[发明专利]具有减少的放气的碱性电化学电池

说明书

背景技术

本发明涉及带有水系碱性电解液和与电池的壳或罩接触的负电极 或反向电极的电化学电池。电化学电池可以用作电池，为操作电子设备 提供能源。电化学电池特别是棱柱电池和扣式电池适用于包括助听器、 传感器、计算机、计算器、手表和其它设备的应用。

实施例包括其正电极包括诸如氧化银、二氧化锰、羟基氧化镍、银 氧化铜和银氧化镍的一种或多种金属氧化物的锌/金属氧化物电池。其 它实施例包括具有诸如减少氧气或产生氧气或氢气的电极等催化电极 的电池，如燃料电池、金属空气电池、氧气生成电池和氢气生成电池。 本发明还涉及形成电化学电池的方法，优选包括提供带有减少了外露于 周围气氛的表面的褪色的涂层的电极壳。

其它的电化学电池的实施例包括具有诸如锌等金属作为活性的负 电极材料和包括诸如氧化银和二氧化锰等金属氧化物或金属二氧化物 作为正电极的碱性电池。含有金属氧化物和/或金属二氧化物的电池通 常以放电期间的良好电压稳定性而著称。锌/金属氧化物和锌/金属二氧 化物电池典型地包括碱性电解液和位于负电极和正电极之间的电解液 可渗透分离膜。这类电池的例子在美国专利号4405698、6794092、 6759166和6723469以及2007年3月30号提交的美国专利申请号 11/731361中有所说明，它们都通过引用纳入。

一些电化学电池可用于产生例如氧气和氢气等气体。一类电化学电 池具有例如锌的金属作为电池中的活性负电极材料，并使用例如在空气 中所含的氧气等电池外的气体作为活性的正极材料。这种电池的一个例 子是碱性电解液锌/空气电池。当一个外部电路完成后，进入电池的空 气中的氧气在催化正电极处减少以产生羟基离子。羟基离子迁移到负电 极，在那里氧化了锌产生流经外部电路的电子。碱性锌/空气扣式电池 的一个例子在美国专利号6602629中有公开，这里通过引用纳入本文。 也可以使用设计上与碱性锌/空气电池相似的电化学电池来生产氧气或 氢气。在氧气生成电池中，催化电极是氧生成电极，反向电极是金属氧 化物(如二氧化锰、氧化银、氧化汞或羟基氧化镍)而不是锌。当电流 被迫流经电池时，金属氧化物降低到较低的氧化态，氧气在氧生成电极 处放出。这种电池在美国专利号5242565中有说明，这里通过引用纳入 本文。在氢气生成电池中，催化电极是氢生成电极；反向电极的活性材 料可以是例如锌的金属。当氧气被排除在电池外并且电池是短路时，氢 气产生。生成氢气的电化学电池的例子在美国专利号5242565、5707499 和6060196中有公开，它们都通过引用在此纳入。

特别是对那些其中的电池外壳的一部分作为电流收集器使用的电 池而言，在存储和不使用期间在碱性电化学电池内部生成氢气是有害 的。可以向这些电池中加入汞以减少这类不宜的氢放气；然而，出于健 康和环境的原因，加入汞是不可取的。人们已经做出了努力以消除汞， 但电池不添加汞依然更易于放气。

电化学电池、特别是棱柱电池和扣式电池可以由两个电极构成，每 一个电极都接触电极壳，因而可以作为电流收集器。根据电池结构不同， 壳可被称为负电极壳、正电极壳、催化电极壳或反向电极壳。这些壳可 以有例如罩或盘的相类似形状的机构，每一个都有封闭端和一般与封闭 端相对的开口端。当然，金属-空气、燃料和气体生成电池通常在催化 电极壳中包括一个或多个孔，以便允许诸如氧气、二氧化碳和氢气等气 体进出。棱柱电池和扣式电池可以作为没有任何套壳或标签覆盖电池外 表面的单个的电池出售。因此，例如水系电解液或盐的电池内部成分的 任何部分例如通过渗漏而接触电池外表面，就存在于一个或多个电池壳 的外表面上。在电池外表面上存在泄漏成分可导致其腐蚀。在某些情况 下，周围气氛也能导致电池外表面褪色。也期望在其它单体电池和用于 多体电池的各体中保持良好的电接触。

已经做了各种努力来使电化学电池外表面的褪色减少到最低限度 并改善会影响电池外表面失色的电池的抗渗漏性。例如，例如三包层复 合钢镍/不锈钢/铜(Ni/ss/Cu)的包层金属板已经被用来作为包括锌/氧 化银、锌/二氧化锰、锌/羟基氧化镍和金属-空气电池的扣式电池的负 电极壳。相信镀镍的外层能提供更具吸引力的外观而同时抗褪色。不锈 钢提供强度，铜内层有理想的电导率并提供了在不锈钢上的连续涂层， 所述涂层可以形成理想的形状而不开裂暴露其下的不锈钢层。当被包括 碱性电解液的负电极接触并使用锌作为活性材料时，铜层也容易镀锌。