使用導電陶瓷纖維的電能裝置的製作方法

2023-04-25 03:43:06

專利名稱：使用導電陶瓷纖維的電能裝置的製作方法
技術領域：
本發明是關於一些電化學裝置，例如電池類、燃料電池類、電容器類及傳感器類，它們在其中使用各種導電陶瓷材料、纖維、粉末、晶片及基質以改善電化學裝置的性能。
背景技術：
涉及在高度腐蝕環境中輸送電流或能使金屬導電體性能衰減的環境中輸送電流，有許多應用。最值得注意的是在高度腐蝕條件下和高溫下操作的一些電化學裝置。這些應用的例子是，電極用於氯—鹼電池中來製取氯氣、電極用於金屬回收、電極用於氫/氧燃料電池、電極用於生產臭氧、水的電解以及電極用於高溫固體氧化物燃料電池。這些應用的大多數都涉及電極與電解質(液)接觸的條件不利，這些條件會使電極在長期使用過程中變得無效。其有效性的損失可以是逐漸的，這種損失表現為電極的電流負載量減低。當電極用於電流負載應用情況下會使其變得無效的實例條件類型如下。
一種這樣的條件是涉及電極受到腐蝕氣體的化學侵蝕，腐蝕氣體是在使用過程中發生分解而從電解質中逸散出來。例如一種高度腐蝕性物質氯氣，從含氯電解質水溶液中，例如在氯一鹼電池中，逸放出來，即為一例。
另一類條件是涉及電極與電解液中的陰離子結合而在其表面上形成一層不溶層使電極發生鈍化。當電化學反應產物不能從電極表面擴散開來，並且因而產生電化學位點和/或孔隙的堵塞時，這種鈍化狀態便會發生。最後結果是電極電流負載容量的減小。這種鈍化的一例，是二氧化鉛電極在硫酸水溶液中的情況。
使電極變得無效的另一類條件是涉及電極遭受電解質的溶解。鋅電極用於氫氧化鉀水溶液中便是一例。現在有各種類型的電池諸如二次(可再充電)電池鉛酸(Pb/PbO2)，NaS，Ni/Cd，NiMH(金屬氫化物)，Ni/Zn，Zn/AgO，Zn/MnO2，Li/SO4，Zn/Br2；和原電池(非再充電池)Zn/MnO2，AgCl/Mg，Zn/HgO，Al/空氣(O2)，Zn/空氣(O2)，Li/SO4，Li/Ag2CrO4以及Li/MnO2等。
雖然各種各樣的電池組都可買到，但鉛酸電池仍保持優勢用於諸如開動內燃機、電力車輛動力源以及工業與軍事應用的可攜帶的電源和事故急用電源。
鉛—酸電池組包括一陰極，該陰極包含一鉛合金柵極(活性物質載體結構和電網絡結構與電池終端接觸)，在其上有PbO2活性物質；和一陽極，該陽極包含在柵極上的海錦狀鉛。在柵極上的活性物質叫做極板，而在電學上陽極(Pb)板，是負性的，而陰極(PbO2)板是正性的。一隔離器，為玻璃纖維或者多孔塑料，當這些極板置於硫酸電解質中時，該隔離器是用來將陰極與陽極分開，防止直接接觸。對鉛—酸電池組來說，額定容量(安培/小時)決定於電池組各極板中電化學活性物質的總量、硫酸電解質的濃度和含量、放電速率以及活性物質(陰極或PbO2通常是限制因素)的百分利用率(活性物質轉變成為安培/小時)。
在鉛酸電池組放電過程中，鉛和二氧化鉛活性材料便轉變成硫酸鉛。硫酸鉛能形成一種不需要的絕緣層或純化層於陰極活性材料粒子周圍，從而減少放電過程中活性材料的利用率。這種鈍化層可能是由於不適當的電池組放電、低溫操作、和/或過高的(高電流)放電速率等的結果。為了增加陰極活性材料的利用率，各種增加陰極活性材料孔隙度的辦法是有效的，因增加孔隙度會增加活性材料與硫酸接觸的量和/或增加活性材料的導電率而減少活性材料粒子的電阻和電絕緣。然而，提高陰極活性材料孔隙率有增加材料疏鬆度的傾向，並有可能造成活性材料從極板上流失以及活性材料與柵極結構間的電絕緣。用玻墊包覆陰極板能使疏鬆的活性材料緊密地保持在極板上和減少活性材料沉積於電池容器底部(電化學上損失陰極材料)的傾向。增加導電材料(炭、石油焦炭、石墨)以增加陰極活性材料的導電率是已知的，但這些材料在充電過程中會從陰極上產生的氧中迅速衰變。
由於鉛—酸電池組陽極是高度導電的，故用於海綿狀鉛活性材料的添加劑曾經集中於改進低溫電池性能和循環壽命。向陽極中的基本添加劑是膨脹劑，包括燈黑、硫酸鋇以及與氧化鉛(PbO)載體相混合的木質素磺酸等。向海綿鉛內添加膨脹劑會抑制孔隙度的稠密化或者減少海綿狀鉛的孔隙度。如果陽極活性材料變得太緊密，便不能在低溫下操作和不再能維持實用的電流放電。
在鉛—酸電池組生產中，陰極電極通常是由鉛合金柵格製得，柵格填充以含有硫酸化氧化鉛的活性糊漿。這種硫酸化氧化鉛此後轉變或形成海綿狀鉛用作陽極和轉變成氧化鉛用作陰極。在另外一種已知為管狀陰極板結構中，陰極活性材料是一種硫酸化氧化鉛粉末，後者被注入到含有多孔鉛合金棒或柱的不導電管子(編制的或編織的玻璃或聚乙烯)內。數根這樣的管子構製成柵格結構，通過多孔鉛合金棒與各終端進行電路連接。然後一些管狀陰極和通常的一些板陽極組裝成電池單元，並將這些電池元件放入電池組容器中。將電池填充以電解質並使電池組進行成型加工過程。參見關於鉛—酸電池組的詳細情況，Doe在Kirk-othmerEncyclopedia of ChemicalTechnology，Volume 3(1978)，Page 640-663中所述。
在鉛—酸電池組成型過程中，活性材料粒子與柵格接觸進行第一步成型，然後粒子進一步從柵格上脫去而再成型。這有減低成型效率的傾向。對此問題一個明顯的解決辦法是向活性材料糊漿中添加導電材料。添加劑應當在鉛—酸系統中是電化學上穩定的，即對電池在充電與放電過程中經受電勢的氧化與還原，以及對硫酸溶液的化學腐蝕是穩定的。
為強化鉛—酸電池組的成型，關於對鉛—酸電池組陽極和陰極使用偏高鉛酸鋇和其它陶瓷鈣鈦礦(perovskite)粉及電鍍添加劑等已有報導。參見Bullock aud kao的美國專利號5,045,170。然而，這些添加劑只限用於鉛—酸電池組系統並且需要添加高達50％(重量)才有效。
對另外一些電池組系統來說，用於鋰原電池組的陰極材料諸如MoO3、V2O3、Ag2CrO4及(CFx)n等，典型的是與炭、金屬或石墨粉一起混合來改進總的陰極電導率，從而改善陰極材料的利用率。按照電池組的設計，電流集電極是陰極材料本身，或者是壓制到陰極材料中的一種鎳柵網。用於陽極(鋰)的電流集電極是一種壓制到鋰金屬中的鎳柵網。鋰電池組陰極與陽極間的隔離膜，典型的是一種非編織的聚丙烯、泰氟隆或聚氯乙烯薄膜。鋰電池組的電解質為有機溶劑諸如丙烯碳酸酯、二甲基亞碸、二甲基甲醯胺、四氫呋喃等，向其中加入某些無機鹽諸如LiClO4、LiCl、LiBr、LiAaF6以改進溶液離子導電率。Hughes，Hampson and Karunathilaka(J.powerSources，12(1984)，pages 83-144)論述了一些用於改進鋰陽極電池的陰極導電率的強化技術。雖然添加某些材料來改進陰極的導電率及利用率是可行的，但所需添加材料的量意味著很少的電化學活性陰極材料能夠獲得，並且在某些鋰電池設計中，由於體積限制，這可能是關鍵性的。
另外有一些電池組系統，要求陰極改善了導電率並以此改進了陰極(NiOOH/Ni(OH)2)活性材料利用率，它們就是二次鎳電池組諸如Ni/Cd，Ni/Zn及Ni/MH(金屬氫化物)。鎳電池系統的電解質是通常的氫氧化鉀溶液，而陽極與陰極間的隔離膜是非編織聚丙烯。為了增加陰極導電率，可添加石墨，但這種材料耐久性不好，因會逐漸氧化成二氧化碳。除石墨裂解之外，還會逐漸產生碳酸鹽離子，它們會減低電解質的導電率。參見Berndt在「Maintenance-Free Batteries」中關於鎳電池的論述。
一種鈉—硫電池組，包含熔融硫或熔融多硫化鈉作為陰極，溶融鈉作為陽極，以及由β一三氧化二鋁製成的非多孔性固體電解質只能透過鈉離子。陰極中的硫或多硫化鈉本身，具有很低的電導率。已有技術曾想論述這一問題，是通過添加導電纖維例如金屬纖維或炭纖維到熔融硫或熔融多硫化鈉中。對於一般性信息，可參見美國專利號3,932,195及4,649,022。但是，這種類型的纖維在鈉—硫電池的電化學環境中容易遭受腐蝕。因而，需要繼續研究鈉—硫電池組，其中使用化學上穩定的導電陶瓷材料。
另一類技術上已知的電能發生裝置是燃料電池，諸如酸燃料電池類，熔融碳酸鈉燃料電池類，固體聚合物電解質燃料電池類及固體氧化物燃料電池類。燃料電池是由燃料與氧化劑進行電化學反應而連續產生電流的設備。更具體地說，燃料電池是一種電能轉換裝置，它能在電化學上轉變某種燃料如氫或烴與一種氧化劑，在電極上催化反應，來生產直流電輸出。在一種類型的燃料電池中，陰極材料限定為氧化劑過道，而陽極材料限定為燃料過道。一種電解質將陰極材料與陽極材料隔離開來。燃料與氧化劑，典型為一些氣體，是連續通過電池各過道進行反應。燃料電池與電池組的重要區別是，燃料電池是從燃料電池的外部連續供給燃料和氧化劑。燃料電池產生的電壓輸出小於理想值，並隨增加負荷(電流密度)而減少。這種減少的輸出，部分原因是由於燃料電池中的歐姆損失，包括通過各電極、接觸點及電流集電極等造成的電子阻抗所致。因而對燃料電池還存在需要，要求燃料電池減少歐姆損失。石墨電流集電極在磷酸和固體聚合物電解質燃料電池中用於陰極金屬氧化物，例如，氧化鐠，氧化銦用於固體氧化物燃料電池，以及石墨電流集電極在熔融碳酸鹽燃料電池中用於氧化鎳陰極等。便是對導電添加劑需要的一些例子。這方面一般可參見Linden編輯的「Handbook of Batteries and Fuel Cells」。
儲存電能的各種多層表面裝設的陶瓷晶片電容器，已被電子工業廣泛用於電路板上。一種典型的多層表面裝設的晶片電容器是由交替多層的介電體(陶瓷例如BaTiO3)電極(金屬類如Pb或Pb-Ag)組成。電容器的末端帽蓋或終端，典型的為一種金屬(Ag/Pb)與導電玻璃的結合。這種終端是與多層陶瓷電容器各內部電極接觸的器具。現在正在積極尋求發展其它一些電極，例如鎳和銅電極，以減低成本和向玻璃中使用低價導電添加劑。可參見Sheppard(American CeramicSociety Bulletin，Vol.72，pages45-57，1993)和Selcuker andJohnson(American Ceramic Society Bulletin，72，pages 88-93，1993)的一般性文章。
一種超電容器，有時叫做超高電容器，是一種混雜的(hybrid)電容器，包含有電容器和電池組的一些功能元器件。各種類型的超電容器見著作「Ultracapacitors，Friendly Competitors andHelpmates for Batteries」，A.F.Burke，Idaho NationalEngineering Laboratory，February 1994。超電容器有關的一個問題是生產成本太高。
各種傳感器，在技術已知，在對刺激感應時便產生電勢。例如氣體傳感器類諸如氧傳感器類，是由於氧與傳感器材料相互作用而產生電勢。氧傳感器的一例可見Takami的論述(Ceramic Bulletin67，pages 1956-1960，1988)。在此設計中，傳感器材料，二氧化鈦(TiO2)，是塗布在三氧化二鋁(Al2O3)基質上，該基質具有對基質和二氧化鈦組份的分別鉛連接。為改善氧傳感器的感應，更高導電率的二氧化鈦的發展，還處在前進過程中，另一種傳感器，溼度傳感器，是基於MgCr2O4TiO2多孔陶瓷的導電性，Nitta等人已作論述(J.American Ceramic society，63，p ages 295-300，1980)。用於溼度傳感，是將鉛置於多孔陶瓷金屬板的兩側面上，然後將傳感器置於空氣—溼氣流中進行電阻率(電導率倒數)測量。相對溼度值是與所測得的電阻率值有關係。在這種設計中，多孔陶瓷的電阻率值要儘可能低，便成為關鍵因素，這是因為需快速測量感應時間(秒)，而感應時間又關係到準確的相對溼度值。
另一類電氣裝置，在技術已知，是雙極性電池組。這種電池組典型的包括一電極對，其構建方法是陰極和陽極活性材料是裝設在一導電板的相反側面上，即為一雙極性板。具有這種電極對的電池構型是這樣的電池-對-電池的放電路徑是比較短並且分散在一大截面面積上，因而提供了較低的歐姆電阻，與單極性電池組如汽車電池組相比，已改善了電源能力。雙極性電極是豎立在一多電池電池組中，這樣電解質和隔離膜是置於一些相鄰的雙極性板之間。鉛—酸電池組是用於雙極性結構的吸引人的後選者，因有高有電源能力，是已知的化學，有優良的熱特性，能安全操作及可廣泛應用。然而，具有雙極性結構的這些鉛—酸電池組，當與活性材料接觸時由於導電板遭受腐蝕而常會失效，因而對雙極性電池組有需要研究，希望改進耐腐蝕性、有低電阻和減輕重量。對於雙極性電池組的一般信息，可參見Bullock的報導(J.Electrochemical Society，142，pases1726-1731，1995及美國專利號5,045,170)以及美國專利號4,353,969。
雖然已有技術的各種裝置，能夠產生和貯存電能，其作用正如氧傳感器和相對溼度傳感器，但需要改善了的結構材料以便減少腐蝕、有較高的電容量和/或較高的電導率，即克服已有技術的缺點。
除上述應用方面的前述材料之外，還有幾份美國專利描述了導電陶瓷諸如鈦的亞氧化物等的電化學應用，鈦的亞氧化物是在高溫下(1000℃或以上)於氫或一氧化碳還原氣體中由二氧化鈦還原所形成。例如，美國專利號5,126,218論述了利用TiOx(其中x＝1.55至1.95)作為載體結構(柵、壁、導電棒隔離膜)、作為電池組各電極上的導電塗層以及作為鉛—酸電池組極板中的粉末等。類似的論述可參見美國專利號4,422,917，該專利談到電化學電池電極最好由塊體材料製作，其中TiOx中的X是可變的，可從1.67至1.85，從1.7至1.8，從1,67至1.8及從1.67至1.9。
上述這些電極材料，當它們包括材料來自鉑族金屬類、鉑族金屬合金類、鉑族金屬氧化物類、鉛及二氧化鉛時，便適用於電化學上的活性表面。這些電極也適用於金屬電鍍、電解合金法、陰極保護、氯電池的雙極性電極、瓦片(ti1e)構建以及無機與有機化合物的合成。
鈦的各種氧化物在美國專利號5,173,215中有論述，其中談到Magneli相(TinO2n-1，其中n是4或更大)的理想形狀是各種粒子，其直徑約為1微米(以μ表示)等於10-6米(以m表示)或更大，其表面積為0.2m2/g或以下。
美國專利號5,281,486論述了Magneli相化合物以粉狀形式用於電化學電池中。粉末用途只打算用於電極結構。
美國專利號4,931,213論述了一種含有導電Magneli相的鈦亞氧化物及一種金屬如銅、鎳、鉑、鉻、鉭、鋅、鎂、釕、銥、鈮、或釩或兩種以上這些金屬的混合物的粉末。

發明內容
