专利名称：电化学电池的平衡的制作方法
技术领域：
本发明涉及电池。
电池，例如碱电池，通常用作能源。一般的说，碱电池具有阴极、阳极、隔离器和电解液。阴极一般由二氧化锰、碳颗粒和黏合剂制成。阳极由包括锌颗粒的凝胶构成。隔离器通常被设置在阴极和阳极之间。散布在整个电池中的电解液可以是氢氧化物溶液。
本发明涉及电池，例如碱电池，其具有相对于二氧化锰与/或锌颗粒的数量的大量的电解液。这些电池具有好的性能特性。例如，其具有在高的放电速率，例如至少等于一小时放掉电池的容量(以安培-小时为单位)的放电速率下的高的能量输出。所述电池可以具有许多工业标准尺寸，例如AA，AAA，AAAA，C或D。
一方面，本发明的特征在于一种具有阴极、阳极、电解液和设置在阴极和阳极之间的隔离器的碱电池。所述阴极包括二氧化锰，阳极包括锌颗粒。二氧化锰对电解液的重量比从大约2.2到大约2.9，锌颗粒对电解液的重量比为从大约0.9到大约1.25。这些比以通过阳极、阴极和隔离器散布的电解液的数量为基础。
在另一方面，本发明的特征在于一种碱电池，其具有阳极、阴极、电解液和设置在阴极和阳极之间的隔离器。所述阴极包括二氧化锰，阳极包括锌颗粒。二氧化锰对电解液的重量比从大约2.5到大约2.9，锌颗粒对电解液的重量比为从大约1.1到大约1.25。
在另一方面，本发明的特征在于一种碱电池，其具有阳极、阴极、电解液和设置在阴极和阳极之间的隔离器。所述阴极包括二氧化锰，阳极包括锌颗粒。二氧化锰对电解液的重量比从大约2.5到大约2.65，锌颗粒对电解液的重量比为从大约0.9到大约1.2。
本发明还涉及一种AA碱电池，按照cc照相试验(cc photo test)，其在放电到1V之前至少给出150个脉冲(下面说明)，按照1W连续放电试验(1 watt continuous test)，其在放电到1V之前至少大约经过0.6小时的连续放电(下面说明)，按照脉冲试验(pulsedtest)，其在放电到1V之前至少经过大约1.6小时的放电(下面说明)，并且/或者按照0.5W rm试验(halfwatt rm test)，在放电到1.1V之前至少大约经过1.5小时的放电(下面说明)。
本发明还涉及一种AAA碱电池，按照0.5W连续放电试验，其在放电到1V之前至少大约经过0.65小时的连续放电(下面说明)，按照脉冲试验，其在放电到1V之前至少大约经过0.35小时的放电(下面说明)，按照0.5W rm试验，在放电到1.1V之前至少大约经过0.4小时的放电(下面说明)，并且/或者按照1/4W rm试验，其在放电到1.1V之前至少大约经过2小时的连续放电(下面说明)。
隔离器可以包括无纺无膜材料和沿着第一种材料的表面设置的第二无纺无膜材料。隔离器可以没有膜层或被设置在无纺无膜材料之间的黏合剂层。膜材料指的是其中孔的平均尺寸小于大约0.5微米的材料，而无膜材料指的是其中孔的平均尺寸至少是大约0.5微米的材料。
阴极可以包括二氧化锰和非合成的非展开的石墨颗粒，其使用Sympatec HELIOS分析仪测量的最大的平均颗粒尺寸大约为20微米。对于给定的石墨颗粒试样，平均颗粒尺寸是试样体积的一半具有的一种较小的颗粒尺寸。
“非合成的石墨颗粒”指的是不使用工业的或者实验室的石墨化处理而制备的石墨颗粒。
“非展开的石墨颗粒”指的是没有经过工业的或实验室展开处理的石墨颗粒。
阴极可以具有从大约21％到大约28％的孔隙率。阴极的孔隙率相应于未被固体材料，例如二氧化锰、碳颗粒和黏合剂占据的阴极的相对体积。
阳极可以具有由液体或固体材料占据的每立方厘米的阳极体积从大约2克锌颗粒到大约2.45克锌颗粒的孔隙率。
电池可以是AA或AAA电池，当按照cc照相试验、1W连续试验、0.5W连续试验、脉冲试验、0.5W rm试验和/或1/4W rm试验进行试验时，表现出良好的结果，这些试验如下所述。
