(57)【要約】  ハウジング、ハウジング内のアノード、ハウジング内のカソード、及び、アノード中に少なくとも部分的に配置されているヒューズを具備してなる電流コレクタを具備してなる電池。
2009503799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング、
前記ハウジング内のアノード、
前記ハウジング内のカソード、及び
前記アノード中に少なくとも部分的に配置されており、かつヒューズを具備してなる電流コレクタ
を具備してなる電池であって、
前記ヒューズが、融点が少なくとも２００℃であるヒューズ素子を含んでなる電池。
【請求項２】
前記ヒューズ素子の融点が少なくとも４００℃且つ２０００℃以下である、請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記ヒューズ素子の融点が少なくとも８００℃である、請求項１に記載の電池。
【請求項４】
前記ヒューズ素子の融点が１１００℃以下である、請求項１に記載の電池。
【請求項５】
前記電流コレクタが細長い本体を具備してなり、前記ヒューズが前記細長い本体中に少なくとも部分的に配置されている、請求項１に記載の電池。
【請求項６】
前記電流コレクタによって支えられているスリーブを更に具備してなる、請求項１に記載の電池。
【請求項７】
前記スリーブに、プラスチック、セラミックス、ガラス、及び、これらの混合物から成る群から選択した材料を含んでなる、請求項６に記載の電池。
【請求項８】
前記スリーブが熱収縮性材を含んでなる、請求項６に記載の電池。
【請求項９】
前記電流コレクタが金属又は金属合金を含んでなる、請求項１に記載の電池。
【請求項１０】
前記カソードがオキソ水酸化ニッケルを含んでなる、請求項１に記載の電池。
【請求項１１】
一次電池である、請求項１に記載の電池。
【請求項１２】
ハウジング、
前記ハウジング内のアノード、
前記ハウジング内のカソード、及び
前記アノード中に少なくとも部分的に配置されており、かつヒューズ素子を含んでなるヒューズを具備してなる電流コレクタ
を具備してなる電池であって、
前記ハウジングが９０℃以下の温度であっても、前記ヒューズ素子が、少なくとも２００℃且つ２０００℃以下の温度で溶解するように選択されている電池。
【請求項１３】
前記ハウジングが９０℃以下の温度であっても、前記ヒューズ素子が少なくとも４００℃の温度で溶解するように選択されている、請求項１２に記載の電池。
【請求項１４】
前記ハウジングが９０℃以下の温度であっても、前記ヒューズ素子が少なくとも８００℃の温度で溶解するように選択されている、請求項１２に記載の電池。
【請求項１５】
前記ハウジングが９０℃以下の温度であっても、前記ヒューズ素子が少なくとも１０００℃の温度で溶解するように選択されている、請求項１２に記載の電池。
【請求項１６】
前記ハウジングが７０℃以下の温度であっても、前記ヒューズ素子が溶解するように選択されている、請求項１２に記載の電池。
【請求項１７】
前記ハウジングが５０℃以下の温度であっても、前記ヒューズ素子が溶解するように選択されている、請求項１２に記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池、並びに、関連する構成要素及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルカリ電池などの電池は、通常、電気エネルギー源として用いられる。概して、電池には負極（アノード）及び正極（カソード）が備わっている。アノードには、酸化可能な活性物質（例えば、亜鉛粒子）が含まれており、カソードには、還元可能な活性物質（例えば、二酸化マンガン）が含まれている。アノードの活性物質は、カソードの活性物質を還元できる。アノードの活性物質とカソードの活性物質の直接反応を防ぐために、両電極はセパレータによって互いに電気的に分離されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電池を携帯電話などの機器の電気エネルギー源として使用する場合、電極を電気的に接続させることで電子が機器中に流れることが可能となり、それぞれで酸化及び還元反応が生じ電力が供給される。電極に接触している電解質は、電極間のセパレータを流れるイオンが含まれている電極と接触し、放電中の電池全体の電荷の均衡を維持する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、電池、並びに、関連する構成要素及び方法に関する。
【０００５】
ある１つの態様では、本発明は、ハウジング、ハウジング内のアノード及びカソード、並びに、アノード中に少なくとも部分的に配置されている電流コレクタを備えている電池を特色とする。前記電流コレクタには、融点が少なくとも約２００℃（例えば、少なくとも約３００℃、少なくとも約４００℃、少なくとも約５００℃、少なくとも約６００℃、少なくとも約８００℃、少なくとも約１０００℃、少なくとも約１１００℃、少なくとも約１２００℃、少なくとも約１４００℃、少なくとも約１６００℃、少なくとも約１８００℃、少なくとも約１９００℃）であるヒューズ素子が備わっているヒューズが含まれている。
【０００６】
その他の態様では、本発明は、ハウジング、ハウジング内のアノード及びカソード、並びに、アノード中に少なくとも部分的に配置されている電流コレクタを備えている電池を特色とする。前記電流コレクタには、ヒューズ素子が備わっているヒューズが含まれている。前記ハウジングが約９０℃以下（例えば、約８０℃以下、約７０℃以下、約６０℃以下、約５０℃以下、約４０℃以下、約３０℃以下、約２５℃以下）の温度であっても、前記ヒューズ素子は、少なくとも約２００℃（例えば、少なくとも約３００℃、少なくとも約４００℃、少なくとも約５００℃、少なくとも約６００℃、少なくとも約８００℃、少なくとも約１０００℃、少なくとも約１１００℃、少なくとも約１２００℃、少なくとも約１４００℃、少なくとも約１６００℃、少なくとも約１８００℃、少なくとも約１９００℃）の温度で溶解するように選択されている。
【０００７】
さらなる態様では、本発明は、ハウジング、ハウジング内のアノード及びカソード、並びに、アノード中に少なくとも部分的に配置されている電流コレクタを備えている電池を特色とする。前記電流コレクタは、幅又は直径が約１．５ミリメートル以下であるヒューズ素子が備わっているヒューズが含まれている。
【０００８】
追加の態様では、本発明は電池の製造方法を特色とする。前記方法には、アノード、カソード、及び、電流コレクタをハウジングの中へ配置することが含まれている。前記電流コレクタには、細長い本体、及び、前記細長い本体中に少なくとも部分的に配置されているヒューズが備わっている。前記ヒューズには、融点が少なくとも約２００℃（例えば、少なくとも約３００℃、少なくとも約４００℃、少なくとも約５００℃、少なくとも約６００℃、少なくとも約８００℃、少なくとも約１０００℃、少なくとも約１１００℃、少なくとも約１２００℃、少なくとも約１４００℃、少なくとも約１６００℃、少なくとも約１８００℃、少なくとも約１９００℃）であるヒューズ素子が備わっている。
【０００９】
さらなる態様では、本発明は電池の製造方法を特色とする。前記方法には、アノード、カソード、及び、電流コレクタをハウジングの中へ配置することが含まれている。前記電流コレクタには、ヒューズ素子が備わっているヒューズが含まれている。前記ハウジングが約９０℃以下（例えば、約８０℃以下、約７０℃以下、約６０℃以下、約５０℃以下、約４０℃以下、約３０℃以下、約２５℃以下）の温度であっても、前記ヒューズ素子は、少なくとも約２００℃（例えば、少なくとも約３００℃、少なくとも約４００℃、少なくとも約５００℃、少なくとも約６００℃、少なくとも約８００℃、少なくとも約１０００℃、少なくとも約１１００℃、少なくとも約１２００℃、少なくとも約１４００℃、少なくとも約１６００℃、少なくとも約１８００℃、少なくとも約１９００℃）の温度で溶解するように選択されている。
【００１０】
追加の態様では、本発明は電池の製造方法を特色とする。前記方法には、アノード、カソード、及び、電流コレクタをハウジングの中へ配置することが含まれている。前記電流コレクタには、細長い本体、及び、前記細長い本体中に少なくとも部分的に配置されているヒューズが備わっている。前記ヒューズには、幅又は直径が約１．５ミリメートル以下であるヒューズ素子が備わっている。