揭示本發明的目的是通過改進電化學裝置來解決已有技術的某些問題，所說的電化學裝置有如各種電池組，燃料電池、電容器、傳感器以及其它電化學裝置，要解決的問題如下(1)在各電池組方面，例如，改進放電速率、增加電化學上活性材料的利用率、改進充電效率、減少電化學活性材料形成過程中的電能以及減少電化學活性材料基質的電阻；(2)在燃料電池方面，例如，減少電流集電極和陰極的電阻，以及增加一些反應物的電化學效率；(3)在電容器方面，例如發展一些較低成本費的電極和導電玻璃；(4)在傳感器方面，發展較低電阻的用作氧傳感器的二氧化鈦及較低電阻的用作相對溼度傳感器的含二氧化鈦的二元化化合物；以及(5)在其它電能化學裝置方面，例如發展更加耐腐蝕的和更高電流效率的用於電解、電合成的電極。
如本發明所使用的，導電陶瓷材料包括一些導電陶瓷組合物例如固體類、板塊、板片(實體和多孔性的)，纖維類、粉末類、晶片類以及基質類(柵網、電極、電流集電極、隔離膜、泡沫狀、蜂窩狀、被用作各種組件的複雜形狀物，例如，用於用已知方法如編織、結織、編緶、制氈、形成紙狀材料、擠壓、膜帶鑄塑或瓷泥鑄塑製作的柵網)，它們制自具有含金屬添加劑及金屬塗層的導電陶瓷組合物，或者制自具有含金屬添加劑及金屬塗料分散於其上的非導電陶瓷組合物。
本發明所使用的導電陶瓷材料，當以各種纖維、粉末、晶片或基質形式使用時，均為隋性的、重量輕的、每單位重量有高的表面面積、具有適當的導電性以及高的耐腐蝕性。
本發明的典型的導電陶瓷纖維、粉末、晶片或基質，具有導電率0.1(歐姆-cm)-1或更高。
本發明中所使用的導電陶瓷纖維、粉末、晶片或基質，包括導電的或不導電的陶瓷基質，優選具有含金屬的添加劑和/或金屬塗層。可使用的陶瓷基質材料包括金屬鈦的和釩的氧化物類，及鋯和鋁的氧化物。鈦和釩的還原氧化物類具有一定量的固有的導電性，而鋯和鋁的氧化物類是本質上的絕緣體。所有上述這些陶瓷氧化物都有不同的化學和物理屬性，這些材料包括寬廣範圍的實用性。任何一種陶瓷金屬氧化物通過添加或電鍍或塗布或沉積金屬d區組(d-block)過渡元素(Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au)，鑭系元素(Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu)的一種或它們的混合物而得到增加了的導電率，和/或通過添加或電鍍或塗布或沉積選擇的主族元素(B、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、Te)中一種或其混合物和/或上述元素的氧化物、滷化物、硫化物、氮化物及硼化物而增加其導電率。對選擇的混合物的化學還原過程，可將陶瓷材料還原到它的最終導電形式。同樣，化學氧化過程可用來形成超化學計量鈦氧化物，其中原子氧與鈦之比是稍許高於2。
本發明中所提到的各種導電陶瓷材料、纖維、粉末及晶片可用來增加陰極中電化學活性材料的導電性並以比增加這種材料在以下這些原電池組和二次電池組系統陰極的利用率鋰電池組，鋅空氣電池組，鋁空氣電池組，鹼電池組，Leclanche電池組，鎳電池組，鉛-酸電池組，及鈉—硫電池組。本發明中提到的導電陶瓷基質，能適用於燃料電池電極和電流集電極及二元板極電池組。此外，本發明所述的各種電化學上的導電陶瓷材料，纖維、粉末、晶片及基質，能適用於氧和溼度傳感器以及多層晶片電容器和超電容器。根據本發明製造的電極，還可用作陽極或陰極，無論哪一種都可用於電化學裝置，包括電池組，也可用於產生臭氧、氯氣或鈉的電解池，用於回收金屬自廢水中以及用於以電解法純化金屬。
本文中述及的電學上導電陶瓷材料、纖維、粉末、晶片及/或基質，可賦予優良的電池組放電及充電性能、電池組循環周期壽命、電池組電荷保持性、電池組重量減輕、深電池組放電恢復以及電池組結構的抗震動衝擊。其中使用電學上導電陶瓷材料、纖維、粉末、晶片及/或基質的電池組如鉛—酸電池組，在形成過程中可有利地需要較少的電能。使用各種導電陶瓷材料、纖維、粉末和/或基質用作電流集電器及電極的燃料電池，因有優良的耐腐蝕性可有較長的操作壽命和由於有優良的導電性而提高了性能。使用本發明的這些導電陶瓷材料、纖維、粉末、晶片及基質，可使氧和溼度傳感器、多層晶片電容器，以及超電容器進行低成本生產，並具有優良的電阻性能。
本發明的一些其它優點，當從下面的詳述對本發明有充分了解後會更加清楚。
本發明的實施方式根據本發明，各種導電陶瓷材料、纖維、粉末、晶片及其質或者是加入或者是用來製造電化學裝置如電池組、燃料電池、電容器、傳感器及其它電化學裝置的組件的。所使用的導電陶瓷材料的類型決定於這些導電陶瓷材料所處的化學、電勢、及電化學等環境的類型。
優選的陶瓷材料本發明所用導電亞氧化物鈦陶瓷的優選材料如下TiO2(優選金紅石)、Ti、Ti2O3、Ti3O5、含有金屬(Cr、Cu、Ni、Pt、Ta、Zn、Mg、Ru、Ir、Nb、及V或者上述兩種或兩種以上金屬的混合物)的嵌合石墨、石墨及碳。還可能加入金屬d-區部過渡元素的混合物(Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au)，鑭系元素(Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu)中的一種或它們的混合物以及所選擇的主族元素(B、Al、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、Te)的一種或其混合物和/或添加上述元素的氧化物、滷化物、硫化物、氮化物及硼化物等。所使用的所有材料都應是有一定的純度水平，以排除對於這一過程和規劃的用途中的有害的物質。
本發明用於導電亞氧釩陶瓷的優選原料如下V2O5，V2O3，VO2，V，含有金屬(鉻、銅、鎳、鉑、鉭、鋅、鎂、釕、銥、鈮及釩或上述金屬的兩種或兩種以上的混合物)的嵌合石墨、石墨及炭。還可能添加金屬d-block過渡元素(Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au)，鑭系元素(Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu)的一種或它們的混合物，添加選擇的主族元素(B、Al、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、Te)中一種或其混合物，和/或前述元素的氧化物、滷化物、硫化物、氮化物及硼化物。使用的所有這些材料都應是有一定的純度水平，以排除對於這一過程和規劃的用途中的有害的物質。
美國專利No.4,422,917教導說，選用的鈦的亞氧化物類的導電材料應基本上由Ti4O7和Ti5O9組成，以便最大限度地增加導電性。這一概念進一步被美國專利NO.5,173,215的教導發展了，該專利談道，可更加適當地說，適合的導電鈦的亞氧化物作為Magneli相具有通式TinO2n-1，式中n＝4或更大。在兩篇專利中TiO決沒有被認為是重要成份，由於有報導認為它不穩定和缺乏需要的耐化學腐蝕性，對於鈦的亞氧化物來說，已測定了Ti4O7具有導電率值為1585(歐姆—cm)-1，Ti5O9已測得的導電率值為533(歐姆-cm)-1，而TiO的導電率已測得為3060(歐姆-cm)-1。這一TiO值幾乎是Maghneli相Ti4O7值的兩倍。在本發明中，TiO被認為是全部電導率重要的成份。通過明智地選擇亞氧化物鈦的還原過程條件來得到明確的TiO結構以將前述金屬化合物添加於鈦氧化物的原料中，在加工過程中發生了協同作用，並且在鈦的亞氧化物的陶瓷基質內得到了一種穩定的和耐化學腐蝕的TiO結構。分別為NO.4,422,917和NO.5,173,215的兩份美國專利，均未談到原子氧與鈦之比稍許高於2的鈦的超氧化物(超化學計量「TiO2」)。
一種用於電學上的導電陶瓷材料、纖維、粉末、晶片及基質的含鈦的亞氧化物與添加劑的優選物質組合物如下成份 重量百分(％)TinO2n-1，其中n＝4或更大80-90TiO0-10Ti2O3和Ti3O5＞＞＞1M氧化物，和/或硼化物，和/或碳化物，0-10和/或氮化物，和/或游離金屬，其中上述各百分數之和小於或等於100％以及其中M＝Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、B、Al、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、Te。
另一種用於電學上的導電陶瓷材料、纖維、粉末、晶片及基質的含鈦的亞氧化物(無金屬化合物添加劑；原料僅為TiO2(優選金紅石)和含金屬的嵌入石墨)的組合物如下成份 重量百分(％)TinO2n-1，其中n＝4或更大90-100
M氧化物，和/或游離金屬， 0-10其中M＝Cr、Cu、Ni、Pt、Ta、Zn、Mg、Ru、Ir、Nb、V一種用於導電陶瓷材料、纖維、粉末、晶片及基質的含釩的亞氧化物及添加劑的優選組合物如下成份 重量百分(％)VOx(x＝1至2.5) 50-90M氧化物，和/或硼化物，和/或碳化物，和/或氮化物，和/或游離金屬10-50其中上述重量百分是小於或等於100％以及其中M＝Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、B、Al、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、Te另一種用於電學上的導電陶瓷材料、纖維、粉末、晶片及基質的含釩的亞氧化物(無金屬化合物添加劑，並且原料僅為V2O3和含金屬的嵌合石墨)的組合物是成份重量百分(％)VOx(x＝1至2.5) 90-100M氧化物，和/或游離金屬， 0-10其中M＝Cr、Cu、Ni、Pt、Ta、Zn、Mg、Ru、Ir、Nb、V，單獨使用或以其混合物使用。
對於由μc鍍、塗布及沉積某些金屬和/或導電陶瓷的電學上導電陶瓷來說，其物質組合物如下成份重量百分(％)Al2O385-90M氧化物和/或游離金屬 5-15其中M＝Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、In、Tl、Sn、Pb、Sb、Bi、Se、Te，上述金屬單獨使用或以其混合物使用。
成份重量百分(％)ZrO285-95M氧化物和/或游離金屬 5-15其中M＝Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、B、Al、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、Te，上述金屬單獨使用或以其混合物使用。
成份 重量百分(％)Al2O340-48ZrO240-48M氧化物和/或游離金屬 4-20其中M＝Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、B、Al、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、Te，上述金屬單獨使用或以其混合物使用。
其中使用本發明的導電陶瓷材料的應用實例如下(1)纖維、粉末、或晶片用作鉛—酸、鋰、鎳、鋅以及金屬空氣等電池組的陰極活性材料；(2)纖維、粉末或晶片用來製作各種基質，作用各種電流集電器和電極，以及纖維、粉末和晶片用於燃料電池作為電極；(3)用纖維、粉末、或晶片製造各種基質用作各種電極，用於電合成，陰極保護、電催化、電解，及金屬回收；(4)使用纖維、粉末及晶片製造各種基質，作為二元電極構件，用於鉛—酸電池組；(5)用纖維、粉末及晶片製造基質用作電極以及將纖維和粉末用在玻璃中用作電容器；(6)用纖維、粉末、晶片製造基質，用作傳感器中的電極。如果需要，由本發明製造的電極可用金屬電鍍、塗布或沉積以增強其電化學性能。
各種形狀材料的成型各種導電陶瓷材料和纖維可由鈦或釩的氧化物材料來形成，這些材料可有或可無含各種添加劑及分散在其中的「原位」還原劑的金屬。可對各種導電材料進行成形。在後一種情況下，將氧化物活化成導電狀態是在已成形的材料上進行的。對於鈦或釩材料來說，這種活化可通過化學還原進行。通常非導電氧化物諸如Al2O3或ZrO2是通過電鍍導電材料而製成導電的，如下所述。下面討論各種可能的形狀。
纖維類這些陶瓷基質製成纖維是通過已知的纖維製造工藝如粘膠懸浮液紡絲過程(C ass，Ceramic Bulletin，Vol，70，Pages 424-429，1991)使用和不用含金屬的中間嵌入石墨，或通過溶膠—凝膠過程(Klein，sol-Gel Technology for Thin Film，Fibers，Preforms，Electronics，and Speciality Shapes，Noyes PublicationS，Pages154-161)和/或通過稠漿或溶液擠壓過程(Schwartz，Handbook ofStructural Ceramics，page 4-55，1992)。樣品稠漿或瓷泥的製備方法，抽絲或擠壓材料以及適當乾燥除去水份、加熱燒掉有機物，以及燒結等，在這些文章中已作詳細論述。在經過1000-2000℃燒結操作後，這些陶瓷纖維材料在1000-2000℃的高溫爐內用氫氣、一氧化碳氣或這些氣體的混合物進行還原而製成導電纖維。此外，根據原料陶瓷基質中含有添加劑的金屬情況，在乾燥、加熱、燒結和還原循環周期過程中便發生「原位」還原和/或分解過程，是通過使用「原位」還原的材料諸如碳、含中間嵌入石墨的金屬、石墨、以及金屬粉末，是將它們單獨或以混合物引入陶瓷基質內。一旦在還原過程結束之後，將纖維在乾燥空氣中冷卻並貯存備用。進行到這一工序時，導電陶瓷纖維便準備使用。在製備稠漿或瓷泥之前，先將粉狀的所有初始原料和陶瓷基質粉末進行混合，得到均勻的各材料混合物，然後製漿和進入纖維製造過程。為了增強陶瓷基質的反應性，最好是使原料粉末的粒子大小處於40至150微米範圍內。最好使導電陶瓷纖維具有軸徑比大於1和電導率值為0.1(歐姆-釐米)-1或更高。
非導電陶瓷纖維是由氧化鋁(Al2O3)或氧化鋯(ZrO2)或氧化鋯—氧化鋁材料與不含有金屬添加劑或「原位」還原劑一起成形。這些陶瓷基質然後通過前面提到的粘膠懸浮液紡絲過程製成纖維，或者通過溶膠—凝膠過程和/或通過稠漿或溶液過程製成纖維。樣品稠漿或瓷泥製備、抽絲或擠壓材料以及適當乾燥除去水份、加熱燒掉有機物、燒結以及貯存條件等，與對導電陶瓷材料基質所述的情況完全相同。在纖維製造過程之前和稠漿或瓷泥製備之前，先將所有的粉狀起始原料和陶瓷粉狀基質一起混合而製得一種均勻混合物。最好使各原料粉末的粒子大小處於40至150微米範圍。這樣得到的陶瓷纖維被認為是絕緣體或非導電體。
紡絲和燒結製造纖維詳述在溶液紡絲和燒結使導電陶瓷纖維成形過程中，陶瓷材料粒子的懸浮液的製備，是將陶瓷粉粒放入溶解於溶劑中的可裂解載體的溶液中。然後由懸浮液經溼法或幹法紡製成纖維，烘乾並燃燒除去載體及燒結纖維。最好粉粒大小為5微米或更小，聚乙烯醇/水系統可用作載體/溶劑。