本发明的其它的特点和优点从下面对其优选实施例的说明和权利要求可以清楚地看出。
附图
中的图是电池的截面图。
优选的电池是碱电池，其具有从大约2.2到大约2.9的二氧化锰对电解液的重量比，和从大约0.9到大约1.25的锌颗粒对电解液的重量比。在一些实施例中，二氧化锰对电解液的重量比是从大约2.5到大约2.9，锌颗粒对电解液的重量比是从大约1.1到大约1.25。在其它的实施例中，二氧化锰对电解液的重量比是从大约2.5到大约2.65，锌颗粒对电解液的重量比是从大约0.9到大约1.2。这些重量比基于在阴极、阳极和隔离器中散布的电解液的数量。
参看附图，所示的电池10具有阴极12，阳极14，隔离器16，和阴极12的外径相接的外壁18和绝缘层26。电池10还包括通过密封件22进入阳极14的阳极集电器20。阳极集电器20的上部和作为电池10的负的外部端子的负端帽24相连。层26可以由不导电材料制成，例如可热缩的塑料。此外，在电池10中散布有电解液。
阴极12可以包括在电池阴极中使用的任何标准形式的二氧化锰。这种二氧化锰的销售商包括Kerr McGee，Co.，Broken HillProprietary，Chen Metals，Co.，Tosoh．Delta Manganese，MitsuiChemicls和JMC。
在一些实施例中，阴极12可以具有从大约8.9克到大约9.8克的二氧化锰。在这些实施例中，阴极12较好包括从大约9.3克到大约9.8克的二氧化锰，包括从大约9.4克到大约9.65克的二氧化锰更好，并且最好包括从大约9.45克到大约9.6克的二氧化锰。
在其它的实施例中，阴极12可以具有从大约4克到大约4.3克的二氧化锰。包括从大约4.05克到大约4.25克的二氧化锰更好，并且最好包括从大约4.1克到大约4.2克的二氧化锰。
一般地说，阴极12还包括碳颗粒。这些碳颗粒可以是在电池的阴极中使用的标准的碳颗粒。颗粒的尺寸仅由阴极12的尺寸限制。它们可以是合成的或者非合成的，并且它们可以是扩展的或非扩展的。
在一些实施例中，碳颗粒是非合成的非扩展的碳颗粒。在这些实施例中，碳颗粒较好具有小于大约20微米的平均颗粒尺寸，从大约2微米到大约12微米更好，从大约5微米到大约9微米最好，其中使用Sympatec HELIOS分析仪测量。非合成的非扩展的石墨颗粒例如可以从Brazilian Nacionl de Grafite(Itapecirica，MG Brazil)获得。
在阴极12内的碳颗粒的数量应当足够高，以便改善阴极12的导电性，同时对电池10的能量容量具有最小的影响。在一些实施例中，阴极12较好包括从大约4重量百分比到大约10重量百分比的碳颗粒，包括从大约5重量百分比到大约9重量百分比的碳颗粒更好，包括从大约6重量百分比到大约8重量百分比的碳颗粒最好。这些重量百分比相应于电解液未被扩散进入阴极12中时的情况下的。
在一些实施例中，阴极12可以还包括黏合剂。用于阴极12的黏合剂的例子包括聚乙烯粉末，聚丙烯酰胺，卜特兰水泥和碳氟树脂，例如PVDF和PTFE。在一些实施例中，阴极12包括商标为coathylene HA-1681(Hoescht)的固态聚乙烯黏合剂。
当阴极12包括黏合剂时，黏合剂较好地占阴极12的1重量百分比，占从阴极12的大约0.1到大约0.5重量百分比更好，占从阴极12的大约0.3重量百分比最好。这些重量百分比相应于电解液未被扩散进入阴极12中时的情况下的。
阴极12可以包括其它的添加剂。这些添加剂的例子在美国专利5342712中披露了，该专利在此列为参考。在一些实施例中，阴极12较好包括从大约0.2到大约2重量百分比的TiO2，更好是包括0.8重量百分比的TiO2。
