本发明专利技术公开了一种薄片状结构的薄片碱性电池。所述电池具有一对包括所述电池至少大部分边界表面并限定其间的短电池尺寸的相对侧面。电池包括粘结在一起形成层压结构的阳极组件和阴极组件。所述电池优选包括两个单独的塑料框架以容纳阳极和阴极材料。阳极集电器可预涂布有形成耐碱性金属氧化物薄膜的密封金属以改善与框架的粘结。阳极组件具有其内典型地包含锌的阳极材料，而阴极组件具有其内典型地包含二氧化锰的阴极材料。电池为耐用的且优选为刚性的，具有细长的渗漏阻挡通道并阻止电解质渗漏。
【技术实现步骤摘要】
薄片碱性电池本申请是申请号为2006800169278申请的分案申请。 专利
本专利技术涉及具有基本薄片状构造和高的面积与厚度纵横比的薄片碱性 电池。本专利技术涉及其中阳极或阴极集电器预涂布有密封金属的薄片碱性电 池，所述密封金属形成耐碱性金属氧化物薄膜以改善粘结。本专利技术涉及其 中阳极包*和阴极包含二氧化锰的薄片碱性电池。
技术介绍
常规的碱性电化学电池具有包含锌的阳极和包含二氧化锰的阴极以及 碱性电解质。电池典型地形成有圆柱形外部外壳。新电池具有约1.6伏的 开路电压(EMF)，并在中等漏电服务(100至300毫安)下具有介于约 1. 0至1. 2伏之间的典型平均运行电压。圆柱形外壳最初形成有扩大的开 口端和相对的封闭端。当提供了电池内容物之后，将具有绝缘索环和负端 端帽的端帽组件插入到外壳开口端内。通过在绝缘索环边缘之上巻曲外壳 边缘并在绝缘索环周围径向压缩外壳，开口端被封闭以提供紧密的密封。 绝缘索环将负端帽与电池外壳电绝缘。在相对的封闭端处的电池外壳的一 部分形成正端。圆柱体形状的常规喊性电池可以多种普遍/^认的型号购得，即AAAA、 AAA、 AA、 C和D型电池。在2003年11月26日提交的普通转让美国专利 申请系列10/722879中描述了一种薄片电池，其中电池内容物被封装到固 体金属壳体中。金属壳体具有含封闭端和相对开口端的完整主体表面。将 电池内容物插入开口端内，然后用端帽将其密封。端帽设计有金属裙边、 塑料绝缘索环和设置在索环内的金属柱或铆钉。将金属裙边压缩在绝缘索 环周围，而索环压缩在金属柱周围，以在两个界面处均形成耐碱性密封。 然后通过焊接将端帽组件的金属裙边接合到金属壳体上。用阳极和阴极材料填充这种电池变得日益困难，因为期望的电池厚度变得更小，例如远远低于约6mm。因此，需要平的或薄片碱性电池，其甚至可在小于约6mm，例如介于约0. 5咖和6咖之间，理想地介于约1.5和4mm之间的电池厚度下容易地加工并用电池内容物填充。这样将使得可利用薄的棱柱碱性电池用作小型电子装置的一次(不可充电)电源或备用电源，所述装置通常可由薄的可充电电池例如薄锂离子电池供电。也可通过适当调整电池化学组成和内部组件来构造薄的碱性可充电电池。许多电子装置，例如便携式收音机、音频播放器和通讯装置在近几年变得更小且更薄。因此，需要总厚度小的薄层状薄片电池用于这种小型电子装置。一次碱性电化学电池典型地包括锌阳极活性材料、碱性电解质、二氧化锰阴极活性材料和典型为纤维素或纤维质和聚乙烯醇纤维的电解质可渗透的隔离膜。例如，阳极活性材料可包括与常规胶凝剂(例如羧曱基纤维素钠或者丙烯酸共聚物的钠盐)混合的锌粒和电解质。胶凝剂用于悬浮锌粒并使它们保持相互接触。典型地采用插入到阳极活性材料中的导电金属钉作为阳极集电器，其电连接到负端端帽。电解质可以是碱金属氢氧化物例如氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化锂的水溶液。阴极典型地包括作为电化学活性材料的粒状二氧化锰，其与典型为石墨材料的导电添加剂混合以提高导电率。任选地，可以在阴极中加入少量聚合物粘合剂(例如聚乙烯粘合剂)和其它添加剂(例如含钛化合物)。用于阴极的二氧化锰优选为通过硫酸锰和硫酸的浴的直接电解制备的电解二氧化锰(EMD)。 EMD是理想的，这是由于其具有高密度和高纯度。EMD的导电率(l/电阻率)相当低。将导电材料加入到阴极混合物中以改善单独的二氧化锰颗粒之间的导电性。这种导电添加剂也改善二氧化锰颗粒与电池外壳之间的导电性，所述外壳还用作常规圆柱形碱性电池内的阴极集电器。合适的导电添加剂可包括例如石墨、石墨材料、导电碳粉末，如炭黑，包括乙炔黑。优选地，导电材料包括薄片状结晶天然石墨、或薄片状结晶人造石墨、或膨胀石墨、或石墨类碳纳米纤维、以及它们的混合物。现在可购得小尺寸矩形形状的可充电电池，它们可用于为小型电子装置如MP3音频播放器和迷你盘(MD)播放器提供电源。这些电池典型地为大致一包口香糖大小的矩形形状(立方体)。