BR112017015083B1 - ALKALINE CELL WITH IMPROVED RELIABILITY AND DISCHARGE PERFORMANCE - Google Patents

ALKALINE CELL WITH IMPROVED RELIABILITY AND DISCHARGE PERFORMANCE Download PDF

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BR112017015083B1
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M. Edgar Armacanqui
Wen Li
John Hadley
Matthew Hennek
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Energizer Brands, Llc
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Abstract

CÉLULA ALCALINA COM CONFIABILIDADE E DESEMPENHO DE DESCARGA APRIMORADOS. Trata-se de um eletrodo negativo para uma célula de bateria alcalina que inclui partículas à base de zinco, em que menos que 20% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula maior que cerca de 150 micrômetros. Uma célula eletroquímica alcalina que inclui o eletrodo negativo e um método para reduzir a formação de gases da célula eletroquímica também são fornecidos.ALKALINE CELL WITH IMPROVED RELIABILITY AND DISCHARGE PERFORMANCE. A negative electrode for an alkaline battery cell that includes zinc-based particles, wherein less than 20% of the zinc-based particles, by weight, relative to the total zinc in the electrode, have a particle size larger than about 150 micrometers. An alkaline electrochemical cell including the negative electrode and a method for reducing outgassing of the electrochemical cell are also provided.

Description

[0001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório no U.S. 62/104.265, depositado em 16 de janeiro de 2015, cujo conteúdo completo é incorporado ao presente documento, a título de referência, em sua totalidade.[0001] This application claims the benefit of Interim Order No. 62/104,265, filed January 16, 2015, the entire contents of which are incorporated herein, by reference, in its entirety.

CAMPOFIELD

[0002] A presente tecnologia refere-se geralmente ao campo de anodos de zinco para células eletroquímicas. Em particular, a tecnologia se refere a anodos de zinco com confiabilidade e desempenho de descarga aprimorados.[0002] The present technology generally refers to the field of zinc anodes for electrochemical cells. In particular, the technology refers to zinc anodes with improved reliability and discharge performance.

ANTECEDENTESBACKGROUND

[0003] A formação de gases de bateria é um acontecimento normal durante o carregamento e o armazenamento de baterias. Adicionalmente, o gás hidrogênio gerado durante as reações de corrosão pode aprimorar a pressão de célula interna, causando vazamento de eletrólito e perturbação da integridade de célula. Esse processo é conhecido como "formação de gases". A geração de gás em baterias alcalinas durante o armazenamento é um resultado da formação de hidrogênio no compartimento de anodo acionada por reações de redução em impurezas metálicas presentes no anodo. A mesma é aperfeiçoada após a descarga parcial devido ao fato de que a descarga remove o filme de óxido de superfície protetora. As impurezas metálicas são inerentes ao material de anodo como contaminantes e também podem se originar a partir de outros materiais de bateria, como o catodo, grafite, eletrólito, coletor de corrente ou outros aditivos usados na produção de baterias alcalinas. Essas impurezas podem ser localizadas ou aleatoriamente distribuídas.[0003] Battery gassing is a normal occurrence during battery charging and storage. Additionally, hydrogen gas generated during corrosion reactions can build up internal cell pressure, causing electrolyte leakage and disruption of cell integrity. This process is known as "gassing". Gas generation in alkaline batteries during storage is a result of hydrogen formation in the anode compartment driven by reduction reactions in metallic impurities present in the anode. It is improved after partial discharge due to the fact that the discharge removes the protective surface oxide film. Metallic impurities are inherent in the anode material as contaminants and can also originate from other battery materials such as the cathode, graphite, electrolyte, current collector or other additives used in the production of alkaline batteries. These impurities can be localized or randomly distributed.

[0004] A formação de gases pode levar a diversos problemas em uma bateria. Por exemplo, a formação de gases traz preocupações de segurança devido ao acúmulo de gás hidrogênio explosivo produzido. A formação de gases também faz com que o consumo de material de zinco ativo reduza, assim, permanentemente, a capacidade de bateria. Adicionalmente, a formação de gases também consome a água na bateria, que é necessária para reações de redução de catodo, diminuindo, assim, a capacidade de bateria. As soluções propostas para problemas relacionados à formação de gases desalinhada incluem projetar células de bateria com respiradouros de segurança que liberarão o gás no caso de um acúmulo de pressão, empregar materiais resistentes à corrosão, adicionar inibidores de formação de gases ou inibidores de corrosão, e minimizar a presença de impurezas metálicas na célula de bateria. O gás hidrogênio gerado durante as reações de corrosão levam ao acúmulo de pressão de célula interna e, finalmente, ao vazamento de célula de eletrólito. Os inibidores orgânicos e inorgânicos comumente usados para suprimir a geração de gás hidrogênio durante armazenamento podem suprimir drasticamente o desempenho de descarga, tornando seu benefício impraticável.[0004] The formation of gases can lead to several problems in a battery. For example, outgassing raises safety concerns due to the accumulation of explosive hydrogen gas produced. Gas formation also causes the consumption of active zinc material, thus permanently reducing battery capacity. Additionally, gas formation also consumes the water in the battery, which is needed for cathode reduction reactions, thus decreasing battery capacity. Proposed solutions to problems related to misaligned off-gassing include designing battery cells with safety vents that will release gas in the event of a pressure build-up, employing corrosion-resistant materials, adding gassing inhibitors or corrosion inhibitors, and minimize the presence of metallic impurities in the battery cell. Hydrogen gas generated during corrosion reactions leads to internal cell pressure buildup and ultimately to cell electrolyte leakage. Organic and inorganic inhibitors commonly used to suppress hydrogen gas generation during storage can drastically suppress discharge performance, making their benefit impractical.

SUMÁRIOSUMMARY

[0005] Em um aspecto, um eletrodo para uma célula eletroquímica é fornecido, o qual inclui partículas à base de zinco, em que menos que 20% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, tendo um tamanho de partícula maior que cerca de 150 micrômetros.[0005] In one aspect, an electrode for an electrochemical cell is provided which includes zinc-based particles, wherein less than 20% of the zinc-based particles, by weight, relative to the total zinc in the electrode, having a particle size greater than about 150 micrometers.

[0006] Em outro aspecto, um eletrodo para uma célula eletroquímica é fornecido, o qual inclui partículas à base de zinco, em que cerca de 10% a cerca de 20%, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula maior que cerca de 150 micrômetros.[0006] In another aspect, an electrode for an electrochemical cell is provided which includes zinc-based particles of which about 10% to about 20% by weight of the total zinc in the electrode have a particle size greater than about 150 micrometers.

[0007] Em um aspecto, uma mistura de anodo gelificado é fornecida, a qual inclui partículas à base de zinco, em que menos que 20% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula maior que cerca de 150 micrômetros; um agente gelificante; um eletrólito alcalino; e um tensoativo.[0007] In one aspect, a gelled anode mixture is provided which includes zinc-based particles, wherein less than 20% of the zinc-based particles, by weight, relative to the total zinc in the electrode, have a particle size greater than about 150 micrometers; a gelling agent; an alkaline electrolyte; and a surfactant.

[0008] Em um aspecto, um método para reduzir a formação de gases de uma célula eletroquímica sujeita à formação de gases é fornecido, em que o método inclui utilizar, como o anodo ativo da dita célula, um anodo gelificado que inclui partículas à base de zinco, em que menos que 20% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula maior que cerca de 150 micrômetros.[0008] In one aspect, a method for reducing outgassing of an electrochemical cell subject to outgassing is provided, wherein the method includes using, as the active anode of said cell, a gelled anode that includes particles based on of zinc, wherein less than 20% of the zinc-based particles, by weight, relative to the total zinc in the electrode, have a particle size greater than about 150 micrometers.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0009] A Figura 1 ilustra as características de formação de gases de uma célula eletroquímica LR6 causadas pelo teor de partículas à base de zinco grossas e finas que têm uma densidade aparente de entre cerca de 2,73 e cerca de 2,79 g/ml.[0009] Figure 1 illustrates the outgassing characteristics of an LR6 electrochemical cell caused by the content of coarse and fine zinc-based particles that have an apparent density of between about 2.73 and about 2.79 g/ ml.

[0010] A Figura 2 representa o desempenho de câmera fotográfica digital (DSC) da célula descrita na Figura 1.[0010] Figure 2 represents the digital still camera (DSC) performance of the cell described in Figure 1.

[0011] A Figura 3 ilustra as características de formação de gases de célula de descarga parcial de uma célula eletroquímica LR6 causadas pelo teor de partículas à base de zinco grossas e finas que têm uma densidade aparente de cerca de 2,55 g/ml.[0011] Figure 3 illustrates the outgassing characteristics of a partial discharge cell of an LR6 electrochemical cell caused by the content of coarse and fine zinc-based particles that have an apparent density of about 2.55 g/ml.

[0012] A Figura 4 representa a formação de gases de célula não descarregada de células LR6, conforme descrito na Figura 3.[0012] Figure 4 represents the formation of undischarged cell gases from LR6 cells, as described in Figure 3.

[0013] A Figura 5 representa o desempenho de DSC das células descritas nas Figuras 3 e 4.[0013] Figure 5 represents the DSC performance of the cells described in Figures 3 and 4.

[0014] A Figura 6 ilustra um gráfico de contorno que mostra a dependência de formação de gases de célula de descarga parcial (PD) LR6 no teor de poeira (partículas menores que 45 µm) e a densidade aparente (g/ml) do pó de zinco.[0014] Figure 6 illustrates a contour plot showing the dependence of LR6 partial discharge (PD) cell gas formation on the dust content (particles smaller than 45 µm) and the apparent density (g/ml) of the dust of zinc.

[0015] A Figura 7 ilustra um gráfico de contorno para mostrar a dependência de desempenho de DSC LR6 do teor de poeira (partículas menores que 45 um) e a densidade aparente do pó de zinco após armazenar as células durante uma semana a 71,11 °C (160 °F).[0015] Figure 7 illustrates a contour plot to show the dependence of DSC LR6 performance on the dust content (particles smaller than 45 µm) and the apparent density of the zinc dust after storing the cells for one week at 71.11 °C (160 °F).

[0016] A Figura 8 ilustra a dependência de formação de gases de célula de PD LR6 no teor de tensoativo e concentração de KOH de gel.[0016] Figure 8 illustrates the dependence of PD LR6 cell outgassing on surfactant content and gel KOH concentration.

[0017] A Figura 9 ilustra a dependência de desempenho de DSC do teor de tensoativo e da concentração de KOH de gel, conforme descrito na Figura 8.[0017] Figure 9 illustrates the dependence of DSC performance on surfactant content and gel KOH concentration, as described in Figure 8.

[0018] A Figura 10 é um gráfico que ilustra a amperagem de células LR20 conforme afetada pelo teor de partículas grossas e finas.[0018] Figure 10 is a graph illustrating the amperage of LR20 cells as affected by coarse and fine particle content.

[0019] A Figura 11 é um gráfico que ilustra a formação de gases de célula de descarga parcial de células LR20, conforme descrito na Figura 10.[0019] Figure 11 is a graph illustrating the formation of partial discharge cell gases from LR20 cells, as described in Figure 10.

[0020] A Figura 12 ilustra o conceito de razão de aspecto.[0020] Figure 12 illustrates the aspect ratio concept.

[0021] A Figura 13 ilustra a natureza alongada e a razão de aspecto alta de partículas grossas de tamanhos maiores que 150 micrômetros.[0021] Figure 13 illustrates the elongated nature and high aspect ratio of coarse particles of sizes greater than 150 micrometers.

[0022] A Figura 14 é uma vista esquemática em corte transversal que ilustra uma célula eletroquímica de uma modalidade da presente revelação.[0022] Figure 14 is a schematic cross-sectional view illustrating an electrochemical cell of an embodiment of the present disclosure.

DESCRIÇÃO DETALHADADETAILED DESCRIPTION

[0023] Diversas modalidades são descritas doravante. Deve ser observado que as modalidades específicas não são pretendidas como uma descrição exaustiva ou como uma limitação aos aspectos mais amplos discutidos no presente documento. Um aspecto descrito em conjunto com uma modalidade particular não é necessariamente limitado àquela modalidade e pode ser praticado com qualquer outra modalidade (ou modalidades).[0023] Several modalities are described hereinafter. It should be noted that the specific embodiments are not intended as an exhaustive description or as a limitation to the broader aspects discussed herein. An aspect described in conjunction with a particular modality is not necessarily limited to that modality and can be practiced with any other modality (or modality).

[0024] Conforme usado no presente documento, o termo "cerca de" será entendido por pessoas de habilidade comum na técnica, e irá variar até certo ponto dependendo do contexto no qual o mesmo é usado. Se há usos do termo que não são claros para pessoas de habilidade comum na técnica, dado o contexto no qual o mesmo é usado, "cerca de" significará até mais ou menos 10% do termo particular.[0024] As used herein, the term "about" will be understood by people of ordinary skill in the art, and will vary to some extent depending on the context in which it is used. If there are uses of the term that are not clear to people of ordinary skill in the art, given the context in which it is used, "about" will mean up to plus or minus 10% of the particular term.

[0025] O uso dos termos "um" e "uma" e “a/o" e referentes similares no contexto de descrição dos elementos (especialmente no contexto das reivindicações a seguir) deve ser interpretado como cobrindo tanto o singular quanto o plural, a menos que indicado de outro modo no presente documento ou claramente contradito pelo contexto. A recitação das faixas de valores no presente documento é destinada meramente a servir como um método abreviado para se referir individualmente a cada valor separado que está na faixa, a menos que indicado de outro modo no presente documento, e cada valor separado é incorporado ao relatório descritivo como se fosse recitado individualmente no presente documento. Todos os métodos descritos no presente documento podem ser realizados em qualquer ordem adequada, a menos que indicado de outro modo no presente documento ou claramente contraindicado de outro modo pelo contexto. O uso de todo e qualquer exemplo, ou linguagem exemplificativa (por exemplo, "como") fornecida no presente documento é meramente destinado a explicar melhor as modalidades e não implica em uma limitação no escopo das reivindicações, a menos que indicado de outro modo. Nenhuma linguagem no relatório descritivo deve ser interpretada de modo a indicar qualquer elemento não reivindicado como essencial.[0025] The use of the terms "a" and "a" and "a/o" and similar referents in the context of describing the elements (especially in the context of the following claims) shall be interpreted as covering both the singular and the plural, unless otherwise indicated herein or clearly contradicted by the context. The recitation of the ranges of values herein is intended merely to serve as a shorthand method for referring individually to each separate value that is in the range, unless otherwise indicated herein, and each separate value is incorporated into the specification as if it were individually recited herein. All methods described herein may be performed in any proper order, unless otherwise indicated herein document or clearly contraindicated otherwise by the context. The use of any and all examples, or exemplary language (e.g., "how") provided in this document is merely intended to further explain the modalities and does not imply a limitation on the scope of the claims, unless otherwise indicated. No language in the specification should be construed as indicating any element not claimed to be essential.