在將上述各組份以所需陶瓷材料的一定組份比例特性進行混合後，將得到的混合物分散和溶解在聚合物溶液中。這樣便製得紡絲液。可任意地，將上述混合物在高溫如900-1,100℃燒烤1-5小時，然後分散或溶解在含聚合物的溶液中。
可用於本發明的聚合物例子，包括聚丙烯腈，聚乙烯，聚丙烯，聚醯胺，聚酯，聚乙烯醇聚合物(「PVA」)，纖維素衍生物(例如甲基纖維素，羥乙基纖維素，羥乙基甲基纖維素等)，聚乙烯吡咯酮，聚丙烯醯胺，聚乙二醇等。
通常，上述PVA聚合物的皂化度可為70-100mol％，更佳為85-100mol％，最佳為95-100mol％。聚合物的聚合度可為500-20,000，優選為1,000-15,000。
可使用的聚乙烯醇聚合物類，包括未改性的聚乙烯醇及改性的聚乙烯醇類。作為改性的聚乙烯醇類，可使用一種乙酸乙烯酯與一種可共聚單體的皂化共聚物。這些共聚單體包括乙烯酯類，例如，乙烯基丙酸酯、乙烯基硬脂酸酯、乙烯基苯甲酯、乙烯基飽和化支脂肪酸鹽等，不飽和單羧酸類如丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸等以及它們的烷基酯類，不飽和多羧酸如丁烯二酸、丁烯二酸酐、富馬酸、甲叉丁二酸等以及它們的部分酯類或全部酯類，丙烯腈、甲基丙烯腈，丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺，烯烴磺酸類如乙烯磺酸、烯丙基磺酸、甲基丙烯基磺酸等及其鹽類，α-烯烴類如乙烯、丙烯、丁烯、α-辛烯、α-十二碳烯、α-十八碳烯等，乙烯醚，含矽烷的單體類等。上述共聚單體的濃度對其聚物而言，可少於20mol％。
作為其它改性聚乙烯醇類，可使用對乙烯基乙酸酯均聚物或上述皂化共聚物改性得到的產物。一些改性反應的例子包括乙醯化、氨基甲酸酯化、磷酸酯化、硫酸酯化、磺酸酯化等。
本發明形成纖維的有用紡絲溶液，可將陶瓷材料或基質分散或溶解於上述聚合物化合物溶液中而製得，這種陶瓷材料或基質通過熱處理便能轉變成導電陶瓷材料(最好為纖維)。
作為聚合物化合物溶液的溶劑，可使用能夠溶解聚合物化合物的水或其它一些溶劑。
除水之外的其它一些溶劑的例子包括醇類、酮類、醚類、芳香化合物類、醯胺類、胺類、碸類等。這些溶劑可與水以一定比例混合。
聚乙烯醇聚合物類可用作聚合物化合物。溶劑類諸如水，二甲基亞碸，甘油，乙撐二醇，二乙二醇，N-甲基吡咯烷酮，二甲基甲醯胺，以及它們的一些混合物可優先使用。
在本發明中可使用幹法生產本發明保護的各種纖維，作為已知技術，紡法是將紡絲液從噴絲頭或以無噴絲頭的狀態抽絲到空氣中或另一種氣體中。典型的抽絲牽伸為約0.1-2.0倍，隨後將所得到的前體纖維給予熱處理。這種前體纖維可在熱處理之前拉伸。在典型熱處理中，是將纖維在所需氣氛中燒烤數分鐘至數小時，使纖維達到所需量級的導電率。然後將纖維冷卻。
對得到的導電纖維的直徑沒有特殊限制。典型的直徑為約200μm或以下，可優選100μm或以下，較佳為50μm或以下，最佳為20μm或以下。對直徑大小的最低限度沒有特殊限定。
在上述紡絲液中，聚合物化合物與導電陶瓷材料或基質的重量比為約15(重量)％或以下和3(重量)％或以上，可分別優選用10(重量)％或以下和3(重量)％或以上，所說的聚合化物和導電陶瓷材料或基質能通過熱處理轉變成導電陶瓷(纖維)。
當上述紡絲液製備時，還可使用對導電陶瓷材料或基質的分散劑，它能通過加熱轉變成導電陶瓷材料。一些分散劑的例子，包括陽離子乳化劑類，非離子型乳化劑類，以及陰離子乳化劑類諸如聚氧化乙烯(10)辛基苯醚和十二碳烷硫酸鈉。而且，聚丙烯酸及其鹽，聚苯乙烯，中和的馬來酸酐共聚物類，馬來酸酐—異丁烯共聚物，以及其它聚合物分散穩定劑等，均可使用。
對上述紡絲液的總固體含量沒有特殊限制。然而，一般說來，固體含量為約20-70(重量)％。在紡絲液已經幹紡之後，將其乾燥。這樣便得到一種連續前體長纖維。
陶瓷粉末，與任選的金屬的混合物一起燒結，也可用來生產導電陶瓷纖維。在以燒結法生產導電陶瓷材料的工藝中，是將陶瓷基質和金屬添加劑，與粘結劑相結合，並將其在選用的氣體中進行高溫處理。特定溫度和氣體是依要燒結的組合物而定。參閱例如美國專利No.4,931,213，其中論述了含有Cu的亞化學計量TiO2的燒結。通過燒結引入陶瓷基質的含金屬添加劑，具有相對高的熔點和低的蒸氣壓以減少含金屬添加劑的損失。某些金屬可包含在陶瓷基質中來提供導電陶瓷材料用於本發明，這些金屬包括Cu、Ni、Co、Ag、Pt、Ta、Zn、Mg、Ru、Ir、Nb、V、Sn、SnO、SnO2、Pb以及它們的合金，以及在裝置的電化學系統中較穩定的其它金屬。例如，可使用其中含有Cu並由非化學計量TiO2如Ti4O7和/或Ti5O9基質形成的導電陶瓷纖維。
各種纖維塗層本發明中所使用的導電陶瓷纖維可塗布以金屬諸如Cu、Ni、Co、Ag、Pt、Ta、Zn、Mg、Ru、Ir、Nb、V、W、Sn、SnO、SnO2、Pb以及它們的合金。在導電陶瓷材料和纖維上塗布的金屬的選擇，取決於活性材料、和/或其中使用帶有塗層的導電陶瓷材料的組份。例如，在鉛—酸電池組中，特別有效的金屬塗層包括Sn-pb合金，其中Sn量可高達90％，其餘為Pb，此合金塗層在Ti4O7和/或Ti5O9導電陶瓷纖維材料上的厚度為約0.1-1.0密爾(ml)。
在鹼電池組中，例如NiCd，NiMH，Ni-Fe，Ni-Zn及MnO2-Zn電池組中，特別有用的金屬塗層包括Ni、Ag及Cu，在亞化學計量TiO2如Ti4O7和/或Ti5O9和其間嵌入Cu的導電陶瓷纖維基質上的塗層厚度為0.1-1.0密爾。
在鋰電池組如Li-MnO2電池組中，特別有用的塗層包括Ni、Zn、Cu、Li及SnO2，其厚度為約0.1-1.0密爾，是塗復在亞化學計量TiO2諸如Ti4O7和/或Ti5O9的導電陶瓷纖維基質上。
在Ni電池組，如NiCd和NiMH電池組中，特別有用的金屬塗層包括Co、Ni、和NiCo合金類，是塗復於Ti4O7和/或Ti5O9陶瓷基質上，每種陶瓷基質中可含有Cu。在傳感器類如氣體傳感器中，特別有用的塗層包括SnO2，塗復在例如Ti4O7和/或Ti5O9陶瓷基質中，它們每種都可含有Cu。
在電容器類中如Ti4O7和/或Ti5O9上的TiO2，Ti4O7和/或Ti5O9的碳或石墨，特別有用的塗層包括在Ti4O7和/或Ti5O9陶瓷基質上的Cu。
導電陶瓷基質材料和其中含金屬的添加劑以及在其上塗復的金屬組合物等的選擇，可由技術人員按照裝置使用的纖維或其它導電陶瓷材料的特定電化學系統來確定。一些主要要求是，纖維或其它導電陶瓷材料及金屬塗層能與電池組的電學性質相適應。因而，在導電陶瓷纖維或材料上塗復的金屬的選擇，是依裝置的電化學性質、塗復於導電陶瓷纖維或材料的陶瓷基質上的金屬的粘附力而變。一般而言，金屬塗層不應遭受裝置內電解質的腐蝕。
在導電陶瓷纖維或其它導電陶瓷材料上金屬塗層的厚度，也同樣決定於其中使用導電陶瓷纖維或其它導電陶瓷材料的裝置。一般地講，所塗布的金屬塗層的厚度應當足以提供無孔洞的塗層。例如，由其中含有SnO2的Ti4O7和/或Ti5O9形成導電陶瓷纖維的鉛—酸電池組，可具有約0.001寸厚的Pb、Sn或Sb塗層。同樣鹼電池組，如NiCd電池組，使用了含有Ni、Co、Cn，或NiCo合金Ti4O7和/或Ti5O9基質形成的導電陶瓷纖維，可具有0.001英寸厚的Ni塗層。在諸如LiMnO2等的Li電池組中，使用含有Li、Ni或Mn的Ti4O7和/或Ti5O9基質形成的導電陶瓷纖維，其上可塗有約0.001英寸厚的Cu塗層。在用含有Ni或Co的Ti4O7和/或Ti5O9基質形成的導電陶瓷纖維的Ni電池組中，可採用約0.001英寸厚度的Co塗層。
可用一些已知方法，諸如化學蒸氣沉積法，等離子體噴鍍法、雷射沉積，以及溶液浸漬法等，來將金屬塗料塗布到導電陶瓷纖維上，或其它導電陶瓷材料上，假如這種方法不致對下層基質產生腐蝕的話。例如，錫、鉛、及它們的合金可用來浸漬以提供厚度為數微米至數密爾的塗層。
在本發明進一步方面，導電陶瓷纖維或其它導電陶瓷材料，可塗復以不同組合物的一些交替金屬層。導電陶瓷纖維或其它導電陶瓷材料與其上的金屬塗層的有效組合方法列示於表1。
表I


其中使用導電陶瓷纖維或其它導電陶瓷材料的活性糊漿，典型的具有0.1-30％的活性糊漿，可優選約5-20％，作為導電陶瓷纖維可依導電陶瓷纖維組合物的導電性而定。在活性糊漿中，纖維的尺寸大小應能足夠使陶瓷纖維材料在整個糊漿中的均勻分布為準。導電陶瓷的有效尺寸大小可處於約2-10微米直徑範圍內。
其中可使用導電陶瓷纖維或其它導電陶瓷材料的一些組件的例子，包括電池組的一些電極柵網。導電陶瓷纖維可存在於柵網中，其量約為柵網重量的80-100％。
在電容器中如雙層電容器和超電容器中，可使用導電陶瓷纖維或其它導電陶瓷材料如Ti4O7和/或Ti5O9的材料和組份，其存在量按照電容器一些極板總重量計算約為30至100％。
在燃料電池中，可使用導電陶瓷纖維或其它導電陶瓷材料及模製產品諸如由這些纖維或其它導電陶瓷材料所形成的各種電極等的材料和組件，包括H2和O2電極。
在各種傳感器中，例如O2氣傳感器或有機蒸氣傳感器中，可使用導電陶瓷纖維或其它導電陶瓷材料的一些材料和組件，包括一些電極。
在雙極性電池組中，例如鉛—酸雙極性電池組中，可使用導電陶瓷纖維或其它導電陶瓷材料的一些材料和組件，包括例如活性材料。
導電陶瓷纖維或其它導電陶瓷材料，可成形為一些複雜的形狀，以適用於某些組件例如用已知方法如編織、結織、編緶、制氈、擠壓和瓷泥澆鑄等製得電極柵網。導電陶瓷纖維和其它電陶瓷材料可用已知方法成形為多孔紙狀材料。方法的選擇決定於柵網中所需要的孔隙度和強度。例如，用導電陶瓷纖維液漿制氈形成的一種柵網具有表面積大於用編織法得到的表面積。
當用擠壓法成形各組份時，是將導電陶瓷前體材料與粘結劑的共混物通過混合而形成。導電陶瓷前體材料與粘結劑的用量可在寬廣範圍內調變，這決定於要擠壓的形狀及特定陶瓷材料與粘結劑組份。有用的粘結劑組份包括在生產擠壓陶瓷產品中通常所使用的組份。有效粘結劑的例子包括有機粘結劑諸如聚乙烯、聚丙烯、硬脂酸酯類，纖維素類如羥基丙基纖維素，聚酯類等，當成形錯綜複雜形狀的物件時，典型的是使用較大量的粘結劑材料。為提供一種適用於擠壓的混合物，與特定導電陶瓷前體材料一起使用的粘結劑的特定量和組份，能夠由本技術領域中熟悉的人員容易地確定。然後將產物乾燥和燒烤來生產所需要的組件如極板或雙極電極等。
在瓷泥澆鑄中，正如一般在技術上所知，是將導電陶瓷前體材料液漿與水等液體載體、任意添加一種有機粘結劑及一些表面活性劑等，一起澆注到一個鑄模中，來提供所需形狀的物品。陶瓷材料、有機粘結劑及液體載體的特定量，可依據澆鑄產品中所需密度而變。將得到的澆鑄產物，用本技術領域內常用技術來烘乾和燒烤。
導電陶瓷纖維或其它導電陶瓷材料的制氈技術，也可用來生產一些組件例如電極柵網，用於電化學裝置中如電池組中。制氈方法如John Badger專利中所述，該專利是針對玻璃氈隔離器的發明。可用陶瓷材料的粗製纖維及某些燒結纖維，按照已知編織方法，來生產一些組件如電極柵網，然後將其燒烤用作電化學裝置如電池組。
對纖維的一些要求用於本明中的各種導電陶瓷纖維，應具有與使用導電陶瓷纖維糊漿或其它組份加工要求相適應的直徑和長度。一般而言，優選的纖維應具有長度10至10.000μ和長度與直徑之比為1至100。典型的，當導電陶瓷纖維用於活性糊漿中時，該纖維為約0.125英寸(3.175μ)至0.250英寸(6.350μ)長，和約0.02至0.007英寸直徑。而且，這種纖維應能抗耐基本水平(量級)的剪切應力。用通用混合器將纖維混入活性材料糊漿中。
用於電池組或燃料電池等裝置的電極中的柵網，可包括有可變量的陶瓷纖維或其它導電材料，其量依裝置的類型而變。例如，在鉛—酸電池組中，電流集電極可由約百分之五十至百分之百的導電陶瓷纖維材料如Ti4O7和/或Ti5O9等形成，而Ti4O7和/或Ti5O9中具有的氧化物是導電的、對硫酸是穩定的並能使PbO2形成晶核，這種氧化物包括SnO2、WO3，(TiO和Ti4O7和/或Ti5O9)。
同樣，在諸如NiCd等鹼電池組中，可使用約0.1-20％的導電陶瓷纖維(屬於TiO2和(Ti4O7)和/或Ti4O7)，其中具有Ni。
當陶瓷纖維是由液漿沉積纖維的方法成形為電極柵網時，纖維的直徑可為約0.002-0.007英寸並具有長度約0.125至約0.250英寸。一般地說，導電陶瓷纖維應當足夠長以獲得交叉連接結點和/或擴展柵網網目尺寸寬度以獲得導電通路。特殊的纖維直徑和長度可由對給定纖維組份的特定應用熟悉的技術人員確定。
導電陶瓷纖維可與活性材料例如PbO或PbSO4混合以提供改進了的活性材料糊漿。導電陶漿纖維是均勻地分布於整個活性材料糊漿中以便對活性材料粒子與柵網之間的電子流提供低電阻電路。這些低電阻電路的功能是減低使用活性材料的裝置的內部電阻，特別是處於電荷狀態下的電阻。
導電陶瓷纖維或其它導電陶瓷材料，可用於各種裝置中如一些電池組、燃料電池、電容器及傳感器中。這些電池組可以按照各電極的形狀分類。其類型包括糊漿型電極類及管狀電極類。糊漿型電極類具有一鉛或鉛合金柵網，或由編織、或結織的導電陶瓷纖維形成的柵網。管狀電極類是通過插入一個圍繞柵網編織纖維的筒管制成，所用纖維為玻璃纖維和聚酯纖維，然後將筒管填充以活性材料。這些管型電極，典型的，是用作正(陽)電極，而糊漿型電極為典型正性或負性電極。根據本發明，期望導電陶瓷纖維或其它導電陶瓷材料可用於糊漿電極和管狀電極。
導電陶瓷纖維或其它導電陶瓷材料，可與電池組的活性糊漿及電流集電器中所用的其它補充纖維和所得到的共混物一起混合。在糊漿或電流集電器中補加的纖維的量，可依所需物理性能而變。受到注視的一些有用共混物包括Ti4O7和/或Ti5O9(其中含有SnO2、Cu、Ni、Co等)與任何一種碳纖維，鎳纖維，不鏽鋼纖維，聚烯烴纖維諸如聚乙烯、聚丙烯纖維，纖維素纖維，聚酯如DaCron纖維，複合纖維如鉛上塗復的玻璃纖維。補加纖維的量，以活性材料的總重量計算，可以1％變動至30％。這些補加的纖維可用來對由導電陶瓷纖維形成的各組件賦予補充性機械強度和耐腐蝕性。有用共混物的一些例子，列示於表II。
表II

1、Ti4O7其中嵌入了Cu；2、Ti5O9其中嵌入了Nb。
