[發明專利]用于陰極活性材料的非均勻導電涂層

有效

• 申請號: 201080004387.8
• 申請日: 2010-01-13
• 公開（公告）號: CN102282700A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: R·E·德科特;J·森斯特龍;S·范布拉科姆;R·C·里德
• 申請（專利權）人: 吉列公司
• 主分類號: H01M4/32
• 分類號: H01M4/32;H01M4/52
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李帆

技術領域

本發明涉及電池，并且涉及相關的組件和方法。

發明背景

電池例如堿性電池通常用作電能來源。一般地，電池包含負極(陽極)和正極(陰極)。陽極包含可被氧化的活性材料(例如，鋅粒)；并且陰極包含可被還原的活性材料(例如，二氧化猛)。陽極活性材料能夠還原陰極活性材料。為了防止陽極活性材料與陰極活性材料直接反應，這些電極通過分隔體彼此電隔離。

當電池用作諸如移動電話等裝置內的電能來源時，對電極進行電接觸，從而使電子流過所述裝置并使得發生各自的氧化和還原反應以提供電能。與電極接觸的電解質包含離子，所述離子在放電過程中流過位于電極之間的分隔體以在整個電池中保持電荷平衡。

發明概述

本發明涉及電池，并涉及相關的組件和方法。所述電池包括具有非均勻涂層的陰極活性材料。非均勻涂覆的陰極活性材料可具有較高的水分(例如水)含量。令人驚訝的是，這些陰極活性材料特征中的一種或多種，相對于均勻涂覆的陰極材料和/或具有較低含水量的陰極材料，可改善陰極活性材料的性能。在陰極活性材料的合成期間，堿金屬氫氧化物的緩慢添加還可提供具有改善的性能的陰極活性材料。例如，在一些實施方案中，對于非均勻涂覆的陰極活性材料，當與完全涂覆的可商購獲得的材料相比時，可在數字照相機測試中觀察到50％至110％(例如，60％至100％，50％至100％，50％至90％，50％至70％，或50％至60％)的電池性能改善。

在一個方面，本發明的特征是所述電池，其包括：陰極，所述陰極包括陰極活性材料。所述陰極活性材料包括涂覆的羥基氧化鎳，其具有最多50％的涂覆表面區域和至少4Ω·cm的電阻率；陽極；分隔體；以及電解質。

在另一方面，本發明的特征是陰極，其包括涂覆羥基氧化鈷的羥基氧化鎳，其具有的粉末電阻率對鈷涂層百分比的比率介于24Ω·cm/鈷的重量百分比和2Ω·cm/鈷的重量百分比之間。

在又一方面，本發明的特征是制備陰極活性材料的方法，其包括獲得氫氧化鎳、硫酸鈷和過硫酸鈉的混合物；相對于氫氧化鎳以最多2mol％/分鐘的速率添加堿金屬氫氧化物，以及分離涂覆羥基氧化鈷的羥基氧化鎳。

在又一方面，本發明的特征是包括僅將一次電化學電池放電一次的方法，所述電池包括：包括陰極活性材料的陰極。所述陰極活性材料包括經涂覆的羥基氧化鎳，經涂覆的羥基氧化鎳具有最多60％的涂覆表面區域和至少4Ω·cm的電阻率；陽極；分隔體；電解質；并且處理掉所述電池而不對所述電池再充電。

實施方案可包括下列一個或多個特征。

在一些實施方案中，所述涂覆的羥基氧化鎳具有至少50％的未涂覆的表面區域。所述涂覆的羥基氧化鎳可具有介于4％和7％之間(例如介于5％和5.7％之間)的含水量。

在一些實施方案中，所述涂覆的羥基氧化鎳是用羥基氧化鈷涂覆的。所述涂覆的羥基氧化鎳可具有按重量計最多3％的羥基氧化鈷涂層。在一些實施方案中，所述羥基氧化鈷涂層具有按相對于涂覆羥基氧化鈷的氫氧化鎳的重量計介于2.0％和2.5％之間的鈷含量。

在一些實施方案中，所述陰極還包括陰極活性材料如二氧化錳(例如電解錳氧化物)、氧化銀、鎳酸銀、氧化銅銀、高錳酸銀、高錳酸鋇、錳酸鋇、和/或高鐵酸鋇。

在一些實施方案中，所述涂覆的羥基氧化鎳具有介于15Ω·cm和4Ω·cm之間的粉末電阻率。所述涂覆的羥基氧化鎳可具有介于59％和69.6％之間的高速放電(或模擬的數字照相機)效率。可將涂覆羥基氧化鈷的氫氧化鎳裝配到電池中。當放電時，所述電池可提供1.05V下的至少250-280個脈沖和/或1.05V下的最多380個脈沖。所述電池可為AA電池。

在一些實施方案中，所述陽極包括陽極活性材料，并且陰極活性材料對陽極活性材料的摩爾比至少為一。所述陽極可包括鋅。

在一些實施方案中，所述堿金屬氫氧化物是氫氧化鋰、氫氧化鈉、和/或氫氧化鉀。所述方法還可包括將涂覆羥基氧化鈷的羥基氧化鎳干燥至介于5％和5.7％之間的含水量水平。

實施方案可包括下列一個或多個優點。