專利名稱：儀表化的表面經(jīng)流體處理的電極的制作方法
儀表化的表面經(jīng)流體處理的電極發(fā)明人杰弗里 F 迪恩、B 弗倫、威廉 蓋茨、W 丹尼爾 希利斯、羅德里克 A 海德、穆里爾 Y 伊什克瓦、愛德華榮格、喬丁 T 卡勒、內(nèi)森 P 米佛德、克拉倫斯 T 特格林、大衛(wèi) B 塔克曼、托馬斯 A 韋弗、查爾斯 惠特默、小洛厄爾 L 伍德、維多利亞 Y H 伍德相關(guān)申請的交叉引用本申請涉及并且要求保護(hù)從以下列出的申請(“相關(guān)申請”)的最早可獲得的實(shí)際申請日的權(quán)益(例如，要求保護(hù)非臨時(shí)專利申請的最早可獲得的優(yōu)先權(quán)日或請求保護(hù)根據(jù)35USC § 119 (e)的對臨時(shí)專利申請、對相關(guān)申請的任何和全部母申請、母申請的母申請、母申請的母申請的母申請等等的權(quán)益)。相關(guān)申請的以及相關(guān)申請的任何和所有的母申請、母申請的母申請、母申請的母申請的母申請等申請的所有的主題都通過引用到這樣的主題并不與本文不一致的程度來并入本文。
相關(guān)申請:為了 USPTO法外要求的目的，本申請構(gòu)成于2009年7月29日提交的以Geoffrey F. Deane> Bran Ferren、William Gates、W. Daniel Hillis、Roderick A. Hyde、Muriel Y. Ishikawa、Edward K. Y. Jung、Jordin T. Kare> Nathan P. MyhrvoId> ClarenceT. Tegreene、David B. Tuckerman、Thomas A. Weaver、Charles Whitmer、Lowell L. Wood、Jr. ,Victoria Y. H. Wood為發(fā)明人的名稱為FLUID-SURFACED ELECTRODE (表面經(jīng)流體處理的電極)的美國專利申請第12/462，205號的部分繼續(xù)申請，該部分繼續(xù)申請是目前共同待審的或是目前共同待審的申請有資格要求其申請日的權(quán)益的申請。美國專利局(USPTO)已經(jīng)公布了實(shí)施通知，USPTO計(jì)算機(jī)程序要求專利申請人提出序號并且指示申請是繼續(xù)申請還是部分繼續(xù)申請。Stephen G. Kunin,在先提交的申請的權(quán)益，可從下述網(wǎng)址獲得 http://www. uspto. gov/web/offices/com/sol/og/2003/weekllpaatbene. htm,USPTO官方公報(bào)2003年3月18日。本申請人實(shí)體(以下稱為“申請人”)已經(jīng)在上文提供對源自受到法規(guī)所述內(nèi)容保護(hù)的優(yōu)先權(quán)的申請進(jìn)行特別引用。申請人理解，法規(guī)在其具體引用語言方面是明確的，并且不需要序號或用于要求美國專利申請的優(yōu)先權(quán)的任何特征化，例如“繼續(xù)申請”或“部分繼續(xù)申請”。盡管有以上內(nèi)容，但是申請人理解，USPTO的計(jì)算機(jī)程序具有某些數(shù)據(jù)輸入要求，并且因此申請人指定本申請為其如上文提出的母申請的部分繼續(xù)申請，但是明確地指出，這樣的指定不以任何方式被解釋為是關(guān)于本申請是否含有除了其母申請的內(nèi)容之外的任何新內(nèi)容的任何類型的解釋和/或承認(rèn)。背景最近關(guān)于“綠色”地產(chǎn)生能量的關(guān)注已經(jīng)產(chǎn)生多種新工藝和對現(xiàn)有的用于提供電力的方法的改進(jìn)。然而，許多可再生能源(例如太陽能和風(fēng)能)僅可以是可間歇可用的，從而可能需要大的儲(chǔ)存容量以在有需求時(shí)提供電。甚至可連續(xù)獲得的動(dòng)力源(例如核能)可以受益于允許超出連續(xù)可用的平均容量的間歇的峰值負(fù)荷的電能儲(chǔ)存?，F(xiàn)有的名義上適合于這些目的的電池可能是操作上高成本的，尤其是基于總單位能量成本時(shí)(考慮到資金成本和有限的循環(huán)壽命，尤其是深循環(huán)壽命)。
此外，現(xiàn)有的電池可能具有實(shí)質(zhì)上低于化石燃料的能量密度的能量密度，從而刺激繼續(xù)主要使用烴類燃料來進(jìn)行人員運(yùn)輸，盡管已知基于此目的使用烴的不利影響。改進(jìn)的電池技術(shù)可以使電動(dòng)交通工具更廣泛地使用以及實(shí)現(xiàn)“綠色”發(fā)電。概述在一個(gè)方面，電化學(xué)裝置包括兩個(gè)電極、電解質(zhì)以及傳感器。所述電解質(zhì)被布置為將離子電流從與所述電極中的一個(gè)接觸的第一電解質(zhì)表面?zhèn)鲗?dǎo)至與所述電極中的另一個(gè)接觸的第二電解質(zhì)表面。所述電極中的至少一個(gè)包括電化學(xué)活性的流體層，所述電化學(xué)活性的流體層的表面與所述電解質(zhì)接觸。所述傳感器被配置為檢測所述電化學(xué)裝置的接近所述電化學(xué)活性的流體層的與所述電解質(zhì)接觸的表面處的操作條件。所述裝置可以還包括控制器，所述控制器可以被配置為通過修改所述電化學(xué)裝置的操作參數(shù)來響應(yīng)于來自所述傳感器的信號。所述控制器可以包括存儲(chǔ)器或發(fā)射器，并且可以被配置為響應(yīng) 于來自所述傳感器的信號的歷史。所述裝置可以包括多傳感器，多傳感器可以被配置為檢測在所述裝置內(nèi)的相同的或不同的位置處的相同的或不同的操作條件(例如所述電化學(xué)活性的流體層的化學(xué)組成、化學(xué)活性、離子密度、密度、溫度、流速、流動(dòng)方向、粘度或表面張力、或溫度、磁場大小、磁場方向、電化學(xué)勢、電流、電流密度、所述裝置的兩個(gè)表面之間的距離、所述電子裝置的一部分表面的位置、或以上中的任何的梯度)。所述電極中的至少一個(gè)可以包括固體支持物，所述電化學(xué)活性的流體層可以通過表面能效應(yīng)附著于所述固體支持物。該固體支持物可以包括流體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)，流體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以被配置為響應(yīng)于被所述傳感器檢測到的操作條件來調(diào)整所述電化學(xué)活性的流體層的流動(dòng)參數(shù)。所述電解質(zhì)可以還被布置為將離子電流從所述第二電解質(zhì)表面?zhèn)鲗?dǎo)至所述第一電解質(zhì)表面(即反向地移動(dòng))。所述電解質(zhì)可以包括固體表面(例如不滲透所述電化學(xué)活性的流體)或離子傳輸流體，離子能夠移動(dòng)通過所述離子傳輸流體而產(chǎn)生所述離子電流。所述電化學(xué)活性的流體可以包括液體金屬、離子流體、細(xì)分散的金屬、細(xì)分散的半金屬、細(xì)分散的半導(dǎo)體或細(xì)分散的電介質(zhì)。至少一個(gè)電極可以包含元素鋰、鈉、萊、錫、銫、銣、 丐、鎂、銀、招、鉀、鎵、鐵、萊、錫、硫、氧、氟或氯中的一種或多種，并且所述電解質(zhì)可以包含高氯酸鹽、醚、四氫呋喃、石墨烯、聚酰亞胺、丁二腈、聚丙烯腈、聚環(huán)氧乙烷、聚乙二醇、碳酸亞乙酯、￠-氧化鋁、離子導(dǎo)電玻璃或離子導(dǎo)電陶瓷。在另一個(gè)方面，供應(yīng)電化學(xué)能的方法包括將電負(fù)載連接于被電解質(zhì)分隔的第一電極和第二電極，所述電解質(zhì)被布置為將離子電流從與所述第一電極接觸的第一電解質(zhì)表面?zhèn)鲗?dǎo)至與所述第二電極接觸的第二電解質(zhì)表面；以及監(jiān)測被配置為檢測所述電化學(xué)裝置的接近所述第一電解質(zhì)表面或所述第二電解質(zhì)表面處的操作條件的傳感器。所述第一電極和所述第二電極中的至少一個(gè)包括與所述電解質(zhì)接觸的電化學(xué)活性的流體層。監(jiān)測所述傳感器可以包括響應(yīng)于來自所述傳感器的信號調(diào)整所述電化學(xué)裝置的操作參數(shù)(例如流體流動(dòng)參數(shù))，例如監(jiān)測所述傳感器局部的條件以及在響應(yīng)時(shí)調(diào)整所述傳感器局部的參數(shù)。在另一個(gè)方面，電化學(xué)裝置包括兩個(gè)電極、電解質(zhì)以及被配置為檢測所述電化學(xué)裝置的操作條件的多個(gè)局部傳感器。所述電解質(zhì)被布置為將離子電流從與所述電極中的一個(gè)接觸的第一電解質(zhì)表面?zhèn)鲗?dǎo)至與所述電極中的另一個(gè)接觸的第二電解質(zhì)表面。所述電極中的至少一個(gè)包括電化學(xué)活性的流體層，所述電化學(xué)活性的流體層的表面與所述電解質(zhì)接觸。每個(gè)局部傳感器被配置為檢測在所述裝置內(nèi)的預(yù)定位置處(例如在所述裝置內(nèi)的多個(gè)位置處)的操作條件。所述裝置還可以包括控制器，所述控制器被配置為使用來自所述多個(gè)局部傳感器中的一個(gè)或多個(gè)的數(shù)據(jù)指導(dǎo)所述電化學(xué)裝置的操作參數(shù)的調(diào)整。在另一個(gè)方面，電化學(xué)裝置包括兩個(gè)電極、電解質(zhì)以及被配置為檢測所述電化學(xué)裝置的操作條件的第一傳感器。所述電解質(zhì)被布置為將離子電流從與所述電極中的一個(gè)接觸的第一電解質(zhì)表面?zhèn)鲗?dǎo)至與所述電極中的另一個(gè)接觸的第二電解質(zhì)表面。