專利名稱：含有性能增強(qiáng)添加劑的堿性電池的制作方法
相關(guān)申請的交叉引用這是USSN 10/090,137的部分繼續(xù)申請，該專利于2002年2月27日提交，題目為“帶有析氣抑制劑的堿性電池”，因此該專利中所公開的內(nèi)容的整體在這里引用作為參考。
關(guān)于聯(lián)邦資助研究或開發(fā)的聲明尚未確定。
背景技術(shù)：
當(dāng)存放在室溫或高于室溫的環(huán)境時(shí)，堿性電化學(xué)電池的鋅陽極膠傾向于發(fā)生電化學(xué)腐蝕反應(yīng)。陽極膠中的堿性電解液通過接觸腐蝕鋅陽極，形成氧化鋅產(chǎn)物，降低了活性鋅的有效性，同時(shí)生成氫氣。當(dāng)電解液越稀釋以及存放溫度越高時(shí)，腐蝕率越高，可導(dǎo)致電池電容的顯著下降。另一方面，電解液越是稀釋，電池放電性能越是增強(qiáng)。因此當(dāng)使用稀釋的堿性電解液來增強(qiáng)放電性能時(shí)，必須抑制氣體的生成。額外的水參與以下的陰極反應(yīng)MnO2+H2O+e-MnOOH+2OH-(1)然而，降低電解液中的氫氧化物濃度可導(dǎo)致陽極發(fā)生氫氧離子過度稀釋及耗盡，而氫氧離子是維持以下陽極電池反應(yīng)所必需的Zn+4OH-Zn(OH)42-+2e-(2)氫氧離子的耗盡在中度和高度連續(xù)放電速率過程中變得更為突出，并由于陽極的失效而導(dǎo)致電池性能下降。此外，當(dāng)電解液被前述反應(yīng)產(chǎn)生的Zn(OH)42-飽和時(shí)，鋅酸鹽沉淀生成氧化鋅，其能逐漸鈍化鋅陽極，從而降低電池性能。
另外，在腐蝕反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氫氣可增加電池內(nèi)部壓力，導(dǎo)致電解液泄漏以及破壞電池的完整。當(dāng)電池部分地放電時(shí)，陽極鋅表面產(chǎn)生的氫氣量增加，因而降低了電池的抗電解液泄漏能力。引起氫產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕反應(yīng)涉及鋅陽極表面的陰極和陽極部位。所述部位可包括表面上和主體內(nèi)的金屬雜質(zhì)、表面晶格特性、晶界特性、晶格缺陷、點(diǎn)缺陷等。
在存放過程中，為了將不希望的腐蝕和析氣降到最低，通常使用抗腐蝕的鋅合金，以及降低陽極中的雜質(zhì)含量。此外，通常將有機(jī)表面活性劑和無機(jī)腐蝕抑制劑加入到鋅陽極中。在存放過程中，表面活性劑作用在陽極-電解液的接觸界面上，通過形成疏水膜保護(hù)鋅陽極表面。表面活性劑能否有效發(fā)揮抑制作用以增強(qiáng)鋅的抗腐蝕能力取決于它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)、濃度和在電解液中的穩(wěn)定性。
已知對于控制析氣有效的表面活性劑是有機(jī)磷酸酯，比如Rossler等在美國專利號(hào)4,195,120中公開的環(huán)氧乙烷加成物型，引用于此作為參考。在美國專利號(hào)4,777,100中，Chalipoyil等公開了一種包含單晶鋅粒子的陽極，帶有包含有機(jī)磷酸酯的表面活化異極性環(huán)氧乙烷加成物。在美國專利號(hào)5,378,559中，Randell等公開了一種原電池，其包含一種磷酸酯化合物，借助黃銅陽極集流體降低析氣。
盡管具有控制膠析氣和電池析氣的能力，有機(jī)磷酸酯抗腐蝕表面活性劑通常也能降低電化學(xué)電池的高速率放電性能，并且能影響間歇電池放電性能。因此，需要探索新的途徑，以在不降低高速率電池放電性能的同時(shí)抑制腐蝕和防止泄漏。同時(shí)，也需要研制新型的抑制腐蝕表面活性劑，用于堿性電化學(xué)電池的膠質(zhì)陽極。
發(fā)明簡述本發(fā)明概述了當(dāng)一種堿性電化學(xué)電池的膠包含通式為YSOx-的表面活性劑時(shí)，可使電池維持合理的膠析氣水平，其中優(yōu)選x＝3或x＝4，并且Y優(yōu)選自烷基、芳基、烷芳基和羧基磺酸基團(tuán)[(CH2)n-COO-]，或前述任何一種的鹽，其中烷基鏈上碳原子的數(shù)量n優(yōu)選在1個(gè)至約26個(gè)的范圍內(nèi)。據(jù)發(fā)明人所知，磺化或硫酸化型的表面活性劑以前沒有被用于膠質(zhì)陽極，但在本發(fā)明中顯示，它們能夠有效抑制放電泄漏和維持電池完整。
本發(fā)明進(jìn)一步概述了當(dāng)將前述的酸型表面活性劑或其鹽與一種磷酸酯表面活性劑結(jié)合使用時(shí)，具有出乎意料且有利的益處，其中加入到膠質(zhì)陽極中的磷酸酯表面活性劑的量在0.0003％至0.02％的范圍內(nèi)。比如，其可保持電池安全性并且抑制電池析氣。
本發(fā)明進(jìn)一步概述了當(dāng)將前述的酸型表面活性劑或其鹽與一種磷酸酯表面活性劑結(jié)合使用，并將鋅粒子加入到膠質(zhì)陽極中時(shí)，具有出乎意料且有利的益處。比如，可增強(qiáng)電池性能并且抑制電池析氣。
本發(fā)明進(jìn)一步概述了當(dāng)將前述的酸型表面活性劑或其鹽與一種磷酸酯表面活性劑結(jié)合使用，并且膠中包含一種氫氧化物濃度低于40％的電解液時(shí)，具有出乎意料且有利的益處。比如，可增強(qiáng)電池性能并且抑制電池析氣。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種堿性電化學(xué)電池，結(jié)合采用在陽極中加入鋅粒子、以及使電解液的氫氧化物濃度低于40％兩種方法，兩者可任一使用或同時(shí)使用。
本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是提供一類表面活性劑，用于降低堿性電化學(xué)電池中膠質(zhì)陽極析氣，結(jié)合采用在陽極中加入鋅粒子、以及使電解液的氫氧化物濃度低于40％兩種方法，兩者可任一使用或同時(shí)使用。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)鋅粒子被加入到膠質(zhì)陽極混合物中時(shí)，該膠質(zhì)陽極混合物中包含磺酸型表面活性劑的堿性電化學(xué)電池中的膠析氣被控制。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)堿性電化學(xué)電池的膠質(zhì)陽極混合物中同時(shí)包含一種磺化或硫酸化的有機(jī)酸型有機(jī)表面活性劑、一種有機(jī)磷酸酯表面活性劑、以及一種氫氧化物濃度低于40％的電解液時(shí)，膠析氣被控制，并且電池放電性能增強(qiáng)。
本發(fā)明的這些和其他方面并非用于限定本發(fā)明的范圍，在以下的描述中，提供了作為本發(fā)明的一部分的附圖作為參考，其以本發(fā)明的優(yōu)選體現(xiàn)方式的圖解方式顯示，不用于作為限制。這些體現(xiàn)方式并不限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍可參考用于此目的的權(quán)利要求。
附圖的簡要說明本發(fā)明提供了以下的圖，其中

圖1A顯示了一種電化學(xué)電池內(nèi)的析氣水平，該電池的膠質(zhì)陽極混合物中加入了不同量的Witconate和RM-510；圖1B顯示了一種電化學(xué)電池的性能，該電池的膠質(zhì)陽極混合物中加入了不同量的Witconate和RM-510；圖1C顯示了一種電化學(xué)電池的性能，該電池的膠質(zhì)陽極混合物中加入了不同的抑制劑；圖2是一種的三維圖象，表示在電解液中不同KOH濃度、以及陽極中不同量抑制劑影響下，電池壽命的變化；圖3顯示了電池陽極中加入RM-510和Witconate對于電池性能的影響；圖4顯示了電池陽極中加入RM-510、Witconate和鋅粉對于電池性能的影響；圖5顯示了陽極中不同鋅粉濃度對于電池性能的影響。
圖6顯示了使用不同氫氧化物濃度的電解液預(yù)濕隔膜對于電池性能的影響。
圖7顯示了將抑制劑混合到陽極后，電池性能的變化。
