本发明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，本发明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。本发明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。

发明概述

根据本发明，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。本发明还提供一种制造这样电池的方法。本发明柔软的薄层开 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。

根据下述本发明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。

此电池被用于本发明的各种应用中，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将其转换成输出的温度 值。

根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述温度计还包括用于 显示温度值的显示器。

根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述装置是葡萄糖传感 器。

根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述葡萄糖传感器经皮 肤从病人回收葡萄糖，例如，通过反向离子电渗法。

根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述葡萄糖传感器包括 刺穿皮肤与获得血样用的针、葡萄糖氧化酶基的葡萄糖传感器、潜态 电位测量计(potenciostat)和定量血样中葡萄糖含量用的电子芯片。

根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述装置是游戏机。

根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述游戏机包括分布的 未拆散的组件(distributed un-raveled components)，如果来自电池 的电流同时或按预定的顺序到达组件，而且该电流到达是由参予者触 发的话，未拆散的组件变成被展示的(become revealed)。

根据所述优选实施例的另外又一个特征，提供一种制造柔软的薄 层开路液态电化学电池的方法，它包括以下步骤：(a)将湿油墨施加 到第一与第二基片的内侧，该油墨是电流的导体；(b)在干燥前，将 正极粉末施加到第一基片的湿油墨上，和将负极粉末施加到第二基片 的湿油墨上；(c)用含有易潮解材料、电子活性可溶解材料与水溶性 聚合物的水溶液润湿多孔物质；和(d)将第一与第二基片连接到多孔 物质上，以使内侧面对该多孔物质，由此而形成一三层电池。

根据所述优选实施例的另外又一个特征，该方法还包括以下的步 骤：(e)在步骤(d)之前，将胶施加到基片的内侧或多孔物质的两侧， 施胶按照几何图形进行。

根据所述优选实施例的另外又一个特征，该方法还包括步骤：(f)在 步骤(d)之后，根据该几何图形切割该三层电池。

根据所述优选实施例的另外又一个特征，切割是通过激光进行的。

根据所述优选实施例的另外又一个特征，该方法还包括步骤：(e) 在基片的至少一个上面加上装饰物。

根据所述优选实施例的另外又一个特征，提供一种印刷柔软的薄 层开路液态电化学电池的方法，它包括以下步骤：(a)将湿油墨的第 一层印刷到一基片上，该油墨是导电的；(b)在干燥前，在第一层上 散布一层正极粉末；(c)在正极粉末层上印刷一层含有纤维、易潮解 材料、电子活性可溶解材料与水溶性聚合物的水溶液；(d)在干燥前， 在水溶液层上散布一层负极粉末；(e)在负极粉末层上印刷第二层油 墨。

根据所述优选实施例的另外又一个特征，该方法还包括步骤：(f)在 步骤(a)之前，在基片上印刷一导电层。

根据所述优选实施例的另外又一个特征，该方法还包括步骤：(f)在 步骤(e)之后，在第二层油墨上印刷一导电层。

根据本发明还提供一种圆柱形电池，它由被卷的柔软薄层开路液 态电化学电池组成，被卷的柔软薄层开路液态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，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。

根据本发明还提供一种书籍式电池(battery book)，它是由许多 被可拆卸地组合而形成一书籍组件的柔软薄层开路液态电化学电池组 成的，每一柔软的薄层开路液态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，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 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。

根据本发明还提供一种柔软的薄层开路液态电化学电池，它包括 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 导电性的电子活性可溶解材料；和(c)一种用于获得所需粘度以将第 一与第二层粘附到第三层上的的水溶性聚合物；该电池还包括与上述 诸层之一接触的pH传感器。

根据本发明还提供一种由许多首尾相连地组合而形成一可折叠组 合件的柔软薄层开路液态电化学电池组成的折叠电池(battery fold)， 每一柔软的薄层开路液态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，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可溶解材 料；和(c)一种用于获得所需粘度以将第一与第二层粘附到第三层上 的水溶性聚合物。

根据本发明还提供一种光盘容器，它包括一容器和与其相连的标 签，标签可操作以产生预期被置于容器中的光盘的音频容量的感官指 示。

根据所述优选实施例的另外又一个特征，所述感官指示是音频的 且包括与所述音频容量相一致的音频显示。

通过提供一种柔软的薄层开路电化学电池，本发明成功地致力于 克服已知结构的缺点，本发明的电池在贮存期间不会积聚气体，而且 它还通过使用使其在所有时间保持湿润的易潮解材料和用于获得所需 粘度以将电极层粘合到含水电解质层上的水溶性聚合物而保持湿润与 完整。本发明电池的另外特性包括没有硬的外壳，所以它是薄而轻的 和柔软的，并且可被制成任何的尺寸、形状、颜色与添加图案，因此 它适于各种应用，成本低，由对环境与人无害的材料制成，而且通过 粘性的背衬而具有自粘性。

