碱性电化学电池的制作方法
相关申请的交叉引用
本申请主张于2017年11月20日提交的美国临时申请62/588,550的优先权，其全部内容通过引用合并于本申请，为了任何和所有的目的。
本申请属于电化学电池领域，更具体地说，本申请涉及一种具有改进的性能和可靠性的碱性电池。
背景技术：
碱性电化学电池用于驱动日常生活中使用的各种设备。例如，收音机、玩具、照相机、手电筒和助听器等设备通常都需要依靠一个或多个电化学电池来工作。电化学电池通过在电池内通过合适的碱性电解质将反应性金属阳极电化学耦合至阴极来产生电能。
碱性电池的可靠性和高倍率放电性能部分取决于使用正确的阳极配方，以在电池静止时(尤其是在部分放电后)最大程度地减少锌阳极的氧化，可以通过适当地选择阳极活性材料(如锌合金)并通过材料提纯来实现。锌合金中存在的金属杂质可能会导致电池内产生氢气，使得在未放电或部分放电状态下间歇使用或存储期间压力升高。金属杂质的其他来源可能来自其他电池元件，如电解质、电解二氧化锰、石墨、电池外壳，以及阳极集电器。锌和其他来源的杂质可能会溶解在电解质中，通过对流扩散到阳极，在电化学腐蚀反应过程中沉淀在阳极表面上作为阴极位点，导致产生更多的气体。为了减小有害杂质的影响，电化学电池通常包含腐蚀抑制剂或表面活性剂材料。阳极抑制剂的作用是在电池静止时在阳极表面形成保护膜，以防止不良反应物进入阳极表面，有效减少了形成氢气的还原反应。在缺乏良好的抑制剂的情况下，电池存储期间积聚的气压会导致电池放气，最终导致电池泄漏和故障。因此，期望找到可有效地抑制电池内部产生气体的手段，以抑制由于泄漏引起的故障，同时改善电池存储寿命和电池性能。
技术实现要素：
本发明的一个方面提供了一种碱性电化学电池，其包括阴极、凝胶阳极，以及设置在阴极和阳极之间的隔板，凝胶阳极包括阳极活性材料、碱性电解质、胶凝剂，以及约10ppm至250ppm的烷氧基烷基磷酸酯表面活性剂，其中，阳极活性材料的表观密度为约2.60g/cc至约3.35g/cc，相对于阳极活性材料的总重量，约15wt％至约60wt％的阳极活性材料的粒径小于约75μm，相对于阳极活性材料的总重量，约5wt％至约25wt％的阳极活性材料的粒径大于约150μm。
本发明的一个方面提供了一种凝胶阳极，其包括阳极活性材料、碱性电解质、胶凝剂，以及约10ppm至250ppm的烷氧基烷基磷酸酯表面活性剂，其中，阳极活性材料的表观密度为约2.60g/cc至约3.35g/cc，相对于阳极活性材料的总重量，约15wt％至约60wt％的阳极活性材料的粒径小于约75μm，相对于阳极活性材料的总重量，约5wt％至约25wt％的阳极活性材料的粒径大于约150μm。
在可与上述方面和实施方式结合的一些实施方式中，烷氧基烷基磷酸酯表面活性剂包含聚氧乙烯十三烷基醚磷酸酯(即十三烷基-6-磷酸)。在可与上述方面和实施方式结合的一些实施方式中，凝胶阳极中的电解质的氢氧化物浓度为约24wt％至约36wt％。在可与以上方面和实施方式结合的一些实施方式中，凝胶阳极包含约0.2wt％至约1.0wt％的胶凝剂。
在可与上述方面和实施方式结合的一些实施方式中，胶凝剂包括交联聚丙烯酸。在一些实施方式中，阳极活性材料包括锌合金。在可与以上方面和实施方式结合的一些实施方式中，锌合金包括锌、铟和/或铋。在其他的实施方式中，锌合金包含约100ppm至约300ppm的铋和约100ppm至约300ppm的铟。在可与上述方面和实施方式结合的一些实施方式中，相对于阳极的总重量，阳极包括约62wt％至约72wt％的锌合金。在可与以上方面和实施方式结合的一些实施方式中，电化学电池是lr14电池或lr20电池。
在可与以上方面和实施方式结合的一些实施方式中，相对于阳极活性材料的总重量，约15wt％至约65wt％的阳极活性材料的粒径小于约75微米，相对于锌合金的总重量，约5wt％至约25wt％的粒径大于约150微米，相对于阳极活性材料的总重量，小于约10wt％的阳极活性材料的粒径小于约45微米。
本发明的一方面提供了一种凝胶阳极，其中，凝胶包括阳极活性材料、含约26wt％至约34wt％氢氧化钾的碱性电解质、约0.2wt％至约1.0wt％的胶凝剂，以及约10ppm至250ppm的聚氧乙烯十三烷基醚磷酸酯，其中，阳极活性材料的表观密度为约2.60g/cc至约3.35g/cc，相对于阳极活性材料的总重量，约15wt％至约60wt％的阳极活性材料的粒径小于约75μm，相对于阳极活性材料的总重量，约5wt％至约25wt％的阳极活性材料的粒径大于约150μm。
附图说明
图1是包括实施例1的凝胶阳极的未放电(ud)的lr20电池的放气特性示意图。
图2是包括实施例2的凝胶阳极的部分放电(pd)的lr20电池的放气特性示意图。
图3是根据实施例3的lr20电池在2.2ω下每天放电一小时的放电性能示意图。
图4是包括实施例3的凝胶阳极的lr20电池在600ma下每天放电2小时的放电性能示意图。
图5是包括实施例4的凝胶阳极的lr20电池的跌落测试后的安培数。
图6是根据实施例4在室温下储存三个月后的玩具测试中，lr20电池的放电性能示意图。
图7是包括实施例4的凝胶阳极的lr20电池的部分放电(pd)的放气特性示意图。
图8是在约71℃下储存一周后，包括实施例5的凝胶阳极的未放电(ud)的lr20电池的放气特性示意图。
图9是在约71℃下储存一周后，包括实施例5的凝胶阳极的部分放电(pd)的lr20电池的放气特性示意图。
图10是在85℃下储存两天后，包括实施例5的凝胶阳极的未放电(ud)的lr20电池的放气特性示意图。
图11是在室温下保存1个月后，在重工业手电筒测试(hift)和便携式立体声测试中lr20电池的放电性能示意图。
图12是包括凝胶阳极的lr20电池的ansi放电性能示意图，其中，锌粉的表观密度为2.77g/cc和3.0g/cc。
图13是在160℃储存1周后，部分放电的lr20电池的电池产气示意图。
图14是包括具有hf锌的凝胶阳极的lr20电池的ansi放电性能示意图，hf锌在63％负载下的表观密度为2.77g/cc。
