电池制造技术

一种电池，包括：容器、容器中的阳极、容器中的阴极和阴阳极之间的隔板。容器具有邻接阴极的表面。表面限定出开口，例如细长开口，适合于在一部分阴极上进行通常的非圆形气体流动。电池可提供比较高的电流密度和容量。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池。
技术介绍
电池通常用作电能源。电池包含一般称作阳极的负极和一般称作阴极的正极。阳极包含能被氧化的活性物质；阴极包含或消耗能被还原的活性物质。阳极活性物质能够还原阴极活性物质。为了防止阳极物质和阴极物质直接反应，阳极和阴极通过隔板彼此电绝缘。当电池用作器件例如移动电话中的电能源时，让阳极和阴极电接触，使电子流过该器件并允许各氧化和还原反应发生，从而提供电能。与阳极和阴极接触的电解质例如氢氧化钾含有流过电极间的隔板的离子以便在放电过程中保持整个电池的电荷平衡。一种电池结构是钮扣电池，它具有钮扣的近似尺寸和圆柱形状。在钮扣电池中，用于阳极和阴极的容器包括称作阴极壳的下杯状结构和保留在阴极壳中的、称作阳极壳的上杯状结构。阳极壳和阴极壳由隔板例如绝缘垫或密封件分开。阳极壳和阴极壳夹紧在一起以形成容器。在金属-空气电化学电池中，氧在阴极还原，金属例如锌在阳极氧化。氧通过电池壳中的一个或多个空气开口例如圆形孔从电池外部的大气供应到阴极中。在锌-空气电池中，在电池中总的电化学反应使得锌金属氧化成锌离子、来自空气中的O2还原成氢氧根离子(OH-)。最终在阳极中形成锌酸盐或氧化锌。在发生这些化学反应的同时，电子从阳极转移到阴极，向器件提供能量。某些数字器件例如用于无线通信设备中的那些需要电能源提供相对高的电压和电流。例如，某些器件如在全球移动通信系统(GSM)协议下进行工作的移动电话可要求由0.5msec的1.42A脉冲和4.05msec的135mA脉冲构成的电流循环。某些模拟器件还可要求高消耗恒流放电，例如500mA。在使用过程中，希望活性物质均匀放电并提供相对高的放出电压曲线。还希望电池具有长使用寿命。
技术实现思路
本专利技术涉及具有向电池阴极提供良好空气流动的设计的电池，例如金属-空气电池。该电池设计可向阴极表面提供均匀、充足的空气，这提供了均匀放电和提高的活性材料利用率。电池还可以产生相对较高的电流密度并具有相对高的容量。电池可用于许多应用，例如包括需要相对高的电流密度和高功率的那些，如在GSM协议下工作的无线通讯设备。一方面，本专利技术特点在于一种电池，包括容器、容器中的阳极、容器中的阴极和在阴极和阳极之间的隔板。该容器具有邻接阴极的表面，该表面限定出适合于在一部分阴极上促进一般非圆形的例如拉长的气体流动，其中此开口不是百叶窗(louver)。本专利技术的实施方式可包括一个或多个下述特点。气体流动可以是通常的椭圆形或通常的曲线形。该表面限定出适合于促进与通常的非圆形气体流动结合的开口。开口可以是圆形、细长形、通常的直线形和/或曲线形。该表面限定出对称地设置在容器中的开口。电池可以是金属-空气电池、钮扣电池、圆柱电池或棱柱电池。另一方面，本专利技术特点在于一种电池，该电池包括容器、容器中的阳极、容器中的阴极和在阴极和阳极之间的隔板。该容器具有邻接阴极的表面，该表面限定出具有大于1的长宽比的开口，其中此开口不是百叶窗。本专利技术的实施方式可包括一个或多个以下特点。长宽比在约3∶2至约400∶1之间，在约5∶1至约50∶1之间，在约15∶1至约30∶1之间，或在约18∶1至约26∶1之间。另一方面，本专利技术特点在于一种电池，该电池包括容器、容器中的阳极、容器中的阴极和在阴极和阳极之间的隔板。该容器具有邻接阴极的表面，该表面限定出细长的开口，其中此开口不是百叶窗。本专利技术的实施方式可包括一个或多个以下特点。开口基本上是长方形的。该开口具有在约0.005m至约0.5mm之间的宽度，在约0.02mm至约0.16mm之间的宽度，或者约0.04mm至约0.08mm之间的宽度。该开口具有在约0.05m至约20.00mm之间的长度，在约0.20mm至约4.00mm之间的长度，或者约0.60mm至约1.20mm之间的长度。