【００１１】
その他の態様では、本発明は電池の中に電流を流すことが含まれている方法を特色とする。前記電池には、ハウジング、ハウジング内のアノード及びカソード、並びに、アノード中に少なくとも部分的に配置されている電流コレクタが備わっている。前記電流コレクタには、細長い本体、及び、前記細長い本体中に少なくとも部分的に配置されているヒューズ素子が備わっているヒューズが含まれている。前記方法には、ハウジングの温度が約８０℃以下（例えば、約７０℃以下、約５０℃以下、約３０℃以下、約１０℃以下、約５℃以下）上昇するのに対して、ヒューズ素子の温度を少なくとも約１００℃（例えば、少なくとも約２００℃、少なくとも約３００℃、少なくとも約５００℃、少なくとも約７００℃、少なくとも約９００℃、少なくとも約１０００℃、少なくとも約１１００℃、少なくとも約１３００℃、少なくとも約１５００℃、少なくとも約１７００℃、少なくとも約１９００℃）上昇させることが含まれている。
【００１２】
追加の態様では、本発明は、電池中のヒューズ素子の温度を少なくとも約１００℃（例えば、少なくとも約２００℃、少なくとも約３００℃、少なくとも約５００℃、少なくとも約７００℃、少なくとも約９００℃、少なくとも約１０００℃、少なくとも約１１００℃、少なくとも約１３００℃、少なくとも約１５００℃、少なくとも約１７００℃、少なくとも約１９００℃）上昇させることが含まれている方法を特色とする。前記電池には、ハウジング、ハウジング内のアノード及びカソード、並びに、アノード中に少なくとも部分的に配置されている電流コレクタが備わっている。記電流コレクタには、細長い本体、及び、前記細長い本体中に少なくとも部分的に配置されているヒューズ素子が備わっているヒューズが含まれている。前記ヒューズ素子の温度が少なくとも約１００℃上昇する際、ハウジングの温度は、約８０℃以下（例えば、約７０℃以下、約６０℃以下、約５０℃以下、約４０℃以下、約３０℃以下、約２０℃以下、約１０℃以下、約５℃以下）上昇する。
【００１３】
実施形態には、次の特徴の１つ以上を含めることができる。
【００１４】
ヒューズの定格電流は約４アンペアにすることができる。
【００１５】
ヒューズ素子には、金属（例えば銅）を含めることができる。特定の実施形態において、金属はメッキすることができる。例えば、ヒューズ素子には、銀メッキした銅を含めることができる。一部の実施形態では、ヒューズ素子の融点は少なくとも約２００℃（例えば、少なくとも約３００℃、少なくとも約４００℃、少なくとも約５００℃、少なくとも約６００℃、少なくとも約８００℃、少なくとも約１０００℃、少なくとも約１１００℃、少なくとも約１２００℃、少なくとも約１４００℃、少なくとも約１６００℃、少なくとも約１８００℃、少なくとも約１９００℃）、及び／又は、約２０００℃以下（例えば、約１９００℃以下、約１８００℃以下、約１６００℃以下、約１４００℃以下、約１２００℃以下、約１１００℃以下、約１０００℃以下、約８００℃以下、約６００℃以下、約５００℃以下、約４００℃以下、約３００℃以下）にすることができる。例えば、ヒューズ素子の融点は約８００℃にすることができる。
【００１６】
特定の実施形態では、ヒューズ素子の抵抗値は約５０ミリオーム（例えば、約４０ミリオーム以下、約３０ミリオーム以下、約２５ミリオーム以下、約１８ミリオーム以下、約１５ミリオーム以下、約１０ミリオーム以下、約５ミリオーム以下）、及び／又は、少なくとも約１ミリオーム（例えば、少なくとも約５ミリオーム、少なくとも約１０ミリオーム、少なくとも約１５ミリオーム、少なくとも約１８ミリオーム、少なくとも約２５ミリオーム、少なくとも約３０ミリオーム、少なくとも約４０ミリオーム）にすることができる。
【００１７】
ヒューズ素子の幅又は直径は、少なくとも０．００１ミリメートル（例えば、少なくとも約０．０１ミリメートル、少なくとも約０．０２ミリメートル、少なくとも約０．０３ミリメートル、少なくとも約０．０４ミリメートル、少なくとも約０．０５ミリメートル、少なくとも約０．１ミリメートル、少なくとも約０．２ミリメートル、少なくとも約０．３ミリメートル、少なくとも約０．４ミリメートル、少なくとも約０．５ミリメートル、少なくとも約０．７ミリメートル、少なくとも約０．９ミリメートル、少なくとも約１ミリメートル、少なくとも約１．２ミリメートル、少なくとも約１．４ミリメートル、及び／又は、約１．５ミリメートル以下（例えば、約１．４ミリメートル以下、約１．２ミリメートル以下、約１ミリメートル以下、約０．９ミリメートル以下、約０．７ミリメートル以下、約０．５ミリメートル以下、約０．４ミリメートル以下、約０．３ミリメートル以下、約０．２ミリメートル以下、約０．１ミリメートル以下、約０．０５ミリメートル以下、約０．０４ミリメートル以下、約０．０３ミリメートル以下、約０．０２ミリメートル以下、約０．０１ミリメートル以下）にすることができる。一部の実施形態（例えば、ヒューズ素子に銅が含まれている一部の実施形態）では、ヒューズ素子の幅又は直径は約０．０４ミリメートルにすることができる。
【００１８】
ヒューズ素子の長さは、少なくとも約０．５ミリメートル（例えば、少なくとも約０．７ミリメートル、少なくとも約０．９ミリメートル、少なくとも約１ミリメートル、少なくとも約２ミリメートル、少なくとも約３ミリメートル、少なくとも約４ミリメートル、少なくとも約５ミリメートル、少なくとも約１０ミリメートル、少なくとも約１５ミリメートル、少なくとも約２０ミリメートル、少なくとも約２５ミリメートル、及び／又は、約３０ミリメートル以下（例えば、約２５ミリメートル以下、約２０ミリメートル以下、約１５ミリメートル以下、約１０ミリメートル以下、約５ミリメートル以下、約４ミリメートル以下、約３ミリメートル以下、約２ミリメートル以下、約１ミリメートル以下、約０．９ミリメートル以下、約０．７ミリメートル以下）にすることができる。特定の実施形態（例えば、ヒューズ素子に銅が含まれている特定の実施形態）では、ヒューズ素子の長さは約２ミリメートルにすることができる。
【００１９】
電流コレクタには細長い本体を搭載することができる。特定の実施形態では、ヒューズは細長い本体中に少なくとも部分的に配置させることができる。電流コレクタには、金属（例えば、銅）又は金属合金（例えば、黄銅）を含めることができる。
【００２０】
電池にはスリーブを搭載することができる。スリーブには、１つ以上のセラミックス、ガラス、及び／又は、プラスチックなど、１つ以上の絶縁体を含めることができる（例えば、前記絶縁体から形成させることができる）。特定の実施形態では、スリーブには１つ以上のエポキシを含めることができる。特定の実施形態では、スリーブには熱収縮材を含めることができる。スリーブは、電流コレクタによって支えることができる。一部の実施形態では、スリーブは電流コレクタと接触させることができる。
【００２１】
ヒューズには、ヒューズ素子がその内部に少なくとも部分的に配置されているマトリクスを含めることができる。前記マトリクスには、１つ以上のセラミックス、ガラス、及び／又は、プラスチックなど、１つ以上の絶縁体を含めることができる（例えば、前記絶縁体から形成させることができる）。一部の実施形態では、ヒューズ素子はマトリクス中に少なくとも部分的に内臓させることができる。特定の実施形態では、マトリクスはスリーブと一体形成させることができる。
【００２２】
電池は、一次電池又は二次電池とすることができる。一部の実施形態では、電池に円筒状ハウジングを搭載することができる。特定の実施形態では、電池にアルカリ電解液を含めることができる。
【００２３】
一部の実施形態では、カソードにオキソ水酸化ニッケルを含めることができる。
【００２４】
本方法には、ヒューズ素子を溶解させることを含めることができる。特定の実施形態では、ヒューズ素子の溶解には、少なくとも約５アンペア及び／又は約２０アンペア以下（例えば、約１６アンペア以下）の電流を、約１０秒超、及び／又は約６０秒未満の間ヒューズ素子に流すことを含めることができる。一部の実施形態では、ヒューズ素子は、少なくとも５アンペア（例えば、少なくとも約７アンペア、少なくとも約９アンペア、少なくとも約１０アンペア、少なくとも約１２アンペア、少なくとも約１４アンペア、少なくとも約１６アンペア、少なくとも約１８アンペア）、及び／又は約２０アンペア以下（例えば、約１８アンペア以下、約１６アンペア以下、約１４アンペア以下、約１２アンペア以下、約１０アンペア以下、約９アンペア以下、約７アンペア以下）の電流で溶解することができる。特定の実施形態では、約１０アンペアの電流が少なくとも約０．０４秒及び／又は約１秒以下ヒューズ素子に流れた後、ヒューズ素子は溶解することができる。