图15是在室温下存储3个月之后，在便携式立体声、便携式照明和玩具测试中，lr14电池的放电性能示意图。
图16是包括凝胶阳极的未放电(ud)的lr14电池的放气特性示意图。
图17是包括凝胶阳极的部分放电(pd)的lr14电池的放气特性示意图。
需要注意的是，附图中示出的元件的设计或配置并非严格按比例绘制，和/或，附图仅仅用于说明目的。因此，在不脱离本申请公开的预期范围的情况下，元件的设计或配置可以不同于本申请中所描述。因此，说明书附图不应被视为是限制性的。
具体实施方式
以下将描述本申请的各个实施方式。应当注意的是，具体实施方式不旨在作为详尽的描述或对本申请所讨论的更广泛方面构成限制。结合特定实施方式描述的一个方面不必限于该实施方式，可以与任意其他实施方式一起实施。
如本申请所使用，“约”将被本领域技术人员理解，并将在一定程度上根据其使用的上下文而变化。如果存在本领域技术人员不清楚的术语应用，则在给定使用上下文的情况下，“约”表示特定术语的正负10％。
在描述元件的上下文中(尤其是在权利要求的上下文中)，术语“一个”和“所述”以及类似指称的使用应被解释为涵盖单数和复数，除非另有说明或与上下文明显矛盾。除非另外指出，否则本申请中数值范围的列举仅旨在用作分别指代落入范围内的每个单独值的简写方法，每个单独值都被并入说明书中，如同其在本申请中被单独描述一样。除非本申请另外指出或与上下文明显矛盾，否则本申请描述的所有方法可以以任何合适的顺序执行。除非另有说明，否则本申请提供的任何和所有示例或示例性语言(“例如”)的使用仅旨在更好地阐明实施方式，并不对权利要求的范围构成限制。说明书中的任何语言都不应解释为任何未要求保护的元件必不可少。
比率、浓度、数量和其他数值数据可以在本申请中以范围形式呈现。应当理解的是，范围形式的使用仅仅是为了方便和简洁，且应当灵活地解释为不仅包括明确列举为范围极限的数值，而且包括所有包含在范围内的单独的数值或子范围，如同每个数值和子范围都被明确描述一样。例如，应当将5至40摩尔％解释为不仅包括明确列出的5％至40摩尔％的极限，而且还包括子范围，如10摩尔％至30摩尔％、7摩尔％至25摩尔％，以及特定范围内的单独的数值，如15.5摩尔％，29.1摩尔％和12.9摩尔％等。
如本申请所用，术语“锌阳极”是指包括锌作为阳极活性材料的阳极。
如本申请所用，“细粒”是在正常的筛分操作中(如用手摇动筛子)通过标准200目筛的颗粒。“粉尘”由正常筛分操作中穿过标准325目筛网的颗粒组成。“粗筛”由在正常筛分操作中未通过标准100目筛的颗粒组成。如本申请所述，筛孔尺寸和相应的粒度适用于astmb214中描述的金属粉末筛分分析的标准测试方法。通常，细粒包含粒径小于75微米的颗粒，粗粒包含粒径大于150微米的颗粒，粉尘包含粒径小于45微米的颗粒。
如本申请所用，“长宽比”是指由颗粒的最长尺寸的长度与颗粒的相对宽度之间的比例确定的尺寸。
如本申请所用，除非另外明确表示，否则术语“ppm”是指以重量计的百万分之几。
本申请旨在提高电池(如碱性电池)的放电速率能力。本申请还旨在通过适当组合阳极活性材料负载、阳极活性材料的类型、抑制剂的类型、抑制剂浓度、电解质浓度和阳极活性材料的粒径分布来提高电池的阳极放电效率。现在，已令人惊讶地发现，本申请通过锌颗粒尺寸分布、抑制剂和电解质浓度等因素的适当选择来开发阳极制剂，可以显着改善碱性电池(如lr20电池和lr14电池)的性能和可靠性。
根据本发明的一个方面，本发明涉及一种电化学电池，其包括阴极、凝胶阳极，以及设置在阴极和阳极之间的隔板。例如，合适的电化学电池结构可包括碱性电池、碱性圆柱形电池(如金属-金属氧化物电池)，以及原电池(如金属-空气电池，锌-空气电池)。在圆柱形金属-金属氧化物电池和金属-空气电池中，阳极材料适用于用于aa、aaa、aaaa、c或d电池的阳极材料，包括碱性电池lr03、lr06、lr8d425、lr14、lr20。电化学电池可应用于非圆柱形电池，如扁平电池(如棱柱形电池和纽扣电池)和圆形扁平电池(如横截面形状类似跑道)。包括本申请描述的阳极的金属空气电池可用于构造成用于各种应用的纽扣电池，如助听器电池和在手表、钟表、计时器、计算器、激光笔、玩具和其他新颖物中的电池。合适的电化学电池还可包括使用扁平、弯曲或圆柱形电极的任何金属空气电池。也可以考虑，将阳极用作其他形式的电化学电池中的元件。
电化学电池的阳极如上所述。因此，本发明的一方面提供了一种碱性电化学电池，其包括阴极、包含阳极活性材料的阳极，以及设置在阴极和阳极之间的隔板。在电化学电池的一些实施方式中，相对于阳极活性材料的总重量，约15wt％至约60wt％的阳极活性材料的粒径小于约75μm。在本发明的各个实施方式中，电化学电池的阳极是凝胶阳极。在电化学电池的各个实施方式中，凝胶阳极包含阳极活性材料，其中，相对于阳极活性材料的总重量，约15wt％至约60wt％的阳极活性材料的粒径小于约75μm。凝胶阳极进一步包括碱性电解质，其包含氢氧化物材料、胶凝剂和约10ppm至250ppm的烷氧基烷基磷酸酯表面活性剂。
电化学电池的阴极可以包括在本领域中普遍认可的可用于碱性电化学电池的任何阴极活性材料。阴极活性材料可以是无定形或结晶的，或无定形和结晶的混合物。例如，阴极活性材料可包括或选自铜的氧化物，电解、化学或天然类型的锰的氧化物(如emd、cmd、nmd，或任何两种或多种的混合物)，银的氧化物，和/或镍的氧化物或氢氧化物，以及前述氧化物或氢氧化物中两种或多种的混合物。正极材料的合适示例包括但不限于mno2(emd、cmd、nmd及其混合物)，nio，niooh，cu(oh)2，氧化钴，pbo2，ago，ag2o，ag2cu2o3，cuago2，cumno2，cumn2o4，cu2mno4，cu3-xmnxo3，cu1-xmnxo2，cu2-xmnxo2(其中，x<2)，cu3-xmnxo4(其中，x<3)，cu2ag2o4，或其任意两种或多种的组合。