[0026] Razões, concentrações, quantidades e outros dados numéricos podem ser apresentados no presente documento em um formato de faixa. Deve ser entendido que tal formato de faixa é utilizado meramente para conveniência e brevidade, e deve ser interpretado de modo flexível para incluir não apenas os valores numéricos explicitamente relatados como os limites da faixa, mas também para incluir todos os valores numéricos individuais ou as subfaixas abrangidas dentro daquela faixa como se cada valor numérico e subfaixa fosse explicitamente relatado. Por exemplo, 5 a 40% em mol deve ser interpretado para incluir não apenas os limites explicitamente citados de 5 a 40% em mol, mas também para incluir subfaixas, como 10% em mol a 30% em mol, 7% em mol a 25% em mol, e assim por diante, bem como quantidades individuais, que incluem quantidades fracionais, dentro das faixas especificadas, como 15,5% em mol, 29,1% em mol e 12,9% em mol, por exemplo.[0026] Ratios, concentrations, amounts and other numerical data may be presented in this document in a strip format. It should be understood that such a range format is used merely for convenience and brevity, and should be interpreted flexibly to include not only numerical values explicitly reported as range boundaries, but also to include all individual numerical values or subranges. covered within that range as if each numerical value and subrange were explicitly reported. For example, 5 to 40 mol% should be interpreted to include not only the explicitly stated limits of 5 to 40 mol%, but also to include subranges such as 10 mol% to 30 mol%, 7 mol% to 25 mol%, and so on, as well as individual amounts, which include fractional amounts, within specified ranges, such as 15.5 mol%, 29.1 mol%, and 12.9 mol%, for example.

[0027] Conforme usado no presente documento, o termo "anodo de zinco" se refere a um anodo que inclui zinco como um material ativo de anodo.[0027] As used herein, the term "zinc anode" refers to an anode that includes zinc as an active anode material.

[0028] Conforme usado no presente documento, "partículas finas" são partículas que passam através de uma peneira de 200 mesh padrão em uma operação de peneiração normal (isto é, com a peneira agitada à mão). O termo "Poeira" consiste em partículas que passam através de uma peneira de 325 mesh padrão em uma operação de peneiração normal. O termo "Partícula grossa" consiste em partículas que não passam através de uma peneira de 100 mesh padrão em uma operação de peneiração normal. Os tamanhos em mesh e tamanhos de partícula correspondentes, conforme descrito aqui, se aplicam a um método de teste padrão para análise de peneiração de pós de metal que é descrito em ASTM B214.[0028] As used herein, "fines" are particles that pass through a standard 200 mesh sieve in a normal sieving operation (ie, with the sieve shaken by hand). The term "Dust" consists of particles that pass through a standard 325 mesh sieve in a normal sieving operation. The term "Coarse Particle" means particles that do not pass through a standard 100 mesh sieve in a normal sieving operation. The mesh sizes and corresponding particle sizes as described here apply to a standard test method for sieving analysis of metal powders that is described in ASTM B214.

[0029] Conforme usado no presente documento, o termo "razão de aspecto" se refere à dimensão determinada pela razão entre o comprimento da dimensão mais longa da partícula e a largura relativa da partícula.[0029] As used herein, the term "aspect ratio" refers to the dimension determined by the ratio of the length of the longest dimension of the particle to the relative width of the particle.

[0030] As baterias alcalinas foram aprimoradas ao longo dos anos para aperfeiçoar sua capacidade para descarga, assim como aprimorar sua confiabilidade. Por exemplo, uma prática conhecida na técnica para aprimorar o desempenho de descarga de taxa alta em baterias alcalinas é para aumentar o teor de partículas de anodo de zinco finas, partículas que passam de tamanho de peneira de 200 mesh (75 µm). Essa abordagem resulta geralmente na formação de gases de célula aperfeiçoada devido à área de superfície de anodo ampliada correspondente da fração adicionada de partículas finas. Para controlar a confiabilidade de célula, uma prática comum na técnica é usar os inibidores de formação de gases orgânicos e/ou inorgânicos. Adicionalmente, o pó de zinco de anodo pode ser convenientemente ligado a elementos de liga de inibição bem conhecidos.[0030] Alkaline batteries have been improved over the years to improve their discharge capacity as well as improve their reliability. For example, a practice known in the art to improve high rate discharge performance in alkaline batteries is to increase the content of fine zinc anode particles, particles that exceed a sieve size of 200 mesh (75 µm). This approach generally results in cell-enhanced gas formation due to the correspondingly enlarged anode surface area of the added fraction of fine particles. To control cell reliability, a common practice in the art is to use organic and/or inorganic gas formation inhibitors. Additionally, the anode zinc dust can be conveniently alloyed with well known inhibiting alloying elements.

[0031] Os géis de anodo de zinco de células eletroquímicas alcalinas são propensos a reações de corrosão eletroquímicas quando as células de bateria são armazenadas na condição não descarregada ou parcialmente descarregada devido à corrosão de anodo de zinco, uma reação de oxidação que leva à dissolução de zinco e formação de zincato, conforme mostrado em (1). Essa reação é equilibrada por uma reação de catodo que leva à geração de hidrogênio, conforme mostrado em (2), que resulta no acúmulo de pressão de gás de célula interna durante o armazenamento. A taxa da reação de geração de gás é determinada por alguns fatores, como área de superfície de zinco ativa disponível, a presença de impurezas metálicas, a concentração de KOH de gel e a natureza do filme de óxido nativo na superfície de zinco. A área de superfície afetada pela distribuição de tamanho de partícula de zinco, formato de partícula e morfologia de superfície de partícula. As impurezas metálicas são inerentes ao material de anodo como contaminantes e também podem originar a partir de outros materiais de bateria, como o catodo, o grafite, o eletrólito, o coletor de corrente de anodo, o alojamento de bateria de metal e de outros aditivos usados na produção de baterias alcalinas. O filme de óxido nativo em zinco protege sua superfície da oxidação se as células de bateria forem armazenadas na condição não descarregada. Entretanto, a descarga parcial remove o filme de óxido de superfície protetora compacta e expõe as impurezas metálicas ao eletrólito em corrosão. Zn + 4OH- → Zn(OH)42- + 2e- (1) 2H2O + 2e-→ H2+ 2OH- (2)[0031] Zinc anode gels of alkaline electrochemical cells are prone to electrochemical corrosion reactions when battery cells are stored in the undischarged or partially discharged condition due to zinc anode corrosion, an oxidation reaction that leads to dissolution of zinc and formation of zincate, as shown in (1). This reaction is balanced by a cathode reaction that leads to the generation of hydrogen, as shown in (2), which results in the build-up of internal cell gas pressure during storage. The rate of the gas generation reaction is determined by a number of factors such as available active zinc surface area, the presence of metallic impurities, the gel KOH concentration and the nature of the native oxide film on the zinc surface. The surface area affected by zinc particle size distribution, particle shape and particle surface morphology. Metallic impurities are inherent in the anode material as contaminants and can also originate from other battery materials such as the cathode, graphite, electrolyte, anode current collector, metal battery housing and other additives. used in the production of alkaline batteries. The native oxide film on zinc protects its surface from oxidation if battery cells are stored in the undischarged condition. However, partial discharge removes the compact protective surface oxide film and exposes metallic impurities to the corroding electrolyte. Zn + 4OH- → Zn(OH)42- + 2e- (1) 2H2O + 2e-→ H2+ 2OH- (2)

[0032] Dois métodos eficazes para aprimorar o desempenho de descarga de célula de taxa alta são ampliação de superfície de anodo e o uso de concentrações de KOH baixas no gel de anodo. Os benefícios de desempenho de ajustar a concentração de KOH foram demonstrados no documento 1 (documento no US7226696 B2). O documento 1 reconhece que o desempenho de célula é aperfeiçoado com uso de concentrações de KOH de gel abaixo de 34%, como abaixo de 30% ou abaixo de 28%, geralmente no gasto de formação de gases de célula aumentada. De modo similar, o desempenho de descarga de taxa alta pode ser aprimorado aumentando-se o teor de partículas finas de zinco, isto é, partículas que passam de tamanho de peneira de 200 mesh, conforme relatado no Documento 2 (documento no US 8343658 B2). Pode-se esperar que os ajustes simultâneos ao tamanho de partícula de zinco e ao teor de partículas finas de zinco, assim como à concentração de KOH de gel de anodo para aperfeiçoar o desempenho de descarga, também resultem em geração de gás de célula excessiva, o que compromete a confiabilidade de célula. Desse modo, é desejável encontrar meios para suprimir a geração de gás de célula em células de bateria que têm porcentagem aumentada de partículas finas e níveis otimizados de concentrações de KOH de gel. É um objetivo da presente invenção apresentar meios para impedir os efeitos de formação de gases adversos do uso de porcentagem alta de partículas finas de zinco e concentrações de KOH de gel de anodo otimizadas.[0032] Two effective methods to improve high rate cell discharge performance are anode surface enlargement and the use of low KOH concentrations in the anode gel. The performance benefits of adjusting the KOH concentration were demonstrated in Document 1 (Document No. US7226696 B2). Document 1 acknowledges that cell performance is improved using gel KOH concentrations below 34%, such as below 30% or below 28%, generally at the expense of increased cell gassing. Similarly, high rate discharge performance can be improved by increasing the content of fine zinc particles, i.e., particles beyond a 200 mesh sieve size, as reported in Document 2 (Document No. US 8343658 B2 ). Simultaneous adjustments to zinc particle size and zinc fine particle content, as well as anode gel KOH concentration to optimize discharge performance, can be expected to also result in excessive cell gas generation, which compromises cell reliability. Therefore, it is desirable to find means to suppress cell gas generation in battery cells that have increased percentage of fine particles and optimized levels of gel KOH concentrations. It is an object of the present invention to provide a means to prevent the adverse gassing effects of using high percentage of fine zinc particles and optimized anode gel KOH concentrations.

[0033] Os pós de zinco para baterias alcalinas contêm tipicamente as partículas que têm uma distribuição ampla de tamanhos de partícula e que está na faixa de alguns micrômetros a mais de 1.000 micrômetros (µm). A distribuição de tamanho de partícula contém porcentagens em peso diferentes de partículas menores que 45 µm (poeira), partículas menores que 75 µm (partículas finas), partículas maiores que 150 µm (partículas grossas) e partículas em tamanhos entre 75 µm e 150 µm. Em algumas modalidades, as partículas grossas incluem partículas que têm um tamanho de cerca de 150 µm a cerca de 1.000 µm, 150 µm a cerca de 177 µm, cerca de 177 µm a cerca de 354 µm, cerca de 354 µm a cerca de 707 µm, cerca de 707 µm a cerca de 2.500 µm, cerca de 2.500 µm a cerca de 6.730 µm e faixas entre quaisquer dois dentre esses valores ou menos que qualquer um desses valores. As partículas à base de zinco podem ser de vários formatos incluindo, mas sem limitação, tipo semelhante a esférico, osso, acicular e alongado. O formato de partícula também pode ser definido pela razão de aspecto correspondente, uma dimensão determinada pela razão entre o comprimento da dimensão da partícula mais longa e a largura relativa da partícula. Os pós de zinco convencionais contêm partículas que têm uma distribuição ampla de tamanhos de partícula que está na faixa de alguns mícrons até mais de 1.000 mícrons, com o peso distribuição sendo o mais pesado com partículas maiores que 150 mícrons. As células que têm tais pós de zinco convencionais têm quantidades de eletrólito suficientes e concentração de KOH para fornecer íons OH e água que é consumida em reações de corrosão durante armazenamento, conforme descrito acima. As adições de quantidades relativamente grandes de inibidores orgânicos e/ou inorgânicos são geralmente usadas para suprimir as reações indesejáveis que podem levar à geração de gás durante o armazenamento em prateleira.[0033] Zinc powders for alkaline batteries typically contain particles that have a broad particle size distribution and that is in the range of a few micrometers to over 1,000 micrometers (µm). The particle size distribution contains different weight percentages of particles smaller than 45 µm (dust), particles smaller than 75 µm (fine particles), particles larger than 150 µm (coarse particles) and particles in sizes between 75 µm and 150 µm . In some embodiments, coarse particles include particles having a size from about 150 µm to about 1000 µm, 150 µm to about 177 µm, about 177 µm to about 354 µm, about 354 µm to about 707 µm µm, about 707 µm to about 2500 µm, about 2500 µm to about 6730 µm, and ranges between any two of these values or less than any of these values. Zinc-based particles can be of various shapes including, but not limited to, spherical, bone, acicular and elongated type. Particle shape can also be defined by the corresponding aspect ratio, a dimension determined by the ratio of the length of the longest particle dimension to the relative width of the particle. Conventional zinc powders contain particles that have a broad particle size distribution that ranges from a few microns to over 1,000 microns, with the weight distribution being heaviest with particles larger than 150 microns. Cells having such conventional zinc powders have sufficient amounts of electrolyte and KOH concentration to supply OH ions and water which is consumed in corrosion reactions during storage, as described above. Additions of relatively large amounts of organic and/or inorganic inhibitors are generally used to suppress undesirable reactions that can lead to gas generation during shelf storage.

[0034] Foi constatado aqui que, controlando-se a distribuição de tamanho de partícula, particularmente minimizando-se o teor de partículas grossas de partículas à base de zinco, usadas como material de anodo em baterias, são fornecidos os aprimoramentos na confiabilidade e desempenho de descarga de tais baterias. Acredita-se que esse efeito é fornecido reduzindo- se a formação de gases da bateria durante o armazenamento.[0034] It was found here that by controlling the particle size distribution, particularly by minimizing the coarse particle content of zinc-based particles used as anode material in batteries, improvements in reliability and performance are provided discharging such batteries. This effect is believed to be provided by reducing battery outgassing during storage.

[0035] Consequentemente, em um aspecto, um eletrodo negativo para uma célula de bateria alcalina é fornecido, em que o teor de partículas grossas é menos que 20% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, isto é, menos que 20% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula maior que cerca de 150 micrômetros. Isso inclui as modalidades em que menos que 18%, menos que 15%, menos que 12%, menos que 10%, menos que 8%, ou menos que 5% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula maior que cerca de 150 micrômetros.[0035] Accordingly, in one aspect, a negative electrode for an alkaline battery cell is provided, wherein the coarse particle content is less than 20% of zinc-based particles by weight relative to the total zinc in the electrode , that is, less than 20% of the zinc-based particles, by weight of the total zinc in the electrode, have a particle size greater than about 150 micrometers. This includes embodiments where less than 18%, less than 15%, less than 12%, less than 10%, less than 8%, or less than 5% of the zinc-based particles, by weight, relative to the zinc total on the electrode, have a particle size greater than about 150 micrometers.