附图简述

在本文中仅通过实施例并参考附图对本发明进行介绍，在这些附 图中：

图1为本发明所述柔软的薄层开路电化学电池基本结构的透视 图；

图2为柔软的薄层开路电化学电池的另一种可能结构的透视图；

图3a和3b为将图1和图2的二个电池分别通过双极连接而形成 的电源两种可能性结构的透视图，以叠加方式增加由这样形成的电源 所获得的电能；

图4为表示在室温下通过伏特计所测定的本发明的柔软薄层开路 电化学电池的电压随时间而变化的曲线图；

图5为包括一基材与至少一个用来进行可感觉运转的电子元件的 本发明装置的示意图；

图6为在图5装置中所使用的开关与回声室的示意剖面图；

图7为本发明的计时器的示意说明图；

图8为本发明的经皮肤输送化合物的活性垫的示意说明图；

图9为本发明的温度计的示意说明图；

图10为本发明的葡萄糖传感器的示意说明图；

图11为本发明的游戏机的示意说明图；

图12为通过卷绕本发明的柔软薄层开路电化学电池而形成圆柱形 电池的透视图；

图13为通过可拆卸地组合多个本发明的柔软薄层开路电化学电池 而形成一书籍组件的书籍式电池的透视图；

图14为由本发明的柔软薄层开路电化学电池操作的音频票的示意 说明图；

图15为由本发明的柔软薄层开路电化学电池操作的音频光盘标签 的示意说明图；

图16为由本发明的柔软薄层开路电化学电池供电的脉搏/血压计 的透视图；

图17为本发明的人工智能卡/标签的示意说明图；

图18为以首-尾相连排列的多个本发明开路电池的示意透视图， 其中相邻电池的正负极的延伸部份处于相互电接触位置。

优选实施方式的说明

本发明涉及能被用作密实设计的微形化或便携式电气装置的一次 性或可再充电电源的柔软薄层开路电化学电池。本发明的柔软薄层开 路电化学电池包括湿电解质，还保持软且薄和开路的形状，于是在贮 存期间避免了气体的积聚。本发明还涉及各种使用柔软薄层开路电化 学电池操作的装置。

参照附图和与其相关的说明对本发明的柔软薄层开路电化学电池 及其应用的原理与操作会有更好的了解。

在详细地解释本发明的至少为一种的实施方式之前，应该明白的 是，本发明在其应用方面并不限于在下面的说明书或附图说明中所提 出的组件的结构与排列方面的细节。本发明能有其他的实施方式或可 以以许多方式来实施或进行。还有，应该明白的是，此处所使用的措 辞与术语是为了说明的目的而不应被认为是对本发明的限制。

现参看附图，图1说明本发明的柔软薄层开路电化学电池(在下 文中称为电池10)的基本结构。

电池10包括如下的三层。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。如在此文献中使用的那 样，放电的负极为发生氧化之处，而正极为发生还原之处。含水电解 质层12包括用来保持开路电池10在所有时间内湿润的易潮解(即， 吸湿的)材料；用来获得所需的离子导电性的电子活性可溶解材料； 和为获得所需粘度以将电极层14和16粘附到含水电解质层12上的水 溶性聚合物。接着更详细地说明14、16、12中的每一层以及它们在开 路电池10中的作用。

含水的电解质层12一般包括多孔的不溶解物质，例如，但并不限 于滤纸、塑料膜、纤维素膜、布、无纺材料(例如，棉花纤维)等等， 用包含三种组分：易潮解材料、电子活性可溶解材料和水溶性聚合物 的溶液浸渍此多孔物质。

由于易潮解材料是吸湿性的之故从而保持电池10在所有时间内是 润湿的。在开路电池10内的湿含量可以随易潮解材料的选择、其浓度 与环境湿度的变化而变化。适用的易潮解材料包括，但并不限于氯化 钙、溴化钙、碳酸氢钾、透明质酸、醋酸钾以及它们的混合物。

电子活性可溶材料的选择根据构成负极与正极层的材料。适于本 发明的常用的电子活性可溶材料清单包括，例如，用于各种一次性电 池的氯化锌、溴化锌与氟化锌和用于可再充电电池的氢氧化钾与硫酸。

水溶性聚合物被用作粘合剂而将电极层14和16粘合(即，胶合) 到含水电解质层12上。许多类型的聚合物是适用的聚合物，例如，聚 乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯基吡咯烷酮、聚环氧乙烷、 琼脂、琼脂糖、淀粉、羟乙基纤维素、以及它们的混合物与共聚物。

负极层14与正极层16的每一层包括合适的(分别为负或正的) 活性不溶粉末材料与类似于上述溶液的水溶液，该水溶液包括易潮解 材料、电子活性可溶解材料和水溶性聚合物。

对于本领域的普通技术人员来说，显而易见的是，尽管电子活性 可溶解材料不应变化，但是在后来的溶液中易潮解材料与水溶性聚合 物可作另外的选择，换句话说，电子活性可溶解材料在所有的层12、 14和16的三层中应该保持相同，而易潮解材料与水溶性聚合物可以 视具体应用的不同而在这些层中有所变化。

用于负极层14与正极层16的活性不溶粉末材料与配对的电子活 性可溶解材料的恰当的选择，如下文的实施例部份中所列举的那样， 提供一种能被用作电源(即，电池)的柔软薄层开路电化学电池，此 电池是开路的并因此在贮存期间不会积聚气体，易潮解材料的吸湿性 还确保了电池在所有时间是湿的，尽管电池是开路的。

