[发明专利]碱性电池

说明书

技术领域

本发明涉及碱性电池。

发明背景

电池是通常使用的电能来源电池包含一般称作阳极的负极和一般称作阴极的正极。阳极包含可被氧化的活性材料。阴极包含或消耗可被还原的活性材料。阳极活性材料能够还原阴极活性材料。分隔体设置在阳极和阴极之间。这些组件设置在金属壳内。

当在装置中使用电池作为电能来源时，与阳极和阴极实现电接触，使电子流过装置，发生各自的氧化和还原反应以提供电能。与阳极和阴极相接触的电解质包含流过位于电极之间的分隔体的离子，以在放电过程中保持电池整体的电荷平衡。

持续需要制造更适于高功率应用的电池。现代电子器件如蜂窝式电话、数字照相机和玩具、闪光装置、遥控玩具、可携式摄像机和高强度灯是此类高功率应用的实例。此类装置需要介于约0.5和2安培之间，通常介于约0.5和1.5安培之间的高电流耗用率。相应地，它们需要在介于约0.5和2瓦特之间的功率电量需求下进行操作。就电池而言，还期望具有长使用寿命(或在某些应用情况下，如数字照相机，能够递送大量的能量脉冲)。

发明概述

一般来讲，本发明的特征在于碱性电池。在一些具体实施中，电池包括阳极、阴极、以及设置在阳极和阴极之间的分隔体，并且选择电池的阴极孔隙度及其他特性以优化电池的性能特征。

在一个方面，本发明的特征在于包括电池外壳以及位于所述电池外壳内的(a)阳极、(b)阳极、以及(c)设置在阴极和阳极之间的分隔体的碱性电池，所述电池外壳具有小于0.009英寸的壁厚，所述阴极包含阴极活性材料，所述阴极活性材料包含电解二氧化锰和石墨，所述石墨以小于约3.75％的浓度存在于阴极中，其中所述阴极具有约25％至约32％的孔隙度。

一些具体实施包括下列一个或多个特征。电池外壳具有小于0.008英寸的厚度。阴极活性材料包含高功率电解二氧化锰(HP EMD)。阴极还包含碳颗粒，例如石墨。电池中石墨的浓度为约2％至约3.4％，例如约3.0％至约3.4％。碳颗粒包括膨胀石墨。阴极包含约2.5％至约3.4％的膨胀石墨。阴极具有约25.5％至约28.5％的孔隙度。阳极包括含有锌的阳极活性材料。锌具有小于175微米的平均粒度。用于制造阳极的锌浆液中的锌填充量为约64％至约69％。分隔体包括一个或多个大体整数次包绕的包绕物。

在另一方面，本发明的特征在于制造用于碱性电池的阴极的方法，所述方法包括：(a)形成包含阴极活性材料的阴极，所述阴极活性材料包含电解二氧化锰和膨胀石墨，阴极中石墨的浓度小于约3.75％；(b)控制阴极的孔隙度以便其在约22％至约33％的范围内；以及(c)将阴极、阳极和分隔体插入到具有小于约0.009英寸的壁厚的电池外壳中。

一些具体实施包括下列一个或多个特征。膨胀石墨以按重量计小于3.5％的浓度提供，例如膨胀石墨的浓度为约2％至约3.5％。阴极活性材料包含高功率电解二氧化锰。阳极包括含有锌的阳极活性材料。锌具有小于175微米的平均粒度。所述方法还包括利用具有约64％至约69％的锌填充量的锌浆液形成阳极。阴极孔隙度控制在约22％和约30％之间。

本发明的一个或多个实施方案的细节阐述于附图和以下说明中。通过该说明书和附图并通过所述权利要求书，本发明的其它特征和优点将变得显而易见。

附图概述

图1为电池的示意图。

图2为交叉分隔体条带的顶视图。

图3为示出被折叠形成分隔体管道的内部分隔体条带的透视图。

发明详述

参见图1，电池10包括阴极12、阳极14、分隔体16和圆柱形外壳18。电池10也包括集流体20、密封件22和用作电池负端子的负金属端帽24。起到电池正端子作用的正极点26位于电池上的负端子的相反端。电解溶液分散于整个电池10中。电池10可为碱性电池，例如AA、AAA、AAAA、C或D电池。