發(fā)明詳述本發(fā)明關(guān)于一種磺化或硫酸化的有機(jī)酸表面活性劑、單獨(dú)或結(jié)合一種有機(jī)磷酸酯表面活性劑的應(yīng)用。在本發(fā)明中，所述抑制劑被加入到堿性電化學(xué)電池的膠質(zhì)陽極中。本發(fā)明進(jìn)一步還研究了減少電解質(zhì)存在的量、以及將鋅粉粒子(這里還可稱為鋅粉)加入到電解液中，兩者單獨(dú)或結(jié)合應(yīng)用、并且單獨(dú)或與這里描述的抑制劑(如磷酸表面活性劑和/或磺化有機(jī)表面活性劑)結(jié)合，增強(qiáng)電池的性能。
膠質(zhì)陽極混合物、膠質(zhì)陽極、以及包含膠質(zhì)陽極的電化學(xué)電池可具有如US專利號(hào)6,040,088中所述的結(jié)構(gòu)，并可使用其所述的方法制備，除了以下將要詳細(xì)描述的以外，這里引用該專利的全部內(nèi)容作為參考。
根據(jù)本發(fā)明，一種合適的膠質(zhì)陽極包含一種金屬合金粉(優(yōu)選合金鋅粉)、一種凝膠劑和一種堿性電解液。熟練的技術(shù)人員可容易地根據(jù)本領(lǐng)域已知知識(shí)選擇合適的鋅合金粉和堿性電解液。應(yīng)注意，適合用于本發(fā)明的凝膠劑除了引用專利中所描述的聚丙烯酸鈉凝膠劑以外，還可包含羧甲基纖維素、交聯(lián)型分枝聚丙烯酸、天然樹脂、以及類似物。
一種優(yōu)選的磺化或硫酸化的有機(jī)酸型有機(jī)表面活性劑具有通式Y(jié)SOx-，其中優(yōu)選x＝3或x＝4，并且Y優(yōu)選自烷基、芳基、烷芳基和羧基基團(tuán)[(CH2)n-COO-]，或前述任何一種的鹽。其中烷基鏈上碳原子的數(shù)量n優(yōu)選在1個(gè)至約26個(gè)的范圍內(nèi)。在這些表面活性劑中，優(yōu)選十八烷酸如油酸及其鹽。一種特別優(yōu)選的制劑是硫酸化的油酸的鈉鹽，商業(yè)可用的有商品名為WitconateTM1840X、Dyasulf 2031、Dymosol 2031、Freedom SOA-70和Freedom SOA-70WV的產(chǎn)品。其他合適的磺化芳基、烷芳基、或烷基化合物包括另外一些Witconate表面活性劑，如Witconate 90FH、Witconate 93S、Witconate 605A、以及Witconate 1260。
較好的，膠質(zhì)陽極混合物中，硫酸化有機(jī)酸型表面活性劑的濃度范圍相對于膠質(zhì)陽極重量在約0.001％至約0.06％之間(10ppm至600ppm)，更優(yōu)選在約0.002％至約0.03％之間(20ppm至300ppm)。在該固定的范圍內(nèi)，單獨(dú)應(yīng)用磺化有機(jī)表面活性劑或結(jié)合有機(jī)磷酸酯表面活性劑、降低的KOH濃度、以及在陽極中加入鋅粉，制備這里所需的膠特性。在該固定的范圍內(nèi)，在有機(jī)磷酸酯存在下，磺化有機(jī)表面活性劑趨向于在降低膠析氣和增強(qiáng)間歇放電性能的同時(shí)，抑制過量放電泄漏。相對于缺少這些表面活性劑的電池，過量放電泄漏被降低至少20％，更特別的為降低至少50％，最特別的為降低至0。當(dāng)在膠質(zhì)陽極混合物中加入有機(jī)磷酸酯表面活性劑時(shí)，其濃度范圍相對于膠質(zhì)陽極重量在約0.0003％至約0.02％之間(3ppm至200ppm)，更優(yōu)選在約0.0003％至約0.005％之間(3ppm至50ppm)。
本發(fā)明進(jìn)一步研究了加入到電池中的抑制劑的量，以陽極中金屬(如鋅)的重量來表示。特別的，RM-510的加入量相對于膠質(zhì)陽極中金屬的重量，優(yōu)選在0.0004％至0.015％之間，更優(yōu)選在0.0004％至0.075％之間。Witconate的加入量相對于膠質(zhì)陽極中金屬的重量，優(yōu)選在0.0015％至0.09％之間，更優(yōu)選在0.003％至0.045％之間。除特別指出的情況以外，可在膠質(zhì)陽極混合物中加入任何一種抑制劑或同時(shí)加入兩種抑制劑，可單獨(dú)加入或結(jié)合本發(fā)明公開的任何一種體現(xiàn)方式加入。
實(shí)施例表1顯示了包含磺化表面活性劑和磷酸酯的膠的3-天析氣率，相對于不含表面活性劑的膠或單獨(dú)包含任一表面活性劑的膠，析氣率略微抑制。如表1所示，相對于陽極膠中的鋅重量，在膠中添加RM-510至0.0035％，或添加Witconate 1840X至0.0125％，或兩種表面活性劑以相同濃度添加。
表1
表2總結(jié)了LR03電池部分放電的電池析氣測量，在7.5歐姆(ohm)放電，截止電壓1.0伏，150°F溫度下存放2周后進(jìn)行測量。室溫存放5周，在48小時(shí)連續(xù)放電10ohm后，測出過量放電泄漏。LR03電池的放電性能為600mA，10秒/分鐘，1小時(shí)/天，超過單獨(dú)包含磷酸酯的電池。常規(guī)堿性LR03電池的膠質(zhì)陽極包含RM-510約0.0035％，單獨(dú)使用或結(jié)合使用Witconate 1840X約0.0125％，兩種表面活性劑的量都是相對于陽極中鋅合金的重量來測定的。
表2過量放電部分放電 600mA脈沖泄漏 電池氣體 無延時(shí)％M1循環(huán)至0.9VWitconate+RM-510 200.36±0.11390.4±3.5RM-510600.50±0.23362.2±13.8進(jìn)一步的，表3顯示了LR03電池500mA連續(xù)放電的放電性能，該電池的膠質(zhì)陽極中同時(shí)包含兩種表面活性劑，優(yōu)于僅包含磷酸酯添加劑的電池。表3還顯示了電池在高溫存放后的高速率恒流放電性能，同時(shí)包含兩種表面活性劑的LR03電池的放電性能明顯優(yōu)于單獨(dú)包含磷酸酯的電池。
表3500mA 500mA無延時(shí)130°F 14天記錄至0.9V記錄至0.9VWitconate+RM-51052.6±2.8 55.6±1.7RM-510 48.0±0.9 53.0±1.7這里所述的電化學(xué)電池通常具有一個(gè)陽性集流體、以及一個(gè)與該陽性集流體接觸的陰極。所述電池含有一種膠質(zhì)陽極，該膠質(zhì)陽極包括至少一種金屬合金粉(可以是鋅合金粉)、一種凝膠劑、以及一種堿性電解液。在陰極和陽極之間放置一塊隔膜，并且存在一個(gè)陰性集流體與陽極電接觸。
圖1A顯示了LR6電化學(xué)電池(AA型)的析氣特性，不同量的Witconate加入到含RM-510的電池陽極中。結(jié)果表明，隨著加入到陽極中的Witconate的增加，陽極膠析氣減少。圖1B顯示了對應(yīng)圖1A的數(shù)據(jù)所測得的電池性能，結(jié)果表明電池性能增強(qiáng)至最佳值后下降。該測試提供的參數(shù)可見，與不含抑制劑的對照電池相比，雖然陽極中0至209ppm之間任意量Witconate的存在都可增強(qiáng)電池性能，但當(dāng)Witconate相對于膠質(zhì)陽極混合物的濃度為125ppm時(shí)，達(dá)到最佳結(jié)果。圖1C證明，在電化學(xué)電池的陽極中加入Witconate和RM-510，電池性能在連續(xù)放電1A時(shí)比僅包含RM-510的電池或不含抑制劑的電池增強(qiáng)。使用放電1A時(shí)電池輸出1伏特所需時(shí)間來衡量性能。
應(yīng)注意，電化學(xué)電池可根據(jù)美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)(ANSI)提供的一些方法進(jìn)行測試，這些測試包括在電池恒定放電狀態(tài)下測定電池性能/壽命、電池脈沖放電(即每天1小時(shí)內(nèi)，每分鐘間隔10秒重復(fù)施加1A)、和電池間歇放電(即在限定的時(shí)間階段內(nèi)重復(fù)連續(xù)放電，如每天1小時(shí))。如下文即將描述的，本發(fā)明根據(jù)上述測試方法的一種或多種，驗(yàn)證了本發(fā)明的不同體現(xiàn)方式中電池性能的增強(qiáng)。