本發明中所使用的導電陶瓷纖維或其它導電陶瓷材料，典型的，有足夠高的導電性，能增加活性材料的導電性，但還有足夠的空隙並且提高了活性材料的電化學利用率。其中添加有導電陶瓷纖維的活性材料糊漿，會影響其中所使用的導電陶瓷纖維的量。例如在鉛-酸電池組中，陰極活性糊漿材料是PbO2，含有約5-10％的Ti4O7和/或Ti5O9基質的導電陶瓷纖維，含有約0.5-1.8％的含SnO2的金屬，這些都可用於陰極中。在鹼電池組如Zn-MnO2電池組中，使用了較少的導電MnO2材料作為活性糊漿材料，在活性材料中可使用基質為Ti4O7和/或Ti5O9並含有Cu的約1-30％的導電陶瓷纖維。在含鋰的電池組如Li-MnO2電池組中，可使用基質為Ti4O7和/或Ti5O9並具有Cu的約1-10％的導電陶瓷纖維或其它導電陶瓷材料；在含鎳電池組如NiMH中，可使用基質為Ti4O7和/或Ti5O9並含有Co的約1-10％的導電陶瓷纖維。典型的，可使用導電陶瓷纖維作為活性材料中的添加物，其量以活性材料的重量計算為約0.1％至40％。
用於電能裝置諸如電池組、燃料電池，傳感器及電容器中的導電陶瓷纖維的直徑和長度，可按照其中要形成的材料和組份以及其中需使用纖維的組份或糊漿材料的導電性而改變。用於製造其中含有導電陶瓷纖維的特定材料或組份的方法，也是決定導電陶瓷纖維直徑與長度的一個因系。
在形成含有導電陶瓷纖維的活性糊漿中，所用纖維的尺寸大小需足以能夠與糊漿的活性材料一道加工處理。典型的是，導電陶瓷纖維的尺寸可以改變，其長度為約0.125-0.250英寸，其直徑為約0.001-0.005英寸，亦即纖維的尺寸大小需足以保持在活性糊漿材料中的纖維形狀。
各種電池組可通過使用導電陶瓷纖維得到改善。例如，在NiCd電池組中，Ni泡沫電極可與Ni(OH)2活性材料一起形成糊漿，其中含有約10％的Ti4O7和/或Ti5O9並具有Ni的導電陶瓷纖維。在NiMH電池組中，可將Ti4O7和/或Ti5O9並含有Ni或Cu的導電陶瓷纖維，加入到NiOH陰極和混合金屬氫化物形成的陽極中。在Ni-Zn電池組中，可將Ti4O7和/或Ti5O9並含有Cu的導電陶瓷纖維加入到ZnO糊漿中。
一些鎳電極也可使用導電陶瓷纖維，即將這些纖維加入到電極材料中，電極材料基本上為NiOOH。
在鎳—鎘鹼電池中，是將多孔性鎳板用於正電極和負電極。正電極和負電極的活性材料是含於鎳糊漿中。正極板含有氫氧化鎳，而負極板含有氫氧化鎘。為形成改進的電極用於Ni-Cd電池，可將NiOH、CdOH及0.5-5％的Ti4O7和/或Ti5O9(其中每種均含有Cu、Ni)的導電陶瓷纖維等的共混物與足以提供活性材料糊的約0.5-5％有機聚合物粘結劑如羧基甲基纖維素在水中的溶液，一起混合。
在含鋰電池組諸如Li-AgV2O5、Li-CF、Li-CuO、Li-FeS、Li-FeS2、Li-I2、Li-MnO2、Li-MoS2、Li-V2O5、Li SOCl2以及Li-SO2中，特別有效的陶瓷導電纖維包括在Ti4O7和/或Ti5O9陶瓷基質中的Li、Co、Cu或Ni。導電陶瓷纖維或其它導電陶瓷材料如Ti4O7和/或Ti5O9並含有Co或Cu，可用粘膠懸浮液紡絲工藝來生產，詳見Cass在《Ceramic Bulletin》，No，70，Pages 424-429，1991，中所述或該文所述的其它工藝方法。
在某些電池組中，可將導電陶瓷纖維加入到陰極材料中以增強電流的會集，在這些電池組中，一種熱力學活性小於鋰金屬的鋰化合物作為陽極材料(一例為鋰嵌入石墨或石油焦炭中，參見J.M.Tarasconand Guyomard的文章，Electrochimica Acta，381221-1231(1992))和陰極材料是選自含有AgV2O5、CFx、CuO、MnO2、FeS、FeS2、TiS2、MoS2、V2O5、SOCl2、SO2及I2等的一組化合物以及衍生自它們的含鋰材料(包括適用於「搖擺椅」電池組的陽極材料，如Michel Armand在「Materials for Adranced Batteries」，編者D.W.Murphy，J.Broadhead，aud B.C.H.Steele，Plenum出版社，NewYovk，Page 160中所述及J.M.Tarascon and D.Guyomoard 在《Electrochimica Acta》381221-1231 1992)中所述。)特別有效的陶瓷導電纖維，包括在Ti4O7和/或Ti5O9陶瓷基質中的Ni、Co、Cu及NiCo合金，同時添加或不添加TiO2。導電陶瓷纖維諸如Ti4O7-Ni，Ti5O9-Cu，可從ACI獲(購)得。
雖然用各種具體實施方法和實施例對本發明作了描述，但應明白本發明不限於這些實施例並可能有各種實施方法，然而都屬於本發明如下權利要求的範圍。
各種粉末一些電導陶瓷粉末，是由鈦或釩材料的氧化物形成的，這些氧化物可有或可無含金屬的添加劑及「原位」還原劑諸如碳、含金屬的嵌入石墨、石墨以及單獨加入或以分散於其中的混合物加入的一些金屬粉末。製造電導陶瓷粉末的所有材料都為粉末形式並加以混合而得到一種均勻混合物。為增強陶瓷基質的反應性，較好是粉末的顆粒大小處於40至150微米範圍內。將這些粉未混合物放入高溫爐在300℃燒除有機物，然後加熱到1000-2000℃在氫或—氧化碳或這些氣體的混合物等還原氣氛中，進行還原。一般，已還原的粉末混合物，需研磨到適合的粒度，要求其縱橫此為1。
各種晶片各種電導晶片是制自鈦或釩材料的一些氧化物，其中可有或可無含金屬的添加物及「原位」還原劑諸如碳、含金屬的石墨、石墨以及單獨引入或以混合引入的某些金屬粉末。製造電導陶瓷晶片的所有材料，均為粉末形式並予以混合而得到均勻混合物。晶片是由這種混合物製造並用於磁帶鑄造工藝中(參見Mistler工程材料手冊中磁帶鑄造一章，Vol，4，1992)。此工藝可製得一種乾燥的或「粗製品」(未燒烤的)陶瓷基質磁帶。然後將這種乾燥的磁帶用pasta或類似切割機切成陶瓷晶片。然後將這些晶片放入高溫爐在空氣中於300℃燒除有機物，然後爐溫升高到1000-2000℃進行燒結，此後將爐內氣體，而不是溫度，改變成還原氣體諸如氫氣或一氧化碳或這兩種氣體的混合物。對某些電化學裝置的應用，將乾燥磁帶進行熱處理和還原而不切成晶片(小片)用作電極或多層晶片電容器的層片。在熱處理和還原之後，晶片便大致為長方形尺寸，長寬比(空氣動力學定義(長尺寸/短尺寸))為8以下。將熱晶片在乾燥空氣中，惰性氣體中冷卻，貯存在密封的容器中。到此點為止，電導陶瓷晶片便製成備用。
非電導陶瓷晶片是由氧化鋁(Ai2O3)或氧化鋯(ZrO2)或氧化鋯—氧化鋁材料製成，可不用含金屬的添加物或「原位」還原劑。所有製造非電導陶瓷晶片材料都為粉末形式並予以混合而得到一種均勻混合物。由這種混合物製造並用於磁帶鑄造的瓷泥，可製成陶瓷基質的乾燥磁帶。然後將此乾燥磁帶用pasta或類似的切割機切成陶瓷晶片。然後將這些晶片放入高溫爐內在空氣中於300℃燒去其中的有機物，然後將爐溫升至1000-2000℃進行燒結，此後將爐內氣體而不是爐溫，改變成還原氣體諸如氫氣或—氧化碳或這兩種氣體的混合物。對某些電化學裝置的應用，乾燥磁帶可進行熱加工處理而不切成小晶片。然後對特定應用來說，可將乾燥磁帶切成各種尺寸的電極並塗復以一種金屬或多種金屬。在熱加工處理後，將晶片大致作成長方形尺寸，其長寬比(空氣動力學定義(長尺寸/短尺寸))為8以下。將熱晶片在乾燥的惰性氣體中冷卻並貯存在密封的容器中。到此點止，非電導陶瓷晶片已經製成。準備用一種金屬或多種金屬塗復、電鍍或沉積，將它們製成導電的或催化用的活性晶片。
各種基質對基質(柵網類、電極類、電流集電器類、隔離膜類、多孔板類、泡沫、蜂窩板、實心板等)的製造，可將各種電導陶瓷材料、纖維、粉末及晶片與適合的粘結劑和填料一起混合，再將得到的混合物在一衝壓機中模製成或擠壓成所需形狀。然後將此形狀在非氧化氣氛中於1000-2000℃進行玻璃化轉變，以抑制該鈦或釩的亞氧化物的氧化。在此玻璃化處理後，冷卻了的基質便貯存備用，陶瓷泡沫可按照Scotfoam製法製造(Selee公司的方法)。
非電傳導材料的活化由於各種電傳導陶瓷纖維、粉末、晶片及基質都有本徵的電導率，這種本徵電導率通過一些金屬化合物添加劑和/或通過金屬亞氧化物的還原作用而被發展增強，所以對於要製成導電的那些非電傳導陶瓷纖維、粉末、晶片及基質來說，僅保持基本電導率、對各種非電傳導陶瓷材料和電傳導基質來說，電導率的增加可通過電鍍或塗復或沉積金屬性d-區組過渡元素的一種或其混合物(Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、OS、Ir、Pt、Au)或鑭系元素的一種或其混合物(Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tu、Yb、Lu)及通過添加或電鍍或塗復或沉積所選主族元素(In、Tl、Sn、Pb、Sb、Bi、Se、Te)的一種或其混合物。使用的所有材料應具有純度水平(級)，包括對一些有害物質的規定，用於本發明工藝及計劃用途。
還有幾種金屬電鍍、金屬沉積及陶瓷塗復技術，可用來處理非電傳導材料，這些技術簡述如下(1)使用甲醛或聯氨的還原溶液電解出一種或多種所需金屬對非導電體進行電解電鍍(參見Lowenheim著書《電鍍》，第387-425頁，1978及《1994乾產品拋光指南》，第112-130頁)；(2)所需一種或多種金屬及導電陶瓷的熱金屬噴塗(見Thorp，「化學工程工藝方法」pages 54-57，1991)；(3)逐層(一層跟一層)沉積離子束噴鍍和雷射沉積(Beardsley，「Scientific American」，Pages32-33，1995 and Wasa et al.，Science and Technology of Thin Film Superconductors-2，pages1-2)，來沉積本發明所限定的電傳導陶瓷材料，以及任何其它方法用以提供所需金屬的適合的電鍍、塗復或沉積。一旦非電傳導陶瓷與一種金屬，多種金屬或導電陶瓷相互作用，成為導電的，這些非導電陶瓷便可備用。
權利要求
1.一種具有多個電極在其中的鉛-酸電池組，所說的電極包含一種活性材料組份及一電流集電器，其中導電陶瓷纖維包含在至少一種所說的活性材料中及所說的電流集電器中。
2.如權利要求1所述的鉛酸電池組，其中所說的活性材料組份是二氧化鉛和所說的導電陶瓷纖維含有亞化學計量的二氧化鈦基質及均勻分散在所說基質中的Sn-Pb合金。
3.如權利要求2所述的鉛酸電池組，其中所說的電流集電器包含有由亞化學計量鈦和超化學計量鈦類組所形成的導電陶瓷纖維。
4.如權利要求3所述的鉛酸電池組，其中所說的陶瓷纖維包含有Sn-Pb合金在內的亞化學計量二氧化鈦。
5.如權利要求4所述的鉛酸電池組，其中所說的亞化學計量二氧化鈦是Ti4O7。
6.一種包含有導電陶瓷的電池組，含有導電的氧化釩，其中所說的導電氧化釩包括至少有M氧化物類和游離金屬的一種，其中M是選自Cr、Cu、Ni、Pt、Ta、Zn、Mg、Ru、Ir、Nb、V類組或它們的混合物，所說的氧化釩具有通式VOx，其中x是處於約1與2.5之間。
7.一種含有導電陶瓷纖維的電池組，含有選自塗布金屬的一組Ti4O7和Ti5O9的氧化物。
8.一種導電組合物，含有約80％至約90％Tin(2n-1)，其中n＝4或更大，多至約10％TiO2，至少1％(Ti2O3和Ti3O5)，以及多至約10％的添加劑，添加劑是選自下一組M氧化物類、M硼化物類、M碳化物類、M氮化物、以及M金屬，或它們的混合物。其中M是選自如下組類Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、I，Lu、B、Al、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、Te。
9.一種導電陶瓷組合物，包含有至少約90％Tin(2n-1)，其中n至少為4，和多至約10％的添加劑選自如下一組類M氧化物類、M金屬或其混合物，其中M是選自由Cr、Cu、Ni、Pt、Ta、Zn、Mg、Ru、Ir、Nb及V。
10.一種導電組合物，包含有約50％至約90％VOx(x＝1-2.5)，約10％至約50％的添加劑選自如下一組類M氧化物類、M硼化物類、M碳化物類、M氮化物類以及M金屬，其中M是選自如下組成的金屬組類Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、B、Al、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、Te。
11.如權利要求10所述的導電組合物，其中所說的VOx(x＝1-2.5)的用量約90％至100％，所說的添加劑是選自由M氧化物類、M金屬、或它們的混合物，其中M是選自由Cr、Cu、Ni、Pt、Ta、Zn、Mg、Ru、Ir、Nb及V或它們的混合物所組成的一組類。
12.一種組合物包含有Al2O3和另一成份選自M氧化物類、M金屬或其混合物的一組，其中M是選自以下金屬組成的一組類Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、In、Tl、Sn、Pb、Sb、Bi、Se、Te或它們的混合物。
13.如權利要求12所述的組合物，其所說的Al2O3的用量以所說的組合物的總重量計算，為約85％至約90％。
14.如權利要求12所述的組合物，其所說的另一成份的用量以所說的組合物的總重量計算，為約5％至約15％。
15.一種組成合物，含有ZrO2和另一成分選自由M氧化物、M金屬或其混合物所組成的一組類，其中M是選自如下一組金屬Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、In、Tl、Sn、Pb、Sb、Bi、Se、Te或它們的混合物。
16.如權利要求15所述的組合物，其所說的ZrO2的用量基於所說的組合物的總重量計算，為約85％至約95％，所說的另一成份的用量為所說的組合物的約5％至約15％。
17.一種組合物，含有Al2O3、ZrO2及另一成份選自M氧化物類、M金屬或其混合物所組成的一組類，其中M是選自如下金屬組成的一組類Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、In、Tl、Sn、Pb、Sb、Bi、Se、Te或它們的混合物。
18.如權利要求12所述的組合物，其所說的Al2O3的用量為約40％至約48％，所說的ZrO2的用量為約40％至48％，以及所說的另一成份的用量為約4％至約20％。
19.一種具有導電陶瓷組合物的陰極。
20.如權利要求19所述的陰極，其中所說的組合物含有TinO(2n-1)，其中n＝4或更大，TiO，(Ti2O3和Ti3O5)及另一成份選自由M氧化物類、M硼化物類、M碳化物類、M氮化物類、以及M金屬，或者所說M氧化物類、M硼化物類、M碳化物類、M氮化物類、以及M金屬的混合物所組成的一組類。其中M是選自如下金屬組成的一組類Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、B、Al、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、Te。