阴极12可以是一种材料制成的一个片状元件。此外，阴极12可以由许多阴极片状元件构成，它们相互在各自的顶上被叠放在一起。在每种情况下，在制造过程中，阴极片状元件可以首先混合二氧化锰、碳颗粒和选择使用的黏合剂。对于使用多于一个片状元件的实施例，混合物可被挤压而形成片状元件。这些片状元件使用标准的工艺被装入电池10中。例如，在一种工艺中，一个芯杆被置于电池10的中心空腔内，使用冲压器挤压最顶部的片状元件。当使用这种工艺时，壁18的内部可以具有沿着壁18的圆周以一定间隔设置的垂直的脊部。这些脊部可以帮助把阴极12固定在电池10内。
在阴极12由一个片状元件构成的实施例中，可以把粉末直接放入电池10内。可以在其中设置一个保持环，使一个挤压杆通过所述保持环，把粉末压实，从而形成阴极12。
在一些实施例中，可以在壁18和阴极12之间设置一层导电材料。这层导电材料可以沿着壁18的内表面、沿着阴极12的外圆周或者沿着所述的内表面和所述的外圆周设置。一般地说，所述导电层由含碳的材料制成。这种材料包括I.B 1000(Timcal)，Eccocoat 257(W.R.Grace & Co.)，Electrodag 109(Acheson Industries，Inc.)，Electrodag 112(Acheson)和EB005(Acheson)。用于提供所述导电层的方法例如在加拿大专利1263697中披露了，该专利在此列为参考。
当阴极12利用挤压工艺被设置在电池10中时，在壁18和阴极12之间提供导电层可以减少用于把片状元件设置在电池10中的压力。因而，可以使阴极12的孔隙率相当高而不使片状元件被压碎或者压裂。如果阴极12的孔隙率太低，在散布的阴极12内的电解液不足，因而减少电池的效率。因此，阴极12的孔隙率应当为从大约21％到大约28％，从大约25％到大约27％更好，最好是大约26％。
阳极14可以由在电池阳极中使用的任何标准的颗粒尺寸的材料制成。通常，阳极14由一种锌凝胶制成，其中包括锌颗粒、凝胶剂和少量的添加剂，例如气体抑制剂。此外，在阳极14中散布有一部分电解液。
在一些实施例中，阳极14较好包括大约3.7-4.25克锌颗粒，更好包括大约3.8-4.15克锌颗粒，最好包括大约3.9-4.05克锌颗粒。
在一些实施例中，阳极14较好包括大约1.5-1.9克锌颗粒，更好包括大约1.55-1.85克锌颗粒，最好包括大约1.65-1.75克锌颗粒。
在一些实施例中，阳极14较好包括大约64-76重量百分比的锌颗粒，更好包括大约66-74重量百分比的锌颗粒，最好包括大约68-72重量百分比的锌颗粒。这些重量百分比是当电解液散布在阳极14中的情况下的重量百分比。
如果阳极14的孔隙率太高，则电池10的能量容量被减少，但是，如果阳极的孔隙率太低，则散布在阳极14内的电解液的数量不足。因此，在一些实施例中，阳极14较好包括每立方厘米的阳极体积大约2-2.45克锌颗粒，更好的孔隙率为每立方厘米的阳极体积大约2.1-2.35克锌颗粒，最好的孔隙率为每立方厘米的阳极体积大约2.15-2.3克锌颗粒。
一般地说，阳极14包括一种或几种凝胶剂。所述凝胶剂包括聚丙烯酸，嫁接的淀粉材料，聚丙烯酸的盐类，聚丙烯酸脂，羧甲基纤维素，或者它们的组合物。所述聚丙烯酸的例子四有Carbopol 940(B.F.Goodrich)和Plygel 4p(3V)，嫁接的淀粉材料的例子有Waterlock A221(Grain Processing Corporation，Muscatine，IA)。聚丙烯酸的盐类的例子有CL15(Allied Colloids)。在一些实施例中，阳极14较好包括大约0.2-1，更好为大约0.4-0.7重量百分比的总的凝胶剂，最好包括大约0.5-0.6重量百分比的总的凝胶剂。这些重量百分比是当电解液散布在阳极14中的情况下的重量百分比。
