用于电化学电池的端帽组件的制作方法_2

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有的水分含量在约2.5%至约5%的范围内,更优选地在约2.8%至约4.6%的范围内。
[0022]可用于阴极12的粘合剂的示例包括聚乙烯、聚丙烯酸、或氟碳树脂,诸如PVDF或PTFE。聚乙烯粘合剂的一个示例以商品名COATHYLENE HA-1681出售(购自Hoechst或DuPont)。
[0023]其它阴极添加剂的示例描述于例如美国专利5,698,315,5, 919,598和5,997,775以及美国专利申请10/765,569,这些专利均以引用方式并入。
[0024]阴极12内电化学活性阴极材料的量可称为阴极负载。阴极12的负载可根据蓄电池中使用的电化学活性阴极材料以及蓄电池的电池尺寸而变化。例如,带有二氧化锰电化学活性阴极材料的AA蓄电池可具有至少9.0克二氧化锰的阴极负载。阴极负载可为例如至少约9.5克二氧化锰。阴极负载可为例如介于约9.7克和约11.5克二氧化锰之间。阴极负载可为约9.7克至约11.0克二氧化锰。阴极负载可为约9.8克至约11.2克二氧化锰。阴极负载可为约9.9克至约11.5克二氧化锰。阴极负载可为约10.4克至约11.5克二氧化锰。对于AAA蓄电池,阴极负载可为约4.0克至约6.0克二氧化锰。对于AAAA蓄电池,阴极负载可为约2.0克至约3.0克二氧化锰。对于C蓄电池,阴极负载可为约25.0克至约29.0克二氧化锰。对于D蓄电池,阴极负载可为约54.0克至约70.0克二氧化锰。
[0025]阳极14可由至少一种电化学活性阳极材料、胶凝剂和微量添加剂诸如有机和/或无机放气抑制剂形成。电化学活性阳极材料可包括锌;镉;铁;金属氢化物,诸如AB5 (H)、AB2⑶、以及A2B7⑶;它们的合金;以及它们的混合物。
[0026]阳极14内电化学活性阳极材料的量可称为阳极负载。阳极14的负载可根据蓄电池中使用的电化学活性阳极材料以及蓄电池的电池尺寸而变化。例如,带有锌电化学活性阳极材料的AA蓄电池可具有至少约3.3克锌的阳极负载。阳极负载可为例如至少约4.0克、约4.3克、约4.6克、约5.0克、或约5.5克锌。阳极负载可介于约4.0克和5.5克锌之间。阳极负载可介于约4.2克和5.2克锌之间。例如带有锌电化学活性阳极材料的AAA蓄电池可具有至少约1.9克锌的阳极负载。例如,阳极负载可具有至少约2.0克或约2.1克锌。例如带有锌电化学活性阳极材料的AAAA蓄电池可具有至少约0.6克锌的阳极负载。例如,阳极负载可具有至少约0.7克至约1.0克锌。例如带有锌电化学活性阳极材料的C蓄电池可具有至少约9.5克锌的阳极负载。例如,阳极负载可具有至少约10.0克至约15.0克锌。例如带有锌电化学活性阳极材料的D蓄电池可具有至少约19.5克锌的阳极负载。例如,阳极负载可具有至少约20.0克至约30.0克锌。
[0027]可使用的胶凝剂的示例包括聚丙烯酸;与二乙烯基乙二醇的聚烯基醚交联的聚丙烯酸,诸如Carbopol (丙烯酸聚合物);接枝淀粉材料;聚丙烯酸的盐;羧甲基纤维素;羧甲基纤维素的盐(例如,羧甲基纤维素钠);或它们的组合。阳极可包括放气抑制剂,放气抑制剂可包含无机材料诸如铋、锡、或铟。另选地,放气抑制剂可包含有机化合物诸如磷酸酯、离子表面活性剂或非离子表面活性剂。
[0028]电解质可分散于整个阴极12、阳极14和分隔体16。电解质包含水性溶液中的离子传导性组分。离子传导性组分可为氢氧化物。氢氧化物可为例如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化铯、以及它们的混合物。离子传导性组分也可包含一种盐。盐可为例如氯化锌、氯化铵、高氯酸镁、溴化镁、以及它们的混合物。离子传导性组分的浓度可根据蓄电池设计及其期望的性能进行选择。含水碱性电解质可包含在水溶液中的氢氧化物作为离子传导性组分。电解质内的氢氧化物的浓度基于电解质的总重量计可为约0.25至约0.35,或约25%至约35%。例如,电解质的氢氧化物浓度基于电解质的总重量计可为约0.25至约0.32,或约25%至约32%。含水碱性电解质还可包含溶解于其中的氧化锌(ZnO)。ZnO可用于抑制阳极内的锌腐蚀。电解质内包含的ZnO的浓度按电解质重量计可为小于约3%。例如ZnO浓度可为电解质的约I重量%至约3重量%。
[0029]例如AA碱性蓄电池内的含水碱性电解质总重量可为约3.0克至约4.0克。例如AA蓄电池内的电解质重量优选地可为约3.3克至约3.8克。例如AA蓄电池内的电解质重量更优选地可为约3.4克至约3.6克。例如AAA碱性蓄电池内的含水碱性电解质总重量可为约1.0克至约2.0克。例如AAA蓄电池内的电解质重量优选地可为约1.2克至约1.8克。例如AA蓄电池内的电解质重量更优选地可为约1.4克至约1.6克。