本文所用术语"立方体"是指其通常的几何定义，即"长方体"。这种电池的形式例如可以为可充电镍金属氢化物(NiMH),尺寸为按照International ElectrotechnicalCo咖ission ( IEC )提出的这种电池的标准尺寸的F6型或者7/5F6型立方体。F6型(无标签)具有6. 0咖的厚度、17.0mm的宽度和35. 7咖的长度。有一种形式的F6型，其中长度可以达到约48. Omm。 7/5-F6型具有6. Omm的厚度、17. Omm的宽度和67. 3mm的长度。当用于给微型数字音频播放器如MP3音频播放器或迷你盘(MD)播放器提供电源时，F6或7/5F6 NiMH可充电电池的平均运4亍电压介于约1. 0和1. 2伏之间，典型地为约1.12伏。当用于给迷你盘(MD)播放器提供电源时，电池在介于约200和250毫安之间的速率下被消耗。当用于给数字音频MP3播放器提供电源时，电池典型地在约100毫安的速率下被消耗。期望能有与小尺寸立方体形状(长方体)镍金属氢化物电池同样尺寸和形状的小型扁平碱性电池，使得该小型碱性电池可与镍金属氩化物电池交替使用，以给小型电子装置如迷你盘播放器或MP3播放器提供电源。如上所提及，还期望具有总厚度小于6mm，例如，介于约0.5和6mm之间，优选介于约1.5和4mm之间的薄片碱性电池。期望设计薄片电池以最小化或大大降低电解质渗漏的机会。在参考文献M. Hull, H. James的"Why Alkaline Cells Leak" Journal of theElectrochemical Society,第124巻，第3期，1977年3月，第332至 329页)和S. Davis, M. Hull的"Aspects of Alkaline CellLeakage" , Journal of the Electrochemical Society, 第 125巻，第12期，1978年12月)中，碱性电池渗漏的一个方面被解释为在吸附的水分存在下于负极外部电池末端上大气氧电化学还原形成OH—离子。然后这些电化学生成的OH—离子吸引水合正离子如K(H20)x+或Na(H20)x+。K(H20)x+或Na(H20)x+离子生成于电池内部，越过负极密封表面迁移至电池外部，以保持水分吸附薄膜内的电中性。最终结果是将KOH或Na0H电解质由电池内部吸引至端子表面，并因此实际上促进了这种电解质由电池内部向端子表面的迁移或渗漏。也期望这种薄的薄片电池应包含足量的活性材料以用作耗电装置的长寿命电源。因此，尽管很薄，但薄片电池也应具有投影面积和足够大的内部体积以包含足量的活性材料，从而以足够的速率送电足够的时间。在以下的讨论中，薄片电池将意味着薄片状单元电池。电池可具有一个或多个扁平或弯曲或任意扭曲的表面。电池可具有均匀厚度或其厚度可随处不同。电池可关于任意点、轴线或平面对称或不对称。电池的"占有面积，，定义为当已考虑电池所有可能的取向后，电池在任何平面上的最大正交投影面积。电池的边缘为外表面。取决于电池形状， 一个或多个外表面将组成厚度尺寸。在电池具有不同厚度的情况下，厚度将在某一给定点处具有最大值。电池的正面为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种薄片碱性电池，所述电池包括负端子和正端子、以及一对包括所述电池的边界表面的至少大部分的相对侧面，所述相对侧面限定位于其间的短电池尺寸，所述短尺寸介于约０．５和６ｍｍ之间，所述电池包括固定在一起形成层压结构的阳极组件和阴极组件，所述阳极组件内包括阳极材料，并且所述阴极组件内包括阴极材料，其中所述阳极组件包括用于所述阳极的外壳，并且所述阴极组件包括用于所述阴极的外壳，所述阳极和阴极组件用粘合剂粘结在一起，其中隔板位于其间，以形成层压结构， 其中所述阳极外壳包括阳极框架， 所述阳极框架具有部分封闭端和相对的开口端以及位于其间的限定阳极腔体边界的侧壁，所述部分封闭端具有面向阳极的内表面和面向外部环境的相对的外表面；所述阳极外壳还包括在一侧用粘合剂材料粘结到所述阳极框架的所述部分封闭端的内表面上的阳极集电器片，使得所述阳极集电器片的未粘结侧邻接并接触设置在所述阳极腔体内的阳极材料。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：JM鲍尔顿，SM戴维斯，CE奥布列恩，TC理查德斯，
申请(专利权)人：吉莱特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。