[發明專利]鋅/空氣電池

無效

• 申請號: 200680045821.0
• 申請日: 2006-12-05
• 公開（公告）號: CN101322282A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: D·R·波波維克
• 申請（專利權）人: 吉萊特公司
• 主分類號: H01M12/06
• 分類號: H01M12/06;H01M2/02;H01M2/04;H01M2/08
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 張欽

發明領域

本發明涉及一種優選具有包含鋅的陽極和空氣陰極的金屬/空氣電 池。本發明涉及具有單殼體即陽極罐的鋅/空氣鈕扣電池。

發明背景

鋅/空氣去極化電池典型地呈微型鈕扣電池的形式，其尤其適于用作 包括可編程型助聽器在內的電子助聽器的電池。這種微型鈕扣電池典型地 具有圓盤狀圓柱體形狀，其直徑介于約4mm和20mm之間，典型地介于約 4mm和16mm之間，并且高度介于約2mm和9mm之間，優選介于約2mm 和6mm之間。

微型鋅/空氣鈕扣電池典型地包括陽極殼體(陽極罐)和陰極殼體(陰極 罐)。陽極殼體和陰極殼體呈獨立罐的形狀，其各自具有封閉端、開口端、 和從封閉端延伸至開口端的整體側壁。陽極殼體裝有緊緊圍繞陽極殼體側 壁的絕緣密封環。陽極材料插入陽極殼體中。空氣擴散體、電解質阻礙材 料和陰極組件均鄰近陰極殼體中的氣孔而插入陰極殼體中。然后，將陰極 殼體的開口端典型地套上陽極殼體的開口端，使得陰極殼體側壁基本交搭 整個陽極殼體側壁，其間具有絕緣密封件。隨后在第二步中通過將陰極殼 體的邊緣卷曲在絕緣密封件和陽極殼體側壁上而使陽極殼體和陰極殼體互 鎖。卷曲步驟期間(或者在單獨步驟中)，也可將徑向力施加到陰極殼體 壁上，以確保陽極殼體和陰極殼體之間的嚴緊密封。

顯示具有獨立陽極殼體和陰極殼體(每個殼體均呈具有封閉端和相對 的開口端的“罐”的形式)的常規構型的代表性鋅/空氣鈕扣電池示于例如 美國專利3,897,265、5,279,905和6,830,847B2中。如這些代表性專 利中的每一個所示，陽極罐和陰極罐各自具有封閉端和相對的開口端，其 間具有整體側壁。在插入電池內容物之后，將陰極罐側壁基本套上整個陽 極罐側壁，其間具有絕緣密封環。將陰極罐側壁的周邊邊緣卷曲到陽極罐 側壁的周邊邊緣上，其間具有絕緣密封環。這種構型設計用來生產耐用電 池，其具有減小的電解質滲漏的可能性。

鋅/空氣鈕扣電池的陽極殼體可填充包含粒狀鋅的混合物。鋅混合物 典型地包含汞和膠凝劑，并且在將電解質添加到混合物中時變得膠凝。電 解質為常規氫氧化鉀水溶液。陰極殼體的封閉端(當殼體與頂部的封閉端保 持垂直時)在其中心附近可具有平坦的凸起部分。該凸起部分形成正端子， 并且典型地包含多個穿過它的氣孔。在這種設計中，陰極殼體封閉端還典 型地具有圍繞凸起的正端子的環形凹進臺階。作為另外一種選擇，陰極殼 體的封閉端可沿其直徑完全平坦，即在其中心處沒有任何凸起部分。在這 種設計中，陰極殼體封閉端的此類平坦區域的中部典型地形成電池的正端 子。在另一種情況下，鈕扣鋅/空氣電池的陰極殼體的封閉端穿有一個或多 個小氣孔以容許空氣進入電池。此空氣隨后穿過空氣擴散層(或空氣擴散 體)以便到達陰極片。

空氣擴散體材料通常由一片或多片空氣可滲透紙或多孔纖維素材料組 成。這種可滲透紙或多孔纖維素材料允許進入的空氣均勻地到達陰極組 件，并且也可用作吸墨紙以吸收可能滲透到空氣入口空間中的微量的電解 質。空氣擴散體通常均勻放置在介于陰極殼體的封閉端和陰極組件之間的 空氣入口空間(充氣空間)內。空氣擴散體材料填充這種空氣入口空間， 并且覆蓋陰極殼體封閉端中的氣孔。通常用于助聽器裝置的商用鈕扣型鋅/ 空氣電池可僅僅具有一個氣孔，也可具有多個小氣孔，例如，取決于電池 尺寸，介于2個和6個氣孔之間甚至更多。

可以將典型地包括粒狀二氧化錳、碳和疏水粘合劑混合物的催化材料 壓成片狀，從而形成陰極組件內的陰極片。隨后可將其內含有陰極片的陰 極組件在背離氣孔的空氣擴散體一側插入到空氣擴散體之上的陰極殼體 中。陰極組件典型地如下形成：將優選為特氟隆(聚四氟乙烯)的一層電解 質阻礙材料(疏水的空氣可滲透膜)層壓到催化陰極片的一側，并將電解 質可滲透(離子可滲透)隔板材料層壓到催化陰極片的相對側。然后，將 其內含有陰極片的陰極組件典型地插入到陰極殼體中，從而使其中部覆蓋 空氣擴散體，而電解質阻礙層的一部分抵靠臺階的內表面。成品電池中的 陰極片接觸其周邊附近的陰極殼體壁。

陰極組件可具有平坦或穹頂形形狀。平坦陰極組件是優選的，因為它 們較容易制造并且較經濟。具有平坦陰極組件的代表性鋅/空氣鈕扣電池示 于美國專利5,279,905、U.S.6,602,629B1和U.S.6,830,847B2 中。