。在運樣的實施例中，多孔支撐結(jié) 構(gòu)可W說是包含多個孔，其中多個孔的每個孔具有孔體積，并且多個孔具有由每個的單個 孔體積的總和限定的總孔體積。在特定實施例中，至少大約50%、至少大約75%、至少大 約90%、至少大約99%，或者基本上全部的在組裝的電極內(nèi)的總孔體積可W被具有在大約 0. 1微米與大約10微米之間、或在大約1微米與大約3微米之間的橫截面直徑的孔限定。 在一些實施例中，在組裝的電極內(nèi)的孔的平均橫截面直徑為在大約0. 1微米與大約10微米 之間、或在大約1微米與大約3微米之間。 W例通常，在電極的孔內(nèi)的電極活性材料的缺乏下確定組裝的電極的孔隙度（例如， 孔的分布、孔尺寸的分布、空隙體積等）。運可W被實現(xiàn)，例如，通過從電極的孔去除電極活 性材料，并且隨后執(zhí)行壓隸儀法和/或在已經(jīng)將電極活性材料添加到電極之前，通過執(zhí)行 孔隙度測量法。
[0070] 在一些實施例中，組裝的電極包含具有相對均勻的橫截面直徑的孔。不希望受任 何理論的束縛，運樣的均勻性在貫穿多孔電極的體化Ulk)中維持相對一致的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性 是有用的。此外，將孔尺寸控制在相對窄范圍的能力可W允許并入大量的孔，其足夠大W 允許流體滲透（例如，電解質(zhì)滲透），同時維持足夠小的孔W保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在一些實施 例中，在組裝的電極內(nèi)的孔的橫截面直徑的分布可W具有小于大約50%、小于大約25%、 小于大約10%、小于大約5%、小于大約2%、或小于大約1%的多個孔的平均橫截面直徑的 標(biāo)準(zhǔn)差。標(biāo)準(zhǔn)差（小寫西格瑪）為在本領(lǐng)域中給定的通常意義，并且可W被計算為：
[0072]其中Di為孔i的橫截面直徑，DWg為多個孔的橫截面直徑的平均值，W及n為孔的 數(shù)量。在標(biāo)準(zhǔn)差與上文概述的孔的平均橫截面直徑之間的百分比對比可W被通過標(biāo)準(zhǔn)差除 W平均值并且乘W100%獲得。
[0073] 在特定實施例中，可W基本上將電極活性材料包含在此處描述的多孔支撐結(jié)構(gòu)的 孔內(nèi)。可W使用多孔支撐結(jié)構(gòu)來添加電極活性材料W形成電極。第一材料可W說是"基本 上被包含"在第二材料的孔內(nèi)，該第一材料至少部分在由第二材料的孔的外邊界限定的假 想的體積內(nèi)。例如，基本上包含在孔內(nèi)的材料可W被完全包含在孔內(nèi)，或僅具有包含在孔內(nèi) 的其體積的部分，但是材料的基本上的部分，整體被包含在孔內(nèi)。在特定實施例中，當(dāng)至少 大約3〇￥1%、至少大約5〇￥1%、至少大約7〇￥1%、至少大約8〇￥*%、至少大約85￥1%、至少 大約90wt%、至少大約95wt%、或基本上全部的第一材料位于在通過第二材料的孔的外邊 界限定的假想體積內(nèi)時，第一材料（例如，電極活性材料）為至少部分包含在第二材料（例 如，多孔支撐結(jié)構(gòu)）的孔內(nèi)。
[0074] 可W將各種電極活性材料聯(lián)合此處描述的電極使用。在特定實施例中（例如，在 一些將電極用作陰極的實施例中），在孔內(nèi)的電極活性材料可W包含硫。例如，在孔內(nèi)的電 極活性材料可W包含電活性含硫材料。如此處所使用的"電活性含硫材料"指的是包含W任 何形式的元素硫的電極活性材料，其中電化學(xué)活性設(shè)及硫原子或基團(tuán)的氧化或還原。作為 實例，電活性含硫材料包含元素硫（例如，Ss)。在一些實施例中，電活性含硫材料包含元素 硫的混合物和含硫聚合物。從而，適合的電活性含硫材料包括，但不限于：元素硫、硫化物或 聚硫化物（例如，堿金屬），其為有機(jī)的或無機(jī)的，W及包括硫原子和碳原子的有機(jī)的材料， 其可W是或者不是聚合的。適合的有機(jī)材料包括，但不限于：那些進(jìn)一步包括雜原子、導(dǎo)電 聚合物段、復(fù)合物W及導(dǎo)電聚合物。在一些實施例中，在電極（例如，陰極）內(nèi)的電活性含 硫材料包含至少大約40wt%硫。在一些情況下，電活性含硫材料包含至少大約50wt%、至 少大約75wt%，或至少大約90wt%硫。 