[0036] Em algumas modalidades, o eletrodo negativo inclui partículas à base de zinco, em que cerca de 1% a cerca de 30% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, são partículas grossas que têm um tamanho de partícula maior que cerca de 150 micrômetros. Isso inclui as modalidades em que cerca de 5% a cerca de 25%, cerca de 8% a cerca de 22%, cerca de 10% a cerca de 20%, ou cerca de 12% a cerca de 18% e faixas entre quaisquer dois dentre esses valores ou menos que qualquer um dentre esses valores, das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula maior que cerca de 150 micrômetros. Em algumas modalidades, cerca de 0,1% a cerca de 2%, cerca de 2% a cerca de 6%, cerca de 4% a cerca de 9% ou cerca de 5% a cerca de 10%, das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula maior que cerca de 150 micrômetros. Em algumas modalidades, menos que 20% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula maior que cerca de 150 micrômetros. Em algumas modalidades, cerca de 10% ou mais que os 20% de partículas à base de zinco têm um tamanho de partícula entre cerca de 150 micrômetros a 177 micrômetros. Em algumas modalidades, cerca de 10% dos 20% de partículas à base de zinco têm um tamanho de partícula entre cerca de 150 micrômetros a 177 micrômetros.[0036] In some embodiments, the negative electrode includes zinc-based particles, wherein about 1% to about 30% of the zinc-based particles, by weight, relative to the total zinc in the electrode, are coarse particles that have a particle size greater than about 150 micrometers. This includes embodiments where about 5% to about 25%, about 8% to about 22%, about 10% to about 20%, or about 12% to about 18% and ranges in between any two of these values, or less than any one of these values, of the zinc-based particles, by weight, relative to the total zinc in the electrode, have a particle size greater than about 150 micrometers. In some embodiments, about 0.1% to about 2%, about 2% to about 6%, about 4% to about 9%, or about 5% to about 10%, of the particles based on of zinc, by weight, relative to the total zinc in the electrode, have a particle size greater than about 150 micrometers. In some embodiments, less than 20% of the zinc-based particles, by weight, relative to the total zinc in the electrode, have a particle size greater than about 150 micrometers. In some embodiments, about 10% or more of the 20% zinc-based particles have a particle size between about 150 micrometers to 177 micrometers. In some embodiments, about 10% of the 20% zinc-based particles have a particle size between about 150 micrometers to 177 micrometers.

[0037] Em algumas modalidades, as partículas à base de zinco são partículas de liga de zinco. A liga de zinco pode incluir os elementos de liga destinados a elevar o potencial geral para evolução de hidrogênio para minimizar sua formação em locais de catodo. Em algumas modalidades, o zinco pode ser ligado a um ou mais metais selecionados a partir de índio, bismuto, cálcio, alumínio, chumbo e fósforo. Em algumas modalidades, o metal de liga é bismuto. As concentrações dos metais ligados com zinco podem estar na faixa de cerca de 20 ppm a cerca de 750 ppm. Em algumas modalidades, os metais de liga estão presentes em uma concentração de cerca de 50 ppm a 550 ppm. Tipicamente, os pós de liga podem incluir cerca de 0,01% a cerca de 0,5% em peso de agente de liga independentemente, ou em combinação com, a partir de cerca de 0,005% a cerca de 0,2% em peso de um segundo agente de liga como lítio, cálcio, alumínio e semelhantes.[0037] In some embodiments, the zinc-based particles are zinc alloy particles. The zinc alloy may include alloying elements intended to raise the overall potential for evolution of hydrogen to minimize its formation at cathode sites. In some embodiments, the zinc can be alloyed with one or more metals selected from indium, bismuth, calcium, aluminum, lead and phosphorus. In some embodiments, the alloying metal is bismuth. Concentrations of zinc-alloyed metals can range from about 20 ppm to about 750 ppm. In some embodiments, the alloying metals are present at a concentration of about 50 ppm to 550 ppm. Typically, alloying powders can include from about 0.01% to about 0.5% by weight of alloying agent independently of, or in combination with, from about 0.005% to about 0.2% by weight. of a second alloying agent such as lithium, calcium, aluminum and the like.

[0038] As partículas à base de zinco podem ter um tamanho de partícula médio de cerca de 70 micrômetros a cerca de 175 micrômetros. Isso inclui um tamanho de partícula médio de cerca de 75 micrômetros, cerca de 80 micrômetros, cerca de 85 micrômetros, cerca de 90 micrômetros, cerca de 100 micrômetros, cerca de 110 micrômetros ou cerca de 120 micrômetros. Em algumas modalidades, as partículas à base de zinco são partículas de liga de zinco que têm um tamanho de partícula médio de cerca de 90 micrômetros.[0038] Zinc-based particles can have an average particle size of about 70 micrometers to about 175 micrometers. This includes an average particle size of about 75 micrometers, about 80 micrometers, about 85 micrometers, about 90 micrometers, about 100 micrometers, about 110 micrometers or about 120 micrometers. In some embodiments, the zinc-based particles are zinc alloy particles that have an average particle size of about 90 micrometers.

[0039] Além de controlar o teor das partículas grossas, a quantidade de partículas e poeira também pode ser otimizada para alcançar a redução desejada na formação de gases e aprimoramento nas propriedades de descarga. Desse modo, em uma modalidade, cerca de 10% a cerca de 90% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula menor que cerca de 75 micrômetros. Isso inclui as modalidades em que cerca de 15% a cerca de 80 %, cerca de 20% a cerca de 70%, cerca de 30% a cerca de 60%, ou cerca de 40% a cerca de 50 % e faixas entre quaisquer dois dentre esses valores ou menos que qualquer um dentre esses valores, das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula menor que cerca de 75 micrômetros. Em algumas modalidades, cerca de 20% a cerca de 70% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula menor que cerca de 75 micrômetros. Em outras modalidades, cerca de 20% a 45% em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula menor que cerca de 75 micrômetros. Em algumas modalidades, cerca de 20% a cerca de 40% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula menor que cerca de 75 micrômetros. Em algumas modalidades, cerca de 1% a cerca de 15% em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, tem um tamanho de partícula menor que 45 micrômetros. Em outras modalidades, cerca de 1% a cerca de 10% em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, tem um tamanho de partícula menor que cerca de 45 micrômetros. Em outras modalidades, cerca de 1% a cerca de 7% em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, tem um tamanho de partícula menor que cerca de 45 micrômetros.[0039] In addition to controlling the coarse particle content, the amount of particles and dust can also be optimized to achieve the desired reduction in gas formation and improvement in discharge properties. Thus, in one embodiment, about 10% to about 90% of the zinc-based particles, by weight, relative to the total zinc in the electrode, have a particle size of less than about 75 micrometers. This includes embodiments where about 15% to about 80%, about 20% to about 70%, about 30% to about 60%, or about 40% to about 50% and ranges in between any two of these values, or less than any one of these values, of the zinc-based particles, by weight, relative to the total zinc in the electrode, have a particle size of less than about 75 micrometers. In some embodiments, from about 20% to about 70% of the zinc-based particles, by weight, relative to the total zinc in the electrode, have a particle size of less than about 75 micrometers. In other embodiments, about 20% to 45% by weight of the total zinc in the electrode has a particle size of less than about 75 micrometers. In some embodiments, about 20% to about 40% of the zinc-based particles, by weight, relative to the total zinc in the electrode, have a particle size of less than about 75 micrometers. In some embodiments, from about 1% to about 15% by weight, based on the total zinc in the electrode, has a particle size of less than 45 micrometers. In other embodiments, about 1% to about 10% by weight, based on the total zinc in the electrode, has a particle size of less than about 45 micrometers. In other embodiments, about 1% to about 7% by weight, based on the total zinc in the electrode, has a particle size of less than about 45 micrometers.

[0040] Em algumas modalidades, menos que 20% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula maior que cerca de 150 micrômetros, cerca de 20% a cerca de 70% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula menor que cerca de 75 micrômetros. Em algumas modalidades, cerca de 1% a 15%, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula menor que cerca de 45 micrômetros, cerca de 20% a 50% em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula menor que cerca de 75 micrômetros, e cerca de 10% a 20% em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula maior que cerca de 150 micrômetros. Em outras modalidades, menos que 10% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula maior que cerca de 150 micrômetros, cerca de 20% a cerca de 70% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula menor que cerca de 75 micrômetros. Em algumas modalidades, cerca de 4% a cerca de 9% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula maior que cerca de 150 micrômetros, cerca de 20% a cerca de 70% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula menor que cerca de 75 micrômetros. Em algumas modalidades, entre 10% e 20% em peso das partículas têm um tamanho de partícula maior que 150 micrômetros e mais que 20% em peso das partículas têm um tamanho de partícula menor que 75 micrômetros. Em outras modalidades, entre 10% e 20% em peso das partículas têm um tamanho de partícula maior que 150 micrômetros e entre 20% e 50% em peso das partículas têm um tamanho de partícula menor que 75 micrômetros. Em algumas modalidades, entre 4% e 9% em peso das partículas têm um tamanho de partícula maior que 150 micrômetros e mais que 20% em peso das partículas têm um tamanho de partícula menor que 75 micrômetros.[0040] In some embodiments, less than 20% of the zinc-based particles, by weight, relative to the total zinc in the electrode, have a particle size greater than about 150 micrometers, about 20% to about 70% of the zinc-based particles, by weight relative to the total zinc in the electrode, have a particle size of less than about 75 micrometers. In some embodiments, about 1% to 15% by weight of total zinc in the electrode has a particle size less than about 45 micrometers, about 20% to 50% by weight of total zinc in the electrode, have a particle size of less than about 75 micrometers, and about 10% to 20% by weight of the total zinc in the electrode have a particle size of greater than about 150 micrometers. In other embodiments, less than 10% of the zinc-based particles, by weight, relative to the total zinc in the electrode, have a particle size greater than about 150 micrometers, about 20% to about 70% of the particles at Base zinc, by weight relative to the total zinc in the electrode, have a particle size of less than about 75 micrometers. In some embodiments, about 4% to about 9% of the zinc-based particles, by weight, relative to the total zinc in the electrode, have a particle size greater than about 150 micrometers, about 20% to about 70% of the zinc-based particles, by weight of the total zinc in the electrode, have a particle size of less than about 75 micrometers. In some embodiments, between 10% and 20% by weight of the particles have a particle size greater than 150 micrometers and greater than 20% by weight of the particles have a particle size smaller than 75 micrometers. In other embodiments, between 10% and 20% by weight of the particles have a particle size greater than 150 micrometers and between 20% and 50% by weight of the particles have a particle size smaller than 75 micrometers. In some embodiments, between 4% and 9% by weight of the particles have a particle size greater than 150 micrometers and greater than 20% by weight of the particles have a particle size smaller than 75 micrometers.

[0041] O nível de alongamento de frações de tamanho de partícula diferentes afeta o intertravamento de partículas de anodo de zinco e pode ser medido de modo óptico. As imagens de diversas centenas de partículas à base de zinco de cada fração de peneira individual podem ser importadas para o software que tem a habilidade para medir de modo óptico os números grandes dessas partículas. As funções matemáticas podem ser aplicadas às imagens ópticas das frações de zinco para quantificar o nível de alongamento de partícula. A razão de aspecto, conforme definido como uma função da razão entre o eixo geométrico maior e o eixo geométrico menor de equivalente de elipse para o objeto (Figura 12), pode ser determinada para cada partícula em uma dada fração e a média da razão de aspecto para cada fração de peneira de zinco pode ser calculada. Uma razão de aspecto média de 1 implica que, na média, as partículas são esféricas. Qualquer valor maior que 1 implica algum nível de alongamento. Além de razão de aspecto, esfericidade de partícula de zinco, conforme definido como uma função do perímetro ao quadrado dividido por quatro vezes o valor pi multiplicado pela área de partículas (fesfericidade = P2 * 4pA). Uma esfericidade média de 1 implica que, na média, as partículas são esféricas. As partículas grossas com uma razão de aspecto alta ou função de esfericidade fornecem um nível aperfeiçoado de contato de partícula a partícula. A Figura 13 demonstra a natureza alongada das partículas grossas maiores que 150 mícrons.[0041] The level of elongation of different particle size fractions affects the interlocking of zinc anode particles and can be measured optically. Images of several hundred zinc-based particles from each individual sieve fraction can be imported into software that has the ability to optically measure large numbers of these particles. Mathematical functions can be applied to optical images of zinc fractions to quantify the level of particle elongation. The aspect ratio, as defined as a function of the ratio of the major axis to the minor axis of the ellipse equivalent for the object (Figure 12), can be determined for each particle in a given fraction and the average of the aspect ratio. aspect ratio for each zinc sieve fraction can be calculated. An average aspect ratio of 1 implies that, on average, the particles are spherical. Any value greater than 1 implies some level of stretching. In addition to aspect ratio, zinc particle sphericity, as defined as a function of perimeter squared divided by four times the pi value multiplied by particle area (sphericity = P2 * 4pA). An average sphericity of 1 implies that, on average, the particles are spherical. Coarse particles with a high aspect ratio or sphericity function provide an improved level of particle-to-particle contact. Figure 13 demonstrates the elongated nature of coarse particles larger than 150 microns.

[0042] A partículas à base de zinco da presente tecnologia têm uma razão de aspecto alta. Em algumas modalidades, as partículas à base de zinco têm uma razão de aspecto de cerca de 5 ou menos, cerca de 4,5 ou menos, cerca de 4 ou menos, cerca de 3 ou menos, cerca de 2,5 ou menos, cerca de 2 ou menos ou cerca 1,5 ou menos. Em algumas modalidades, as partículas à base de zinco da presente tecnologia têm uma razão de aspecto de cerca de 1 a cerca de 5. Isso inclui uma razão de aspecto de cerca de 1 a cerca de 5, de cerca de 1,5 a cerca de 4,5, de cerca de 1,8 a cerca de 4,2, de cerca de 2 a cerca de 4,0, de cerca de 2,5 a cerca de 3,5, ou cerca de 2,8 a cerca de 3,8, e faixas entre qualquer um dentre esses valores ou menos que qualquer um dentre esses valores. Em algumas modalidades, as partículas à base de zinco têm uma razão de aspecto de cerca de 1,85 a cerca de 4,15.[0042] The zinc-based particles of the present technology have a high aspect ratio. In some embodiments, the zinc-based particles have an aspect ratio of about 5 or less, about 4.5 or less, about 4 or less, about 3 or less, about 2.5 or less, about 2 or less or about 1.5 or less. In some embodiments, zinc-based particles of the present technology have an aspect ratio of from about 1 to about 5. This includes an aspect ratio of about 1 to about 5, from about 1.5 to about 5. from about 4.5, from about 1.8 to about 4.2, from about 2 to about 4.0, from about 2.5 to about 3.5, or about 2.8 to about of 3.8, and ranges between any of these values or less than any of these values. In some embodiments, the zinc-based particles have an aspect ratio of from about 1.85 to about 4.15.

