電化學電池的平衡的製作方法
2023-05-26 17:58:21 2
專利名稱：電化學電池的平衡的製作方法
技術領域：
本發明涉及電池。
電池，例如鹼電池，通常用作能源。一般的說，鹼電池具有陰極、陽極、隔離器和電解液。陰極一般由二氧化錳、碳顆粒和黏合劑製成。陽極由包括鋅顆粒的凝膠構成。隔離器通常被設置在陰極和陽極之間。散布在整個電池中的電解液可以是氫氧化物溶液。
本發明涉及電池，例如鹼電池，其具有相對於二氧化錳與/或鋅顆粒的數量的大量的電解液。這些電池具有好的性能特性。例如，其具有在高的放電速率，例如至少等於一小時放掉電池的容量(以安培-小時為單位)的放電速率下的高的能量輸出。所述電池可以具有許多工業標準尺寸，例如AA，AAA，AAAA，C或D。
一方面，本發明的特徵在於一種具有陰極、陽極、電解液和設置在陰極和陽極之間的隔離器的鹼電池。所述陰極包括二氧化錳，陽極包括鋅顆粒。二氧化錳對電解液的重量比從大約2.2到大約2.9，鋅顆粒對電解液的重量比為從大約0.9到大約1.25。這些比以通過陽極、陰極和隔離器散布的電解液的數量為基礎。
在另一方面，本發明的特徵在於一種鹼電池，其具有陽極、陰極、電解液和設置在陰極和陽極之間的隔離器。所述陰極包括二氧化錳，陽極包括鋅顆粒。二氧化錳對電解液的重量比從大約2.5到大約2.9，鋅顆粒對電解液的重量比為從大約1.1到大約1.25。
在另一方面，本發明的特徵在於一種鹼電池，其具有陽極、陰極、電解液和設置在陰極和陽極之間的隔離器。所述陰極包括二氧化錳，陽極包括鋅顆粒。二氧化錳對電解液的重量比從大約2.5到大約2.65，鋅顆粒對電解液的重量比為從大約0.9到大約1.2。
本發明還涉及一種AA鹼電池，按照cc照相試驗(cc photo test)，其在放電到1V之前至少給出150個脈衝(下面說明)，按照1W連續放電試驗(1 watt continuous test)，其在放電到1V之前至少大約經過0.6小時的連續放電(下面說明)，按照脈衝試驗(pulsedtest)，其在放電到1V之前至少經過大約1.6小時的放電(下面說明)，並且/或者按照0.5W rm試驗(halfwatt rm test)，在放電到1.1V之前至少大約經過1.5小時的放電(下面說明)。
本發明還涉及一種AAA鹼電池，按照0.5W連續放電試驗，其在放電到1V之前至少大約經過0.65小時的連續放電(下面說明)，按照脈衝試驗，其在放電到1V之前至少大約經過0.35小時的放電(下面說明)，按照0.5W rm試驗，在放電到1.1V之前至少大約經過0.4小時的放電(下面說明)，並且/或者按照1/4W rm試驗，其在放電到1.1V之前至少大約經過2小時的連續放電(下面說明)。
隔離器可以包括無紡無膜材料和沿著第一種材料的表面設置的第二無紡無膜材料。隔離器可以沒有膜層或被設置在無紡無膜材料之間的黏合劑層。膜材料指的是其中孔的平均尺寸小於大約0.5微米的材料，而無膜材料指的是其中孔的平均尺寸至少是大約0.5微米的材料。
陰極可以包括二氧化錳和非合成的非展開的石墨顆粒，其使用Sympatec HELIOS分析儀測量的最大的平均顆粒尺寸大約為20微米。對於給定的石墨顆粒試樣，平均顆粒尺寸是試樣體積的一半具有的一種較小的顆粒尺寸。
「非合成的石墨顆粒」指的是不使用工業的或者實驗室的石墨化處理而製備的石墨顆粒。
「非展開的石墨顆粒」指的是沒有經過工業的或實驗室展開處理的石墨顆粒。
陰極可以具有從大約21％到大約28％的孔隙率。陰極的孔隙率相應於未被固體材料，例如二氧化錳、碳顆粒和黏合劑佔據的陰極的相對體積。
陽極可以具有由液體或固體材料佔據的每立方釐米的陽極體積從大約2克鋅顆粒到大約2.45克鋅顆粒的孔隙率。