所述電極中的至少一個(gè)是包括電化學(xué)活性的流體層和固體支持物的表面經(jīng)流體處理的電極，所述固體支持物包括分隔兩個(gè)電學(xué)上不同的區(qū)域的電控制區(qū)域，所述電化學(xué)活性的流體層的表面與所述電解質(zhì)接觸。所述電控制區(qū)域可以包括無源元件或有源元件，或可以包括電阻器、電容器、電感器、二極管、晶體管、集成電路、開關(guān)或存儲(chǔ)器。在另一個(gè)方面，提供維護(hù)電化學(xué)裝置的方法，所述電化學(xué)裝置包括電化學(xué)活性的流體層，所述方法包括監(jiān)測被配置為檢測所述電化學(xué)裝置的操作條件的傳感器，以及響應(yīng)于來自所述傳感器的信號調(diào)整所述電化學(xué)活性的流體層(例如電極層或電解質(zhì)層)的流動(dòng)參數(shù)。調(diào)整所述流動(dòng)參數(shù)可以包括例如引發(fā)或終止所述電化學(xué)活性的流體層內(nèi)的流動(dòng)，或調(diào)整所述電化學(xué)活性的流體層的流量、流動(dòng)方向或流體特性(例如粘度、溫度、化學(xué)組成、 化學(xué)活性、離子密度、密度或表面張力)。在另一個(gè)方面，提供操作電化學(xué)裝置的方法，所述電化學(xué)裝置包括電化學(xué)活性的流體層，所述方法包括接收來自多個(gè)傳感器的每個(gè)成員的信號，所述多個(gè)傳感器各自被配置為檢測所述電化學(xué)裝置的操作條件；使用所接收到的信號來確定所述裝置的性能參數(shù)；以及將與所述電化學(xué)裝置的所確定的性能參數(shù)有關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸、顯示或存儲(chǔ)在有形的存儲(chǔ)介質(zhì)中。在另一個(gè)方面，提供操作電化學(xué)裝置的方法，所述電化學(xué)裝置包括電化學(xué)活性的流體層，所述方法包括接收來自被配置為檢測所述電化學(xué)裝置的至少一個(gè)操作條件的傳感器組的第一信號；以及重復(fù)地調(diào)整所述電化學(xué)裝置的操作參數(shù)和接收來自所述傳感器組的第二信號，所述第二信號反映了在調(diào)整所述操作參數(shù)之后的所述至少一個(gè)操作條件的任何改變，直到所述至少一個(gè)操作條件匹配期望的值或值的范圍。上文的概述僅是例證性的并且不意圖以任何方式作為限制。除了上文描述的例證性的方面、實(shí)施方案和特征，另外的方面、實(shí)施方案和特征將通過參照附圖
和以下的詳細(xì)描述變得明顯。附圖簡述圖I是包括表面經(jīng)流體處理的兩個(gè)電極的電化學(xué)裝置的示意圖。圖2是包括三個(gè)以密度分層的流體層的電化學(xué)裝置的示意圖。圖3是包括并排的流體電極的電化學(xué)裝置的示意圖。圖4是包括表面經(jīng)流體處理的兩個(gè)電極和流體電解質(zhì)的電化學(xué)裝置的示意圖。圖5是可以與電化學(xué)裝置共同使用的直流-直流變換器(DC-DC converter)的圖。圖6是包括多個(gè)直流-直流變換器的電化學(xué)裝置的示意圖。詳細(xì)描述在以下的詳細(xì)描述中，參照了附圖，附圖形成詳細(xì)描述的一部分。在附圖中，相似的符號通常標(biāo)識(shí)相似的部件，除非上下文另外指示。在詳細(xì)描述、附圖和權(quán)利要求中描述的例證性的實(shí)施方案不意圖作為限制?？梢岳闷渌膶?shí)施方案，并且可以作出其他的變化，而不偏離本文提出的主題內(nèi)容的精神或范圍。
如本文所使用的，術(shù)語“流體”包括不具有大的剪切強(qiáng)度的任何凝聚相，包括液體、糊劑、凝膠、乳液和超臨界流體。除非上下文另外指示，否則在電化學(xué)裝置內(nèi)被描述為“流體”的材料具有在裝置的工作溫度和壓力下的流體特征，裝置的工作溫度和壓力可以是室溫或另一個(gè)溫度(例如(TC、25 V、50°C、75°C UOO0C >200 V、400 V、800 V或任何其他的合適的溫度)以及環(huán)境壓力或另一個(gè)合適的工作壓力。如本文所使用的，術(shù)語“平滑”，當(dāng)被用于描述被流體層潤濕的表面時(shí)，包括在測量曲率半徑的位置處具有顯著大于流體層厚度的局部曲率半徑的表面。如本文所使用的，術(shù)語“附著”，當(dāng)被用于描述與固體接觸的流體時(shí)，包括潤濕或以其他方式實(shí)質(zhì)上依附于(例如具有足以與重力相反地在某種程度上保持與固體接觸的力)所述固體的流體。如本文所使用的，術(shù)語“離子電流”包括由離子的總體擴(kuò)散或流動(dòng)產(chǎn)生的任何電荷 的運(yùn)動(dòng)?！半x子電流”被認(rèn)為是從正電勢向負(fù)電勢流動(dòng)，即使其部分地或完全地由(帶負(fù)電荷的)離子在相反方向的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生。材料“傳導(dǎo)”離子電流，如果其允許離子經(jīng)過其以產(chǎn)生電荷的凈流動(dòng)的話。這些離子可以已經(jīng)在所述材料中存在或可以經(jīng)過界面進(jìn)入。如本文所使用的，術(shù)語“被微圖案化的”包括展示近似亞毫米尺寸的結(jié)構(gòu)(包括微米尺度結(jié)構(gòu)和納米尺度結(jié)構(gòu))的表面，其中這些結(jié)構(gòu)形成預(yù)定的形狀或?qū)︵徑鼈兊牧黧w厚度或流體流產(chǎn)生預(yù)定的影響。被微圖案化的表面可以，但是不必，包括特征的重復(fù)陣列，并且可以被例如通過微機(jī)械加工、光刻、模塑(包括擠出)、印刷、沖壓、復(fù)制印刷或其他工藝構(gòu)建。如本文所使用的，術(shù)語“被微特征化的”包括展示近似亞毫米尺寸的結(jié)構(gòu)(包括微米尺度結(jié)構(gòu)和納米尺度結(jié)構(gòu))的表面，其中所述結(jié)構(gòu)的形狀或流動(dòng)特性可以(但是不必)具有隨機(jī)的、偶然的或非周期性的組成部分。如本文所使用的，術(shù)語“不滲透的”包括抵抗特定的流體流動(dòng)或侵入的物質(zhì)。如果物質(zhì)隨時(shí)間推移而逐漸地被流體降解的話，那么物質(zhì)可以仍然被稱為對流體“不滲透的”。如本文所使用的，除非上下文另外指示，否則術(shù)語“導(dǎo)體”包括電子導(dǎo)體、離子導(dǎo)體或半導(dǎo)體。圖I是包括被電解質(zhì)16分隔的兩個(gè)流體面的電極，即正極12和負(fù)極14，的儀表化的電化學(xué)裝置10的示意圖。在圖示的實(shí)施方案中，電解質(zhì)16包括被離子傳輸流體滲入的多孔支持物，但是其他的實(shí)施方案可以包括其他電解質(zhì)，例如固體電解質(zhì)或完全流體的電解質(zhì)，或電解質(zhì)層可以包括具有不同的特征的多個(gè)區(qū)域，例如不混合的兩種流體或被離子導(dǎo)電膜分隔的兩種流體。兩個(gè)電極中的每個(gè)包括附著于固體支持物22、24的電化學(xué)活性的流體層18、20。在某些實(shí)施方案中，固體支持物22、24可以是與它們相應(yīng)的電化學(xué)活性的流體層18、20在化學(xué)上相似的或相同的，而在其他的實(shí)施方案中，這些結(jié)構(gòu)可以是在化學(xué)上不相似的。在圖示的實(shí)施方案中，在使用期間，電化學(xué)活性的流體層18、20沿著固體支持物22,24的表面流動(dòng)。在其他的實(shí)施方案中，電化學(xué)活性的流體18、20可以在操作期間不流動(dòng)，或可以僅在操作的被選擇的時(shí)段期間(例如在高功率提取的間隔期間)流動(dòng)。在某些實(shí)施方案(未示出)中，電化學(xué)活性的流體層18、20不是主要沿著固體支持物22、24的表面流動(dòng)，而是可以流過(至少部分地)支持物，或流過支持物和沿著表面流動(dòng)的組合。例如，一個(gè)或兩個(gè)電極可以包括相似于所圖示的電解質(zhì)16的電化學(xué)活性的流體滲入的多孔支持物，或包括穿過或沿著支持物的表面的微通道或其他的流體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)的支持物。流體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以是被動(dòng)的(例如微通道)或主動(dòng)的(例如泵或其他的流體移動(dòng)裝置)。電化學(xué)裝置10還包括被定位在電極12、14和電解質(zhì)16之間的界面處的傳感器26、28。雖然傳感器26、28在圖示的實(shí)施方案中被定位在這些界面處，但是傳感器可以還被定位在或可選擇地被定位在裝置中的其他位置(例如，在電化學(xué)活性的流體層和其固體支持物之間的界面處、在流體層內(nèi)、在固體支持物內(nèi)、在電解質(zhì)內(nèi)或在裝置內(nèi)的可以發(fā)現(xiàn)適合檢測或測量裝置的操作條件或操作參數(shù)的其他位置處)。所圖示的傳感器26、28檢測與在裝置10內(nèi)進(jìn)行的電化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的化學(xué)物質(zhì)(例如載體離子、反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物)的局部化學(xué)活性。