【００２５】
実施形態には、次の利点の１つ以上を含めることができる。
【００２６】
一部の実施形態では、電池の特定部分が比較的低温（例えば、約２５℃）であっても、ヒューズは電池を不活性化させることができる。例えば、電池の作動中、電池のハウジングの温度が比較的低くても（例えば約２５℃）、ヒューズの温度（又は、ヒューズの特定構成要素）は比較的高い（例えば、少なくとも約４００℃、少なくとも約６００℃、少なくとも約８００℃、少なくとも約１２００℃、少なくとも約１６００℃、少なくとも約１８００℃）。ヒューズ（又はヒューズの特定構成要素）が比較的高温であるため、電池のハウジングが比較的低温であってもヒューズ中のヒューズ素子が溶解することができる。ヒューズ素子が溶解する時、電池を流れる電流は遅くなるか又は停止することができるため、それによって電池を不活性化させることができる。
【００２７】
特定の実施形態では、ヒューズ中のヒューズ素子の温度が若干上昇する場合であっても（例えば、ヒューズ素子の温度が少なくとも約３０℃、少なくとも約５０℃、又は少なくとも約８０℃である場合）、電池には、比較的少ない抵抗値をもたらすヒューズを含めることができる。例えば、ヒューズには、抵抗値が約５０ミリオーム以下（例えば、約２５ミリオーム以下、約１８ミリオーム以下、約１５ミリオーム以下、約１０ミリオーム以下、約５ミリオーム以下）であるヒューズ素子を含めることができる。標準的な電池を使用する間に起こり得る高電流引き込み状態の結果、ヒューズ素子の温度が若干上昇する場合であっても、比較的少ない抵抗値をもたらすヒューズによって、ヒューズを備えている電池が作動し続けられるようにすることができる。
【００２８】
一部の実施形態では、ヒューズを備えている電池は比較的安全である可能性がある。例えば、電池が短絡している場合でも、ヒューズ中のヒューズ素子は溶解することができ、それによって電池に電流が流れるのを制限又は防止し、電池の過熱及び／又は爆発の可能性を制限する。特定の実施形態では、ヒューズは電池を比較的迅速に（例えば、ヒューズ中のヒューズ素子が閾値である高温に達するとすぐに）不活性化させることができる。これは、異常及び／又は不正な電池作動条件が発生しても、電池によってユーザーが傷付く可能性を制限することができる。
【００２９】
一部の実施形態では、ヒューズは比較的簡単に電池内に組み込むことができ、及び／又は比較的安価で電池に取り付けることができる。特定の実施形態では、ヒューズは電池中で比較的少ない空間を占め、それによって、電池中に電極活性物質のような他の構成要素のための空間をもたらすことができる。
【００３０】
一部の実施形態では、ヒューズを備えている電池（例えば、オキソ水酸化ニッケルカソードを備えている電池）は、比較的安全でありながら高速機器（例えば、デジタルカメラ及び／又は携帯電話に電力を供給するための機器）で使用することができる。
【００３１】
本発明の他の態様、特徴、及び利点は、図面、説明、及び請求項に記載されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１を参照すると、電池又は電気化学電池１０には、カソード１２、アノード１４、カソード１２とアノード１４の間のセパレータ１６、及び電流コレクタ２０が含まれている円筒状ハウジング１８が備わっている。カソード１２にはカソード活性物質が含まれており、アノード１４にはアノード活性物質が含まれている。電池１０にはまた、シール２２及び金属トップキャップ２４が備わっており、これらは電流コレクタ２０と共に電池の負極としての役割を果たす。カソード１２はハウジング１８に接触しており、電池１０の正極１１は、負極と対向する反対側の電池の末端部にある。電解質は、電池１０全体に分散されている。電池１０のような電池は、例えばデジタルカメラ及び／又は携帯電話へ電力供給するような高速機器で使用することができる。
【００３３】
図２は、電流コレクタ２０の拡大図を示している。電流コレクタ２０には、第１の部分３２及び第２の部分３４、及び第１の部分３２と第２の部分３４の間に配置されているヒューズ４０を備えている細長い本体３０がある。ヒューズ４０には、マトリクス４８中に部分的に内蔵されているヒューズ素子４４が備わっている。図１及び２に示したように、ヒューズ素子４４はマトリクス４８を貫通し、細長い本体３０の第１の部分３２及び第２の部分３４の双方の中に伸びている。スリーブ５２は、電流コレクタ２０の一部に巻き付けられており、第１の部分３２、第２の部分３４、及びヒューズ４０に接触している。
【００３４】
例えば、作業者が短絡電池１０を持つと、ヒューズ４０は、電池１０を流れる電流を遅くするか又は停止させることができる。電池１０が短絡している場合、電池１０を流れる電流は比較的高くなる可能性がある。高電流の条件下において、ヒューズ素子４４を流れる電流は、ヒューズ素子４４（及び、一部の実施形態では、ヒューズ４０の他の構成要素など、ヒューズ素子４４の周辺を囲んでいるもの）の温度を上昇させる。ヒューズ素子４４が特定の高温に達すると、ヒューズ素子４４は溶解し、それによってヒューズ素子４４を流れる電流を遅くするか、又は停止させることができる。その結果、電池１０を流れる電流は遅くなるか、又は停止することができる。電池１０を流れる電流を遅くするか、又は停止させることで、ヒューズ４０は、電池１０が過熱、爆発及び／又は火災を引き起こす可能性を制限することができる。一部の実施形態では、ヒューズ（例えばヒューズ４０）は、電池の電気化学的性能に著しい悪影響を与えることなく電池（例えば、電池１０）に組み込むことができる。
【００３５】
図３に示したように、ヒューズ４０のヒューズ素子４４には、長さＬ、及び、幅又は直径Ｗが備わっている。長さＬ、及び／又は、幅若しくは直径Ｗは、電池１０を流れる電流が閾値レベルに達してもヒューズ素子４４が溶解する可能性を高めるように選択することができる。一部の実施形態では、長さＬ、及び／又は、幅若しくは直径Ｗは、高い電流が流れている間に、電池１０の他の領域（例えば、ハウジング１８）の温度が著しく上昇せずに、ヒューズ素子４４の温度（及び、一部の実施形態では、ヒューズ素子４４周辺の温度）が著しく上昇するように選択することができる。したがって、電池１０を流れる電流を妨害するヒューズ４０の力は、電池１０全体の温度に依存しないでよい。結果として、特定の実施形態では、ヒューズ４０は、電池１０全体の温度の上昇に依存せずに、比較的迅速に電池１０を流れる電流を遅くするか、又は停止させることができる。
【００３６】
一部の実施形態では、長さＬは、少なくとも約０．５ミリメートル（例えば、少なくとも約０．７ミリメートル、少なくとも約０．９ミリメートル、少なくとも約１ミリメートル、少なくとも約２ミリメートル、少なくとも約３ミリメートル、少なくとも約４ミリメートル、少なくとも約５ミリメートル、少なくとも約１０ミリメートル、少なくとも約１５ミリメートル、少なくとも約２０ミリメートル、少なくとも約２５ミリメートル）、及び／又は約３０ミリメートル以下（約２５ミリメートル以下、約２０ミリメートル以下、約１５ミリメートル以下、約１０ミリメートル以下、約５ミリメートル以下、約４ミリメートル以下、約３ミリメートル以下、約２ミリメートル以下、約１ミリメートル以下、約０．９ミリメートル以下、約０．７ミリメートル以下）にすることができる。
【００３７】
特定の実施形態では、幅又は直径Ｗは、少なくとも０．００１ミリメートル（例えば、少なくとも約０．０１ミリメートル、少なくとも約０．０２ミリメートル、少なくとも約０．０３ミリメートル、少なくとも約０．０４ミリメートル、少なくとも約０．０５ミリメートル、少なくとも約０．１ミリメートル、少なくとも約０．２ミリメートル、少なくとも約０．３ミリメートル、少なくとも約０．４ミリメートル、少なくとも約０．５ミリメートル、少なくとも約０．７ミリメートル、少なくとも約０．９ミリメートル、少なくとも約１ミリメートル、少なくとも約１．２ミリメートル、少なくとも約１．４ミリメートル）、及び／又は約１．５ミリメートル以下（例えば、約１．４ミリメートル以下、約１．２ミリメートル以下、約１ミリメートル以下、約０．９ミリメートル以下、約０．７ミリメートル以下、約０．５ミリメートル以下、約０．４ミリメートル以下、約０．３ミリメートル以下、約０．２ミリメートル以下、約０．１ミリメートル以下、約０．０５ミリメートル以下、約０．０４ミリメートル以下、約０．０３ミリメートル以下、約０．０２ミリメートル以下、約０．０１ミリメートル以下）にすることができる。