電池可以是AA或AAA電池，當按照cc照相試驗、1W連續試驗、0.5W連續試驗、脈衝試驗、0.5W rm試驗和/或1/4W rm試驗進行試驗時，表現出良好的結果，這些試驗如下所述。
本發明的其它的特點和優點從下面對其優選實施例的說明和權利要求可以清楚地看出。
附圖
中的圖是電池的截面圖。
優選的電池是鹼電池，其具有從大約2.2到大約2.9的二氧化錳對電解液的重量比，和從大約0.9到大約1.25的鋅顆粒對電解液的重量比。在一些實施例中，二氧化錳對電解液的重量比是從大約2.5到大約2.9，鋅顆粒對電解液的重量比是從大約1.1到大約1.25。在其它的實施例中，二氧化錳對電解液的重量比是從大約2.5到大約2.65，鋅顆粒對電解液的重量比是從大約0.9到大約1.2。這些重量比基於在陰極、陽極和隔離器中散布的電解液的數量。
參看附圖，所示的電池10具有陰極12，陽極14，隔離器16，和陰極12的外徑相接的外壁18和絕緣層26。電池10還包括通過密封件22進入陽極14的陽極集電器20。陽極集電器20的上部和作為電池10的負的外部端子的負端帽24相連。層26可以由不導電材料製成，例如可熱縮的塑料。此外，在電池10中散布有電解液。
陰極12可以包括在電池陰極中使用的任何標準形式的二氧化錳。這種二氧化錳的銷售商包括Kerr McGee，Co.，Broken HillProprietary，Chen Metals，Co.，Tosoh．Delta Manganese，MitsuiChemicls和JMC。
在一些實施例中，陰極12可以具有從大約8.9克到大約9.8克的二氧化錳。在這些實施例中，陰極12較好包括從大約9.3克到大約9.8克的二氧化錳，包括從大約9.4克到大約9.65克的二氧化錳更好，並且最好包括從大約9.45克到大約9.6克的二氧化錳。
在其它的實施例中，陰極12可以具有從大約4克到大約4.3克的二氧化錳。包括從大約4.05克到大約4.25克的二氧化錳更好，並且最好包括從大約4.1克到大約4.2克的二氧化錳。
一般地說，陰極12還包括碳顆粒。這些碳顆粒可以是在電池的陰極中使用的標準的碳顆粒。顆粒的尺寸僅由陰極12的尺寸限制。它們可以是合成的或者非合成的，並且它們可以是擴展的或非擴展的。
在一些實施例中，碳顆粒是非合成的非擴展的碳顆粒。在這些實施例中，碳顆粒較好具有小於大約20微米的平均顆粒尺寸，從大約2微米到大約12微米更好，從大約5微米到大約9微米最好，其中使用Sympatec HELIOS分析儀測量。非合成的非擴展的石墨顆粒例如可以從Brazilian Nacionl de Grafite(Itapecirica，MG Brazil)獲得。
在陰極12內的碳顆粒的數量應當足夠高，以便改善陰極12的導電性，同時對電池10的能量容量具有最小的影響。在一些實施例中，陰極12較好包括從大約4重量百分比到大約10重量百分比的碳顆粒，包括從大約5重量百分比到大約9重量百分比的碳顆粒更好，包括從大約6重量百分比到大約8重量百分比的碳顆粒最好。這些重量百分比相應於電解液未被擴散進入陰極12中時的情況下的。
在一些實施例中，陰極12可以還包括黏合劑。用於陰極12的黏合劑的例子包括聚乙烯粉末，聚丙烯醯胺，卜特蘭水泥和碳氟樹脂，例如PVDF和PTFE。在一些實施例中，陰極12包括商標為coathylene HA-1681(Hoescht)的固態聚乙烯黏合劑。
當陰極12包括黏合劑時，黏合劑較好地佔陰極12的1重量百分比，佔從陰極12的大約0.1到大約0.5重量百分比更好，佔從陰極12的大約0.3重量百分比最好。這些重量百分比相應於電解液未被擴散進入陰極12中時的情況下的。
陰極12可以包括其它的添加劑。這些添加劑的例子在美國專利5342712中披露了，該專利在此列為參考。在一些實施例中，陰極12較好包括從大約0.2到大約2重量百分比的TiO2，更好是包括0.8重量百分比的TiO2。