电化学电池可以在阴极和锌阳极之间设置隔板，隔板被设计用于防止两个电极之间的短路。通常，根据本申请的公开，可以使用适合用于碱性电化学电池中的任何隔板材料和/或构造，以及具有本申请上述阴极和/或阳极材料。在本发明的一个实施方式中，隔板是非导电隔板。在本发明的一个实施方式中，电化学电池包括密封的隔板系统，其设置在本申请所述的凝胶阳极和阴极之间。隔板可以由任何耐碱性的天然的、机织的或非织造的多孔材料制成，包括但不限于聚合物材料、莱奥赛尔
碱性电化学电池的示例性实施方式已在公开号为wo2016/183373的pct申请中详细描述，其全部公开内容通过引用并入本申请。
本发明的一方面提供了一种凝胶阳极，其包括阳极活性材料、电解质、胶凝剂和表面活性剂，其中，相对于阳极活性材料的总重量，约15wt％至约60wt％的阳极活性材料的粒径小于约75μm，电解质含有约24wt％至约36wt％的氢氧化钾，胶凝剂的含量约0.2wt％至约1.0wt％，表面活性剂为约10ppm至250ppm的烷氧基烷基磷酸酯。
在各个实施方式中，阳极活性材料可包含锌，其可单独使用或与一种或多种其他金属组合使用。阳极活性材料可以为合金形式。因此，在一些实施方式中，阳极活性材料可以包括锌合金。在一些实施方式中，阳极活性材料的类型可以类似于美国专利公开号2015/0037627中详细描述的类型。
合适的合金材料可单独包括重量含量约0.01wt％至约0.5wt％的合金剂，或与重量含量约0.005wt％至约0.2wt％的第二合金剂(如铋、铟、锂、钙、铝等)组合。例如，在一个或多个实施方式中，包含锌的合适粉末还可包括一种或多种金属，如铟、铋、钙、铝、铅等或与它们合金化。因此，就此而言，应当注意的是，如本申请所用，“阳极活性材料”和/或“锌”可以指单独的颗粒或粉末，或者已经任选地与一种或多种其他金属混合或合金化的颗粒或粉末。阳极活性材料颗粒可以以多种形式存在，如细长的、圆形的，以及纤维状或薄片状的颗粒。
在一些实施方式中，锌合金包括铟和铋。在一些实施方式中，锌合金包括锌、铋和铟。在一些实施方式中，锌合金包括锌、铋、铟和铝。与锌合金化的金属的浓度可以在约20ppm至约750ppm范围内。在一些实施方式中，合金金属以约50ppm至550ppm的浓度存在。在其他实施方式中，合金金属以约130ppm至270ppm的浓度存在。在其他实施方式中，合金金属以约150ppm至250ppm的浓度存在。在一些实施方式中，锌合金包括铋和铟作为主要合金元素，其浓度分别为约100ppm至约300ppm。在一些实施方式中，锌合金包括铋和铟作为主要合金元素，各自的浓度为约200ppm。
阳极活性材料可以以粗大、细小或粉尘的形式或其任何组合形式存在于阳极中。常规用于电化学电池中的阳极活性材料，如锌合金颗粒(std)，的颗粒分布通常具有约0.5％至约2.0％的粉尘，约5％至约25％的细粉，以及约25％至约60％的粗颗粒。在本申请中，阳极包括高细(hf)阳极活性材料，其细小形式含量较高而粗大形式含量低于常规标准锌粉。在各个实施方式中，阳极活性材料具有小于约15wt％的粉尘，约10wt％至约70wt％的细粉，以及约5wt％至约35wt％的粗颗粒的粒度分布。在其他实施方式中，本发明的阳极活性材料具有小于约10wt％的粉尘，约15wt％至约65wt％的细粉，以及约5wt％至约25wt％的粗颗粒的粒度分布。
阳极活性材料的平均粒径约70微米至约175微米，包括约75微米、约80微米、约85微米、约90微米、约100微米、约110微米、约120微米、约130微米、约140微米，或约150微米的平均粒径。在一些实施方式中，阳极活性材料的平均粒径约100微米至约170微米。在一些实施方式中，阳极活性材料包括平均粒径约120微米的锌合金颗粒。粒径分布d50是累积分布中50％的粒径。在本申请中，阳极材料包括d50为约60微米至约120微米的锌活性材料，包括约80微米、约85微米、约90微米、约95微米、约100微米、约105微米，以及约110微米的d50值。
在一些实施方式中，相对于存在于凝胶阳极中的阳极活性材料的总重量，大于约15wt％的阳极活性材料的粒径小于约75微米，包括相对于存在于凝胶阳极的阳极活性材料的总重量，大于约20wt％、大于约25wt％、大于约30wt％或大于约35wt％的阳极活性材料的粒径小于约75微米。在一些实施方式中，相对于存在于凝胶阳极中的阳极活性材料的总重量，约15wt％至约60wt％的阳极活性材料的粒径小于约75微米，包括约15wt％至约60wt％，约20wt％至约50wt％，约25wt％至约45wt％，或约35wt％至约40wt％，以及在这些值中的任何两个之间的范围或小于任何一个数值。相对于存在于凝胶阳极中的阳极活性材料的总重量，粒径小于约75微米。在一些实施方式中，相对于存在于凝胶阳极中的阳极活性材料的总重量，约30wt％的阳极活性材料的粒径小于约75微米。在一些实施方式中，相对于存在于凝胶阳极中的阳极活性材料的总重量，约40wt％的阳极活性材料的粒径小于约75微米。在一些实施方式中，相对于存在于凝胶阳极中的阳极活性材料的总重量，量约15wt％至约60wt％的阳极活性材料的粒径小于约75微米。在一些实施方式中，相对于存在于凝胶阳极中的阳极活性材料的总重量，约20wt％至约50wt％的阳极活性材料的粒径小于约75微米。
在一些实施方式中，相对于存在于凝胶阳极中的阳极活性材料的总重量，小于约35wt％的阳极活性材料的粒径大于约150微米。在一些实施方式中，相对于存在于凝胶阳极中的阳极活性材料的总重量，小于约30wt％、小于约25wt％、小于约20wt％，或小于约15wt％的阳极活性材料的粒径大于约150微米。在一些实施方式中，相对于存在于凝胶阳极中的阳极活性材料的总重量，小于约20wt％的阳极活性材料的粒径大于约150微米。在一些实施方式中，相对于存在于凝胶阳极中的阳极活性材料的总重量，约1wt％至约40wt％的阳极活性材料的粒径大于约150微米，包括约2wt％至约30wt％、约5wt％至约25wt％、约10wt％至约20wt％，或约12wt％至约18wt％的阳极活性材料的粒径大于约150微米的实施方式，以及这些值中的任何两个之间的范围或小于任何一个数值，相对于凝胶阳极中存在的阳极活性材料的总重量，以阳极活性材料的重量含量计。