【００３８】
一部の実施形態では（例えば、ヒューズ素子４４に銅が含まれている一部の実施形態では）、長さＬは約２ミリメートル、及び／又は、幅若しくは直径Ｗは約０．０４ミリメートルにすることができる。
【００３９】
ヒューズ素子４４は、１つの材料又は１つ超の材料から形成させることができる。前記材料は、例えば、温度が上昇する速度、固有抵抗、融点、及び／又は機械的強度などに基づいて選択することができる。特定の実施形態では、ヒューズ素子４４には、１つ以上の金属（例えば、銅、金、ニッケル）及び／又は金属合金（例えば、ニッケル合金）を含めることができる。一部の実施形態では、ヒューズ素子４４には、銀メッキ金属のようなメッキ金属を含めることができる。例えば、ヒューズ素子４４には、銀メッキした銅を含めることができる。特定の実施形態では、ヒューズ素子４４にはクロムを含めることができる。一部の実施形態では、ヒューズ素子４４には、電池１０の作動中にヒューズ素子４４による水素ガス発生がほとんど無いか、全く無いように選択した１つ以上の材料を含めることができる。
【００４０】
特定の実施形態では、ヒューズ素子４４には、比較的融点が高い１つ以上の材料を含めることができる。例えば、標準的な作動条件のもと（例えば、約２５℃、約３０℃）でヒューズ４０を不活性化せずに、電池１０が作動するのを可能とする。一部の実施形態では、ヒューズ素子４４には、融点が少なくとも約２００℃（例えば、少なくとも約３００℃、少なくとも約４００℃、少なくとも約５００℃、少なくとも約６００℃、少なくとも約８００℃、少なくとも約１０００℃、少なくとも約１１００℃、少なくとも約１２００℃、少なくとも約１４００℃、少なくとも約１６００℃、少なくとも約１８００℃、少なくとも約１９００℃）、及び／又は約２０００℃以下（例えば、約１９００℃以下、約１８００℃以下、約１６００℃以下、約１４００℃以下、約１２００℃以下、約１１００℃以下、約１０００℃以下、約８００℃以下、約６００℃以下、約５００℃以下、約４００℃以下、約３００℃以下）である１つ以上の材料を含めることができる。例えば、ヒューズ素子４４には、融点が約５００℃〜約１２００℃（例えば、約８００℃〜約１１００℃、約８００℃、約１０６４℃、１０８３℃）である１つ以上の材料を含めることができる。一部の実施形態では、ヒューズ素子４４には、融点が約１９００℃である１つ以上の材料を含めることができる。
【００４１】
特定の実施形態では、ヒューズ素子４４の抵抗値は約５０ミリオーム以下（例えば、約２５ミリオーム以下、約１８ミリオーム以下、約１５ミリオーム以下、約１０ミリオーム以下、約５ミリオーム以下）にすることができる。
【００４２】
一部の実施形態では、ハウジング１８は比較的低温である一方で、ヒューズ素子４４は比較的高温で溶解するように選択させることができる。例えば、特定の実施形態では、ハウジング１８が９０℃以下（例えば、約８７℃以下、約８０℃以下、約７９℃以下、約７０℃以下、約６０℃以下、約５０℃以下、約４０℃以下、約３０℃以下、約２５℃以下）の温度である一方で、ヒューズ素子４４は少なくとも約２００℃（例えば、少なくとも約３００℃、少なくとも約４００℃、少なくとも約５００℃、少なくとも約６００℃、少なくとも約８００℃、少なくとも約１０００℃、少なくとも約１１００℃、少なくとも約１２００℃、少なくとも約１４００℃、少なくとも約１６００℃、少なくとも約１８００℃、少なくとも約１９００℃）の温度で溶解するように選択させることができる。一部の実施形態では、ハウジング１８が約２０℃〜約２５℃（例えば、約２３℃〜約２４℃）の温度である一方で、ヒューズ素子４４は溶解することができる。
【００４３】
一部の実施形態では、ヒューズ素子４４を流れる電流が少なくとも約５アンペア（例えば、少なくとも約６アンペア、少なくとも約７アンペア、少なくとも約８アンペア、少なくとも約９アンペア、少なくとも約１０アンペア、少なくとも約１１アンペア、少なくとも約１２アンペア、少なくとも約１３アンペア、少なくとも約１４アンペア、少なくとも約１５アンペア、少なくとも約１６アンペア、少なくとも約１７アンペア、少なくとも約１８アンペア、少なくとも約１９アンペア）、及び／又は約２０アンペア以下（例えば約１９アンペア以下、約１８アンペア以下、約１７アンペア以下、約１６アンペア以下、約１５アンペア以下、約１４アンペア以下、約１３アンペア以下、約１２アンペア以下、約１１アンペア以下、約１０アンペア以下、約９アンペア以下、約８アンペア以下、約７アンペア以下、約６アンペア以下）である際に、ヒューズ素子４４が溶解するように選択させることができる。例えば、ヒューズ素子４４を流れる電流が約５アンペア、約６アンペア、約７アンペア、約８アンペア、約９アンペア、約１０アンペア、約１１アンペア、約１２アンペア、約１３アンペア、約１４アンペア、約１５アンペア、約１６アンペア、約１７アンペア、約１８アンペア、約１９アンペア、約２０アンペアである際、ヒューズ素子４４が溶解するように選択させてよい。
【００４４】
一部の実施形態では、ヒューズ素子４４は少なくとも５アンペア及び／又は約２０アンペア以下（例えば、約１３アンペア）の電流をヒューズ素子４４に流すことで溶解させることができる。
【００４５】
一部の実施形態では、電流が少なくとも０．０５秒（少なくとも約０．０１秒、少なくとも約０．０４秒、少なくとも約０．１秒、少なくとも約０．５秒、少なくとも約１秒、少なくとも約２秒、少なくとも約３秒、少なくとも約４秒、少なくとも約５秒、少なくとも約１０秒、少なくとも約１５秒、少なくとも約２０秒、少なくとも約４０秒）及び／又は約６０秒以下（例えば、約４０秒以下、約２０秒以下、約１５秒以下、約１０秒以下、約５秒以下、約４秒以下、約３秒以下、約２秒以下、約１秒以下、約０．５秒以下、約０．１秒以下、約０．０４秒以下、約０．０１秒以下）にわたってヒューズ素子４４を流れた後、ヒューズ素子が溶解するように選択させることができる。
【００４６】
特定の実施形態では、１０アンペアの電流が少なくとも０．０５秒（少なくとも約０．０１秒、少なくとも約０．０４秒、少なくとも約０．１秒、少なくとも約０．５秒、少なくとも約１秒、少なくとも約２秒、少なくとも約３秒、少なくとも約４秒、少なくとも約５秒、少なくとも約１０秒、少なくとも約１５秒、少なくとも約２０秒、少なくとも約４０秒）及び／又は約６０秒以下（例えば、約４０秒以下、約２０秒以下、約１５秒以下、約１０秒以下、約５秒以下、約４秒以下、約３秒以下、約２秒以下、約１秒以下、約０．５秒以下、約０．１秒以下、約０．０４秒以下、約０．０１秒以下）にわたってヒューズ素子４４を流れた後、ヒューズ素子は溶解することができる。
【００４７】
特定の実施形態では、ヒューズ素子４４は、約１０秒（例えば、少なくとも約１５秒、少なくとも約２０秒、少なくとも約３０秒、少なくとも約４０秒、少なくとも約５０秒）、及び／、又は約６０秒未満（例えば、約５０秒以下、約４０秒以下、約３０秒以下、約２０秒以下、約１５秒以下）にわたってヒューズ素子４４を電流が流れることで溶解することができる。
【００４８】
一部の実施形態では、ヒューズ素子４４は、１３アンペアの電流をヒューズ素子４４に約１４ミリ秒又は約４０ミリ秒にわたって流すことで溶解することができる。
【００４９】
一部の実施形態では、電池１０の作動中に、ヒューズ素子４４の温度は少なくとも約１００℃（例えば、少なくとも約２００℃、少なくとも約３００℃、少なくとも約５００℃、少なくとも約７００℃、少なくとも約９００℃、少なくとも約１０００℃、少なくとも約１１００℃、少なくとも約１３００℃、少なくとも約１５００℃、少なくとも約１７００℃、少なくとも約１９００℃）、及び／又は約２０００℃以下（例えば、約１９００℃以下、約１７００℃以下、約１５００℃以下、約１３００℃以下、約１１００℃以下、約９００℃以下、約７００℃以下、約５００℃以下、約４００℃以下、約３００℃以下、約２００℃以下）上昇させることができる。特定の実施形態では、ヒューズ素子の温度が上昇する一方で、ハウジング１８の温度は、約８０℃以下（例えば、約７０℃以下、約６０℃以下、約５０℃以下、約４０℃以下、約３０℃以下、約２０℃以下、約１０℃以下、約５℃以下）上昇させることができる。一部の実施形態では、ハウジング１８の温度が全く上昇しないが、ヒューズ素子４４の温度は上昇することができる。