陰極12可以是一種材料製成的一個片狀元件。此外，陰極12可以由許多陰極片狀元件構成，它們相互在各自的頂上被疊放在一起。在每種情況下，在製造過程中，陰極片狀元件可以首先混合二氧化錳、碳顆粒和選擇使用的黏合劑。對於使用多於一個片狀元件的實施例，混合物可被擠壓而形成片狀元件。這些片狀元件使用標準的工藝被裝入電池10中。例如，在一種工藝中，一個芯杆被置於電池10的中心空腔內，使用衝壓器擠壓最頂部的片狀元件。當使用這種工藝時，壁18的內部可以具有沿著壁18的圓周以一定間隔設置的垂直的脊部。這些脊部可以幫助把陰極12固定在電池10內。
在陰極12由一個片狀元件構成的實施例中，可以把粉末直接放入電池10內。可以在其中設置一個保持環，使一個擠壓杆通過所述保持環，把粉末壓實，從而形成陰極12。
在一些實施例中，可以在壁18和陰極12之間設置一層導電材料。這層導電材料可以沿著壁18的內表面、沿著陰極12的外圓周或者沿著所述的內表面和所述的外圓周設置。一般地說，所述導電層由含碳的材料製成。這種材料包括I.B 1000(Timcal)，Eccocoat 257(W.R.Grace Co.)，Electrodag 109(Acheson Industries，Inc.)，Electrodag 112(Acheson)和EB005(Acheson)。用於提供所述導電層的方法例如在加拿大專利1263697中披露了，該專利在此列為參考。
當陰極12利用擠壓工藝被設置在電池10中時，在壁18和陰極12之間提供導電層可以減少用於把片狀元件設置在電池10中的壓力。因而，可以使陰極12的孔隙率相當高而不使片狀元件被壓碎或者壓裂。如果陰極12的孔隙率太低，在散布的陰極12內的電解液不足，因而減少電池的效率。因此，陰極12的孔隙率應當為從大約21％到大約28％，從大約25％到大約27％更好，最好是大約26％。
陽極14可以由在電池陽極中使用的任何標準的顆粒尺寸的材料製成。通常，陽極14由一種鋅凝膠製成，其中包括鋅顆粒、凝膠劑和少量的添加劑，例如氣體抑制劑。此外，在陽極14中散布有一部分電解液。
在一些實施例中，陽極14較好包括大約3.7-4.25克鋅顆粒，更好包括大約3.8-4.15克鋅顆粒，最好包括大約3.9-4.05克鋅顆粒。
在一些實施例中，陽極14較好包括大約1.5-1.9克鋅顆粒，更好包括大約1.55-1.85克鋅顆粒，最好包括大約1.65-1.75克鋅顆粒。
在一些實施例中，陽極14較好包括大約64-76重量百分比的鋅顆粒，更好包括大約66-74重量百分比的鋅顆粒，最好包括大約68-72重量百分比的鋅顆粒。這些重量百分比是當電解液散布在陽極14中的情況下的重量百分比。
如果陽極14的孔隙率太高，則電池10的能量容量被減少，但是，如果陽極的孔隙率太低，則散布在陽極14內的電解液的數量不足。因此，在一些實施例中，陽極14較好包括每立方釐米的陽極體積大約2-2.45克鋅顆粒，更好的孔隙率為每立方釐米的陽極體積大約2.1-2.35克鋅顆粒，最好的孔隙率為每立方釐米的陽極體積大約2.15-2.3克鋅顆粒。
一般地說，陽極14包括一種或幾種凝膠劑。所述凝膠劑包括聚丙烯酸，嫁接的澱粉材料，聚丙烯酸的鹽類，聚丙烯酸脂，羧甲基纖維素，或者它們的組合物。所述聚丙烯酸的例子四有Carbopol 940(B.F.Goodrich)和Plygel 4p(3V)，嫁接的澱粉材料的例子有Waterlock A221(Grain Processing Corporation，Muscatine，IA)。聚丙烯酸的鹽類的例子有CL15(Allied Colloids)。在一些實施例中，陽極14較好包括大約0.2-1，更好為大約0.4-0.7重量百分比的總的凝膠劑，最好包括大約0.5-0.6重量百分比的總的凝膠劑。這些重量百分比是當電解液散布在陽極14中的情況下的重量百分比。