在一些实施方式中，相对于存在于凝胶阳极中的阳极活性材料的总重量，小于约20wt％的阳极活性材料的粒径小于约45微米，包括相对于存在于凝胶阳极中的阳极活性材料的总重量，小于约15wt％，小于约12wt％，小于约10wt％，或小于约wt5％的阳极活性材料的粒径小于约45微米的实施方式。在一些实施方式中，相对于存在于凝胶阳极中的阳极活性材料的总重量，约1wt％至约20wt％的阳极活性材料的粒径小于约45微米，包括相对于存在于凝胶阳极中的阳极活性材料的总重量，约1wt％至约20wt％、约2wt％至约15wt％，或约5wt％至约10wt％的实施方式，以及这些值中的任何两个之间的范围或小于这些值中的任何一个。相对于凝胶阳极中存在的阳极活性材料的总重量，活性材料的粒径小于约45微米。在一些实施方式中，相对于存在于凝胶阳极中的阳极活性材料的总重量，约2wt％至约10wt％的阳极活性材料的粒径小于约45微米。
合适的锌粒度分布可以是，相对于阳极活性材料的总重量，约15wt％至约65wt％的阳极活性材料的粒径小于约75微米，相对于全部锌合金的总重量，约5wt％至约25wt％的锌合金的粒径大于约150微米，以及相对于阳极活性材料的总重量，小于约10wt％的阳极活性材料的粒径小于约45微米。
凝胶阳极可以包括低于常规电池中锌负载的锌负载。例如，相对于凝胶阳极的重量，凝胶阳极可具有约75wt％或更少的锌负载。在一些实施方式中，相对于凝胶阳极的重量，凝胶阳极可以具有约72wt％或更少、约68wt％或更少、约65wt％或更少、约64wt％或更少，或约63wt％或更少的锌负载。在一些实施方式中，相对于凝胶阳极的重量，凝胶阳极可具有约60wt％至约75wt％的锌负载，包括约60wt％至约75wt％、约62wt％至约72wt％、约65wt％至约70wt％、约66wt％至约69wt％、或约67wt％至约68wt％的锌负载，以及相对于凝胶阳极的重量，以阳极活性材料的重量计，在这些值的任何两个之间或小于这些值的任何一个之间。在一些实施方式中，相对于凝胶阳极的重量，凝胶阳极可具有约64wt％的锌负载。在其他实施方式中，相对于凝胶阳极的重量，凝胶阳极可具有约63wt％的锌负载。
锌合金的表面形态会影响气体的产生，锌合金的表观密度也会影响气体的产生。已经发现，随着表观密度的增加，电池的放气趋于减少。表观密度也影响放电性能。中等流量的排放，如lr20电池的hift测试和玩具测试可以随着表观密度的增加而增强。增加表观密度可导致长宽比大于0.6的球状颗粒，尤其是小于约75微米的细颗粒。球状颗粒预期具有较低的表面不连续性，优选的用于产生气体的反应部位，因此导致较少的氢气形成。此外，锌粉的堆积密度以及颗粒与颗粒之间的接触可以改善，导致放电性能增强，尤其是在lr14电池和lr20电池的中等放电速率下。
在本申请的一些实施方式中，阳极活性材料具有低于约5.00g/立方厘米(“cc”)的表观密度。在其他的实施方式中，阳极活性材料的表观密度为约2.00g/cc至约4.15g/cc；在一些实施方式中，阳极活性材料的表观密度为约2.25g/cc至约3.85g/cc；在一些实施方式中，阳极活性材料的表观密度为约2.50g/cc至约3.50g/cc；在一些实施方式中，阳极活性材料的表观密度约2.60g/cc至约3.35g/cc；在一些实施方式中，阳极活性材料的表观密度为约2.70g/cc至约3.15g/cc。在其他的实施方式中，阳极活性材料的表观密度为约2.70g/cc；在一些实施方式中，阳极活性材料的表观密度为约3.15g/cc；在一些实施方式中，阳极活性材料的表观密度为约3.35g/cc。在其他的实施方式中，阳极活性材料的平均表观密度为约2.70g/cc；在其他的实施方式中，阳极活性材料的平均表观密度为约2.95g/cc；在其他的实施方式中，阳极活性材料的平均表观密度为约3.15g/cc；在一些实施方式中，阳极活性材料具有约2.80g/cc至约3.15g/cc的平均表观密度。
凝胶阳极可以包括碱性电解质，在一些实施方式中，包括具有含量较低的氢氧化物的碱性电解质。合适的碱性电解质包括，氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂的水溶液，以及其任何两种或更多种的组合。在一个特定的实施方式中，使用了含氢氧化钾的电解质。在其他的实施方式中，碱性电解质包括水和氢氧化钾。
有利地，与常规电池中使用的电解质相比，电解质具有更低的氢氧根离子浓度。例如，基于总的电解质重量，电解质的氢氧化物(如氢氧化钾)小于约36％，包括基于总的电解质重量，氢氧化物的浓度小于约35％、小于约34％、小于约32％、小于约30％、小于约29％，或小于约28％。在各个实施方式中，电解质的氢氧化物浓度为约24％至约36％、约26％至约34％、约27％至约34％、约28％至约34％，或约28％至约32％，以及介于这些值中的任何两个之间或小于这些值中的任何一个。包括基于总的电解质重量，氢氧化物的浓度约35％、约34％、约32％、约31％、约30.5％、约30％、约29％，或约28％。在一个示例性实施方式中，如适合在尺寸和形状为lr14或lr20碱性电池的电池中使用的凝胶状阳极，基于电解质的总重量，电解质的氢氧化物浓度为约30wt％至约32wt％。
在一些实施方式中，基于凝胶阳极的总重量，凝胶阳极中的氢氧化物电解质的含量为至少约24wt％、至少约26wt％、至少约28wt％，且小于约34wt％、小于约32wt％，或小于约30wt％。因此，本发明的凝胶阳极中，基于凝胶阳极的总重量，电解质的浓度通常可以在约26wt％至约34wt％、约28wt％至约32wt％，或约30wt％至约32wt％。
凝胶阳极可以进一步包括胶凝剂。胶凝剂至少部分存在于阳极中，以增加机械结构和/或涂覆金属颗粒，以改善放电期间阳极内的离子电导率。合适的胶凝剂是赋予刚性的胶凝结构、稍微降低电池内的凝胶阳极的堆积密度，以及具有相应的更大但、更稳定的阳极颗粒间距的胶凝剂。因此，应当注意的是，如本申请所用，“凝胶阳极”(及其变体)通常是指添加或引入了电解质(或在某些情况下，电解质的剩余部分)的阳极。相反地，“涂覆的金属阳极”(及其变体)通常是指在向其添加或引入电解质(或向其添加或引入全部电解质)之前的阳极。
