[发明专利]阴极涂层及将其装进电池的方法

说明书

本发明涉及一种阴极涂层，它保护阴极并确保阴极和阳极之间的电隔离。本发明也涉及一种将阴极涂层装进电池里，特别是装进阴极搁板的方法。

标准的碱性电池由于受到振动、冲击或其它加到电池上的力，例如电池掉到硬表面时而容易损坏。如果电池以其负端跌落，带遭致C电池或D电池损坏。电池从制造商装运时常发生的电池处理失当也会发生损坏。装运时，常常无意地将电池倒放。这时，即使电池不落地，也会因电池振动而损坏。用户购买电池后，也可能跌落和处理不当，使电池损坏。

上面提到的损坏一般由于电的短路引起，即在电池里在阴极和阳极之间出现了接触，常导致电池失效。如果电池象许多电池那样采用流动的电极材料，问题就会很棘手。此外，比较大型的电池，例如D电池，由于电池的附加质量在跌落到硬表面时特别容易损坏。在某些例子中于碰撞或跌落后，电池可能只造成较小的损坏，只使电池的性能较差，一般只表现为电池的开路电压低。电池在延长储存期后，特别是在较高温度下储存或暴露时，甚致也会损坏。在制造电池时由于阳极材料分配到阴极的暴露区也会导致电气短路。

现有的技术人员试图设计出对电气短路较不敏感的电池。在试图防止阳极与阴极间发生接触中，已提供了各种各样的密封设计。这些尝试大部分都不成功。也曾尝试用密闭法将电池的组件固定或保持在电池里防止阳极和阴极间的接触。这种解决方法不予采纳，因需要增加额外的成本和与密闭组件有关的工作，而密闭组件使体积增加，从而缩小了电化学激活材料所用的内部电池体积。这样，需要有一种方法去消除或大大降低由于阳极迁移引起的电学短路的趋势，它不致显著降低内部电池体积，在经济上有吸引力。

在试图防止阳极材料氧化中采用了阳极涂层为阳极提供涂敷。虽然没有用来解决电气短路的问题，但某些涂层在对抗阳极和阴极间出现的电气接触时可以提供有限度的保护。然而，这些涂层不易涂敷到装在电池或部分组装的电池中的阴极，因而在商业上不引人注意。此外，由于阳极涂层不可能消除电池里的短路，故不受欢迎。如阳极是一种流动的材料，且在例如跌落电池时会移位，涂层会裂开，可使阳极材料流到和接触电池阴极。再者，阳极涂层覆盖着面向电池负端的阳极表面，因而常常会粘附到组装时压入阴极的集流器。由于阳极涂层组分的集流器涂层会严重影响电流性能，因此，需有一种方法能保证阴极和阳极间的电气隔离，且在它们装进电池时比较简单也不耗费，又不会有害地影响电池性能。

本发明提供一种电化学电池，它包括：一容器罐、一置于该容器中的阴极，以及一置于阴极暴露区之上的阴极涂层，它能保护阴极防止发生在电极之间的接触。阴极涂层可以是一种固体材料，或者是一种流动性材料，且最好包括特殊的组件。

图1为一剖视图，说明标准碱性电池的主要组成部分和按本发明的阴极涂层的第一实施例；

图2为一剖视图，说明置于标准碱性电池中的阴极涂层的第二实施例；其中的阴极涂层刚沉积在电池里不久；

图3说明图2第二实施例中在阴极搁板的涂层已部分干燥的电池；

图4说明图2第二实施例中在阴极搁板上的阴极涂层已完全干燥后的电池；

图5为一工序简图，说明将第二实施例中的阴极涂层沉积在多个电池中的工序；

图6是一详细示图，说明一最佳实施例中将第二实施例的阴极涂层沉积在电池中的喷咀；

图7为最佳实施例中的喷咀的下侧视图；

图8是使用第一实施例的阴极涂层、第二实施例的阴极涂层、第一和第二实施例的组合以及没有任何类型涂层保护的电池的比较测试结果的总结图表。

本发明旨在减少电池中的电气短路，例如标准碱性电池，一般在应用时由于破坏性的力加到电池上而典型地引起电池阳极的移动，导致阳极和阴极间的接触。这种破坏性的力或是由于电池跌落在硬表面上，或在使用时电池和其他电池或物件碰撞引起的。引起电气短路所需的破坏力量随多种因素，包括(虽不限于)阳极材料的流动性或粘滞性、电池中阳极和阴极的接近程度、电池结构、破坏力施加到电池的位置以及温度等而变化。