[发明专利]带改进的密封拉片的空气电池

说明书

背景技术

本发明涉及空气去极化(air depolarized)电化学电池组(battery)，尤其为碱性锌/空气电池组，其带有密封构件覆盖在电池组外壳中的进气口。

空气去极化电池组为一种负极包括含于电池组内的活性物质且正极(被称作空气电极)包括比如催化剂的氧还原物质的电池组。该催化剂将通过一个或多个进气口进入电池组的空气中所含的氧气还原，产生羟离子，羟离子迁移到阳极，在阳极，羟离子被氧化。电池组可含有单个空气去极化电池，或者其可含有多于一个电池(cell)。

空气去极化电池可具有一个或多个正极。一种具有多于一个正极的电池为空气辅助电池，其具有含有活性物质的正极和空气电极。当电池组被放电时，在第一正极中的活性物质可被还原，且当电池组闲置(或以低速率放电)时，该空气电极可使进入该电池中的空气中的氧气还原以使第一正极再充电。空气辅助电池的实例公开于美国专利第6,383,674号和美国专利第5,079,106号中，这些专利通过引用结合到本文中。

在使用之前，空气去极化电池组与周围空气密封分开。这通常通过置于进气口上或进气口内的可移除或可刺穿密封构件来进行。常用的可移除密封构件类型包括置于电池组外壳的外表面上的胶带和拉片，使得它们在电池组制造期间覆盖进气口并且在临使用电池组之前由使用者移除。

该密封构件实质上限制气体流入和流出电池组。这用于多种目的。其减小了氧气到电池组内的进入率以防止在电池投入使用之前在电池中的活性阳极材料的不必要消耗。其帮助维持电池中所要电解质溶剂量(例如，水)；如果太多的水从电池组离开，那么最大放电反应速率将会被减小；以及，如果太多的水进入电池组，那么所要的放电反应可能会过早结束且最大放电反应速率也可能会减小。其也减小了不良气体的进入，比如二氧化碳，不良气体的进入可能会造成电池最大电流能力和放电容量降级。

虽然需要大体上限制气体到电池组内的流入和从电池组的流出，但是对于某些类型的空气去极化电池组而言，完全密封电池组却是不合需要的。如果没有氧气能够进入电池组，那么电池组的电压会随着最初密封到电池组内的氧气消耗而降低。如果电压下降过多，将不可能通过简单的开路电压测试来区分好的电池组与有缺陷的电池组。同样，如果电压下降过多，移除密封构件之后电池组能够维持适当操作电压所需的时间可能会变得很长以致使用者认为电池组是有缺陷的，因为该电池组将不能够使刚刚安装该电池组的装置正常操作。

因此，在很好地密封电池组以防止在蓄电期间电池组放电性能降级与过于好地密封电池组以致不能够将其与坏的电池组区别开来或错误地将其认为是坏的电池组之间必须存在一个平衡。

在过去，曾采取若干种方法来实现很好地密封空气去极化电池组与将其过于好地密封之间所要的平衡。实例可见于美国专利第4,649,090号与第5,958,615号(其通过引用结合到本文中)中和在未审查日本专利公开案第06-260216号、第06-231808号、第01-151166号以及第57-115771号中。过去所做的尝试包括从具有各种气体的适宜传输率的单一基体材料或若干不同材料的层压板来制造该密封构件，但找到具有适当加工特性和可接受的成本的最佳材料或材料组合被证实是很困难的。也曾向密封构件的表面上涂覆各种涂层，但这也进展有限。向密封构件的粘合层添加脱氧剂可减小透氧率，但是这对于其它气体的传输率可能没有任何影响。基于材料粘合性质选择粘合材料并改变密封构件的粘合层的厚度也具有其限制，尤其在改进穿过密封构件的传输率方面(即，在其主要表面之间)，其与平行于密封构件的主要表面而穿过粘合层的传输率相对。

也曾以各种方法改进电池组外壳以改变气体到电池内的进入率而不改变密封构件。实例可见于美国专利第5,795,667号与第5,958,615号中。也曾改变电池组外壳中进气口的数目和大小来控制空气到电池组内的进入率，而且也曾调整进气口的位置来改进电池组的高倍率能力，但是这些因素在移除密封之前具有较小作用。也曾改进进气口使得在外部表面上的口直径大于容器的内部表面上的直径，以在移除密封构件之前增加空气进入与湿气传出的比例。然而，这可能增加进气口大小和形状的可变性，且也可能在包壳制造和电池组封闭期间造成包壳底部的变形，尤其在包壳的底部较薄时。