可以通过以下方式制备阳极：配制电解质、制备包括胶凝剂的涂覆的金属阳极，以及将电解质和涂覆的金属阳极组合形成凝胶阳极。本申请公开的胶凝剂可以包括具有带负电的酸基的高度交联的聚合物化合物，如具有高交联度的聚丙烯酸胶凝剂。高度交联的聚丙烯酸胶凝剂可从路博润公司(威克利夫，俄亥俄州)以商品名
可以基于各种特性，如交联度、粘度和/或密度，来选择合适的胶凝剂。对于给定的用途，可以优化凝胶阳极中胶凝剂的浓度。例如，基于凝胶阳极的总重量，胶凝剂的浓度为至少约0.20wt％，包括至少约0.30wt％、至少约0.40wt％、至少约0.50wt％、至少约0.60wt％、至少约0.65wt％，至少约0.675wt％，至少约0.70wt％。例如，在各个实施方式中，相对于凝胶阳极的总重量，凝胶阳极中胶凝剂的浓度可以为约0.20wt％至约1.5wt％、约0.40wt％至约1.00wt％、约0.60wt％至约0.70wt％，或约0.625wt％至约0.675wt％。在一些实施方式中，按重量计，凝胶阳极可包含约0.40％至约1.0％的一种或多种胶凝剂。
凝胶阳极材料具有良好的加工和电池放电性能所需的合适粘度。例如，凝胶阳极在约21℃下可显示出约30,000厘泊(cps)至约300,000cps的初始粘度(即制备后立即测定的粘度，如其制备后不到60分钟内测定的粘度)。在各个实施方式中，在并入电化学电池之前和/或之后，本发明的凝胶阳极可表现出至少约25,000cps、至少约40,000cps、至少约55,000cps、至少约70,000cps、至少约85,000cps、至少约100,000cps，至少约130,000cps或更高的粘度。在一些实施方式中，本申请公开的凝胶阳极表现出约25,000cps至约250,000cps、约40,000cps至约180,000cps、约60,000cps至约150,000cps、约80,000cps至约130,000cps，或约100,000cps到约120,000cps的粘度。本申请揭示的凝胶阳极的粘度和密度可以使用本领域已知的常规方法来确定。为了测量阳极胶的粘度和阳极屈服应力，使用brookfielddv-e粘度计，其切换速度为0.5rpm，在记录粘度读数之前静置两分钟。为了确定屈服应力，选择1rpm的切换速度，以在两分钟后获取相应的粘度读数。通过在0.5rpm和1rpm的切换速度下观察到的读数之差除以100来计算屈服强度。
本申请提供了具有大于约200cps的屈服应力的凝胶阳极，包括约200cps至约2000cps、约400cps至约1500cps、约600cps至约1200cps，或约800cps至约1000cps的屈服应力，以及这些值中的任何两个之间或小于这些值中的任何一个。在一些实施方式中，凝胶阳极具有约800cps至约1200cps的屈服应力值。
凝胶阳极可包括其他组分或添加剂，如吸收剂、有机表面活性剂和无机腐蚀抑制剂。据信，表面活性剂通过形成在储存期间保护阳极活性表面的疏水膜作用于阳极-电解质界面。表面活性剂增加阳极活性材料的耐腐蚀性的抑制效率取决于其化学结构、浓度，及其在电解质中的稳定性。因此，在一些实施方式中，表面活性剂包括腐蚀或放气抑制剂。示例性的表面活性剂包括具有和不具有乙氧基化的有机磷酸酯，如烷基和芳基磷酸酯。示例性的有机磷酸酯表面活性剂包括罗斯勒等人在美国专利第4,195,120号中公开的环氧乙烷加合物，或沙利普利等人在美国专利号4,777,100中公开的包含有机磷酸酯的表面活性异极性环氧乙烷添加剂，以及可商购获得的表面活性剂，如
相对于阳极的重量，有机磷酸酯表面活性剂的浓度可以为约0.0001wt％至约10wt％，包括约0.005wt％至约5wt％、约0.004wt％至约1wt％、约0.003wt％至约0.01wt％、约0.002wt％至约0.005wt％、约0.001wt％至约0.015wt％、约0.001wt％至约0.008wt％，或约0.01wt％至约0.1wt％，以及这些值中的任何两个之间的范围或小于这些值中的任何一个。在一些实施方式中，相对于凝胶阳极混合物的总重量，有机磷酸酯表面活性剂的浓度为约0.001wt％至约0.015wt％。
基于电解质的总重量，有机磷酸酯表面活性剂可以约0.1ppm至约10000ppm存在于电解质中。在另一个实施方式中，有机磷酸酯表面活性剂以约1ppm至约5000ppm存在于电解质中。在另一个实施方式中，电解质中有机磷酸酯表面活性剂的浓度为约5ppm至约1000。在一个实施方式中，电解质中有机磷酸酯表面活性剂的浓度为约10ppm至约250。在一些实施方式中，有机磷酸酯电解质中表面活性剂的浓度为约20ppm至约150ppm。在一些实施方式中，电解质包含约10ppm至约250ppm的聚氧乙烯二壬基苯基醚磷酸酯(如，
除了阳极活性材料、胶凝剂和电解质之外，凝胶阳极可以包括其他组分或添加剂。例如，添加剂包括吸收剂、腐蚀抑制剂或放气抑制剂等。合适的吸收剂材料可以选自本领域通常已知的吸收剂材料。示例性的吸收剂材料包括以商品名salsorbtm或alcasorbtm(如alcasorbtm)出售的吸收剂材料，其可以从汽巴特产(cibaspecialty，伊利诺伊州卡罗尔·斯特里姆)商购获得，或者可替代地以商品名sunfreshtm出售(如sunfreshdk200vb，可从日本三洋化学工业商购)。当存在时，基于阳极的总重量，本申请公开的凝胶阳极中的吸收剂的浓度小于约0.5％、小于约0.2％、小于约0.15％、小于约0.1％、小于约0.075％、小于约0.05％、小于约0.025％，或小于约0.01％。在一些实施方式中，凝胶阳极不包含额外的添加剂，如碱金属氢氧化物、金属氧化物或金属。在一些实施方式中，凝胶阳极不包含添加剂，如氢氧化锂、氧化铈或锡。
