[發(fā)明專利]電化學(xué)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110056932.4
• 申請日: 2007-07-26
• 公開（公告）號: CN102163700A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 足立光司;羽野正敏
• 申請（專利權(quán)）人: 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社
• 主分類號: H01M2/02
• 分類號: H01M2/02;H01M6/08
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 苗征;于輝

本申請是申請日為2007年7月26日，發(fā)明名稱為“電化學(xué)裝置”，申請?zhí)枮?00710136982.7的中國發(fā)明專利申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電化學(xué)裝置，例如包含羥基氧化鎳、二氧化錳、或者羥基氧化鎳和二氧化錳的混合物作為正極活性材料的堿性電池。

背景技術(shù)

堿性電池是一類電化學(xué)裝置，其包括電池殼、正極混合物(正極)、包含鋅或鋅合金的膠凝負(fù)極、分隔正極與膠凝負(fù)極的隔膜、以及堿性電解質(zhì)。

最近，由堿性電池供電的裝置的負(fù)載一直在增加。因此，需要具有放電特性優(yōu)異的堿性電池。已經(jīng)用來改善電池放電特性的一種方法是向正極混合物中混合羥基氧化鎳來提高正極電勢。

這種堿性電池的電池殼通常由具有鎳鍍層的鋼板制成。電池殼的內(nèi)表面不可避免地具有略微暴露出Fe的區(qū)域。特別是當(dāng)降低鎳鍍層的厚度來削減成本時抑制形成這種Fe暴露區(qū)域是困難的。

通過將正極、隔膜、負(fù)極和堿性電解質(zhì)等放入電池殼中并且密封電池殼開口來制造堿性電池。如果電池殼內(nèi)表面具有Fe暴露區(qū)域，在電池制造后Fe逐漸從中溶解，從而形成可能部分覆蓋電池殼內(nèi)表面的氧化物涂層。結(jié)果，電池內(nèi)部的電導(dǎo)率降低并且內(nèi)阻增加，從而當(dāng)在電池制造后長期儲存時放電特性降低(即儲存特性，特別是高倍率放電特性降低)。

另外，從Fe暴露區(qū)域溶解的Fe離子可能在電池中運動并且可能沉積到負(fù)極的鋅表面上，形成局部電池。結(jié)果，在鋅表面上產(chǎn)生氫氣，并且所產(chǎn)生的氫氣還原二氧化錳和羥基氧化鎳(正極活性材料)，從而降低了電池容量并且當(dāng)在電池制造后長期儲存時引起放電特性降低(即儲存特性，特別是高倍率和低倍率放電特性降低)。此外，如果產(chǎn)生的氣體積累，電池內(nèi)壓力(內(nèi)壓)上升，從而打開防爆閥釋放氣體，以防止可能導(dǎo)致泄漏的破裂(抗漏特性降低)。

發(fā)明內(nèi)容

但是，使用傳統(tǒng)的鍍鎳鋼板不能充分地抑制由Fe暴露區(qū)域引起的氧化物涂層和局部電池的形成，也不能改善抗漏和儲存特性。因此，本發(fā)明的一個方面是一種抗漏和儲存特性優(yōu)異的電化學(xué)裝置，例如堿性電池。

本發(fā)明人已經(jīng)對用來形成電池殼的鎳鋼板進行了深入的研究。結(jié)果，他們發(fā)現(xiàn)通過控制成為電池殼內(nèi)表面的表面上鍍鎳鋼板的鎳鍍層，可以實現(xiàn)一種迄今還未實現(xiàn)的抗漏和儲存特性優(yōu)異的電化學(xué)裝置。

更具體地說，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對于由鍍鎳鋼板形成的電池殼的內(nèi)側(cè)表面，通過控制下面兩個條件至少一個可以獲得抗漏和儲存特性優(yōu)異的電化學(xué)裝置。兩個條件是：(1)Fe與Ni的強度比；及(2)Fe與Ni強度比大于1.0的面積與整個面積的比例?？梢酝ㄟ^電子探針顯微分析來確定強度比。

此處使用的“電子探針顯微分析”指用加速電子束照射(即由電子束激發(fā))物質(zhì)樣品，基于從其發(fā)射的特征X射線光譜，檢測并識別構(gòu)成電子束照射的微區(qū)的元素并且確定各種構(gòu)成元素的比例(濃度)的分析方法。在本發(fā)明的一個方面中，用加速電子束照射至少具有鎳鍍層的電池殼的內(nèi)側(cè)表面。電子探針顯微分析以下稱作EPMA。

本文使用的“由電子探針顯微分析確定的Fe與Ni的強度比”指根據(jù)EPMA歸屬于Fe的強度(I_Fe)與歸屬于Ni的強度(I_Ni)的比例。該比例以下稱作“強度比I_Fe/Ni”。

另外，“由電子探針顯微分析確定的Fe與Ni的強度比大于1.0的區(qū)域與整個區(qū)域的比例”以下稱作“存在率”或者“強度比I_Fe/Ni大于1.0的區(qū)域的存在率”。

特別地，在本發(fā)明的一個方面中，例如如下進行EPMA。首先，從構(gòu)成電池殼的鍍鎳鋼板中切出約1cm×約1cm的樣品。然后，在電子探針顯微分析儀中設(shè)置樣品并且在下面的條件下測量。

加速電壓：15kV

電子束的量(束流)：0.05μA

每點測量時間：30ms

每點測量范圍(1個像素)：2μm

每點照射范圍(探針直徑)：1μm或更小

為了檢測鐵元素，計數(shù)鐵元素特征X-射線之一的Lα射線(波長)，并且使用該計數(shù)作為鐵的強度I_Fe。另外，為了檢測鎳元素，計數(shù)鎳的Kα射線并且使用該計數(shù)作為鎳的強度I_Ni。