阳极14还可以包括气体抑制剂。这些气体抑制剂可以是无机材料，例如铋、锡、铅和铟。此外，气体抑制剂可以是有机化合物，例如磷酸酯，离子表面活性剂或非离子表面活性剂。离子表面活性剂的例子例如在美国专利4777100中披露了，该专利在此列为参考。
隔离器16可以具有电池隔离器的常规结构。在一些实施例中，隔离器16由两层无纺无膜材料制成，其中一层沿着另一层的表面设置。为了使隔离器16的体积最小同时又提供高效率的电池，每层无纺无膜的材料可以具有大约每平方米54克的基本重量，厚度在干燥时大约5.4密耳，在湿时厚度大约10密耳。在这些实施例中，隔离器最好不包括有膜的材料层或者在无纺无膜层之间的黏合剂层。一般地，这些层基本上没有填充物，例如无机颗粒。
在另一些实施例中，隔离器16包括具有一层无纺材料的赛璐玢外层。隔离器16还包括无纺材料制成的附加层。赛璐玢层可以和阴极12或阳极14相邻。最好是，无纺材料包括大约78-82重量百分比的PVA和大约18-22重量百分比的具有少量表面活性剂的人造纤维。所述无纺材料可以从商标为PA36的PDM得到。
散布在电池10内的电解液可以是在电池中使用的任何常规的电解液。电解液一般是一种氢氧化物的水溶液。所述氢氧化物水溶液例如包括氢氧化钾溶液和氢氧化钠溶液。在一些实施例中，电解液是一种包括大约33-38重量百分比的氢氧化钾的氢氧化钾水溶液。
散布在阴极12、阳极14和隔离器16当中的电解液的数量可以是这样的，使得二氧化锰对电解液的重量比和锌颗粒对电解液的重量比处于上面所述的范围内。
在一些实施例中，电池10较好包括大约3.4-3.9克电解液，更好包括大约3.45-3.65克电解液，最好包括大约3.5-3.6克电解液。
在另一些实施例中，电池10较好包括大约1.6-1.9克电解液，更好包括大约1.65-1.85克电解液，最好包括大约1.7-1.8克电解液。
电池可以是AA或AAA电池，当按照cc照相试验、1W连续试验、0.5W连续试验、脉冲试验、0.5W rm试验和/或1/4W rm试验进行试验时，这些电池表现出良好的结果。这些试验在下面说明。
电池10可以是AA电池，或者是按照cc照相试验能够提供良好性能的电池(如下所述)。例如，当按照cc照相试验被放电到1V时，AA电池能够至少给出150个脉冲、至少大约175个脉冲、至少大约185个脉冲或者至少大约200个脉冲。当按照cc照相试验被放电到0.8V时，AA电池能够至少给出350个脉冲、至少大约375个脉冲、至少大约385个脉冲或者至少大约400个脉冲。
电池10可以是按照1W连续试验(下面说明)能够提供良好性能的AA电池。例如，当按照1W连续试验被放电到1V时，这种AA电池可以给出至少大约0.6小时、至少大约0.65小时、至少大约0.7小时或者至少大约0.75小时。当按照1W连续试验被放电到0.8V时，这种AA电池可以给出至少大约0.95小时、至少大约1小时、至少大约1.05小时或者至少大约1.1小时。
电池10可以是按照脉冲试验(下面说明)能够提供良好性能的AA电池。例如，当按照脉冲试验被放电到1V时，这种AA电池可以给出至少大约1.6小时、至少大约1.75小时、至少大约2小时或者至少大约2.15小时的放电。当按照脉冲试验被放电到0.8V时，这种AA电池可以给出至少大约2.75小时、至少大约3小时、至少大约3.25小时或者至少大约3.3小时的放电。
电池10可以是按照0.5W rm试验(下面说明)能够提供良好性能的AA电池。例如，当按照0.5W rm试验被放电到1.1V时，这种AA电池可以给出至少大约1.5小时、至少大约2.小时、至少大约2.5小时或者至少大约2.65小时的放电。当按照0.5W rm脉冲试验被放电到0.9V时，这种AA电池可以给出至少大约2.9小时、至少大约3小时、至少大约3.25小时或者至少大约3.4小时的放电。