本发明的一个方面提供了一种凝胶阳极和/或包括凝胶阳极的电化学电池，其包括阳极活性材料，其中，相对于阳极活性材料的总重量，约15wt％至约60wt％的阳极活性材料的粒径小于约75μm，碱性电解质包含约24wt％至约36wt％的氢氧化钾，约0.2wt％至约1.0wt％的胶凝剂，和约10ppm至250ppm有机磷酸酯表面活性剂。在一些实施方式中，有机磷酸酯表面活性剂包括聚氧乙烯十三烷基醚磷酸酯(即，十三烷基六磷酸酯，
本发明的另一方面提供了一种凝胶阳极，和/或包括凝胶阳极的电化学电池，其包括阳极活性材料，其中，相对于阳极活性材料的总重量，约15wt％至约60wt％的阳极活性材料的粒径小于约75μm，碱性电解质包含约24wt％至约36wt％的氢氧化钾，约0.2wt％至约1.0wt％的胶凝剂，以及约10ppm至250ppm聚氧乙烯十三烷基醚磷酸酯(
与常规电池相比，本发明凝胶阳极和电化学电池具有多个优点：本发明凝胶阳极被设计成在高细粉含量和相对低的锌负载(如低至63wt％)，以改善对跌落失效的抵抗力，可以抑制大型电池进一步的掉落和放电振动故障，并减少电池的放气(部分电池放电后的放气)。本发明的阳极材料还允许锌颗粒之间更大的颗粒间接触，以提高电化学电池的可靠性。
令人惊讶地发现，对于具有较大直径的容器罐的电化学电池(如lr14电池)，通过利用本发明的凝胶阳极，未放电的电池泄漏可被显着减少或甚至基本被消除，使得可靠性增加，这与预期相反且结果出乎意料。不希望受到理论束缚，可以假设泄漏的减少是多种因素综合作用的结果，包括使用高细锌、优化koh浓度以及胶凝剂的类型。此外，与预期相反，电化学电池的性能也得到改善。通常，已知使用含锌高的细粉会抑制性能。但是，在本发明中，令人惊讶地观察到，利用高细锌结合具有特定氢氧化物浓度的电解质和特定胶凝剂的凝胶阳极的发展，可改善电化学电池的放电性能。
因此，本申请的一方面提供了一种凝胶阳极，和/或包含凝胶阳极的lr20或lr14电化学电池，其包括阳极活性材料，其中，相对于阳极活性材料的总重量，约20wt％至约55wt％的阳极活性材料的粒径小于约75μm，约5wt％至约25wt％的阳极活性材料的粒径大于约150μm；碱性电解质包含约26wt％至约34wt％的氢氧化钾；约0.3wt％至约0.9wt％的胶凝剂；以及20ppm至150ppm的有机磷酸酯表面活性剂。
如以上进一步详细描述，已经观察到本发明的电化学电池表现出改善的性能特征，其可以根据美国国家标准协会(ansi)下的几种方法来测量或测试。下面的实施例中，详细描述了本申请电池的各种测试结果。
本发明的一个方面提供了一种用于改善经受放气的电化学电池的可靠性的方法，方法包括提供包含阳极活性材料的凝胶阳极作为电池的活性阳极、碱性电解质和胶凝剂，其中，相对于阳极活性材料的总重量，约15wt％至约60wt％的阳极活性材料的粒径小于约75μm。
本发明的另一方面提供了一种用于增强电化学电池的放电性能的方法，方法包括提供凝胶状阳极作为电池的活性阳极，凝胶状阳极包括阳极活性材料、碱性电解质和胶凝剂，相对于阳极活性材料的总重量，约15wt％至约60wt％的阳极活性材料的粒径小于约75μm。
在用于改善电化学电池的可靠性和/或增强放电性能的方法的各个实施方式中，用于电化学电池的阳极如上所述。因此，在方法的各个实施方式中，电化学电池的阳极是凝胶阳极。在方法的各个实施方式中，凝胶阳极包括阳极活性材料，其中，相对于阳极活性材料的总重量，约15wt％至约60wt％的阳极活性材料的粒径小于约75μm。凝胶阳极进一步包括碱性电解质，其包含氢氧化物材料，胶凝剂和约10ppm至250ppm的烷氧基烷基磷酸酯表面活性剂。
以下实施例描述了本申请的各个实施方式。基于本申请提供的说明书或实施，在所附权利要求的范围内的其他实施方式对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，本说明书和实施例仅被认为是示例性的，本申请的范围和精神如实施例后的权利要求书所示。
实施例
在下面给出的实施例中，测试了本申请的电化学电池的dsc性能，跌落测试电流强度(跌落之前和之后)，部分放电放气和储存后的条件。
在下面给出的实施例中，根据本发明的改进制备了凝胶阳极和电化学电池。测试了电化学电池的dsc性能、部分放电的电池放气、未放电的电池放气，以及储存后的条件。
使用brookfield数字粘度计和特富龙涂层锭子#06以每分钟4转(rpm)的方式测量凝胶粘度，测量时，在记录粘度值之前，读数稳定5分钟以上。
如上所述，对于屈服应力值测量，分别在1.0rpm(r1)和0.5rpm(r2)下测量凝胶粘度值，使用以下公式计算屈服应力值：屈服应力值＝(r2-r1)/100。
实施例1-未放电的电池放气性能
使用锌合金粉末、koh电解质和相对于凝胶重量的63％的锌负载量来制备凝胶阳极。锌粉具有铋和铟作为主要合金元素，其浓度分别为约200ppm和200ppm。锌阳极的粒度分布包含高细(hf)粉末(即小于75微米或200目尺寸)，其最佳含量高于25wt％。在凝胶阳极中测试了两种抑制剂组合物，包括抑制剂a和抑制剂b，以确定其对性能和可靠性的影响。抑制剂a包括商业上以
研究了含有如上制备的凝胶阳极的电池的未放电电池特性。图1显示了用(i)30.5％koh与90ppm抑制剂a，(ii)32％koh与90ppm抑制剂a，以及(iii)32％koh与90ppm制得的lr20碱性电池的未放电放气比较。对于所有描述的电池，其他电池阳极成分(如锌的类型、胶凝剂和63％的锌负载)保持相同。如图1所示，在32％koh下，具有抑制剂a的未放电电池的平均放气低于具有抑制剂b的未放电电池的平均放气。通常预期，放气随着koh浓度的降低而增加。但是，图2显示，用抑制剂a在30.5％koh下未放电电池的放气至少等于用抑制剂b在32％koh制成的电池的放气。
实施例2-部分放电电池的放气性能
测试根据实施例1的说明制备的电池的部分放电放气。由于放电过程引起的锌阳极表面钝化氧化膜的击穿，预计部分放电后的电池放气相对于未放电电池的放气将增加。抑制剂可能在抑制局部放电中起到关键作用。图2显示了实施例1的lr20电池的部分放电电池的放气。观察到，在32％koh下，相对于具有抑制剂b，具有抑制剂a的部分放电电池的放气减少。此外，即使koh浓度降至30.5％，使用抑制剂a的部分放电电池的放气仍与使用32％koh的抑制剂b的电池的放气相同。
