本发明专利技术提供了包括阳极、阴极、以及设置在阳极和阴极之间的分隔体的碱性电池。选择阴极孔隙度以优化电池的性能特征。在一个方面，本发明专利技术提供了包括（ａ）阳极，（ｂ）阴极，以及（ｃ）设置在阳极和阴极之间的分隔体的碱性电池，所述阴极包含阴极活性材料，其中所述阴极具有约２５％至约３０％的孔隙度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及碱性电池。
技术介绍
电池是通常使用的电能来源电池包含一般称作阳极的负极和一般称作阴极的正 极。阳极包含可被氧化的活性材料。阴极包含或消耗可被还原的活性材料。阳极活性材料 能够还原阴极活性材料。分隔体设置在阳极和阴极之间。这些组件设置在金属壳内。当在装置中使用电池作为电能来源时，与阳极和阴极实现电接触，使电子流过装 置，发生各自的氧化和还原反应以提供电能。与阳极和阴极相接触的电解质包含流过位于 电极之间的分隔体的离子，以在放电过程中保持电池整体的电荷平衡。持续需要制造更适于高功率应用的电池。现代电子器件如蜂窝式电话、数字照相 机和玩具、闪光装置、遥控玩具、可携式摄像机和高强度灯是此类高功率应用的实例。此类 装置需要介于约0. 5和2安培之间，通常介于约0. 5和1. 5安培之间的高电流耗用率。相 应地，它们需要在介于约0. 5和2瓦特之间的功率电量需求下进行操作。就电池而言，还期 望具有长使用寿命(或在某些应用情况下，如数字照相机，能够递送大量的能量脉冲)。专利技术概述一般来讲，本专利技术的特征在于碱性电池。在一些具体实施中，电池包括阳极、阴极、 以及设置在阳极和阴极之间的分隔体，并且选择电池的阴极孔隙度及其他特性以优化电池 的性能特征。在一个方面，本专利技术的特征在于包括电池外壳以及位于所述电池外壳内的(a)阳 极、(b)阳极、以及(c)设置在阴极和阳极之间的分隔体的碱性电池，所述电池外壳具有小 于0. 009英寸的壁厚，所述阴极包含阴极活性材料，所述阴极活性材料包含电解二氧化锰 和石墨，所述石墨以小于约3. 75%的浓度存在于阴极中，其中所述阴极具有约25%至约 32%的孔隙度。一些具体实施包括下列一个或多个特征。电池外壳具有小于0.008英寸的厚度。 阴极活性材料包含高功率电解二氧化锰(HP EMD)。阴极还包含碳颗粒，例如石墨。电池中 石墨的浓度为约2%至约3.4%，例如约3.0%至约3.4%。碳颗粒包括膨胀石墨。阴极包 含约2. 5%至约3. 4%的膨胀石墨。阴极具有约25. 5%至约观.5%的孔隙度。阳极包括含 有锌的阳极活性材料。锌具有小于175微米的平均粒度。用于制造阳极的锌浆液中的锌填 充量为约64%至约69%。分隔体包括一个或多个大体整数次包绕的包绕物。在另一方面，本专利技术的特征在于制造用于碱性电池的阴极的方法，所述方法包括 (a)形成包含阴极活性材料的阴极，所述阴极活性材料包含电解二氧化锰和膨胀石墨，阴极 中石墨的浓度小于约3. 75% ； (b)控制阴极的孔隙度以便其在约22%至约33%的范围内； 以及(c)将阴极、阳极和分隔体插入到具有小于约0. 009英寸的壁厚的电池外壳中。一些具体实施包括下列一个或多个特征。膨胀石墨以按重量计小于3. 5%的浓度 提供，例如膨胀石墨的浓度为约2%至约3. 5%。阴极活性材料包含高功率电解二氧化锰。 阳极包括含有锌的阳极活性材料。锌具有小于175微米的平均粒度。所述方法还包括利用3具有约64%至约69%的锌填充量的锌浆液形成阳极。阴极孔隙度控制在约22%和约30% 之间。本专利技术的一个或多个实施方案的细节阐述于附图和以下说明中。通过该说明书和 附图并通过所述权利要求书，本专利技术的其它特征和优点将变得显而易见。附图概述附图说明图1为电池的示意图。图2为交叉分隔体条带的顶视图。图3为示出被折叠形成分隔体管道的内部分隔体条带的透视图。专利技术详述参见图1，电池10包括阴极12、阳极14、分隔体16和圆柱形外壳18。电池10也 包括集流体20、密封件22和用作电池负端子的负金属端帽24。起到电池正端子作用的正 极点沈位于电池上的负端子的相反端。电解溶液分散于整个电池10中。电池10可为碱 性电池，例如AA、AAA、AAAA、C或D电池。