比如，圖2顯示了包含鋅粉和RM-510抑制劑的LR6電池的ASNI測試結(jié)果，以放電3.9歐姆1小時(shí)/天進(jìn)行測試。特別的，電池壽命在不同KOH濃度(根據(jù)相對于總電解液的重量百分?jǐn)?shù)來測量，即KOH濃度)條件下和陽極中加入不同量RM-510條件下進(jìn)行測定。觀察到當(dāng)電解液中KOH濃度降低到38％至33％時(shí)電池使用壽命增加，KOH濃度的降低減少了陽極的鈍化。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電池的電解液具有30％至40％濃度時(shí)，可達(dá)到好的效果。此外，如下面將詳細(xì)討論的，使用一種具有20％至30％之間KOH濃度的陽極膠，可增強(qiáng)電池性能。進(jìn)一步還觀察到，已知單獨(dú)加入RM-510可抑制電池析氣，但額外加入RM-510可降低總體電池性能。然而，為了降低電池內(nèi)部壓力升高帶來的危險(xiǎn)，析氣的抑制是必需的，電池內(nèi)部壓力升高可導(dǎo)致電解液泄漏以及破壞電池的完整性。
在圖3中，將具有34％KOH濃度且陽極中加入了RM-510和Witconate的LR6電池的性能，與對照的具有34％KOH濃度且陽極中加入了RM-510的電池的性能進(jìn)行比較。電池在幾種恒定的電流速率下放電，結(jié)果表明，電解液中KOH濃度降低、以及在陽極中加入RM-510和Witconate，與常規(guī)電池相比電池性能增強(qiáng)了。性能基于電池在2.2和3.9ohm時(shí)達(dá)到放電電壓0.8V，以及在250mA和500mA時(shí)達(dá)到0.9V所需的時(shí)間來確定。
本發(fā)明驗(yàn)證了與陽極表面區(qū)域相關(guān)的控制電池性能的另一因素。特別的，促進(jìn)陽電極表面區(qū)域的活化，提足夠的活性反應(yīng)位點(diǎn)，以跟上高放電速率的陰極反應(yīng)。因此，本發(fā)明提供了在陽極膠中加入了預(yù)先確定量的鋅粒子(以鋅或鋅合金的形式)的電池。本發(fā)明研究了低于75微米(-200目)的鋅粒子，也即陽極中存在可通過200目篩孔的粒子，含量相對于陽極(包括粗的鋅粒子)中總鋅量低于約10％，并且優(yōu)選在1％和10％的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在1％和8％之間的范圍，進(jìn)一步優(yōu)選在4％和8％的范圍內(nèi)，應(yīng)注意越小的粒子越能促進(jìn)陽極表面的有效性。這里引用目來限定粒子的尺寸范圍。比如，-200目表示粒子小于75微米，而+200目表示粒子大于75微米。可選擇地，當(dāng)直徑在75和105微米(+75和-140目)之間的鋅粒子相對于陽極中總鋅重量在1％和50％之間、更特別在10％和40％之間時(shí)，使用超過10％的鋅粉量可以達(dá)到所需的結(jié)果。
本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，多種范圍的具有低于105微米(-140目)直徑的鋅粒子可用于增強(qiáng)電池性能，包括75和105微米(+200和-140目)之間的粒子以及低于75微米(-200目)的鋅粉。例如我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，陽極可包括75和105微米之間的鋅粒子，并且當(dāng)陽極膠具有低于30％濃度、特別是具有20％和30％之間濃度的電解液(KOH)時(shí)，電池性能增強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)顯現(xiàn)了。當(dāng)鋅粉具有20和75微米(+625和-200目)之間的直徑、特別是具有38和75微米(+400和-200目)之間的直徑，并且當(dāng)KOH濃度在30％和40％之間、特別是33％和38％之間時(shí)，電池性能特別增強(qiáng)。在20％和40％之間的KOH濃度范圍內(nèi)，另一優(yōu)選的濃度范圍是在20％和34％之間、更特別是25％和33％之間、進(jìn)一步特別是25％和30％之間。本發(fā)明中提到的“低KOH濃度”是指在前述任何范圍內(nèi)的KOH濃度。
既便電池性能的增強(qiáng)已被關(guān)聯(lián)到特別尺寸的鋅粉以及低的KOH濃度，本領(lǐng)域熟練的技術(shù)人員也可意識(shí)到單獨(dú)加入鋅粉和降低KOH帶來的好處。因此，本發(fā)明的范圍中包括在膠質(zhì)陽極中單獨(dú)地加入具有上述任何范圍粒徑的鋅粉，或加入鋅粉的同時(shí)還調(diào)節(jié)KOH濃度使之在上述任何范圍內(nèi)。同樣地，本發(fā)明的范圍中包括具有上述任何濃度范圍的KOH的膠質(zhì)陽極，或在具有規(guī)定濃度KOH的陽極中還加入具有上述任何粒徑范圍的鋅粉。此外，上述的鋅粉和/或KOH濃度可單獨(dú)應(yīng)用于電池或與結(jié)合這里描述的抑制劑(如磷酸表面活性劑和/或磺化表面活性劑)。
例如圖4，測試了LR03電池的使用壽命，并與對照的陽極中含％鋅粉但無抑制劑的電池進(jìn)行比較。對照電池也包括37％KOH濃度。第一個(gè)被測電池包括4％鋅粉和RM-510抑制劑，而第二個(gè)被測電池包括8％鋅粉和RM-510抑制劑。第三個(gè)被測電池包括第一個(gè)被測電池的添加劑，但還包括油酸抑制劑。第四個(gè)被測電池包括第二個(gè)被測電池的添加劑，但還包括油酸抑制劑。所有的被測電池均包含34％的KOH濃度。以電池輸出電壓到達(dá)0.9V之前所耗時(shí)間來測量電池性能。
由于加入RM-510、電池性能發(fā)生降低的部分超過了降低KOH濃度、電池性能增強(qiáng)的部分，第一個(gè)被測電池比對照電池的使用壽命略微降低。然而，在第二個(gè)被測電池中，多加入了4％鋅粉(總8％)，并且結(jié)合低的KOH濃度，超過了因加入RM-510帶來的缺點(diǎn)，使被測電池具有比對照電池長的使用壽命。第三個(gè)被測電池與第一個(gè)類似，但加入了油酸抑制劑，其使用壽命比第一個(gè)和第二個(gè)被測電池長。第四個(gè)被測電池與第二個(gè)類似，但加入了油酸抑制劑，其使用壽命比其他被測電池都長。因此，與相應(yīng)不加鋅粉的電池相比，加入鋅粉可增強(qiáng)電池的性能，當(dāng)在陽極中加入油酸時(shí)，性能可進(jìn)一步增強(qiáng)。
圖5顯示了對被測電池和對照電池進(jìn)行不同ANSI試驗(yàn)的結(jié)果。對照電池如一般電池陽極中所存在的一樣，具有37％濃度的KOH以及低于5％的鋅粉。被測電池的陽極中具有34％的KOH濃度和8％的鋅粉。兩種電池都包含一種可抑制析氣的表面活性劑。兩種電池的隔膜都用37％KOH濃度的電解液預(yù)濕。兩種電池都在1A連續(xù)、1A脈沖、3.9ohm 1小時(shí)/天、250mA 1小時(shí)/天、10ohm 1小時(shí)/天、以及43ohm 4小時(shí)/天的條件下進(jìn)行測試。所有上述情況下，被測電池都優(yōu)于對照電池，因此表明KOH的濃度從37％向下降低以及鋅粉的加入能夠增強(qiáng)電池性能。電池性能基于該試驗(yàn)中電池達(dá)到特定的放電電壓消耗的時(shí)間來測定的。比如，1V用于1A連續(xù)放電，0.9V用于1A脈沖，0.8V用于3.9ohm 1小時(shí)/天，0.9V用于10ohm 1小時(shí)/天，以及0.9V用于43ohm 4小時(shí)/天。
圖6顯示了通過降低用于預(yù)濕隔膜的電解液中的KOH濃度，使電池性能進(jìn)一步增強(qiáng)。特別的，對照電池和被測電池在圖5所述的條件下進(jìn)行測試。對照電池和被測電池的陽極中都包含8％鋅粉和34％KOH濃度。對照電池的隔膜用37％KOH濃度的電解液進(jìn)行預(yù)濕，而被測電池的隔膜用34％KOH濃度的電解液進(jìn)行預(yù)濕。因而可將被測電池性能的增強(qiáng)歸因于使用了低的KOH濃度預(yù)濕隔膜。本發(fā)明研究了采用20％和40％濃度范圍、特別是30％和40％濃度范圍、更特別是33％和38％濃度范圍內(nèi)的KOH電解液預(yù)濕隔膜時(shí)，因降低KOH濃度所引起的電池性能的增強(qiáng)。使用在20％和30％之間、更特別在25％和30％之間的KOH濃度預(yù)濕隔膜也能增強(qiáng)電池性能。當(dāng)電池間歇放電或脈沖放電時(shí)，電池性能特別增強(qiáng)，因?yàn)檫^量的水有利于陰極反應(yīng)，而在電池靜止階段氫氧化物離子可被補(bǔ)充，以供陽極反應(yīng)所需。圖6中電池性能的測定基于上述圖5所采用的標(biāo)準(zhǔn)。
