[发明专利]具有改进的阳极和隔板组件的碱性电化学电池

说明书

一种碱性电化学电池包括阴极、含阳极活性材料的阳极和布置在阴极和阳极之间的非导电隔板，其中相对于阳极活性材料的总量计约20重量％至约50重量％的阳极活性材料具有小于约75μπι的粒度，且其中所述隔板包括具有开口端、侧壁和布置在开口端的远端的一体成型封闭端的整体圆柱配置。

对相关申请的交叉引用

本申请要求2016年6月20日提交的美国临时申请No.62/352,243的权益和优先权，其内容全文经此引用并入本文。

领域

本技术大体上涉及用于电化学电池的锌阳极的领域。特别地，该技术涉及具有改进的可靠性和低锌载量的锌阳极。

背景

碱性电池通常被设计为在阳极隔室中具有指定锌含量(锌载量)，其可为约65％至约72％，取决于放电容量需求和成本考虑。提高锌载量到72％以上导致增加的电池析气，降低锌载量到65％以下导致可靠性问题。降低的锌载量可导致锌粒子之间以及阳极和相应的集流体之间的接触不足。因此，低于65％的低锌载量可导致在滥用试验(abuse tests)，尤其例如跌落和振动放电试验中的电池故障。需要降低锌载量和降低生产成本而不负面影响电池性能的新型和改进的方式。

概述

在一个方面中，提供一种碱性电化学电池，其包括阴极、含阳极活性材料的阳极和布置在阴极和阳极之间的非导电隔板，其中相对于阳极活性材料的总量计约20重量％至约50重量％的阳极活性材料具有小于约75μm的粒度。所述隔板包括具有开口端、侧壁和布置在开口端的远端的一体成型封闭端的整体圆柱型配置。不同于在隔板底部具有单独盖部件的传统隔板，这种类型的隔板具有作为整个隔板的一部分形成的集成底盖(IBC)。

在一些实施方案中，所述阳极活性材料具有约2.62g/cc至约2.92g/cc的表观密度。在一些实施方案中，相对于阳极活性材料的总量计少于约20重量％的阳极活性材料具有大于约150μm的粒度。在一些实施方案中，所述阳极活性材料包括锌合金。在一些实施方案中，所述锌合金包括锌、铟和铋。在另一些实施方案中，所述锌合金包括约130ppm至约270ppm的铋；和约130ppm至约270ppm的铟。在一些实施方案中，所述阳极包括相对于阳极的总重量计约62重量％至约70重量％的锌合金。在另一些实施方案中，所述阳极包括相对于阳极的总重量计约63重量％的锌合金。

在一个方面中，提供一种阳极凝胶，其中所述凝胶包括电解质、胶凝剂、表面活性剂化合物和阳极活性材料，其中相对于阳极活性材料的总重量计约20重量％至约50重量％具有小于约75μm的粒度。

在一些实施方案中，相对于阳极活性材料的总量计约20重量％至约50重量％的阳极活性材料具有小于约75微米的粒度，且相对于总锌合金计约8重量％至约20重量％具有大于约150微米的粒度。

在再一方面中，提供一种隔板，其中所述隔板包括成型为圆柱并具有开口端和布置在开口端的远端的一体成型封闭端的非导电多孔材料，其中所述隔板具有缠绕两次并具有约0.205mm至约0.245mm的干厚度的单层。

在一些实施方案中，所述多孔材料是由聚乙烯醇纤维、嫘萦纤维或纤维素构成的纸。在一些实施方案中，所述多孔材料进一步包括表面活性剂。在一些实施方案中，所述隔板包含缠绕两次的单张纸。

在一个方面中，提供一种减轻易于析气的电化学电池的析气的方法，其中所述方法包括提供阳极凝胶作为所述电池的活性阳极，所述阳极凝胶包括阳极活性材料、碱性电解质和胶凝剂，其中相对于阳极活性材料的总重量计约20重量％至约50重量％具有小于约75μm的粒度。

在另一方面中，提供一种增强电化学电池的放电性能的方法，其中所述方法包括提供阳极凝胶作为所述电池的活性阳极，所述阳极凝胶包括阳极活性材料、碱性电解质和胶凝剂，其中相对于阳极活性材料的总重量计约20重量％至约50重量％具有小于约75μm的粒度。