用于负极层14与正极层16的合适的成对材料包括，但并不限于， 二氧化锰/锌；氧化银/锌；镉/氧化镍；和铁/氧化镍(二氧化锰 和氧化银可随意地与导电的碳粉相混合，正如本技术领域中所知道 的)。锌可以作为一层由压缩而形成层的锌粉层来使用。粘合剂或导电 油墨可被用来增强锌层。这样的层还可能起类似于碳或导电油墨的集 电器的作用，如下面所详述的。

对于本领域的普通技术人员来说，显而易见的是，单一种材料可 能同时起易潮解材料与电子活性可溶解材料二种作用。然而，这样的 材料应该获得合适的电子活性和吸湿性。这类适用材料包括，但并不 限于，氯化锌和溴化锌。

本技术领域的普通技术人员还清楚，单一种材料可能同时起易潮 解材料与水溶性聚合物二种作用。然而，这样的材料应该获得合适的 吸湿性和粘附性。这类适用材料包括，但并不限于，葡聚糖、硫酸葡 聚糖以及它们的混合物与共聚物。

图1中所示与上文中所述的三层12、14和16可被制成薄而软的， 因此电池10是柔软的和薄至0.3或以下到1.5毫米。目前被优选与下 面将要详述的是，电池10是通过适当的印刷术制造的。适当的印刷术 包括，但并不限于，丝网印刷、胶印、喷墨印刷、层合、材料蒸发与 粉末分散法。

另一种可能的结构被示于说明电池20的图2中。正如电池10那 样，电池20也包括形成基本电池(basic cell)的层12、14和16(剥 露区域)。电池20还包括另外一个或二个导电层22和24，以提高负 极层14和/或正极层16的电子传导性。合适的导电层是石墨纸，碳 布，导电油墨，例如，但并不限于包括金、银和铜油墨等的金属油墨。 电池20还包括负极接头26与正极接头28，接头26与28分别与相应 的电极层14和16相接触，或与相应的导电层22和24相接触，或与 它们二者相接触。接头26与28是由任何适用的材料制成的，例如， 但并不限于，石墨或金属例如铁、镍、钛、铜、不锈钢以及它们的混 合物制成的，且优选通过合适的印刷术例如以上列举的那些方法被施 加到电池20上。

接头26与28被用来将电池20电连接到负载诸如电气装置上。接 头26与28可处于电池20的任何想望位置上，可以制成任何合适的形 状与尺寸，这些取决于具体的应用，接头26与28可以从电池20的表 面和本体中突出。接头26与28还可以包括至少一个位于外部的粘性 的背衬29，以便能将电池20粘附到各种表面，和/或至少一个位于 外部的薄片保护层30，以便对所有的其他层加以物理保护。

还有另一种结构被示于图3a-b中。二个或更多个如图3a所示的 电池10，或者二个或更多个如图3b所示的电池20可通过双极连接而 被连接，以致能以叠加方式增加所得的电能，由此而分别形成电源40 和50。为此，通过二面导电的粘合带或例如通过合适的印刷术施加的 导电胶层42，且确保毗邻电池间电子通过的情况下，将二个或更多个 电池以首对尾方向彼此相粘附，如通过层22、14、12、16和24排列 在图3a-b中所示。

显然，电源40和/或50还可包括类似于图2所示表面29的位于 外部的粘性的背衬和/或类似于图2所示层30的位于外部的薄片保护 层。还有，电源40和/或50显然可包括分别类似于图2中的接头26 与28的负与正的接头。

现参看本发明一种实施方式的图12，根据本文所述任一种结构的 电池300被卷绕而形成一圆柱形电池301。优选使用粘合剂以保持圆 柱形。

现参看本发明另一种实施方式的图13，根据本文所述任一种结构 的多个电池300被可拆卸地组合成一书籍组件302。从其中可取出单 个的电池300供使用。电池300可按照需要选定尺寸。使用电池300 的一个例子是蜂窝电话或其他电操作装置特别是包括笔记本电脑的便 携式装置用的应急的一次性电池。

现参看本发明另一种实施方式的图18，根据本文所述任一种结构 的多个电池300以头对尾的形式被排列，其中相邻电池的正负极的延 伸部份339彼此为电接触，其作用相当于一系列的接点，从而使电压 倍增。这样的电池折叠结构可以使用印刷术来方便地实现。制得的电 池折叠结构是可折叠的手风琴状的从而少占用空间。延伸部份339优 选包括集电器，例如，但并不限于，在毗邻电池300间分隔的碳粉。

再次参看图1，根据本发明的一种优选实施方式，电池10还包括 与其相连的pH传感器400，传感器400检测电池10的pH值并提供 电池10的pH值变化值(例如，颜色变化)。于是，传感器400将有 关电池10的操作能力的资料提供给使用者。pH传感器400在本技术 领域中是为人们所熟知的，在此无需进一步的说明。这样的传感器可 以使用印刷工艺施加到电池10上。

本发明还提供一种制造类似于上述电池的柔软薄层开路液态电化 学电池的方法，所述方法包括以下步骤：(a)用含有易潮解材料、电 子活性可溶解材料和水溶性聚合物的水溶液润湿多孔物质；润湿可以 通过浸涂或印刷术来达到；(b)在多孔物质的一面上施加负极层；和 (c)在多孔物质的第二面上施加正极层。负极层和正极层包括与易潮 解材料、电子活性可溶解材料与水溶性聚合物，优选为与(a)中相同 类型的易潮解材料、电子活性可溶解材料与水溶性聚合物相混合的活 性不溶粉状物质，且它们优选是使用例如选自上列那些的适用的印刷 术而被施加的。