在其他的實(shí)施方案中，被合適地放置的傳感器可以檢測化學(xué)組成、離子密度、材料密度、流速、流動(dòng)方向、粘度、溫度、壓力、磁場大小、磁場方向、電化學(xué)勢、界面位置、表面張力或以上的性質(zhì)中的任何性質(zhì)的梯度。電極12、14還包括流體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)30、32。這些結(jié)構(gòu)被布置為修改鄰近于結(jié)構(gòu)30、32的流體流(例如通過調(diào)整流量或方向，通過局部地改變流體性質(zhì)例如表面張力、粘度或 溫度，或通過調(diào)整流入裝置中的流體的組成，例如通過將差不多的摻雜劑混合入流體中)。流體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)30、32可以是可移動(dòng)的(例如被配置為改變流量或方向的MEMS)或固定的(例如被配置為施加電場或磁場的網(wǎng)或線圈，或用于施加或除去熱的加熱器或冷卻器，以調(diào)整局部的流體性質(zhì)或操作參數(shù))。在使用中，裝置10可以使用流體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)30、32響應(yīng)于被傳感器26、28檢測的化學(xué)活性局部地調(diào)整流體流動(dòng)參數(shù)。例如，如果正極流體18的一個(gè)區(qū)域被發(fā)現(xiàn)耗盡反應(yīng)物物質(zhì)，那么流向該區(qū)域的流體可以被增加以補(bǔ)充被耗盡的反應(yīng)物。在其他的實(shí)施方案中，流體流可以響應(yīng)于其他感測到的條件被改性，如上文詳細(xì)描述的，或多個(gè)不同類型的傳感器可以被使用，在這種情況下流動(dòng)可以響應(yīng)于被不同類型的傳感器中的任何傳感器檢測的性質(zhì)或響應(yīng)于其組合而被調(diào)整。例如，除了通過傳感器26、28監(jiān)測組成外，另外的傳感器(未示出)可以監(jiān)測輸出電壓(或局部內(nèi)電壓)，并且可以調(diào)整參數(shù)，例如局部流體組成，以在空間或時(shí)間上保持期望的電壓變化曲線(例如恒定電壓)。在某些實(shí)施方案中，控制器34(例如反饋控制器或部分地作用于外部輸入的控制器)可以接收來自傳感器26或28的輸入，并且可以向流體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)30或32輸出控制信號以局部地調(diào)整流體流或位置(例如通過改變流體流動(dòng)方向、速度、體積、流動(dòng)路徑或流體的性質(zhì))。在某些實(shí)施方案中，控制器34可以，與瞬時(shí)的數(shù)據(jù)共同地或代替瞬時(shí)的數(shù)據(jù)，使用來自傳感器26、28中的一個(gè)或多個(gè)的歷史數(shù)據(jù)。在某些實(shí)施方案中，流體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)(未示出)還可以被提供以調(diào)整離子轉(zhuǎn)移流體流過電解質(zhì)16。電化學(xué)裝置10可以被用作電池，在這種情況下電負(fù)載可以被連接橫跨正極12和負(fù)極14。當(dāng)裝置被以這種方式使用時(shí)，電化學(xué)活性的流體層16、18、20中的至少一個(gè)可以耗盡參與電化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，或富含電化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物物質(zhì)。在某些實(shí)施方案中，該物質(zhì)可以通過電化學(xué)活性的流體層16、18、20的流動(dòng)被補(bǔ)充或除去，使用新鮮的流體代替被耗盡的或富含的流體。然而，在許多實(shí)施方案中，將期望的是，在裝置10中或在外部再生被耗盡的或富含的流體。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，通過使用外加電動(dòng)勢驅(qū)動(dòng)物質(zhì)回到被耗盡的流體中，由此逆轉(zhuǎn)電池反應(yīng)并且將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)形式來“逆轉(zhuǎn)”電池，可以在裝置10內(nèi)再生被耗盡的流體。相似地，通過此次使用外加電動(dòng)勢將產(chǎn)物物質(zhì)從富含的流體除去，由此逆轉(zhuǎn)電池反應(yīng)并且將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)形式來逆轉(zhuǎn)電池，可以在裝置10內(nèi)再生富含的流體。在其中裝置被以這些方式中的一種或兩種使用的實(shí)施方案中，傳感器26、28 (或其他被合適地放置的傳感器)可以被用于監(jiān)測逆反應(yīng)的進(jìn)程，并且流動(dòng)參數(shù)、電流或電壓可以響應(yīng)于被監(jiān)測的進(jìn)程來調(diào)整。在某些實(shí)施方案中，不同的電極流體(例如含有相同的電化學(xué)活性的物質(zhì))可以在充電期間和在放電期間被采用，并且這兩種不同的流體可以被采用在電極的相同的或不同的部分上。化學(xué)組成、密度、溫度、壓力、粘度、取決于速率的剪切性質(zhì)以及向量速度可以全部被用于表征電池或其他電化學(xué)裝置的流體組分的狀態(tài)，例如以確定其相對于給定的化學(xué)反應(yīng)的能量儲(chǔ)存容量；是膠體、乳液或漿料的流體組分可以具有另外的表征參數(shù)。這些參數(shù)中的空間梯度還可以被用于定位被不適當(dāng)隔開的電極區(qū)域或與更理想的化學(xué)組成的局部偏離。通常，沿著電極表面的梯度被預(yù)期具有最小的量級，以使不可逆性最小，至少在遠(yuǎn)離電極邊緣的區(qū)域中(例如，距離電極邊緣比距離電極之間的局部間距或其小的倍數(shù)更遠(yuǎn))?；瘜W(xué)組成可以例如通過物理手段(例如，顆?；蚬庾臃聪蛏⑸?、透射例如單線或多線X射線透射、聲學(xué)的或超聲的傳感)或化學(xué)手段(例如相對于基準(zhǔn)的電化學(xué)勢、質(zhì)量密度、一個(gè)或多個(gè)傳輸性質(zhì)例如導(dǎo)熱率或?qū)щ娐实臏y量、粘度或聲速)來推斷。界面的位置(例如電極流 體層的厚度或其表面的空間坐標(biāo))也可以被用于推斷局部反應(yīng)特征。電解質(zhì)層中的勢場地圖和相關(guān)聯(lián)的離子密度地圖可以被用于計(jì)算內(nèi)部不可逆性以及由加熱而導(dǎo)致的能量損失。在某些實(shí)施方案中，這些計(jì)算可以補(bǔ)充由測溫學(xué)進(jìn)行的能量損失的繪圖。這樣的空間地圖可以被確定，例如通過在以其他方式絕緣的導(dǎo)體的暴露的末端和某些電勢基準(zhǔn)之間的電壓測量。該暴露的末端可以被定位在單一位置中，或在已知的位置集合中移動(dòng)(例如通過致動(dòng)的動(dòng)臂(actuated boom))，并且電化學(xué)裝置可以包括一個(gè)或多個(gè)這樣的傳感器(例如傳感器的陣列)，其中的某些或全部可以是可分別尋址的。這樣的裝置可以是被動(dòng)的(僅測量基準(zhǔn)電勢)或主動(dòng)的(例如施加電壓波形并且觀察接著發(fā)生的反應(yīng)和局部電化學(xué)系統(tǒng)的松弛，例如通過分析所得到的極譜信號測量鄰近介質(zhì)的組成)。電流測量裝置(例如，具有已知的尺寸、形狀和取向的導(dǎo)體的絕緣環(huán)路、霍爾效應(yīng)電流傳感器、或電場測量裝置)或這樣的裝置的陣列可以用于被動(dòng)地或主動(dòng)地測量局部電流密度。所測量的電流密度的集合可以被用于，例如推斷在整個(gè)電池中的電流分布，例如通過使用所測量的電流密度(以及任選地，其他可得到的信息，例如在裝置的該部分中流動(dòng)的總電流)估計(jì)電池內(nèi)的三維磁場?？蛇x擇地，霍爾效應(yīng)或其他磁場傳感器可以被設(shè)置成測量局部磁場，局部磁場可以被用于計(jì)算局部電流密度。上文描述的測量中的任何測量可以被用于推斷電化學(xué)裝置的瞬時(shí)的和/或局部的熱力學(xué)效率。這種效率，例如，可以被用于指示可能需要更換電化學(xué)活性的流體中的一種或多種(或改變用于更新流體的并行的工藝)，例如由電化學(xué)活性的組分的消耗導(dǎo)致的，或?qū)Ω淖冸姵氐碾姴僮鳁l件的。上文描述的傳感器中的任何傳感器可以是有線的(例如通過絕緣的導(dǎo)線)或無線的(例如，無線地或通過不定期的直接聯(lián)系傳輸其數(shù)據(jù)以進(jìn)行信息的下載)。可以在電化學(xué)裝置中使用的電化學(xué)活性的流體包括液體金屬(特別是在環(huán)境溫度或適當(dāng)高溫的金屬液體)，例如汞、鎵、鈉、鉀或金屬合金(例如GALINSTAN ，其是鎵、銦和錫的近共晶合金，或鈉-鉀合金)，其可以作為其他金屬例如鋰、鎂或鈣的載體；多種有機(jī)溶劑和無機(jī)溶劑(例如乙醚、四氫呋喃或碳氟化合物)；足夠?qū)щ姷牟牧显陔娊橘|(zhì)流體中的衆(zhòng)料或懸浮液；和離子液體(例如,在Armand等人,“Ionic-liquid materials for theelectrochemical challenges ofthe future (用于將來的電化學(xué)挑戰(zhàn)的離子液體材料)”，Nature Materials 8:621-629(2009)中描述的那些，其通過引用并入本文)。