當(dāng)陽極上額外的反應(yīng)位點(diǎn)趨向于發(fā)生析氣增加時(shí)，單獨(dú)加入磺化或硫酸化的有機(jī)酸表面活性劑，或同時(shí)還加入有機(jī)磷酯表面活性劑，可增強(qiáng)電池性能。然而，熟練的技術(shù)人員應(yīng)注意，本發(fā)明可包括單獨(dú)或結(jié)合這里所述的KOH的濃度調(diào)節(jié)、陽極中加入鋅粒子、以及陽極中單獨(dú)加入磺化或硫酸化的有機(jī)酸表面活性劑或同時(shí)還加入有機(jī)磷酸酯表面活性劑，以用于增強(qiáng)電池性能。
圖7顯示了LR6被測電池的性能，其陽極膠中KOH濃度為34％，隔膜用34％KOH預(yù)濕，陽極膠中還加入RM-510(相對于陽極膠為12ppm)和Witconate(相對于陽極膠為125ppm)的混合物。將被測電池放電，將其性能與膠中具有34％KOH且隔膜用34％KOH預(yù)濕、但膠中未加入Witconate的對照電池進(jìn)行比較。被測電池和對照電池的陽極膠中都包含8％鋅粉。電池性能根據(jù)電池在連續(xù)放電過程中達(dá)到輸出0.9V所需的時(shí)間來測定，發(fā)現(xiàn)在低KOH濃度時(shí)，抑制劑混合物的使用增強(qiáng)了電池性能。因而圖7顯示了加入磺化或硫酸化的有機(jī)酸表面活性劑、結(jié)合使用有機(jī)磷酸酯表面活性劑，可緩解因降低KOH濃度產(chǎn)生的反作用，先前認(rèn)為低KOH濃度對連續(xù)放電性能起反作用、而對間歇和脈沖的放電性能未發(fā)現(xiàn)反作用，如圖6所示。在陽極以及預(yù)濕溶液中使用相對低濃度的KOH(在前述任意范圍內(nèi))可提高高和低間歇放電速率。
本發(fā)明所描述的是關(guān)于目前認(rèn)為最可行的以及優(yōu)選的體現(xiàn)方式。然而，本發(fā)明借助圖解所提供的內(nèi)容并非想要限制所公開的體現(xiàn)方式。而且，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到，本發(fā)明包含所有屬于本發(fā)明意愿和范圍內(nèi)的修改和變更設(shè)計(jì)，如權(quán)利要求中所闡述的。
權(quán)利要求
1.一種膠質(zhì)陽極混合物，所示混合物包含金屬合金粉、凝膠劑、氫氧化物濃度低于40％的堿性電解液、以及具有通式Y(jié) SOx-的表面活性劑。
2.如權(quán)利要求1所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，Y選自烷基、芳基、烷芳基、羧酸基和它們的鹽。
3.如權(quán)利要求1所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述表面活性劑是一種硫酸化十八烷酸的鹽。
4.如權(quán)利要求1所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述表面活性劑是一種硫酸化油酸的鈉鹽。
5.如權(quán)利要求1所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述表面活性劑選自WitconateTM1840X、Dyasulf 2031、Dymosol 2031、Freedom SOA-70和Freedom SOA-70WV。
6.如權(quán)利要求1所述的膠質(zhì)陽極混合物，還包含一種有機(jī)磷酸酯表面活性劑。
7.如權(quán)利要求6所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述有機(jī)磷酸酯表面活性劑是一種環(huán)氧乙烷加成物型有機(jī)磷酸酯。
8.如權(quán)利要求6所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述有機(jī)磷酸酯表面活性劑是RM-510。
9.如權(quán)利要求6所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，Y選自烷基、芳基、烷芳基、羧酸基和它們的鹽。
10.如權(quán)利要求9所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，權(quán)利要求1所述的表面活性劑是一種硫酸化十八烷酸的鹽。
11.如權(quán)利要求9所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，權(quán)利要求1所述的表面活性劑是一種硫酸化油酸的鈉鹽。
12.如權(quán)利要求9所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，權(quán)利要求1所述的表面活性劑選自WitconateTM1840X、Dyasulf 2031、Dymosol 2031、Freedom SOA-70和FreedomSOA-70WV。
13.如權(quán)利要求12所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述有機(jī)磷酸酯表面活性劑是一種環(huán)氧乙烷加成物型有機(jī)磷酸酯。
14.如權(quán)利要求13所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述有機(jī)磷酸酯表面活性劑是RM-510。
15.如權(quán)利要求5所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物，表面活性劑存在的濃度主要在.001％和.06％之間。
16.如權(quán)利要求15所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物，表面活性劑存在的濃度主要在.002％和.03％之間。
17.如權(quán)利要求5所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物中的金屬，表面活性劑存在的濃度主要在.0015％和.09％之間。
18.如權(quán)利要求17所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物中的金屬，表面活性劑存在的濃度主要在.003％和.045％之間。
19.如權(quán)利要求6所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物，有機(jī)磷酸酯表面活性劑存在的濃度主要在.0003％和.02％之間。
20.如權(quán)利要求19所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物，有機(jī)磷酸酯表面活性劑存在的濃度主要在.0003％和.005％之間。
21.如權(quán)利要求6所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物中的金屬，有機(jī)磷酸酯表面活性劑存在的濃度主要在.0004％和.02％之間。
22.如權(quán)利要求21所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物中的金屬，有機(jī)磷酸酯表面活性劑存在的濃度主要在.0004％和.0075％之間。
23.如權(quán)利要求1所述的膠質(zhì)陽極混合物，還包含-140目的鋅粒子。
24.如權(quán)利要求23所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，相對于混合物中金屬的量，鋅粒子存在的濃度低于10％。
25.如權(quán)利要求24所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，鋅粒子存在的濃度在4％至8％之間。