21.如權利要求20所述的陰極，其中所說的TinO(2n-1)的用量以組合物的總重量計算為約80％至約90％，所說的TiO的用量以組合物的總重量計算為高至約10％，所說的(Ti2O3和Ti3O5)的用量為至少約1％，以及所說的另一成份的用量為高至約10％。
22.一種具有一組合物的陰極，包含有至少約90％的TinO(2n-1)，其中n至少為4以及高至約10％的另一成份選自M氧化物類、M金屬或其混合物的一組類，其中M是選自由Cr、Cu、Ni、Pt、Ta、Zn、Mg、Ru、Ir、Nb及V所組成的一組類。
23.一種具有一組合物的陰極，它含有VOx(x＝1-2.5)，和另一成份選自由M氧化物類、M硼化物、M碳化物、M氮化物、以及M金屬所組成的一組類，其中M是選自如下金屬Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、B、Al、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、Te。
24.如權利要求23所述的陰極，其中所說的VOx(x＝1-2.5)的用量約50％至約90％，以及所說的另一成份的用量為約10％至約50％。
25.一種具有陶瓷組合物和金屬塗層塗布於所說的陶瓷組合物上面的陰極。
26.如權利要求25所述的陰極，其中所說的組合物包含有Al2O3和另一成份選自M氧化物類、M金屬或其混合物所組成的的一組類，其中M是選自如下組成的金屬組類Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、In、Tl、Sn、Pb、Sb、Bi、Se、Te或它們的混合物。
27.如權利要求26所述的陰極，其所說的Al2O3的用量約為85％至約90％，以及所說的另一成份的用量為約5％至約15％。
28.如權利要求25所述的陰極，其中所說的組合物包含有ZrO2和另一成分選自由M氧化物類、M金屬或其混合物所組成的一組類，其中M是選自如下金屬所成的一組類Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、In、Tl、Sn、Pb、Sb、Bi、Se、Te或它們的混合物。
29.如權利要求28所述的陰極，其中所說的ZrO2的用量約85％至約95％，以及所說的另一成份的用量為約5％至約15％。
30.如權利要求25所要述的陰極，其中所說的組合物包含有Al2O3、ZrO2及另一成份選自M氧化物類、M金屬或它們的混合物所組成的一組類，此處M是選自如下金屬組成的一組類Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、In、Tl、Sn、Pb、Sb、Bi、Se、Te或它們的混合物。
31.如權利要求30所述的陰極，其所說的Al2O3的用量為約40％至約48％，所說的ZrO2的用量為約4O％至48％，以及所說的另一成份的用量為約4％至約20％
32.一種電池組，具有權利要求31所述的陰極。
33.如權利要求32所述的電池組，其中所說的電池組是一鋰電池組。
34.如權利要求32所述的電池組，其中所說的電池組是一Zn空氣電池組。
35.如權利要求32所述的電池組，其中所說的電池組是一Al空氣電池組。
36.如權利要求32所述的電池組，其中所說的電池組是一帶克朗瑟(Leclanche)電池組。
37.如權利要求32所述的電池組，其中所說的電池組是一鈉-硫電池組。
38.如權利要求32所述的電池組，其中所說的電池組是一鎳電池組。
39.如權利要求32所述的電池組，其中所說的電池組是一鉛酸電池組。
40.一種燃料電池電極，包含有導電的陶瓷組合物。
41.如權利要求40所述的電極，其中所說的組合物含有TinO(2n-1)，其中n＝4或更大，TiO，(Ti2O3和Ti3O5)及另一成份選自由M氧化物類、M硼化物類、M碳化物類、M氮化物類、以及M金屬，或它們的混合物，其中M是選自如下金屬組成的一組類Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、B、Al、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、Te。
42.如權利要求41所述的電極，其中所說的TinO(2n-1)，此處n＝4或更大，其用量為約80％至90％，所說的TiO的用量為多至約10％，所說的(Ti2O3和Ti3O5)用量至少為約1％，以及所說的另一成份的用量可高至約10％。
43.如權利要求40所述的電極，其中所說的TinO(2n-1)，此處n至少為4，及另一成份選自M氧化物類、M金屬或其混合物的一組類，其中M是選自Cr、Cu、Ni、Pt、Ta、Zn、Mg、Ru、Ir、Nb及V。
44.如權利要求43所述的電極，其中所說的TinO(2n-1)，此處n至少為4，其用量為至少約90％，和所說的另一成份的用量為多至約10％。
45.如權利要求40所述的電極，其中所說的化合物含有VOx(x＝1-2.5)，和另一成份選自由M氧化物類、M硼化物類、M碳化物類、M氮化物類、以及M屬金所組成的一組類，其中M是選自如下金屬所組成的一組類Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、B、Al、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、Te。
46.如權利要求45所述的電極，其中所說的VOx(x＝1-2.5)的用量約50％至約90％，以及所說的另一成份的用量為約10％至約50％。
47.一種具有陶瓷組合物和一金屬塗層塗布於所說的陶瓷組合物上面的燃料電池電極。
48.如權利要求47所述的電極，其中所說的組合物包含有Al2O3和另一成份選自M氧化物類、M金屬或其混合物所組成的一組類，其中M是選自如下組成的金屬組類Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、In、Tl、Sn、Pb、Sb、Bi、Se、Te或它們的混合物。
49.如權利要求47所述的電極，其所說的Al2O3的用量約為85％至約90％，以及所說的另一成份的用量為約5％至約15％。
50.如權利要求47所述的電極，其中所說的組合物包含有ZrO2和另一成分選自M氧化物、M金屬或其混合物，其中M是選自如下一組金屬Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、In、Tl、Sn、Pb、Sb、Bi、Se、Te或它們的混合物。
51.如權利要求50所述的電極，其中所說的ZrO2的用量約85％至約95％，以及所說的另一成份的用量為約5％至約15％。
52.如權利要求47所要述的電極，其中所說的組合物包含有Al2O3、ZrO2及另一成份選自M氧化物類、M金屬或其混合物，其中M是選自如下一組金屬Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、In、Tl、Sn、Pb、Sb、Bi、Se、Te或它們的混合物。
53.如權利要求52所述的電極，其所說的Al2O3在組合物中的用量為約40％至約48％，所說的ZrO2在組合物中的用量為約40％至48％，以及所說的另一成份的用量為約4％至約20％。
54.如權利要求53所述的具有燃料電池。
55.一種含有導電陶瓷組合物的電流集電器。
56.如權利要求55所述的電流集電器，其中所說的組合物含有TinO(2n-1)，此處n＝4或更大，TiO，(Ti2O3和Ti3O5)及另一成份選自一組M氧化物類、M硼化物類、M碳化物類、M氮化物類、以及M金屬或它們的混合物。其中M是選自如下一組金屬Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、B、Al、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、Te。
57.如權利要求56所述的電流集電器，其中所說的TinO(2n-1)在組合物中的用量為約80％至90％，所說的TiO的用量為約10％，所說的(Ti2O3和Ti3O5)的用量為至少約1％，以及所說的另一成份的用量為多至約10％。
58.如權利要求55所述的電流集電器，其中所說的組合物含有TinO(2n-1)，其中n至少為4和另一成份選自一組M氧化物類、M金屬或其混合物，其中M是選自Cr、Cu、Ni、Pt、Ta、Zn、Mg、Ru、Ir、Nb及V。
59.如權利要求58所述的電流集電器，其中，所說的TinO(2n-1)在組合物中的用量為至少約90％，和所說的另一成分的用量為多至約10％。
60.如權利要求55所述的集電器，其中所說的組合物含有VOx(x＝1-2.5)，和另一成份選自由M氧化物類、M硼化物類、M碳化物類、M氮化物類、以及M金屬，其中M是選自一組如下金屬Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、B、Al、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、Te。
61.如權利要求60所述的電流集電器，其中所說的VOx(x＝1-2.5)的用量約90％，和所說的另一成分在組合物中的用量為約10％至約50％。
62.一種具有陶瓷組合物和一種金屬塗層塗布於該組合物上面的電流集電器。
63.如權利要求62所述的電流集電器，其中所說的組合物包含有Al2O3和另一成份選自M氧化物類、M金屬或其混合物，其中M是選自如下一組金屬Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、In、Tl、Sn、Pb、Sb、Bi、Se、Te或它們的混合物。
64.如權利要求63所述的電流集電器，其所說的Al2O3在組合物中的存在量約為約85％至約90％，和所說的另一成份在組合物中的存在量為約5％至約15％。
65.如權利要求62所述的電流集電器，其中所說的組合物包含有ZrO2和另一成分選自一組M氧化物類、M金屬或其混合物，其中M是選自一組如下金屬Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、In、Tl、Sn、Pb、Sb、Bi、Se、Te或它們的混合物。
66.如權利要求65所述的電流集電器，其中所說的ZrO2在組合物的用量約85％至約95％，以及所說的另一成份在組合物中的用量為約5％至約15％。
67.如權利要求62所述的電流集電器，其中所說的組合物包含有Al2O3、ZrO2及另一成份選自一組M氧化物類、M金屬或其它混合物，其中M是選自如下一組金屬Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、In、Tl、Sn、Pb、Sb、Bi、Se、Te或它們的混合物。
68.如權利要求67所述的電流集電器，其所說的Al2O3的用量為約40％至約48％，所說的ZrO2在組合物中的用量為約40％至48％ZrO2，以及所說的另一成份的用量為約4％至約20％
69.一種具有導電陶瓷組合物的雙極電極。
70.如權利要求69所述的雙極電極，其中所說的組合物含有TinO(2n-1)，此處n＝4或更大，TiO，(Ti2O3和Ti3O5)及另一成份選自由M氧化物類、M硼化物類、M碳化物類、M氮化物類、以及M金屬，或它們的混合物，其中M是選自如下一組金屬Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、B、Al、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、Te。
71.如權利要求70所述的雙極電極，其中所說的TinO(2n-1)，此處n＝4或更大，在組合物中的用量為約80％至約90％，所說的TiO的用量為多至約10％，所說的(Ti2O3和Ti3O5)的用量為至少約1％，以及所說的另一成份的用量為高至約10％。
72.如權利要求69所述的雙極電極，其中所說的組合物包含至少約90％TinO(2n-1)，此處n至少為4，和多至約10％的所說的另一成份，以及其中M選自如下一組金屬Cr、Cu、Ni、Pt、Ta、Zn、Mg、Ru、Ir、Nb及V。
73.如權利要求69所述的雙極電極，其中所說的組合物包含有VOx(x＝1-2.5)，和另一成份選自M氧化物類、M硼化物類、M碳化物類、M氮化物類以及M金屬，其中M是選自由如下金屬和它們的混合物Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、B、Al、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、Te。
74.如權利要求73所述的雙極電極，其中所說的VOx(x＝1-2.5)在組合物中的用量約50％至90％，和所說的另一成份在組合物中的用量為約10％至約50％。
75.一種具有陶瓷組合物和一種金屬塗層塗布於該陶瓷組合物上面的雙極電極。
76.如權利要求114所述的雙極電極，其中所說的組合物包含有Al2O3和另一成份選自M氧化物類、M金屬或其混合物，其中M是選自一組如下金屬和它們的混合物Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、In、Tl、Sn、Pb、Sb、Bi、Se、Te。
77.如權利要求76所述的雙極電極，其所說的Al2O3的用量為約85％至約90％，以及所說的另一成份的用量為約5％至約15％。
78.如權利要求75所述的雙極電極，其中所說的組合物包含有ZrO2和另一成分選自由M氧化物、M金屬或其混合物，其中M是選自一組如下金屬或它們的混合物Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、In、Tl、Sn、Pb、Sb、Bi、Se、Te。
79.如權利要求78所述的雙極電極，其中所說的ZrO2的用量約85％至約95％，以及所說的另一成份的用量為約5％至約15％。
80.如權利要求75所要述的雙極電極，其中所說的組合物含有Al2O3、ZrO2及另一成份選自M氧化物類、M金屬或其混合物，其中M是選自一組如下金屬或它們的混合物Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、In、Tl、Sn、Pb、Sb、Bi、Se、Te。