這些中的任何可以包括溶解鹽類或其他的化合物，或參與對裝置供能或支持離子電流流動(dòng)的電化學(xué)反應(yīng)的其他物質(zhì)(例如金屬、非金屬、半導(dǎo)體或電介質(zhì)的顆粒在被極化的電介質(zhì)流體中的懸浮液)。在某些實(shí)施方案中，載體流體(例如GALINSTAN)在包含電化學(xué)物質(zhì)(例如鋰金屬)的“鹽潰(salt lick)”儲(chǔ)器(例如固體表面、蜂巢或其他高的表面積體積比的結(jié)構(gòu)或流體表面)上流動(dòng)，溶解其一部分并且將被溶解的材料攜帶入裝置中。在這樣的實(shí)施方案中，儲(chǔ)器可以在某些情況下通過將裝置以電逆向運(yùn)行并且將電化學(xué)物質(zhì)沉積回到儲(chǔ)器中(例如回入其內(nèi)部部件中的某些內(nèi)部或其上)來更新。在任一種操作模式中，可以通過高低移動(dòng)被溶解的/被懸浮的和被沉淀的/被沉積的狀態(tài)的材料的化學(xué)勢將材料加載或卸載到經(jīng)過儲(chǔ)器的流體上，例如使用溫度或壓力變化、使用離心或重力驅(qū)動(dòng)的分離，或通過過濾。在其他的實(shí)施方案中，載體流體可以然后被參與電化學(xué)反應(yīng)的溶解氣體(例如氧氣)加載，或可 以被與合適的氣體反應(yīng)，典型地但是不必要地在流體進(jìn)入反應(yīng)室或到達(dá)電極表面之前。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，被耗盡的或被部分地耗盡的流體(電極或電解質(zhì)流體或二者)可以從裝置除去，例如進(jìn)入至少一個(gè)容納罐或儲(chǔ)器(未示出)中。(在本文中，流體可以被認(rèn)為是“被耗盡的”，如果反應(yīng)產(chǎn)物的濃度已經(jīng)被增加的話，以及如果反應(yīng)物的濃度被減小的話。)如果其活性組分不被完全地消耗，那么可以期望的是，在某些實(shí)施方案中，再次將這種流體再循環(huán)經(jīng)過裝置，任選地在某一程度地加熱、冷卻或化學(xué)重整之后。流體還可以被儲(chǔ)存在儲(chǔ)器中以用于之后的再生，在如上文描述的裝置10中或在另一個(gè)裝置(可以在另一個(gè)位置處)中。例如，裝置10可以被用作向固定的(例如建筑物)或可移動(dòng)的(例如交通工具)電力消耗者提供動(dòng)力的電池，并且可以通過從儲(chǔ)器除去被耗盡的或被部分地耗盡的流體并且使用新鮮的流體更換其來“再充電”。被耗盡的流體可以然后例如被攜帶至(可能地遠(yuǎn)程的)用于再充電的再充電設(shè)施，由此可用于再使用。在某些實(shí)施方案中，電力消耗者可以對新鮮的流體支付費(fèi)用，這可以部分地取決于被耗盡的或被部分地耗盡的流體、新鮮的流體、或二者中的電活性物質(zhì)的濃度。(可以被計(jì)算入更換流體的單價(jià)中的其他的參數(shù)可以包括一天內(nèi)的時(shí)間、一周的天數(shù)、或現(xiàn)行的關(guān)于電或勞動(dòng)力的價(jià)格)。在某些實(shí)施方案中，電力消耗者和流體提供者可以商議更換流體的相互可接受的價(jià)格和性質(zhì)(例如電活性物質(zhì)的組成或濃度)，并且這種商議(以及任選地，付款)可以部分地或完全地通過消費(fèi)者方、提供者方或二者的預(yù)定的(例如軟件)算法來進(jìn)行。在某些實(shí)施方案中，一種或多種流體的除去(例如排水)可以起到電化學(xué)裝置的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用，在這種情況下可以是期望的是在再循環(huán)入裝置中之前加熱或冷卻被除去的流體(被動(dòng)地或主動(dòng)地)。在某些實(shí)施方案中，傳感器26、28 (或其他的被合適地放置的傳感器)可以被用于為了潛在的安全問題監(jiān)測一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)裝置10(例如，可能導(dǎo)致一種或多種流體相對于它們的設(shè)計(jì)位置的誤定位、化學(xué)反應(yīng)的或流體移動(dòng)的過量的速率、超壓力、過度的溫度、火災(zāi)或爆炸的條件)，以及用于迅速地使這些裝置中的一個(gè)或多個(gè)停用或失效來保持安全性。例如，控制電路可以被提供，使得如果檢測到在這樣的電池陣列中的一個(gè)電化學(xué)電池出現(xiàn)過熱，那么該故障的電池被從陣列中替換出來，并且其電化學(xué)活性的流體中的至少一種在其能夠(進(jìn)一步)破環(huán)其自身的結(jié)構(gòu)或其附近的結(jié)構(gòu)、污染流體或以其他方式劣化總體系統(tǒng)之前被迅速地除去(例如通過重力排水、通過泵的作用、由于外加應(yīng)力例如壓力差或通過洛倫茲力)?？蛇x擇地，電池可以通過使用物理阻擋物將流體彼此部分地或完全地隔離而被迅速地棄用，例如通過將非導(dǎo)電性層插入流體之間，或通過將“百葉窗簾(Venetianblind)”風(fēng)格的阻擋物的組旋轉(zhuǎn)入位置中。(在某些實(shí)施方案中，這樣的阻擋物可以起到雙重作用，在裝置的操作期間作為擋板。這樣的擋板在本文的其他部分描述，例如關(guān)于圖2。)可以被監(jiān)測以觸發(fā)某些裝置或裝置的區(qū)域的可能停機(jī)的條件包括電流、電壓、磁場、壓力、溫度、流體高度、流體位置、流體構(gòu)型、流體移動(dòng)、聲異?；蚬猱惓！＿@些條件中的一個(gè)或多個(gè)可以被監(jiān)測以在檢測到的故障的情況下引發(fā)或引導(dǎo)或控制限制破環(huán)的或減小風(fēng)險(xiǎn)的子系統(tǒng)。
在某些實(shí)施方案中，裝置10可以包括溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)(在圖I中未示出)，其可以例如通過將流體或氣體移動(dòng)經(jīng)過裝置的一部分，通過改變裝置的電化學(xué)活性的流體中的一種或多種的溫度(例如通過使部分或全部流體循環(huán)經(jīng)過熱交換器)，或通過被動(dòng)地或主動(dòng)地將流體或氣體(例如空氣)圍繞其外表面的至少一部分移動(dòng)，例如通過自然對流、受控對流或強(qiáng)制對流來控制溫度。該外表面可以至少部分地被具有絕緣功能的材料或結(jié)構(gòu)覆蓋，從而輔助調(diào)節(jié)熱流入裝置或流出裝置。裝置的加熱或冷卻還可以或可以可選擇地被以電方式實(shí)現(xiàn)，例如通過電阻加熱或使用熱電效應(yīng)(例如Peltier-Seebeck效應(yīng))。在某些實(shí)施方案中，控制器34可以操作或指導(dǎo)熱控制，熱控制可以響應(yīng)于裝置操作條件，例如響應(yīng)于傳感器26、28或其他的被合適地放置的傳感器。在某些實(shí)施方案中，裝置10的內(nèi)部或外部的不同的部分可以被保持在不同的溫度。圖2是包括兩個(gè)流體電極，即正極50和負(fù)極52，以及流體電解質(zhì)54的電化學(xué)裝置的示意圖。包括三個(gè)以密度分層的流體層的電池在例如美國公布專利申請第2008/0044725號High-Amperage Energy Storage Device and Method (高安培能量儲(chǔ)存裝置和方法)”中示出，其通過引用并入本文。導(dǎo)電性容器56和蓋子58作為用于裝置的電觸點(diǎn)。加熱元件60起到將電池保持在合適的操作溫度的作用。在圖示的實(shí)施方案中，防晃動(dòng)擋板70是任選的惰性支持物，其起到防止電活性流體50、52、54過度移動(dòng)的作用。在某些實(shí)施方案中，電活性流體可以趨于在使用期間移動(dòng)，例如因?yàn)檎麄€(gè)裝置經(jīng)受加速或因?yàn)檠b置內(nèi)的熱機(jī)械力或電動(dòng)力。在某些情況下，在這些電活性流體之間的電池流體或界面可以產(chǎn)生循環(huán)、振蕩或“波”。例如，當(dāng)負(fù)極流體和正極流體靠近彼此時(shí)，它們之間的局部電流密度增加，并且由增加的電流密度的相互作用導(dǎo)致的洛倫茲力以及由總體的負(fù)極-正極電流流動(dòng)導(dǎo)致的磁場將趨于不穩(wěn)定地增強(qiáng)變化，尤其是當(dāng)毗鄰的流體之間的密度差是最小的時(shí)。擋板70可以阻尼這樣的振蕩(或來自其他的源的振蕩)以最小化過度的變化。雖然所圖示的擋板70是豎直的，但是在其他的實(shí)施方案中，擋板可以被水平地或傾斜地放置。擋板可以形成蜂巢或網(wǎng)狀，例如開孔泡沫體，并且可以被穿孔或以其他方式布置以允許某個(gè)橫貫流動(dòng)，同時(shí)仍然阻止過度流體移動(dòng)，例如可以導(dǎo)致晃動(dòng)的那些流體移動(dòng)。可選擇地，流體移動(dòng)可以通過選擇性地偏置(短暫地或連續(xù)地)一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電網(wǎng)格(在圖2中未示出)被阻止，以抑制局部電流密度，或主動(dòng)地阻止被電動(dòng)力激發(fā)的流體移動(dòng)，如本文其它地方關(guān)于圖4描述的，或電活性流體50和54(或52和54)可以被布置為對離子傳輸可透過的但是對整體流體傳輸不可透過的膜分隔，其在某些實(shí)施方案中可以被繃緊或以其他方式布置以提供某個(gè)程度的機(jī)械支持。在某些實(shí)施方案中，這樣的膜可以被用于允許使用其中較重的流體被定位在較輕的流體上方的流體布置，或用于允許流體豎直的(或傾斜的)布置，而不是水平的布置。