陽極14還可以包括氣體抑制劑。這些氣體抑制劑可以是無機材料，例如鉍、錫、鉛和銦。此外，氣體抑制劑可以是有機化合物，例如磷酸酯，離子表面活性劑或非離子表面活性劑。離子表面活性劑的例子例如在美國專利4777100中披露了，該專利在此列為參考。
隔離器16可以具有電池隔離器的常規結構。在一些實施例中，隔離器16由兩層無紡無膜材料製成，其中一層沿著另一層的表面設置。為了使隔離器16的體積最小同時又提供高效率的電池，每層無紡無膜的材料可以具有大約每平方米54克的基本重量，厚度在乾燥時大約5.4密耳，在溼時厚度大約10密耳。在這些實施例中，隔離器最好不包括有膜的材料層或者在無紡無膜層之間的黏合劑層。一般地，這些層基本上沒有填充物，例如無機顆粒。
在另一些實施例中，隔離器16包括具有一層無紡材料的賽璐玢外層。隔離器16還包括無紡材料製成的附加層。賽璐玢層可以和陰極12或陽極14相鄰。最好是，無紡材料包括大約78-82重量百分比的PVA和大約18-22重量百分比的具有少量表面活性劑的人造纖維。所述無紡材料可以從商標為PA36的PDM得到。
散布在電池10內的電解液可以是在電池中使用的任何常規的電解液。電解液一般是一種氫氧化物的水溶液。所述氫氧化物水溶液例如包括氫氧化鉀溶液和氫氧化鈉溶液。在一些實施例中，電解液是一種包括大約33-38重量百分比的氫氧化鉀的氫氧化鉀水溶液。
散布在陰極12、陽極14和隔離器16當中的電解液的數量可以是這樣的，使得二氧化錳對電解液的重量比和鋅顆粒對電解液的重量比處於上面所述的範圍內。
在一些實施例中，電池10較好包括大約3.4-3.9克電解液，更好包括大約3.45-3.65克電解液，最好包括大約3.5-3.6克電解液。
在另一些實施例中，電池10較好包括大約1.6-1.9克電解液，更好包括大約1.65-1.85克電解液，最好包括大約1.7-1.8克電解液。
電池可以是AA或AAA電池，當按照cc照相試驗、1W連續試驗、0.5W連續試驗、脈衝試驗、0.5W rm試驗和/或1/4W rm試驗進行試驗時，這些電池表現出良好的結果。這些試驗在下面說明。
電池10可以是AA電池，或者是按照cc照相試驗能夠提供良好性能的電池(如下所述)。例如，當按照cc照相試驗被放電到1V時，AA電池能夠至少給出150個脈衝、至少大約175個脈衝、至少大約185個脈衝或者至少大約200個脈衝。當按照cc照相試驗被放電到0.8V時，AA電池能夠至少給出350個脈衝、至少大約375個脈衝、至少大約385個脈衝或者至少大約400個脈衝。
電池10可以是按照1W連續試驗(下面說明)能夠提供良好性能的AA電池。例如，當按照1W連續試驗被放電到1V時，這種AA電池可以給出至少大約0.6小時、至少大約0.65小時、至少大約0.7小時或者至少大約0.75小時。當按照1W連續試驗被放電到0.8V時，這種AA電池可以給出至少大約0.95小時、至少大約1小時、至少大約1.05小時或者至少大約1.1小時。
電池10可以是按照脈衝試驗(下面說明)能夠提供良好性能的AA電池。例如，當按照脈衝試驗被放電到1V時，這種AA電池可以給出至少大約1.6小時、至少大約1.75小時、至少大約2小時或者至少大約2.15小時的放電。當按照脈衝試驗被放電到0.8V時，這種AA電池可以給出至少大約2.75小時、至少大約3小時、至少大約3.25小時或者至少大約3.3小時的放電。