81.如權利要求80所述的雙極電極，其所說的組合物含有約40％至約48％的Al2O3，約40％至約48％的ZrO2，及約4％至約20％的所說的另一成份。
82.一種具有權利要求81所述的雙極電極的鉛酸電池組。
83.一種含有導電陶瓷組合物的電容器。
84.如權利要求83所述的電容器，其中所說的組合物含有TinO(2n-1)，此處n＝4或更大，TiO，(Ti2O3和Ti3O5)及另一成份選自一組M氧化物類、M硼化物類、M碳化物類、M氮化物類、以及M金屬，或它們的混合物，其中M是選自如下一組金屬Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、B、Al、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、Te。
85.如權利要求84所述的電容器，其中所說的組合物含有約80％至約90％的TinO(2n-1)此處n＝4或4以上，多至約10％的TiO，至少1％的(Ti2O3和Ti3O5)以及多至約10％的另一成份。
86.如權利要求84所述的電容器，其中所說的組合物含有TinO(2n-1)，其中n至少為4和另一成份選自一組M氧化物類、M金屬或其混合物，其中M是選自一組金屬Cr、Cu、Ni、Pt、Ta、Zn、Mg、Ru、Ir、Nb及V。
87.如權利要求86所述的電容器，其中所說的在組合物中至少約90％TinO(2n-1)此處n至少為4，和多至約10％的所說的另一成分。
88.如權利要求84所述的電容器，其中所說的組合物含有VOx(x＝1-2.5)，和另一成份選自M氧化物類、M硼化物類、M碳化物類、M氮化物類、以及M金屬，其中M是選自一組如下金屬Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、B、Al、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、Te。
89.如權利要求88所述的電容器，其中所說的組合物包含有約50％至約90％的VOx(x＝1-2.5)和約10％至約50％的所說的另一成份。
90.一種具有陶瓷組合物和陶瓷組合物上面有金屬塗層的電容器。
91.如權利要求90所述的電容器，其中所說的組合物包含有Al2O3和另一成份選自一組M氧化物類、M金屬或其混合物，其中M是選自如下一組金屬或它們的混合物Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、In、Tl、Sn、Pb、Sb、Bi、Se、Te。
92.如權利要求90所述的電容器，其中所說的組合物含有約85％至約90％的Al2O3和約5％至約15％的所說的另一成份。
93.如權利要求90所述的電容器，其中所說的組合物包含有ZrO2和另一成分選自由M氧化物、M金屬或其混合物，其中M是選自如下一組金屬或它們的混合物Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、 Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、In、Tl、Sn、Pb、Sb、Bi、Se、Te。
94.如權利要求93所述的電容器，其中所說的組合物含有約85％至約95％的ZrO2和約5％至約15％的所說的另一成份。
95.如權利要求90所述的電容器，其中所說的組合物包含有Al2O3、ZrO2及另一成份選自一組M氧化物類、M金屬或其它混合物，其中M是選自如下一組金屬或它們的混合物Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、In、Tl、Sn、Pb、Sb、Bi、Se、Te。
96.如權利要求95所述的電容器，其中所說的組合物含有約40％至約48％的Al2O3，約40％至約48％的ZrO2，及約4％至約20％的所說的另一成份。
97.一種含有導電陶瓷組合物的傳感器。
98.如權利要求97所述的傳感器，其中所說的組合物含有TinO(2n-1)，此處n＝4或更大，TiO，(Ti2O3和Ti3O5)以及另一成份選自M氧化物類、M硼化物類、M碳化物類、M氮化物類、以及M金屬，或所說的M氧化物類、M硼化物類、M碳化物類、M氮化物類、以及M金屬的混合物，其中M是選自如下一組金屬Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、B、Al、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、Te。
99.如權利要求98所述的傳感器，其中所說的組合物含有約80％至約90％的TinO(2n-1)，此處n＝4或4以上，多至約10％TiO，至少1％的(Ti2O3和Ti3O3)以及多至約10％的另一成份。
100.如權利要求97所述的傳感器，其中所說的組合物含有TinO(2n-1)，此處n至少為4，和另一成份選自一組M氧化物類、M金屬或它們的混合物，其中M是選自一組金屬Cr、Cu、Ni、Pt、Ta、Zn、Mg、Ru、Ir、Nb及V。
10l、如權利要求100所述的傳感器，其中所說的組合物含有約90％的TinO(2n-1)，此處n至少是4，和高至約10％的所說的另一份。
102.如權利要求97所述的傳感器，其中所說的組合物包含約50％至約90％的VOx(x＝l-2.5)，和約10-50％的另一成份選自一組M氧化物類、M硼化物類、M碳化物類、M氮化物類、以及M金屬，其中M是選自如下一組金屬Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、B、Al、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、Te。
103.一種具有陶瓷組合物和該陶瓷組合物上面有一層金屬的傳感器。
104.如權利要求103所述的傳感器，其中所說的組合物含有約85％至約90％的Al2O3和約5％至約15％的另一成份選自一組M氧化物、M金屬或其混合物，其中M是選自如下一組金屬Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、In、Tl、Sn、Pb、Sb、Bi、Se、Te。
105.如權利要求103所述的傳感器，其中所說的組合物含有約85％至約95％的ZrO2和約5％至約15％的第二成分選自一組M氧化物類、M金屬或其混合物，其中M是選自如下一組金屬Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、In、Tl、Pb、Sb、Bi、Se、Te或它們的混合物。
106.如權利要求103所述的傳感器，其所說的組合物含有約40％至約48％的Al2O3，約40％至約48％的ZrO2，及約4％至約20％的第二成份選自一組M氧化物、M金屬或它們的混合物，其中M是選自如下一組金屬Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、In、Sn、Tl、Pb、Sb、Bi、Se、Te或它們的混合物。
107.如權利要求103所述的傳感器，其中所說的傳感器是氧傳感器。
108.如權利要求103所述的傳感器，其中所說的傳感器是溼度傳感器。
109.一種含有導電陶瓷纖維的活性糊漿，所說的纖維具有長度為約10μm至約10,000μm及長度與直徑之比為約1至約100。
110.如權利要求109所述的具有導電陶瓷纖維的活性糊漿，所說的纖維具有長度為約3175μm至約6350μm及直徑約O.002英寸至約0.007英寸。
111.如權利要求109所述的活性糊漿，其中所說的活性糊漿含有一種材料選自PbO和PbSO4所組成的一組。
112.如權利要求111所述的糊漿，其中所說的纖維含有Ti4O7，Ti5O9，Ti4O7具有一種選自由SnO2、Cu、Ni和Co組成的添加劑，Ti5O9具有一種選自由SnO2、Cu、Ni和Co組成的添加劑，以及它們的混合物，以及第二纖維選自一組碳纖維、鎳纖維、不鏽鋼纖維、烯烴纖維、及纖維素纖維、聚酯纖維以及複合纖維。
113.如權利要求112所述的活性糊漿，其中所說的第二種纖維存在於糊漿中其用量為約1％至約30％。
114.如權利要求113所述的活性糊漿，其中所說的烯烴纖維是選自一組聚乙烯和聚丙烯。
115.如權利要求112所述的活性糊漿，其中所說的複合纖維是鉛塗布了的玻璃纖維。
116.一種導電組合物，包含有導電陶瓷纖維、金屬纖維及烯烴纖維。
117.如權利要求116所述的組合物，其中所說的導電陶瓷纖維包含有Ti4O7，所說的金屬纖維是Ni，及所說的烯烴纖維是聚丙烯。
118.如權利要求117所述的組合物，其中所說的導電陶瓷纖維在組合物中的用量為約30％至約20％，所說的金屬纖維在組合物中的用量為約20％，以及所說的烯烴纖維在組合物中的用量為約10％。
119.如權利要求116所述的組合物，其中所說的導電纖維含有Ti3O5並且中間嵌入有Nb，所說的金屬纖維是不鏽鋼，所說的烯烴纖維是聚丙烯。
120.如權利要求119所述的組合物，其中所說的導電陶瓷纖維在組合物中的用量為約30％至約70％，所說的金屬纖維在組合物中的用量為約60％至約70％，以及所說的烯烴纖維在組合物中的用量為約10％至約20％。
121.一種導電組合物，含有導電陶瓷纖維和一種有機纖維選自聚烯烴和聚酯的一組。
122.如權利要求121所述的組合物，其中所說的纖維是SnO2，所說的烯烴是聚丙烯。
123.如權利要求122所述的組合物，其中所說的纖維在組合物中的用量為約90％及所說的聚丙烯的用量為約10％。
124.如權利要求121所述的組合物，其中所說的纖維是Ti4O7，中間嵌入有Cu，所說的烯烴是聚丙烯。
125.如權利要求124所述的組合物，其中所說的纖維在組合物中的用量為約90％而所說的聚丙烯的用量為約10％。
126.如權利要求121所述的組合物，其中所說的纖維是Ti4O7，所說的有機纖維是聚酯。
127.如權利要求126所述的組合物，其中所說的纖維在組合物中的用量為約50％至約90％，而所說的聚酯在組合物中的用量約10％至約50％。
128.一種用於鉛酸電池組的電流集電器，所說的集電器具有約50％至約100％的導電陶瓷纖維其選自由Ti4O7、Ti5O9、含有一種氧化物選自SnO2、WO3的Ti4O7、(TiO和Ti4O7)及(TiO和Ti5O9)組成的類組。
129.一種活性糊漿，含有導電陶瓷組合物。
130.如權利要求129所述的活性糊漿，其中所說的組合物包含約80％至約90％的TinO(2n-1)此處n＝4或更大，直至約10％的TiO，至少1％的(Ti2O3和Ti3O5)，以及直至約10％的另一成份選自一組M氧化物類、M硼化物類、M碳化物類、M氮化物類、以及M金屬或它們的混合物。其中M是選自由如下一組金屬Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、B、Al、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、Te。
131.如權利要求130所述的活性糊漿，其中所說的組合物含有約90％的TinO(2n-1)，此處n至少為4，及高至約10％的第二成份選自一組M氧化物類、M金屬或它們的混合物，其中M是選自一組金屬Cr、Cu、Ni、Pt、Ta、Zn、Mg、Ru、Ir、Nb及V。
132.如權利要求129所述的活性糊漿，其中所說的組合物含有約50％至約90％的VOx(x＝1-2.5)，和約10至約50％的第二成份選自一組M氧化物類、M硼化物類、M碳化物類、M氮化物類、以及M金屬，其中M是選自如下一組金屬Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、B、Al、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、Te。
133.一種具有陶瓷組合物和該陶瓷組合物上面塗布有金屬塗層的活性糊漿。
134.如權利要求133所述的活性糊漿，其中所說的組合物包含約80％至約90％的Al2O3和約5％至約15％的M氧化物類，M金屬或它們的混合物，其中M是選自如下一組金屬Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、In、Tl、Sn、Pb、Sb、Bi、Se、Te或它們的混合物。
135.如權利要求133所述的活性糊漿，其中所說的組合物包含約85％至約95％的ZnO2和約5％至約15％的另一成份選自一組M氧化物類，M金屬或它們的混合物，其中M是選自如下一組金屬Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、Inl、Tl、Sn、Pb、Sb、Bi、Se、Te或它們的混合物。
136.如權利要求133所述的活性糊漿，其中所說的組合物含有約40％至約48％的Al2O3，約40％至約48％的ZnO2和約20％的第二成份選自一組M氧化物類、M金屬或它們的混合物，其中M是選自如下一組金屬Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、In、Tl、Sn、Pb、Sb、Bi、Se、Te或它們的混合物。
137.如權利要求83所述的電容器，其中所說的電容器是一種多層晶片電容器。
138.如權利要求83所述的電容器，其中所說的電容器是一種超電容器。
139.一種纖維，含有權利要求8所述的組合物。
140.如權利要求139所述的纖維，其中所說的纖維具有直徑小於約200μm。
141.如權利要求140所述的纖維，其中所說的纖維具有直徑小於約100μm。
142.如權利要求141所述的纖維，其中所說的纖維具有直徑小於約50μm。
143.如權利要求139所述的纖維，其中所說的纖維具有直徑小於約20μm。
144.一種金屬塗布的陶瓷纖維，包含有一種陶瓷纖維的在其上面的金屬塗層，所說的金屬塗層選自一組金屬Cu、Ni、Co、Ag、Pt、Ta、Zn、Mg、Ru、Ir、Nb、V、W、Sn、SnO、SnO2、Pb及它們的合金。
145.如權利要求144所述的金屬塗布的陶瓷纖維，其中所說的金屬塗層是Sn-Pb合金。
146.如權利要求145所述的金屬塗布的陶瓷纖維，其中所說的金屬塗層是一種具有Sn高達約90％而其餘為Pb的Sn-Pb合金。
147.如權利要求145所述的金屬塗布的陶瓷纖維，其中所說的金屬塗層是Sn-Pb合金，厚度為約0.1密耳(mil)至約1.0密耳。
148.如權利要求144所述的金屬塗布的陶瓷纖維，其中所說的陶瓷纖維含有至少Ti4O7，Ti5O9，或它們的混合物的一種。
