(shí)氧氣的消耗而引起)而打開和關(guān)閉的片狀物(例如美國專利公布2003/0049508)。然而，壓力差別可能很小，并且將會(huì)受到電池外部的大氣條件的影響。美國專利5，554，452公開了，通過在滑動(dòng)磁閥板和靜止的板之間應(yīng)用一層聚合物薄膜(例如聚乙烯薄膜)或者某些其他減小摩擦阻力的裝置(例如硅油)來減小滑動(dòng)板閥的板間的摩擦。美國專利公布2005/0136321公開了將材料(例如，聚合物涂層或薄膜或液體(例如硅基油))應(yīng)用至相鄰閥板的界面表面，以改進(jìn)處于關(guān)閉位置的滑動(dòng)板閥的效力；所述改進(jìn)可以源自減小摩擦、填充界面表面中的缺陷，或者在使用油的情況下通過板間的毛細(xì)吸引。美國專利公布2009/0081519公開了向閥板之間的流體引入圓形膜，以進(jìn)一步改進(jìn)密封效力和滑動(dòng)板閥的操作。理想的是進(jìn)一步改進(jìn)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的操作和效力(空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于控制進(jìn)入氣體消耗電芯的空氣流)并且克服前面所作嘗試中的缺點(diǎn)。本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種帶有閥的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述閥具有兩個(gè)板并且能夠在閥長期關(guān)閉時(shí)提供板間的密封。本發(fā)明的另一目標(biāo)是提供一種包括閥的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述閥能夠在長時(shí)間內(nèi)完好地密封并且能夠通過僅僅施加小力而操作。本發(fā)明的又一目標(biāo)是提供一種電池，所述電池帶有氣體消耗電極和改進(jìn)的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于控制氣體進(jìn)入電池，其中空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)是長期有效的，沒有對于電池性能的不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于控制空氣進(jìn)入電池電芯的通道，所述電池電芯使用包含于所述空氣中的氣體作為活性材料?？諝庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)包括閥、致動(dòng)器和密封介質(zhì)，所述閥包括第一板和第二板，所述第一板具有至少一個(gè)穿過其的孔，所述第二板具有至少一個(gè)穿過其的孔，所述致動(dòng)器用于使第一板相對于第二板移動(dòng)，以打開和關(guān)閉所述閥，從而調(diào)節(jié)空氣進(jìn)入電芯的通道，而所述密封介質(zhì)布置在第一板和第二板之間。密封介質(zhì)包括流體抑制層和部分包含于所述流體抑制層中的流體。流體抑制層包括多孔聚合物材料，該材料具有從0. 03微米至15微米的平均細(xì)孔尺寸，正如使用毛細(xì)流量計(jì)由泡點(diǎn)法所確定的。在多孔聚合物材料上的流體的最大毛細(xì)升高值等于或大于第一板和第二板的最大界面尺寸，通過在流體樣品表面的豎直上方懸浮多孔聚合物材料條來確定最大的毛細(xì)升高值。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了包括電池電芯的電池，所述電池電芯具有氣體消耗電極、極板、電解液、殼體和上述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述氣體消耗電極使用包含于電芯外部的空氣中的氣體作為活性材料，所述殼體容納電極和電解液，并且具有至少一個(gè)孔，空氣能夠經(jīng)過該孔進(jìn)入殼體。通過參照以下的說明書、權(quán)利要求書和附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)進(jìn)一步理解和領(lǐng)會(huì)本發(fā)明的這些和其他的特征、優(yōu)點(diǎn)和目標(biāo)。除非在此具體說明，公開的所有特性、范圍和測試均在室溫條件下Q0-25°C )，并且在使用非國際單位制的值的情況下，非國際單位制的值是原始值，而國際單位制的值是計(jì)算后的轉(zhuǎn)換值。


在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例構(gòu)造的電池的立體圖，示出了電池的頂部；圖2是圖1所示的電池的立體圖，示出了電池的底部；圖3是分解立體圖，示出了電池的底部和形成空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的元件，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)與電池一起使用；圖4A和4B是局部截面圖，示出了空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的閥處于打開和關(guān)閉位置；圖5是采用致動(dòng)器銷的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的俯視圖；圖6是空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的可選擇結(jié)構(gòu)，其可以用于本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例；圖7是本發(fā)明第一實(shí)施例的電池的變體的分解立體圖；圖8是圖7所示電池結(jié)構(gòu)的一個(gè)可能實(shí)現(xiàn)方式的局部截面圖，處于相對于圖7顛倒的方向；圖9是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例構(gòu)造的電池的截面圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例構(gòu)造的電池的截面圖；圖11是圖10所示電池的一部分的局部截面圖，但是閥處于關(guān)閉位置；圖12是在圖10所示電池中有用的閥元件的立體圖；圖13是具有空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的電池的立體圖，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)帶有設(shè)置在框架中的釋壓空氣通道；圖14是具有空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的電池的分解立體圖，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)帶有圖13所示的釋壓路徑；圖15示出了電池和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一部分沿圖13的線XLVIII-XLVIII的截面圖；圖16是框架沿圖14的線XLIX-XLIX的截面圖，示出了形成曲折的流體通道的折
流裝置；圖17是具有空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的電池的分解立體圖，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)帶有根據(jù)另一實(shí)施例的釋壓流體路徑；圖18是采用旋轉(zhuǎn)移動(dòng)板的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的俯視圖，所述旋轉(zhuǎn)移動(dòng)板處于閥的打開位置；圖19是圖18的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的俯視圖，示出為處于閥的關(guān)閉位置；圖20是具有密封介質(zhì)的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分解圖，所述密封介質(zhì)包括布置在閥板之間的球形元件；
圖21是圖20所示的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一部分的放大分解圖，示出了密封介質(zhì)；圖22是圖20中的閥的局部截面圖，示出閥板處于打開位置；以及圖23是圖20中的閥的局部截面圖，示出閥板處于關(guān)閉位置。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例包括電池，所述電池包括使用氣體(例如氧氣或另一種氣體)的電化學(xué)電芯，所述氣體包含于來自電芯外部的空氣中，作為用于電極之一的活性材料。電芯具有氣體消耗電極(gas consuming electrode)，例如氧還原電極。可以具有氣體消耗電極的電芯的示例包括空氣去極化、混氣式及燃料電芯?？諝庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)(以下也稱為空氣管理器)與電池聯(lián)合使用，用于調(diào)節(jié)空氣通向氣體消耗電極(例如，空氣去極化電芯和混氣式電芯中的空氣電極)的速率，以提供來自電芯外部的足夠量的氣體，用于電芯高速率放電，同時(shí)在低速率放電或不放電期間，盡可能減少空氣進(jìn)入氣體消耗電極，以及水進(jìn)出電芯而引起的水增加或損失。優(yōu)選地，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)將具有對電芯電勢變化的快速響應(yīng)、長周期壽命、低操作電壓(與放電時(shí)的電芯電壓范圍很好地匹配)和高效率。此外，調(diào)節(jié)系統(tǒng)將優(yōu)選地具有對于在關(guān)閉位置進(jìn)行管理的空氣和其他氣體的低的滲透性，并且與電芯中對活性氣體的需求成比例地打開和關(guān)閉，僅需要很少量的總的電芯放電容量，具有小容積，而且調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制造及其在電芯中或電芯上的結(jié)合是容易且便宜的。