電池10可以是按照0.5W rm試驗(下面說明)能夠提供良好性能的AA電池。例如，當按照0.5W rm試驗被放電到1.1V時，這種AA電池可以給出至少大約1.5小時、至少大約2.小時、至少大約2.5小時或者至少大約2.65小時的放電。當按照0.5W rm脈衝試驗被放電到0.9V時，這種AA電池可以給出至少大約2.9小時、至少大約3小時、至少大約3.25小時或者至少大約3.4小時的放電。
電池10可以是按照0.5W連續試驗(下面說明)能夠提供良好性能的AAA電池。例如，當按照0.5W連續試驗被放電到1V時，這種AAA電池可以給出至少大約0.65小時、至少大約0.7小時、至少大約0.75小時或者至少大約0.8小時的放電。當按照0.5W連續試驗被放電到0.9V時，這種AAA電池可以給出至少大約0.9小時、至少大約0.95小時、至少大約1.0小時或者至少大約1.05小時的放電。
電池10可以是按照脈衝試驗(下面說明)能夠提供良好性能的AAA電池。例如，當按照脈衝試驗被放電到1V時，這種AAA電池可以給出至少大約0.35小時、至少大約0.4小時、至少大約0.45小時或者至少大約0.5小時的放電。當按照脈衝試驗被放電到0.9V時，這種AAA電池可以給出至少大約0.65小時、至少大約0.7小時、至少大約0.75小時或者至少大約0.8小時的放電。
電池10可以是按照0.5W rm試驗(下面說明)能夠提供良好性能的AAA電池。例如，當按照0.5W rm試驗被放電到1.1V時，這種AAA電池可以給出至少大約0.4小時、至少大約0.45小時、至少大約0.5小時或者至少大約0.55小時的放電。當按照0.5W rm脈衝試驗被放電到0.9V時，這種AAA電池可以給出至少大約0.9小時、至少大約0.95小時、至少大約1小時或者至少大約1.05小時的放電。
電池10可以是按照1/4W rm試驗(下面說明)能夠提供良好性能的AAA電池。例如，當按照1/4W rm試驗被放電到1.1V時，這種AAA電池可以給出至少大約2小時、至少大約2.1小時、至少大約2.2小時或者至少大約2.3小時的放電。當按照1/4W rm脈衝試驗被放電到0.9V時，這種AAA電池可以給出至少大約3.1小時、至少大約3.25小時、至少大約3.4小時或者至少大約3.5小時的放電。
例1利用下述元素製備AA電池。陰極包括大約9.487克的二氧化錳(Kerr-McGee，Co.)，大約0.806克的非合成的未擴展的石墨，其具有大約7微米的平均顆粒尺寸(Brazilian Nacional de Grafite)，和大約0.3重量百分比的coathylene HA-1681。陽極包括大約3.976克鋅顆粒，大約50ppm關於鋅的表面活性劑(RM510，RhonePoulenc)，和大約0.5總重量百分比的膠凝劑(Carbopol 940和A221)。陰極的孔隙率大約為26％，陽極的孔隙率大約為每立方釐米陽極2.173克鋅。隔離器是兩層結構，其中每層由無紡材料製成，包括大約為57重量百分比的PVA纖維(在6毫米時大約為0.5但尼爾)，大約為30重量百分比的纖維素纖維(在6毫米時大約為1.5但尼爾)，和大約為13重量百分比的PVA黏合劑。在乾燥時每層的厚度大約為5.4密耳，在潮溼時厚度大約為10密耳。每層的基本重量大約為每平方米54克。隔離器不包括黏合劑，並且每層基本上沒有任何填充劑。電池還包括大約3.598克的氫氧化鉀的水溶液(大約35.5重量百分比的氫氧化鉀)。在電池的外壁和陰極的外圓周之間設置有EB005(Acheson)的薄的塗層。
所述的AA電池被在溫度範圍大約為20.1℃-22.1℃的環境中存放5天。所述AA電池按照以下步驟被存放通常檢查每個電池是否洩漏或損壞，並進行標識，使得在整個試驗過程中可以被識別。電池在託盤中被平放，使得相互不發生物理接觸。託盤由耐熱和耐電解的材料製成。託盤在周圍環境中被存放1天，此後，被置於一個預先加熱的室內。託盤被這樣放置，使得和室壁、上下託盤或相鄰的託盤之間至少具有大約5cm(2英寸)的距離。下面表l所示的24小時的試驗過程被重複進行14天。