开口基本上是直的或弯曲的。该表面限定出对称设置在容器中的开口。电池是钮扣电池，该容器包括具有表面的阴极壳。该开口从阴极壳的中心径向延伸。阴极壳限定出对称设置在阴极壳中的开口。该表面限定出在4和12之间或在8和12之间的、对称设置并从壳体中心径向延伸的开口。阴极可限定为多排，每排包括多个共线的细长开口。阴极限定在4和12排之间，或者在5和8排之间，这些排对称设置并从容器的中心径向延伸。各排具有在两个或四个之间的细长开口。该表面限定出排，各排具有多个细长开口。另一方面，本专利技术特点在于一种金属-空气电池，该电池在低于约30秒内、例如低于20秒、低于10秒、低于5秒和基本上瞬时能够产生大于约1.0伏的全球移动通信系统(Global System forMobile)脉冲电压。电池可包括限定出非百叶窗的细长开口的容器。另一方面，本专利技术特点在于一种金属-空气电池，该电池能够在没有降至约1.0伏特以下的条件下经受住至少约10小时、例如至少约12小时以及至少约14小时的全球移动通信系统900模拟。该电池可包括限定出非百叶窗的细长开口的容器。另一方面，本专利技术特点在于一种电池盒，该电池盒包括壳体、壳体中的电池、该电池例如金属-空气电池具有细长开口；与壳体可移动啮合的滑片，该滑片具有可与电池的细长开口对准的细长开口。该滑片可在其中滑片的开口与电池开口对准的第一位置和其中滑片的开口与电池开口未对准的第二位置之间移动。该滑片可进一步移动到其中滑片的开口与电池开口部分对准的第三位置。壳体可具有棱柱形状，例如矩形棱柱。电池可具有矩形截面或三角形截面。另一方面，本专利技术特点在于一种电化学电源，该电源具有金属-空气电池系统，该系统包括细长开口和空气控制构件，将该构件设置成相对滑动运动以可变地覆盖开口，从而控制对含氧环境的暴露程度。在另一方面，本专利技术特点在于一种电池盒，该电池盒包括壳体；壳体中的电池，该电池包括具有第一侧和第二侧的阴极、邻接阴极的第一侧设置的第一层，第一层是电绝缘的，邻接第一层设置的阳极、和邻接阴极的第二侧设置的第二层，第二层是可透过气体的和不可透过液体的并限定出电池的外表面；以及可与壳体移动啮合的滑片，该滑片限定出细长开口。该电池可以是例如具有大体矩形截面或大体方形截面的金属-空气电池。在另一方面，本专利技术特点在于一种电池，该电池包括容器、容器中的阳极、容器中的阴极以及在阴极和阳极之间的隔板。该容器具有邻接阴极的表面，该表面限定出细长开口。在此采用的“电池”表示一个电化学电池或者以串、并联或两者结合的形式连接在一起的多个电化学电池。在此采用的“邻接”表示在附近的，但不一定直接相邻。根据说明书、附图及权利要求书，本专利技术的其它特点、目的和优点将更为明显。附图说明图1是金属-空气电池的实施例的截面图；图2是阴极壳的实施例的透视图；图3是具有圆形空气入口的阴极壳的实施例的1/4的流量等高线图(flux contour plot)；图4是具有非圆形空气入口的阴极壳的实施例的1/8的流量等高线图； 图5是具有非圆形空气入口的阴极壳的实施例的1/8的流量等高线图；图6是具有非圆形空气入口的阴极壳的实施例的1/8的流量等高线图；图7是具有非圆形空气入口的阴极壳的实施例的1/8的流量等高线图；图8是具有非圆形空气入口的阴极壳的实施例的1/8的流量等高线图；图9是具有非圆形空气入口的阴极壳的实施例的1/8的流量等高线图；图10是细长开口和流量等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池，包括：容器；在容器中的阳极；在容器中的阴极；以及在阴极和阳极之间的隔板；该容器具有邻接阴极的表面，该表面限定出适合于在一部分阴极上进行通常的非圆形气体流动的开口，其中该开口不是百叶窗。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：布赖恩爱德华考斯顿，内维勒莱斯，拉里于，
申请(专利权)人：吉莱特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]