空氣管理器包括移動(dòng)板閥(例如滑動(dòng)板閥或搭扣板閥)，其中一個(gè)板相對于另一板移動(dòng)，以打開和關(guān)閉所述閥。一個(gè)板可以是靜止板，而另一板可以是移動(dòng)板，或者兩個(gè)板均可以移動(dòng)。兩個(gè)板的至少其中之一具有至少一個(gè)孔，空氣經(jīng)過所述孔通過所述閥。在滑動(dòng)板閥中，板通常是彼此平行的。板間的相對運(yùn)動(dòng)可以是線性運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(例如，一個(gè)板關(guān)于支點(diǎn)旋轉(zhuǎn))，使得板通常保持彼此平行，并且每個(gè)板均具有至少一個(gè)孔。一個(gè)板中的一個(gè)或多個(gè)孔在閥關(guān)閉時(shí)是未對準(zhǔn)的，而在閥處于打開位置時(shí)至少部分地對準(zhǔn)。在搭扣閥中，移動(dòng)板變形，以拉開與另一板的距離，從而在板間形成開口，而空氣能夠流經(jīng)所述開口和處于打開位置的一個(gè)或兩個(gè)板中的一個(gè)或多個(gè)孔形成的通路，但是至少每個(gè)板的至少一部分本質(zhì)上抵靠另一板的至少一部分，因此在閥關(guān)閉時(shí)沒有空氣通路。在移動(dòng)板閥的板的界面表面之間布置密封介質(zhì)。所述密封介質(zhì)包括位于板中的一個(gè)或兩個(gè)上的薄膜或涂層(形成流體抑制層)以及密封流體。流體提供了板間加強(qiáng)的密封，并且所述薄膜或涂層具有細(xì)孔，所述細(xì)孔將流體保持在板間界面的所需區(qū)域。相比于不存在密封介質(zhì)時(shí)板間的摩擦，薄膜或涂層以及流體中的一個(gè)或兩個(gè)還能夠減小摩擦。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用僅由板上的薄膜或涂層組成或者僅由板間的流體組成的介質(zhì)將會(huì)具有缺點(diǎn)。薄膜或涂層可以減小板間的摩擦，因此滑動(dòng)板更加容易滑動(dòng)，需要更少的能量進(jìn)行操作，但是在閥關(guān)閉時(shí)這樣的薄膜或涂層獨(dú)自對板間密封的有效性幾乎沒有改進(jìn)。將流體應(yīng)用到板的界面表面可以提供更有效的密封，并且還可以減小板間的滑動(dòng)摩擦。然而已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，流體和板之間的表面張力不足以阻止流體流出閥板之間的界面(此處需要保持良好密封)并流入氣體管理器和電芯的其他部分。為維持板間密封的改進(jìn)，流體必須與兩個(gè)板的界面表面接觸，使得一個(gè)板中的孔與另一板中的孔之間不存在空氣或其他氣體能夠直接通過的開放路徑。盡管來自板間界面的密封流體的流動(dòng)可以通過選擇板的表面特性和流體的類型來增大表面張力而減少，然而所測試的最佳組合仍然是不足的。板間流體的滯留還會(huì)受到溫度、打開和關(guān)閉閥、閥的定向(由于重力作用)和閥的設(shè)計(jì)的影響。然而還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，密封流體與一個(gè)或兩個(gè)板上的某種薄膜或涂層材料適宜的結(jié)合能夠解決當(dāng)它們獨(dú)立使用時(shí)與它們各自相關(guān)的問題，這是因?yàn)楸∧せ蛲繉悠鸬搅黧w抑制層的作用(流體抑制層能夠幫助將流體保持在兩個(gè)板之間的界面中)。在實(shí)施例中，板的至少一部分(具有小的表面積)被薄膜或涂層覆蓋。可選擇地，較大表面積的板的僅僅有限部分(例如，遍布移動(dòng)板的全部移動(dòng)范圍的整個(gè)界面表面)可以由薄膜或涂層覆蓋。對于薄膜或涂層，理想的是易于應(yīng)用到一個(gè)或兩個(gè)閥板并且在板間保持到位，而在所預(yù)期的儲(chǔ)存和使用條件下不會(huì)拉開與所述板的距離。對于薄膜或涂層，同樣理想的是，能夠被流體浸濕，即不應(yīng)當(dāng)排斥流體，而提供足夠的吸引(例如，通過毛細(xì)吸引和/或吸收)，以便充分保留流體并且在長的時(shí)間段的內(nèi)盡可能減少流體的流動(dòng)。厚度、孔隙度、平均細(xì)孔尺寸和彎曲度能夠影響薄膜或涂層保留流體的能力。同樣理想的是，在閥關(guān)閉時(shí)，薄膜或涂層具有對于空氣氣體(例如氧氣、二氧化碳和水蒸氣)相對低的滲透性，以盡可能減少氣體流過薄膜或涂層。在選擇薄膜或涂層材料時(shí)，還應(yīng)當(dāng)考慮薄膜或涂層與流體的相互作用，如下所述?？赡苓m宜的薄膜或涂層包括聚合物材料，例如聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯和聚乙烯。優(yōu)選地，聚合物材料是非燒結(jié)的。紙也可以是適宜的。薄膜和紙可以是編織的，或者它們可以是非編織的。理想地，適用于密封介質(zhì)的流體在儲(chǔ)存和使用條件的整個(gè)預(yù)期范圍內(nèi)具有低揮發(fā)性，以盡可能減少蒸發(fā)。流體的黏性也能夠影響其效力——如果黏性太低，則其將會(huì)過于容易地流動(dòng)，或者被過分吸入流體抑制層，而如果黏性太高，則可能需要很大的能量來對閥進(jìn)行操作。同樣理想的是，流體被薄膜或涂層充分吸引，以便充分保留在閥板之間的界面中，而不會(huì)流進(jìn)空氣管理器中的其他地方，或者流出空氣管理器從而包含在電池中。在一些實(shí)施例中，流體還將提供板間減小的摩擦。在選擇流體時(shí)，還應(yīng)當(dāng)考慮流體和薄膜或涂層材料之間，以及流體與界面區(qū)域中任何未覆蓋的板面之間的相互作用，如下所述。適宜的流體的示例包括但不限于碳氟化合物和硅酮基油，前者例如是全氟烷基醚(perfluoroalkylethers)(例如，來自杜邦(DuPont de Nemours International S. Α.)的KRYTOX 100系列通用潤滑劑，如KRYTOX 102通用油)，后者例如是包含硅氧烷聚合物的流體(例如，來自道康寧(Dow Corning))0根據(jù)其他實(shí)施例，可以使用其他適宜的流體。使用的流體的量將是板的聯(lián)合界面面積、界面表面之間的縫隙的尺寸，以及流體與界面表面之間的表面張力的函數(shù)。理想地，板、薄膜和涂層表面在使用前是清潔的，以避免干擾這些表面與流體之間的相互作用。如果流體與薄膜或涂層表面之間的吸引顯著大于流體與任一光禿板面之間的吸引，則流體可以在板間保留足夠長的時(shí)間，甚至在板被定向成使其界面表面處于豎直位置時(shí)。優(yōu)選的是，流體和薄膜或涂層表面之間的表面張力比重力施加的力大得多，因此在閥板處于豎直位置時(shí)表面張力將控制重力作用下的流體的流動(dòng)。閥板可以由任意適宜的材料制造。所選的材料應(yīng)當(dāng)是機(jī)械穩(wěn)定的，并且應(yīng)當(dāng)在預(yù)期使用設(shè)備和電池的環(huán)境中抗腐蝕。在一些實(shí)施例中，它們可以是導(dǎo)電的或非導(dǎo)電的。板上沒有被薄膜或涂層覆蓋的界面表面應(yīng)當(dāng)是光滑的，而板的界面密封表面應(yīng)當(dāng)在閥關(guān)閉時(shí)形狀上彼此順應(yīng)，以使板間密封的效力最大化。
在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)閥板可以由磁性材料制造，因此相鄰的閥板將彼此吸引，以盡可能提高板間密封的效力。磁性板可以由任意適宜的磁性材料制造，例如鐵磁性(例如鋇/鍶鐵氧體)和彈性材料的混合物。磁性板可以是永磁體，其不消耗來自電池的能量以保持足夠的磁力。當(dāng)至少一個(gè)板是磁性時(shí)，板的其中之一可以是柔性的，以順應(yīng)另一板的形狀，即使所述另一板不是非常平坦。正如下面參照圖1-3進(jìn)一步描述的，根據(jù)本發(fā)明的電池10包括氣體消耗電芯20和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)50?？諝庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)50調(diào)節(jié)空氣的流動(dòng)，所述空氣包含到達(dá)氣體消耗電芯20的氣體消耗電極的氣體。對于空氣去極化電芯，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以布置在氣體消耗電芯20的電芯殼體30的內(nèi)部或外部并位于氧還原電極的空氣側(cè)(即位于氧還原電極的易觸及來自電芯殼體的外部的空氣的表面上或該表面的一部分上)。如圖所示，電芯20 (在此情況下是空氣去極化電芯)包括電芯殼體30，電芯殼體30包括第一殼體元件和第二殼體元件，這兩個(gè)元件可以分別包括容器(can) 34和覆蓋件(cover) 36，或者可以具有與原本考慮的容器或覆蓋件不同的形狀或尺寸。出于示例的目的，所述第一殼體元件以下稱為容器34、而所述第二殼體元件以下稱為覆蓋件36。容器34和覆蓋件36均由導(dǎo)電材料制作，但是通過襯墊38彼此電絕緣(見圖8)。容器34能夠作為電芯20的外部正接觸端子，而覆蓋件36能夠作為外部負(fù)接觸端子。正如以下所討論的，電芯20進(jìn)一步包括第一電極40、第二電極42和布置在所述第一和第二電極之間的隔離物44(見圖8)，第一電極40可以是氣體消耗電極(例如，正空氣電極或陰極)，第二電極42可以是負(fù)電極(即陽極)。第一電極40優(yōu)選地電聯(lián)結(jié)至容器34，而第二電極42優(yōu)選地電聯(lián)結(jié)至覆蓋件36。容器34包括底面35，在底面35中設(shè)置多個(gè)空氣入口 32，使得空氣可以通向電芯殼體30的內(nèi)部，從而到達(dá)空氣消耗電極40 (見圖8)在圖1-3所示的實(shí)施例中，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)50固定至容器34的底面35的外部?？諝庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)50可以附接至電芯20外部的方式的示例在下文進(jìn)一步描述，也對空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)50結(jié)合到氣體消耗電芯20內(nèi)部的另外的實(shí)施例進(jìn)行了描述。