[發(fā)明專利]壓實(shí)材料的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080014948.2
• 申請日: 2010-04-01
• 公開（公告）號: CN102379052A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·A·安德魯斯;R·D·弗里曼;O·N·泰勒;D·L·沃爾森;E·V·鮑爾
• 申請（專利權(quán)）人: 吉列公司
• 主分類號: H01M4/10
• 分類號: H01M4/10;H01M4/04;B30B15/06;B30B11/02
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 張濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種形成壓實(shí)盤的方法，比如通過將陰極材料壓實(shí)成盤形狀。本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的將材料壓實(shí)成盤形狀的方法。

背景技術(shù)

一次堿性電化學(xué)電池通常具有包含鋅活性材料的陽極、堿性電解質(zhì)、包含二氧化錳活性材料的陰極、以及位于陽極和陰極之間的電解質(zhì)可滲透的隔離膜，所述隔離膜通常由纖維素或纖維質(zhì)纖維和聚乙烯醇纖維構(gòu)成。此類電池可被命名為Zn/MnO₂電池。陰極也可包含替代二氧化錳或與二氧化錳混合的羥基氧化鎳(NiOOH)活性材料。此類主要包含羥基氧化鎳作為陰極活性材料的電池可被命名為Zn/NiOOH電池。堿性電池殼體通常具有圓柱形形狀，例如通常可得的為標(biāo)準(zhǔn)電池型號AAAA(42×8mm)、AAA(44×9mm)、AA(49×12mm)、C(49×25mm)和D(58×32mm)型號。

在Zn/MnO₂電池中，陰極通常包含如下物質(zhì)的混合物：二氧化錳、石墨、通常為含水氫氧化鉀的堿性電解質(zhì)、和任選的少量的粘合劑材料諸如聚乙烯粘合劑。用于陰極的二氧化錳優(yōu)選為電解二氧化錳(EMD)，其可以通過含硫酸錳和硫酸的電解液的直接電解而制備。EMD是理想的，這是由于其具有高密度和高純度。EMD的電導(dǎo)率相當(dāng)?shù)汀Ｔ陉帢O混合物中加入導(dǎo)電材料以提高單獨(dú)的二氧化錳顆粒之間的導(dǎo)電性。此類導(dǎo)電添加劑也改善二氧化錳顆粒和電池外殼之間的導(dǎo)電性，所述電池外殼也用作陰極集流體。合適的導(dǎo)電添加劑可包括例如導(dǎo)電性碳粉諸如炭黑，包括乙炔黑、薄片狀結(jié)晶天然石墨、薄片狀結(jié)晶人造石墨，包括膨脹石墨。石墨諸如片狀天然石墨或膨脹石墨的電阻率通常可介于約3×10^-3ohm-cm和4×10^-3ohm-cm之間。

用于圓柱形形狀的電池的堿性電池陰極通常被成形為具有中空中心芯的盤的形狀。(如本文所用，術(shù)語陰極盤也可稱作陰極粒料或片料。)所述盤的頂部表面和底部表面為平坦的，其中圓柱形表面位于它們之間。通常將多個盤插入到電池殼體中并且將它們以一個位于另一個上面的方式堆疊起來，例如，如代表性的有關(guān)Zn/MnO₂電池的美國專利6,251,539B1和有關(guān)Zn/NiOOH電池的U.S?7,273,680B2中所示。盤的中空中心芯由沿盤的中心縱向軸線延伸的陰極盤內(nèi)表面限定。陰極盤的內(nèi)表面通常為圓柱形形狀，但也可為其他規(guī)則或不規(guī)則的曲線形狀，例如，如美國專利6,514,637B2中所示的形狀。在將陰極盤插入到電池殼體中之后，插入分隔體膜片以襯墊陰極盤的內(nèi)表面，即襯墊盤的中空芯。然后提供通常呈膠凝鋅漿液形式的鋅陽極材料以填充陰極的中空芯。例如，鋅顆粒可與常規(guī)的膠凝劑諸如羧甲基纖維素鈉或丙烯酸共聚物的鈉鹽和通常為含水氫氧化鉀的堿性電解質(zhì)混合。膠凝劑起到讓鋅粒懸浮并使它們保持相互接觸的作用。因此，填充過的電池具有與殼體外殼電接觸的陰極。通常將細(xì)長集流體插入到陽極材料中。細(xì)長集流體與端帽組件(與電池殼體絕緣)電接觸。端帽組件被卷曲到電池殼體上以閉合電池，如例如上文引用的參考文獻(xiàn)U.S.6,251,539和U.S?7,273,680中所示。

陰極盤通過如下方式來制造：將陰極混合物插入到模腔中并且啟動沖桿組合件以壓縮陰極混合物(當(dāng)其位于模腔中時)。陰極混合物可在上沖桿(第一沖桿)和下沖桿(第二沖桿)之間被壓實(shí)，所述上沖桿和下沖桿形成沖桿組合件的一部分。在壓實(shí)過程中，上沖桿下壓到陰極混合物的表面上，同時下沖桿上移或保持靜止。壓實(shí)陰極盤通過下壓桿的作用從模頭中排出，所述下壓桿上壓到盤的底部表面上從而將盤從模頭中頂出。

與形成此類用于堿性電池的陰極盤相關(guān)聯(lián)的一個長期存在的問題是，當(dāng)將盤從模頭中排出時，趨于在陰極盤和模腔壁及上沖桿之間的小間隙空間中形成陰極材料的毛邊。具體地講，當(dāng)上沖桿末端的邊緣磨損時，陰極材料的毛邊可變得更明顯。隨著上沖桿末端邊緣的磨損，沖桿和模腔壁之間的間隙增加。此類間隙的增加在盤和模腔壁之間產(chǎn)生空隙空間。當(dāng)壓實(shí)陰極從模頭中排出時，所述空隙空間可導(dǎo)致陰極材料的毛邊。此類陰極材料的毛邊造成陰極材料的薄網(wǎng)或薄翼連結(jié)到并突出于盤的頂部表面和盤的外表面的頂部邊緣。作為從成形的陰極盤50的頂部突出的毛邊材料55和55a的此類材料網(wǎng)示出于圖10中。這導(dǎo)致不平的或不均勻的陰極盤的頂部邊緣，因此必須在將盤插入到電池中之前將其除去。