【００５０】
特定の実施形態では、ヒューズ素子４４の１つ以上の態様（例えば、長さＬ、幅又は直径Ｗ、ヒューズ素子４４を形成する材料）は、通常の製品使用中に起こり得る高過渡電流状態中に電池１０が不活性化されないように選択することができる。例えば、電池の挿入中及び／又は機器における過酷な使用状態中に、高過渡電流状態が発生する可能性がある。例えば、モーターは、比較的低温で使用すると、開始時に比較的高い電流を引き込み、その後に低い電流を引き込むと思われる。
【００５１】
ヒューズ４０の定格電流は、電池１０の使用中における所望の引き込み電流に基づいて選択することができる。例えば、一部の実施形態では、ヒューズ４０の定格電流は、電池１０の使用中に所望の消費電流を超えるように選択することができる。一般的に、ヒューズの定格電流が上昇すると、ヒューズの抵抗は上昇する可能性がある。特定の実施形態では、ヒューズ４０の定格電流は、例えば約４アンペアにすることができる。
【００５２】
市販のヒューズの一例は、イリノイ州デスプレーンズのリトルヒューズ社（Littelfuse）（登録商標）のモデル２５１  ４．０アンプピコヒューズ（amp pico fuse）である。
【００５３】
上述のように、ヒューズ４０には、ヒューズ素子４４が含まれているのに加えて、ヒューズ素子４４を構造的に支えることが可能なマトリクス４８も含まれている。マトリクス４８には、機械的強度を有するマトリクスを提供するように選択した１つ以上の材料を含めることができる。一部の実施形態では、マトリクス４８には、１つ以上の絶縁体を含めることができる（例えば、絶縁体から形成させることができる）。本明細書で使用する時、絶縁体は、抵抗値が少なくとも１×１０５Ωセンチメートルである材料にすることができる。絶縁体の例としては、プラスチック、ガラス、セラミックス、及びこれらの組み合わせが挙げられる。一部の実施形態では、マトリクス４８には１つ以上のエポキシを含めることができる。特定の実施形態では、マトリクス４８には、化学的に不活性なコーティングで覆われている１つ以上の材料を含めることができる（例えば、前記材料から形成させることができる）。一部の実施形態では、マトリクス４８には、スリーブ５２と同様の１つ以上の材料を含めることができる（例えば、前記材料から形成させることができる）。
【００５４】
特定の実施形態では、マトリクス４８は、第１の部分３２及び／又は第２の部分３４に取り付けることができる。マトリクス４８は、例えば、接着剤を使用して第１の部分３２及び／又は第２の部分３４に取り付けることができる。
【００５５】
図１及び２に示したように、スリーブ５２はヒューズ４０及び電流コレクタ２０の細長い本体３０の一部分に巻きつけられており、アノード１４に浸漬される。１つ以上の絶縁体が含まれている（例えば、絶縁体から形成されている）スリーブ５２は、ヒューズ素子４４を短絡することで、電流がヒューズ素子４４を回避する可能性を制限することができる。絶縁体の例としては、プラスチック、ガラス、セラミックス、及びこれらの組み合わせが挙げられる。一部の実施形態では、スリーブ５２には１つ以上のエポキシを含めることができる。特定の実施形態では、スリーブ５２には、化学的に不活性なコーティングで覆われている１つ以上の材料を含めることができる（例えば、前記材料から形成させることができる）。一部の実施形態では、スリーブ５２には１つ以上の熱収縮材料を含めることができる。熱収縮材は、スリーブ５２が熱収縮性となり、電流コレクタ２０の細長い本体３０に巻き付くことを可能にすることができる。
【００５６】
特定の実施形態では、スリーブ５２は、細長い本体３０の第１の部分３２及び／又は第２の部分３４に取り付け、及び／又はマトリクス４８に取り付けることができる。スリーブ５２は、例えば、接着剤を使用して第１の部分３２、第２の部分３４、及び／又はマトリクス４８に取り付けることができる。特定の実施形態では、スリーブ５２はマトリクス４８と一体形成させることができる。
【００５７】
電流コレクタ２０の細長い本体３０の第１の部分３２及び／又は第２の部分３４には、同じ材料又は異なる材料を含めることができる（例えば、同じ材料又は異なる材料から形成させることができる）。一部の実施形態では、第１の部分３２及び／又は第２の部分３４には、１つ以上の金属、及び／又は銅又は黄銅（例えば、６０％の亜鉛及び４０％の銅）などの金属合金を含めることができる。前記金属及び／又は金属合金は、メッキすることができる（例えばスズメッキ）。特定の実施形態では、第１の部分３２及び／又は第２の部分３４には、スズメッキ銅を含めることができる。一部の実施形態では、前記金属及び／又は金属合金は、アノード１４の自己放電を促進する可能性を制限し、及び／又は電池１０に著しい抵抗を付加する可能性を制限するように選択することができる。特定の実施形態では、第１の部分３２及び／又は第２の部分３４には、亜鉛アノードスラリーと適合するように選択した１つ以上の材料を含めることができる。
【００５８】
ヒューズ素子４４は、例えば、はんだ付けによって電流コレクタ２０の細長い本体３０の第１の部分３２及び／又は第２の部分３４に取り付けることができる。
【００５９】
カソード１２には、少なくとも１つ（例えば、２つ、３つ）のカソード活性物質が含まれている。一部の実施形態では、カソード１２には更に、少なくとも１つの導電性助剤及び／又は少なくとも１つの結合剤を含めることができる。また、電解質はカソード１２を通して分散されている。カソード１２の構成要素に関しては、本明細書で提示する重量百分率は、電解質がカソード１２を通して分散された後に測定する。
【００６０】
一部の実施形態では、カソード活性物質は、酸化マンガン、例えば二酸化マンガン（ＭｎＯ２）にすることができる。二酸化マンガンは、電解合成ＭｎＯ２（ＥＭＤ）、化学合成ＭｎＯ２（ＣＭＤ）、又はＥＭＤとＣＭＤとのブレンドにすることができる。二酸化マンガンの販売業者としては、カーマギー社（Kerr-McGee Corp.）（例えば、トロナＤ（Trona D）及び高圧ＥＭＤ（high-power EMD）の製造会社）、東ソー社（Tosoh Corp.）、デルタマンガン（Delta Manganese）、デルタＥＭＤ社（Delta EMD Ltd.）、三井化学（Mitsui Chemicals）、ＥＲＡＣＨＥＭ、及び、ＪＭＣが挙げられる。特定の実施形態では、カソード１２には、二酸化マンガン（例えばＥＭＤ）を約８０重量％〜約８８重量％（例えば、約８２重量％〜約８６重量％）含めることができる。
【００６１】
他のカソード活性物質の例としては、酸化銅（例えば、酸化第二銅（ＣｕＯ）、酸化第一銅（Ｃｕ２Ｏ））；水酸化銅（例えば、水酸化第二銅（Ｃｕ（ＯＨ）２）、水酸化第一銅（cuprous hydroxide）（Ｃｕ（ＯＨ）））；ヨウ素酸第二銅（Ｃｕ（ＩＯ３）２）；ＡｇＣｕＯ２；ＬｉＣｕＯ２；Ｃｕ（ＯＨ）（ＩＯ３）；Ｃｕ２Ｈ（ＩＯ６）；銅含有金属酸化物又はカルコゲニド；ハロゲン化銅（例えば、ＣｕＣｌ２）；及び／又は銅マンガン酸化物（例えば、Ｃｕ（ＭｎＯ４）２）が挙げられる。酸化銅は、化学量論的（例えば、ＣｕＯ）又は非化学量論的（例えば、ＣｕＯｘ、この際、０．５≦ｘ≦１．５）にすることができる。カソード活性物質の別の例は、Ｃｕ６ＩｎＯ８Ｃｌである。
【００６２】
カソード活性物質の更なる例としては、オキソ水酸化ニッケル（ＮｉＯＯＨ）のようなニッケルが含まれているカソード活性物質が挙げられる。オキソ水酸化ニッケルとしては、例えば、β−オキソ水酸化ニッケル、オキソ水酸化コバルト被覆β−オキソ水酸化ニッケル、γ−オキソ水酸化ニッケル、オキソ水酸化コバルト被覆γ−オキソ水酸化ニッケル、β−オキソ水酸化ニッケル及びγ−オキソ水酸化ニッケルの固溶体、又はβ−オキソ水酸化ニッケル及びγ−オキソ水酸化ニッケルのオキソ水酸化コバルト被覆固溶体が挙げられる。
【００６３】
カソード活性物質の更なる例としては、５価のビスマス含有金属酸化物が含まれているカソード活性物質が挙げられる。