[0043] As partículas à base de zinco da presente tecnologia têm uma esfericidade de pelo menos cerca de 0,8. Isso inclui uma esfericidade de pelo menos cerca de 0,9, pelo menos cerca de 1,0, pelo menos cerca de 1,2, pelo menos cerca de 1,5, pelo menos cerca de 1,8 ou pelo menos cerca de 2,0. Em algumas modalidades, as partículas à base de zinco têm uma esfericidade de pelo menos cerca de 1,5.[0043] The zinc-based particles of the present technology have a sphericity of at least about 0.8. This includes a sphericity of at least about 0.9, at least about 1.0, at least about 1.2, at least about 1.5, at least about 1.8, or at least about 2 ,0. In some embodiments, the zinc-based particles have a sphericity of at least about 1.5.

[0044] Em algumas modalidades, as partículas à base de zinco têm uma densidade aparente de cerca de 1,5 g/cm3 a cerca de 4,5 g/cm3. Isso inclui uma densidade aparente de cerca de 1,8 g/cm3 a cerca de 4,0 g/cm3, cerca de 2,0 g/cm3 a cerca de 3,8 g/cm3, cerca de 2,5 g/cm3 a cerca de 3,5 g/cm3, ou cerca de 2,8 g/cm3 a cerca de 3,0 g/cm3, e faixas entre quaisquer dois dentre esses valores ou menos que qualquer um dentre esses valores. Em algumas modalidades, as partículas à base de zinco têm uma densidade aparente de cerca de 2,40 g/cm3 a cerca de 3,15 g/cm3.[0044] In some embodiments, the zinc-based particles have a bulk density of about 1.5 g/cm 3 to about 4.5 g/cm 3 . This includes a bulk density of about 1.8 g/cm3 to about 4.0 g/cm3, about 2.0 g/cm3 to about 3.8 g/cm3, about 2.5 g/cm3 to about 3.5 g/cm 3 , or about 2.8 g/cm 3 to about 3.0 g/cm 3 , and ranges between any two of these values or less than any of these values. In some embodiments, the zinc-based particles have a bulk density of from about 2.40 g/cm3 to about 3.15 g/cm3.

[0045] Em algumas modalidades, o eletrodo negativo ou anodo é um anodo gelificado. Um anodo gelificado adequado de acordo com a tecnologia pode incluir um pó de liga de metal, como uma liga de zinco opcionalmente com outros componentes, como um agente gelificante, tensoativos, superabsorventes, aditivos inibidores e um eletrólito alcalino. Em um aspecto, é fornecida uma mistura de anodo gelificado, a qual inclui partículas à base de zinco, em que menos do que 20% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula maior que cerca de 150 micrômetros; um agente gelificante; um eletrólito alcalino que inclui um material de hidróxido; e um tensoativo.[0045] In some embodiments, the negative electrode or anode is a gelled anode. A suitable gelled anode according to the technology may include a metal alloy powder such as a zinc alloy optionally with other components such as a gelling agent, surfactants, superabsorbents, inhibitory additives and an alkaline electrolyte. In one aspect, there is provided a gelled anode mixture which includes zinc-based particles wherein less than 20% of the zinc-based particles, by weight, relative to the total zinc in the electrode, have a size of particle larger than about 150 micrometers; a gelling agent; an alkaline electrolyte that includes a hydroxide material; and a surfactant.

[0046] Qualquer agente gelificante adequado pode ser usado enquanto não se afastar do escopo da presente revelação. Os agentes gelificantes adequados incluem, mas sem limitação, ácidos poliacrílicos, materiais de amido enxertado, sais de ácidos poliacrílicos, poliacrilatos ramificados tipificados por reticulação, carboximetil celulose, goma natural e semelhantes ou combinações dos mesmos. Exemplos de ácidos poliacrílicos adequados incluem Carbopol 940 e 934 (disponíveis junto à B.F. Goodrich) e Polygen 4P (disponível junto à 3V). Um exemplo de um sal de um ácido poliacrílico é Alcosorb Gl (disponível junto à Ciba Specialties). Um exemplo de um material de amido enxertado é Waterlock A221 (disponível junto à Grain Processing Corporation). Em uma modalidade, um agente gelificante adequado é um polímero de ácido poliacrílico. Em uma modalidade, o ácido poliacrílico é um polímero de ácido poliacrílico reticulado. Em algumas modalidades, o agente gelificante é um agente diferente do agente gelificante de poliacrilato de sódio. Em algumas modalidades, o agente gelificante não inclui agente gelificante de poliacrilato de sódio. Uma mistura de anodo gelificado, um anodo gelificado e uma célula eletroquímica que contém o anodo gelificado podem ter as estruturas e podem ser preparados conforme descrito na Patente no U.S. 8728659 B2, incorporada a título de referência ao presente documento em sua totalidade.[0046] Any suitable gelling agent can be used as long as it does not depart from the scope of the present disclosure. Suitable gelling agents include, but are not limited to, polyacrylic acids, grafted starch materials, salts of polyacrylic acids, crosslink-typed branched polyacrylates, carboxymethyl cellulose, natural gum and the like or combinations thereof. Examples of suitable polyacrylic acids include Carbopol 940 and 934 (available from B.F. Goodrich) and Polygen 4P (available from 3V). An example of a polyacrylic acid salt is Alcosorb Gl (available from Ciba Specialties). An example of a grafted starch material is Waterlock A221 (available from Grain Processing Corporation). In one embodiment, a suitable gelling agent is a polyacrylic acid polymer. In one embodiment, the polyacrylic acid is a cross-linked polyacrylic acid polymer. In some embodiments, the gelling agent is an agent other than the sodium polyacrylate gelling agent. In some embodiments, the gelling agent does not include sodium polyacrylate gelling agent. A gelled anode mixture, a gelled anode, and an electrochemical cell containing the gelled anode may have the structures and may be prepared as described in U.S. Patent 8,728,659 B2, incorporated by reference herein in its entirety.

[0047] A quantidade de agente gelificante pode estar na faixa de cerca de 0,05% a cerca de 5% da massa total do anodo. Em algumas modalidades, o agente gelificante está presente em uma quantidade de cerca de 0,1% a cerca de 1% da massa total do anodo. Em uma modalidade, o agente gelificante pode estar presente em uma quantidade de cerca de 0,1% a cerca de 0,8%, cerca de 0,2% a cerca de 0,7, ou cerca de 0,3% a cerca de 0,6%, com base no peso total do gel de anodo.[0047] The amount of gelling agent may range from about 0.05% to about 5% of the total mass of the anode. In some embodiments, the gelling agent is present in an amount of from about 0.1% to about 1% of the total mass of the anode. In one embodiment, the gelling agent can be present in an amount of from about 0.1% to about 0.8%, about 0.2% to about 0.7, or about 0.3% to about of 0.6%, based on the total weight of the anode gel.

[0048] Juntamente com o ativo de anodo, o anodo pode incluir um eletrólito no mesmo para fornecer água para a reação de corrosão galvânica. O eletrólito tem desejavelmente uma condutividade iônica alta. Geralmente, o eletrólito é um eletrólito alcalino, como uma solução aquosa de um hidróxido de metal alcalino, mas também pode incluir outros eletrólitos conhecidos por aqueles de habilidade comum na técnica, por exemplo, eletrólitos de amônio quaternário. Os exemplos de hidróxido de metal alcalino incluem solução de hidróxido de potássio, hidróxido de lítio ou hidróxido de sódio. Em algumas modalidades, o hidróxido de metal alcalino é hidróxido de potássio.[0048] Along with the anode active, the anode may include an electrolyte therein to supply water for the galvanic corrosion reaction. The electrolyte desirably has a high ionic conductivity. Generally, the electrolyte is an alkaline electrolyte, such as an aqueous solution of an alkali metal hydroxide, but may also include other electrolytes known to those of ordinary skill in the art, for example, quaternary ammonium electrolytes. Examples of alkali metal hydroxide include potassium hydroxide, lithium hydroxide or sodium hydroxide solution. In some embodiments, the alkali metal hydroxide is potassium hydroxide.

[0049] O anodo que inclui as partículas à base de zinco da presente tecnologia fornece desempenho ótimo mesmo com um eletrólito que tem concentração de hidróxido baixa. Por exemplo, a concentração ou teor de hidróxido no eletrólito pode ser de cerca de 1% em peso a cerca de 60% em peso. Isso inclui de cerca de 5% em peso a cerca de 50% em peso, de cerca de 10% em peso a cerca de 45% em peso, de cerca de 15% em peso a cerca de 40% em peso, de cerca de 20% em peso a cerca de 35% em peso, e de cerca de 25% em peso em peso a cerca de 30% em peso em peso e faixas entre quaisquer dois dentre esses valores ou menos que qualquer um dentre esses valores. Em algumas modalidades, o anodo gelificado tem teor de hidróxido de 20% em peso a 34% em peso. Em algumas modalidades, o anodo gelificado tem um teor de hidróxido menor que cerca de 60% em peso. Isso inclui um teor de hidróxido menor que cerca de 50% em peso, menos que cerca de 40% em peso, menos que cerca de 30% em peso, menos que cerca de 20% em peso e menos que cerca de 10% em peso.[0049] The anode that includes zinc-based particles of the present technology provides optimal performance even with an electrolyte that has low hydroxide concentration. For example, the hydroxide concentration or content in the electrolyte can be from about 1% by weight to about 60% by weight. This includes from about 5% by weight to about 50% by weight, from about 10% by weight to about 45% by weight, from about 15% by weight to about 40% by weight, from about 20% by weight to about 35% by weight, and from about 25% by weight to about 30% by weight and ranges between any two of these values or less than any of these values. In some embodiments, the gelled anode has a hydroxide content of 20% by weight to 34% by weight. In some embodiments, the gelled anode has a hydroxide content of less than about 60% by weight. This includes a hydroxide content of less than about 50% by weight, less than about 40% by weight, less than about 30% by weight, less than about 20% by weight and less than about 10% by weight. .

[0050] Em alguns casos, o eletrólito pode conter sais dissolvidos, óxidos ou hidróxidos de bismuto, estanho, índio, mercúrio, chumbo, cádmio ou tálio. Adicionalmente, o eletrólito pode incluir um cátion dissolvido ou ânion do metal anodo (por exemplo, um óxido de alumínio, aluminato de sódio, aluminato de potássio, um óxido de zinco, um hidróxido de zinco, ou sais de cálcio). Em algumas modalidades, o eletrólito pode conter adicionalmente um inibidor de corrosão como um sal de amônio quaternário, ou um tensoativo não iônico, aniônico ou catiônico. Em algumas modalidades, quando zinco é o agente ativo de anodo, o eletrólito pode incluir uma quantidade pequena de óxido de zinco para impedir a oxidação de circuito aberto e estabilizar a superfície de zinco e reduzir a formação de gases. O óxido de zinco pode estar presente em uma quantidade de cerca de 1% a cerca de 10% em peso do anodo. Isso pode incluir cerca de 1% a cerca de 8% ou 1% a cerca de 5% em peso do anodo. Em uma modalidade, o óxido de zinco pode estar presente em uma quantidade de cerca de 1%, cerca de 1,5%, cerca de 2%, cerca de 2,5%, cerca de 3%, cerca de 3,5%, ou cerca de 4%, em peso do anodo, e faixas entre qualquer um dentre dois desses valores ou menos que qualquer um dentre esses valores. Em algumas modalidades, a quantidade de óxido de zinco pode ser de cerca de 0,1% em peso do anodo a cerca de 2% em peso do anodo. Em uma modalidade, o óxido de zinco pode estar presente em uma quantidade de cerca de 2% em peso do anodo.[0050] In some cases, the electrolyte may contain dissolved salts, oxides or hydroxides of bismuth, tin, indium, mercury, lead, cadmium or thallium. Additionally, the electrolyte may include a dissolved cation or anode metal anion (for example, an aluminum oxide, sodium aluminate, potassium aluminate, a zinc oxide, a zinc hydroxide, or calcium salts). In some embodiments, the electrolyte may additionally contain a corrosion inhibitor such as a quaternary ammonium salt, or a nonionic, anionic, or cationic surfactant. In some embodiments, when zinc is the anode active agent, the electrolyte may include a small amount of zinc oxide to prevent open circuit oxidation and stabilize the zinc surface and reduce gassing. Zinc oxide can be present in an amount from about 1% to about 10% by weight of the anode. This can include from about 1% to about 8% or 1% to about 5% by weight of the anode. In one embodiment, zinc oxide can be present in an amount of about 1%, about 1.5%, about 2%, about 2.5%, about 3%, about 3.5% , or about 4%, by weight of the anode, and ranges between any two of these values or less than either of these values. In some embodiments, the amount of zinc oxide can be from about 0.1% by weight of the anode to about 2% by weight of the anode. In one embodiment, the zinc oxide can be present in an amount of about 2% by weight of the anode.