所述方法还可包括向电池添加另外的层或部份，例如但并不限于， 位于外部的粘性的背衬和/或薄片保护层、以及负与正的接头。

还有，所述方法还可包括双极连接的二个或更多个电池，例如用 双面粘合带或通过合适的印刷术而被施加的导电胶层，形成具有增加 的功率(例如，基本上为双倍、三倍、等等)的电源。根据本发明， 这样的双极连接可以通过以首尾取向的方式将二个或更多个预制电池 连接在一起，或以另外一种方式，优选使用上述的合适的印刷术，通 过一层在另一层之后施加合适的层来直接制造这样取向的二个或更多 个电池。

本发明的柔软薄层开路电化学电池具有一个超过现有技术薄层电 池的主要优点。由于它是开路电池因此它在贮存期间不会积聚气体， 它还通过使用使其在所有时间保持湿润的易潮解材料和用于获得所需 粘度以将电极层粘合到含水电解质层上的水溶性聚合物而保持湿润与 完整。

本发明的柔软薄层开路电化学电池具有如下的其他特点。首先， 它没有硬的外壳，所以它是薄而轻的和柔软的，并且可被制成任何的 尺寸、形状、颜色与添加图案，因此它适于各种应用。第二，通过在 其制造时使用合适的印刷术其成本被降低，并因此它在使用后能被处 理掉，这部份是由于能在印刷后产生大的片材并被切成任何所需的形 状，部份是由于此方法本身是成本有效的。第三，它优选是由对环境 与人类无害的材料(它优选为不含汞或重金属的材料)制造的。最后， 它能通过粘性的背衬而被制成具有自粘性。

现参考以下的实例与上述的说明书来说明本发明。

实例1

制备在1.2ml水中含有120mg的聚乙烯醇(一种水溶性聚合物) 和1680mg氯化锌(一种易潮解材料与电子活性可溶解材料)的溶液。 此溶液具有胶状的粘滞外观。用此溶液通过印刷或浸渍工艺将 4.5cm×7cm的滤纸条完全湿透。制备300mg锌粉与上述溶液的混合物 并将其印在纸条的一面上起负电极层作用。在另一面上用250mg二氧 化锰与50mg导电的碳粉与上述溶液一起的混合物印刷作为正电极层。 当在二面达成电接触且被连接到负载上时量测到电流。在室温下五天 内能在电压为1.7÷1.2伏下连续保持每cm2为12mA的电流。

实例2

按上述实例1中所述制备开路电池并与伏特计相连接。如图4中 所示，在室温条件下测定由电池所产生的电压显示，在连续九天内保 持在明显为1.7÷1.2的伏特值。

实例3

制备饱和氢氧化钾溶液并通过与水溶性聚合物混合而使其具有胶 似的粘度。用此溶液完全浸湿多孔物质(例如，滤纸)，并用此溶液与 氧化镍的混合物粘涂在多孔物质的一面上而形成正电极层，将类似的 与氧化镉的混合物粘涂在多孔物质的另一面上以形成负电极层。通过 将伏特计连接到二面测得1.2伏的电压，当此二层被跨接到负载上时 测得一高的电流。该电池在开路时不会干枯且在需要时能被再充电。

实例4

制备如与实例3中相同的氢氧化钾溶液并用它润湿多孔物质。将 此溶液与锌粉的混合物粘涂在多孔物质的一面上以形成负电极层，将 类似的与含有若干碳粉的氧化银粉末的混合物粘涂在多孔物质的另一 面上以形成正电极层。通过将伏特计连接到二面测得1.2伏的电压， 当此二层被跨接到负载上时测得相当大的电流。该电池在开路时不会 干枯且在需要时能被再充电。

实例5

制备如与实例3中相同的氢氧化钾溶液并用它来润湿多孔物质。 将此溶液与锌粉的混合物粘涂在多孔物质的一面上而形成负电极层， 将类似的与含有若干碳粉的二氧化锰粉末的混合物粘涂在多孔物质的 另一面上以形成正电极层。通过将伏特计连接到二面测得1.5伏的电 压，当此二层被跨接到负载上时测得相当大的电流。该电池在开路时 不会干枯。对如此形成的电池再充电时可能会出故障。

实例6

制备如与实例3中相同的氢氧化钾溶液并用它润湿多孔物质。将 此溶液与氧化镍粉末的混合物粘涂在多孔物质的一面上而形成正电极 层，将类似的与铁粉的混合物粘涂在多孔物质的另一面上以形成负电 极层。通过将伏特计连接到二面测得0.9伏的电压，当此二层被跨接 到负载上时能测得电流。该电池在开路时不会干枯且在需要时进行若 干次再充电是可能的。

实例7

制备30％硫酸溶液并通过与水溶性聚合物混合而使其具有胶似的 粘度。用此溶液完全浸湿多孔物质(例如，滤纸)，并用此溶液与氧化 铅的混合物粘涂在多孔物质的二面上。将此二面连接到电源并通过电 源施加高于2.0伏的电压而对电池进行充电。在开路时电池不干枯的 前提下充电与放电循环能被重复。