【００６４】
特定の実施形態では、カソード１２は多孔質にすることができる。多孔質カソードには、例えば、上述のカソード活性物質（例えば、ＥＭＤ、ＮｉＯＯＨ）を１つ以上含めることができる。
【００６５】
導電助剤は、カソード１２の電子伝導性を増大させることができる。導電助剤の一例は炭素粒子である。炭素粒子は、カソードに用いられる従来の炭素粒子のいずれかにすることができる。炭素粒子は、例えばグラファイト粒子にすることができる。カソード１２に用いられるグラファイト粒子は、カソードに用いられるグラファイト粒子のいずれかにすることができる。前記粒子は、合成、非合成、又は合成と非合成のブレンドにすることができ、これらは膨張又は非膨張性にすることができる。特定の実施形態では、グラファイト粒子は、非合成、非膨張グラファイト粒子である。こうした実施形態では、グラファイト粒子の平均粒径は、シンパテック（Sympatec）ヘリオス（HELIOS）分析装置を用いて測定した場合で約２０μ未満（例えば、約２μ〜約１２μ、約５μ〜約９μ）にすることができる。グラファイト粒子は、例えば、ブラジリアンナショナルデグラファイト（Brazilian Nacional de Grafite）（ブラジルミナスジェライス州イタペシリカ、（ＭＰ−０７０２Ｘ））、又は日本の株式会社中越黒鉛工業所（Chuetsu Graphite Works, Ltd.）（中越等級（Chuetsu grades）ＷＨ−２０Ａ及びＷＨ−２０ＡＦ）から得ることができる。カソード１２には、例えば、グラファイト粒子を約３重量％〜約９重量％（例えば、約４重量％〜約７重量％）含めてよい。一部の実施形態では、カソード１２には、グラファイト粒子を約４重量％〜約９重量％（例えば約４重量％〜約６．５重量％）含めることができる。
【００６６】
導電助剤の別の例は炭素繊維であり、例えば、米国特許第６，８５８，３４９号（ルオ（Luo）他）、２００２年１１月２１日に公開された「電池カソード（Battery Cathode）」という名称の米国特許出願公開番号２００２／０１７２８６７Ａ１号（アングリン（Anglin）に記載されているものである。一部の実施形態では、カソード１２には、炭素繊維を約２重量％未満（例えば、約１．５重量％未満、約１重量％未満、約０．７５重量％未満、約０．５重量％未満）、及び／又は約０．１重量％超（例えば、約０．２重量％超、約０．３重量％超、約０．４重量％超、約０．４５重量％超）含めることができる。
【００６７】
特定の実施形態では、カソード１２には、１つ以上の全導電性助剤を約１重量％〜約１０重量％含めることができる。
【００６８】
カソードは、カソード物質を電流コレクタ上にコーティングし、乾燥させた後、コーティングした電流コレクタをカレンダ処理することによって作製することができる。カソード物質は、カソード活性物質を、結合剤、溶媒／水、及び炭素源のような他の構成要素と共に混合することにより調製することができる。例えば、ＭｎＯ２のようなカソード活物質は、炭素（例えば、黒鉛、アセチレンブラック）と組み合わせるとともに、少量の水と混合して、カソードスラリーを形成させてもよい。次に、電流コレクタをカソードスラリーでコーティングして、カソードを形成することができる。
【００６９】
結合剤の例としては、ポリエチレン粉末、ポリアクリルアミド、ポルトランドセメント（Portland cement）及びフルオロカーボン樹脂、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が挙げられる。ポリエチレン結合剤の例は、商標名コアシレンＨＡ−１６８１（Coathylene HA-1681）（ヘキスト（Hoechst）から入手可能）として販売されている。カソード１２には、例えば結合剤を最大約２重量％（例えば結合剤を最大約１重量％）含めてよい。特定の実施形態では、カソード１２には、結合剤を約０．１重量％〜約２重量％（例えば、約０．１重量％〜約１重量％）含めることができる。
【００７０】
カソード１２には、他の添加剤を含めることができる。添加剤は、例えば米国特許第５，３４２，７１２号（ミエツコウスカ（Mieczkowska）他）に開示されている。一部の実施形態では、カソード１２には、二酸化チタン（ＴｉＯ２）を含めることができる。特定の実施形態では、カソード１２には、ＴｉＯ２を約０．１重量％〜約２重量％（例えば約０．２重量％〜約２重量％）含めることができる。
【００７１】
カソード（例えば、カソード活性物質）は、例えば、２００４年１２月２日に公開された「平面ハウジング及びオキソ水酸化ニッケルカソードを有するアルカリ電池（Alkaline Cell With Flat Housing and Nickel Oxyhydroxide Cathode）」という名称の米国特許出願公開番号第２００４／０２３７２９３Ａ１号（ダーコット（Durkot）他）、２００４年１０月７日に公開された「オキソ水酸化ニッケルカソード及び亜鉛アノードを備えるアルカリ電池（Alkaline Battery Including Nickel Oxyhydroxide Cathode and Zinc Anode）」という名称の米国特許出願公開番号第２００４／０１９７６５６Ａ１号（ダーコット（Durkot）他）、２００４年４月２２日に公開された「電池の作成方法（Method of Making a Battery）」という名称の米国特許出願公開番号第２００４／００７６８８１Ａ１号（ボーデン（Bowden））他）、２００５年６月２３日に公開された「電池カソード（Battery Cathode）」という名称の米国特許出願公開番号第２００５／０１３６３２８Ａ１号（エイレム（Eylem）他）、２００４年３月４日に公開された「オキソ水酸化ニッケルカソード及び亜鉛アノードを備えるアルカリ電池（Alkaline Battery Including Nickel Oxyhydroxide Cathode and Zinc Anode）」という名称の米国特許出願公開番号第２００４／００４３２９２Ａ１号（クリスチャン（Christian））他）、２００４年１０月１４日に公開された「オキソ水酸化ニッケルの調製（Preparation of Nickel Oxyhydroxide）」という名称の米国特許出願公開番号第２００４／０２０２９３１Ａ１号（クリスチャン（Christian））他）、２００５年３月１７日に公開された「ビスマス金属酸化物を含有するアルカリ一次電池（Primary Alkaline Battery Containing Bismuth Metal Oxide）」という名称の米国特許出願公開番号第２００５／００５８９０３Ａ１号（エイレム（Eylem）他）、２００５年３月１７日
に公開された「ビスマス金属酸化物を含有するアルカリ一次電池（Primary Alkaline Battery Containing Bismuth Metal Oxide）」という名称の米国特許出願公開番号第２００５／００５８９０２Ａ１号（ワング（Wang）他）」、及び、米国特許第６，２０７，３２２号（ケルセー（Kelsey）他）に記載されている。
【００７２】
カソード１２を通して分散される電解質（及び／又は電池１０の残りで用いられる電解質）は、電池で用いられる電解質のいずれかにすることができる。ある実施形態では、カソード１２には、電解質を約５重量％〜約８重量％（例えば、約６重量％〜約７重量％）含めることができる。電解質は水性又は非水性にすることができる。水性電解質は、アルカリ性溶液、例えば水性水酸化物溶液（例えば、ＬｉＯＨ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ）、又は水酸化物溶液の混合物（例えば、ＮａＯＨ／ＫＯＨ）にすることができる。例えば、水性水酸化物溶液には、水酸化物物質を約３３重量％〜約４０重量％、例えば約９ＮのＫＯＨ（約３７重量％ＫＯＨ）を含めることができる。ある実施形態では、電解質には、酸化亜鉛を最大約４重量％（例えば約２重量％）含めることもできる。
【００７３】