根據(jù)該特定實(shí)施例的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)50可以包括閥60，閥60包括第一板62 (其可以相當(dāng)于容器34的底面3 及可移動(dòng)的第二板66，第一板62具有多個(gè)孔64(其可以相當(dāng)于空氣入口 32)，第二板66包括多個(gè)孔68，它們在尺寸、形狀、數(shù)量和位置方面與第一板62中形成的孔64相一致?？?4和68的尺寸、形狀、數(shù)量和位置優(yōu)選地被最優(yōu)化以提供應(yīng)用到氣體消耗電極所需的空氣容積和的分布?？?4的尺寸、形狀、數(shù)量和相對位置不必與孔68的尺寸、形狀、數(shù)量和相對位置相同。例如，如果孔64與孔68在尺寸上稍許不同，則對于獲得最大的貫穿板62和66的總開放區(qū)域，孔64和68準(zhǔn)確的對準(zhǔn)不是必需的。空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)50可以進(jìn)一步包括框架70，框架70具有帶開口 74的環(huán)形主體部分72，第二板66布置在所述開口 74中。優(yōu)選地，開口 74的形狀和尺寸設(shè)計(jì)為，接觸板66的伸長側(cè)的邊緣，同時(shí)在板66的較短側(cè)提供多余的空間，從而板66可以沿著與其長邊平行的軸線線性滑動(dòng)。由此，如圖5A和5B所示，第二板66的孔68可以移動(dòng)為與第一板62的孔64對準(zhǔn)或失準(zhǔn)，由此打開和關(guān)閉閥60。如下進(jìn)一步所述，所述框架優(yōu)選地設(shè)置為，引導(dǎo)并可以將第二板66保持為與第一板62相鄰。如圖5A和5B所示，包括一流體層69的密封介質(zhì)布置在板62和66之間。密封介質(zhì)還包括一層薄膜或涂層，所述薄膜或涂層至少覆蓋板62和66的界面表面中的至少一個(gè)的界面部分，以將流體層69在板62和66之間保持更長的時(shí)間。以下描述的其他閥的實(shí)施例包含類似于圖5A和5B所示的密封介質(zhì)。在圖3和7所示的實(shí)施例中，可移動(dòng)的第二板66可以在頂部和底部受到蓋子100(如下進(jìn)一步討論)和容器34的底面35的約束。在可選擇的實(shí)施例中，電池10具有空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括高于圖3和圖12中的框架70的框架，以便于蓋子與可移動(dòng)的板之間空氣的運(yùn)動(dòng)，由此在板處于打開位置對準(zhǔn)時(shí)，提供了橫過可移動(dòng)板的表面更加均勻的空氣分布以及經(jīng)過孔的更加均勻的空氣流動(dòng)?？蚣?0可以包括向內(nèi)延伸的壁架，產(chǎn)生可供板66在其中滑動(dòng)的溝槽或凹槽。壁架的豎直位置可以選擇為，產(chǎn)生具有所需尺寸的溝槽，以使板66足夠牢固地抵靠表面35而容納在該溝槽中，從而當(dāng)板66和62在關(guān)閉位置對準(zhǔn)時(shí)提供良好的密封，但卻不那么緊密以致干擾板66所需的滑動(dòng)。壁架可以是框架70的一體部分，或者其可以是獨(dú)立的元件。例如，壁架可以是成型到框架主體72中的平墊圈或條帶嵌入物的形式，或者其可以是附在框架主體72上的獨(dú)立元件。壁架可以由與框架主體72相同的材料或不同材料制造。用于框架主體72和壁架的材料可以選擇為，既提供板66所需的強(qiáng)度又提供板66在溝槽中順暢的滑動(dòng)。如果框架主體72或壁架中的任意一個(gè)由導(dǎo)電材料制造，將會(huì)需要與致動(dòng)器的電器件和控制電路90的絕緣。作為連續(xù)壁架的可選擇方案，可以使用非連續(xù)壁架或一系列突出部。壁架和/或框架主體72還可以變化為，包括一個(gè)或多個(gè)附加結(jié)構(gòu)(例如在板66上方橫過開口 74延伸的棱條)，以將板66的中間部分保持平坦?？蛇x擇地，從蓋子100向下的突出部可以用于將66的中間部分保持平坦。在另一實(shí)施例中，框架70可以包括在其中容納蓋子的第二溝槽。所述第二溝槽可以由一個(gè)或多個(gè)附加的壁架形成。這種安排能夠便于蓋子和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的元件的預(yù)組裝，即將在制造過程中的另一步驟時(shí)添加到氣體消耗電芯。在另一實(shí)施例中(其中靜止板62不是容器34的表面3 ，框架70可以包括位于第一壁架下方的另一壁架，所述另一壁架形成更大的溝槽，容納靜止板62及可移動(dòng)板66。壁架可以是圍繞開口 74的整個(gè)周界延伸的連續(xù)壁架，或者其可以是僅沿周界的一部分延伸的非連續(xù)壁架。如果非連續(xù)壁架合適地定位并且移動(dòng)板66足夠柔軟，如果電芯內(nèi)的壓力變得過大，移動(dòng)板66的邊緣能夠在非連續(xù)壁架的端部之間向外彎曲，以提供板66與板62和框架結(jié)構(gòu)72之間的通道，當(dāng)閥部分打開或關(guān)閉時(shí)，氣體能夠通過所述通道逸出至外部環(huán)境。在這樣的實(shí)施例中，板66優(yōu)選地具有類似彈簧的特性，從而當(dāng)內(nèi)部電芯的壓力明顯降低時(shí)，板66將再次順應(yīng)容器34的表面35的形狀。在可選擇的實(shí)施例中(其中蓋子起到靜止閥板的作用，而可移動(dòng)板被布置為緊鄰該蓋子)，框架可以包括壁架，以容納可移動(dòng)板并使其抵靠蓋子，同時(shí)保持可移動(dòng)板和容器底面之間的空間，從而促進(jìn)朝向容器中的孔的均勻的空氣分布。如上所述，該實(shí)施例還可以在框架中包含第二溝槽，蓋子容納在第二溝槽中?？諝庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)可以響應(yīng)于氣體消耗電芯的電壓而啟動(dòng)(如下所述)，或者其可以由用戶啟動(dòng)，或者可以使用方法的組合。例如，當(dāng)由設(shè)備供電的該設(shè)備的用戶將設(shè)備開關(guān)調(diào)至通電(on)位置時(shí)，可以由機(jī)械作用首先將閥打開，而當(dāng)用戶將設(shè)備開關(guān)調(diào)至斷電(off)位置時(shí)，可以由機(jī)械作用首先將閥關(guān)閉。盡管設(shè)備開關(guān)保持在閉合位置，然而控制電路能夠控制所述閥的操作。在另一示例中，當(dāng)設(shè)備被開啟時(shí)，來自電芯的電力可以供應(yīng)至空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以初始打開所述閥，而當(dāng)設(shè)備被關(guān)停時(shí)，可以促使所述閥關(guān)閉。致動(dòng)器優(yōu)選地設(shè)置為空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)50的一部分，以啟動(dòng)閥60。致動(dòng)器可以包括控制電路90，控制電路90檢測氣體消耗電芯20的電壓并且響應(yīng)于檢測到的電芯電壓產(chǎn)生控制信號。電路90可以是專用集成電路(ASIC)，其優(yōu)選地安裝在框架70的表面上?？蚣?0的主體72優(yōu)選地由非導(dǎo)電材料制造，使得可以在框架的表面上印刷跡線，如下所述。框架70由此可以是印刷電路板。框架可以成型(molded)或成形(shaped)，并且多數(shù)或全部的電連接可以是壓力接點(diǎn)，以最大限度地降低組裝的復(fù)雜程度。然而，框架可能需要一些機(jī)械加工和一些電連接，并且可能需要一些焊接或熔接?？蚣懿牧系倪x擇可以基于其與多功能用途(用作容納閥的結(jié)構(gòu)、用作用于電子器件以及用于框架附接至電芯的能力/兼容性的印刷電路板)的兼容性電芯。策略性的凹陷(strategic depression)可以設(shè)置在框架的用于安裝控制電路90的層狀結(jié)構(gòu)中和/或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)上。這將允許任何安裝好的元件與框架的表面保持齊平，以便于與電芯的組裝。還可以的是，可能需要向印制電路跡線涂敷非導(dǎo)電材料以防止抵靠金屬蓋子100或容器34按壓時(shí)短路?？蛇x擇地，可以在框架中設(shè)置一個(gè)或多個(gè)凹部(例如通過成型或機(jī)械加工)，以容納控制電路和致動(dòng)器的一個(gè)或多個(gè)元件的全部或者一部分。這些凹部有益于允許將元件定位在框架上的不同位置以及錨定延伸出框架結(jié)構(gòu)的元件，如下所述。作為電子器件的平臺(tái)，理想的是，框架70的底部材料是現(xiàn)有的PCB材料。最常見的底部材料包括環(huán)氧樹脂和玻璃加強(qiáng)纖維。對于框架70理想的是層狀結(jié)構(gòu)，以集成并保護(hù)電子電路元件，并且保持與容器34的底面35平行的齊平表面。在圖3和4所示的實(shí)施例中，致動(dòng)器進(jìn)一步包括多個(gè)形狀記憶合金(SMA)元件，該元件特別包括第一 SMA線8 和第二 SMA線82b。SMA線固定在框架70的任一端并且電聯(lián)結(jié)至從控制電路90延伸的跡線。通過提供控制信號(所述控制信號使電流經(jīng)過SMA線82a和82b)，控制電路90可以使得SMA線發(fā)熱，這導(dǎo)致SMA線膨脹或收縮至特定長度。這進(jìn)而使得SMA線8 和82b在一個(gè)方向或相對的方向拉動(dòng)第二板66，并由此使得板66滑入和滑出打開或關(guān)閉的位置，從而選擇性地允許流體(例如空氣)進(jìn)入電芯殼體30的內(nèi)部。兩個(gè)接觸端子92和94設(shè)置在框架70上，用于連接至電芯20的正極和負(fù)極端子。接觸端子92和94可以設(shè)置在框架70的任意表面上，并且優(yōu)選的是將接觸端子中的一個(gè)(尤其是端子94)設(shè)置在框架70朝外的邊緣表面，從而其可以暴露于電池裝置的外部，以用于接下來連接至電芯20的覆蓋件36。另一方面，接觸端子92最好設(shè)置在內(nèi)表面，所述內(nèi)表面被按壓為與蓋子100的導(dǎo)電部分接觸，或者被按壓到與容器34的底面35電接觸的相對的表面。接觸端子92和94的電連接可以實(shí)現(xiàn)至電芯20的容器34和覆蓋件36，例如通過導(dǎo)體110，所述導(dǎo)體110從接觸端子94延伸，圍繞容器34的側(cè)壁的外部到達(dá)覆蓋件37。導(dǎo)體110可以是翼片，其包括布置在兩個(gè)絕緣層(防止電芯殼體30和導(dǎo)電箔之間短路)之間的箔帶。如圖3所示，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)50可以進(jìn)一步包括蓋子或覆蓋件100，其覆在框架70的上并且可選地包圍框架70延伸，以保護(hù)和遮蔽空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)50。蓋子100優(yōu)選地包括一個(gè)或多個(gè)孔洞102，以允許空氣從外部通向閥60，用于選擇性地進(jìn)入電芯20。如上所述，蓋
