[發(fā)明專利]防泄漏改善的空氣電池無效
| 申請?zhí)枺?/td> | 200580049028.3 | 申請日： | 2005-03-10 |
| 公開（公告）號： | CN101142706A | 公開（公告）日： | 2008-03-12 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | R·B·多普;J·C·拜利;R·L·米道夫 | 申請（專利權(quán)）人： | 永備電池有限公司 |
| 主分類號： | H01M12/06 | 分類號： | H01M12/06 |
| 代理公司： | 中國專利代理(香港)有限公司 | 代理人： | 呂彩霞;林森 |
| 地址： | 美國密*** | 國省代碼： | 美國;US |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 泄漏 改善 空氣 電池 | ||
背景技術(shù)
本發(fā)明一般地涉及具有氧還原電極的電化學(xué)電池(battery?cell)。更具體地說，本發(fā)明涉及使用電池外部空氣中所含氧的、空氣-去極化和空氣-輔助(的)電池。
空氣-去極化電池是采用來自周圍氣氛中的氧產(chǎn)生電化學(xué)能的電池。氧氣擴(kuò)散到電池內(nèi)并被用作正電極(陰極)的活性材料或反應(yīng)物。陰極，亦稱作空氣電極，含有加速氧氣與電解質(zhì)，以及最終地，與負(fù)電極(陽極)活性材料，之間的反應(yīng)的催化劑。由于陰極活性材料來自電池外部，因此電池放電期間不消耗空氣電極。這意味著，空氣電極的體積，與那些陰極活性材料局限于制造電池時要將其放入到電池內(nèi)的電池相比，可以小一些。結(jié)果，在空氣-去極化電池，以下稱空氣電池，中，整個電池體積的較大比例專供陽極使用，因此提高了電池的體積能量密度。由于電池內(nèi)的空間有限，這對于作為電子供電器件使用的電池來說是理想的特征。空氣-去極化電池可制成各種不同尺寸和形狀，例如，從紐扣電池到大圓柱體電池。含水堿性鋅/空氣原電池既以紐扣又以較大尺寸的形式市售供應(yīng)。可充電鋅/空氣電池也是公知的。其它金屬，例如，鋁、鎂、鐵、鋰和鈣，也可用作空氣電池中的活性陽極材料。空氣電池的類型和特征公開在Handbook?ofBatteries的13和38章，第二版，DavidLinden(ed.)，McGraw-Hill，Inc.，New?York，1995。紐扣堿性鋅/空氣電池的例子公開在美國專利6,602,629(2003年8月5日授予Guo等人)，6,551,742(2003年8月22日授予Huq等人)，和5,721,065(1998年2月24日授予Collien等人)以及美國專利公開No.2002/0192545(Ramaswami等人，2002年12月19日公開)。在此將它們?nèi)氖兆鲄⒖肌］^大圓柱體堿性鋅/空氣電池公開在美國專利6,46?1,761(2002年10月8日授予Moy等人)，和5,518,834(1996年5月21日授予Yoshizawa等人)，以及美國專利公開No.2002/0160251(授予Chang等人，2002年10月31日公開)，在此將它們?nèi)氖兆鲄⒖肌?/p>
空氣輔助電池是包含放電期間被消耗的陰極的混雜電池。空氣輔助電池可具有還包含相當(dāng)數(shù)量活性材料如氧化錳的空氣電極，正如在(Handbook?of?Batteries，第二版，P38.10-38.12)所公開的。在空氣電極無力支持的高放電速率之下，氧化錳起到活性陰極材料的作用，而在低速率下，則氧氣是主要陰極活性材料。氧化錳在低速率下和其余時間內(nèi)由空氣的氧化而部分地再生。替代地，空氣輔助電池可具有包含一種可消耗活性材料的陰極，后者可在電池不放電或者以足夠低的速率放電時由單獨(dú)的空氣電極再氧化，或再充電。空氣-輔助堿性鋅電池的例子公開在美國專利No.6,383,674(2002年5月7日授予Urry)；5,270,128(1993年12月14日授予Reichert等人)；5,229,223(1993年7月10日授予Hyland)和5,079,106(1992年1月7日授予Urry)。在此將它們?nèi)氖兆鲄⒖肌?/p>
空氣或空氣輔助電池的外殼一般不是氣密密封的，一般為空氣從電池外部進(jìn)入電池提供通道，以便使它得以到達(dá)氧還原電極。為此目的，可設(shè)有1或多個空氣進(jìn)口。空氣進(jìn)口可呈穿孔、高滲透性膜、管狀或其它類型通道的形式以便讓空氣通過電池外殼進(jìn)入電池。空氣和空氣輔助電池的缺點(diǎn)是，電解質(zhì)可能通過空氣進(jìn)口泄漏，例如，由于制造缺陷，內(nèi)部密封失效或內(nèi)部壓力過大。泄漏的潛在可能，當(dāng)電池內(nèi)發(fā)生氣體的潛在危險較大時，例如，在堿性電池中具有鋅陽極活性材料并且很少或沒有加汞時，將變大。
此前曾進(jìn)行過旨在減少或消除電解質(zhì)通過空氣進(jìn)口泄漏的嘗試，但這些努力沒有一個證明是完全滿意的。此前所采用的一般做法包括：在空氣電極周邊成形更為有效的密封，其中采用更疏水的材料來制作空氣電極“空氣”(空氣進(jìn)入)側(cè)的疏水層，采用更純的電極材料，電鍍陽極集電器或采用能降低電池內(nèi)產(chǎn)生氣體的速率或數(shù)量的添加劑，更好地將到達(dá)空氣電極空氣側(cè)的電解質(zhì)保持在電池內(nèi)，和在包含陽極的電池部分內(nèi)提供較大空洞空間以便更好地容納不斷增加的材料體積、來自電池外部的冷凝水蒸氣以及電池內(nèi)產(chǎn)生的氣體。
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