[發明專利]堿性電化學電池

有效

• 申請號: 200580033409.2
• 申請日: 2005-09-29
• 公開（公告）號: CN101053097A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: R·P·約翰遜
• 申請（專利權）人: 永備電池有限公司
• 主分類號: H01M4/24
• 分類號: H01M4/24;H01M6/04;H01M10/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 呂彩霞;韋欣華

發明背景

本發明主要涉及一種包含二氧化錳的堿性電池。更確切地說，本 發明涉及一種能夠在各種放電條件下提供最佳服務的堿性電化學電 池。

可商業獲得的圓柱形堿性電化學電池廣泛地以通常所說的電池規 格LR6(AA)、LR03(AAA)、LR1?4(C)和LR?20(D)獲得。在許多情況 下，消費者購買電池后一直存放到需要為設備提供能量。由于電池供 電設備的快速增長，許多消費者擁有大量的電池供電設備。可見于一 個家庭的設備包括：收音機、電視機的遙控器、磁帶錄音機、兒童玩 具、手持電子游戲機、激光唱盤播放器、集成了閃光單元和35mm膠 片的照相機和數字照相機。總之，這些設備代表了較寬范圍的電子放 電條件。例如，磁帶播放器在電池制造領域被稱為″低消耗″設備，因 為其需要電池以低速提供電流并且在活化期間具有充分的休眠期。電 池在磁帶播放器中的典型放電狀態可通過單個LR6號電池以100毫 安每天放電1小時模擬。另一種設備，例如通過LR6號電池供電的閃 光燈，在電池上強制施加低至中等程度的消耗。一節LR6電池每小時 通過3.3歐姆電阻放電4分鐘，每天8小時是一種可接受的模擬閃光燈 中LR6性能的試驗。另一種設備，如光盤播放器，需要多節電池以比 磁帶播放器所要求速度快的速度提供電流但是在活化期間具有充分的 休眠期(即每天每小時250毫安)，因而被認為是“高技術”設備。其 它的設備，例如具有35mm膠片和內置閃光單元的照相機，需要電池 以相當大的電流提供電流(即1000毫安，開10秒，關50秒，每天一小 時)并且被認為是“高消耗”設備。消費者在購買電池時可能并不了解 電池將要插入的設備。因此，消費者將試圖購買在各種可能強制施加 低消耗、或高消耗或高技術放電條件的設備都能良好應用的電池。如 果消費者認為某具體品牌的電池用于所有設備都能提供最佳服務，那 么消費者將有目的地購買這種品牌的電池而不是不同品牌的其它電 池。因此，許多電池制造商努力開發并營銷被消費者認為“全能”電 池的電池，因為這種電池以可接受的時間周期為各種設備提供能量。

除了改善其產品為各種設備提供能量的時間長度，電池制造商為 降低電池成本做出了不懈努力。降低成本的一種方法是減少一個或兩 個電池電極中的電化學活性材料量。例如，陽極的鋅和/或陰極的二氧 化錳的數量可以減少。但是，這種方案沒有被制造商接受，原因在于 電化學活性材料數量的減少通常將縮短電池的“運行時間”，即電池 驅動設備運行的時間長度。

先前致力于如何提高電池在具體設備如照相機中的性能的努力通 常包括改變電池的內部結構。在一種實例中，電池的結構通過增加陽 極的鋅的數量得到改善。但是，這種改變導致在電池深度放電后電解 質泄漏，這是不可接受的。在另一種實例中，不再采用一個電極插入 由其它電極限定的中心排列空腔內的電池設計，某些制造商已經采用 “果凍卷”結構，其中兩個條狀電極和一個隔離物彼此對齊排列然后 輥壓形成線圈。具有果凍卷結構的電池通常在高消耗設備中表現良 好。不幸的是，同樣的電池在低消耗設備的服務時間顯著縮短，原因 在于由于果凍卷的陽極-陰極表面積大，相當大部分的電化學活性物質 必須被化學惰性的隔離物替代。因此，以果凍卷結構生產的電池不適 合用于那些其中電池的總電化學容量比快速放電能力更重要的設備。

因此，需要一種具有下述能力的廉價堿性電化學電池：在需要電 池以高技術消耗速率放電的設備中提供充足運行時間以及在需要電池 以低消耗速率放電的設備中提供充足的運行時間。

發明概述

本發明提供一種能夠在各種放電條件下以有效方式放電的電化學 電池。在一種實施方案中，本發明電化學電池至少包括下述元件。容 納第一電極、第二電極、堿性電解質和隔離物的容器，其中限定空腔 的第一電極包含二氧化錳作為電化學活性材料。所述第一電極的電化 學容量由二氧化錳的克數與285mAhr/g的乘積確定。設置在空腔中的 第二電極包含鋅作為電化學活性材料。所述第二電極的電化學容量由 鋅的克數與821mAhr/g的乘積確定。隔離物布置在第一和第二電極的 界面上。該界面的面積在12.6cm²和13.2cm²之間。第二電極的電化學 容量與第一電極的電化學容量之比在1.33:1和1.40:1之間。