11子100可以用作第一板62。優(yōu)選地，當(dāng)使用電流(表明電芯20處于使用中)時(shí)，閥60處于打開狀態(tài)，當(dāng)沒有使用電流(表明電芯20沒有使用)時(shí)，閥60處于關(guān)閉狀態(tài)。優(yōu)選地，SMA線8 和82b拉動(dòng)而不是推動(dòng)第二閥板66。由此，在圖3和12中，第一 SMA線8 將閥拉開，而第二 SMA線82b將閥拉閉。一根或多根線8 用于在一個(gè)方向上拉動(dòng)閥板66，而一根或多根線82b用于在相反方向上拉動(dòng)所述板。SMA線82可以以關(guān)于閥板66的中心點(diǎn)對稱的方式布置，從而提供均勻的力以防止板66牽制在框架70中。一般而言，當(dāng)從電芯提供應(yīng)用至SMA線的電流時(shí)，有利的是，僅將電流應(yīng)用于啟動(dòng)致動(dòng)器的移動(dòng)，而在致動(dòng)器處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)沒有電流，從而防止電芯容量不必要的使用。SMA線可以安裝為，與板66移動(dòng)的方向平行延伸(如圖3所示)或者與板66移動(dòng)的方向垂直延伸(如圖5所示)。SMA線可以由常規(guī)形狀的金屬合金制造。形狀記憶合金是這樣的合金，其可以在一個(gè)溫度下變形，但在加熱或冷卻時(shí)恢復(fù)其先前的形狀。這種特性導(dǎo)致馬氏相和奧氏相之間的固相轉(zhuǎn)換。優(yōu)選的形狀記憶合金具有雙向形狀記憶；即轉(zhuǎn)換是可逆的(在加熱和冷卻時(shí))。形狀記憶合金的示例包括鎳-鈦、鎳-鈦-銅、銅-鋅-鋁和銅-鋁-鎳合金，其中鎳-鈦、鎳-鈦-銅是優(yōu)選的。鎳-鈦-銅的使用(例如大約百分之五至百分之十重量的銅)對于致動(dòng)器可以是有利的，其可以操作多次，因?yàn)槠淠推?。?鈦和其他的形狀記憶合金的制造商包括Specialty Metals,Shaped Memory Alloy Division(新哈特福德，紐約州，美國)、Memry Corporation(貝塞爾，康涅狄格州，美國)和Dynalloy公司(梅薩，加州，美國)。框架70示出為具有控制電路90和在框架主體72的頂面上形成的電路跡線。此外，SMA線8 和82b附接至框架70的頂面，與電路跡線電接觸。框架70可以具有形成在控制電路90和電路跡線上的包膠模(overmold)主體300 (圖5)，以封裝并保護(hù)設(shè)置在框架70上的元件。由此，包膠模主體300用作框架70的一部分。包膠模主體300可以包括非導(dǎo)電的環(huán)氧樹脂或其他包膠模材料。此外，包膠模主體300可以包括整體形成的棱條302，其在移動(dòng)板66的上方延伸橫跨開口 74。在圖5所示的實(shí)施例中，示出了用于空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)50的致動(dòng)器銷304。銷304示出為包括第一和第二部分306a和306b，這兩部分提升到總體為長方形的銷304的其余部分的上方，使得SMA線8 嚙合部分306a，而SMA線8 嚙合部分30乩。部分306a和30 可以包括直立元件，如圖所示?？蛇x擇地，部分306a和306b可以包括形成在銷或其他結(jié)構(gòu)304中的狹槽。由此，可以使用單個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器嚙合結(jié)構(gòu)，以允許SMA線8 和82b在任一方向?qū)⒁苿?dòng)板66致動(dòng)，從而打開或關(guān)閉所述閥。圖6示出閥60的另一實(shí)施例，其可以用于本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例。閥60包括第一板62，第一板62包括多個(gè)孔64。板62可以是獨(dú)立的板，其被保持成相對于框架70靜止，或者板62可以是電芯殼體30的容器的一部分或電芯殼體30的覆蓋件。板62可以由金屬制造，其可以是磁性或非磁性的。閥60進(jìn)一步包括第二板66，第二板66包括多個(gè)孔68，其在數(shù)量、尺寸、形狀和位置上對應(yīng)第一板62中的孔64。板66可以是磁性或非磁性金屬。與上述實(shí)施例相似，框架70 (優(yōu)選地由非導(dǎo)電材料制造)包括環(huán)形主體72，環(huán)形主體72帶有中心開口 74，用于容納板66。開口 74構(gòu)造為，在一個(gè)方向上比板66稍大，以使板66能夠相對于板62直線滑動(dòng)，從而孔64和68可以移動(dòng)為對準(zhǔn)和失準(zhǔn)，以打開或關(guān)閉閥60。圖6所示的實(shí)現(xiàn)方式與上述實(shí)現(xiàn)方式的不同之處在于，杠桿臂84用作致動(dòng)器80的一部分。杠桿臂84包括軸銷86，軸銷86容納在形成于框架70中的孔或狹槽或凹部78中，使得杠桿臂84可以樞軸式固定至框架70。這可以通過以下方式實(shí)現(xiàn)，例如，擴(kuò)大并改變凹部78的形狀，以在軸銷86周圍與其相配并且部分延伸進(jìn)入軸銷86和杠桿臂84的主體之間的縮小的區(qū)域，這樣是為了將軸銷86俘獲在凹部78中，但是仍然允許杠桿臂84在凹部78中樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。可以使用將軸銷86固定至框架的其他裝置，例如，自軸銷86向下的突出部，所述突出部容納在凹部78的底部壁架的孔洞中。致動(dòng)器銷88優(yōu)選地從杠桿臂84的主體向下延伸，使其容納在形成于第二板66中形成的孔洞67中。這允許杠桿臂84嚙合板66，并由此使得第二板66相對于第一板62滑動(dòng)。在這個(gè)特定的結(jié)構(gòu)中，一對SMA線8 和82b經(jīng)由附接點(diǎn)89附接至杠桿臂84的頂面。線8 和82b的另一端可以附接至框架70。例如，線8 和82b可以固定至框架中與凹部78相似的凹部。它們可以以任意適宜的方式固定，例如，利用粘合劑、利用銷，或者通過將放大的端頭裝配到帶有受限開口的凹部中。可選擇地，杠桿臂84可以由與框架70相同的材料制造并且整體形成為框架70的一部分，帶有作為柔性轉(zhuǎn)軸的狹窄部分。SMA線電聯(lián)結(jié)至控制電路(在圖6中未示出)，響應(yīng)于檢測到的電芯電壓，控制電路選擇性地將電流提供至SMA線8 和82b。以這種方式，SMA線8 和82b可以在兩個(gè)相反方向中的任一方向拉動(dòng)杠桿臂，由此引起杠桿臂84將第二板66相對于第一板62滑動(dòng)。在這種情況下，框架70起到了適于杠桿臂84和SMA線82端部的支點(diǎn)的安裝位置的作用，同時(shí)還提供了用于將板66相對于板62引導(dǎo)的引導(dǎo)裝置?？梢允褂脤MA線和杠桿的其他安排，以操作空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的閥，并且SMA線可以以任意適宜的方式連接至空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的元件。在某些實(shí)施例中，即其中控制電路用于將經(jīng)過SMA線的電流流動(dòng)限制到僅在需要移動(dòng)閥至打開或關(guān)閉位置時(shí)的時(shí)刻，SMA線能夠在電流流動(dòng)停止后返回其起始長度(例如伸長)。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，SMA線可能沒有將板保持在所需的位置，例如，允許其滑至部分打開或部分關(guān)閉的位置。在存在反向的SMA線用于將滑動(dòng)板移至另一位置時(shí)尤其如此；來自未啟動(dòng)的反向SMA的彈性張力可以在電流中止后啟動(dòng)的SMA伸長時(shí)拉動(dòng)滑動(dòng)板。在這樣的情況下，滑動(dòng)板可以被保持在所需的位置，直到所述板有意從該位置移動(dòng)。將滑動(dòng)板保持在所需位置的裝置的示例是閉鎖機(jī)構(gòu)?？梢允褂萌我膺m宜的機(jī)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，彈簧偏置制動(dòng)裝置可以與從滑動(dòng)板表面伸出的突出部或滑動(dòng)板表面中的凹部配合。彈簧力可以選擇為，足以保持將板不會(huì)無意地滑動(dòng)，但是又弱到能夠被相反的SMA線將板滑入另一所需位置的行為輕易克服。在另一實(shí)施例中，通過滑動(dòng)板與起到靜止板作用的另一電芯或空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)元件之間的摩擦，防止滑動(dòng)板無意的滑動(dòng)。板和其他元件之間的摩擦足夠大，以防止無意的滑動(dòng)，但是又沒有大到干擾因相反SMA的行為而到達(dá)另一位置的有效移動(dòng)。通過選擇用于移動(dòng)板和另一元件的材料、涂覆于移動(dòng)板和另一元件中之一或兩者的薄膜或涂層、在板和另一元件之間使用的密封流體的類型，或者相鄰表面中一個(gè)或兩個(gè)的質(zhì)地，可以控制摩擦?？