託盤被從室中取出，並用肉眼檢查每個電池是否洩漏或損壞。
表1
接著對各個AA電池進行以下的試驗，每個試驗在大約為20.1-22.1℃下進行。
一個AA電池從大約為1.6V的開路電壓在恆定的電流下被放電，放電條件為每天1小時，每分鐘10秒鐘(「cc照相試驗」)。在202個脈衝後AA電池達到1V，在443個脈衝後AA電池達到0.8V。
一個AA電池從大約1.6V的開路電壓下以1W的功率被連續地放電(「1W連續試驗」)。該電池在大約0.75小時後達到1V，在1小時之後達到0.8V。
一個AA電池從大約1.6V的開路電壓下以在1W(3秒脈衝)和0.1W(7秒脈衝)之間交替地速率放電(「脈衝試驗」)。該電池在大約2.16小時後達到1V，在大約3.72小時後達到0.8V。
一個AA電池從大約1.6V的開路電壓下以每小時15分鐘0.5W的條件放電(「0.5W rm試驗」)，該電池在大約1.87小時後達到1.1V，在大約3.34小時後達到0.9V。
例2製備AAA電池。陰極12包括大約4.155克的二氧化錳(Kerr-McGee，Co.)，大約0.353克的非合成的未擴展的石墨，其具有大約7微米的平均顆粒尺寸(Brazilian Nacional de Grafite)和大約0.3重量百分比的coathylene HA-1681。陽極14包括大約1.668克鋅顆粒，大約50ppm關於鋅的表面活性劑(RM510，Rhone Poulenc)，和大約0.5總重量百分比的膠凝劑(Carbopol 940和A221)。陰極的孔隙率大約為26％，陽極的孔隙率大約為每立方釐米陽極2.266克鋅。隔離器包括由無紡材料製成的兩層，隔離器是兩層結構，每層由無紡材料製成，包括大約為57重量百分比的PVA纖維(在6毫米時大約為0.5但尼爾)，大約為30重量百分比的纖維素纖維(在6毫米時大約為1.5但尼爾)，和大約為13重量百分比的PVA黏合劑。在乾燥時每層的厚度大約為5.4密耳，在潮溼時厚度大約為10密耳。每層的基本重量大約為每平方米54克。隔離器不包括黏合劑，並且每層基本上沒有任何填充劑。電池還包括大約1.72克的氫氧化鉀的水溶液(大約35.5重量百分比的氫氧化鉀)。在電池的外壁和陰極的外圓周之間設置有EB005(Acheson)的薄的塗層。
所述AAA電池按照例1所述的條件存放。每個AAA電池從大約1.6V的開路電壓放電，並在例1所述的溫度範圍內進行試驗。
一個AAA電池從大約1.6V的開路電壓下以0.5W的功率被連續地放電(「0.5W連續試驗」)。該電池在大約0.76小時後達到1V，在0.96小時之後達到0.8V。
進行脈衝試驗時，AAA電池大約經0.55小時達到1V，大約經0.84小時達到0.8V。
進行0.5W rm試驗時，AAA電池大約經0.57小時達到1V，大約經1.08小時達到0.8V。
一個AAA電池從大約1.6V的開路電壓下以0.25W每小時15分鐘的條件被放電(「1/4W rm試驗」)。該電池在大約2.4小時後達到1.1V，在3.65小時後達到0.9V。
例3利用下述元素製備AA電池。陰極包括大約9.11克的二氧化錳(Delta∶Tosoh為40∶60重量混合物)，大約0.810克的非合成的未擴展的石墨，其具有大約7微米的平均顆粒尺寸(Brazilian Nacionalde Grafite)，和大約0.8重量百分比的二氧化鈦(Kronos)。陽極包括大約3.89克鋅顆粒，大約0.88總重量百分比的膠凝劑(3V和CL 15)，和大約50ppm表面活性劑(RM510，Rhone Poulenc)。陰極的孔隙率大約為23％，陽極的孔隙率大約為每立方釐米陽極2.173克鋅。隔離器包括由無紡材料(PA 36 A，PDM)製成的一層，由PA36C製成的一層，和由賽璐玢製成的一層(1密耳厚)，賽璐玢和陰極相鄰，無紡PA36A層和陽極相鄰。電池還包括大約3.62克的氫氧化鉀的水溶液(大約35.5重量百分比的氫氧化鉀)。在電池的外壁和陰極的外圓周之間設置有EB005(Acheson)的薄的塗層。