电池10可以是按照0.5W连续试验(下面说明)能够提供良好性能的AAA电池。例如，当按照0.5W连续试验被放电到1V时，这种AAA电池可以给出至少大约0.65小时、至少大约0.7小时、至少大约0.75小时或者至少大约0.8小时的放电。当按照0.5W连续试验被放电到0.9V时，这种AAA电池可以给出至少大约0.9小时、至少大约0.95小时、至少大约1.0小时或者至少大约1.05小时的放电。
电池10可以是按照脉冲试验(下面说明)能够提供良好性能的AAA电池。例如，当按照脉冲试验被放电到1V时，这种AAA电池可以给出至少大约0.35小时、至少大约0.4小时、至少大约0.45小时或者至少大约0.5小时的放电。当按照脉冲试验被放电到0.9V时，这种AAA电池可以给出至少大约0.65小时、至少大约0.7小时、至少大约0.75小时或者至少大约0.8小时的放电。
电池10可以是按照0.5W rm试验(下面说明)能够提供良好性能的AAA电池。例如，当按照0.5W rm试验被放电到1.1V时，这种AAA电池可以给出至少大约0.4小时、至少大约0.45小时、至少大约0.5小时或者至少大约0.55小时的放电。当按照0.5W rm脉冲试验被放电到0.9V时，这种AAA电池可以给出至少大约0.9小时、至少大约0.95小时、至少大约1小时或者至少大约1.05小时的放电。
电池10可以是按照1/4W rm试验(下面说明)能够提供良好性能的AAA电池。例如，当按照1/4W rm试验被放电到1.1V时，这种AAA电池可以给出至少大约2小时、至少大约2.1小时、至少大约2.2小时或者至少大约2.3小时的放电。当按照1/4W rm脉冲试验被放电到0.9V时，这种AAA电池可以给出至少大约3.1小时、至少大约3.25小时、至少大约3.4小时或者至少大约3.5小时的放电。
例1利用下述元素制备AA电池。阴极包括大约9.487克的二氧化锰(Kerr-McGee，Co.)，大约0.806克的非合成的未扩展的石墨，其具有大约7微米的平均颗粒尺寸(Brazilian Nacional de Grafite)，和大约0.3重量百分比的coathylene HA-1681。阳极包括大约3.976克锌颗粒，大约50ppm关于锌的表面活性剂(RM510，RhonePoulenc)，和大约0.5总重量百分比的胶凝剂(Carbopol 940和A221)。阴极的孔隙率大约为26％，阳极的孔隙率大约为每立方厘米阳极2.173克锌。隔离器是两层结构，其中每层由无纺材料制成，包括大约为57重量百分比的PVA纤维(在6毫米时大约为0.5但尼尔)，大约为30重量百分比的纤维素纤维(在6毫米时大约为1.5但尼尔)，和大约为13重量百分比的PVA黏合剂。在干燥时每层的厚度大约为5.4密耳，在潮湿时厚度大约为10密耳。每层的基本重量大约为每平方米54克。隔离器不包括黏合剂，并且每层基本上没有任何填充剂。电池还包括大约3.598克的氢氧化钾的水溶液(大约35.5重量百分比的氢氧化钾)。在电池的外壁和阴极的外圆周之间设置有EB005(Acheson)的薄的涂层。
所述的AA电池被在温度范围大约为20.1℃-22.1℃的环境中存放5天。所述AA电池按照以下步骤被存放通常检查每个电池是否泄漏或损坏，并进行标识，使得在整个试验过程中可以被识别。电池在托盘中被平放，使得相互不发生物理接触。托盘由耐热和耐电解的材料制成。托盘在周围环境中被存放1天，此后，被置于一个预先加热的室内。托盘被这样放置，使得和室壁、上下托盘或相邻的托盘之间至少具有大约5cm(2英寸)的距离。下面表l所示的24小时的试验过程被重复进行14天。
