[发明专利]多孔碱性锌/氧化锰电池

说明书

本发明涉及电池。

电池，如碱性电池，通常被用作电源。一般地，碱性电池具有阴极、阳极、隔板和电解溶液。阴极通常由二氧化锰、碳颗粒和粘结剂形成。阳极由包括锌颗粒的凝胶形成。隔板通常设在阴极和阳极之间。分散在整个电池中的电解溶液可以是氢氧化物溶液。

本发明涉及如碱性电池这样的电池，其具有多孔阴极和多孔阳极。这些电池具有好的特性。例如，这些电池能以例如至少等于电池容量(单位为安培-小时)被在1小时内全部放电所对应的放电率的高放电率进行高能输出。电池有各种工业标准规格，如AA、AAA、AAAA、C或D。

一方面，本发明提供一种电化学电池，其具有阴极、阳极和设在阴极和阳极之间的隔板。阴极包括二氧化锰，阳极包括锌颗粒。阴极的孔隙率约为21％至28％，以及阳极的孔隙率为每立方厘米的阳极体积约有2克至2.45克锌颗粒，所述阳极体积被固体或液体材料填充。阴极的孔隙率是指未被固体，如二氧化锰、碳颗粒和粘结剂，所填充的相对阴极体积。

另一方面，本发明提供一种电化学电池，其具有阴极、阳极和设在阴极和阳极之间的隔板。阴极包括二氧化锰，阳极包括锌颗粒。阴极的孔隙率为约26％，阳极的孔隙率为每立方厘米的阳极体积约有2克至2.45克锌颗粒。

再一方面，本发明提供一种电化学电池，其具有阴极、阳极和设在阴极和阳极之间的隔板。阴极包括二氧化锰，阳极包括锌颗粒。阴极的孔隙率为约24％至26％，阳极的孔隙率为每立方厘米的阳极体积约有2.15克至2.3克锌颗粒。

在一些实施例中，隔板包括无纺非隔膜材料和沿第一材料表面设置的第二无纺非隔膜材料。在这些实施例中，隔板可以没有隔膜层和设在无纺非隔膜材料之间的粘接层。隔膜材料是指具有约小于0.5微米的平均孔尺寸的材料，而非隔膜材料是指具有至少约为5微米的平均孔尺寸的材料。

在某些实施例中，阴极包括具有约小于20微米的平均颗粒大小的非合成、无膨胀的石墨颗粒，所述颗粒大小用SympatecHELIOS分析器测量。对于给定的石墨颗粒样品，平均颗粒大小是该样品的一半体积具有较小颗粒大小的颗粒大小。

“非合成石墨颗粒”是指不使用工业或化学厂石墨化处理而制备的石墨颗粒。

“无膨胀石墨颗粒”是指不经过工业或化学厂的膨胀处理的石墨颗粒。

在一些实施例中，与电解溶液的量相比，电化学电池具有相当少量的二氧化锰和/或锌颗粒。例如，二氧化锰与电解溶液的重量比约为2.2至2.9，锌颗粒与电解溶液的重量比约为0.9至1.25。这些重量比是根据分散到整个阴极、阳极和隔板中的电解溶液的量来计算的。

电池可以是AA或AAA电池，根据cc光电测试、1瓦特持续放电测试、二分之一瓦特持续放电测试、脉冲测试、二分之一瓦特rm测试和/或四分之一瓦特rm测试来测试时，其具有好的结果。以下来描述这些测试。

通过优选实施例的描述，本发明的其它特征和优点将更加明显。

附图是电池的断面图。

优选电池是碱性电池，其具有包括二氧化锰的阴极和包括锌颗粒的阳极。阴极的孔隙率约为21％至28％，阳极的孔隙率为每立方厘米的阳极体积约有2克至2.45克锌颗粒。

参考附图，示出电池10，其具有阴极12、阳极14、隔板16、与阴极12的外径接触的外壁18、和绝缘层26。电池10还包括穿过密封件22并通入阳极14的阳极集电器20。阳极集电器20的上端被连接到作为电池10的负极外部端子的负极端帽24上。绝缘层26可由非导电材料形成，如热收缩型塑料。另外，电解溶液分散到整个电池10中。

阴极12可由电池阴极中使用的任何标准材料形成。通常，阴极12由二氧化锰、碳颗粒形成，有时可加入粘结剂。

在一些实施例中，阴极12可以是单个材料片。可替换地，阴极12可以由互相堆叠的多个阴极片形成。在任一情况下，阴极片可通过首先混合二氧化锰、碳颗粒制成，有时可加入粘结剂。对于其中使用多个片的实施例中，混合物被压制形成所述片。使用标准工艺将片置于电池10中。例如，在一个工艺中，在电池10的中心腔内放置一个芯棒，接着用冲压对最顶部的片加压。当使用该方法时，壁18的内部具有沿壁18圆周隔开的一个或多个竖直的脊。这些脊有助于将阴极12保持在电池10的位置中。

在其中阴极12是由单个片形成的实施例中，可直接将粉末放置在电池10中。将一个固定环放置到位，挤压棒通过该环，压实该粉末并形成阴极12。