未放电的电池和部分放电的电池的放气抑制差异归因于锌阳极表面上抑制剂a和b形成的独特膜属性。
实施例3-玩具和便携式立体声测试性能
lr20电池在玩具测试中放电，其特征是每天放电2.2欧姆，持续一小时。图3示出了在玩具测试中测试时，具有变化的koh浓度的lr20电池以及实施例1中所述的抑制剂a和b对lr20电池性能的影响。观察到，在32％koh下，抑制剂a的玩具测试性能优于抑制剂b。在koh为30.5％时的抑制剂a，可以看到进一步的性能增强。如图3所示，在玩具测试中，抑制剂a的平均性能增强在32％koh下约为4％，在30.5％koh下约为5.9％。在便携式立体声测试中观察到类似的放电性能改善，其特征在于，每天两小时的600ma放电负载(图4)。如图4所示，在便携式立体声测试中，抑制剂a的性能增强在32％koh下约为2.3％，在30.5％koh下约为3.7％。
实施例4-抑制剂对电池可靠性的影响
抑制剂的类型也会影响滥用跌落测试结果。如图5所示，用标准锌制成的常规lr20电池(含有10％锌细颗粒，32％koh和60ppm的rm510制成)，无法通过跌落测试，要求最小安培数为4a才能通过该测试。相比之下，由hf型锌以30.5％koh制成并含有60ppm抑制剂b的lr20电池通过了测试。用高细锌在30.5％koh制成并含有60ppm抑制剂a的lr20电池，可以看到落下后安培的进一步改善。在图6中可以看到相应的玩具放电性能，在图7中显示了相应的部分放电电池放气。在30.5％koh和60ppm抑制剂浓度下，使用抑制剂a和b的性能和电池放气效果相当。
实施例5-表观密度对电池性能的影响
使用锌合金粉末、koh电解质和相对于凝胶重量66％的锌负载来制备凝胶阳极。锌粉具有铋和铟作为主要合金元素，其浓度分别为约200ppm和200ppm。锌阳极具有的粒度分布包含以高于28％hf的最佳水平的高细(hf)粉末(即小于75微米或200目尺寸)。测试了凝胶koh的浓度为30.5％。测试了各种抑制剂表面活性剂，包括
实施例6-lr20电池
图8和图9显示了lr20电池在71℃(160°f)下储存一周后未放电和部分放电的电池放气，显示出在电池中锌的表观密度增加的影响。图8和图9的数据显示，表观密度越高，电池放气越少，与用于抑制电池放气的抑制剂表面活性剂的种类无关。图10显示了未放电的lr20电池在85℃(185°)下储存两天后，锌表观密度的增加抑制了放气。
电化学电池可以根据美国国家标准协会(ansi)的方法进行测试，测试包括确定各种放电模式下的电池性能/寿命，包括电池脉冲放电、间歇性电池放电，或数字静态照相机(dsc，即重复施加1500mw(毫瓦)持续2秒，650mw持续28秒，每小时5分钟，直到电池电压达到1.05v的终点电压为止)。测试还包括通过在各种设备(如玩具、便携式立体声、数字音频和重工业手电筒(hift))中放电来确定电池的性能/寿命。lr20电池在astm重工业手电筒测试(hift)上放电，放电条件为1.5欧姆，15分钟有4分钟，8小时/天；在便携式立体声型测试中，放电条件为2小时/天，600ma。hift和便携式立体声测试中，lr20电池的平均放电性能如图11所示。可以看到，随着表观密度的增加，放电性能增强。
图12示出了对包括凝胶阳极的lr20电池性能的影响，高细锌在63％负载下，表观密度为2.77g/cc和3.00g/cc，在hift(1.5欧姆，15分钟中有4分钟，8小时/天)，便携式立体声音响(600毫安，2小时/天)，玩具(2.2欧姆h/d)，收音机(10欧姆4h/d)和轻工业手电筒(lift)(2.2欧姆，4分钟/小时，8小时/天)测试。图13中示出了相应的部分放电电池的放气，显示在表观密度为约3.0g/cc的电池中放气减少。请参照图12和图13，lr20电池的阳极凝胶中锌负载为63％，相对于凝胶的重量。锌粉具有铋和铟作为主要合金元素，其浓度分别为约200ppm和200ppm，测试了凝胶koh浓度为30.5％。
图14示出了对lr20电池的ansi性能测试的影响，lr20电池包括具有63％负载的hf锌的凝胶阳极，表观密度为2.77g/cc。显示了上述hift、便携式立体声、玩具、无线电和lift测试的平均性能。数据显示在图14中的锌粉以铋和铟为主要合金元素，其浓度分别约为200ppm和200ppm。图中的数据适用于90ppm的crodafost6a和90ppm的rhodafacrm510(含30.5％koh和32％koh)，以及90ppm的crodafost6a(32％koh)。
实施例7-lr14电池
根据实施例5中所述的程序制备lr14碱性电池，其中，高细锌具有63％的负载和2.77g/cc的表观密度。图15示出了lr14电池存储三个月后对ansi性能测试的影响。图15提供了便携式立体声(400ma，2小时/天至0.9v)，便携式照明(3.9欧姆，4分钟/小时，8小时/天至0.9v)，和玩具测试(3.9，1小时/天至0.8v)的平均性能。图16和图17分别示出了在图15中描述的电池的相应的未放电电池的放气和部分放电电池的放气。图15所示的30.5％koh的最佳lr14电池性能，与图16和17分别所示的相应的未放电电池和部分放电电池的放气的可靠性数据不违背。
尽管已经示出和描述了一些实施例，但是应当理解的是，在不偏离如所附权利要求所限定的更广泛的范围，根据本领域的普通技术还可以对实施例进行改变和修改。
本申请中示例性地描述的实施例可以在不存在本申请未具体公开的任何一个或多个元素，一个或多个限制的情况下适当地实施。因此，术语“包括”、“包含”、“含有”等应被广泛地阅读且不受限制。此外，本申请所采用的术语和表达已被用作描述的术语而非限制，使用这样的术语和表达不意味着排除所示出和描述的特征或其部分的任何等同形式，需要意识到在要求保护的范围内可以进行各种修改。此外，短语“基本上由……组成”应被理解为包括具体叙述的要素和不会实质性影响所要求保护的技术的基本和新颖特征的附加要素，短语“由...组成”不包括未说明的任何元素。
