[发明专利]包括添加剂的电化学电池阴极

说明书

广义地讲，本发明涉及包括阴极添加剂的电化学电池，特别是阴极由二氧化锰，一或多种氧化物添加剂及其他阴极组分构成的一次碱性电化学电池。

典型碱性电池包括圆筒形钢管壳体，其阴极在钢管壳体内表面形成并且包括二氧化锰作为活性材料，阳极位于电池中央并且包括锌，阳极和阴极间有隔膜，而碱性电解质同时接触阳极，阴极和隔膜。将导电的阳极集电装置插入阳极活性材料中并且用密封装置封住钢管壳体的开口端。

设计碱性电池的主要目标是提高电池的使用性能或者说延长电池的使用寿命。使用寿命或使用性能就是电池在给定负荷下放电到该电池不再能够用于达到其预期目的电压为止的时间区间。延长使用寿命的一种方法是增大电池内部体积以增加电池内活性材料量。但是，工商业用的电池外部尺寸是固定的，因此限制了增加电池内活性材料量的能力。为了在电池内包容更具活性的材料并同时保持电池外部尺寸，常规碱性电池的钢标牌已换成较薄的金属化塑料膜制成的标牌。因此，钢管壳体可扩大以提供更大的内部体积。通过采用更薄的塑料标牌，可明显延长典型减性电池的使用寿命。

延长电池使用寿命的另一方法是更好地利用电极材料。该方法已在US5,342,712(Mieczkowska et al.)中作了说明，其中提出采用锐钛矿二氧化钛作为加入以二氧化锰作为活性材料的阴极中的添加剂。尽管过去已努力延长了使用寿命，但寻求延长使用寿命的新方法仍是电池设计人员的主要目标。

本发明目的就是延长碱性电池的使用寿命，其中向阴极活性材料中加入一或多种氧化物添加剂。为了获得这种及其他优越性，并且根据本文具体说明和广泛描述的本发明目的，本发明电化学电池的阴极包括二氧化锰活性材料和包括SnO₂，Fe₂O₃-TiO₂，TiO₂(P-25)，BaTiO₃，K₂TiO₃，Nb₂O₅，Al₂O₃，WO₃，CoTiO₃，SrTiO₃，SnO或V₂O₅中的一或多种的添加剂。本发明阴极尤其适用于包括锌阳极和碱性电解质的电化学电池中。

实施本发明的人员及本技术领域里的普通技术人员从以下的说明和权利要求书并结合说明书附图可以清楚地看出本发明的上述及其他特征，目的和优点。

图1为具有本发明结构的电化学电池实施例的剖面透视图。

图2为阴极中无添加剂的标准碱性电池与本发明在阴极中加添加剂的电化学电池的使用寿命比较图。

图3为阴极中无添加剂的标准碱性电池与本发明在阴极中加添加剂的电化学电池的使用寿命比较图。

图4为阴极中无添加剂的标准碱性电池与本发明在阴极中加添加剂的电化学电池的使用寿命比较图。

图5为阴极中无添加剂的标准碱性电池与本发明在阴极中加添加剂的电化学电池的使用寿命比较图。

图1示出了典型圆柱体碱性电池10的剖面图。碱性电池10包括圆筒形钢管壳体15，其一端敞开。金属化的塑料膜标牌16绕钢管壳体15外表面形成，只是钢管壳体15的端部除外。在钢管壳体15的闭口端是优选由有镀层的钢板构成的正极盖17。在正极盖17的周边上也有薄膜标牌16。

阴极20优选由二氧化锰，石墨，45％氢氧化钾溶液，去离子水，TEFLON^TM溶液和添加剂构成，该阴极绕钢管壳体15的内侧表面形成。优选由非织造织物构成并用于防止任何固体颗粒在电池中迁移的隔膜30绕阴极20的内表面设置。由氢氧化钾构成的电解质40放在隔膜30的内部。优选由锌粉，胶凝剂和其他添加剂构成的阳极50放在电解质40内并使其与可由黄铜制成的集电装置60接触。

集电装置60与钢管壳体15开口端形成的黄铜铆钉70接触。在钢管壳体15开口端形成尼龙密封71以防止钢管壳体15中所含的活性成分漏出。尼龙密封71与金属垫圈72和优选用钢制成的电池内盖74接触。优选用有镀层的钢板制成的负极盖75的放置位置使其可与电池内盖74和经尼龙密封71中形成的孔与集电装置60接触的黄铜铆钉70接触。尼龙密封71使负极盖75与钢管壳体15之间电绝缘。