[0051] Além do eletrólito, os tensoativos orgânicos e agentes de inibição de corrosão inorgânicos também podem ser adicionados ao anodo. Acredita-se que os tensoativos atuam na interface anodo-eletrólito formando-se um filme hidrofóbico que protege a superfície ativa de anodo durante o armazenamento. A eficácia de inibição de tensoativos para aumentar a resistência à corrosão do anodo ativo depende de sua estrutura química, concentração, e sua estabilidade no eletrólito. Os tensoativos exemplificativos incluem ésteres de fosfato orgânico, como o tipo de aduto de óxido de etileno revelado por Rossler et al. na Patente no U.S. 4.195.120, ou aditivo de óxido de etileno heteropolar ativo de superfície que inclui ésteres de fosfato orgânicos revelados por Chalilpoyil et al. na Patente no U.S. 4.777.100, ambas incorporadas ao presente documento a título de referência, um tensoativo anfotérico, tensoativo de ácido orgânico sulfonado ou sulfatado, dietilenetriamina, ácido sulfônico de óxido hexil difenílico, e tensoativos comercialmente disponíveis, como Rhodafac RM-510, Rhodafac RA-600, Rhodafac RS-610, Witconate 1840X, e Mafo 13 MODI, ou uma combinação de quaisquer dois ou mais dos mesmos. Em algumas modalidades, o tensoativo pode incluir um fluorotensoativo anfotérico como, por exemplo, CHEMGUARD® S-111, CHEMGUARD® S-500, CAPSTONE® FS-50, CAPSTONE® FS-51, APFS- 14, DYNAX DX3001, ZONYL® FSK, ZONYL® FS-500, ou uma combinação de quaisquer dois ou mais dos mesmos. Em algumas modalidades, a combinação dos componentes no anodo fornece um aprimoramento aperfeiçoado em tensão de célula e desempenho de célula. Em algumas modalidades, o tensoativo é um tensoativo de éster de fosfato orgânico, um éter de polietilenoglicol, um alquilfenol etoxilado, aminas de sebo, dietilenetriamina, um tensoativo anfotérico, um tensoativo de ácido orgânico sulfonado, um tensoativo de ácido orgânico sulfatado, ácido sulfônico de óxido hexil difenílico, ou uma combinação de quaisquer dois ou mais dos mesmos.[0051] In addition to the electrolyte, organic surfactants and inorganic corrosion inhibiting agents can also be added to the anode. It is believed that surfactants act on the anode-electrolyte interface, forming a hydrophobic film that protects the active surface of the anode during storage. The inhibition effectiveness of surfactants to increase the corrosion resistance of the active anode depends on their chemical structure, concentration, and their stability in the electrolyte. Exemplary surfactants include organic phosphate esters, such as the ethylene oxide adduct type disclosed by Rossler et al. in U.S. Patent 4,195,120, or surface active heteropolar ethylene oxide additive which includes organic phosphate esters disclosed by Chalilpoyil et al. in U.S. Patent 4,777,100, both incorporated herein by reference, an amphoteric surfactant, sulfonated or sulfated organic acid surfactant, diethylenetriamine, hexyl diphenyl oxide sulfonic acid, and commercially available surfactants such as Rhodafac RM-510, Rhodafac RA-600, Rhodafac RS-610, Witconate 1840X, and Mafo 13 MODI, or a combination of any two or more thereof. In some embodiments, the surfactant may include an amphoteric fluorosurfactant such as, for example, CHEMGUARD® S-111, CHEMGUARD® S-500, CAPSTONE® FS-50, CAPSTONE® FS-51, APFS-14, DYNAX DX3001, ZONYL® FSK , ZONYL® FS-500, or a combination of any two or more thereof. In some embodiments, the combination of components in the anode provides an improved improvement in cell voltage and cell performance. In some embodiments, the surfactant is an organic phosphate ester surfactant, a polyethylene glycol ether, an ethoxylated alkylphenol, tallow amines, diethylenetriamine, an amphoteric surfactant, a sulfonated organic acid surfactant, a sulfated organic acid surfactant, sulfonic acid of hexyl diphenyl oxide, or a combination of any two or more thereof.

[0052] O tensoativo pode estar presente em uma quantidade de cerca de 1 ppm a cerca de 400 ppm. Isso inclui a partir de cerca de 5 ppm a cerca de 300 ppm, a partir de cerca de 10 ppm a cerca de 150 ppm, a partir de cerca de 20 ppm a cerca de 100 ppm, ou a partir de cerca de 25 ppm a cerca de 50 ppm e faixas entre quaisquer dois dentre esses valores ou menores que qualquer um desses valores. A quantidade total de tensoativo está tipicamente na faixa de cerca de 0,0001% a cerca de 10% em peso do anodo. Isso inclui a partir de cerca de 0,005% a cerca de 5% em peso, cerca de 0,001% a cerca de 1% em peso, cerca de 0,005% a cerca de 0,1% em peso, ou cerca de 0,01% a cerca de 0,5% em peso em relação ao peso do anodo e faixas entre quaisquer dois dentre esses valores ou menores que qualquer um desses valores. Em algumas modalidades, a quantidade total de tensoativo pode estar na faixa de cerca de 0,001% a cerca de 0,04% em peso do anodo.[0052] The surfactant may be present in an amount from about 1 ppm to about 400 ppm. This includes from about 5 ppm to about 300 ppm, from about 10 ppm to about 150 ppm, from about 20 ppm to about 100 ppm, or from about 25 ppm to about 50 ppm and ranges between any two of these values or less than any of these values. The total amount of surfactant is typically in the range of about 0.0001% to about 10% by weight of the anode. This includes from about 0.005% to about 5% by weight, about 0.001% to about 1% by weight, about 0.005% to about 0.1% by weight, or about 0.01% to about 0.5% by weight of the anode weight and ranges between any two of these values or less than any of these values. In some embodiments, the total amount of surfactant can range from about 0.001% to about 0.04% by weight of the anode.

[0053] As soluções diluídas de hidróxido de potássio são geralmente adicionadas ao gel de anodo, o catodo, e o separador de papel. A solução de KOH adicionada ao separador de papel é feita de modo adiantamento para verter o gel de anodo no compartimento de anodo para permitir a embebição desse eletrólito, também chamada de pré-umidificação, pelo separador e o material de catodo em contato com o alojamento de bateria. A concentração de KOH presente no gel de anodo, o pré-úmido, e o material de catodo pode ter um impacto na capacidade de taxa de descarga da célula de bateria.[0053] Dilute solutions of potassium hydroxide are generally added to the anode gel, the cathode, and the paper separator. The KOH solution added to the paper separator is done in advance to pour the anode gel into the anode compartment to allow imbibition of this electrolyte, also called pre-wetting, by the separator and the cathode material in contact with the housing. of battery. The concentration of KOH present in the anode gel, the prewet, and the cathode material can have an impact on the discharge rate capability of the battery cell.

[0054] Outros aditivos de inibição como, por exemplo, hidróxido ou silicatos de índio, como silicatos de sódio, também podem estar presentes na solução de eletrólito. A quantidade de inibidor adicionada à célula pode ser expressada como uma função do peso de metal (por exemplo, zinco) no anodo ou do peso do gel de anodo, conforme feito nos exemplos discutidos abaixo. RM-510 é preferencialmente adicionado na faixa de 0,0004% a 0,015% em relação ao peso do anodo gelificado, e mais preferencialmente entre 0,0001% e 0,0075%. O hidróxido de índio é preferencialmente adicionado a concentrações que estão na faixa de 0,003% a 0,03%. Tais aditivos ou inibidores podem ser adicionados à mistura de anodo gelificado independentemente ou em combinação de acordo com qualquer uma dentre as modalidades descritas nessa revelação, a menos que especificado de outro modo.[0054] Other inhibiting additives such as, for example, indium hydroxide or silicates such as sodium silicates may also be present in the electrolyte solution. The amount of inhibitor added to the cell can be expressed as a function of the weight of metal (eg zinc) in the anode or the weight of the anode gel, as done in the examples discussed below. RM-510 is preferably added in the range of 0.0004% to 0.015% relative to the weight of the gelled anode, and more preferably between 0.0001% and 0.0075%. Indium hydroxide is preferably added at concentrations that are in the range of 0.003% to 0.03%. Such additives or inhibitors can be added to the gelled anode mixture independently or in combination according to any of the embodiments described in this disclosure, unless otherwise specified.

[0055] A tecnologia fornece um anodo gelificado que tem tensão de escoamento maior que cerca de 500 N/m2. Isso inclui a tensão de escoamento de cerca de 500 N/m2 a cerca de 4.000 N/m2, de cerca de 600 N/m2 a cerca de 3.500 N/m2, de cerca de 1.000 N/m2 a cerca de 2.500 N/m2, ou de cerca de 1.500 N/m2 a cerca de 2.000 N/m2 e na faixa entre quaisquer dois dentre esses valores ou menos que qualquer um desses valores. Em algumas modalidades, o anodo gelificado tem um valor de limite elástico de cerca de 600 N/m2 a cerca de 3.500 N/m2.[0055] The technology provides a gelled anode that has yield strength greater than about 500 N/m2. This includes yield stress from about 500 N/m2 to about 4000 N/m2, from about 600 N/m2 to about 3500 N/m2, from about 1000 N/m2 to about 2500 N/m2 , or from about 1500 N/m2 to about 2000 N/m2 and in the range of any two of these values or less than any of these values. In some embodiments, the gelled anode has an elastic limit value of from about 600 N/m 2 to about 3500 N/m 2 .

[0056] Os materiais de anodo gelificado têm uma viscosidade adequada exigida para fornecer o desempenho de descarga de célula aperfeiçoado. Por exemplo, a viscosidade pode ser de cerca de 10 Pa.s (10.000 cps) a cerca de 200 Pa.s (200.000 cps), de cerca de 25 Pa.s (25.000 cps) a cerca de 150 Pa.s (150.000 cps), ou de cerca de 50 Pa.s (50.000 cps) a cerca de 100 Pa.s (100.000 cps) e faixas entre quaisquer dois dentre esses valores ou menos que qualquer um dentre esses valores, a cerca de 25 °C. Em algumas modalidades, o material de anodo gelificado tem uma viscosidade de cerca de 25 a 150 Pa.s (25.000 a 150.000 cps) a 25 °C.[0056] Gelled anode materials have a suitable viscosity required to provide the improved cell discharge performance. For example, the viscosity can be from about 10 Pa.s (10,000 cps) to about 200 Pa.s (200,000 cps), from about 25 Pa.s (25,000 cps) to about 150 Pa.s (150,000 cps). cps), or from about 50 Pa.s (50,000 cps) to about 100 Pa.s (100,000 cps) and ranges between any two of these values or less than any of these values at about 25°C. In some embodiments, the gelled anode material has a viscosity of about 25 to 150 Pa.s (25,000 to 150,000 cps) at 25°C.

[0057] O anodo gelificado das modalidades reveladas pode ser incluído como um componente em uma célula eletroquímica convencional, como baterias. As mesmas incluem, por exemplo, células galvânicas, como em células de metal-ar, por exemplo, célula de zinco-ar, assim como células cilíndricas alcalinas, por exemplo, célula de óxido de zinco-metal. As células de metal-ar que incluem o anodo descrito no presente documento podem ser construídas de modo útil como células do tipo botão para as várias aplicações, como baterias de auxílio de escuta e em relógios de pulso, relógios, temporizadores, calculadoras, ponteiros a laser, brinquedos e outras inovações. No entanto, deve ser entendido que a presente tecnologia tem aplicação para outras células eletroquímicas além de células do tipo botão. Por exemplo, o anodo pode encontrar aplicação em qualquer célula de metal-ar com o uso de eletrodos planos, flexionados ou cilíndricos. Além das células de óxido de metalmetal cilíndricas e células de metal-ar, o material de anodo é aplicável àqueles conformados para células AA, AAA, AAAA, C ou D. O uso do material de anodo como componentes em outras formas de células eletroquímicas também é contemplado.[0057] The gelled anode of the disclosed embodiments can be included as a component in a conventional electrochemical cell such as batteries. These include, for example, galvanic cells, as in metal-air cells, eg zinc-air cell, as well as alkaline cylindrical cells, eg zinc oxide-metal cell. The metal-air cells comprising the anode described herein can usefully be constructed as button-type cells for various applications, such as listening aid batteries and in wristwatches, clocks, timers, calculators, laser, toys and other innovations. However, it should be understood that the present technology has application for electrochemical cells other than button cells. For example, the anode can find application in any metal-air cell with the use of flat, flexed or cylindrical electrodes. In addition to cylindrical metal-metal oxide cells and metal-air cells, the anode material is applicable to those shaped for AA, AAA, AAAA, C or D cells. The use of anode material as components in other forms of electrochemical cells also is contemplated.

[0058] Consequentemente, em um aspecto, é fornecida uma célula eletroquímica cilíndrica alcalina que inclui um coletor de corrente positiva; um catodo em contato com o coletor de corrente positiva; um coletor de corrente negativa; um anodo em contato com o coletor de corrente negativa, em que o anodo inclui uma mistura gelificada que inclui partículas à base de zinco; e um separador entre o catodo e o anodo. Em algumas modalidades da célula eletroquímica, menos que 20% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total na mistura de anodo gelificado, são de partículas grossas e têm um tamanho de partícula maior que cerca de 150 micrômetros. Em outras modalidades, a célula eletroquímica inclui um anodo de zinco em que cerca de 10% a cerca de 20% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula maior que cerca de 150 micrômetros. Em algumas modalidades, a célula eletroquímica inclui um anodo de zinco em que cerca de 4% a cerca de 9% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula maior que cerca de 150 micrômetros.[0058] Accordingly, in one aspect, there is provided an alkaline cylindrical electrochemical cell that includes a positive current collector; a cathode in contact with the positive current collector; a negative current collector; an anode in contact with the negative current collector, the anode including a gelled mixture including zinc-based particles; and a separator between the cathode and anode. In some embodiments of the electrochemical cell, less than 20% of the zinc-based particles, by weight, relative to the total zinc in the gelled anode mixture, are coarse particles and have a particle size greater than about 150 micrometers. In other embodiments, the electrochemical cell includes a zinc anode in which about 10% to about 20% of the zinc-based particles, by weight, relative to the total zinc in the electrode, have a particle size greater than about 150 micrometers. In some embodiments, the electrochemical cell includes a zinc anode in which about 4% to about 9% of the zinc-based particles, by weight, relative to the total zinc in the electrode, have a particle size greater than about 150 micrometers.

[0059] Uma modalidade exemplificativa de uma célula de bateria de óxido de metal-metal da presente revelação pode ser conforme ilustrada na Figura 14, embora outros projetos não devam ser tão limitados. Em referência inicialmente à Figura 14, uma célula cilíndrica de extensão axial 18 tem um terminal positivo 21, um terminal negativo 23, e um coletor de corrente positiva na forma de um recipiente de aço cilíndrico não revestido 20. O recipiente 20 é inicialmente fechado em sua extremidade positiva 25 de modo proximal ao terminal positivo 21 e é aberto em sua extremidade proximal ao terminal negativo 23, de modo que a extremidade negativa do recipiente seja frisada para fechar a célula 18, conforme é entendido geralmente por uma pessoa versada na técnica.[0059] An exemplary embodiment of a metal-metal oxide battery cell of the present disclosure may be as illustrated in Figure 14, although other designs should not be so limited. Referring initially to Figure 14, an axially extending cylindrical cell 18 has a positive terminal 21, a negative terminal 23, and a positive current collector in the form of an unlined cylindrical steel container 20. The container 20 is initially closed at its positive end 25 proximal to the positive terminal 21 and is open at its end proximal to the negative terminal 23 so that the negative end of the container is crimped to close the cell 18, as is generally understood by a person skilled in the art.

[0060] Pelo menos um ou mais anéis de catodo anulares cilíndricos 24, formados de modo que seus diâmetros externos em suas paredes laterais periféricas sejam levemente maiores que o diâmetro interno do coletor de corrente positiva 20, são forçados no coletor de corrente positiva. Um revestimento 22, de modo desejável, carbono, pode ser aplicado à superfície radialmente interna do recipiente 20 para aperfeiçoar o contato elétrico entre os anéis de catodo 24 e o recipiente. A instalação dos anéis de catodo 24 forma um contato de pressão com o revestimento 22. O catodo 24 apresenta adicionalmente uma superfície interna 27 que define um espaço vazio conformado de modo central 28 em uma célula cilíndrica, dentro da qual o anodo 26 é disposto.[0060] At least one or more cylindrical annular cathode rings 24, formed so that their outside diameters at their peripheral side walls are slightly larger than the inside diameter of the positive current collector 20, are forced into the positive current collector. A coating 22, desirably carbon, may be applied to the radially inner surface of the vessel 20 to improve electrical contact between the cathode rings 24 and the vessel. The installation of the cathode rings 24 forms pressure contact with the coating 22. The cathode 24 additionally has an inner surface 27 which defines a centrally shaped void 28 in a cylindrical cell, within which the anode 26 is disposed.