149.如權利要求148所述的金屬塗布的陶瓷纖維，其中所說的金屬塗層含有Ni、Ag及Cu。
150.如權利要求149所述的金屬塗布的陶瓷纖維，其中所說的金屬塗層具有厚度為約0.1密耳至約1.0密耳。
151.如權利要求144所述的金屬塗布的陶瓷纖維，其中所說的陶瓷纖維含有至少Ti4O7，Ti5O9，中間嵌入Cu的Ti4O7，中間嵌入Cu的Ti5O9，或它們的混合物。
152.如權利要求151所述的金屬塗布的陶瓷纖維，其中所說的金屬塗層是選自一組Ni、Ag、Cu、Li及SnO以及它們的混合物。
153.如權利要求152所述的金屬塗布的陶瓷纖維，其中所說的金屬塗層具有厚度為約0.1密耳至約1.0密耳。
154.如權利要求144所述的金屬塗布的陶瓷纖維，其中所說的陶瓷纖維至少含有Ti4O7、Ti5O9或它們的混合物的一種。
155.如權利要求154所述的金屬塗布的陶瓷纖維，其中所說的金屬塗層是選自一組Ni、Co、NiCO合金、及它們的混合物。
156.如權利要求154所述的金屬塗布的陶瓷纖維，其中所說的金屬塗層是SnO2。
157.如權利要求144所述的金屬塗布的陶瓷纖維，其中所說的陶瓷纖維含有至少一種Ti4O7、Ti5O9、其中含有Cu的Ti4O7、其中含有Cu的Ti5O9或它們的混合物。
158.如權利要求157所述的金屬塗布的陶瓷纖維，其中所說的金屬塗層是Cu。
159.一種NiCd電池組，具有約0.1％至約20％的導電陶瓷纖維選自一組Ti4O7以及TiO和Ti4O7的混合物，所說的陶瓷混合有Ni於其中。
160.一種鹼性電池組；具有權利要求144的金屬塗布纖維。
161.如權利要求160所述的鹼性電池組，其中所說的鹼性電池組是一NiCd電池組。
162.如權利要求160所述的鹼性電池組，其中所說的鹼性電池組是一NiMH電池組。
163.如權利要求160所述的鹼性電池組，其中所說的鹼性電池組是一NiFe電池組。
164.如權利要求160所述的鹼性電池組，其中所說的鹼性電池組是一Ni-Zn電池組。
165.如權利要求160所述的鹼性電池組，其中所說的鹼性電池組是一MnO-Zn電池組。
166.一種Li電池組，具有權利要求144所述的金屬塗布的纖維。
167.如權利要求166所述的Li電池組，其中所說的Li電池組是一Li-MnO2電池組。
168.一種Ni電池組，具有權利要求144所述的金屬塗布的纖維。
169.如權利要求168所述的Ni電池組，其中所說的Ni電池組是一NiCd電池組。
170.如權利要求168所述的Ni電池組，其中所說的Ni電池組是一NiMH電池組。
171.一種傳感器，具有權利要求144所述的金屬塗布的纖維。
172.如權利要求171所述的傳感器，其中所說的傳感器是一種氣體傳感器。
173.一種電容器，具有權利要求144所述的金屬塗布的纖維。
174.如權利要求173所述的電容器，其中所說的電容器是Ti4O7，Ti5O9或其混合物上的TiO2。
175.如權利要求173所述的電容器，其中所說的電容器是Ti4O7，Ti5O9或其混合物上的碳或石墨。
176.一種鉛酸電池，它具有一種在其上具有一個金屬塗層的陶瓷纖維，所說的纖維選自Ti4O7、Ti5O9，其中具有SnO2的Ti4O7，其中具有SnO2的Ti5O9，或它們的混合物。
177.如權利要求176所述的鉛酸電池，其中所說的金屬選自Pb、Sn、Sb或它們的合金。
178.如權利要求177所述的鉛酸電池，其中所說的塗層為約0.001英寸厚度。
179.一種鋰電池，它具有一種在其上具有一個金屬塗層的陶瓷纖維，所說的纖維選自Ti4O7，Ti5O9，其中具有選自Li、Ni或Mn的金屬的Ti4O7，以及其中具有選自Li、Ni或Mn的金屬的Ti5O9。
180.如權利要求179所述的鋰電池，其中所說的金屬塗層為約0.001英寸厚度。
181.一種Ni電池，它具有一種在其上具有一個金屬塗層的陶瓷纖維，所說的纖維選自Ti4O7，Ti5O9，其中具有選自Ni或Co的金屬的Ti4O7，和其中具有選自Ni或Co的金屬的Ti5O9。
182.如權利要求181所述的Ni電池，其中所說的金屬塗層為約0.001英寸厚度。
183.一種陶瓷纖維，其上具有多個金屬塗層，所述的陶瓷纖維含有其中具有選自Cu、Ni、Ni-Co的第一金屬的Ti4O7，一個第一塗層，它具有選自Sn、Ni，和Ni-Co的第二金屬，和一個第二塗層，它具有選自Pb，Co，和Ni的第三金屬。
184.如權利要求183所述的陶瓷纖維，其中所說的第一金屬是Cu，所說的第二金屬是Sn，所說的第三金屬是Pb。
185.如權利要求183所述的陶瓷纖維，其中所說的第一金屬是Ni，所說的第二金屬是Ni，所說的第三金屬是Co。
186.如權利要求183所述的陶瓷纖維，其中所說的第一金屬是Ni-Co，所說的第二金屬是Ni-Co，所說的第三金屬是Ni。
187.一種陶瓷纖維，其上具有多個塗層，所述的陶瓷纖維含有其中具有選自Ni和Ni-Co的第一金屬的Ti5O9，一個第一塗層，它具有選自Ni和Ni-Co的第二金屬，和一個第二塗層，它具有選自Co和Ni的第三金屬。
188.如權利要求187所述的陶瓷纖維，其中所說的第一金屬是Ni，所說的第二金屬是Ni，所說的第三金屬是Co。
189.如權利要求187所述的陶瓷纖維，其中所說的第一金屬是Ni-Co，第二金屬是Ni-Co及所說的第三金屬是Ni。
190.一種鹼性電池組，它具有一種在其上具有金屬塗層的陶瓷纖維，所說的纖維選自Ti4O7，Ti5O9，其中具有一種金屬的Ti4O7，其中具有一種金屬的Ti5O9，或其混合物，所說的金屬選自Ni、Co、Cu、NiCo合金或其混合物。
191.如權利要求190所述的鹼性電池，其中所說的金屬塗層為Ni。
192.如權利要求191所述的鹼性電池，其中所說的金屬塗層為約0.001英寸厚度。
193.一種具有一種陰極的鉛酸電池組，所說的陰極具有一種活性漿糊材料，其中該活性漿糊材料含有PbO2和約5％至約10％的導電陶瓷纖維。
194.如權利要求193所述的電池組，其中所說的陶瓷纖維選自其中具有SnO2的Ti4O7，和其中具有SnO2的Ti5O9。
195.如權利要求194所述的電池組，其中所說的SnO2在所說的纖維中的含量為約0.5％至約1.8％。
196.一種Zn-MnO2電池組，它具有一種活性漿糊，該活性漿糊含有MnO；和約1-30％的選自具有Cu的Ti4O7，和其中具有Cu的Ti5O9的導電陶瓷纖維。
197.一種Li-MnO2電池組，它具有約1-10％的選自其中具有Cu的Ti4O7，和其中具有Cu的Ti5O9的導電陶瓷纖維。
198.一種NiMH電池組，它具有約1-10％的選自其中具有Co的Ti4O7，和其中具有Co的Ti5O9的導電陶瓷纖維。
199.一種具有NiCd電池組，所說的電極是用含有Ni(OH)2和導電陶瓷纖維的活性材料粘糊的。
200.如權利要求199所述的電池組，它具所說的陶瓷纖維選自Ti4O7，其中具有Ni的Ti4O7和其中具有Ni的Ti5O9。
201.如權利要求200所述的電池組，其中所說的導電陶瓷纖維存在量為10％。
202.一種NiMH電池組，它具有一個NiOH的陰極和一個含有稀土金屬混合物氧化物(Mischmetal hydride)的陰極，所說的陰極具有一種導電陶瓷纖維，它含有Ti4O7，Ti5O9，其中具有銅的Ti4O7，和其中具有Cu的Ti5O9，其中具有Ni的Ti4O7和其中具有Ni的Ti5O9，以及它們的混合物。
203.如權利要求241所述的NiMH電池組，其中所說陰極含有一種選自Ti4O7，其中具有Cu的Ti4O7，其中具有Cu的Ti5O9，其中具有Ni的Ti4O7和其中具有Ni的Ti5O9，以及它們的混合物的導電陶瓷纖維。
204.一種具有一種含有ZnO的活性漿糊的NiZn電池組，所說的漿糊具有一種選自Ti4O7，Ti5O9，其中具有Cu的Ti4O7，和其中具有Cu的Ti5O9，以及它們的混合物的導電陶瓷纖維。
205.一種Ni-Cd鹼性電池，它具有一種含有一種活性材料漿糊的電極，所說的漿糊含有NiOH，CdOH，以及導電陶瓷纖維。
206.如權利要求205所述的電池，其中所說的導電纖維在所說的活性漿糊中的含量基於該活性漿糊的重量為約O.5％至約5％(重量)。
207.如權利要求206所述的電池，其中所說的導電纖維選自Ti4O7，Ti5O9，其中具有Cu的Ti4O7，和其中具有Cu的Ti5O9，其中具有Ni的Ti4O7，其中具有Ni的Ti5O9，其中具有Cu和Ni的Ti4O7，其中具有Cu和Ni的Ti5O9，以及它們的混合物。
208.如權利要求207所述的電池，其中所說的活性漿糊還含有一種有機聚合物粘合劑。
209.如權利要求208所述的電池，其中所說的有機聚合物粘合劑是羧甲基纖維素。
210.如權利要求209所述的電池，其中所說的羧甲基纖維素在所說的活性漿糊中的含量為約0.5％至約5％。
211.一種含有Li的電池組，它具有一種選自Ti4O7，Ti5O9，其中具有Li的Ti4O7，其中具有Li的Ti5O9，其中具有Co的Ti4O7，其中具有Co的Ti5O9，其中具有Cu的Ti4O7，其中具有Cu的Ti5O9，其中具有Ni的Ti4O7，其中具有Ni的Ti5O9，以及它們的混合物的導電陶瓷纖維。
212.如權利要求211所述的電池組，其中所說的電池組是一種Li-AgV2O5電池組。
213.如權利要求212所述的電池組，其中所說的電池組是一種Li-CFx電池組。
214.如權利要求213所述的電池組，其中所說的電池組是一種Li-CuO電池組。
215.如權利要求211所述的電池組，其中所說的電池組是一種Li-FeS電池組。
216.如權利要求214所述的電池組，其中所說的電池組是一種Li-FeS2電池組。
217.如權利要求211所述的電池組，其中所說的電池組是一種Li-I2電池組。
218.如權利要求217所述的電池組，其中所說的電池組是一種Li-MnO2電池組。
219.如權利要求211所述的電池組，其中所說的電池組是一種Li-MoS2電池組。
220.如權利要求211所述的電池組，其中所說的電池組是一種Li-V2O5電池組。
221.如權利要求211所述的電池組，其中所說的電池組是一種Li-SOCl2電池組。
222.如權利要求211所述的電池組，其中所說的電池組是一種Li-SO2電池組。
223.一種含Li電池組，它具有一個含有Li的陽極和一個含有陶瓷導電纖維的陰極。
224.如權利要求223的含Li的電池組，其中所說的陰極含有一種選自AgV2O5，CFx，CuO，MnO2，FeS，FeS2，TiS2，MoS2，V2O5，SOCl2，SO2，和I2的化合物。225、如權利要求224的含Li電池組，其中所說的陶瓷纖維選自Ti4O7，Ti5O9，其中具有Ni的Ti4O7，其中具有Co的Ti5O9，其中具有Cu的Ti4O7，其中具有Cu的Ti5O9，其中具有NiCo合金的Ti4O7，其中具有NiCo合金的Ti5O9，以及它們的混合物。
226.一種製造導電陶瓷產品的方法，包括形成一種陶瓷氧化物和有機粘合劑的混合物，對所說的混合物進行熱處理，以燒盡粘合劑，並在還原氣氛下燒結，形成一種導電陶瓷粉末。
227.如權利要求226所述的方法，其中所說的陶瓷氧化物選自氧化鈦和氧化釩。
228.如權利要求226所述的方法，其中所說的陶瓷氧化物具有約40微米至約150微米的顆粒尺寸
229.如權利要求227所述的方法，其中所說的混合物還包括含有金屬的添加劑。
230.如權利要求227所述的方法，其中所說的混合物還包括選自嵌合石墨、石墨和碳的還原劑。
231.如權利要求226所述的方法，其中所說的熱處理是在約300℃的溫度下進行的。
232.如權利要求231所述的方法，其中所說的燒結是在約1000-2000℃的溫度下進行的。
233.如權利要求232所述的方法，其中所說的還原氣氛選自H，CO或它們的混合物。
234.如權利要求233所述的方法，還包括在一種惰性氣氛中冷卻。
235.如權利要求226所述的方法，其中所說的產物是一種陶瓷晶片。
236.一種產生金屬塗布的導電陶瓷晶片的方法，包括提供一種選自Al2O3，ZrO2，ZrO2-Al2O3或其混合物的氧化物，一種有機粘合劑，形成一種所說的氧化物和所說的粘合劑的混合物，在還原氣氛下燒結所說的混合物，從而提供一種燒結產物，將金屬塗層塗布在所說的燒結產品上。
237.如權利要求236所述的方法，其中所說的還原氣氛選自H，CO或它們的混合物。
238.如權利要求237所述的方法，其中所說的燒結是在約1000至2000℃的溫度下進行的。
239.如權利要求238所述的方法，還包括在惰性氣氛下冷卻。
240.一種形成其中具有導電陶瓷纖維的陶瓷產品的方法，包括提供一種含有導電陶瓷纖維的泥漿，澆鑄所說的泥漿的以形成一種成型產品，燒結所說的成型產品以提供所說的具有導電纖維的陶瓷產品。
241.如權利要求240所述的方法，還包括一種有機粘合劑。
242.一種包括導電陶瓷材料的基質。
243.如權利要求240所述的基質，其中所說的基質是一種柵格。
244.如權利要求240所述的基質，其中所說的基質是一種電極。
245.如權利要求240所述的基質，其中所說的基質是一種集電器。
246.如權利要求240所述的基質，其中所說的基質是一種泡沫。
247.如權利要求240所述的基質，其中所說的基質是一種蜂窩格柵。
248.如權利要求240所述的基質，其中所說的基質是一種固體片層。
249.一種製造其中具有導電陶瓷纖維的基質的方法，包括形成一種其中具有導電陶瓷纖維的混合物，將所說的混合物模製成預坯，在一種非氧化氣氛中燒結所說的預坯以產生所說的基質。
250.如權利要求249所述的方法，其中所說的基質是一種柵格。
251.如權利要求250所述的方法，其中所說的導電纖維含有一種選自Ti和V的元素的亞氧化物。
252.如權利要求250所述的方法，其中所說的導電纖維含有權利要求47的組合物。
253.如權利要求250所述的基質，其中所說的基質是一種電極。
254.如權利要求253所述的方法，其中所說的導電纖維含有選自Ti和V的元素的亞氧化物。
255.如權利要求253所述的方法，其中所說的導電纖維含有權利要求47的組合物。
256.如權利要求249所述的方法，其中所說的基質是一種集電器。
257.如權利要求256所述的方法，其中所說的導電纖維含有選自Ti和V的元素的亞氧化物。
258.如權利要求256所述的方法，其中所說的導電纖維含有權利要求47的組合物。
259.如權利要求249所述的方法，其中所說的基質是一種泡沫。
260.如權利要求259所述的方法，其中所說的導電纖維含有選自Ti和V的元素的亞氧化物。
261.如權利要求259所述的方法，其中所說的導電纖維含有權利要求47的組合物。