陽0巧]含硫聚合物的實例包括在W下專利中描述的那些：Skotheim等人的美國專利 號 5, 601，947 和 5, 690, 702;Skotheim等人的美國專利號 5, 529, 860 和 6, 117, 590 ; Gorkovenko等人于2001年3月13日發(fā)布的美國專利號6, 201, 100W及PCT公開號WO99/33130。其它適合的電活性含硫材料包括在W下專利中描述的多硫化物聯(lián)結(jié)（linkage): Skotheim等人的美國專利號5, 441, 831 ;化richaud等人的美國專利號4, 664, 991W 及化Oi等人的美國專利號5, 723, 230、5, 783, 330、5, 792, 575W及5,882,819。電活性 含硫材料的又一實例包括所描述的包含二硫基的那些，例如，Armand等人的美國專利號 4, 739, 018;DeJon曲e等人的美國專利號4, 833, 048和4, 917, 974 ;Visco等人的美國專利 號 5, 162, 175 和 5, 516, 598 ;W及Oyama等人的美國專利號 5, 324, 599。
[0076] 盡管硫作為活性陰極種類（species)被占主要優(yōu)勢的描述，應(yīng)當(dāng)理解，無論將硫 描述為此處電極活性材料的成分，任何適合的陰極活性種類都可W被使用。例如，在特定實 施例中，陰極活性種類包含膽氨合金，諸如那些通常被用在儀金屬氨化物電池中的。給出本 公開內(nèi)容，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠采用其它陰極活性材料延伸此處描述的包含電極 的電化學(xué)電池的觀念。
[0077] 在特定實施例中，其中將硫用作陰極活性材料，陽極可W包含作為陽極活性材料 的裡。包括裡的適合的電極活性材料包括，但不限于：諸如在導(dǎo)電襯底上沉積的裡錐和裡 合金（例如，裡侶合金和裡錫合金）。在一些實施例中，陽極活性層的電活性含裡材料包含 大于50wt%裡。在一些情況下，陽極活性層的電活性含裡材料包含大于75wt%裡。在又一 其它實施例中，陽極活性層的電活性含裡材料包含大于90wt%裡。 陽07引在特定實施例中，可W將包括具有相對它們的凸殼的凹陷的顆粒的多孔支撐結(jié)構(gòu) 包括在陽極中。可W被使用的陽極活性材料的實例包括，但不限于：堿金屬（例如，裡、納、 鐘、鋼、飽、巧）、堿上金屬（例如，被、儀、巧、鎖、領(lǐng)、錯）等等。
[0079] 可W將此處描述的電極和多孔支撐結(jié)構(gòu)的配置用在用于各種各樣的設(shè)備的電化 學(xué)電池中，諸如，例如電動車輛、負(fù)載均衡（load-leveling)設(shè)備（例如，用于基于太陽能或 基于風(fēng)的能量平臺）、便攜式電設(shè)備等等。術(shù)語"電化學(xué)電池"包括一次和二次電化學(xué)電池。 因此，可W將此處描述的發(fā)明的電化學(xué)電池設(shè)置與材料用在一次電池和/或二次電池（包 括一次蓄電池和二次蓄電池）中，其可W被無數(shù)遍充電并放電。在一些實施例中，可W將此 處描述的材料、系統(tǒng)W及方法用于聯(lián)合裡基的電化學(xué)電池及其蓄電池。例如，在特定實施例 中，可W將此處描述的包括多孔支撐結(jié)構(gòu)的電極用在包括包含諸如裡金屬和/或裡合金的 裡的另一電極的電化學(xué)電池中。
[0080] 盡管本發(fā)明可W在各種各樣的電化學(xué)設(shè)備中找到使用，在圖6中提供一個運樣的 設(shè)備的實例僅為了說明的目的。圖6包括包含陰極612和陽極616的電化學(xué)電池610的示 意圖。此外，電化學(xué)電池包含電解質(zhì)614。電解質(zhì)可W包括與陰極和陽極電化學(xué)連通的一種 或多種成分。當(dāng)如在圖6中示出具有平面配置的陽極、陰極W及電解質(zhì)時，其它實施例可W 包括非平面配置（例如，圓柱形、蛇形（serpentine)等）。在圖6中示出的實施例的集合 中，電化學(xué)電池610也包括殼體結(jié)構(gòu)617。
[0081] 當(dāng)然，可W將部件的方向改變，并且應(yīng)該理解，存在其中的層的方向改變的其它實 施例。附加地，非平面設(shè)置、具有不同于所示出的那些材料的比例的非平面設(shè)置和其它備選 設(shè)置與本發(fā)明結(jié)合是有用的。當(dāng)然，典型的電化學(xué)電池也可W包括集電體、外部電路等等。 在本領(lǐng)域中的那些普通技術(shù)人員很好地意識到，可W使用如在此處附圖中示出并且描述 的一般示意性設(shè)置而采用許多設(shè)置。