傳感器62、64被分別定位在正極/電解質(zhì)界面和負(fù)極/電解質(zhì)界面處。在圖示的實(shí)施方案中，這些界面是可移動(dòng)的，因?yàn)殡娊赓|(zhì)層的厚度在電池放電時(shí)增加并且在其充電時(shí)減小。在其他的實(shí)施方案(未不出)中，這些傳感器可以被放置在相對于導(dǎo)電性容器56的固定的位置處，例如通過使用多孔網(wǎng)狀物固定它們或通過將它們附接于防晃動(dòng)擋板70，或它們可以是可移動(dòng)的，例如被固定于致動(dòng)的動(dòng)臂。在圖示的實(shí)施方案中，傳感器62、64被配置為保持在它們各自的界面處，例如使用表面能效應(yīng)或密度梯度。(將理解，雖然為了清楚的目的，相對少數(shù)量的傳感器被圖示，但是在某些實(shí)施方案中，更大數(shù)量的傳感器可以被使用。)這些傳感器起到檢測關(guān)心的一個(gè)或多個(gè)界面操作參數(shù)的作用，例如關(guān)心的物質(zhì)的局部濃度或化學(xué)活性。不同的傳感器可以檢測相同的或不同的操作參數(shù)。在圖示的實(shí)施方案中，傳感器66被定位在裝置的內(nèi)壁處。這些傳感器還起到檢測 一個(gè)或多個(gè)關(guān)心的操作參數(shù)的作用。在某些實(shí)施方案中，傳感器66可以被用于檢測正極/電解質(zhì)界面或負(fù)極/電解質(zhì)界面的位置。流體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)68 (可選擇的)在圖示的實(shí)施方案中也被定位在裝置壁上。在某些實(shí)施方案(未圖示)中，流體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)還可以被定位在裝置內(nèi)。在某些實(shí)施方案中，流體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以響應(yīng)于在傳感器62、64、66中的任何一個(gè)處檢測到的操作條件。在某些實(shí)施方案中，可以期望的是，在操作期間從圖2的裝置引入或除去液體。例如，在上文引用的美國公布專利申請第2008/0044725號中描述的電池中，在放電期間，電解質(zhì)層54的厚度增加而正極層50和負(fù)極層52收縮。如果期望的是將電極-電解質(zhì)界面保持在已知的位置處，那么可以期望的是在電池的操作期間引入另外的正極流體和負(fù)極流體并且除去電解質(zhì)流體。流體的引入和除去可以由使用關(guān)于從任何一個(gè)傳感器62、64、66中獲得的界面位置的信息的控制器來控制。在某些實(shí)施方案中，被除去的流體(例如電解質(zhì)流體)的組成或量可以被在裝置的外部監(jiān)測，以進(jìn)行關(guān)于電極-電解質(zhì)界面的位置的推斷。圖3是圖示了包括并排的流體電極的電化學(xué)裝置的示意圖。正極流體71和負(fù)極流體72被容納在不滲透的容器73中，不滲透的容器73被浸沒在容器75內(nèi)的電解質(zhì)流體74中。固體棒76用作電化學(xué)活性的流體電極71、72的觸點(diǎn)。防晃動(dòng)擋板77起到防止裝置內(nèi)的流體過度移動(dòng)的作用，如上文關(guān)于圖2描述的。在其他的實(shí)施方案(未示出)中，流體移動(dòng)可以通過選擇性地偏置(短暫地或連續(xù)地)一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電網(wǎng)格或其部分(在圖3中未示出)來阻止以抑制局部電流密度，如本文其它地方關(guān)于圖4描述的。在圖示的實(shí)施方案中，傳感器78被定位在容器73、75上的接近預(yù)期的流體界面位置處，但是傳感器可以被定位在裝置中或裝置周圍期望測量操作條件的任何位置，如上文關(guān)于圖I和圖2描述的。任選的流體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)79在圖示的實(shí)施方案中也被定位在容器73、75壁上，但是可以被放置在裝置中的將要控制流體流動(dòng)的任何位置處。在某些實(shí)施方案中，流體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)79可以響應(yīng)于傳感器78、80。在圖示的實(shí)施方案中，傳感器80被定位在電極流體71、72和電解質(zhì)流體74之間的界面處，但是在其他的實(shí)施方案(未示出)中，這些傳感器可以被放置在相對于容器73的固定的位置處，例如通過使用多孔網(wǎng)狀物固定它們或通過將它們附接于防晃動(dòng)擋板77，或它們可以是可移動(dòng)的，例如被固定于致動(dòng)的動(dòng)臂。圖4是圖不了相似于圖I的裝置但是具有液體電解質(zhì)82并且具有流體阻止能力的儀表化的電化學(xué)裝置81的示意圖。液體電解質(zhì)82、正極流體18和負(fù)極流體20沿著正極固體支持物22和負(fù)極固體支持物24流動(dòng)。在圖示的實(shí)施方案中，電解質(zhì)82與正極流體18和負(fù)極流體20之間的界面不是完全平坦的；界面的變化已經(jīng)為了描述的清楚而被放大。受控的導(dǎo)電網(wǎng)格84、86已經(jīng)被分別沿著固體支持物22、24的表面定位。沿著裝置的長度的電流變化被傳感器(未示出)監(jiān)測，傳感器可以被定位在固體支持物22、24上，在電解質(zhì)82和電活性流體18、20之間的界面處，或在電路中的其他位置，例如在圖5和圖6中圖示的直流-直流變換器處。如果在一個(gè)區(qū)域中的電流被測量為與毗鄰的區(qū)域相比是增加的，那么正極層18和負(fù)極層20可能由于流體界面變化而靠近彼此，如在位置88處圖示的。在某些情況下，這樣的變化可以是亞穩(wěn)態(tài)的或不穩(wěn)定的并且可以有產(chǎn)生正極流體18和負(fù)極流體20之間接觸的風(fēng)險(xiǎn)，這可以然后開始過度迅速地反應(yīng)或加熱，以及開始電短路電池。為了避免這樣的接觸的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)電網(wǎng)格90、92可以被偏置(例如短暫地)以抑制局部電流密度，由此減小可能以其他方式起到將負(fù)極流體和正極流體移動(dòng)在一起的作用的力。防止負(fù)極和正 極之間局部接觸的其他手段可以包括將力施加于負(fù)極流體和/或正極流體(例如使用磁場線圈)、局部地加入或除去流體(例如通過電極支持物中的口)、通過引入不導(dǎo)電的流體或氣體(例如氣泡)來減小局部電導(dǎo)率或通過將固體阻擋物插入電極之間(例如將板插入電極之間、閉合現(xiàn)有的多孔阻擋物中的氣孔或展開關(guān)于圖I描述的“百葉窗簾”)。在某些實(shí)施方案中，還可以期望的是，極化網(wǎng)格的所選擇的部分以最小化流體層的化學(xué)組成的空間不均勻性的影響，例如通過減小裝置中的局部電極或電解質(zhì)的流體組成、溫度或電壓指示它們已經(jīng)是異常高的區(qū)域中的局部反應(yīng)速率。在某些實(shí)施方案(未示出)中，導(dǎo)體的網(wǎng)格可以被定位在電解質(zhì)內(nèi)，并且可以被選擇性地偏置以調(diào)節(jié)電解質(zhì)內(nèi)的電勢或離子電流。圖5是可以與一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池共同使用的直流-直流變換器100的電子圖。圖6圖示了包括多個(gè)直流-直流變換器100的電化學(xué)裝置，多個(gè)直流-直流變換器100可以是圖5中示出的類型或另一種合適的變換器，例如開關(guān)-電容器電壓變換器、被隔離的(反饋類型或與變壓器耦合的)變換器(可以被串聯(lián)地或并聯(lián)地連接)、或多級變換器。多種潛在的變換器在“Switching Regulators (開關(guān)調(diào)節(jié)器)'National Semiconductor,Linear and Switching Voltage Regulator Fundamentals ,可從 http://www. national. com/appinfo/power/files/f5. pdf, Horowitz&Hill 獲得，The Art ofElectronics, Cambridge University Press,1989,355-365 頁，以及 Lenk, SimplifiedDesign of Switching Power Supplies Newnes, I995,(全部，但特別在 I-23 頁)中不出，其中的每個(gè)通過引用并入本文。在圖6中示出的實(shí)施方案中，正極102和負(fù)極104每個(gè)包括固體支持物和電化學(xué)活性的流體層(未示出)。正極102和負(fù)極104被電解質(zhì)(未示出)分隔，電解質(zhì)可以是例如流體、固體或混合相。在圖示的實(shí)施方案中，正極102和負(fù)極104的多個(gè)相應(yīng)的區(qū)域(例如，橫跨電解質(zhì)的彼此相對的區(qū)域)每個(gè)被連接于直流-直流變換器100。直流-直流變換器100然后被連接以產(chǎn)生輸出電壓。在某些實(shí)施方案中，這種配置允許電化學(xué)電池產(chǎn)生比相應(yīng)于其瞬時(shí)電動(dòng)勢的給定功率輸出的電壓高的(低的)電壓。直流-直流變換器100可以被連接于正極102和負(fù)極104內(nèi)的固體支持物，或被連接于它們的流體層。