諝庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)50可以使用下面討論的多種技術(shù)固定至電芯20的外部。如圖7所示，蓋子100可以設(shè)置為具有多個(gè)支座104，這些支座104從蓋子100的內(nèi)表面向下延伸，并且接著經(jīng)過框架70上的對應(yīng)位置中的孔洞75，從而支座104可以附接至容器34的底部35。圖8的結(jié)構(gòu)示出為，蓋子100由塑料制成。在這種情況下，支座104可以超聲焊接至容器34的底面。在這種情況下，在蓋子100和容器34之間沒有電連接。在另一結(jié)構(gòu)中，支座104設(shè)置為金屬蓋100中的凹痕/隆起106，其可以通過沖壓或其他方式形成。在這種情況下，金屬蓋子100可以電阻焊接或激光焊接至容器34的底面35。在又一結(jié)構(gòu)中，設(shè)置穿過框架70的孔洞75的通孔(via) 105，其起到將蓋子焊接至容器34的作用。該焊接還提供了蓋子100和電芯20之間的電連接?？梢允褂闷渌夹g(shù)將金屬蓋子100固定至容器34，例如，利用設(shè)置在框架70的孔洞75中的導(dǎo)電環(huán)氧樹脂107、粘合劑、粘合劑與標(biāo)貼(label)的結(jié)合、框架進(jìn)入容器34底面中鑄造的一個(gè)或多個(gè)凹槽的壓配合、通過框架的壓配合與粘合劑結(jié)合、通過將容器34壓卷邊在第二容器中(其中最外面的容器代替帶子100)、通過熔接或焊接層狀框架，或者通過將空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)50封裝在環(huán)氧樹脂中。盡管使用SMA線已經(jīng)在前面描述為致動(dòng)器80的優(yōu)選元件，然而還可以使用其他元件或材料，例如，直線的活性電極聚合物和彎曲的活性電極聚合物，它們與人工肌肉(artificial muscles)相關(guān)。這樣的材料提供了潛在的優(yōu)點(diǎn)，包括更加簡單的設(shè)計(jì)、沒有或簡化的電子器件以及對電壓成比例的響應(yīng)。另一考慮因素與電池的初始激活有關(guān)。電池可以設(shè)有閥和孔洞102，閥位于打開位置，而孔洞102由與常規(guī)的紐扣空氣電芯相似的翼片保護(hù)。去除翼片后的空氣上升(air-up)將激活電芯、啟動(dòng)閥的電子控制，并且盡可能延長電池的保質(zhì)期?？蛇x擇地，電池將設(shè)有功能性的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這將允許電池能夠即刻由消費(fèi)者使用，但還可以需要倉庫、商店柜臺(tái)等地的適宜的包裝和存儲(chǔ)條件，以防止潮濕環(huán)境中的濕氣進(jìn)入以及干燥環(huán)境中的濕氣離開。在上面討論的結(jié)構(gòu)中，容器34可以作為閥60的靜止板62。然而，可能理想的是，提供獨(dú)立固定的板62而不是使用容器34，從而所述容器的底部將保持其孔洞樣式，但是可以更多地起到空氣擴(kuò)散器的作用而不是閥裝置的整體部分。此外，靜止板62可以與容器底部分開，從而如果容器34膨脹、彎曲或可能起皺，其不會(huì)破壞閥60的操作。應(yīng)當(dāng)注意的是，容器34可以由更堅(jiān)韌的材料、更厚的厚度或不同的形狀(例如底部的隆起)制造。利用獨(dú)立的靜止板62額外的優(yōu)點(diǎn)是，閥60可以完全預(yù)先組裝，由此提供了潤滑流體層69更好的穩(wěn)定性。然而，這可能以形成較厚的電池為代價(jià)。盡管沒有在附圖中示出，然而可以在電芯殼體30的外表面設(shè)置標(biāo)貼。這樣的標(biāo)貼可以圍繞電芯的周界延伸，從而進(jìn)一步覆蓋導(dǎo)體翼片110，以及空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)50與電芯20之間的界面，并且覆蓋容器34與覆蓋件36之間的界面。覆蓋件36和容器34和/或?qū)щ娚w子100可以保持露出足夠的部分，以提供位于電池外部的電接觸端子。圖1至3示出的特定的電芯結(jié)構(gòu)是棱柱形電芯設(shè)計(jì)。該結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的紐扣類型的空氣電芯的區(qū)別在于該電芯的相對尺寸和長方形的特性。由此，現(xiàn)在用于傳統(tǒng)空氣電芯的相似的空氣電極、陽極、隔離物和容器/覆蓋件的材料可以用于電芯20。然而本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，電芯20不必具有如圖所示的特定形狀、尺寸或相對尺寸。圖9-12示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。根據(jù)該實(shí)施例，不同類型的閥170用于內(nèi)部安裝的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。所述閥170包括具有多個(gè)孔174的閥板172。然而這些孔不必在尺寸、形狀和位置上設(shè)計(jì)為與容器34底部的空氣入口 32對應(yīng)。這是因?yàn)?，閥板172是在與容器34的底面35相對平行的關(guān)系(閥的關(guān)閉位置)以及彎曲/屈曲位置(閥的打開位置)之間移動(dòng)，如圖9所示。在該結(jié)構(gòu)中，板172中的孔174沒有與空氣入口 32對齊或重合，使得在板172與容器34的底部35平行時(shí)，沒有空氣可以進(jìn)入電芯。為保證板172被充分壓靠著容器34的內(nèi)表面以將電芯密封在關(guān)閉位置，襯墊38將板172的周界邊緣壓靠著容器34。密封介質(zhì)在閥170關(guān)閉時(shí)提供的密封，在閥板172移至打開位置時(shí)被破壞，從而產(chǎn)生不被密封介質(zhì)的流體阻塞的路徑，以供空氣在容器34中的空氣入口 32與板172中的孔174之間流動(dòng)。如圖10和11所示，示出了使用閥板172的可選擇的結(jié)構(gòu)，閥板172僅有一端固定在襯墊38之下并且具有形成在容器34底部的閉鎖180。圖10示出了閥處于打開位置，而圖11示出了閥處于關(guān)閉位置。圖12示出了板172的立體圖，其具有固定至板172的SMA致動(dòng)器175，從而使得板172上升和/或彎曲到打開位置中。打開位置中的板172的移動(dòng)將會(huì)受到空氣電極(未示出)的限制。在一個(gè)帶有彎曲板172的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例中，導(dǎo)電銷157可以用于覆蓋件36和接觸端子94之間穿過襯墊38形成電接觸，如圖10和11所示。參照圖13-17，氣體消耗電池10示出為具有電池電芯20和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)50，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)50具有穿過框架主體300的空氣通道，提供了電芯20和外部環(huán)境之間的壓力均衡(根據(jù)兩個(gè)實(shí)施例)。在示出的實(shí)施例中，框架通常由包膠模主體300示出，主體300具有中心開口 332和向內(nèi)延伸的壁架354?？諝庀碾姵仉娦?0(例如空氣電芯)連接至框架300的頂面。帶有空氣入口 64的固定板62連接至框架300的底面，而帶有孔68的移動(dòng)板66布置在向內(nèi)延伸的壁架354的下壁和固定板62之間，使得板66可以相對于板62移動(dòng)。在圖13-16所示的實(shí)施例中，包膠?？蚣苤黧w300總體示出為具有第一端口，也稱為入口 350，通常位于電芯20和移動(dòng)板66之間，并且與開口 332和電芯20流體連通?？蚣苤黧w300還具有第二端口，也稱為出口 352，設(shè)置在包膠模材料的外部，指向外部環(huán)境。包膠?？蚣?00制作為具有無孔的外層360和提供空氣通道356的多孔的內(nèi)容積。根據(jù)一個(gè)示例，無孔的外層360通常是不能透過空氣的，并且可以包含環(huán)氧樹脂。多孔的內(nèi)容積提供了壓力均衡空氣流通道356，從入口 350延伸至出口 352。多孔的內(nèi)容積可以包含能夠透過空氣的材料，例如多微孔的聚四氟乙烯材料，或者非編織的多孔材料，其允許受限空氣流以低擴(kuò)散速率經(jīng)過通道356?？蛇x擇地，或者附加地，空氣通道356可以包括空的空閑容積，提供了允許低擴(kuò)散速率的空氣流的非常受限的通道?？諝馔ǖ?56有利地允許空氣從入口 350緩慢通向出口 352，然而，空氣通道356可以允許空氣或氣體在入口 350和出口 352之間的任一方向上通過，以提供電芯20和外部環(huán)境之間的壓力均衡?？諝馔ǖ?56的入口 350與位于電芯20與閥板66和62之間的開放容積流體連通。電芯20內(nèi)的氣體和外部環(huán)境之間存在的壓力差可以允許氣體經(jīng)過空氣通道356遷移。當(dāng)電芯20產(chǎn)生氣體時(shí)，該氣體可以經(jīng)過受限的空氣通道356遷移至外部環(huán)境，以防止損害閥板66和62之間的密封。相反地，可以允許氣體從出口 352流向入口 350，但是氣體通常是受限的，使得空氣不是自由地提供至電芯20，以致電芯20在閥關(guān)閉時(shí)通常不以高速率放H1^ ο根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，空氣通道356具有的空氣擴(kuò)散率將使得在室溫條件下，每年不超過10%的電芯容量的損失(由于濕氣的增加或損失)。應(yīng)當(dāng)理解的是，空氣通路356的多孔的容積可以包括膜，所述膜通常對于氣體是多孔的，以提供曲折或受限的空氣流通道，但是不允許無限制的空氣流入電芯20。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，多孔的容積356可以包括曲折的空氣通道356，例如圖16示出的由折流裝置(baffle) 358提供的空氣通道。折流裝置358本質(zhì)上增加了空氣流通道356穿過包膠?？蚣?00的有效長度，由此增加了空氣流路徑有效的凈長度。