本申请不限于本说明书中描述的特定实施例，如本领域技术人员所显而易见，可以在不脱离其精神和范围的情况下进行许多修改和变型。除了本说明书列举的功能和方法之外，根据本申请的前述描述，本申请范围内的功能等效方法和组合物对本领域技术人员而言是显而易见的。这样的修改和变化也落入所附权利要求的范围内。本申请仅由所附权利要求的术语以及权利要求所赋予的全部等同范围来限制。应当理解的是，本申请公开的内容不限于特定的方法、试剂、化合物、组合物或生物系统，其当然可以变化。还应理解的是，本申请所使用的术语仅出于描述特定实施方式的目的，而无意于进行限制。
此外，在根据马库什组描述本申请的特征或方面的情况下，本领域技术人员将认识到，也根据马库什组的任何单个成员或成员的子组描述本申请。
如本领域技术人员所理解，出于任何和所有目的，特别是在提供说明书描述方面，本申请公开的所有范围还涵盖任何和所有可能的子范围或者子范围的组合。任何列出的范围都可以容易地识别为充分描述，可以将相同范围分解为至少相等的一半、三分之一、四分之一、五分之一、十分之一等。作为非限制性的示例，可以容易地将本申请讨论的每个范围分解为下三分、中三分和高三分。如本领域技术人员所理解，所有语言，如“最多”、“至少”、“大于”、“小于”等等，包括所列举的数字并指代随后可如上所述细分为子范围的范围。最后，如本领域技术人员所理解，范围包括每个单独的数值。
本说明书中提及的所有出版物、专利申请、授权专利和其他文件均通过引用并入本申请，如同每个单独的出版物、专利申请、授权专利或其他文件均被明确地、单独地指出通过引用整体并入本申请。当与本申请中的定义相抵触时，通过引用并入的文本中包含的定义被排除。
本发明可以包括但不限于以下字母段落中叙述的特征和特征的组合，应当理解的是，以下段落不应解释为限制所附权利要求的范围，或强制这些特征必须包含在权利要求中：
a.一种碱性电化学电池，包括：
阴极；
凝胶阳极，其包含阳极活性材料、碱性电解质、胶凝剂，以及约10ppm至250ppm的烷氧基烷基磷酸酯表面活性剂；和
设置在阴极和阳极之间的隔板；
其中：
阳极活性材料的表观密度为约2.60g/cc至约3.35g/cc；
相对于阳极活性材料的总重量，约15wt％至约60wt％的阳极活性材料的粒径小于约75μm；和
相对于阳极活性材料的总重量，约5wt％至约25wt％的阳极活性材料的粒径大于约150μm。
b.段落a的碱性电化学电池，其中，所述烷氧基烷基磷酸酯表面活性剂包含聚氧乙烯十三烷基醚磷酸酯。
c.段落a或段落b的碱性电化学电池，其中，电解质的氢氧化物的浓度为约24wt％至约36wt％。
d.段落a-c中任一碱性电化学电池，其中，凝胶阳极包含约0.4wt％至约1.0wt％的胶凝剂。
e.段落a-d中任一碱性电化学电池，其中，所述胶凝剂包含交联聚丙烯酸。
f.段落a-e中任一碱性电化学电池，其中，阳极活性材料包含锌合金。
g.段落f的碱性电化学电池，其中，锌合金包含锌、铟和铋。
h.段落f或段落g的碱性电化学电池，其中，锌合金包含约130ppm至约270ppm的铋。
i.段落f-h中任一项碱性电化学电池，其中，所述锌合金包含约130ppm至约270ppm的铟。
j.段落f-1中任一碱性电化学电池，其中，相对于阳极的总重量，锌合金以约62wt％至约72wt％的存在于阳极中。
k.段落f-j中任一碱性电化学电池，其中，相对于阳极活性材料的总重量，小于10wt％的阳极活性材料的粒径小于约45微米。
l.段落f-k中任一碱性电化学电池，其中，相对于阳极活性材料的总重量，约20wt％至约50wt％的阳极活性材料的粒径小于约75μm。
m.段落f-l中任一碱性电化学电池，其中，所述碱性电解质包含约26wt％至约36wt％的氢氧化钾。
n.段落f-m中任一碱性电化学电池，其中，烷氧基烷基磷酸酯表面活性剂包括聚氧乙烯十三烷基醚磷酸酯；和
o.段落f-n中任一碱性电化学电池，其中，碱性电化学电池为lr14电池或lr20电池。
p.一种用于碱性电化学电池的凝胶阳极，凝胶阳极包括：
表观密度为约2.60g/cc至约3.35g/cc的阳极活性材料，其中，相对于阳极活性材料的总重量，约15wt％至约60wt％的阳极活性材料的粒径小于约75μm，相对于阳极活性材料的总重量，约5％至约25％的阳极活性材料的粒径大于约150μm；
碱性电解质；
胶凝剂；和
约10ppm至250ppm的烷氧基烷基磷酸酯表面活性剂。
q.段落p的凝胶阳极，其中，所述烷氧基烷基磷酸酯表面活性剂包括聚氧乙烯十三烷基醚磷酸酯。
r.段落p或段落q的凝胶阳极，其中，碱性电解质包含浓度约24％至约36％的氢氧化物。
s.段落p-r中任一凝胶阳极，包含约0.4wt％至约1.0wt％的胶凝剂。
t.段落p-s中任胶凝阳极，其中，所述胶凝剂包含交联聚丙烯酸。
u.段p-t中任一凝胶阳极，其中，所述阳极活性材料包含锌合金。
v.段落u的凝胶阳极，其中，锌合金包含锌、铟和铋。
w.段落u或段落v的凝胶阳极，其中，锌合金包含约130ppm至约270ppm的铋。
x.段落u-w中任一凝胶阳极，其中，所述锌合金包含约130ppm至约270ppm的铟。
y.段落u-x中任一凝胶阳极，其中，相对于阳极的总重量，锌合金以约62wt％至约72wt％存在于阳极中。
z.段落p-y中任一凝胶阳极，其中，相对于阳极活性材料的总重量，小于10wt％的阳极活性材料的粒径小于约45微米。
aa.段落p-z中任一凝胶阳极，其中，相对于阳极活性材料的总重量，约20wt％至约50wt％的阳极活性材料的粒径小于约75μm。
ab.段落p-aa中任一凝胶阳极，按重量计，碱性电解质包含约26％至约36％的氢氧化钾；和
ac.段落p-ab中任一凝胶阳极，烷氧基烷基磷酸酯表面活性剂包括聚氧乙烯十三烷基醚磷酸酯；和
在所附权利要求中阐述了其他实施例。
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