在某些實(shí)施方案中，變換器電子器件100可以是受溫度調(diào)節(jié)的，例如通過電化學(xué)活性的流體的流動(dòng)，通過流動(dòng)其他的流體或氣體，或通過空氣對流(例如強(qiáng)制對流、受控對流或自然對流)。在圖示的實(shí)施方案中，負(fù)極104包括在被連接的區(qū)域之間的任選的控制區(qū)域106。在某些實(shí)施方案中，這些區(qū)域可以是絕緣體，而在其他的實(shí)施方案中，它們可以包括有源元件例如二極管?？刂茀^(qū)域106可以被提供在負(fù)極、正極、二者上或不提供。許多開關(guān)變換器(例如在圖5中圖示的變換器)從電源提取隨時(shí)間變化的電流。在期望保持電化學(xué)電池上(或其小部分上)的相對穩(wěn)定的電負(fù)載的實(shí)施方案中，多個(gè)電壓轉(zhuǎn)換器可以被并聯(lián)地布置以隨不同的相對階段切換，使得在任何給定的時(shí)間，一些電壓轉(zhuǎn)換器正在提取增加的電流，而一些正在提取減小的電流。這種類型的操作可以在與公用設(shè)施電力網(wǎng)或網(wǎng)格(典型地但是不必要地是多階段的)界面連接時(shí)是特別方便的，但是可以在其他的條件中也是有用的。在優(yōu)選以脈沖模式操作電化學(xué)電池(例如由于擴(kuò)散效應(yīng)或?yàn)榱艘种蒲b置內(nèi)的樹枝狀晶體的形成、生長或持續(xù))的實(shí)施方案中，變換器可以代替地被布置為使得電極的特定部分傳送脈沖電流，但是整個(gè)組件傳送近似恒定的平均電流。在某些實(shí)施方案中，變換器可以被用于產(chǎn)生交流電壓輸出，例如通過切換一對相 對于彼此異相位的隨時(shí)間循環(huán)的直流電壓，將它們中的一個(gè)或另一個(gè)交替地連接于負(fù)載(未示出)。以這種方式，裝置可以是交流電的源。以相似的方式，交流電可以被直接地施加于裝置的外部終端并且被轉(zhuǎn)換為合適的直流電壓(包括電壓電平提升，如合適的)以用于在裝置充電中使用(未示出)。在某些這樣的實(shí)施方案中，向電路提供電的交流電電路可以具有與由電池系統(tǒng)提供電的交流電電路不同的相位，使得電池系統(tǒng)可以作為電化學(xué)同步電容器，同時(shí)可控地相移動(dòng)交流電并且源化或沉沒其某些方面(例如，取決于輸入電壓相位和振幅或期望的電壓相位和振幅)。這樣的實(shí)施方案可以被用于支持所述裝置是其電部件的電力設(shè)施網(wǎng)或系統(tǒng)的操作穩(wěn)定性以及其他方面。在某些實(shí)施方案中，電池系統(tǒng)可以被使用這些方法設(shè)計(jì)以便以比其放電時(shí)的電網(wǎng)電壓略低的電網(wǎng)電壓來充電，使得在與電網(wǎng)接口處的聚集的雙向的電壓降被部分地或完全地自動(dòng)補(bǔ)償。在這樣的實(shí)施方案中，電池系統(tǒng)可以被制造為看上去是電網(wǎng)的理想的電能儲(chǔ)存器，獨(dú)立于其在網(wǎng)格內(nèi)的物理位置和電位置。多種化學(xué)反應(yīng)可以被在本文描述的電化學(xué)裝置中使用。原則上，在標(biāo)準(zhǔn)半電池電化學(xué)勢表中描述的任何半反應(yīng)對都可以在正極和負(fù)極使用，雖然在EMF排序的表上被實(shí)質(zhì)上分離的反應(yīng)是對于某些實(shí)施方案優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈儗@得較高的裝置電壓。(示例性的標(biāo)準(zhǔn)半電池電勢表作為附錄A ;然而附錄A中未列出的許多電化學(xué)半反應(yīng)中的任何一個(gè)也可以被在本文描述的裝置中使用。)在某些實(shí)施方案中，在裝置操作溫度是液體(例如液體金屬和液體金屬合金)的反應(yīng)物可以是優(yōu)選的。示例性的負(fù)極材料包括鋰、鈉、汞、錫、銫、銣、鉀、鈣、鍶、鋁和含有這些中的任何的化合物，而示例性的正極材料包括鎵、鐵、汞、硫、錫、氯、氧、氟和含有這些中的任何的化合物。合適的電解質(zhì)材料將通常包括與所選擇的負(fù)極材料和正極材料相容的鹽或其他的化合物，以及任選地，不與電極流體中的任一種顯著反應(yīng)的其他材料。在某些實(shí)施方案中，電解質(zhì)可以包括被排除不可接受的混合程度而允許至少一種電化學(xué)活性的物質(zhì)經(jīng)過的阻擋物(或被它們自身的不混合性)而彼此分離的兩種或更多種不同的材料。上文的材料中的任何材料可以包含溶解的氣體(例如氧氣)，其可以在某些實(shí)施方案中參與總體的電化學(xué)反應(yīng)。
本文描述的實(shí)施方案中的許多已經(jīng)指代單一的裝置或電池。在某些實(shí)施方案中，這些裝置中的任何裝置都可以被以陣列、堆或其他合適的布置提供，并且可以被串聯(lián)地、并聯(lián)地或以串聯(lián)和并聯(lián)的組合電連接。電化學(xué)裝置和方法的各個(gè)實(shí)施方案已經(jīng)在本文中描述。通常，已經(jīng)被關(guān)于一個(gè)具體的實(shí)施方案描述的特征可以被在其他的實(shí)施方案中使用，除非上下文另外指示。例如，關(guān)于圖I描述的再充電設(shè)施可以被在關(guān)于圖2描述的裝置中采用，或與本文描述的實(shí)施方案中的任何共同采用。為了簡潔的目的，這樣的特征的描述尚未被重復(fù)，但是將被理解為被包括在本文描述的不同的方面和實(shí)施方案中。將理解，通常，在本文并且特別是在所附的權(quán)利要求中使用的術(shù)語通常意指“開放式”術(shù)語(例如術(shù)語“包括(including)”應(yīng)該被解釋為“包括但不限于”，術(shù)語“具有”應(yīng)該被解釋為“具有至少”，術(shù)語“包括(includes)”應(yīng)該被解釋為“包括但不限于”等等)。將進(jìn)一步理解，如果意圖有特定數(shù)量的引入的權(quán)利要求陳述，那么這樣的意圖將在權(quán)利要求中被明確地陳述，并且在不存在這樣的陳述時(shí)這樣的意圖不存在。例如，為了幫助理解，以下的所附權(quán)利要求可以含有引導(dǎo)性的短語例如“至少一個(gè)”或“一個(gè)或多個(gè)”的用法，以引入權(quán)利要求陳述。然而，這樣的短語的使用不應(yīng)該被解釋為意味著權(quán)利要求陳述通過不定冠詞“一(a)”或“一(an)”的引入將含有這樣引入的權(quán)利要求陳述的任何具體的權(quán)利要求限制為含有僅僅一個(gè)這樣的陳述的發(fā)明，即使當(dāng)同一個(gè)權(quán)利要求包括引導(dǎo)性的短語“一個(gè)或多個(gè)”或“至少一個(gè)”和諸如“一(a)”或“一(an)”的不定冠詞(例如“一個(gè)電極”應(yīng)當(dāng)?shù)湫偷乇唤忉屌c意指“至少一個(gè)電極”)時(shí)；這也適用于用于引入權(quán)利要求陳述的定冠詞的使用。此外，即使明確地陳述了特定數(shù)量的引入的權(quán)利要求陳述，將意識(shí)到，這樣的陳述應(yīng)通常被解釋為意指至少所陳述的數(shù)量(例如，沒有其他修飾語的“兩個(gè)流體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)”或“多個(gè)流體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)”的無修飾陳述典型地意指至少兩個(gè)流體引導(dǎo)結(jié)構(gòu))。此外，在其中使用諸如“A、B和C中的至少一個(gè)”、“A、B或C中的至少一個(gè)”或“選自由A、B和C組成的組的[項(xiàng)]”的那些情況下，通常這樣的結(jié)構(gòu)意圖是可分的(例如，這些短語中的任何短語將包括但不限于具有單獨(dú)的A、單獨(dú)的B、單獨(dú)的C、A和B —起、A和C 一起、B和C 一起或A、B和C 一起等的系統(tǒng)，并且可以還包括多于A、B或C中的一個(gè)，例如ApA2和C 一起、AjpByC1和C2 —起、或B1和B2 —起)。將進(jìn)一步理解，實(shí)際上任何表示兩個(gè)或更多個(gè)可選擇的術(shù)語的分離的詞語或短語無論在說明書、權(quán)利要求還是附圖中都應(yīng)該被理解為設(shè)想包括術(shù)語中的一個(gè)、術(shù)語中的任一個(gè)或兩個(gè)術(shù)語的可能性。例如，短語“A或B”將被理解為包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。此外，“可以”和“可選擇地”和其他的許可的術(shù)語在本文中被用 于描述各個(gè)實(shí)施方案的可選擇的特征。這些術(shù)語大體上相似地描述可選擇的或可配置的特征，除非內(nèi)容指示不是這樣。本文描述的方面描繪了包含在不同的其他部件內(nèi)或與不同的其他部件相連接的不同的部件。應(yīng)當(dāng)理解，這樣描繪的構(gòu)造僅僅是示例性的，并且事實(shí)上，可以實(shí)施實(shí)現(xiàn)相同的功能的許多其他的構(gòu)造。在概念意義上，實(shí)現(xiàn)相同的功能的部件的任何布置都是有效地“相關(guān)聯(lián)的”，使得期望的功能得以實(shí)現(xiàn)。因此，本文中被組合以實(shí)現(xiàn)特定的功能的任何兩個(gè)部件都可以被視為彼此“相關(guān)聯(lián)”，使得期望的功能得以實(shí)現(xiàn)，而無論構(gòu)造或中間部件如何。