262.如權利要求249所述的方法，其中所說的基質是一種蜂窩格柵。
263.如權利要求262所述的方法，其中所說的導電纖維含有選自Ti和V的元素的亞氧化物。
264.如權利要求263所述的方法，其中所說的導電纖維含有權利要求47的組合物。
265.如權利要求249所述的方法，其中所說的基質是一種固體片層。
266.如權利要求265所述的方法，其中所說的導電纖維含有選自Ti和V的元素的亞氧化物。
267.如權利要求265所述的方法，其中所說的導電纖維含有權利要求47的組合物。
268.一種製造其中具有導電陶瓷材料的基質的方法，包括形成一種其中具有導電陶瓷材料的混合物，將所說的混合物模製成一種預坯，將所說的預坯在一種非氧化氣氛下燒結，以形成所說的基質。
269.如權利要求268所述的方法，其中所說的基質是一種柵格。
270.如權利要求269所述的方法，其中所說的導電材料包括選自Ti和V的元素的亞氧化物。
271.如權利要求269所述的方法，其中所說的導電材料含有權利要求47的組合物。
272.如權利要求270所述的方法，其中所說的材料是粉末和晶片中的至少一種。
273.如權利要求271所述的方法，其中所說的材料是粉末和晶片中的至少一種。
274.如權利要求268所述的方法，其中所說的基質是一種電極。
275.如權利要求274所述的方法，其中所說的導電材料含有選自Ti和V的元素的亞氧化物。
276.如權利要求274所述的方法，其中所說的導電纖維含有權利要求47的組合物。
277.如權利要求274所述的方法，其中所說的材料是粉末和晶片中的至少一種。
278.如權利要求275所述的方法，其中所說的材料是粉末和晶片中的至少一種。
279.如權利要求268所述的方法，其中所說的基質是一種集電器。
280.如權利要求279所述的方法，其中所說的導電材料含有選自Ti和V的元素的亞氧化物。
281.如權利要求279所述的方法，其中所說的導電纖維含有權利要求47的組合物。
282.如權利要求280所述的方法，其中所說的材料是粉末和晶片中的至少一種。
283.如權利要求281所述的方法，其中所說的材料是粉末和晶片中的至少一種。
284.如權利要求268所述的方法，其中所說的基質是一種泡沫。
285.如權利要求284所述的方法，其中所說的導電材料含有選自Ti和V的元素的亞氧化物。
286.如權利要求284所述的方法，其中所說的導電纖維含有權利要求47的組合物。
287.如權利要求285所述的方法，其中所說的材料是粉末和晶片中的至少一種。
288.如權利要求285所述的方法，其中所說的材料是粉末和晶片中的至少一種。
289.如權利要求268所述的方法，其中所說的基質是一種蜂窩柵格。
290.如權利要求289所述的方法，其中所說的導電材料含有選自Ti和V的元素的亞氧化物。
291.如權利要求289所述的方法，其中所說的導電纖維含有權利要求47的組合物。
292.如權利要求290所述的方法，其中所說的材料是粉末和晶片中的至少一種。
293.如權利要求291所述的方法，其中所說的材料是粉末和晶片中的至少一種。
294.如權利要求268所述的方法，其中所說的基質是一種固體片層。
295.如權利要求294所述的方法，其中所說的導電材料含有選自Ti和V的元素的亞氧化物。
296.如權利要求294所述的方法，其中所說的導電纖維含有權利要求47的組合物。
297.如權利要求295所述的方法，其中所說的材料是粉末和晶片中的至少一種。
298.如權利要求296所述的方法，其中所說的材料是粉末和晶片中的至少一種。
299.如權利要求249所述的方法，其中所說的燒結是在非氧化氣氛中進行的。
300.如權利要求299所述的方法，其中所說的燒結是在約1000至約2000℃的溫度下進行的。
301.如權利要求252所述的方法，其中所說的燒結是在非氧化氣氛中進行的。
302.如權利要求301所述的方法，其中所說的燒結是在約1000至約2000℃的溫度下進行的。
303.如權利要求255所述的方法，其中所說的燒結是在非氧化氣氛中進行的。
304.如權利要求303所述的方法，其中所說的燒結是在約1000至約2000℃的溫度下進行的。
305.如權利要求258所述的方法，其中所說的燒結是在非氧化氣氛中進行的。
306.如權利要求305所述的方法，其中所說的燒結是在約1000至約2000℃的溫度下進行的。
307.如權利要求261所述的方法，其中所說的燒結是在非氧化氣氛中進行的。
308.如權利要求307所述的方法，其中所說的燒結是在約1000至約2000℃的溫度下進行的。
309.如權利要求264所述的方法，其中所說的燒結是在非氧化氣氛中進行的。
310.如權利要求309所述的方法，其中所說的燒結是在約1000至約2000℃的溫度下進行的。
311.如權利要求267所述的方法，其中所說的燒結是在非氧化氣氛中進行的。
312.如權利要求311所述的方法，其中所說的燒結是在約1000至約2000℃的溫度下進行的。
313.如權利要求271所述的方法，其中所說的燒結是在非氧化氣氛中進行的。
314.如權利要求313所述的方法，其中所說的燒結是在約1000至約2000℃的溫度下進行的。
315.如權利要求273所述的方法，其中所說的燒結是在非氧化氣氛中進行的。
316.如權利要求315所述的方法，其中所說的燒結是在約1000至約2000℃的溫度下進行的。
317.如權利要求281所述的方法，其中所說的燒結是在非氧化氣氛中進行的。
318.如權利要求297所述的方法，其中所說的燒結是在約1000至約2000℃的溫度下進行的。
319.如權利要求286所述的方法，其中所說的燒結是在非氧化氣氛中進行的。
320.如權利要求319所述的方法，其中所說的燒結是在約1000至約2000℃的溫度下進行的。
321.如權利要求288所述的方法，其中所說的燒結是在非氧化氣氛中進行的。
322.如權利要求321所述的方法，其中所說的燒結是在約1000至約2000℃的溫度下進行的。
323.如權利要求291所述的方法，其中所說的燒結是在非氧化氣氛中進行的。
324.如權利要求323所述的方法，其中所說的燒結是在約1000至約2000℃的溫度下進行的。
325.如權利要求293所述的方法，其中所說的燒結是在非氧化氣氛中進行的。
326.如權利要求325所述的方法，其中所說的燒結是在約1000至約2000℃的溫度下進行的。
327.如權利要求296所述的方法，其中所說的燒結是在非氧化氣氛中進行的。
328.如權利要求327所述的方法，其中所說的燒結是在約1000至約2000℃的溫度下進行的。
329.如權利要求298所述的方法，其中所說的燒結是在非氧化氣氛中進行的。
330.一種電能裝置，它具有至少一個其中具有導電陶瓷材料的部件。
331.如權利要求330所述的裝置，其中所說的材料是導電陶瓷粉末，導電陶瓷晶片，和導電陶瓷泡沫中的至少一種。
332.如權利要求331所述的裝置，其中所說的材料含有權利要求47的組合物。
333.如權利要求331所述的裝置，其中所說的導電陶瓷材料含有一種陶瓷基質和分散於所說的陶瓷基質中的含有金屬的添加劑。
334.如權利要求333所述的裝置，其中所說的基質材料是選自氧化物，碳化物，氮化物和硼化物。
335.如權利要求334所述的裝置，其中所說的氧化物選自亞化學計量的二氧化鈦，超化學計量的二氧化鈦，和鈣鈦礦氧化物。
336.如權利要求335所述的裝置，其中所說的鈣鈦礦氧化物是氧化鎢。
337.如權利要求333所述的裝置，其中所說的含有金屬的添加劑選自Cu、Ni、Co、Ag、Pt、Ta、Zn、Mg、Ru、Ir、Nb、V、Sn、SnO、SnO2、Pb、Pd和它們的合金。
338.如權利要求333所述的裝置，其中所說的導電陶瓷粉末在所說的陶瓷基質上包括至少一個金屬塗層。
339.如權利要求338所述的裝置，其中所說的金屬塗層具有基本上與所說的含有金屬的添加劑基本上相同的組成。
340.如權利要求331所述的裝置，其中所說的裝置是電池組，燃料電池，電容器和傳感器中的至少一種。
341.如權利要求340所述的裝置，其中所說的裝置為電池組。
342.如權利要求340所述的裝置，其中所說的電池組是鉛酸電池組，鹼電池組，含硫電池組，含鋰電池組和含鎳電池組中的至少一種。
343.如權利要求342所述的裝置，其中所說的電池組是鉛酸電池組。
344.如權利要求342所述的裝置，其中所說的電池組是鹼電池組。
345.如權利要求344所述的裝置，其中所說的鹼電池組是Zn-AgO2，Zn-AgO，Zn-AgNO2，Zn-Ag2PbO2，Zn-HgO，Zn-MnO2，Zn-Br2，及Zn-空氣(O2)中的任意一種。
346.如權利要求345所述的裝置，其中所說的鹼電池組中，所說的導電陶瓷材料含有權利要求47的組合物。
347.如權利要求342所述的裝置，其中所說的含硫電池組是鈉-硫電池組。
348.如權利要求347所述的裝置，其中所說的含硫電池組中，所說的導電陶瓷材料含有權利要求47的組合物。
349.如權利要求342所述的裝置，其中所說的裝置是Li-AgV2O5，Li-CFx，Li-CuO，Li-FeS，Li-FeS2，Li-I2，Li-MnO2，Li-MoS2，Li-V2O5，Li-TiS2，Li-SOCl2和Li-SO2中的任一種含鋰的電池組。
350.如權利要求349所述的裝置，其中所說的含鋰電池組中，所說的導電陶瓷材料含有權利要求47的組合物。
351.如權利要求342所述的裝置，其中所說的裝置是Ni-Cd，Ni-H2，Ni-Zn，Ni-MH和Ni-Fe中的任一種含Ni電池組。
352.如權利要求351所述的含Ni電池組，其中所說的電池組中，所說的導電陶瓷材料含有權利要求47的組合物。
353.如權利要求342所述的裝置，其中所說的電池組是雙極電池組。
354.如權利要求352所述的裝置，其中所說雙極電池組中，所說的導電陶瓷材料含有權利要求47的組合物。
355.一種其中具有多個電極的鉛酸電池組，所說的電極含有一種活性材料組合物和一種集電器，其中，導電陶瓷材料至少存在於所說的話性材料和所說的集電器中的至少一種，所說的活性材料含有導電陶瓷粉末，導電陶瓷晶片，和導電陶瓷泡沫中的至少一種。
356.如權利要求355所述的鉛酸電池組，其中所說的導電陶瓷材料含有權利要求47的組合物。
357.如權利要求356所述的鉛酸電池組，其中所說的導電陶瓷材料存在於所說的集電器中，並且其中在所說的導電陶瓷材料中含有導電陶瓷粉末。
358.如權利要求342所述的裝置，其中所說的電池組含有一個陽極部件，該陽極部件具有一種含鋰材料，該含鋰材料的熱動力活性略低於鋰金屬的熱動力活性。
359.如權利要求356所述的裝置，其中所說的電池組含有一個陰極，該陰極具有一種含有錳的材料。
360.如權利要求359所述的裝置，其中所說的電池組含有一種電解質，該電解質含有一種有機聚合物。
361.如權利要求358所述的裝置，其中所說的陽極部件含有選自石墨和石油焦炭的碳材料。
362.一種含有導電陶瓷材料的電池組，該材料含有導電氧化釩，其中所說的材料是陶瓷導電晶片，陶瓷導電粉末，和陶瓷導電泡沫中的任一種。
363.一種含有導電陶瓷材料的電池組，該材料含有一種選自金屬塗布的Al2O3和金屬塗布ZrO2的氧化物，其中所說的材料是陶瓷導電晶片，陶瓷導電粉末，和陶瓷導電泡沫中的任一種。
364.如權利要求340所述的裝置，其中所說的裝置是燃料電池。
365.如權利要求364所述的裝置，其中所說的燃料電池含有一種電極，該電極中具有集電器和活性漿糊中的至少一種。
366.如權利要求365所述的裝置，其中所說的導電陶瓷材料存在於所說的集電器中。
367.如權利要求366所述的裝置，其中所說的導電陶瓷材料在所說集電器中的存在量為所說的集電器重量的約50％至約100％。
368.如權利要求367所述的裝置，其中所說的材料是導電陶瓷粉末，導電陶瓷晶片，和導電陶瓷泡沫中的至少一種。
369.如權利要求368所述的裝置，其中所說的燃料電池組中，所說的導電陶瓷材料含有權利要求47的組合物。
370.如權利要求365所述的裝置，其中所說的導電陶瓷材料存在於所說的活性漿糊中。
371.如權利要求370所述的裝置，其中所說材料是導電陶瓷粉末，導電陶瓷晶片，和導電陶瓷泡沫中的至少一種。
372.如權利要求371所述的裝置，其中所說的燃料電池組中，所說的導電陶瓷材料含有權利要求47的組合物。
373.如權利要求340所述的裝置，其中所說的裝置是一種電容器。
374.如權利要求373所述的裝置，其中所說的電容器是多層和超電容器中的至少一種。
375.如權利要求374所述的裝置，其中所說的電容器中，所說的導電陶瓷材料含有權利要求47的組合物。
376.如權利要求339所述的裝置，其中在所說的傳感器是熱傳感器和化學傳感器中的任意一種。
377.如權利要求376所述的裝置，其中所說的傳感器是含有導電陶瓷材料的熱傳感器，所說的材料以導電陶瓷粉末，導電陶瓷晶片，和導電陶瓷沫中的至少一種形式存在。
378.如權利要求377所述的裝置，其中所說的材料含有權利要求47的組合物。
379.如權利要求378所述的裝置，其中所說的傳感器是薄片，紙，無紡墊和紡織墊中的任一種。
380.如權利要求376所述的裝置，其中所說的傳感器是含有導電陶瓷材料的化學傳感器，所說的材料以導電陶瓷粉末，導電陶瓷晶片，和導電陶瓷沫中的至少一種形式存在。
381.如權利要求380所述的裝置，其中所說的材料含有權利要求47的組合物。
382.如權利要求381所述的裝置，其中所說的傳感器是薄片，紙，無紡墊和紡織墊中的任一種。
383.一種電能裝置，它能夠產生電能和貯存電能中的至少一種，它具有至少一個其中具有導電陶瓷纖維的電極，所說的電極具有一種集電器和活性材料，所說的纖維具有約10至約10000μ(1μ＝10-6m)的長度，並且長度與直徑的比率為約1至約20，其中，所說的導電纖維包括一種含金屬的添加劑，其中，所說的纖維在所說的漿糊中的含量為所說的漿糊重量的約0.1至30％。
384.如權利要求383所述的電能裝置，其中所說的纖維在所說漿糊中的含量為所說的漿糊重量的約5-20％。
全文摘要
一些電化學能裝置諸如電池組，燃料電池、電容器及傳感器等的性能可通過以纖維、粉末、晶片及基質的形式引入一些陶瓷材料而增強。優選的是纖維形式，其長度可為從約10微米至約10,000微米。纖維可塗覆以金屬。
文檔編號H01B1/08GK1996656SQ20061009253
公開日2007年7月11日 申請日期1996年9月27日 優先權日1995年9月29日
發明者戴維·詹姆斯, 丹尼爾·B·阿里森二世, 約翰·J·凱利, 詹姆斯·B·多伊 申請人:高級電力設備公司