下面的实例涉及使用上述的开路电池作为电源的应用。

实例8

考虑到上述被列举电池的薄且轻、柔软而又低的制造成本之优点 而将其用于各种应用。这些特点使所述电池特别适用于一次性使用的 装置和为了操作而必须保持柔软性的装置的电源。

一般说来，根据本发明的任何应用包括由电操作的装置和上述的 柔软薄层开路液态电化学电池。所述电池被用来为该装置的操作提供 电源。根据具体的应用，下文所述装置从本发明的开路电池获得电力， 而所述开路电池可以使用印刷工艺来制造，其中开路电池各层与电子 组件二者均可以通过印刷工艺来施加。尤其是，如果该电池的构造包 括导电层，例如金属油墨层(在电池行业中还被称为集电器)的话， 这些其自身可能是被印刷的金属层可以起连接另外被印刷的电子组件 的作用。

当本发明的装置被印刷之后，它包括某种构形，该构形可以被合 适的壳体来保护。此壳体可以是由可模制材料形成的，例如，但并不 限于，泡沫聚乙烯或泡沫聚乙烯醇等等。模具可以是该装置本身或是 其复制品。形成具有与具体装置相配的特殊形状壳体的其他方法是通 过切割、将壳体与装置的复制品相热压来进行的，或是用能有效地形 成与存在的预定形状相配合的形状的方法来进行的。在任何情况下， 电池还可以被装在外部材料，例如，但并不限于，聚酯薄膜、莱克桑 聚乙烯薄膜或纸的层中，而在所述层上可以添加印刷。这些层可以使 用冷或热压法来施加，这应视具体的应用而定。

现参看图5，在一种应用中所述装置包括基材例如纸、纸板或塑 料板200和至少一种电子元件202。电子元件202既可以通过粘合也 可以通过将电子元件202或其一部份直接印刷到基材200上而与基材 相连接。

电子元件202是用来进行可感觉的运转的，此处将可感觉的运转 规定为是被人的感官之一所能感觉到的运转。

基材200可采取任何合适的形状并被用作，例如欢迎卡，商事卡， 食品或任何形式的印刷品，例如但并不限于杂志、笔记本、日记簿、 等等的包装。本发明的一种为人们感兴趣的应用是供儿童用的人机对 话书籍。在本技术领域为人们所熟知的这样书籍包括电池操作的音频 与视频显示器。由于其薄且软的特性本发明的电池是适用于人机对话 书籍的。根据优选的实施例，书籍与电池是以分开形式被提供的，其 中当该书籍被使用时与其相连的电池起其操作的电源作用。当用尽时 电池被新电池取代。在下文中参照图14和15对另外的应用进行介绍。

于是可以使用可感觉的运转来发送信息或任何类型的资料给使用 者或者可以向使用者提供使其高兴的例如曲调或光图案形式的资料。 如本技术领域中所公知的那样，还可以包括象素和/或图形电子显示器 231。

于是，在本发明的优选实施方式中可感觉的运转是音频和/或视 频运转。音频运转可以是任何类型的音频运转，因此可以包括曲调、 语言的词汇与电话拨号音。视频运转可以是，例如如美国专利№4,779,962 中所述的由于电场/电流作用而引起的光、移动的物体或颜色的变化， 此处引用其全文作为参考。

所显示的电话拨号音可与被连接到电话机上以拨出音频电话号码 的双音多频(DTMF)装置一起使用，这是电话领域中所熟知的。

电子元件202最好是像开路电池206、其接头208和所需的线路 连接一样被印在基材200上。印刷电子元件的方法在本技术领域中是 人们所熟知的。其例子是美国专利№4,353,954和№4,562,119，此处引 用它们的全文作为参考。下面将介绍将本发明的开路电池印刷到基材 上的方法。

在本发明的优选实施方案中，所述装置包括一电源开关204。开 关204是根据需要被用来操作该装置与仃止其操作的。

如图6中所示，在本发明的优选实施方案中，开关204被形成在 材料200的二层212之中，其中的一层被形成为具有从内部被导电材 料例如一层导电的碳或油墨(所谓的金属油墨)所覆盖的隆起214， 所述导电材料位于两接头218之上，以致当按压该隆起214时会造成 电路的闭合。事实上，由于本发明的开路电池的柔软性之故，故任何 穿过其各层而形成的孔在其一面上被导体所覆盖而在其另一面上与该 接头连接，根据本发明通过简单地按压导体使其与接头接触可以起启 /闭开关的作用。于是，电池的柔软性起可逆地分合开关二端的作用。

如在图5中进一步所示，在本发明的优选实施方案中，电子元件 202是音频器件220，它包括音频(声音)芯片221(例如，由CoMedia Ltd.Hong Kong配置的“极上芯片”Cat.#A53915)和优选还包括回 声室224(例如，由muRata，Holbeinstrasse 21-23 D8500 Nurenberg 70， Germany配置的回声室“压电发声器/扬声器”)和/或发光器件222。 在优选的实施方案中发光器件222是低电流发光二极管223。声音芯 片221能够记录声音，并在受指令时显示所记录的声音。