26.如權(quán)利要求24所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，鋅粒子存在的濃度主要為8％。
27.如權(quán)利要求23所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，鋅粒子在+200和-140目之間。
28.如權(quán)利要求27所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述氫氧化物濃度在20％和30％之間。
29.如權(quán)利要求23所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，鋅粒子包含+625和-200目之間的鋅粉。
30.如權(quán)利要求29所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述氫氧化物濃度在30％和40％之間。
31.如權(quán)利要求23所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述的鋅是一種鋅合金。
32.如權(quán)利要求1所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述氫氧化物濃度主要在20％和40％之間。
33.如權(quán)利要求32所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述氫氧化物濃度主要在30％和40％之間。
34.如權(quán)利要求33所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述氫氧化物濃度主要是34％。
35.如權(quán)利要求1所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述氫氧化物包含KOH。
36.一種膠質(zhì)陽極混合物，所述混合物包含金屬合金粉、凝膠劑、堿性電解液、-140目的鋅粒子、以及具有通式Y(jié) SOx-的表面活性劑。
37.如權(quán)利要求36所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，Y選自烷基、芳基、烷芳基、羧酸基和它們的鹽。
38.如權(quán)利要求36所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述表面活性劑是一種硫酸化十八烷酸的鹽。
39.如權(quán)利要求36所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述表面活性劑是一種硫酸化油酸的鈉鹽。
40.如權(quán)利要求36所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述表面活性劑選自WitconateTM1840X、Dyasulf 2031、Dymosol 2031、Freedom SOA-70和Freedom SOA-70WV。
41.如權(quán)利要求36所述的膠質(zhì)陽極混合物，還包含一種有機(jī)磷酸酯表面活性劑。
42.如權(quán)利要求41所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述有機(jī)磷酸酯表面活性劑是一種環(huán)氧乙烷加成物型有機(jī)磷酸酯。
43.如權(quán)利要求41所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述有機(jī)磷酸酯表面活性劑是RM-510。
44.如權(quán)利要求41所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，Y選自烷基、芳基、烷芳基、羧酸基和它們的鹽。
45.如權(quán)利要求44所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，權(quán)利要求33所述的表面活性劑是一種硫酸化十八烷酸的鹽。
46.如權(quán)利要求44所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，權(quán)利要求33所述的表面活性劑是一種硫酸化油酸的鈉鹽。
47.如權(quán)利要求44所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，權(quán)利要求33所述的表面活性劑選自WitconateTM1840X、Dyasulf 2031、Dymosol 2031、Freedom SOA-70和FreedomSOA-70WV。
48.如權(quán)利要求47所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述有機(jī)磷酸酯表面活性劑是一種環(huán)氧乙烷加成物型有機(jī)磷酸酯。
49.如權(quán)利要求48所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述有機(jī)磷酸酯表面活性劑是RM-510。
50.如權(quán)利要求40所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物，表面活性劑存在的濃度主要在.001％和.06％之間。
51.如權(quán)利要求50所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物，表面活性劑存在的濃度主要在.002％和.03％之間。
52.如權(quán)利要求40所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物中的金屬，表面活性劑存在的濃度主要在.0015％和.09％之間。
53.如權(quán)利要求52所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物中的金屬，表面活性劑存在的濃度主要在.003％和.045％之間。
54.如權(quán)利要求41所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物，有機(jī)磷酸酯表面活性劑存在的濃度主要在.0003％和.02％之間。
55.如權(quán)利要求54所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物，有機(jī)磷酸酯表面活性劑存在的濃度主要在.0003％和.005％之間。
56.如權(quán)利要求41所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物中的金屬，有機(jī)磷酸酯表面活性劑存在的濃度主要在.0004％和.02％之間。
57.如權(quán)利要求56所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物中的金屬，有機(jī)磷酸酯表面活性劑存在的濃度主要在.0004％和.0075％之間。
58.如權(quán)利要求36所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物，鋅粒子存在的濃度低于10％。
59.如權(quán)利要求58所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物，鋅粉存在的濃度在4％至8％之間。
60.如權(quán)利要求58所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物，鋅粉存在的濃度主要為的8％。
61.如權(quán)利要求36所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，鋅粒子在+200和-140目之間。
62.如權(quán)利要求61所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，還包含一種濃度在20％和30％之間的氫氧化物。
63.如權(quán)利要求36所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，鋅粒子包含+625和-200目之間鋅粉。