托盘被从室中取出，并用肉眼检查每个电池是否泄漏或损坏。
表1
接着对各个AA电池进行以下的试验，每个试验在大约为20.1-22.1℃下进行。
一个AA电池从大约为1.6V的开路电压在恒定的电流下被放电，放电条件为每天1小时，每分钟10秒钟(“cc照相试验”)。在202个脉冲后AA电池达到1V，在443个脉冲后AA电池达到0.8V。
一个AA电池从大约1.6V的开路电压下以1W的功率被连续地放电(“1W连续试验”)。该电池在大约0.75小时后达到1V，在1小时之后达到0.8V。
一个AA电池从大约1.6V的开路电压下以在1W(3秒脉冲)和0.1W(7秒脉冲)之间交替地速率放电(“脉冲试验”)。该电池在大约2.16小时后达到1V，在大约3.72小时后达到0.8V。
一个AA电池从大约1.6V的开路电压下以每小时15分钟0.5W的条件放电(“0.5W rm试验”)，该电池在大约1.87小时后达到1.1V，在大约3.34小时后达到0.9V。
例2制备AAA电池。阴极12包括大约4.155克的二氧化锰(Kerr-McGee，Co.)，大约0.353克的非合成的未扩展的石墨，其具有大约7微米的平均颗粒尺寸(Brazilian Nacional de Grafite)和大约0.3重量百分比的coathylene HA-1681。阳极14包括大约1.668克锌颗粒，大约50ppm关于锌的表面活性剂(RM510，Rhone Poulenc)，和大约0.5总重量百分比的胶凝剂(Carbopol 940和A221)。阴极的孔隙率大约为26％，阳极的孔隙率大约为每立方厘米阳极2.266克锌。隔离器包括由无纺材料制成的两层，隔离器是两层结构，每层由无纺材料制成，包括大约为57重量百分比的PVA纤维(在6毫米时大约为0.5但尼尔)，大约为30重量百分比的纤维素纤维(在6毫米时大约为1.5但尼尔)，和大约为13重量百分比的PVA黏合剂。在干燥时每层的厚度大约为5.4密耳，在潮湿时厚度大约为10密耳。每层的基本重量大约为每平方米54克。隔离器不包括黏合剂，并且每层基本上没有任何填充剂。电池还包括大约1.72克的氢氧化钾的水溶液(大约35.5重量百分比的氢氧化钾)。在电池的外壁和阴极的外圆周之间设置有EB005(Acheson)的薄的涂层。
所述AAA电池按照例1所述的条件存放。每个AAA电池从大约1.6V的开路电压放电，并在例1所述的温度范围内进行试验。
一个AAA电池从大约1.6V的开路电压下以0.5W的功率被连续地放电(“0.5W连续试验”)。该电池在大约0.76小时后达到1V，在0.96小时之后达到0.8V。
进行脉冲试验时，AAA电池大约经0.55小时达到1V，大约经0.84小时达到0.8V。
进行0.5W rm试验时，AAA电池大约经0.57小时达到1V，大约经1.08小时达到0.8V。
一个AAA电池从大约1.6V的开路电压下以0.25W每小时15分钟的条件被放电(“1/4W rm试验”)。该电池在大约2.4小时后达到1.1V，在3.65小时后达到0.9V。
例3利用下述元素制备AA电池。阴极包括大约9.11克的二氧化锰(Delta∶Tosoh为40∶60重量混合物)，大约0.810克的非合成的未扩展的石墨，其具有大约7微米的平均颗粒尺寸(Brazilian Nacionalde Grafite)，和大约0.8重量百分比的二氧化钛(Kronos)。阳极包括大约3.89克锌颗粒，大约0.88总重量百分比的胶凝剂(3V和CL 15)，和大约50ppm表面活性剂(RM510，Rhone Poulenc)。阴极的孔隙率大约为23％，阳极的孔隙率大约为每立方厘米阳极2.173克锌。隔离器包括由无纺材料(PA 36 A，PDM)制成的一层，由PA36C制成的一层，和由赛璐玢制成的一层(1密耳厚)，赛璐玢和阴极相邻，无纺PA36A层和阳极相邻。电池还包括大约3.62克的氢氧化钾的水溶液(大约35.5重量百分比的氢氧化钾)。在电池的外壁和阴极的外圆周之间设置有EB005(Acheson)的薄的涂层。