[0082] 可W將包括此處描述的多孔支撐結(jié)構(gòu)（包括，例如，包括相對它們的凸殼的凹陷 的顆粒的組裝）的電極用作陽極和/或陰極。在特定實施例中，電化學(xué)電池610的陰極612 可W包含包括多個顆粒的多孔支撐結(jié)構(gòu)，該多個顆粒包括相對它們的凸殼的凹陷。在一些 運樣的實施例中，陽極616包含裡（例如，裡金屬和/或裡合金）作為活性種類。
[0083] 在特定實施例中，可W將此處描述的多孔支撐結(jié)構(gòu)和電極配置為在電化學(xué)電池中 使用，其中將各向異性力施加到電池。因此，在特定實施例中，可W將此處描述的多孔支撐 結(jié)構(gòu)和電極配置為經(jīng)受施加的各向異性力（例如，被施加W提高其它電極的形態(tài)的力），同 時維持它們的結(jié)構(gòu)完整性（包括在特定實施例中的空隙體積）。例如，在特定實施例中，多 孔支撐結(jié)構(gòu)和電極可W為電化學(xué)電池的部分，將該電化學(xué)電池構(gòu)造且設(shè)置為，在電池的充 電和/或放電期間的時間的至少一個周期期間，施加具有垂直于在電化學(xué)電池（例如，包括 裡金屬和/或裡合金的陽極）內(nèi)的電極的活性表面的分量的各向異性力。在實施例的一個 集合中，可W選擇施加的力W提高電極（例如，諸如裡金屬和/或合金陽極）的形態(tài)，并且 陰極可W包含包括具有相對顆粒的凸殼的凹陷的外部表面部分的多個顆粒。
[0084] "各向異性力"被賦予在本領(lǐng)域中的通常意義并且是指不是在所有方向上相等的 力。例如，在所有方向上相等的力為在流體或材料內(nèi)的流體或材料的內(nèi)部壓力，諸如物體的 內(nèi)部氣體壓力。不在所有方向上相等的力的實例包括在特定方向上定向的力，諸如通過在 桌子上的物體通過重力施加到桌子上的力。各向異性力的另一實例包括通過圍繞物體的周 長設(shè)置的帶施加的力。例如，橡皮帶（rubberband)或螺旋扣（turnbuckle)可W圍繞包裹 的物體的周長施加力。然而，帶可能不施加任何方向的力到?jīng)]有與帶接觸的物體的外部表 面的任何部分。此外，當(dāng)帶被沿第一軸擴(kuò)大到比第二軸更大范圍時，帶可W在平行于第一軸 的方向中施加比平行于第二軸施加的力更大的力。
[00化]在特定的運樣的情況下，各向異性力包含垂直于在電化學(xué)電池內(nèi)的電極的活性表 面的分量。如此處所使用，術(shù)語"活性表面"被用于描述電極的表面，其電極物理接觸電解質(zhì) 并且在此處可W發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。例如，回顧圖6,陰極612可W包括陰極活性表面618和 /或陽極616可W包括陽極活性表面620。在本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將理解，電極的活性 表面指的是電極的外部幾何表面。
[0086] 具有"垂直于"表面的"分量"的力被給出其通常意義如通過本領(lǐng)域中的那些普通 技術(shù)人員所理解的，并且包括，例如，在基本上垂直于表面的方向中的至少部分施加其本身 的力。例如，在帶有擱在桌子上的物體的水平桌子并且僅受重力的影響的情況下，物體施加 力基本上完全地垂直于桌子的表面。如果也將物體跨水平桌子表面橫向推進(jìn)，然后其施加 力在桌子上，而不是完全地垂直于水平表面，包括垂直于桌子表面的分量。那些普通技術(shù)人 員可W理解，運些術(shù)語的其它實例，尤其地如施加在該文檔的說明書內(nèi)。
[0087] 在圖6中示出具有垂直于電極的活性表面的分量的施加的力。在圖6中，在箭頭 650的方向上施加各向異性力。箭頭651示出力650的分量，其垂直于陽極616的活性表 面620 (并且，在運種情況下，也垂直于陰極612的活性表面618)。在彎曲表面（例如，凹 表面或凸表面）的情況下，各向異性力的垂直于電極的活性表面的分量，對應(yīng)于垂直于正 切于彎曲的表面的平面的分量，在施加各向異性力的點處該平面正切于彎曲的表面。在一 些情況下，在一個或多個預(yù)確定位置處，可選地在陽極的活性表面之上分布，施加各向異性 力。在一些實施例中，將各向異性力均勻地在陽極的活性表面之上施加。
[0088] 可W單獨的或彼此結(jié)合的獲得此處描述的任何電極特性（例如，孔隙度、孔尺寸 分布等）和/或性能標(biāo)準(zhǔn)，