根據(jù)其他實(shí)施例，曲折的空氣流路徑可以采用蜂巢樣式，其通常是多孔的，以允許多余的空氣從電芯20逸出至外部環(huán)境，同時(shí)盡可能降低進(jìn)入電芯20的空氣的量。在圖17所示的實(shí)施例中，包膠?？蚣苤黧w300的頂面具有形成在其中的通常是蜿蜒形狀的狹槽334，其自長方形形狀的內(nèi)部開口 332處關(guān)于所述開口 332延伸大約360°，通向框架300的外表面。布置在狹槽334內(nèi)部的是中空管336，中空管336具有適于與狹槽334相配的一般性結(jié)構(gòu)。所述管336在一端具有第一端口，也稱為入口 338，與框架300的內(nèi)部開口 332和電芯20流體連通，在另一端還具有第二端口，也稱為出口 340，與外部環(huán)境流體連通。固定板62示出為連接在框架300的底面上。移動(dòng)板66布置在壁架邪4之下并且與固定板62相鄰且呈密封關(guān)系，從而板66能夠相對于板62移動(dòng)以打開和關(guān)閉閥。設(shè)置在框架300內(nèi)部的管336提供了在入口 338和出口 340之間延伸的空氣通道，從而從電芯20釋放的氣體能夠經(jīng)過管336的空氣通道到達(dá)外部環(huán)境。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，入口 338位于電芯20與固定板62和移動(dòng)板66之間的開口 332的容積中的位置。由此，管336延伸的長度和小直徑提供了曲折的空氣通道，其允許氣體從電芯20以足夠低的擴(kuò)散速率逸出，同時(shí)充分限制空氣進(jìn)入電芯20(由于低擴(kuò)散速率)。在一個(gè)實(shí)施例中，管336具有小于0. 5mm的充分受限的內(nèi)徑和至少200mm的有效長度。根據(jù)另一實(shí)施例，可以覆蓋狹槽334并將其用作空氣通道，以代替使用管336。在圖13-17公開的實(shí)施例中，電芯20內(nèi)部的氣體和外部環(huán)境(電芯20暴露于其中)之間存在的壓力差可能引起破壞，這可能導(dǎo)致接下來的密封屏障的失效。由此，閥板62和66之間預(yù)期的主要的密封屏障將被破壞，這有可能允許氣體(例如水、氧氣、氫氣和二氧化碳)不受控制地進(jìn)出，這將導(dǎo)致電池保質(zhì)期的無法接受的損失。設(shè)置在框架300中的壓力均衡空氣通道336和356允許空氣和其他氣體經(jīng)過該氣體通道遷移從而進(jìn)出。通過提供具有適宜長度的適當(dāng)尺寸的孔洞，空氣通道允許空氣(例如金屬-空氣電芯中產(chǎn)生的氫氣)離開，同時(shí)阻止氧氣和二氧化碳過量地進(jìn)入電芯20。參照圖18和19，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)50總體示出為具有可旋轉(zhuǎn)的板閥組件。在該實(shí)施例中，杠桿484示出為連接至可旋轉(zhuǎn)的板466，其具有總體為錐形的狹縫開口 468(盡管可以使用其他形狀)。在可旋轉(zhuǎn)的板466之下是靜止板462，其相似地包括狹縫開口 464(錐形的或具有其他形狀)，其可以在閥的打開位置與開口 468對準(zhǔn)，以允許空氣進(jìn)入電池電芯(未示出)。通過板462的固定，可旋轉(zhuǎn)的板466順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，以關(guān)閉和打開閥。杠桿484示出為具有繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的胯部486，通常布置在框架板(例如框架470)內(nèi)。杠桿胯部486可以通常是圓形的，并且通過彈性臂490嚙合在框架板470內(nèi)。臂490能夠幫助將圓形的胯部486保持在適當(dāng)位置，以在致動(dòng)器銷488的位置中提供小范圍的變化，由此在開口 464和468對準(zhǔn)時(shí)提供小的變化。響應(yīng)于SMA線8 和82b提供的致動(dòng)，胯部486允許杠桿484以一個(gè)肩部492接觸板470 (如圖18所示)從逆時(shí)針位置旋轉(zhuǎn)到以另一肩部494接觸板470 (如圖19所示)。肩部492和494用作行程的終點(diǎn)，并且在其他實(shí)施例中可以省略。SMA線8 和8 示出為，通過一對夾496和498連接至框架板470，并且進(jìn)一步經(jīng)由另一夾499在杠桿484內(nèi)連接在一起。應(yīng)當(dāng)理解的是，夾499可以包括電接地路徑，或者電接地路徑可以通過可選擇的導(dǎo)線路徑提供。在操作中，圖18和19的實(shí)施例中的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)50通過電激勵(lì)SMA線8 和82b的其中之一啟動(dòng)，以旋轉(zhuǎn)杠桿484，從而將板466在閥的打開和關(guān)閉位置之間移動(dòng)。應(yīng)當(dāng)理解的是，在行程隨著胯部486半徑的增加而增加后，狹槽464和468提供了對來自SMA線8 和82b的啟動(dòng)的傳動(dòng)。圖18和19所示的旋轉(zhuǎn)閥提供了可移動(dòng)板相對于靜止板的旋轉(zhuǎn)。根據(jù)其他的實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解的是，以交替的方式，可以實(shí)現(xiàn)板的直線致動(dòng)，或者可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)板相對于靜止板的直線致動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)合。另外，盡管已經(jīng)參照移動(dòng)板和靜止板對閥進(jìn)行了描述，然而應(yīng)當(dāng)理解的是，閥可以包括一個(gè)或兩個(gè)移動(dòng)板，使得一個(gè)板相對與另一板移動(dòng)，從而打開和關(guān)閉所述閥。參照圖20-23，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)50示出為具有密封介質(zhì)502，包括布置在固定閥板62和移動(dòng)閥板66之間的圓形元件500。在該實(shí)施例中，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)50示出為包括框架70，框架70具有環(huán)形的主體部分72、向內(nèi)延伸的壁架71和開口 74，移動(dòng)閥板66布置在開口 74中。向內(nèi)延伸的壁架71的形狀和尺寸設(shè)計(jì)為，接觸移動(dòng)閥板66周邊伸長的上側(cè)邊緣，然而在板66的較短側(cè)提供了多余的空間，從而其可以沿著與其最長的尺度平行的軸線直線滑動(dòng)。連接至框架70的底部側(cè)面的是固定的閥板62。固定的閥板62可以粘附、固定或者連接到框架70的底面。移動(dòng)板66具有多個(gè)孔68，當(dāng)閥處于打開位置時(shí)，其與固定板62中的多個(gè)孔64對準(zhǔn)。板66能夠在框架70的開口 74內(nèi)滑動(dòng)，以便在閥的打開和關(guān)閉位置之間移動(dòng)。當(dāng)處于閥的關(guān)閉位置時(shí)，孔68和64沒有對準(zhǔn)，防止空氣通過孔64和68到達(dá)氣體消耗電芯。應(yīng)當(dāng)理解的是，氣體消耗電芯可以附接至框架70的頂面，與圖14和15所示的框架300上的電芯20的組裝相似，電芯20的一個(gè)或多個(gè)空氣入口與閥流體連通，以接收空氣(例如氧氣)?？諝庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)50包括密封介質(zhì)502，其布置在移動(dòng)閥板66和固定閥板62之間。密封介質(zhì)502包括多個(gè)圓形元件，在典型實(shí)施例中示出和描述為球形元件500。圓形元件可以具有其他形狀，例如，總體是筆直或錐形的柱體。球形元件500布置在流體層609內(nèi)，并且起到使得移動(dòng)閥板66能夠更加容易地相對于固定閥板62滑動(dòng)的作用。由此，密封介質(zhì)502使得閥板能夠相對于彼此移動(dòng)，以便通過致動(dòng)器，以需要較少的力的方式打開和關(guān)閉所述閥，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述致動(dòng)器示出為SMA元件8 和82b。此外，球形元件500起到提供受控的隔開高度的作用，以保持移動(dòng)板66和固定板62之間最小的間距。流體層69中的流體起到了防止空氣經(jīng)過閥泄漏的密封件的作用以及減小摩擦的潤滑劑的作用。應(yīng)當(dāng)理解的是，使用流體增強(qiáng)了閥的密封特性，無需閥板62和66的復(fù)雜且昂貴的機(jī)械結(jié)構(gòu)來提供良好的密封。由球形元件500保持的受控高度的縫隙提供了滑動(dòng)板66和固定板62之間的固定距離，以進(jìn)一步幫助控制泄漏速率和流體的厚度。正如前面的實(shí)施例中描述的，密封介質(zhì)502還包括位于一個(gè)或兩個(gè)板62和66的界面表面上的多孔材料(未示出)的薄膜或涂層，以在一段時(shí)間之內(nèi)保留流體并在板62和66之間保持流體層69。密封介質(zhì)502在圖20和21中示出為應(yīng)用在固定的閥板62的頂部。然而應(yīng)當(dāng)理解的是，密封介質(zhì)502可以在氣體調(diào)節(jié)閥的組裝過程中應(yīng)用在固定板62的頂面、移動(dòng)板66的底面或者這兩個(gè)面?？梢钥闯?，球形元件500在整個(gè)流體層69中散開，從而球形元件500通常存在于閥板62和66之間的界面中的不同區(qū)域。球形元件500可以隨機(jī)分散在流體層69內(nèi)，如圖所示，或者以所需的樣式定位。球形元件500可以由在流體和環(huán)境(預(yù)期電池暴露于該類環(huán)境)的類型中相對惰性的任意材料制作。適宜材料的示例包括塑料(例如聚乙烯、聚丙烯)、玻璃、陶瓷和金屬(例如不銹鋼)。優(yōu)選的材料包括聚乙烯珠、陶瓷珠、玻璃珠和不銹鋼珠。