64.如權(quán)利要求36所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，鋅粒子存在的濃度為1％和10％。
65.如權(quán)利要求36所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，電解液還包含一種濃度在20％和40％之間的氫氧化物。
66.如權(quán)利要求65所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述氫氧化物濃度在30％和40％之間。
67.如權(quán)利要求65所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述氫氧化物濃度在20％和30％之間。
68.如權(quán)利要求65所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述氫氧化物是KOH。
69.如權(quán)利要求36所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，鋅粒子包括一種鋅合金。
70.一種膠質(zhì)陽極混合物，所述混合物包含金屬合金粉、凝膠劑、氫氧化物濃度低于34％的堿性電解液、以及-140目的鋅粒子。
71.如權(quán)利要求70所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，鋅粒子在+200和-140目之間。
72.如權(quán)利要求70所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述氫氧化物濃度在20％和30％之間。
73.如權(quán)利要求70所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，鋅粒子包含+625和-200目之間鋅粉。
74.如權(quán)利要求73所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述氫氧化物濃度在25％和33％之間。
75.如權(quán)利要求70所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述鋅粒子包含一種鋅合金。
76.如權(quán)利要求70所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，還包含一種具有通式Y(jié) SOx-的表面活性劑。
77.如權(quán)利要求76所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，Y選自烷基、芳基、烷芳基、羧酸基和它們的鹽。
78.如權(quán)利要求76所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述表面活性劑是一種硫酸化十八烷酸的鹽。
79.如權(quán)利要求76所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述表面活性劑是一種硫酸化油酸的鈉鹽。
80.如權(quán)利要求76所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述表面活性劑選自WitconateTM1840X、Dyasulf 2031、Dymosol 2031、Freedom SOA-70和Freedom SOA-70WV。
81.如權(quán)利要求76所述的膠質(zhì)陽極混合物，還包含一種有機(jī)磷酸酯表面活性劑。
82.如權(quán)利要求81所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述有機(jī)磷酸酯表面活性劑是一種環(huán)氧乙烷加成物型有機(jī)磷酸酯。
83.如權(quán)利要求81所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述有機(jī)磷酸酯表面活性劑是RM-510。
84.如權(quán)利要求81所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，Y選自烷基、芳基、烷芳基、羧酸基和它們的鹽。
85.如權(quán)利要求84所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，權(quán)利要求33所述的表面活性劑是一種硫酸化十八烷酸的鹽。
86.如權(quán)利要求84所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，權(quán)利要求33所述的表面活性劑是一種硫酸化油酸的鈉鹽。
87.如權(quán)利要求84所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，權(quán)利要求33所述的表面活性劑選自WitconateTM1840X、Dyasulf 2031、Dymosol 2031、Freedom SOA-70和FreedomSOA-70WV。
88.如權(quán)利要求87所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述有機(jī)磷酸酯表面活性劑是一種環(huán)氧乙烷加成物型有機(jī)磷酸酯。
89.如權(quán)利要求88所述的膠質(zhì)陽極混合物，其中，所述有機(jī)磷酸酯表面活性劑是RM-510。
90.一種堿性電化學(xué)電池，包含一個(gè)陽性集流體；一個(gè)與陽性集流體接觸的陰極；一種膠質(zhì)陽極，包含金屬合金粉、凝膠劑、氫氧化物濃度低于40％的堿性電解液、以及具有通式Y(jié) SOx-的表面活性劑；一種陰極和陽極之間的隔膜；和一個(gè)與陽極電接觸的陰性集流體。
91.如權(quán)利要求90所述的堿性電化學(xué)電池，其中，Y選自烷基、芳基、烷芳基、羧酸基和它們的鹽。
92.如權(quán)利要求90所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述表面活性劑是一種硫酸化十八烷酸的鹽。
93.如權(quán)利要求90所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述表面活性劑是一種硫酸化油酸的鈉鹽。
94.如權(quán)利要求90所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述表面活性劑選自WitconateTM1840X、Dyasulf 2031、Dymosol 2031、Freedom SOA-70和FreedomSOA-70WV。
95.如權(quán)利要求90所述的堿性電化學(xué)電池，還包含一種有機(jī)磷酸酯表面活性劑。
96.如權(quán)利要求95所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述有機(jī)磷酸酯表面活性劑是一種環(huán)氧乙烷加成物型有機(jī)磷酸酯。
97.如權(quán)利要求95所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述有機(jī)磷酸酯表面活性劑是RM-510。
98.如權(quán)利要求95所述的堿性電化學(xué)電池，其中，Y選自烷基、芳基、烷芳基、羧酸基和它們的鹽。
99.如權(quán)利要求98所述的堿性電化學(xué)電池，其中，權(quán)利要求66所述的表面活性劑是一種硫酸化十八烷酸的鹽。
100.如權(quán)利要求98所述的堿性電化學(xué)電池，其中，權(quán)利要求66所述的表面活性劑是一種硫酸化油酸的鈉鹽。
101.如權(quán)利要求98所述的堿性電化學(xué)電池，其中，權(quán)利要求66所述的表面活性劑選自WitconateTM1840X、Dyasulf 2031、Dymosol 2031、Freedom SOA-70和Freedom SOA-70WV。