一個AA電池被在溫度範圍大約為20.1℃-22.1℃的環境中按照例1所述的條件存放5天。接著對每個AA電池進行以下的試驗。每個試驗在溫度範圍大約為20.1℃-22.1℃中進行。
一個AA電池按照照相試驗被放電。該電池在大約180個脈衝後達到1V，在347個脈衝後達到0.8V。
一個AA電池按照1W連續試驗被放電。該電池在大約0.57小時後達到1V，在0.80小時後達到0.8V。
一個AA電池按從開路電壓按照脈衝試驗被連續放電。該電池在大約1.76小時後達到1V，在3.11小時後達到0.8V。
一個AA電池按照0.5W rm試驗被放電。該電池在大約1.66小時後達到1.1VV，在大約3.05小時後達到0.9V。
其它的實施例被包括在權利要求中。
權利要求
1．一種鹼電池，包括包括二氧化錳的陰極；包括鋅顆粒的陽極；電解液；和設置在所述陰極和所述陽極之間的隔離器，其中二氧化錳對電解液的重量比為大約2.2-2.9，鋅顆粒對電解液的重量比為大約0.9-1.25。
2．如權利要求1所述的鹼電池，其中碳顆粒是非合成非展開的石墨顆粒，其具有小於大約20微米的平均顆粒尺寸。
3．如權利要求1所述的鹼電池，其中所述鹼電池從以下的電池構成的組中進行選擇AA電池，AAA電池AAAA電池，C電池和D電池。
4．如權利要求1所述的鹼電池，其中隔離器包括無紡無膜材料和沿著第一材料設置的第二無紡無膜材料。
5．如權利要求1所述的鹼電池，其中陰極的孔隙率為大約21％-28％。
6．如權利要求1所述的鹼電池，其中陽極的孔隙率為大約每立方釐米2克鋅顆粒到每立方釐米大約2.45克鋅顆粒。
7．一種鹼電池，包括包括二氧化錳的陰極；包括鋅顆粒的陽極；電解液；和設置在所述陰極和所述陽極之間的隔離器，其中二氧化錳對電解液的重量比為大約2.5-2.9，鋅顆粒對電解液的重量比為大約1.1-1.25。
8．如權利要求7所述的鹼電池，其中碳顆粒是非合成非展開的石墨顆粒，其具有小於大約20微米的平均顆粒尺寸。
9．如權利要求7所述的鹼電池，其中所述鹼電池從以下的電池構成的組中進行選擇AA電池，AAA電池AAAA電池，C電池和D電池。
10．如權利要求7所述的鹼電池，其中隔離器包括無紡無膜材料和沿著第一材料設置的第二無紡無膜材料。
11．如權利要求1所述的鹼電池，其中陰極的孔隙率為大約21％-28％。
12．如權利要求1所述的鹼電池，其中陽極的孔隙率為大約每立方釐米2克鋅顆粒到每立方釐米大約2.45克鋅顆粒。
13．一種鹼電池，包括包括二氧化錳的陰極；包括鋅顆粒的陽極；電解液；和設置在所述陰極和所述陽極之間的隔離器，其中二氧化錳對電解液的重量比為大約2.5-2.65，鋅顆粒對電解液的重量比為大約0.9-1.2。
14．如權利要求13所述的鹼電池，其中碳顆粒是非合成非展開的石墨顆粒，其具有小於大約20微米的平均顆粒尺寸。
15．如權利要求13所述的鹼電池，其中所述鹼電池從以下的電池構成的組中進行選擇AA電池，AAA電池AAAA電池，C電池和D電池。
16．如權利要求13所述的鹼電池，其中隔離器包括無紡無膜材料和沿著第一材料設置的第二無紡無膜材料。
17．如權利要求13所述的鹼電池，其中陰極的孔隙率為大約21％-28％。
18．如權利要求13所述的鹼電池，其中陽極的孔隙率為大約每立方釐米2克鋅顆粒到每立方釐米大約2.45克鋅顆粒。