一个AA电池被在温度范围大约为20.1℃-22.1℃的环境中按照例1所述的条件存放5天。接着对每个AA电池进行以下的试验。每个试验在温度范围大约为20.1℃-22.1℃中进行。
一个AA电池按照照相试验被放电。该电池在大约180个脉冲后达到1V，在347个脉冲后达到0.8V。
一个AA电池按照1W连续试验被放电。该电池在大约0.57小时后达到1V，在0.80小时后达到0.8V。
一个AA电池按从开路电压按照脉冲试验被连续放电。该电池在大约1.76小时后达到1V，在3.11小时后达到0.8V。
一个AA电池按照0.5W rm试验被放电。该电池在大约1.66小时后达到1.1VV，在大约3.05小时后达到0.9V。
其它的实施例被包括在权利要求中。
权利要求
1．一种碱电池，包括包括二氧化锰的阴极；包括锌颗粒的阳极；电解液；和设置在所述阴极和所述阳极之间的隔离器，其中二氧化锰对电解液的重量比为大约2.2-2.9，锌颗粒对电解液的重量比为大约0.9-1.25。
2．如权利要求1所述的碱电池，其中碳颗粒是非合成非展开的石墨颗粒，其具有小于大约20微米的平均颗粒尺寸。
3．如权利要求1所述的碱电池，其中所述碱电池从以下的电池构成的组中进行选择AA电池，AAA电池AAAA电池，C电池和D电池。
4．如权利要求1所述的碱电池，其中隔离器包括无纺无膜材料和沿着第一材料设置的第二无纺无膜材料。
5．如权利要求1所述的碱电池，其中阴极的孔隙率为大约21％-28％。
6．如权利要求1所述的碱电池，其中阳极的孔隙率为大约每立方厘米2克锌颗粒到每立方厘米大约2.45克锌颗粒。
7．一种碱电池，包括包括二氧化锰的阴极；包括锌颗粒的阳极；电解液；和设置在所述阴极和所述阳极之间的隔离器，其中二氧化锰对电解液的重量比为大约2.5-2.9，锌颗粒对电解液的重量比为大约1.1-1.25。
8．如权利要求7所述的碱电池，其中碳颗粒是非合成非展开的石墨颗粒，其具有小于大约20微米的平均颗粒尺寸。
9．如权利要求7所述的碱电池，其中所述碱电池从以下的电池构成的组中进行选择AA电池，AAA电池AAAA电池，C电池和D电池。
10．如权利要求7所述的碱电池，其中隔离器包括无纺无膜材料和沿着第一材料设置的第二无纺无膜材料。
11．如权利要求1所述的碱电池，其中阴极的孔隙率为大约21％-28％。
12．如权利要求1所述的碱电池，其中阳极的孔隙率为大约每立方厘米2克锌颗粒到每立方厘米大约2.45克锌颗粒。
13．一种碱电池，包括包括二氧化锰的阴极；包括锌颗粒的阳极；电解液；和设置在所述阴极和所述阳极之间的隔离器，其中二氧化锰对电解液的重量比为大约2.5-2.65，锌颗粒对电解液的重量比为大约0.9-1.2。
14．如权利要求13所述的碱电池，其中碳颗粒是非合成非展开的石墨颗粒，其具有小于大约20微米的平均颗粒尺寸。
15．如权利要求13所述的碱电池，其中所述碱电池从以下的电池构成的组中进行选择AA电池，AAA电池AAAA电池，C电池和D电池。
16．如权利要求13所述的碱电池，其中隔离器包括无纺无膜材料和沿着第一材料设置的第二无纺无膜材料。
17．如权利要求13所述的碱电池，其中阴极的孔隙率为大约21％-28％。
18．如权利要求13所述的碱电池，其中阳极的孔隙率为大约每立方厘米2克锌颗粒到每立方厘米大约2.45克锌颗粒。