同樣地，如此相關(guān)聯(lián)的任何兩個(gè)部件也可以被視為是彼此“可操作地連接的”或“可操作地耦合的”以實(shí)現(xiàn)期望的功能。任何能夠如此相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)部件也可以被視為是彼此“可操作地可耦合的”以實(shí)現(xiàn)期望的功能?？刹僮鞯乜神詈系木唧w的例子包括但不限于物理地可配對的或相互作用的部件或無線地相互作用的部件。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到，電路設(shè)計(jì)的現(xiàn)有技術(shù)水平已經(jīng)進(jìn)步至在系統(tǒng)的方面的硬件實(shí)施和軟件實(shí)施之間典型地幾乎沒有區(qū)別的程度。硬件或軟件的使用通常是代表了在成本、效率、靈活性和其他的實(shí)施考慮之間的權(quán)衡的設(shè)計(jì)選擇。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)至IJ，具有涉及邏輯或電路的使用的過程、系統(tǒng)或其他的技術(shù)可以被其影響的各種載體(例如硬件、軟件或固件)，并且優(yōu)選的載體將隨過程、系統(tǒng)或其他的技術(shù)在其中被采用的環(huán)境變化。例如，如果實(shí)施者確定速度是最重要的，那么實(shí)施者可以選擇主要是硬件或固件的載體?？蛇x擇地，如果靈活性是最重要的，那么實(shí)施者可以選擇主要是軟件的實(shí)施。在這些或其他的情況下，實(shí)施者還可以選擇硬件、軟件或固件的某種組合。因此，具有涉及本文描述的邏輯或電路的使用的過程、裝置或其他的技術(shù)可以被其影響的多種可能的載體，其中沒有一個(gè)是固有地優(yōu)于其他的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到，實(shí)施的光學(xué)的方面可以需要光導(dǎo)向的硬件、軟件和/或固件。 雖然已經(jīng)示出和描述了本文所描述的發(fā)明主題的具體的方面，但是對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說很明顯，基于本文的教導(dǎo)，可以做出變化和修改，而不偏離本文所描述的本主題內(nèi)容和其更寬的方面，并且因此所附的權(quán)利要求在它們的范圍內(nèi)包括所有這樣的變化和修改，如在本文所描述的本主題內(nèi)容的真實(shí)精神和范圍內(nèi)的一樣。雖然本文已經(jīng)公開了各種方面和實(shí)施方案，但是其他的方面和實(shí)施方案對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是明顯的。本文公開的各種方面和實(shí)施方案是為了例證的目的并且不意圖作為限制，真正的范圍和精神由下面的權(quán)利要求指示。附錄A
權(quán)利要求
1.一種電化學(xué)裝置，包括 兩個(gè)電極； 電解質(zhì)，其被布置為將離子電流從與所述電極中的一個(gè)接觸的第一電解質(zhì)表面?zhèn)鲗?dǎo)至與所述電極中的另一個(gè)接觸的第二電解質(zhì)表面，其中所述電極中的至少一個(gè)包括電化學(xué)活性的流體層，所述電化學(xué)活性的流體層的表面與所述電解質(zhì)接觸；以及 第一傳感器，其被配置為檢測所述電化學(xué)裝置的接近所述電化學(xué)活性的流體層的與所述電解質(zhì)接觸的表面處的操作條件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電化學(xué)裝置，還包括控制器，所述控制器被配置為通過修改所述電化學(xué)裝置的操作參數(shù)來響應(yīng)于來自所述第一傳感器的信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電化學(xué)裝置，其中所述控制器包括存儲(chǔ)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電化學(xué)裝置，其中所述控制器包括發(fā)射器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電化學(xué)裝置，其中所述控制器被配置為通過修改所述電化學(xué)裝置的所述操作參數(shù)來響應(yīng)于來自所述第一傳感器的信號的歷史。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電化學(xué)裝置，還包括第二傳感器，所述第二傳感器被配置為檢測所述電化學(xué)裝置的操作條件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電化學(xué)裝置，其中所述第一傳感器和所述第二傳感器被配置為檢測不同的操作條件。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電化學(xué)裝置，其中所述第一傳感器和所述第二傳感器被配置為檢測相同的操作條件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電化學(xué)裝置，其中所述第一傳感器和所述第二傳感器被配置為檢測在所述裝置內(nèi)的不同位置處的操作條件。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電化學(xué)裝置，其中所述第二傳感器被配置為檢測在接近所述電化學(xué)活性的流體層的與所述電解質(zhì)接觸的表面處的操作條件。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電化學(xué)裝置，其中所述操作條件是所述電化學(xué)活性的流體層的選自由化學(xué)組成、化學(xué)活性、離子密度、密度、溫度、流速、流動(dòng)方向、粘度和表面張力組成的組的條件。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電化學(xué)裝置，其中所述操作條件選自由溫度、磁場大小、磁場方向、電化學(xué)勢、電流、電流密度和所述裝置的兩個(gè)表面之間的距離組成的組。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電化學(xué)裝置，其中所述操作條件是所述電化學(xué)活性的流體層的表面的一部分的位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電化學(xué)裝置，其中所述操作條件是所述電化學(xué)活性的流體層的選自由化學(xué)組成、離子密度、密度、溫度、流速、流動(dòng)方向、粘度和表面張力組成的組的條件的梯度。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電化學(xué)裝置，其中所述操作條件是選自由溫度、磁場大小、磁場方向、電化學(xué)勢、電流和所述裝置的兩個(gè)表面之間的距離組成的組的條件的梯度。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電化學(xué)裝置，其中所述操作條件是所述電化學(xué)活性的流體層的表面相對于所述裝置的部件的局部斜率。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電化學(xué)裝置，其中所述電極中的所述至少一個(gè)包括固體支持物，其中所述電化學(xué)活性的流體層被配置為通過表面能效應(yīng)附著于所述固體支持物。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電化學(xué)裝置，其中所述固體支持物包括流體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電化學(xué)裝置，其中所述流體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)被配置為響應(yīng)于被所述第一傳感器檢測的操作條件來調(diào)整所述電化學(xué)活性的流體層的流動(dòng)參數(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電化學(xué)裝置，其中所述電解質(zhì)還被布置為將離子電流從所述第二電解質(zhì)表面?zhèn)鲗?dǎo)至所述第一電解質(zhì)表面。
21.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電化學(xué)裝置，其中所述電解質(zhì)包括不滲透所述電化學(xué)活性的流體的固體表面。
22.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電化學(xué)裝置，其中所述電解質(zhì)包括離子傳輸流體，離子能夠移動(dòng)通過所述離子傳輸流體而產(chǎn)生所述離子電流。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的電化學(xué)裝置，其中所述電解質(zhì)還包括固體結(jié)構(gòu)。
24.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電化學(xué)裝置，其中所述電化學(xué)活性的流體層包括液體金屬、離子流體、細(xì)分散的金屬、細(xì)分散的半金屬、細(xì)分散的半導(dǎo)體或細(xì)分散的電介質(zhì)。