19．一種AA鹼電池，包括陰極；陽極；電解液；和隔離器，其中所述AA鹼電池按照cc照相試驗放電到1V時給出至少150個脈衝。
20．如權利要求19所述的AA鹼電池，其中所述AA鹼電池按照cc照相試驗放電到0.8V時給出至少350個脈衝。
21．如權利要求19所述的AA鹼電池，其中陰極包括二氧化錳和碳顆粒，陽極包括鋅顆粒。
22．一種AA鹼電池，包括陰極；陽極；電解液；和隔離器，其中所述AA鹼電池按照1W連續試驗放電到1V時給出至少0.6小時。
23．如權利要求22所述的AA鹼電池，其中所述AA鹼電池按照1W連續試驗放電到0.8V時給出至少0.95小時。
24．如權利要求22所述的AA鹼電池，其中陰極包括二氧化錳和碳顆粒，陽極包括鋅顆粒。
25．一種AA鹼電池，包括陰極；陽極；電解液；和隔離器，其中所述AA鹼電池按照脈衝試驗放電到1V時給出至少1.6小時。
26．如權利要求25所述的AA鹼電池，其中所述AA鹼電池按照脈衝試驗放電到0.8V時給出至少大約2.75小時。
27．如權利要求25所述的AA鹼電池，其中陰極包括二氧化錳和碳顆粒，陽極包括鋅顆粒。
28．一種AA鹼電池，包括陰極；陽極；電解液；和隔離器，其中所述AA鹼電池按照0.5W rm試驗放電到1.1V時給出至少1.5小時。
29．如權利要求28所述的AA鹼電池，其中所述AA鹼電池按照0.5W rm試驗放電到0.9V時給出至少大約2.9小時。
30．如權利要求28所述的AA鹼電池，其中陰極包括二氧化錳和碳顆粒，陽極包括鋅顆粒。
31．一種AAA鹼電池，包括陰極；陽極；電解液；和隔離器，其中所述AAA鹼電池按照1/4W rm試驗放電到1.1V時給出至少2小時。
32．如權利要求31所述的AAA鹼電池，其中所述AAA鹼電池按照1/4W rm試驗放電到0.9V時給出至少大約3.1小時。
33．如權利要求31所述的AAA鹼電池，其中陰極包括二氧化錳和碳顆粒，陽極包括鋅顆粒。
34．一種AAA鹼電池，包括陰極；陽極；電解液；和隔離器，其中所述AAA鹼電池按照0.5W連續試驗放電到1V時給出至少0.65小時。
35．如權利要求34所述的AAA鹼電池，其中所述AAA鹼電池按照0.5W連續試驗放電到0.9V時給出至少大約0.9小時。
36．如權利要求34所述的AAA鹼電池，其中陰極包括二氧化錳和碳顆粒，陽極包括鋅顆粒。
37．一種AAA鹼電池，包括陰極；陽極；電解液；和隔離器，其中所述AAA鹼電池按照脈衝試驗放電到1V時給出至少0.35小時。
38.如權利要求37所述的AAA鹼電池，其中所述AAA鹼電池按照脈衝試驗放電到0.9V時給出至少大約0.65小時。
39．如權利要求37所述的AAA鹼電池，其中陰極包括二氧化錳和碳顆粒，陽極包括鋅顆粒。
40．一種AAA鹼電池，包括陰極；陽極；電解液；和隔離器，其中所述AAA鹼電池按照0.5W rm試驗放電到1.1V時給出至少0.4小時。
41．如權利要求40所述的AAA鹼電池，其中所述AAA鹼電池按照0.5W rm試驗放電到0.9V時給出至少大約0.9小時。
42．如權利要求40所述的AAA鹼電池，其中陰極包括二氧化錳和碳顆粒，陽極包括鋅顆粒。
全文摘要
一種電化學電池,例如電池(10),其具有相對於二氧化錳的數量與/或鋅顆粒的數量為大量的電解液。陰極(12)中的二氧化錳對電解液的重量比為大約2.2—2.9,陽極(14)中的鋅顆粒對電解液的重量比為大約0.9—1.25。
文檔編號H01M6/06GK1284207SQ9881335
公開日2001年2月14日 申請日期1998年12月14日 優先權日1997年12月31日
發明者彼得·B·哈裡斯, 道格拉斯·J·伍德諾斯, 巴巴拉·布裡斯, 格量戈裡·A·法裡思, 喬治·I·泰, 詹姆斯·塞維拉, 特裡·L·漢密爾頓, 馬丁·W·霍華德 申請人:杜拉塞爾公司