應(yīng)當(dāng)理解的是，根據(jù)其他實(shí)施例，可以使用其他材料形成摩擦削減介質(zhì)502的圓形元件500。優(yōu)選地，圓形元件500在尺寸上是均勻的，以通過最少量的材料來提供板62和66之間所需的距離。特別參照圖22和23，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)50的閥板66和62示出為處于閥的打開位置(見圖22)以允許空氣進(jìn)入氣體消耗電芯，以及處于閥的關(guān)閉位置(見圖23)以防止空氣進(jìn)入電芯。如圖22所示，憑借可移動(dòng)的板66可滑動(dòng)地移至打開位置，板66的孔68與板62的孔64對準(zhǔn)，允許流體通過空氣調(diào)節(jié)設(shè)備。密封介質(zhì)502由布置在流體層69中的球形元件500構(gòu)成，通過一個(gè)或兩個(gè)板62和66的界面表面上的薄膜或涂層材料(未示出)保持在可移動(dòng)的板66和固定的板62之間。由于流體的表面張力特性，流體提供了密封，并且板上的薄膜或涂層有助于包含流體，因此流體保持為布置在兩個(gè)閥板66和62之間并使得流體不會(huì)流過孔68或64。通過將移動(dòng)板66啟動(dòng)至關(guān)閉位置，如圖23所示，孔68和64不再彼此對準(zhǔn)，從而阻止通過其間的空氣流動(dòng)。盡管移動(dòng)板66相對于固定板62的移動(dòng)，然而流體將由于表面張力和薄膜或涂層的容納而有效地待在孔68和64中，并且將圍繞孔68和64流動(dòng)，從而流體和摩擦削減介質(zhì)的球形元件500保持在閥板66和62未打開的部分之間。由此，流體也形成了板62和66之間的密封，以防止空氣泄漏。在示出的典型實(shí)施例中，密封介質(zhì)(尤其包括球形元件500)具有高度H，其提供了移動(dòng)板66和固定板62之間最小的隔開距離。球形元件500可以在移動(dòng)板66的移動(dòng)過程中滾動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，并由此用作球軸承，以降低摩擦并由此降低啟動(dòng)和移動(dòng)所述移動(dòng)板66所需的力。由此，需要較少的電池能量以啟動(dòng)移動(dòng)閥板66。球形元件500還提供了兩個(gè)閥板之間最小的隔開距離。球形元件500防止板66和62之間的縫隙持續(xù)減小，尤其是在閥進(jìn)行循環(huán)時(shí)。這能夠幫助防止流體的損失，以及由此帶來的密封的減弱和摩擦的增加。流體進(jìn)一步增強(qiáng)潤滑特性，尤其是憑借將受控的高度引入密封介質(zhì)502中的球形元件500。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，球形元件500形成為小球，也稱為微球，具有1微米至200微米范圍的直徑。在更具體的實(shí)施例中，微球具有大約6-20微米的直徑。在一個(gè)實(shí)施例中，布置在潤滑流體中的球形元件500的量大約在流體重量的百分之一至百分之十的范圍內(nèi)。根據(jù)一個(gè)示例，與具有大約20密耳(508微米)厚度的固定閥板62相比，移動(dòng)閥板66具有大約10密耳QM微米)的厚度。在該示例中，密封介質(zhì)502的球形元件500具有大約三分之一密耳(8. 5微米)的直徑。應(yīng)當(dāng)理解的是，可以在具有多種厚度的閥板之間的密封介質(zhì)502中使用其他尺寸的圓形元件500。盡管在此根據(jù)密封介質(zhì)502示出了球形元件500，然而應(yīng)當(dāng)理解的是，可以使用其他的圓形元件500來提供摩擦削減及閥板66和62之間的隔開距離。例如，圓形元件500可以包括圓柱體，定位為在移動(dòng)板66相對于固定板62移動(dòng)的方向上滾動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，通過將圓形元件500布置在設(shè)計(jì)成形的表面輪廓中，圓形元件500可以容納在相對于閥板66和62適當(dāng)?shù)奈恢谩８鶕?jù)一個(gè)實(shí)施例，可以將例如半圓形的制動(dòng)裝置引入固定板62的頂面和移動(dòng)板66的底面中的任意一個(gè)或兩個(gè)上。制動(dòng)裝置將容納圓形元件500并且將圓形元件500保持在相對于閥板之一的特定位置。根據(jù)另一示例，制動(dòng)裝置可以實(shí)現(xiàn)為形成在固定板62的頂面和移動(dòng)板66的底面中的任意一個(gè)或兩個(gè)中的狹槽，以保持圓形元件500中的一個(gè)或多個(gè)的位置。由此，采用圓形元件500的密封介質(zhì)502有利地減小可移動(dòng)板66和固定板62之間的摩擦，從而需要來自電池的較少的能量向致動(dòng)器供電，以啟動(dòng)移動(dòng)板66。此外，圓形元件500提供閥板62和66之間的隔開距離，以便通過保持正確的距離來提供流體的加強(qiáng)潤滑和密封特性，從而提高了閥的操作效果。由此，通過采用圓形元件500實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)的空氣
管理器閥。為了將流體充分保持在密封介質(zhì)內(nèi)而不產(chǎn)生空氣可以從中泄漏的路徑，適宜的流體容納層可以由多孔材料制作，所述多孔材料具有0. 03至15微米的平均微孔尺寸，正如泡點(diǎn)法(bubble point method)所確定的(例如下文使用毛細(xì)流量計(jì)所描述的)。更優(yōu)選地，平均的細(xì)孔尺寸是至少10微米。更優(yōu)選地，平均的細(xì)孔尺寸小于12微米。多孔聚合物材料的氣密性優(yōu)選地使得格利(Gurley)透氣性的值在3至500秒之間，正如根據(jù)以下描述的方法使用格利透氣度測定儀所確定的。流體容納層中的材料和流體相互作用，因此當(dāng)電池定向?yàn)榭諝庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)的板不是水平時(shí)，流體保持在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的板之間的界面中。這種流體容納能力可以根據(jù)最大的毛細(xì)升高值(wicking height)定義。優(yōu)選地，最大的毛細(xì)升高值等于或大于板的最大界面尺寸。確定毛細(xì)升高值的方法在下文描述，即計(jì)算最大的毛細(xì)升高值的方法。因?yàn)樽畲蟮拿?xì)升高值是一段時(shí)間后毛細(xì)升高值的函數(shù)，所以便利的是在相對長的時(shí)間(例如18小時(shí))測量毛細(xì)升高值。適宜的流體容納層材料可以具有18小時(shí)后的10至IOOmm的毛細(xì)升高值。優(yōu)選地，18小時(shí)后的毛細(xì)升高值大于11mm，并且更優(yōu)選地是大于15mm。優(yōu)選地，18小時(shí)后的毛細(xì)升高值不大于61mm，并且更優(yōu)選地是不大于50mm。示例 1測試夾具用于評估帶有密封介質(zhì)的移動(dòng)板閥的機(jī)能，所述密封介質(zhì)由閥的靜止板和滑動(dòng)板之間的油層構(gòu)成。所述夾具包括空的長方形容器，閥跨過容器的開口端安裝。兩個(gè)板均具有穿過其中的孔(孔洞)，并且板在關(guān)閉位置組裝，所述孔洞未對準(zhǔn)。移動(dòng)板比靜止板小，由透明材料制造，并且安裝在閥的外側(cè)。注射器連接至所述夾具，以允許向閥施加壓力偏置，而電熱元件附接至靜止板，以允許測試升高的溫度。容器中的內(nèi)部壓力可以由壓力計(jì)測量，靜止板的溫度可以由熱電偶確定，而油的彎液面由顯微鏡觀察。添加油以填充板間的界面，直到在滑動(dòng)板的整個(gè)周界周圍和兩個(gè)板中的孔洞的邊緣形成彎液面。測試了若干種類型的油。在多個(gè)溫度和施加的壓力處觀察所述閥。隨著壓力偏置增加，板間的油密封將出現(xiàn)間斷性的裂口。這在油和板之間的彎液面處是明顯的，正如圍繞并通過透明的滑動(dòng)板的觀察，彎液面移位，以在靜止板中的一個(gè)或多個(gè)孔洞與滑動(dòng)板中的至少一個(gè)孔洞和/或滑動(dòng)板的邊緣之間產(chǎn)生開放路徑。顯現(xiàn)為對油密封的內(nèi)部壓力具有效果的油的黏性，能夠容許僅隨時(shí)間的推移不會(huì)出現(xiàn)裂口。隨著時(shí)間的推移，觀察到彎液面在靜止板上向外移動(dòng)，遠(yuǎn)離滑動(dòng)板的邊界，尤其是在較高的溫度下(油的黏性較低)，有助于在較低的內(nèi)部壓力下在油密封中產(chǎn)生裂口。此外，油和板之間的表面張力(由油密封的彎液面與板的表面所測量的交會(huì)角確定)越大，油密封在出現(xiàn)裂口前能夠容許的壓力越大。