19．一种AA碱电池，包括阴极；阳极；电解液；和隔离器，其中所述AA碱电池按照cc照相试验放电到1V时给出至少150个脉冲。
20．如权利要求19所述的AA碱电池，其中所述AA碱电池按照cc照相试验放电到0.8V时给出至少350个脉冲。
21．如权利要求19所述的AA碱电池，其中阴极包括二氧化锰和碳颗粒，阳极包括锌颗粒。
22．一种AA碱电池，包括阴极；阳极；电解液；和隔离器，其中所述AA碱电池按照1W连续试验放电到1V时给出至少0.6小时。
23．如权利要求22所述的AA碱电池，其中所述AA碱电池按照1W连续试验放电到0.8V时给出至少0.95小时。
24．如权利要求22所述的AA碱电池，其中阴极包括二氧化锰和碳颗粒，阳极包括锌颗粒。
25．一种AA碱电池，包括阴极；阳极；电解液；和隔离器，其中所述AA碱电池按照脉冲试验放电到1V时给出至少1.6小时。
26．如权利要求25所述的AA碱电池，其中所述AA碱电池按照脉冲试验放电到0.8V时给出至少大约2.75小时。
27．如权利要求25所述的AA碱电池，其中阴极包括二氧化锰和碳颗粒，阳极包括锌颗粒。
28．一种AA碱电池，包括阴极；阳极；电解液；和隔离器，其中所述AA碱电池按照0.5W rm试验放电到1.1V时给出至少1.5小时。
29．如权利要求28所述的AA碱电池，其中所述AA碱电池按照0.5W rm试验放电到0.9V时给出至少大约2.9小时。
30．如权利要求28所述的AA碱电池，其中阴极包括二氧化锰和碳颗粒，阳极包括锌颗粒。
31．一种AAA碱电池，包括阴极；阳极；电解液；和隔离器，其中所述AAA碱电池按照1/4W rm试验放电到1.1V时给出至少2小时。
32．如权利要求31所述的AAA碱电池，其中所述AAA碱电池按照1/4W rm试验放电到0.9V时给出至少大约3.1小时。
33．如权利要求31所述的AAA碱电池，其中阴极包括二氧化锰和碳颗粒，阳极包括锌颗粒。
34．一种AAA碱电池，包括阴极；阳极；电解液；和隔离器，其中所述AAA碱电池按照0.5W连续试验放电到1V时给出至少0.65小时。
35．如权利要求34所述的AAA碱电池，其中所述AAA碱电池按照0.5W连续试验放电到0.9V时给出至少大约0.9小时。
36．如权利要求34所述的AAA碱电池，其中阴极包括二氧化锰和碳颗粒，阳极包括锌颗粒。
37．一种AAA碱电池，包括阴极；阳极；电解液；和隔离器，其中所述AAA碱电池按照脉冲试验放电到1V时给出至少0.35小时。
38.如权利要求37所述的AAA碱电池，其中所述AAA碱电池按照脉冲试验放电到0.9V时给出至少大约0.65小时。
39．如权利要求37所述的AAA碱电池，其中阴极包括二氧化锰和碳颗粒，阳极包括锌颗粒。
40．一种AAA碱电池，包括阴极；阳极；电解液；和隔离器，其中所述AAA碱电池按照0.5W rm试验放电到1.1V时给出至少0.4小时。
41．如权利要求40所述的AAA碱电池，其中所述AAA碱电池按照0.5W rm试验放电到0.9V时给出至少大约0.9小时。
42．如权利要求40所述的AAA碱电池，其中阴极包括二氧化锰和碳颗粒，阳极包括锌颗粒。
全文摘要
一种电化学电池,例如电池(10),其具有相对于二氧化锰的数量与/或锌颗粒的数量为大量的电解液。阴极(12)中的二氧化锰对电解液的重量比为大约2.2—2.9,阳极(14)中的锌颗粒对电解液的重量比为大约0.9—1.25。
文档编号H01M6/06GK1284207SQ9881335
公开日2001年2月14日 申请日期1998年12月14日 优先权日1997年12月31日
发明者彼得·B·哈里斯, 道格拉斯·J·伍德诺斯, 巴巴拉·布里斯, 格量戈里·A·法里思, 乔治·I·泰, 詹姆斯·塞维拉, 特里·L·汉密尔顿, 马丁·W·霍华德 申请人:杜拉塞尔公司