[0061] Um separador 32 é disposto entre o anodo 26 e o catodo 24. O anodo 26, que é colocado dentro dos anéis de catodo 24, tem geralmente o formato cilíndrico e tem uma superfície periférica externa que se engata às superfícies internas de um separador 32 e compreende zinco gelificado de acordo com pelo menos um aspecto da presente invenção. O separador é disposto adjacente à parede interna 27 entre o catodo 24 e o anodo 26. Um eletrólito aquoso alcalino, que compreende tipicamente hidróxido de potássio e água, umidifica pelo menos o anodo 26, os anéis de catodo 24 e o separador 32.[0061] A spacer 32 is arranged between the anode 26 and the cathode 24. The anode 26, which is placed inside the cathode rings 24, is generally cylindrical in shape and has an outer peripheral surface that engages with the inner surfaces of a separator 32 and comprises gelled zinc according to at least one aspect of the present invention. The separator is disposed adjacent the inner wall 27 between the cathode 24 and the anode 26. An alkaline aqueous electrolyte, typically comprising potassium hydroxide and water, wets at least the anode 26, the cathode rings 24 and the separator 32.

[0062] Uma microesfera 30 é rolada no recipiente próximo à extremidade negativa 41 para sustentar um disco de vedação 34. O disco de vedação 34, que tem um coletor de corrente negativa 36 que se estende através do mesmo, é colocado na extremidade aberta do recipiente 20 e em contato com a microesfera 30. A extremidade aberta negativa 41 do recipiente 20 é selada sobre o disco de vedação 34 comprimindo a mesma, desse modo, entre o selo e a microesfera 30 para fechar e vedar a célula. Uma arruela de isolamento 38 com uma abertura central é colocada sobre a extremidade selada da célula de modo que a extremidade do coletor de corrente negativa 36 se projete através da abertura. Uma mola de contato 40 é afixada à extremidade do coletor de corrente negativa 36. A tampa de terminal negativo 42 e a tampa de terminal positivo 44 são colocadas em contato com a mola de contato 40 e o coletor de corrente positiva 20, respectivamente, e um tubo de isolamento 46 e invólucro de aço 48 pode ser colocada em torno da célula 18 e selada em suas extremidades para manter as tampas de terminal no local. Deve ser notado que o invólucro de aço 48 e o tubo de isolamento 46 podem ser eliminados para aumentar o volume interno para a célula que pode ser ocupada por ingredientes ativos. Tal disposição é descrita na Patente no U.S. 5.814.419 atribuída a Rayovac Corporation, cuja revelação é incorporada ao presente documento, a título de referência.[0062] A microsphere 30 is rolled into the container next to the negative end 41 to support a sealing disc 34. The sealing disc 34, which has a negative current collector 36 extending therethrough, is placed at the open end of the container 20 and in contact with the microsphere 30. The open negative end 41 of the container 20 is sealed over the sealing disk 34 thereby compressing it between the seal and the microsphere 30 to close and seal the cell. An insulating washer 38 with a central opening is placed over the sealed end of the cell so that the negative current collector end 36 projects through the opening. A contact spring 40 is attached to the end of the negative current collector 36. The negative terminal cap 42 and the positive terminal cap 44 are placed in contact with the contact spring 40 and the positive current collector 20, respectively, and an insulating tube 46 and steel housing 48 may be placed around the cell 18 and sealed at its ends to hold the terminal covers in place. It should be noted that the steel housing 48 and insulating tube 46 can be eliminated to increase the internal volume for the cell which can be occupied by active ingredients. Such an arrangement is described in U.S. Patent 5,814,419 assigned to Rayovac Corporation, the disclosure of which is incorporated herein by reference.

[0063] O catodo da célula eletroquímica pode incluir qualquer material ativo de catodo geralmente reconhecido na técnica para uso em células eletroquímicas alcalinas. O material ativo de catodo pode ser amorfo ou cristalino, ou uma mistura de amorfo e cristalino. Por exemplo, o material ativo de catodo pode incluir ou ser selecionado a partir de um óxido de cobre, um óxido de manganês, como tipo eletrolítico, químico ou natural (por exemplo, EMD, CMD, NMD, ou uma mistura de quaisquer dois ou mais dos mesmos), um óxido de prata e/ou um óxido ou hidróxido de níquel, assim como uma mistura de dois ou mais dentre esses óxidos ou hidróxido. Os exemplos adequados de materiais de eletrodo positivo incluem, mas sem limitação, MnO2 (EMD, CMD, NMD, e misturas dos mesmos), NiO, NiOOH, Cu(OH)2, óxido de cobalto, PbO2, AgO, Ag2O, Ag2Cu2O3, CuAgO2, CuMnO2, CuMn2O4, Cu2MnO4, Cu3-xMnxO3, Cui- xMnxO2, Cu2-xMnxO2(em que x < 2), Cu3-xMnxO4(em que x < 3), Cu2Ag2O4, ou uma combinação de quaisquer dois ou mais dos mesmos.[0063] The cathode of the electrochemical cell may include any active cathode material generally recognized in the art for use in alkaline electrochemical cells. The cathode active material can be amorphous or crystalline, or a mixture of amorphous and crystalline. For example, the cathode active material may include or be selected from a copper oxide, a manganese oxide, such as electrolytic, chemical, or natural type (e.g., EMD, CMD, NMD, or a mixture of any two or more thereof), a silver oxide and/or a nickel oxide or hydroxide, as well as a mixture of two or more of these oxides or hydroxide. Suitable examples of positive electrode materials include, but are not limited to, MnO2 (EMD, CMD, NMD, and mixtures thereof), NiO, NiOOH, Cu(OH)2, cobalt oxide, PbO2, AgO, Ag2O, Ag2Cu2O3, CuAgO2, CuMnO2, CuMn2O4, Cu2MnO4, Cu3-xMnxO3, Cui-xMnxO2, Cu2-xMnxO2(where x < 2), Cu3-xMnxO4(where x < 3), Cu2Ag2O4, or a combination of any two or more thereof .

[0064] A célula eletroquímica pode incluir um separador entre o catodo e o anodo de zinco, o qual é projetado para impedir o curto-circuito entre os dois eletrodos. Geralmente, qualquer material de separador e/ou configuração adequada para uso em uma célula eletroquímica alcalina, e com os materiais de catodo e/ou anodo estabelecidos no presente documento acima, pode ser usado de acordo com a presente revelação. Em uma modalidade, a célula eletroquímica inclui um sistema de separador vedado que é disposto entre um anodo gelificado do tipo descrito aqui e um catodo. O separador pode ser feito de qualquer material resistente alcalino, incluindo, mas sem limitação, álcool polivinílico, Tencel, polpa de madeira mercerizada, polipropileno, polietileno, celofane e combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, o separador inclui polipropileno.[0064] The electrochemical cell may include a separator between the cathode and zinc anode, which is designed to prevent short circuit between the two electrodes. Generally, any separator material and/or configuration suitable for use in an alkaline electrochemical cell, and with the cathode and/or anode materials set forth herein above, may be used in accordance with the present disclosure. In one embodiment, the electrochemical cell includes a sealed separator system that is disposed between a gelled anode of the type described herein and a cathode. The separator can be made of any alkali resistant material, including, but not limited to, polyvinyl alcohol, Tencel, mercerized wood pulp, polypropylene, polyethylene, cellophane, and combinations thereof. In some embodiments, the separator includes polypropylene.

[0065] Em outra modalidade, o produto eletroquímico pode ser preparado por quaisquer meios conhecidos na técnica, desde que a célula resultante não entre em conflito com as revelações apresentadas no presente documento. Desse modo, a presente revelação inclui um método para preparar uma célula eletroquímica que inclui os componentes e suas respectivas concentrações, conforme discutido por toda a totalidade dessa revelação.[0065] In another embodiment, the electrochemical product can be prepared by any means known in the art, provided that the resulting cell does not conflict with the disclosures presented herein. Accordingly, the present disclosure includes a method for preparing an electrochemical cell that includes the components and their respective concentrations as discussed throughout this disclosure.

[0066] Ajustando-se a distribuição de tamanho de partícula de anodo de zinco para controlar o teor de poeira, partículas de tamanho fino e grosso, conforme descrito no presente documento, a confiabilidade aprimorada em termos de formação de gases de célula suprimida e vazamento de célula, juntamente com capacidade para taxa descarga alta aperfeiçoada, pode ser alcançada. As vantagens da presente tecnologia incluem, por exemplo, manter ou suprimir a confiabilidade de célula e a formação de gases de célula enquanto é aperfeiçoado simultaneamente as capacidades para desempenho de descarga de taxa alta, redução de falhas de teste de queda, aprimoramento em amperagem de bateria, tensão de circuito fechado e diminuição em impedância de célula. O uso de quantidades de porcentagem otimizadas de partículas grossas minimiza a formação de gás hidrogênio antecipada com área de superfície de zinco de anodo ampliada. Outra vantagem é a de que, com as partículas à base de zinco da presente tecnologia, o eletrólito incluído na mistura de anodo pode ter uma concentração de hidróxido reduzida. A presente tecnologia fornece, desse modo, um desempenho de descarga de célula de taxa alta aprimorado por meio da ampliação de superfície de anodo e do uso de concentrações de KOH baixas no gel de anodo. As impurezas metálicas estranhas inerentes em géis de anodo podem ser usadas como locais de catodo sites para promover as reações de redução que levam à geração de gás, equilibrada pela oxidação (corrosão) do material ativo de zinco. Conforme descrito acima, o contato de partícula a partícula entre partículas de anodo de zinco é aperfeiçoado na presença de partículas grossas que têm uma razão de aspecto relativamente alta. Reduzindo a porcentagem de partículas grossas no gel de anodo suprime o contato com as partículas contaminadas, minimizando, assim, o impacto de formação de gases adverso a partir das impurezas presentes no gel de anodo.[0066] By adjusting the zinc anode particle size distribution to control the dust content, fine and coarse particle size, as described in this document, improved reliability in terms of suppressed cell outgassing and leakage cell size, along with improved high discharge rate capability, can be achieved. The advantages of the present technology include, for example, maintaining or suppressing cell reliability and cell gassing while simultaneously improving capabilities for high rate discharge performance, reduction of drop test failures, improvement in battery, closed circuit voltage and decrease in cell impedance. Using optimized percentage amounts of coarse particles minimizes early hydrogen gas formation with increased anode zinc surface area. Another advantage is that, with the zinc-based particles of the present technology, the electrolyte included in the anode mixture can have a reduced hydroxide concentration. The present technology therefore provides improved high rate cell discharge performance through enlarging the anode surface and using low KOH concentrations in the anode gel. The foreign metallic impurities inherent in anode gels can be used as cathode sites to promote the reduction reactions that lead to gas generation balanced by oxidation (corrosion) of the active zinc material. As described above, particle-to-particle contact between zinc anode particles is improved in the presence of coarse particles that have a relatively high aspect ratio. Reducing the percentage of coarse particles in the anode gel suppresses contact with contaminated particles, thereby minimizing the impact of adverse gas formation from impurities present in the anode gel.

[0067] Em um aspecto, um método para reduzir a formação de gases de uma célula eletroquímica submetida à formação de gases é fornecido, em que o método inclui fornecer como o anodo ativo da dita célula um anodo gelificado que inclui as partículas à base de zinco, em que menos que 20% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula maior que cerca de 150 micrômetros enquanto limita simultaneamente o teor de partículas de poeira para menos que 10% das partículas à base de zinco. Em algumas modalidades, o método inclui um anodo de zinco fornecido como o anodo ativo da dita célula, um anodo gelificado que inclui partículas à base de zinco, em que cerca de 10% a cerca de 20% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula maior que cerca de 150 micrômetros. Em algumas modalidades, o método inclui fornecer, como o anodo ativo da dita célula, um anodo gelificado que inclui partículas à base de zinco, em que cerca de 4% a cerca de 9% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula maior que cerca de 150 micrômetros. Em algumas modalidades, a formação de gases é reduzida em cerca de 10% a cerca de 50%. Isso inclui uma redução na formação de gases de cerca de 10% a cerca de 45%, de cerca de 15% a cerca de 40%, de cerca de 20% a cerca de 40%, ou de cerca de 30% a cerca de 40%, e está na faixa entre quaisquer dois dentre esses valores ou menos que qualquer um dentre esses valores. Em algumas modalidades, a formação de gases é reduzida de cerca de 10% a cerca de 50% em células de bateria que têm pós de zinco que contêm menos que 20% de partículas grossas em relação às células de bateria convencionais que têm um anodo ativo que incluem partículas à base de zinco com densidades aparentes entre 2,50 e 3,0 g/ml e teor de partículas grossas que têm tamanhos maiores que 150 micrômetros com quantidades entre 20% e 60% em peso em relação ao eletrodo de zinco total. Em algumas modalidades, menos que 20% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula maior que cerca de 150 micrômetros, e menos que 10% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula menor que cerca de 45 micrômetros.[0067] In one aspect, a method for reducing outgassing of an electrochemical cell subjected to outgassing is provided, wherein the method includes providing as the active anode of said cell a gelled anode that includes the particles based on zinc, in which less than 20% of the zinc-based particles, by weight, relative to the total zinc in the electrode, have a particle size greater than about 150 micrometers while simultaneously limiting the dust particle content to less than 10 % of zinc-based particles. In some embodiments, the method includes a zinc anode provided as the active anode of said cell, a gelled anode including zinc-based particles, wherein about 10% to about 20% of the zinc-based particles, in weight, relative to the total zinc in the electrode, have a particle size greater than about 150 micrometers. In some embodiments, the method includes providing, as the active anode of said cell, a gelled anode that includes zinc-based particles, wherein about 4% to about 9% of the zinc-based particles, by weight, by relative to the total zinc in the electrode, have a particle size greater than about 150 micrometers. In some embodiments, gassing is reduced by about 10% to about 50%. This includes a reduction in gas formation from about 10% to about 45%, from about 15% to about 40%, from about 20% to about 40%, or from about 30% to about 40%, and is in the range of any two of these values or less than any of these values. In some embodiments, off-gassing is reduced from about 10% to about 50% in battery cells that have zinc powders that contain less than 20% coarse particles relative to conventional battery cells that have an active anode which include zinc-based particles with apparent densities between 2.50 and 3.0 g/ml and content of coarse particles that have sizes greater than 150 micrometers with amounts between 20% and 60% by weight in relation to the total zinc electrode . In some embodiments, less than 20% of the zinc-based particles, by weight, relative to the total zinc in the electrode, have a particle size greater than about 150 micrometers, and less than 10% of the zinc-based particles, by weight, relative to the total zinc in the electrode, they have a particle size of less than about 45 micrometers.