25.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電化學(xué)裝置，其中所述電極中的一個(gè)包含選自由鋰、鈉、汞、錫、銫、銣、鈣、鎂、鍶、鋁和鉀組成的組的至少一種元素。
26.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電化學(xué)裝置，其中所述電極中的一個(gè)包含選自由鎵、鐵、汞、錫、硫、氧、氟和氯組成的組的至少一種元素。
27.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電化學(xué)裝置，其中所述電解質(zhì)包含選自由高氯酸鹽、醚、四氫呋喃、石墨烯、聚酰亞胺、丁二腈、聚丙烯腈、聚環(huán)氧乙烷、聚乙二醇、碳酸亞乙酯、β -氧化鋁、離子導(dǎo)電玻璃和離子導(dǎo)電陶瓷組成的組的至少一種材料。
28.一種供應(yīng)電化學(xué)能的方法，包括 將電負(fù)載連接于被電解質(zhì)分隔的第一電極和第二電極，所述電解質(zhì)被布置為將離子電流從與所述第一電極接觸的第一電解質(zhì)表面?zhèn)鲗?dǎo)至與所述第二電極接觸的第二電解質(zhì)表面；以及 監(jiān)測被配置為檢測所述電化學(xué)裝置的接近所述第一電解質(zhì)表面或所述第二電解質(zhì)表面處的操作條件的傳感器， 其中所述第一電極和所述第二電極中的至少一個(gè)包括與所述電解質(zhì)接觸的電化學(xué)活性的流體層。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中監(jiān)測傳感器包括響應(yīng)于來自所述傳感器的信號來調(diào)整所述電化學(xué)裝置的操作參數(shù)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中所述傳感器被配置為檢測在所述傳感器局部的操作條件，并且其中調(diào)整操作參數(shù)包括調(diào)整在所述傳感器局部的操作參數(shù)。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中調(diào)整操作參數(shù)包括調(diào)整流體流動(dòng)參數(shù)。
32.一種電化學(xué)裝置，包括 兩個(gè)電極； 電解質(zhì)，其被布置為將離子電流從與所述電極中的一個(gè)接觸的第一電解質(zhì)表面?zhèn)鲗?dǎo)至與所述電極中的另一個(gè)接觸的第二電解質(zhì)表面，其中所述電極中的至少一個(gè)包括電化學(xué)活性的流體層，所述電化學(xué)活性的流體層的表面與所述電解質(zhì)接觸；以及 多個(gè)局部傳感器，其被配置為檢測所述電化學(xué)裝置的操作條件，每個(gè)局部傳感器被配置為檢測在所述裝置內(nèi)的預(yù)定位置處的操作條件。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的電化學(xué)裝置，其中所述多個(gè)局部傳感器的至少一個(gè)成員被配置為檢測在所述裝置內(nèi)的多個(gè)位置處的操作條件。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的電化學(xué)裝置，還包括控制器，所述控制器被配置為使用來自所述多個(gè)局部傳感器的數(shù)據(jù)來指導(dǎo)所述電化學(xué)裝置的操作參數(shù)的調(diào)整。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的電化學(xué)裝置，其中所述控制器被配置為使用來自所述多個(gè)局部傳感器中的至少兩個(gè)成員的數(shù)據(jù)來指導(dǎo)所述電化學(xué)裝置的所述操作參數(shù)的調(diào)整。
36.一種電化學(xué)裝置，包括 兩個(gè)電極； 電解質(zhì)，其被布置為將離子電流從與所述電極中的一個(gè)接觸的第一電解質(zhì)表面?zhèn)鲗?dǎo)至與所述電極中的另一個(gè)接觸的第二電解質(zhì)表面，其中所述電極中的至少一個(gè)是包括電化學(xué)活性的流體層和固體支持物的表面經(jīng)流體處理的電極，所述電化學(xué)活性的流體層的表面與所述電解質(zhì)接觸；以及 第一傳感器，其被配置為檢測所述電化學(xué)裝置的操作條件， 其中所述固體支持物包括分隔兩個(gè)電學(xué)上不同的區(qū)域的電控制區(qū)域。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的電化學(xué)裝置，其中所述電控制區(qū)域包括無源元件。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的電化學(xué)裝置，其中所述電控制區(qū)域包括有源元件。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的電化學(xué)裝置，其中所述電控制區(qū)域包括選自由電阻器、電容器、電感器、二極管、晶體管、集成電路、開關(guān)和存儲(chǔ)器組成的組的元件。
40.一種維護(hù)電化學(xué)裝置的方法，所述電化學(xué)裝置包括電化學(xué)活性的流體層，所述方法包括 監(jiān)測被配置為檢測所述電化學(xué)裝置的操作條件的傳感器；以及 響應(yīng)于來自所述傳感器的信號調(diào)整所述電化學(xué)活性的流體層的流動(dòng)參數(shù)。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中調(diào)整所述流動(dòng)參數(shù)包括引起所述電化學(xué)活性的流體層內(nèi)的流動(dòng)。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中調(diào)整所述流動(dòng)參數(shù)包括終止所述電化學(xué)活性的流體層內(nèi)的流動(dòng)。
43.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中調(diào)整所述流動(dòng)參數(shù)包括調(diào)整所述電化學(xué)活性的流體層的流量或流動(dòng)方向。
44.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中調(diào)整所述流動(dòng)參數(shù)包括調(diào)整所述電化學(xué)活性的流體層的流體特性。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中所述流體特性選自由粘度、溫度、化學(xué)組成、化學(xué)活性、離子密度、密度和表面張力組成的組。
46.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中所述電化學(xué)活性的流體層被配置為起電極的作用。
47.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中所述電化學(xué)活性的流體層被配置為起電解質(zhì)的作用。
48.一種操作電化學(xué)裝置的方法，所述電化學(xué)裝置包括電化學(xué)活性的流體層，所述方法包括 接收來自多個(gè)傳感器中的每個(gè)成員的信號，所述多個(gè)傳感器各自被配置為檢測所述電化學(xué)裝置的操作條件； 使用所接收到的信號來確定所述裝置的性能參數(shù)；以及 將與所述電化學(xué)裝置的所確定的性能參數(shù)有關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸、顯示或存儲(chǔ)在有形的存儲(chǔ)介質(zhì)中。
49.一種操作電化學(xué)裝置的方法，所述電化學(xué)裝置包括電化學(xué)活性的流體層，所述方法包括 a)接收來自被配置為檢測所述電化學(xué)裝置的至少一個(gè)操作條件的傳感器組的第一信號; b)調(diào)整所述電化學(xué)裝置的操作參數(shù)； c)接收來自所述傳感器組的第二信號，所述第二信號反映了在調(diào)整所述操作參數(shù)之后的所述至少一個(gè)操作條件的任何改變；以及 d)重復(fù)步驟b)和C)，直到所述至少一個(gè)操作條件匹配期望的值或值的范圍。
全文摘要
電化學(xué)裝置(例如電池)包括至少一個(gè)具有流體表面的電極以及一個(gè)或多個(gè)被配置為檢測所述裝置的操作條件的傳感器。流體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以響應(yīng)于所述傳感器來調(diào)節(jié)流動(dòng)或保持流體。在所述裝置內(nèi)的電解質(zhì)還可以包括離子傳輸流體，例如滲入多孔固體支持物中的離子傳輸流體。
文檔編號H01M2/14GK102714290SQ201080043330
公開日2012年10月3日 申請日期2010年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月29日
發(fā)明者B·弗倫, W·丹尼爾·希利斯, 喬丁·T·卡勒, 克拉倫斯·T·特格林, 內(nèi)森·P·米佛德, 大衛(wèi)·B·塔克曼, 威廉·蓋茨, 小洛厄爾·L·伍德, 托馬斯·A·韋弗, 杰弗里·F·迪恩, 查爾斯·惠特默, 愛德華·K·Y·榮格, 穆里爾·Y·伊什克瓦, 維多利亞·Y·H·伍德, 羅德里克·A·海德 申請人:希爾萊特有限責(zé)任公司