[发明专利]电化学电池和装配方法

说明书

本发明总体上涉及一种电化学电池，更具体地说，本发明涉及一种电化学电池和装配一种具有增大的阳极至阴极交界面面积的电池的方法。

电化学电池通常用于为电动装置，尤其是为便携式电动装置提供电压。目前可以在市场上获得一些已在工业上认可的具有标准型号的通常为圆柱形状的普通碱性电池，包括D-，C-，AA-，AAA-，AAAA-型号的电池，以及一些其它型号和结构的电池。诸如上述类型的碱性电池通常提供一种工作性能有限的预先确定的开路电压源。

传统的圆柱形碱性电池通常有一个圆柱形钢制外壳，外壳的一端设置一个正极盖，在相反的一端设置一个负极盖。圆柱形电池有一个正电极，通常称为阴极，它常常用一种由二氧花锰，石墨，氢氧化钾溶液，去离子水和特氟隆^_溶液围绕圆柱形钢制外壳的内侧面形成的混合物构成。典型地，一个杯形隔离件围绕阴极的内表面设置在外壳的内圆柱形空腔的中央。一个负电极，通常称为阳极，典型地是用锌粉，一种胶化剂和其它添加剂构成的，它和一种电解质溶液一起设置在隔离件中。传统的圆柱形电池的一个例子公开于美国专利5501924中，此处作为对比文件引用。

传统的圆柱型电池都典型地具有装配在钢制外壳内的一个唯一的阳极和一个唯一的阴极，隔离件接合在它们之间。阴极典型地设置在外壳的内表面上，通常位于外壳的一个外周面部分内，在阴极的中央形成一个圆柱形空腔。然后将一个与阴极中的空腔的大小和形状设计得相近似的杯形隔离件插入空腔中。隔离件通常有一个阳极至阴极的接合面，该结合面通常由阳极和阴极的形状和大小限定，它大约等于圆柱形阳极的外周面的表面面积。此外，阳极通常制成一种圆柱形状，它有一个均匀弯曲的平行于容器壁的外表面，使得阴极不易断裂，这种断裂会导致电池中离子和电子的中断。

设计碱性电池中的一个主要目标是提高工作性能，它是指电池在一定的负荷下放电到一个特定的电压值所持续的时间长度，在这个特定电压下该电池对其指定的用途不再有用。商业上可获得的碱性电池通常有一个由工业标准限定的外部尺寸，由此限制了增加电池内的活性材料数量的能力。然而，寻找提高工作性能的新途径的需要仍然是电池设计者的目标。

本发明通过增大电池的阳极至阴极的接触面积来提高工作性能，提高了电化学电池的性能。为了获得这个优点和其它优点，以及根据在此所包含和所描述的本发明的目的，本发明提供一种电化学电池和装配一种具有增大的阳极至阴极的接触面积的化学电池的方法。还提供一个具有一个封闭底端和一个敞开顶端的容器。在容器中设置一个第一电极并在第一电极中形成一个空腔。在空腔中设置一个管形隔离件，使管形隔离件弯曲而在隔离件内形成第一和第二室。一个最好涂敷了第一电极活性材料如二氧化锰的导电板和隔离件一起插入空腔，使得导电板置于第一和第二室之间。一个第二电极设置在第一室中，而一个第三电极设置在第二室中。装配一个与第二和第三电极接触的集电器，以及在容器的敞开顶端装配一个盖和密封组件。根据优选实施例，第一电极包括一个阴极，而第二和第三电极各包括一个阳极。

实施本发明的人和本领域的技术人员通过阅读以下的说明书和权利要求书并参见附图将会认识到本发明的这些和其它特征，目的和好处。

图1是一个电化学电池的分解图，示出了一个管形隔离件和一个导电板在电池外壳的一个电极中的空腔内的装配情况；

图2是电池外壳的一个侧视图，进一部示出了在电池装配中管形隔离件和导电板的装配情况；

图3是在一个通过本发明的电化学电池纵轴线的一个平面上截取的电池的一个截面视图；

图4是在平面Ⅳ-Ⅳ上截取图3中的电化学电池的一个横截面视图；

图5是按照本发明的另一个实施例的一个电化学电池在一个通过其纵轴线的平面上截取电池的一个截面视图。

现在参见图1，图中示出了一个电化学电池10，它有一个看作为阴极的第一电极和各看作为阳极的第二和第三电极。虽然阴极用作正电极，阳极用作负电极，但是应该认识到，本发明的思想并不局限于所示的实施例。此外，虽然电化学电池10是以一个圆柱形碱性电池示出和描述的，但是应该认识到，本发明的原理也可以应用于具有各种型号尺寸和结构的各种类型的电化学电池。