電解質には、他の添加剤を含めることができる。例としては、電解質には、電解質中のカソード活性物質の溶解度を低減させる（例えば抑える）可溶性物質（例えばアルミニウム物質）を含めることができる。特定の実施形態では、電解質には、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、アルカリ金属アルミン酸塩、アルミニウム金属、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ金属炭酸塩、又はこれらの混合物のうちの１つ以上を含めることができる。電解質添加剤は、例えば、２００４年９月９日に公開された「電池（Battery）」という名称の米国特許出願公開番号第２００４／０１７５６１３Ａ１号（エイレム（Eylem）他）に記載されている。
【００７４】
ハウジング１８は、電池に一般的に用いられるようなハウジングにすることができる。図示したように、ハウジング１８は円筒状ハウジングである。しかしながら、角柱状ハウジングのような他の形状をしているハウジングも使用することができる。ある実施形態では、ハウジング１８は、ニッケル、ニッケルメッキ鋼（例えば、ニッケルメッキ冷延鋼）、ステンレス鋼、アルミニウムステンレスクラッド鋼、アルミニウム、又はアルミニウム含有合金のような金属又は金属合金から作製することができる。特定の実施形態では、ハウジング１８は、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリスルフォン、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）、又はポリアミドのようなプラスチックから作製することができる。
【００７５】
ある実施形態では、ハウジング１８には、内部金属壁及び熱収縮性プラスチックのような外部電気非導電性材を含めることができる。任意に、導電性材料の層は内壁とカソード１２の間に配置することができる。この層は、内壁の内面に沿って、カソード１２の周囲に沿って、又は、その両方に配置してもよい。この導電性層は、例えば、炭素質材（例えば、グラファイト）から形成させることができる。こうした材料としては、例えばＬＢ１０００（ティムカル（Timcal））、エクココート２５７（Eccocoat 257）（Ｗ．Ｒ．グレース社（W.R. Grace & Co.））、エレクトロダグ１０９（Electrodag 109）（アチソン・コロイド社（Acheson Colloids Co.））、エレクトロダグ１１２（Electrodag 112）（アチソン（Acheson））、バニーハイト５０００（Varniphite 5000）（日本（Nippon））、ＥＢ０００５（アチソン（Acheson））が挙げられる。導電性層を加える方法は、例えば、カナダ特許第１，２６３，６９７号に開示されている。
【００７６】
アノード１４は、電池のアノードに用いられる亜鉛物質のいずれかから形成させることができる。例えば、アノード１４は、亜鉛金属粒子、ゲル化剤、及び気泡発生阻害物質のような微量の添加剤が含まれている亜鉛ゲルにすることができる。加えて、電解質の一部をアノード全体に分散させる。
【００７７】
亜鉛粒子は、ゲルアノードに使用される亜鉛粒子（例えば、亜鉛微粒子）のいずれかにすることができる。亜鉛粒子の例としては、米国特許第６，２８４，４１０号（ダーコット（Durkot）他）、米国特許第６，５２１，３７８号（ダーコット（Durkot）他）に記載されたものが挙げられる。特定の実施形態では、アノード１４には球形の亜鉛粒子を含めることができる。球形の亜鉛粒子は、例えば、２００４年１２月２３日に公開された「電池のアノード（Anode for Battery）」という名称の米国特許出願公開番号第２００４／０２５８９９５Ａ１号（コスタンゾ（Costanzo）他）に記載されている。亜鉛粒子は、亜鉛合金（例えば、数百ｐｐｍのインジウム及びビスマスが含まれているもの）にすることができる。アノード１４には、例えば、亜鉛粒子を約４０重量％〜約９０重量％（例えば、約６７重量％〜約８０重量％）含めてよい。
【００７８】
ゲル化剤の例としては、ポリアクリル酸、グラフトスターチ材、ポリアクリル酸の塩、ポリアクリレート、カルボキシメチルセルロース、またはこれらを組み合わせたものが挙げられる。ポリアクリル酸の例としては、カーボポール（Carbopol）９４０及び９３４（ノベオン社（Noveon Inc.）から入手可能）及びポリゲル４Ｐ（Polygel 4P）（３Ｖから入手可能）が挙げられる。グラフトスターチ材の例は、ウォーターロックＡ２２１（Waterlock A221）（アイオワ州マスカティーンのグレインプロセッシング社（Grain Processing Corporation）から入手可能）である。ポリアクリル酸の塩の例は、アルコソルブ（Alcosorb）Ｇ１（チバスペシャルティーズ（Ciba Specialties）から入手可能）である。アノード１４には、例えばゲル化剤を約０．１重量％〜約１重量％含めてよい。
【００７９】
ガス発生抑制剤は、ビスマス、スズ、鉛、インジウムなどの無機物質にすることができる。あるいは、ガス発生抑制剤は、リン酸エステル、イオン性界面活性剤、又は非イオン性界面活性剤などの有機化合物にすることができる。無機界面活性剤の例は、例えば米国特許第４，７７７，１００号（チャリルポイル（Chalilpoyil）他）に開示されている。
【００８０】
セパレータ１６は、電気化学電池（例えば、アルカリ電池）に使用される任意の標準的なセパレータ材料から形成させることができる。例えば、セパレータ１６は、ポリプロピレン（例えば不織ポリプロピレン又は微孔性ポリプロピレン）、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド（例えば、ナイロン）、ポリスルフォン、ポリ塩化ビニル、又はこれらの組み合わせから形成させることができる。ある実施形態では、セパレータ１６には、１層の不織布材料と組み合わせたセロハン層を含めることができる。不織布材には、例えばポリビニルアルコール及び／又はレーヨンを含めることができる。
【００８１】
シール２２は、例えば、ポリマー（例えば、ナイロン）から作製することができる。
【００８２】
キャップ２４は、例えば、アルミニウム、ニッケル、チタン、又は鋼のような金属又は金属合金から作製することができる。
【００８３】
ある実施形態では、電池１０には、アノード１４により電池の中に発生する場合がある（例えば、アノード１４が亜鉛を含む場合）水素ガスの量を低下させるために、水素再結合触媒を含めることができる。水素再結合触媒は、例えば、米国特許第６，５００，５７６号（デイビス（Davis）他）及び米国特許第３，８９３，８７０号（コザワ（Kozawa））に記載されている。あるいは、電池１０は更に、米国特許第５，３００，３７１号（トマンチュゲル（Tomantschger）他）に記載されているような圧力活性化バルブ又は通気孔を含めて構築させることができる。
【００８４】
本明細書に提示した電池構成要素の重量百分率は、電解質溶液が電池の中に分散された後に測定したものである。
【００８５】
電池１０は、一次電気化学電池又は二次電気化学電池にすることができる。一次電池とは、１度だけ放電させ（例えば、完全に消費されるまで放電させ）、その後廃棄するものを意味する。一次電池は、再充電させることは意図していない。一次電池は、例えば、デヴィッド・リンデン（David Linden）の電池ハンドブック（Handbook of Batteries）（マグローヒル（McGraw-Hill）、第２版、１９９５年）に記載されている。二次電気化学電池は、多数回（例えば５０回超、１００回超、又はそれより多くの回数）再充電することができる。ある実施形態では、二次電池には、相対的に頑健なセパレータ、例えば多くの層を備えているセパレータ及び／又は相対的に厚いセパレータを含めることができる。二次電池はまた、電池の中で生じ得る膨張のような変化に適応する設計にすることもできる。二次電池は、例えば、ファルク（Falk）及びサルキンド（Salkind）の「アルカリ蓄電池（Alkaline Storage Batteries）」（ジョンワイリーアンドサンズ社（John Wiley & Sons, Inc.）、１９６９年）、米国特許第３４５，１２４号（バーロイ（Virloy）他）に記載されている。
【００８６】