102.如權(quán)利要求101所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述有機(jī)磷酸酯表面活性劑是一種環(huán)氧乙烷加成物型有機(jī)磷酸酯。
103.如權(quán)利要求102所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述有機(jī)磷酸酯表面活性劑是RM-510。
104.如權(quán)利要求90所述的堿性電化學(xué)電池，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物，表面活性劑存在的濃度主要在.001％和.06％之間。
105.如權(quán)利要求104所述的堿性電化學(xué)電池，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物，表面活性劑存在的濃度主要在.002％和.03％之間。
106.如權(quán)利要求90所述的堿性電化學(xué)電池，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物中的金屬，表面活性劑存在的濃度主要在.0015％和.09％之間。
107.如權(quán)利要求106所述的堿性電化學(xué)電池，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物中的金屬，表面活性劑存在的濃度主要在.003％和.045％之間。
108.如權(quán)利要求95所述的堿性電化學(xué)電池，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物，有機(jī)磷酸酯表面活性劑存在的濃度主要在.0003％和.02％之間。
109.如權(quán)利要求98所述的堿性電化學(xué)電池，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物，有機(jī)磷酸酯表面活性劑存在的濃度主要在.0003％和.005％之間。
110.如權(quán)利要求95所述的堿性電化學(xué)電池，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物中的金屬，有機(jī)磷酸酯表面活性劑存在的濃度主要在.0004％和.02％之間。
111.如權(quán)利要求110所述的堿性電化學(xué)電池，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物中的金屬，有機(jī)磷酸酯表面活性劑存在的濃度主要在.0004％和.01％之間。
112.如權(quán)利要求90所述的堿性電化學(xué)電池，還包含-140目的鋅粒子。
113.如權(quán)利要求112所述的堿性電化學(xué)電池，其中，相對于陽極中金屬的量，鋅粒子存在的濃度低于10％。
114.如權(quán)利要求113所述的堿性電化學(xué)電池，其中，相對于陽極中金屬的量，鋅粒子存在的濃度在4％至10％之間。
115.如權(quán)利要求114所述的堿性電化學(xué)電池，其中，相對于陽極中金屬的量，鋅粒子存在的濃度主要為8％。
116.如權(quán)利要求112所述的堿性電化學(xué)電池，其中，鋅粒子在+200和-140目之間。
117.如權(quán)利要求116所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述氫氧化物濃度在20％和30％之間。
118.如權(quán)利要求112所述的堿性電化學(xué)電池，其中，鋅粒子包含+625和-140目之間的鋅粉。
119.如權(quán)利要求118所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述氫氧化物濃度在30％和40％之間。
120.如權(quán)利要求90所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述氫氧化物濃度主要在20％和40％之間。
121.如權(quán)利要求90所述的堿性電化學(xué)電池，其中，用氫氧化物濃度在30％和40％之間的電解液對隔膜進(jìn)行預(yù)濕。
122.如權(quán)利要求112所述的堿性電化學(xué)電池，其中，鋅粒子包含一種鋅合金。
123.一種堿性電化學(xué)電池，包含一個(gè)陽性集流體；一個(gè)與陽性集流體接觸的陰極；一種膠質(zhì)陽極，包含金屬合金粉、凝膠劑、堿性電解液、平均直徑小于105微米的鋅粒子、以及具有通式Y(jié) SOx-的表面活性劑；一種陰極和陽極之間的隔膜；和一個(gè)與陽極電接觸的陰性集流體。
124.如權(quán)利要求123所述的堿性電化學(xué)電池，其中Y選自烷基、芳基、烷芳基、羧酸基和它們的鹽。
125.如權(quán)利要求123所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述表面活性劑是一種硫酸化十八烷酸的鹽。
126.如權(quán)利要求123所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述表面活性劑是一種硫酸化油酸的鈉鹽。
127.如權(quán)利要求123所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述表面活性劑選自WitconateTM1840X、Dyasulf 2031、Dymosol 2031、Freedom SOA-70和FreedomSOA-70WV。
128.如權(quán)利要求123所述的堿性電化學(xué)電池，還包含一種有機(jī)磷酸酯表面活性劑。
129.如權(quán)利要求128所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述有機(jī)磷酸酯表面活性劑是一種環(huán)氧乙烷加成物型有機(jī)磷酸酯。
130.如權(quán)利要求128所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述有機(jī)磷酸酯表面活性劑是RM-510。
131.如權(quán)利要求128所述的堿性電化學(xué)電池，其中，Y選自烷基、芳基、烷芳基、羧酸基和它們的鹽。
132.如權(quán)利要求131所述的堿性電化學(xué)電池，其中，權(quán)利要求99所述的表面活性劑是一種硫酸化十八烷酸的鹽。
133.如權(quán)利要求131所述的堿性電化學(xué)電池，其中，權(quán)利要求99所述的表面活性劑是一種硫酸化油酸的鈉鹽。
134.如權(quán)利要求131所述的堿性電化學(xué)電池，其中，權(quán)利要求99所述的表面活性劑選自WitconateTM1840X、Dyasulf 2031、Dymosol 2031、Freedom SOA-70和Freedom SOA-70WV。
135.如權(quán)利要求134所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述有機(jī)磷酸酯表面活性劑是一種環(huán)氧乙烷加成物型有機(jī)磷酸酯。
136.如權(quán)利要求135所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述有機(jī)磷酸酯表面活性劑是RM-510。
137.如權(quán)利要求123所述的堿性電化學(xué)電池，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物，表面活性劑存在的濃度主要在.001％和.06％之間。
138.如權(quán)利要求137所述的堿性電化學(xué)電池，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物，表面活性劑存在的濃度主要在.002％和.03％之間。
139.如權(quán)利要求123所述的堿性電化學(xué)電池，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物中的金屬，表面活性劑存在的濃度主要在.0015％和.09％之間。
