[发明专利]锌/空气电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锌/空气电池，所述电池具有包含锌的阳极和空气阴极以及具有外部镍层的负极罐。本发明涉及这样的方法：处理负极罐上的镍层以软化镍，从而导致与装置(例如电动助听器)具有更可靠电接触的电池。

背景技术

锌/空气电池典型地呈微型钮扣电池的形式，所述钮扣电池作为用于电子装置和包括可编程型助听器在内的助听器的电池具有特别的功用。此类微型电池典型地具有盘状圆柱形形状，其直径介于约4mm和16mm之间，优选地介于约4mm和12mm之间，并且高度介于约2mm和9mm之间，优选地介于约2mm和6mm之间。也可以生产出具有比得上常规的AAAA、AAA、AA、C和D型的Zn/MnO2碱性电池以及甚至更大尺寸的圆柱形壳体的略微较大尺寸的锌空气电池。锌空气电池也可呈其它形状，例如椭圆形，或具有至少一个扁平侧面的形状，如棱柱或矩形形状。

微型锌/空气钮扣电池典型地包括阳极壳体(阳极杯)和阴极壳体(阴极杯)。阳极壳体和阴极壳体每个均典型地具有带整体封闭端和相对的开口端的杯形主体。在必需的材料被插进阳极壳体和阴极壳体之后，阴极壳体的开口端典型地插套在阳极壳体的开口端之外，在它们之间有绝缘材料；并且电池通过卷曲而密封。阳极壳体可填充包含粒状锌的混合物。锌混合物典型地包含汞和胶凝剂，并且当电解质添加进混合物时，锌混合物变得胶凝。电解质通常为氢氧化钾水溶液，但也可以使用其它含水碱性电解质。阴极壳体包含空气扩散体(空气过滤体)，所述空气扩散体为阴极壳体的封闭端的内表面的衬里。空气扩散体可选自多种空气可渗透材料，包括纸张和多孔聚合材料。空气扩散体邻近阴极壳体封闭端表面中的空气孔放置。可将典型地包含粒状二氧化锰、碳和疏水粘合剂混合物的催化材料插进阴极壳体，在空气扩散体的不接触空气孔的暴露面上覆盖空气扩散体。离子可渗透隔板典型地施加在催化材料上，以使其面对阴极壳体的开口端。

阴极壳体可典型地为镀镍冷轧钢或镀镍不锈钢材质，例如，用镍镀层形成阴极壳体的外表面并且用冷轧钢或不锈钢形成壳体的内层。阳极壳体可为三层包覆材料，所述材料由具有镍外层和铜内层的不锈钢组成。在这样的实施方案中，镍层典型地形成阳极壳体的外表面，而铜层形成阳极壳体的内表面。铜内层是可取的，因为它提供锌粒与阳极壳体封闭端处的电池负端子之间的高导电性通道。耐用聚合材料的绝缘体环可插套在阳极壳体的外表面之外。绝缘体环典型地为当受挤压时阻流(冷流)的高密度聚乙烯、聚丙烯或尼龙材质。

在阳极壳体填充锌混合物之后并且在空气扩散体、催化剂和离子可渗透隔板放置进阴极壳体之后，阴极壳体的开口端可插套在阳极壳体的开口端之外，绝缘体环位于其间。随后可在阴极壳体的周边边缘之上将阴极壳体的周边边缘卷曲以形成严紧密封的电池。环绕阳极壳体的绝缘体环阻止阳极杯和阴极杯之间的电接触。将可移除插片放置在阴极壳体表面上的空气孔上。使用前，移除插片以暴露空气孔，从而让空气进入而启动电池。阳极壳体封闭端的一部分可用作电池的负端子，而阴极壳体封闭端的一部分可用作电池的正端子。

典型地，汞以按重量计至少百分之一，例如，按阳极混合物中的锌的重量计3％的量添加。汞添加进阳极混合物以改善阳极混合物中的锌粒之间的粒间接触。这继而提高阳极之内的导电率并且因此导致增强的电池性能，例如，锌的更高的实际比容量(安培-小时/克)。汞的添加也有助于减少氢放气，在放电期间以及当放电之前或之后电池被放置在仓库中时，在锌/空气电池中均可发生氢放气。放气(如果过度)增加电解质渗漏的机会，所述渗漏将减弱电池性能并且可损害或破坏助听器或其它电动电子元件。

美国专利3,897,265公开了一种代表性的具有插进阴极壳体中的阳极壳体的锌/空气钮扣电池构造。其中公开了介于阳极壳体和阴极壳体之间的绝缘体。阳极包含汞合的锌。这种电池包括组合件，所述组合件包括空气扩散体、阴极催化剂，以及在阴极壳体封闭端处的隔板，所述隔板面朝阴极壳体表面中的空气孔。

美国专利5,279,905公开了一种微型锌/空气电池，其中极少或没有汞被添加进阳极混合物。取而代之的是，阳极壳体的内层涂布了一层铟。公开的阳极壳体可为三层包覆材料，所述材料由外表面镀有镍并且内表面镀有铜的不锈钢组成。铜层为至少25.4×10-6mm(1微英寸)。此参考文献公开了用一层铟涂布阳极壳体的内表面上的铜层。铟层被公开为介于约25.4×10-6mm(1微英寸)和127×10-6mm(5微英寸)之间。