由于圆柱形外壳18的壁非常薄，例如通常对于AA和AAA电池为0. 25mm至0. 15mm, 而对于C和D电池为0. 30mm至0. 20mm,因此在电池的内部组件于电池贮藏或使用期间膨胀 时该外壳趋于极易变形。电池变形受电池放电的驱动，这是由于电化学反应产生内部压力。 一般来讲，随着罐体壁变薄，电池变形度增加。使圆柱形外壳的外径保持在尺寸规格以内非 常重要，以避免损坏其中使用电池的电子器件。理想的电池在放电后将不会显示任何变形。 这将使得电池设计者通过制备电池至最大可能的直径来优化电池性能，所述最大可能的直 径不会由于放电变形而卡在器件中。容许的电池变形程度根据电池尺寸改变，但是对于AA 电池一般小于约0. 10mm。通过以下方式来测量变形使新制的贴标签的电池穿过具有可使 电池以最小阻力穿过的直径的50mm高的环规，随后在放电后再次对其进行测试以确定适 应与放电相关联的电池变形所需的直径增加量。专利技术人已发现电池变形可通过控制关于内 部组件的某些参数而得到最小化，所述参数包括阴极的孔隙度，以及在较低程度上包括阳 极和分隔体设计中活性材料的填充量。这些参数将在以下详细讨论。注意，以下所给的浓度是针对组装步骤的阴极而言的。由于水分蒸发的结果，在组 装阶段阴极中活性物质和碳的含量比所述成分最初混合时要高。阴极12包括一种或多种阴极活性材料、碳颗粒和粘合剂。阴极也可包括其它添加 剂。为了最小化电池变形同时保持良好的电池性能，阴极孔隙度应介于约22%和约31%之 间，优选介于约25. 5%和约28. 5%之间。在较低孔隙度下，电池趋于变形超过尺寸规格，而 在较高孔隙度下，阴极趋于变得易碎且电池性能会由于阴极材料较低的电导率而受损。因 此，对于具有极薄壁(例如，0.006")的外壳，阴极孔隙度优选接近该范围的上限(例如， 28-30%)以严格控制变形，而对于具有较厚壁(例如，0.008")的外壳接近该范围的下限 (例如，26- %)以优化电池性能。阴极孔隙度为按制备时的阴极计的计算值。孔隙度由 于与放电及电解质润湿相关联的溶胀而随时间改变。阴极孔隙度百分比=(1-(阴极固体体积+阴极体积))X 100阴极活性材料的实例包括二氧化锰、羟基氧化镍、二硫化铁、氧化银或氧化铜。优选的阴极活性材料为二氧化锰，其具有按重量计至少约91%的纯度。由于具有 高密度并且可方便地用电解方法以高纯度获得，因此电解二氧化锰(EMD)是电化学电池优选的二氧化锰形式。化学二氧化锰(CMD)是一种化学合成的二氧化锰，也被用作包括碱性 电池和大功率电池的电化学电池中的阴极活性材料。电解二氧化锰通常由硫酸锰和硫酸电解液直接电解来制造。制备电解二氧化锰的 方法及其性能发表于 Batteries，Karl V. Kordesch 编辑，Marcel Dekker, Inc. ,New York, 第1卷，(1974) ,433-488页中。化学二氧化锰通常由本领域已知为“kdema方法”的方法 制备，所述方法为美国专利2，956，860 (Welsh)中所公开的通过采用MnSO4与优选NaClO3的 碱性金属氯酸盐的反应混合物制备电池级MnA的化学方法。二氧化锰的销售商包括Kerr McGee Co. (Trona D)、Chem Metals Co.、Tosoh、DeltaManganese、Mitsui Chemicals、JMC 禾口 Xiangtan本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种碱性电池，所述碱性电池包括： 电池外壳，所述电池外壳具有小于０．００８英寸的壁厚；以及位于所述电池外壳内的： 阳极， 包含阴极活性材料的阴极，所述阴极活性材料包含二氧化锰和石墨，所述石墨以小于约３．７５％的浓度存在于所述阴极中，其中所述阴极具有约２５％至约３３％的孔隙度，以及 设置在所述阳极和所述阴极之间的分隔体。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：DL安格林，AB谢莱克辛，RA约波洛，
申请(专利权)人：吉列公司，
类型：发明
国别省市：US
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