[0030]分隔体16包含可润湿的或被电解质润湿的材料。据称材料在如下情况下被液体润湿:当液体和表面之间的接触角小于90°时或当液体趋于横跨表面自发铺开时;这两种情况通常共存。分隔体16可包括织造或非织造的纸材或织物。分隔体16可包括例如一层赛璐玢混合一层非织造材料。分隔体也可包括附加的非织造材料层。分隔体材料可为薄的。分隔体例如可具有小于150微米的干燥厚度。分隔体例如可具有小于100微米的干燥厚度。分隔体优选地具有约70微米至约90微米,更优选地约70微米至约75微米的干燥厚度。分隔体16具有40g/m2或更小的基重。分隔体优选地具有约15g/m2至约40g/m2,还更优选地约20g/m2至约30g/m2的基重。分隔体16可具有透气率值。分隔体16可具有如ISO 2965中所定义的透气率值。分隔体16的透气率值可为约2000cm3/cm2.minilkPa至约5000cm3/cm2.minOlkPa。分隔体16的透气率值可为约3000cm3/cm2.minilkPa至约4000cm3/cm2 ^minilkPa0 分隔体 16 的透气率值可为约 3500cm3/cm2 ^minOlkPa至约 3800cm3/cm2.minOlkPa。
[0031]参见图2,用于碱性蓄电池10的端帽组件26包括集流体20、密封件22、以及端帽24。端帽组件26可在将蓄电池压接闭合之前插入到蓄电池10的外壳18的开口端中。端帽组件26帮助将蓄电池10的内容物保持在外壳18内。集流体20将电子从蓄电池10的阳极14传导通过例如装置的外部电路并且到达阴极12。端帽24电连接到蓄电池10的集流体20。密封件22在蓄电池10的外壳18和端帽24之间提供绝缘阻隔。
[0032]集流体20可被制成适合由本领域内的任何已知方法设计的具体蓄电池的任何形状。集流体20可具有例如钉样形状。集流体20可具有柱状主体32和定位在柱状主体32的一个端部处的头部34。集流体20的头部34具有顶部表面58和底部表面60。集流体20可由金属例如锌、铜、黄铜、银、或任何其它合适的材料制成。集流体20可任选地镀有锡、锌、铋、铟、或另一种在集流体20和(例如)阳极14之间具有低电接触电阻和抑制气体形成能力的合适材料。
[0033]密封件22可通过将聚合物诸如聚酰胺、聚丙烯、聚醚聚氨酯等;聚合物复合物;以及它们的混合物注塑成具有预定尺寸的形状来制备。密封件22可由例如尼龙6,6 ;尼龙6,10 ;尼龙6,12 ;聚丙烯;聚醚聚氨酯;共聚物;以及它们的复合物和混合物制成。示例性注塑方法包括冷流道法和热流道法。密封件22可包含其它已知的功能材料,诸如增塑剂、结晶成核剂、抗氧化剂、模具剥离剂、润滑剂、以及抗静电剂。密封件22也可涂覆有密封剂。密封件22可在于蓄电池10内使用之前被润湿。密封件22例如可具有约1.0重量百分比至约9重量百分比的含水量,这取决于密封件材料。
[0034]密封件22包括中心圆柱体部分或毂36。中心毂36具有顶部表面48和底部表面50。中心毂36可具有圆柱体形状。中心毂36可具有外径。中心毂36可具有高度H。中心毂36的底部表面50可包括凹陷部(未示出)。
[0035]中心毂的外径将取决于蓄电池尺寸。AA蓄电池的中心毂的直径可为例如至少约3.40mm至约3.70mm、至少约3.50mm至约3.60mm、或约3.55mm。AAA蓄电池的中心穀的直径可为例如至少约2.9mm至约3.95mm、至少约2.95mm至约3.87mm、至少约3.0mm至约3.125mm。AAAA蓄电池的中心毂的直径可为例如至少约2.90mm至约3.20mm、至少约2.97mm至约3.12mm、或约3.05mm。C蓄电池和D蓄电池的中心毂的直径可为例如至少约3.40mm至约 3.70mm。
[0036]中心毂36的高度H将取决于蓄电池尺寸。AA蓄电池的中心毂的高度可为例如至少约 1.50mm 至约 5.50mm、至少约 1.65mm 至约 1.85mm、约 2.0mm 至约 2.20mm、或约 4.90mm 至约5.25mm。AAA蓄电池的中心穀的高度可为例如至少约2.75mm至约4.50mm、至少约2.80mm至约3.0mm、或至少约4.20mm至约4.45mm。AAAA蓄电池的中心毂的高度可为例如至少约2.25mm至约2.60mm、或至少约2.35mm至约2.55mm。C蓄电池的中心穀的高度可为例如至少约6.15mm至约6.65mm、或约6.25mm至约6.50mm。D蓄电池的中心穀的高度可为例如至少约 6.50mm 至约 7.25mm、或约 6.75mm 至约 7.20mm。
[0037]中心毂36可包括开口 38。集流体20可插入且穿过中心毂36的开口 38。集流体20可插入且穿过中心毂36的开口 38,使得在集流体20的头部34的底部表面和密封件22的中心毂36的顶部表面48之间存在间隙52。间隙52可称为毂-钉间隙(boss-to-nailgap) ο
[0038]当集流体20插入且穿过中心毂36的开口 38时,集流体20的材料表面和密封件22的材料表面的接合部将具有静摩擦系数。静摩擦系数应使得集流体20在蓄电池10的外壳18被压接在端帽组件上的期间或之后不移动。静摩擦系数还可有助于减少可能发生在蓄电池10的集流体
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