電池１０は、様々な異なる電圧（例えば、１．５Ｖ、３．０Ｖ、４．０Ｖ）のうちのいずれかにすることができ、及び／又は、例えば、ＡＡ、ＡＡＡ、ＡＡＡＡ、Ｃ又はＤ電池にすることができる。電池１０は、円筒形であるが、一部の実施形態では、電池は非円筒形にすることができる。例えば、電池は、コイン電池、ボタン電池、ウエハー電池、又は長円形電池（racetrack-shaped cell）にすることができる。ある実施形態では、電池は柱状にすることができる。特定の実施形態では、電池には硬質積層セル構造又は可撓性袋、外囲器又はバッグ状セル構造を持たせることができる。ある実施形態では、電池にはらせん状に巻かれた構造、又は平板構造を持たせることができる。電池は、例えば、米国特許第４，６２２，２７７号（ベッダー（Bedder）他）、米国特許第４，７０７，４２１号（マクベイ・ジュニア（McVeigh, Jr.）他）、米国特許第６，００１，５０４号（バストン（Batson）他）、２００３年９月３０日に出願された「電池（Batteries）」という名称の米国特許出願公開番号第１０／６７５，５１２号（ベルコウィッツ（Berkowitz）他）、２００４年３月１５日に出願された「非水性電気化学電池（Non-Aqueous Electrochemical Cells）」という名称の米国特許出願公開番号第１０／８００，９０５号（トティア（Totir）他）、例えば、２００４年１２月２日に公開された「平面ハウジング及びオキソ水酸化ニッケルを有するアルカリ電池（Alkaline Cell With Flat Housing and Nickel Oxyhydroxide Cathode）」という名称の米国特許出願公開番号第２００４／０２３７２９３Ａ１号（ダーコット（Durkot）他）、２００５年５月２６日に出願された「アルミニウム部材を含む電池（Battery Including Aluminum Component）」という名称の米国特許出願公開番号第２００５／０１１２４６７Ａ１号（ベルコウィッツ（Berkowitz）他）に記載されている。
【００８７】
電池（例えば、円筒型電池）は、例えば、アノード、セパレータ、及びカソードを共に巻き、これらをハウジング内に設置することにより調製することができる。その後、ハウジング（アノード、カソード、及びセパレータが含まれている）に、電解溶液を充填してから、例えば、キャップ及び円形絶縁ガスケットで気密密閉することができる。
【００８８】
一部の実施形態では、電池（例えば、円筒型電池）は、ロールの一端から軸方向に伸びているカソード電流コレクタの一部と共に、アノード、カソード及びセパレータを共にらせん状に巻くことにより調製することができる。ロールから伸びている電流コレクタの部分には、カソード活物質を含めないことができる。電流コレクタを外部接点に接続するために、電流コレクタの露出端部を外部電池接点と電気的に接触している金属タブに溶接させることができる。グリッドは、機械方向、引張方向、機械方向と垂直、又は引張方向と垂直に巻くことができる。グリッド及びタブアセンブリの伝導度を最小限に抑えるために、タブをグリッドに溶接することができる。あるいは、電流コレクタの露出端部は、外部電池接点と電気的に接触しているプラスリード線と機械的に接触させる（すなわち溶接させない）ことも可能である。機械的接触部を備えており、溶接接触部を備えていない電池では、溶接接触部を備えている電池よりも必要な部品及び製造工程を少なくすることができる。特定の実施形態では、露出したグリッドをロールの中心に向かって曲げて、ロールの軸上のクラウンの最高点が円筒型電池の中心に対応する、ドーム又はクラウンを作り出すことによって、機械的接触の有効性を高めることができる。クラウンの構成では、成形されていない形態の場合よりも、グリッドが密集したストランド配置を備えることができる。クラウンは、規則正しく折り畳むことができ、クラウンの寸法は精密に制御することができる。
【００８９】
電気化学電池を組み立てる方法については、例えば、米国特許第４，２７９，９７２号（モーゼス（Moses））、米国特許第４，４０１，７３５号（モーゼス（Moses）他）、米国特許第４，５２６，８４６号（カーニー（Kearney）他）に記載されている。
【００９０】
特定の実施形態を記載してきたが、他の実施形態も可能である。
【００９１】
例としては、アノード電流コレクタ中に配置されているヒューズを備えている電池が記載されているが、特定の実施形態では、代替として又は付加的にカソード電流コレクタ中に配置されているヒューズを搭載することができる。
【００９２】
他の例としては、電流コレクタ中に配置されている電池が記載されているが、ある実施形態では、電池には、１つ以上の場所にヒューズを搭載することができる。例えば、ヒューズは、電池の領域のうち、電池の放電中に電池活性物質から電子が集められるいずれかの領域内に配置することができる。例えば、一部の実施形態では、ヒューズは電池のアノード（例えば、電池の正極）間に配置し、電池によって、前記アノードと機器の間を繋ぐことができる。特定の実施形態では、電池の端子（例えば、正極）にはヒューズを含めることができる。例えば、電池の端子はヒューズから形成させることができる。ある実施形態では、電池中のヒューズは、電池の１つの電極に接触するが、電池のもう１つの電極には接触しないようにできる。特定の実施形態では、多数（例えば、２つ、３つ、４つ、５つ、１０）の電気化学電池を一緒に使用して、電池パックを形成させることができる。１つ以上のヒューズを電池パック中の電気化学電池の間に配置することができる。
【００９３】
更なる例として、スリーブを備えている電池が記載されているが、特定の実施形態では電池にはスリーブが備わっていなくてもよい。ある実施形態では、電池には、スリームの形状をとらない１つ以上の絶縁体を含めることができる。例えば、電池には、電池の電流コレクタに取り付けられている１つ以上の絶縁体のストリップを含めることができる。
【００９４】
他の例としては、ある実施形態では、電池に多数（例えば、２つ、３つ、４つ、５つ）のヒューズを含めることができる。
【００９５】
追加的な例として、特定の実施形態では、電池には、米国特許第５，７５０，２７７号（ビュー（Vu）他）に記載されている熱活性化電流のうちの１つのような熱活性化電流を少なくとも１つ含めることができる。
【００９６】
他の例としては、特定の実施形態では、１つ以上の小型チップ型ヒューズを電池内で使用することができる。ある実施形態では、小型チップ型ヒューズは、１つ以上のスクリーン（例えば、電流コレクタとして提供される）及び／又は電池コネクタとともに使用することができる。特定の実施形態では、小型チップ型ヒューズは、電池と電池によって作動する機器の間の１つ以上の接触点に配置することができる。
【００９７】
追加的な例として、細長い本体を備えている電流コレクタと、細長い本体の２つの部分の間のヒューズが示されているが、特定の実施形態では、電流コレクタには異なる構造を持たせることができる。例えば、特定の実施形態では、電流コレクタはヒューズのみから形成させてよく、ヒューズから離れている細長い本体を含めなくてよい。ある実施形態では、ヒューズから伸びているリード線を電流コレクタとして使用することができる。リード線は、リード線と接触状態にある電極活性物質と反応しない可能性の高い１つ以上の材料（例えば、金属合金）から形成させることができる。特定の実施形態では、電流コレクタは、細長い本体の２つの部分の間の代わりに、細長い本体及び細長い本体の一端に配置されているヒューズから形成させることができる。
【００９８】
更なる例として、マトリクスを備えているヒューズが記載されているが、ある実施形態ではヒューズにはマトリクスが備わっていなくてもよい。例えば、特定の実施形態では、少なくとも一部分がヒューズ素子から形成されている電流コレクタに本体（例えば、細長い本体）を含めることができる。ある実施形態では、電流コレクタはヒューズ素子のみから形成させることができる。
【００９９】
特許出願、特許公報、及び特許など、本明細書で言及してきた全ての参考文献は、それらの全体を参照として組み込む。
【０１００】
他の実施形態は、請求項内に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】電池の実施形態の断面図。
【図２】図１の電池の構成要素の拡大図。
【図３】図１の電池の構成要素の拡大図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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