如由图6中进一步所示，在本发明的优选实施方案中，回声室224 的形成类似于开关204的形成，其中诸层之一被形成为具有隆起226， 并且最好具有开孔228.。在位于如此形成的空隙229中的是振动片 230，它被连接到压电元件232上，压电元件232根据从音频芯片接收 到的指令振动(如图5中所示)。振动片230与元件232的结合在本技 术领域中像压电陶瓷板一样是已知的。

根据其结构的上述应用能被用于，例如当操作时(例如当打开时) 会发出欢迎词的音频欢迎卡；用作音频的剧场/电影院票，它们能显 示所推荐的各自的演出/电影的一部份例如曲调、主题、等等；以及 用作能播放CD音频内容的CD的音频标签。这样的票子304被示于 图14中，而在图15中这样的标签306是与CD容器308相连的。事 实上，任何小而薄的电池均适用于音频标签的运转。

参照图7，根据本发明的另外一种实施方案，装置是计时器240。 计时器240优选包括一基片242，其上固定有本发明的开路电池206， 开路电池206是被粘附或印刷上去的。计时器240还包括计时器芯片 244，为了测量时间段和为了当时间段消失后促发可感觉的运转，计时 器芯片244能被再设定。适用的计时器芯片是由National Semicoductor Corp.，CA配置的Cat.#COP888。

如上所述，可感觉的运转优选是由音频和/或发光器件246进行 的，以致该可感觉的运转是音频(例如曲调、语言的词汇或报警信号) 和/或视频的。

在本发明的优选实施方案中计时器芯片244是可编程序的，即在 再设定与促发可感觉的运转之间消失的时间段是可程序控制的。

程序编制优选是通过外部的编程装置249(例如计算机)进行的， 计算机可以经过被形成在计时器240中的适合连接器248被连接到芯 片244上。本领域的普通技术人员懂得如何选择处于编程装置与装置 240之间所需的连接器，以便能如以上所述的那样进行编程。

在一种实施方案中计时器被用于电子仃车收费应用中。

在另一种实施方案中计时器被用作药物计时器，即，它指示服药 的时间已经到了。在此情况下，基片242优选采取能被粘附到药物容 器上的标签形状。在此情况下，药剂师将根据要求对具体的药物通过 编程装置249为芯片244编制程序，并将计时器240粘附到药物容器 上。

在此情况下，编程装置优选还包括用来印刷各种细节例如药物、 日期、病人姓名与施药的程序等的打印机。

药物计时器240优选包括二个再设定开关204，仅当同时按压这 二个开关时才能再设定计时器240，以避免不经意的再设定。

本发明的开路电池的另一种用途是在化合物诸如药物、化妆品与 麻醉剂的经皮肤活性输送。

图8表示用于经皮肤输送化合物的活性垫或挡布250。垫250具 有一侧面252，该侧面能被粘附到使用者的皮肤上。垫250包括经皮 肤输送的化合物。

经皮肤活性输送化合物到身体是本技术领域中所熟知的。一些方 法被用来经皮肤活性输送药物。

离子电渗疗法被用来穿过皮肤输送小的带电分子。在此情况下化 合物分子循着由其自身电荷与通过电源施加在垫上的电荷所规定的路 径移动。

电极化法使用短而强的脉冲电流而在皮肤上产生瞬时的小孔，经 过小孔大分子能够通过。

超声波法使用高音调的声音以瞬时击穿皮肤结构而产生微孔，经 过微孔大分子能够通过。

根据所使用的方法的不同，垫250装有所需要的电子线路和/或超 声发生器254。

有关活性垫的功能与精确结构的进一步详情在本技术领域中是众 所周知的，因此无需作另外的说明。这样的详情例如可在Ingrid Wickelgren的“Breaking the skin barrier”，Popular Science，December 1996，pp.86-89；J.R.Robinson和V.H.L.Lee编的“Controlled drug delivery fundamentals and applications”，Marceldekker Inc.New York， 第二版，1987；美国专利№5,169,384、№4,763,660、№5,443,441和№ 3,447,537中找到，所有这些文献均被全文引用作为参考。

由于它是薄而软与重量轻之故，上述的开路电池在经皮肤输送药 物垫方面应用时具有许多优点。

因此，根据本发明的垫250是带这样的电池206的，电池206作 为产生经皮肤活性输送药物所必需的离子电渗透、超声波或电极化作 用的电源。

最新配置的经皮肤输送药物的产品包括“LECTRP PARCH”和 “E-TRANS-ELECTROTRANSPORT”。

现用图8来表示经皮肤从身体回收化合物的活性垫或挡布250′。 与垫250一样，垫250′具有一侧面252′，能被粘附到使用者的皮肤上。 垫250′被用来从身体吸收化合物。

从身体经皮肤活性回收化合物在本技术领域是人们所熟知的，并 且可使用逆向离子电渗透法、逆向超声波法或逆向电极化法。例如， 逆向离子电渗透法被用来经皮肤回收葡萄糖以监视例如糖尿病人的血 糖水平。逆向离子电渗透血糖监视仪是由SpectRx与Abbott/MediSense 合作制造的。另一种装置是由C ygnus Inc.制造的，被称为 GLUCOWATCH。讨论“影响葡萄糖的电渗透提取的因素”(Factors affecting eletroosmotic extraction of glucose)的评论文章是由Cygnus Inc.，400 Penobscot Drive，Redwood City，CA 94063，USA的 J.A.Tamada，K.Comyns和R.O.Potts在1997年3月2-4日于巴黎举 行的“Symposium of trasdermal administration，a case study iontophoresis”上讨论而成的。