[0068] A presente tecnologia reconhece que fatores que controlam o desempenho de célula incluem parâmetros como a área de superfície do anodo, a concentração de KOH de gel, e o teor de inibidor, entre outros. Especificamente, aumentar a área de superfície de eletrodo de anodo ativo fornece locais de reação ativos suficientes necessários acompanhar a reação de catodo em taxas de descarga altas. Consequentemente, as células são fornecidas como tendo uma quantidade predeterminada de metal de zinco ou partículas de liga adicionadas ao gel de anodo. A presente tecnologia se refere ao uso de partículas à base de zinco que tem uma distribuição de tamanho de partícula consistente para fornecer desempenho máximo sem efeitos adversos à confiabilidade de célula. Desse modo, em uma modalidade, as partículas à base de zinco podem incluir teores de poeira menores que aproximadamente 15%, como menos que 7%, em peso, em relação ao zinco total no anodo, por exemplo, entre a faixa de 2% e 6%, ou entre a faixa de 4% e 6%. Pode ser notado que as partículas menores aumentam adicionalmente a área de superfície de eficaz do anodo. Em outras modalidades, as partículas à base de zinco podem incluir a quantidade de partículas finas de zinco maiores que 20%, enquanto as partículas à base de zinco que têm um tamanho acima de 150 mícrons podem estar presentes em cerca de menos que 20% em peso, por exemplo, entre cerca de 1% e 9%, entre cerca de 10% e 20%, e entre cerca de 12% e 18%, em peso, de zinco total presente no anodo; e as partículas à base de zinco que têm um tamanho entre 75 mícrons e 150 mícrons podem estar presentes na fração de porcentagem restante da distribuição de pó de zinco.[0068] The present technology recognizes that factors that control cell performance include parameters such as anode surface area, gel KOH concentration, and inhibitor content, among others. Specifically, increasing the active anode electrode surface area provides sufficient active reaction sites needed to accompany the cathode reaction at high discharge rates. Consequently, the cells are supplied as having a predetermined amount of zinc metal or alloy particles added to the anode gel. The present technology refers to the use of zinc-based particles that have a consistent particle size distribution to provide maximum performance without adverse effects on cell reliability. Thus, in one embodiment, the zinc-based particles can include dust contents of less than about 15%, such as less than 7% by weight of total zinc in the anode, for example, between the range of 2% and 6%, or between 4% and 6%. It can be noted that the smaller particles further increase the effective surface area of the anode. In other embodiments, the zinc-based particles can include the amount of fine zinc particles greater than 20%, while the zinc-based particles having a size above 150 microns can be present at about less than 20% in weight, for example, between about 1% and 9%, between about 10% and 20%, and between about 12% and 18%, by weight, of total zinc present in the anode; and zinc-based particles having a size between 75 microns and 150 microns may be present in the remaining percentage fraction of the zinc dust distribution.

[0069] A presente tecnologia reconhece que os géis de anodo alcalino, cuja distribuição de tamanho de partícula de zinco inclui partículas grossas em porcentagens descritas no presente documento, minimizam a geração de gás de célula causada por reações de corrosão indesejáveis induzidas pela presença de impurezas metálicas; e o uso de poeira de zinco e partículas finas de zinco é destinado a aperfeiçoar a área de superfície e aumentar o desempenho de descarga de taxa alta. As vantagens no desempenho de célula também podem ser aperfeiçoadas sob condições em que o gel de anodo tem uma concentração de eletrólito (KOH) em menos que 30%, por exemplo, entre 25% e 30%.[0069] The present technology recognizes that alkaline anode gels, whose zinc particle size distribution includes coarse particles in percentages described in this document, minimize the generation of cell gas caused by undesirable corrosion reactions induced by the presence of impurities metallic; and the use of zinc dust and fine zinc particles is intended to improve surface area and increase high rate discharge performance. Cell performance advantages can also be enhanced under conditions where the anode gel has an electrolyte (KOH) concentration of less than 30%, for example between 25% and 30%.

[0070] Embora o desempenho de célula aprimorado tenha sido correlacionado a faixas preferidas de tamanhos de poeira de zinco, partículas finas e partículas grossas em combinação com concentrações de KOH definidas, uma pessoa versada na técnica reconheceria os benefícios da adição de partículas finas de zinco e uma concentração de KOH ótima, ou individualmente. Consequentemente, a presente tecnologia inclui, dentro de seu escopo, a adição de porcentagens ótimas de poeira, partículas finas e grossas a um gel de anodo que tem tamanhos de partícula de zinco dentro de qualquer uma dentre as faixas declaradas acima individualmente ou em combinação com qualquer uma das concentrações de KOH declaradas acima. De modo semelhante, a presente tecnologia inclui, dentro de seu escopo, um gel de anodo que tem uma concentração de KOH dentro de qualquer uma das faixas declaradas acima individualmente ou em combinação com poeira, partículas finas e grossas que têm um tamanho dentro de qualquer uma das faixas declaradas acima. Adicionalmente, o teor de poeira de zinco, partículas finas, partículas grossas e concentrações de KOH declarados acima podem ser implantados em uma célula independentemente ou em combinação com os inibidores descritos no presente documento, por exemplo, um tensoativo de fosfato e/ou aditivos inorgânicos.[0070] Although improved cell performance has been correlated to preferred size ranges of zinc dust, fine particles, and coarse particles in combination with defined KOH concentrations, a person skilled in the art would recognize the benefits of adding fine zinc particles and an optimal KOH concentration, or individually. Accordingly, the present technology includes, within its scope, the addition of optimum percentages of dust, fine and coarse particles to an anode gel having zinc particle sizes within any one of the ranges stated above individually or in combination with any of the KOH concentrations stated above. Similarly, the present technology includes within its scope an anode gel having a KOH concentration within any of the ranges stated above individually or in combination with dust, fine and coarse particles having a size within any one of the ranges stated above. Additionally, the zinc dust content, fine particles, coarse particles and KOH concentrations stated above can be implanted into a cell independently or in combination with the inhibitors described herein, e.g. a phosphate surfactant and/or inorganic additives. .

[0071] A presente tecnologia descrita, desse modo, em geral, será entendida mais prontamente em referência aos exemplos a seguir, que são fornecidos a título de ilustração e não são destinados a ser limitantes da presente tecnologia.[0071] The present technology thus described, in general, will be understood more readily by reference to the following examples, which are provided by way of illustration and are not intended to be limiting of the present technology.

EXEMPLOSEXAMPLES

[0072] Nos Exemplos apresentados abaixo, as células eletroquímicas da presente revelação foram testadas pelo desempenho de DSC, amperagem de teste de queda (tanto antes quanto depois da queda), formação de gases de célula de descarga parcial, formação de gases de célula não descarregada e condições após o armazenamento. Os anodos gelificados foram preparados de acordo com os aprimoramentos da presente revelação.[0072] In the Examples presented below, the electrochemical cells of the present disclosure were tested for DSC performance, drop test amperage (both before and after the drop), partial discharge cell outgassing, non-drop cell outgassing, discharged and conditions after storage. Gelled anodes were prepared in accordance with the improvements of the present disclosure.

[0073] A viscosidade de gel é medida com uso do viscosímetro digital Brookfield e fuso revestido com Teflon no 06 a 4 rpm. Durante a medição, é permitido que a leitura se estabilize durante 5 minutos antes de registrar o valor de viscosidade.[0073] The gel viscosity is measured using a digital Brookfield viscometer and Teflon-coated spindle No. 06 at 4 rpm. During measurement, the reading is allowed to stabilize for 5 minutes before recording the viscosity value.

[0074] Para a medição de valor de limite elástico, medir os valores de viscosidade de gel em 1,0 rpm (R1) e 0,5 rpm (R2), respectivamente, o valor de limite elástico é calculado com uso da fórmula: valor de limite elástico = (R2-R1)/100.[0074] For measuring the elastic limit value, measure the gel viscosity values at 1.0 rpm (R1) and 0.5 rpm (R2), respectively, the elastic limit value is calculated using the formula: elastic limit value = (R2-R1)/100.

MEDIÇÃO DE FORMAÇÃO DE GASES DE CÉLULAMEASUREMENT OF CELL GAS FORMATION

[0075] A Figura 1 mostra um gráfico de formação de gases de célula a partir de células alcalinas (AA) LR6 após a descarga parcial e armazenamento a 71,11 °C (160 °F) durante uma semana. A descarga parcial para esse tamanho de célula foi executada a uma corrente constante de 250 mA durante 1,80 horas, após a qual as células foram armazenadas em um forno seco a 71,11 °C (160 °F). Os géis de anodo das células LR6 tiveram uma concentração de KOH de gel a 26,5% e o carregamento de zinco correspondente esteve a 70%, em relação ao peso do gel. O pó de zinco teve bismuto e índio como elementos de liga principais a uma concentração de cerca de 200 ppm e as densidades aparentes correspondentes estiveram na faixa entre 2,73 e 2,79 g/ml. Juntamente com RM510 a uma concentração de 35 ppm, um inibidor inorgânico adicional também foi testado para determinar seu impacto em desempenho e confiabilidade. Os dados na Figura 1 comparam a formação de gases de célula de células feita com pós de zinco que têm um teor de partículas grossas a 15% e 18% (e teores finos a 28% e 34%, respectivamente), em relação à formação de gases de célula de células de controle feitas com um pó de zinco que tem um teor de partículas grossas em 41% (e teor de partículas finas a 17%). Pelo menos cerca de 10% em supressão de gás de célula é são observados em relação à célula de controle que tem 41% de partículas grossas, conforme observado com células que contêm RM510 de inibidor orgânico.[0075] Figure 1 shows a graph of cell gassing from alkaline (AA) LR6 cells after partial discharge and storage at 71.11 °C (160 °F) for one week. Partial discharge for this cell size was performed at a constant current of 250 mA for 1.80 hours, after which the cells were stored in a dry oven at 71.11 °C (160 °F). The LR6 cell anode gels had a gel KOH concentration of 26.5% and the corresponding zinc loading was 70%, relative to the weight of the gel. The zinc powder had bismuth and indium as major alloying elements at a concentration of about 200 ppm and the corresponding bulk densities were in the range between 2.73 and 2.79 g/ml. Along with RM510 at a concentration of 35 ppm, an additional inorganic inhibitor was also tested to determine its impact on performance and reliability. The data in Figure 1 compare cell outgassing of cells made with zinc powders that have a coarse particle content of 15% and 18% (and fines of 28% and 34%, respectively), versus formation of cell gases from control cells made with a zinc powder that has a coarse particulate content at 41% (and fine particulate content at 17%). At least about 10% in cell gas suppression is observed relative to the control cell which has 41% coarse particles as seen with cells containing organic inhibitor RM510.

MEDIÇÃO DE DESEMPENHO DE DSCDSC PERFORMANCE MEASUREMENT

[0076] As células eletroquímicas podem ser testadas de acordo com diversos métodos sob American National Standards Institute (ANSI). Esses testes incluem determinar que o desempenho/longevidade de célula sob descarga de pulso de célula (isto é, aplicação repetida de 1.500 mW durante um período de 2 segundos e 650 mW durante um período de 28 segundos durante um período de cinco minutos a cada hora até a tensão de célula alcançar a tensão de ponto final de 1,05 V). O teste descrito é conhecido como câmera fotográfica digital (DSC). Os dados de teste de DSC correspondentes às células descritas na Figura 1 são mostrados na Figura 2. Conforme visto a partir da Figura 2, o desempenho de DSC de células que têm teor de partículas grossas de zinco a 15% e 18% aumentou em cerca de 8% e 14% em relação àquele de células de controle que têm zinco com teor de partículas grossas a 41%. O desempenho aumentado é atribuído ao teor de partículas mais alto (28% e 34%) em relação àquele do controle (17%). Independentemente do teor de partículas finas mais alto a 28% e 34%, a respectiva formação de gases de célula foi menor que aquela para controlar células que têm 17% de partículas finas (41% de teor de partículas grossas). Os dados nas Figuras 1 e 2 indicam que a presença de um inibidor inorgânico adicional (identificado como aditivo) tende a suprimir a formação de gases de célula em detrimento da supressão de desempenho de descarga.[0076] Electrochemical cells can be tested according to various methods under American National Standards Institute (ANSI). These tests include determining that cell performance/longevity under cell pulse discharge (i.e., repeated application of 1500 mW over a 2 second period and 650 mW over a 28 second period over a five minute period every hour until the cell voltage reaches the endpoint voltage of 1.05 V). The test described is known as a digital still camera (DSC). The DSC test data corresponding to the cells described in Figure 1 are shown in Figure 2. As seen from Figure 2, the DSC performance of cells having coarse particle content of zinc at 15% and 18% increased by about 8% and 14% compared to that of control cells that have 41% coarse-grained zinc. The increased performance is attributed to the higher particulate content (28% and 34%) over that of the control (17%). Regardless of the higher fine particle content at 28% and 34%, the respective cell outgassing was lower than that for controlling cells having 17% fine particles (41% coarse particle content). The data in Figures 1 and 2 indicate that the presence of an additional inorganic inhibitor (identified as an additive) tends to suppress cell gas formation at the expense of suppressing discharge performance.

[0077] A Figura 3 e a Figura 4 resumem a descarga parcial e formação de gases de célula não descarregada medidas a partir das células LR6 armazenadas a 71,11 °C (160 °F) durante uma semana. A respectiva concentração de KOH de gel foi de 26% e o carregamento de zinco foi de 70%. O pó de liga continha 200 ppm de bismuto e 200 ppm de índio e a densidade aparente dos pós foi de cerca de 2,55 g/ml. A concentração de inibidor no gel de anodo foi de 46 ppm de RM510. Em concordância com os resultados de formação de gases observados na Figura 1, os dados de formação de gases de célula exibidos nas Figuras 3 e 4 indicam a formação de gases de célula suprimida com o pó que tem um teor de partículas grossas baixo, como 16%, em relação ao pó de controle com o nível de teor de partículas grossas mais alto, como 25%, independentemente de estar sob as condições não descarregadas (Figura 4) ou parcialmente descarregadas (Figura 3). A supressão de formação de gases é tão grande quanto 33% após a descarga parcial e tão grande quanto 50% quando as células são armazenadas de modo não descarregado. A Figura 5 mostra os dados de desempenho correspondentes para as células cujos resultados de formação de gases são exibidos nas Figuras 3 e 4. O desempenho igual ou aprimorado é visto a partir de células com os pós que têm 16% de partículas grossas, particularmente na concentração de KOH de gel baixa de 26%.[0077] Figure 3 and Figure 4 summarize the partial discharge and undischarged cell gassing measured from LR6 cells stored at 71.11 °C (160 °F) for one week. The respective gel KOH concentration was 26% and zinc loading was 70%. The alloy powder contained 200 ppm bismuth and 200 ppm indium and the bulk density of the powders was about 2.55 g/ml. The concentration of inhibitor in the anode gel was 46 ppm of RM510. In agreement with the outgassing results seen in Figure 1, the cell outgassing data shown in Figures 3 and 4 indicate suppressed cell outgassing with powder that has a low coarse particle content such as 16 %, relative to the control powder with the highest coarse particle content level, such as 25%, regardless of whether it is under undischarged (Figure 4) or partially discharged (Figure 3) conditions. The gassing suppression is as great as 33% after partial discharge and as great as 50% when cells are stored in an undischarged mode. Figure 5 shows the corresponding performance data for cells whose outgassing results are shown in Figures 3 and 4. Equal or improved performance is seen from cells with powders that have 16% coarse particles, particularly in the low gel KOH concentration of 26%.