140.如權(quán)利要求139所述的堿性電化學(xué)電池，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物中的金屬，表面活性劑存在的濃度主要在.003％和.045％之間。
141.如權(quán)利要求128所述的堿性電化學(xué)電池，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物，有機(jī)磷酸酯表面活性劑存在的濃度主要在.0003％和.02％之間。
142.如權(quán)利要求145所述的堿性電化學(xué)電池，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物，有機(jī)磷酸酯表面活性劑存在的濃度主要在.0003％和.005％之間。
143.如權(quán)利要求128所述的堿性電化學(xué)電池，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物中的金屬，有機(jī)磷酸酯表面活性劑存在的濃度主要在.0004％和.02％之間。
144.如權(quán)利要求143所述的堿性電化學(xué)電池，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物中的金屬，有機(jī)磷酸酯表面活性劑存在的濃度主要在.0004％和.01％之間。
145.如權(quán)利要求123所述的堿性電化學(xué)電池，其中，相對于陽極中金屬的量，鋅粒子存在的濃度低于10％。
146.如權(quán)利要求145所述的堿性電化學(xué)電池，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物，鋅粒子存在的濃度在4％至8％之間。
147.如權(quán)利要求146所述的堿性電化學(xué)電池，其中，相對于膠質(zhì)陽極混合物，鋅粒子存在的濃度主要為8％。
148.如權(quán)利要求145所述的堿性電化學(xué)電池，其中，鋅粒子在+200和-140目之間。
149.如權(quán)利要求148所述的堿性電化學(xué)電池，其中，電解液中氫氧化物濃度在20％和30％之間。
150.如權(quán)利要求123所述的堿性電化學(xué)電池，其中，鋅粒子包含+625和-200目之間的鋅粉。
151.如權(quán)利要求150所述的堿性電化學(xué)電池，其中，電解液中氫氧化物濃度主要在30％和40％之間。
152.如權(quán)利要求123所述的堿性電化學(xué)電池，其中，電解液中氫氧化物濃度主要在20％和40％之間。
153.如權(quán)利要求123所述的堿性電化學(xué)電池，其中，用氫氧化物濃度在30％和40％之間的電解液對隔膜進(jìn)行預(yù)濕。
154.如權(quán)利要求123所述的堿性電化學(xué)電池，其中，鋅粒子包含一種鋅合金。
155.一種堿性電化學(xué)電池，包含一個(gè)陽性集流體；一個(gè)與陽性集流體接觸的陰極；一種膠質(zhì)陽極，包含金屬合金粉、凝膠劑、氫氧化物濃度低于34％的堿性電解液、以及-140目的鋅粒子；一種陰極和陽極之間的隔膜；和一個(gè)與陽極電接觸的陰性集流體。
156.如權(quán)利要求155所述的堿性電化學(xué)電池，鋅粒子在+200和-140目之間。
157.如權(quán)利要求156所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述氫氧化物濃度在20％和30％之間。
158.如權(quán)利要求155所述的堿性電化學(xué)電池，其中，鋅粒子包含+625和-200目之間的鋅粉。
159.如權(quán)利要求155所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述氫氧化物濃度在25％和33％之間。
160.如權(quán)利要求155所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述氫氧化物濃度主要為34％。
161.如權(quán)利要求155所述的堿性電化學(xué)電池，其中，鋅粒子包含一種鋅合金。
162.如權(quán)利要求155所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述氫氧化物濃度主要在20％和30％之間。
163.如權(quán)利要求155所述的堿性電化學(xué)電池，其中，還包含具有通式Y(jié) SOx-的表面活性劑。
164.如權(quán)利要求163所述的堿性電化學(xué)電池，其中，其中Y選自烷基、芳基、烷芳基、羧酸基和它們的鹽。
165.如權(quán)利要求163所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述表面活性劑是一種硫酸化十八烷酸的鹽。
166.如權(quán)利要求163所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述表面活性劑是一種硫酸化油酸的鈉鹽。
167.如權(quán)利要求163所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述表面活性劑選自WitconateTM1840X、Dyasulf 2031、Dymosol 2031、Freedom SOA-70和FreedomSOA-70WV。
168.如權(quán)利要求163所述的堿性電化學(xué)電池，還包含一種有機(jī)磷酸酯表面活性劑。
169.如權(quán)利要求168所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述有機(jī)磷酸酯表面活性劑是一種環(huán)氧乙烷加成物型有機(jī)磷酸酯。
170.如權(quán)利要求168所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述有機(jī)磷酸酯表面活性劑是RM-510。
171.如權(quán)利要求168所述的堿性電化學(xué)電池，其中，Y選自烷基、芳基、烷芳基、羧酸基和它們的鹽。
172.如權(quán)利要求171所述的堿性電化學(xué)電池，其中，權(quán)利要求33所述的表面活性劑是一種硫酸化十八烷酸的鹽。
173.如權(quán)利要求171所述的堿性電化學(xué)電池，其中，權(quán)利要求33所述的表面活性劑是一種硫酸化油酸的鈉鹽。
174.如權(quán)利要求171所述的堿性電化學(xué)電池，其中，權(quán)利要求33所述的表面活性劑選自WitconateTM1840X、Dyasulf 2031、Dymosol 2031、Freedom SOA-70和Freedom SOA-70WV。
175.如權(quán)利要求174所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述有機(jī)磷酸酯表面活性劑是一種環(huán)氧乙烷加成物型有機(jī)磷酸酯。
176.如權(quán)利要求175所述的堿性電化學(xué)電池，其中，所述有機(jī)磷酸酯表面活性劑是RM-510。
全文摘要
在堿性電化學(xué)電池的膠質(zhì)陽極混合物中加入一種磺酸型有機(jī)表面活性劑，并選擇性加入一種有機(jī)磷酸酯表面活性劑。電池陽極中還可加入鋅粉。電池陽極混合物中所含的電解液可具有低的氫氧化物濃度。當(dāng)電池的陽極混合物中包含兩種表面活性劑以及鋅粉、單獨(dú)或結(jié)合低的氫氧化物濃度的電解液時(shí)，相對于缺少上述兩種表面活性劑的膠來說，放電泄漏降低了，并且膠析氣被抑制了。此外，相對于那些沒有加入鋅粉且未降低氫氧化物濃度的電池來說，本發(fā)明的電池的放電性能被增強(qiáng)了。
文檔編號(hào)H01M10/42GK1639891SQ03804530
公開日2005年7月13日 申請日期2003年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月27日
發(fā)明者M·E·阿馬坎奎, E·澤貝特, W·C·布肖恩, G·S·莫艾, V·H·尤, D·R·米哈拉, J·A·波里爾 申請人:瑞約伐克股份有限公司