根据所用的方法垫250′装有所需要的电子线路和/或超声发生器 254′。

有关活性回收垫的功能与精确结构的进一步的详情在本技术领域 中是众所周知的，因此无需作进一步的说明。现有技术的活性回收垫 是由Cygnus Inc.CA，USA.制造的。

上述的开路电池在用于经皮肤的活性回收垫时具有许多优点，其 原因在于它既柔软又重量轻。此外，这样垫的所有的电子线路及其操 作用的电池均可通过印刷工艺而被施加到垫本身上。于是，可将电子 线路与专用于贮存药物或被输送物质的贮存器结合成一体。

因此，根据本发明的垫250′是带有这样的电池206的，电池206 作为产生经皮肤活性回收药物所需的离子电渗透、超声波或电极化作 用的电源。

根据本发明开路电池的另一种用途是用于温度测定。图9中所示 的是电子温度计260，它使用本发明的开路电池作为热敏电阻传感器 262的电源206，热敏电阻传感器262用来检测热量的大小并将其转换 成大小相应于所述热量的电参数(例如，电阻、电压等等)。适用的热 敏电阻是由Bata Therm配置的Cat.#IK7AI。温度计260还包括一电 子芯片264，电子芯片264被用来定量电子参数并将其转换成输出的 温度值。

温度计260还包括显示温度值的显示器266，显示器266可包括一 组沿温度标尺排列的小的发光二极管，以致当具体发光二极管运转时 使用者能够从标尺中读出温度。

本发明的开路电池的另一种用途是在葡萄糖水平测定方面。

糖尿病是一种慢性的威胁生命的疾病，它影响全世界一亿多人。 该病的特征在于人体不能控制其葡萄糖的代谢作用，更常见的是由于 胰脏不能适当地分泌胰岛素而引起的。在正常的各别人中，当血糖开 始升高时，连续的生理反馈机制指令胰脏分泌合适量的胰岛素，由此 而使葡萄糖水平下降。糖尿病人缺乏这种能力，如果不加以治疗的话， 会遭遇无法控制的血糖量与随之而引起致命的代谢与循环问题。

在胰岛素依赖性的糖尿病人中，身体中所缺乏的天然胰岛素通过 注射通常为每日几次来补偿的。然而，胰岛素的剂量必须小心予以控 制，过量的胰岛素会导致血糖过低症，低血糖可能会引起中风、脑损 伤与死亡。因此，大部份接受胰岛素治疗的病人还必须监视其血糖水 平，以便合理地调整其糖的摄入量与胰岛素制剂的平衡。

今天被优选与最常用的例行性监视血糖的方法是通过验血。便携 式验血装置包括三种元件：针、酶的生物敏感材料和电读出器(光学 或电阻)。病人用针刺其手指并抽出一滴血到试条上。被浸在试条上的 生物敏感材料按照试样中葡萄糖的浓度比例变化颜色或产生电流。这 些元件是非常容易购到的，包括数字式读出计。

图10中所示的是葡萄糖传感器270，传感器270包括刺破使用者 皮肤(例如，手指皮肤)并获得其血液试样的针272。针272优选为 铂针。传感器270还包括葡萄糖氧化酶基的葡萄糖传感器274、潜态 电位测量计276和定量血液试样中葡萄糖量用的电子芯片277。传感 器270还包括以常用的浓度单位(例如，mg/dl)显示在血液试样中测 定的葡萄糖量用的显示器278。

在葡萄糖量测定中所提到的每种组件的操作在本技术领域中是众 所周知的。现有技术的葡萄糖传感器是由，例如，LifeScan Inc.和 MediSense Inc.USA.提供的。

根据本发明，所发明的开路电池206被用作操作葡萄糖传感器270 用的电源。

本发明的开路电池206的另一种用途是在脉搏计、血压和/或心 电图计方面。各种方法现被用来监视脉搏与血压。它们包括监视与人 体的脉搏有关的压力、声音和光学振荡。这样的装置(一次性的或再 使用的形式)是由少数制造商制造的，包括Nonin Medical Inc.of 2605 Fernbrook Lane North，Plymouth，MN 55447-4755，USA；Sein Electronics Co.，Ltd.of #133-3，Pyungchon-dong，Dongan-gu， Anyang-city，Kyungki-do，Korea。由这些公司制造的仪器包括常规的 AAA或钮扣电池。装有本发明的开路电池的这样的仪器、特别是其一 次性形式的仪器具有最大的优点。

一种便携的微形化心电图计是由CADltec AG，Medical Instruments of CH-1632 Riaz，Switzerland制造的。这样的心电图计 能够发挥本发明的开路电池优点所带来的好处，这些优点已被列出在 本文中。

图16表示一种脉搏、血压计或心电图计310，它包括用来在其中 盛放所需的传感器/电极的壳体312。该计310还包括为其操作提供 动力的本发明的开路电池314。该计310还包括控制/操作按钮315 以启闭和控制其操作。此外，该计310还包括显示测量结果的显示器 316。本领域的普通技术人员知道如何对现有的脉搏、血压计或心电图 计310与传感器进行改进，以包括本发明的开路电池。