示例 2另外的測試由改進(jìn)的測試夾具實(shí)現(xiàn)。改進(jìn)的測試夾具包括空的長方形容器，移動(dòng)板閥跨過容器的開口端安裝。所述閥是旋轉(zhuǎn)閥，在兩個(gè)板中均帶有梯形狹槽，與圖18和19所示的閥相似。旋轉(zhuǎn)閥板在閥的外側(cè)上。兩個(gè)板均由鎳銀(NS106，硬)制造。所述閥還包括安裝至丙烯酸框架板的丙烯酸杠桿臂及兩個(gè)SMA致動(dòng)器，如圖18和19所示并且如上所述。憑借關(guān)閉的閥以及閥板之間58至64μ m的縫隙，KRYTOX 102等級的油(清澈的、無色的、氟化的、合成的油)(加入了重量、7μπι直徑的聚甲基丙烯酸甲酯液珠)通過毛細(xì)作用進(jìn)入板間的界面，直到在兩個(gè)板中的狹縫周圍和旋轉(zhuǎn)板的外邊緣觀察到油的彎液面。所述夾具放置為，板間的界面平面位于水平位置，并且在室溫條件下在168小時(shí)的時(shí)間內(nèi)對閥進(jìn)行觀察。在M小時(shí)之后，油已經(jīng)散布在靜止板的表面上，正如通過油中液珠的存在所確定的。經(jīng)過168小時(shí)，油的彎液面已經(jīng)從靜止板中的狹槽的邊緣返回。通過閥的使用(旋轉(zhuǎn)閥的旋轉(zhuǎn))、閥的內(nèi)側(cè)上的內(nèi)部壓力的存在，以及將閥定向在除了水平以外的其他位置，這些效果預(yù)期將會(huì)被促進(jìn)。觀察表明，隨著時(shí)間的推移，板間的油層能夠流出板間的界面，因此其不再提供板的相鄰表面之間有效的密封，并且需要一種包含板間界面內(nèi)的密封介質(zhì)的流體的裝置。示例 3選擇多種薄膜，以評估它們保持閥板之間密封介質(zhì)的流體的能力。所選的材料和典型的特性總結(jié)在表1中。厚度可以根據(jù)ASTM D-374確定。通過將樣品重量除以樣品體積(基于5次厚度測量的平均值)，視密度(apparent density)可以從2. 286cm(0. 900英寸)X 20. 27cm(7. 98英寸)的樣品中確定。格利透氣性可以使用帶有0. 25km2 (0. 1平方英寸)的開孔的格利透氣度測定儀(Gurley densometer)被確定為2. 5cm2的空氣在30.99cm(12.2英寸)的水的壓力下降下通過樣品所需的時(shí)間。通過測量穿過酒精泡點(diǎn)測試的樣品而產(chǎn)生第一個(gè)氮泡所需的壓力、使用毛細(xì)流量計(jì)(例如型號CFP-1500-AEXMC，Porous Materials公司制造，伊薩卡，紐約州，美國)，并且計(jì)算細(xì)孔半徑(其與壓力成反比)，可以確定平均細(xì)孔尺寸。樣品被夾進(jìn)泡點(diǎn)測試夾具，將異丙醇注入容器，因此酒精液面大約在樣品和夾具頂部的中間，測試裝置以氮加壓，并且在樣品產(chǎn)生第一個(gè)泡的時(shí)候記錄壓力計(jì)中的水銀液面。以微米為單位的細(xì)孔半徑由以下公式計(jì)算r = (43. 4 X COS Theta) / (3. 39 X P)其中Thetas是樣品上的酒精的交會(huì)角，而P是以水銀的英寸數(shù)為單位的壓強(qiáng)。為了在閥定向?yàn)榘彘g的界面表面處于豎直位置時(shí)保持閥板之間的界面內(nèi)的密封介質(zhì)的流體，毛細(xì)壓力必須超過作用在包含在板間界面中的流體體積上的重力壓力。能夠由一層多孔材料支撐在板間的流體柱的高度是多孔材料的孔隙度、細(xì)孔尺寸和彎曲度的函數(shù)，并且能夠轉(zhuǎn)換成等效的毛細(xì)壓力。對于有助于保持滑動(dòng)板閥的豎直的板之間的密封流體的多孔材料，流體因此應(yīng)當(dāng)能夠使沿豎直條形的該多孔材料毛細(xì)上升。毛細(xì)測試可以用于將密封流體要沿多孔材料的豎直條毛細(xì)上升達(dá)到的高度確定為時(shí)間的函數(shù)；毛細(xì)上升得越高，多孔材料在板間保持流體的效果越明顯。通過將每個(gè)樣品條豎直地從一端垂下而另一端浸在流體中、周期性地測量流體在每個(gè)樣品上毛細(xì)上升達(dá)到的高度(毛細(xì)升高值)，并且記錄時(shí)間和毛細(xì)升高值，可以完成毛細(xì)測試。樣品浸在流體中的端部可以固定在流體表面的下方，以在測試過程中保持拉緊所述條。以下公式可以用于計(jì)算最大的毛細(xì)升高值，以及與測試的每個(gè)樣品的細(xì)孔的幾何形狀有關(guān)的時(shí)間常數(shù)h/hmax+Ln[l-(h/hmax) ] = -at其中h是t時(shí)刻的毛細(xì)升高值，hmax是最大的毛細(xì)升高值，而a是時(shí)間常數(shù)。表1
說明制造商和型號厚度 (mm)格利透氣性 (秒)視密度 (g/cm3)平均細(xì)孔尺寸 (μιη)聚四氟乙烯薄膜Goodfellow Cambridge FP3012650.063聚四氟乙烯薄膜Goodfellow Cambridge FP3012200.063低密度天然未燒結(jié)的 PTFEEGC 塑料 CD 123 PTFE 膜0.10161501.600.0476低密度延展的天然未燒結(jié)的PTFE帶EGC 塑料 3P 0.0040" LD天然未燒結(jié)PTFE帶0.11183.680.770.1270天然未燒結(jié)的 PTFEW. L. Gore Excellerator S30517高強(qiáng)度氣體擴(kuò)散膜0.1016525.61.550.0456低密度天然未燒結(jié)的 PTFEEGC 塑料 CD123 PTFE 膜0.05081.60天然未燒結(jié)的 PTFEW. L. Gore Excellerator 高強(qiáng)度氣體擴(kuò)散月莫0.05082251.55
2權(quán)利要求
1.一種用于控制空氣進(jìn)入電池電芯的通道的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述電池電芯使用空氣中的氣體作為活性材料，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括包括第一板和第二板的閥，所述第一板具有穿過其的至少一個(gè)孔，而所述第二板具有穿過其的至少一個(gè)孔；致動(dòng)器，所述致動(dòng)器用于將第一板相對于第二板移動(dòng)，以打開和關(guān)閉所述閥，從而調(diào)節(jié)空氣的通道；以及布置在所述第一板和所述第二板之間的密封介質(zhì)，所述密封介質(zhì)包括流體抑制層和部分包含于所述流體抑制層中的流體；其中流體抑制層包括多孔聚合物材料，該材料具有從0. 03微米至15微米的平均細(xì)孔尺寸，正如使用毛細(xì)流量計(jì)由泡點(diǎn)法所確定的；并且所述流體在所述多孔聚合物材料上的最大毛細(xì)升高值等于或大于第一板和第二板的最大界面尺寸，最大的毛細(xì)升高值是通過在流體樣品表面的豎直上方懸浮多孔聚合物材料條來確定的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中多孔聚合物材料條能夠在所述條的邊緣在流體中浸潤18小時(shí)后將流體毛細(xì)升高的高度是從10至100mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中多孔聚合物材料條能夠在所述條的邊緣在流體中浸潤18小時(shí)后將流體毛細(xì)升高的高度大于11mm，并且優(yōu)選地大于15mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中多孔聚合物材料條能夠在所述條的邊緣在流體中浸潤18小時(shí)后將流體毛細(xì)升高的高度不大于61mm，并且優(yōu)選地不大于50mm。
5.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中所述多孔聚合物材料包括微孔聚合物薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中微孔薄膜包括聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙火布。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中微孔薄膜包括聚四氟乙烯。
8.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中所述多孔聚合物材料是非燒結(jié)的材料。
9.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中所述多孔聚合物材料具有從3秒至500秒的格利透氣性值。
10.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中所述多孔聚合物材料具有從0.04微米至15微米的平均細(xì)孔尺寸。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中所述多孔聚合物材料具有至少10微米的平均細(xì)孔尺寸。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中所述多孔聚合物材料具有小于12微米的平均細(xì)孔尺寸。
13.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中所述流體包括從由氟化合成流體和硅酮基流體組成的組中選出的至少一種流體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中所述流體包括全氟聚醚。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中所述流體包括硅氧烷聚合物。
16.一種電池，包括電池電芯，所述電池電芯包括氣體消耗電極，所述氣體消耗電極使用包含于電芯外部的空氣中的氣體作為活性材料；極板；電解液；殼體，所述殼體包含所述電極和所述電解液，并且具有至少一個(gè)孔，空氣能夠經(jīng)過該孔進(jìn)入殼體；以及根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣體消耗電池，其具有空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入電池的空氣流動(dòng)。所述電池包括氣體消耗電芯，所述電芯具有帶氣體入口的電芯殼體，所述氣體入口用于空氣中的氣體通過進(jìn)入電芯殼體。第一氣體消耗電極和第二氣體消耗電極布置在電芯殼體中。所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括閥，所述閥具有移動(dòng)板，移動(dòng)板鄰近另一板。在實(shí)施例中，移動(dòng)板和另一板均具有穿過其的一個(gè)或多個(gè)孔，這些孔在閥的打開位置至少部分對準(zhǔn)，而在閥的關(guān)閉位置失去對準(zhǔn)?？諝庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)還可以包括致動(dòng)器，用于將移動(dòng)板相對于固定板移動(dòng)，以打開和關(guān)閉所述閥。密封介質(zhì)包括流體抑制層，而由所述流體抑制層部分包含的流體布置在移動(dòng)板和固定板之間，以提供改進(jìn)的閥操作和密封效果。流體抑制層包括多孔材料，而流體具有在所述多孔材料上的最大毛細(xì)升高值，該值等于或大于閥板之間的最大界面尺寸。
文檔編號H01M12/06GK102598399SQ201080030293
公開日2012年7月18日 申請日期2010年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月1日
發(fā)明者史蒂文·D·瓊斯, 戴維·M·布萊基, 杰拉爾德·D·鮑德溫, 理查德·A·朗甘, 理查德·揚(yáng)瑟·范倫斯堡 申請人:永備電池有限公司