本发明的开路电池的另一种应用是在人工智能卡或标签方面。人 工智能卡或标签是包括电子编码的信息的装置，并且在许多场合中被 用来电子认证其持有人。由于其在本文中所述性质之故，本发明的开 路电池形成为人工智能卡/标签用的非常有优点的电源。这样的卡/ 标签表示在图17中，它包括覆盖其整个表面的薄电池352。这样的卡 /标签可以通过印刷工艺来制造，其中其所有的电子元件与电源均是 印制的。本发明的智能卡/标签可包括认证用的密码与代码。

本发明的开路电池的另一种应用是在游戏机方面。图11中所示的 是游戏机280，它包括排列在基片283上的分布的未拆散的组件282。 如果来自开路电池206的电流同时或按预定的顺序到达组件282的话， 如上文所述，未拆散的组件282就变成被展示的。此处的电流到达是 由参予的人触发的。为了使终端组件282被展示而包括一隐藏开关， 以致当参予者用其手指按压组件时，该开关将电路闭合。

游戏机还可产生获胜效果，获胜效果可以是任何由音频或视频显 示的可感觉的运转。本领域的普通技术人员知道如何构成组件282和 产生获胜效果。

本文所述的开路电池的生产成本是非常低的，因为，如下文中更 详细说明的那样，所述开路电池可以使用印刷工艺来大规模生产，更 由于它无需壳体之故。所述的电池可以通过将其粘附到装置上或通过 将其印刷到装置上而被连接到任何装置上。因此使用所说电池的装置 的制造是相当便宜的，而且可以是一次性使用的。这反过来在许多方 面，特别是当所述装置被用于医疗目的例如血液分析、口腔温度测定 和经皮肤输送药物或化合物回收方面具有不少优点。在后一种情况中， 电池的柔软性还是决定性因素，因为活性垫应被粘附到身体不同位置 的皮肤上。由于本发明的电池是薄的且能覆盖任何表面之故，因此它 在广告中作为发送信息介质的部件、在需要用电池操作的游戏机或其 他“赠送”产品中是有用的。为此目的应由廉价而易得的且于环境无 害的材料来制造所述电池。

下面的实例涉及制造本发明的薄层柔软开路电池的方法。

实例9

根据本发明提供一种制造柔软薄层开路液态电化学电池的方法。 该方法包括以下步骤。首先，将湿油墨施加在第一和第二基片的内侧。 合适的基片包括，但并不限于，纸、聚酯或聚丙烯箔。该油墨是导电 体。合适的导电体油墨是由Acheson Colloiden B.V.，the Netherlands 提供的商品名为“ELECTRODYE”的Cat.#423SS和109B。其次， 在油墨干燥之前正极的粉末被加到第一基片的湿油墨上，负极粉末被 加到第二基片的湿油墨上。由于该油墨是湿的，故粉末粘附到油墨上 且由于油墨是导电体之故，所以各别的粉末颗粒处于电接触状态。粉 末是这样被施加，以便形成单层的粉末颗粒层。因此，如此生产的电 池特别薄。第三，用含易潮解材料、电子活性可溶材料与水溶性聚合 物的水溶液润湿多孔物质。第四，将第一与第二基材连接到多孔物质 上，以致使它们的内侧面面向多孔物质，由此而形成一三层电池。

在本发明的优选实施方案中，该方法还包括以下步骤。第五，将 胶涂施到各基片的内侧面上或基材的二面上。施胶最好按照几何图形 例如星、环、花形等等来进行。第六，根据该几何图形切割(例如， 通过激光)该三层电池。处于几何图形边缘的胶保证在超出期限后与 加工时各层不会分离。

在该方法的优选的实施方案中，至少在基片的一面上施以装饰。

另外根据本发明被提供的是一种印刷柔软薄层开路液态电化学电 池的方法。该方法包括以下步骤。首先，将湿油墨的第一层印刷在一 基片上。该油墨是导电油墨。其次，在干燥前，将一层正极粉末撒布 在第一层的湿油墨上。第三，将一层含纤维、易潮解材料、电子活性 可溶材料与水溶性聚合物的水溶液印刷在正极粉末层上。所述的纤维 可以是任何的类型。适用的纤维包括，例如，棉花无纺纤维。纤维及 其含量是根据其被干燥时能形成多孔物质来选定的。第四，在干燥前， 将一层负极粉末撒布在水溶液层上。第五，将第二层油墨印刷在负极 粉末层上。一三层电池产物基本上如图1中所示。

在优选的实施方案中，该方法还包括在上述的第一步之前将一导 电层(例如，碳或导电油墨)印刷到该基片上，和还将一导电层印刷 在第二层的油墨上。该导电层包括导电的碳粉或导电的油墨，例如金 属油墨。

在任何一步中可将电连接印刷成与正和负极相接触。

尽管结合其具体的实施方案对本发明作了介绍，但是，对本领域 的技术人员来说作出种种的替代、改进和变化是显而易见的。因此， 本发明包含所有落入权利要求书的精神与范围内的这样的替代、改进 和变化。

发明的领域与背景