[0078] A Figura 6 exibe um gráfico de contorno de formação de gases de célula de descarga parcial de células LR6, conforme determinado pelo teor de poeira e densidade aparente de pós de zinco. A composição do gel de anodo incluiu uma concentração de KOH de 26,5%, carregamento de zinco a 70%, teor de RM510 a 35 ppm e a liga de zinco continha bismuto e índio a 200 ppm. Os dados na Figura 6 sugerem que a formação de gases de célula de descarga parcial pode ser minimizada para abaixo de 0,70 ml em teores de poeira abaixo de 6% e densidades aparentes tão baixas quanto 2,66 g/ml. Na Figura 6, a significância de cada fator plotado, % de poeira e densidade aparente, é dada por seus respectivos valores p que refletem um conceito de probabilidade. Qualquer valor p de 0,017, correspondente à % de fator de poeira, pode ser interpretado como tendo uma probabilidade de 98,3% de que o gráfico de formação de gases de célula de PD permitirá que as linhas de contorno definidas pela % de níveis de poeira, conforme representado na Figura 6.[0078] Figure 6 displays a contour plot of partial discharge cell outgassing of LR6 cells as determined by dust content and bulk density of zinc powders. The anode gel composition included a KOH concentration of 26.5%, zinc loading 70%, RM510 content at 35 ppm and the zinc alloy contained bismuth and indium at 200 ppm. The data in Figure 6 suggest that partial discharge cell outgassing can be minimized to below 0.70 ml at dust contents below 6% and bulk densities as low as 2.66 g/ml. In Figure 6, the significance of each plotted factor, % dust and bulk density, is given by their respective p-values that reflect a concept of probability. Any p-value of 0.017, corresponding to the % dust factor, can be interpreted as having a 98.3% probability that the PD cell outgassing plot will allow the contour lines defined by the % dust levels to dust, as shown in Figure 6.

[0079] A Figura 7 ilustra o desempenho de DSC em porcentagem de células LR6 após armazenamento durante uma semana a 71,11 °C (160 °F), conforme determinado por teor de poeira e densidade aparente de zinco. Uma célula de controle com 0% de poeira e 52% de teor de partículas grossas foi usada como referência e foi assumida com 100% de desempenho. Os melhores resultados de DSC sã vistos no teor de poeira mais alto e na densidade aparente mais baixa, como 9% e 2,66 g/ml, respectivamente.[0079] Figure 7 illustrates DSC performance in percentage of LR6 cells after storage for one week at 71.11 °C (160 °F) as determined by dust content and zinc bulk density. A control cell with 0% dust and 52% coarse particle content was used as a reference and was assumed to have 100% performance. The best DSC results are seen at the highest dust content and lowest bulk density, such as 9% and 2.66 g/ml, respectively.

[0080] A Figura 8 ilustra os resultados de formação de gases de célula de descarga parcial (PD) de células LR6 que têm um pó de zinco de densidade aparente em 2,72 g/ml que contém os elementos de liga de bismuto e índio em cerca de 200 ppm. A formação de gases de célula foi medida sob várias condições de concentração de KOH e sob várias quantidades de RM- 510 adicionadas ao anodo. É observado que a formação de gases de célula de PD é aumentada enquanto a concentração de RM510 é diminuída de 120 para 20 ppm. A formação de gases de célula de PD é evidente no teor mais baixo de RM510. O desempenho de DSC correspondente é mostrado na Figura 9. A presente tecnologia reconhece, desse modo, que as vantagens de desempenho podem ser alcançadas em concentrações ótimas de RM510 e KOH.[0080] Figure 8 illustrates the results of partial discharge (PD) cell outgassing of LR6 cells that have a zinc powder of apparent density at 2.72 g/ml that contains the alloying elements of bismuth and indium at about 200 ppm. Cell gassing was measured under various conditions of KOH concentration and under various amounts of RM-510 added to the anode. It is observed that PD cell gassing is increased while the RM510 concentration is decreased from 120 to 20 ppm. PD cell gassing is evident at the lower RM510 content. The corresponding DSC performance is shown in Figure 9. The present technology therefore recognizes that performance advantages can be achieved at optimal concentrations of RM510 and KOH.

[0081] A presente tecnologia reconhece que o uso de pós de zinco de anodo com teor de partículas grossas abaixo de 20% e teor de partículas finas maior que aquele de pós de anodo de zinco convencionais aperfeiçoa a amperagem de célula e a tensão de circuito fechado, assim como reduz a impedância de célula, promovendo, desse modo, a resistência aprimorada aos testes físicos, como o teste de queda. As células LR20 foram preparadas, em que o anodo incluiu uma liga de zinco que inclui bismuto e índio a cerca de 150 a 200 ppm, RM510 tensoativo a uma concentração de cerca de 60 ppm, e KOH de gel com uma concentração de cerca de 32%. A Figura 10 ilustra a amperagem de célula das células LR20 para células de controle convencionais que têm teor de 49% de partículas grossas-14% de partículas finas, em comparação à amperagem de células LR20 que contêm 16% de partículas grossas-37% de partículas finas e 12% de partículas grossas-42% de partículas finas. É observado que, independentemente do teor alto relativo de partículas finas (37% e 42%), as células que têm teor de partículas grossas baixo (12%) e 16%) exibiram formação de gases de célula aproximadamente igual ou mais baixo que aquele de células de controle com teor de partículas finas baixo (14%), conforme mostrado na Figura 11. A descarga parcial com células LR20 foi feita a 600 mA durante 11,0 horas.[0081] The present technology recognizes that the use of zinc anode powders with coarse particle content below 20% and fine particle content greater than that of conventional zinc anode powders improves cell amperage and circuit voltage closed as well as reduces cell impedance, thereby promoting improved resistance to physical tests such as the drop test. LR20 cells were prepared, in which the anode included a zinc alloy that included bismuth and indium at about 150 to 200 ppm, RM510 surfactant at a concentration of about 60 ppm, and KOH gel at a concentration of about 32 %. Figure 10 illustrates the cell amperage of LR20 cells for conventional control cells that are 49% coarse-14% fine compared to the amperage of LR20 cells that contain 16% coarse-37% coarse. fine particles and 12% coarse particles-42% fine particles. It is observed that, irrespective of the relative high content of fine particles (37% and 42%), cells having low (12%) and 16% coarse particles exhibited cell outgassing approximately equal to or lower than that of control cells with low fines (14%) as shown in Figure 11. Partial discharge with LR20 cells was done at 600 mA for 11.0 hours.

[0082] Embora certas modalidades tenham sido ilustradas e descritas, deve ser entendido que as mudanças e modificações podem ser feitas no presente documento de acordo com uma pessoa de habilidade comum na técnica sem se afastar da tecnologia em seus aspectos mais amplos, conforme definido nas reivindicações a seguir.[0082] While certain embodiments have been illustrated and described, it is to be understood that changes and modifications may be made to this document in accordance with a person of ordinary skill in the art without departing from the technology in its broader aspects as defined in following claims.

[0083] As modalidades, descritas de modo ilustrativo no presente documento, podem ser adequadamente praticadas na ausência de qualquer elemento ou elementos, limitação ou limitações, não revelados especificamente no presente documento. Desse modo, por exemplo, os termos "que compreende", "que inclui", "que contém" etc. devem ser lidos de modo expansivo e sem limitação. Adicionalmente, os termos e expressões empregados no presente documento foram usados como termos de descrição e não de limitação, e não há intenção no uso de tais termos e expressões de excluir quaisquer equivalentes dos recursos mostrados e descritos ou porções dos mesmos, mas é reconhecido que várias modificações são possíveis dentro do escopo da tecnologia reivindicada. Adicionalmente, a expressão "que consiste essencialmente em" será entendida para incluir aqueles elementos especificamente citados e aqueles elementos adicionais que não afetam materialmente as características básicas e inovadoras da tecnologia reivindicada. A expressão "que consiste em" exclui qualquer elemento não especificado.[0083] The modalities, illustratively described in this document, can be properly practiced in the absence of any element or elements, limitation or limitations, not specifically disclosed in this document. Thus, for example, the terms "which comprises", "which includes", "which contains" etc. must be read expansively and without limitation. Additionally, the terms and expressions used herein are used as terms of description and not limitation, and the use of such terms and expressions is not intended to exclude any equivalents of the features shown and described or portions thereof, but it is acknowledged that various modifications are possible within the scope of the claimed technology. Additionally, the expression "consisting essentially of" will be understood to include those specifically cited elements and those additional elements that do not materially affect the basic and innovative characteristics of the claimed technology. The phrase "consisting of" excludes any unspecified element.

[0084] A presente revelação não deve ser limitada em termos das modalidades particulares descritas neste pedido. Muitas modificações e variações podem ser feitas sem se afastar de seu espírito e escopo, conforme será evidente para aqueles versados na técnica. Os métodos e as composições funcionalmente equivalentes dentro do escopo da revelação, além daqueles enumerados no presente documento, serão evidentes para aqueles versados na técnica a partir das descrições supracitadas. Tais modificações e variações são destinadas a estar no escopo das reivindicações anexas. A presente revelação deve ser limitada apenas aos termos das reivindicações anexas, juntamente com o escopo total de equivalentes aos quais tais reivindicações são intituladas. Deve-se entender que esta revelação não se limita a métodos, reagentes, composições compostas ou sistemas biológicos particulares, que podem, logicamente, variar. Também deve ser entendido que a terminologia usada no presente documento tem o propósito de descrever apenas as modalidades particulares e não é destinada a ser limitante.[0084] The present disclosure is not to be limited in terms of the particular embodiments described in this application. Many modifications and variations can be made without departing from its spirit and scope, as will be apparent to those skilled in the art. Functionally equivalent methods and compositions within the scope of the disclosure, other than those enumerated herein, will be apparent to those skilled in the art from the foregoing descriptions. Such modifications and variations are intended to be within the scope of the appended claims. The present disclosure is to be limited only to the terms of the appended claims together with the full scope of equivalents to which such claims are entitled. It is to be understood that this disclosure is not limited to particular methods, reagents, composite compositions or biological systems, which may, of course, vary. It should also be understood that the terminology used herein is intended to describe particular embodiments only and is not intended to be limiting.

[0085] Além disso, quando os recursos ou aspectos da revelação são descritos em termos de grupos de Markush, aqueles versados na técnica reconhecerão que a revelação também é descrita, assim, em termos de qualquer membro individual ou subgrupo de membros do grupo de Markush.[0085] Furthermore, when features or aspects of the disclosure are described in terms of Markush groups, those skilled in the art will recognize that the disclosure is also thus described in terms of any individual member or subgroup of members of the Markush group .

[0086] Conforme será entendido por um versado na técnica, para quaisquer e todos os propósitos, particularmente, em termos de fornecer uma descrição escrita, todas as faixas reveladas no presente documento também abrangem quaisquer e todas as subfaixas e combinações de subfaixas das mesmas possíveis. Qualquer faixa listada pode ser facilmente reconhecida como descrevendo e possibilitando suficientemente que a mesma faixa que seja decomposta em pelo menos metades, terços, quartos, quintas partes, décimas partes, etc. Como um exemplo não limitante, cada faixa discutida no presente documento pode ser prontamente decomposta em um terço inferior, terço intermediário e terço superior, etc. Conforme também será entendido por uma pessoa versada na técnica, toda a linguagem, como "até", "pelo menos", "maior que", "menor que" e semelhantes, inclui o número citado e se refere a faixas que podem ser subsequentemente decompostas em subfaixas, conforme discutido acima. Finalmente, conforme será entendido por uma pessoa versada na técnica, uma faixa inclui cada membro individual.[0086] As will be understood by one skilled in the art, for any and all purposes, particularly in terms of providing a written description, all ranges disclosed herein also encompass any and all possible subranges and subrange combinations thereof . Any range listed can be easily recognized as describing and sufficiently enabling the same range to be broken down into at least halves, thirds, quarters, fifths, tenths, etc. As a non-limiting example, each band discussed in the present document can be readily decomposed into a lower third, middle third and upper third, etc. As will also be understood by a person skilled in the art, all language such as "up to", "at least", "greater than", "less than" and the like includes the quoted number and refers to ranges that may subsequently be decomposed into subbands, as discussed above. Finally, as will be understood by a person skilled in the art, a strip includes each individual member.

[0087] Todas as publicações, pedidos de patente, patentes emitidas e outros documentos referidos neste relatório descritivo são incorporados ao presente documento a título de referência como se cada publicação, pedido de patente, patente emitida ou outro documento individual fosse específica ou individualmente indicado para ser incorporado a título de referência, em sua totalidade. As definições que estão contidas no texto incorporadas a título de referência são excluídas até o ponto em que as mesmas contradizem as definições nesta revelação.[0087] All publications, patent applications, issued patents and other documents referred to in this descriptive report are incorporated into this document by way of reference as if each publication, patent application, issued patent or other individual document was specifically or individually indicated for be incorporated by way of reference, in its entirety. Definitions that are contained in the text incorporated by reference are excluded to the extent that they contradict the definitions in this disclosure.

[0088] Outras modalidades são estabelecidas nas reivindicações a seguir.[0088] Other embodiments are set out in the following claims.

Claims (8)

1. Anodo gelificado para uma célula de bateria alcalina caracterizado por compreender: um agente gelificante; um eletrólito alcalino compreendendo um material hidróxido; um tensoativo; e partículas à base de zinco, em que menos de 20% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula maior que 150 micrômetros; em que as partículas à base de zinco têm uma razão de aspecto de 1,85 a 4,15 e uma densidade aparente de 2,40 g/cm3 a 3,15 g/cm3.1. Gelled anode for an alkaline battery cell comprising: a gelling agent; an alkaline electrolyte comprising a hydroxide material; a surfactant; and zinc-based particles, wherein less than 20% of the zinc-based particles, by weight, relative to the total zinc in the electrode, have a particle size greater than 150 micrometers; wherein the zinc-based particles have an aspect ratio of 1.85 to 4.15 and an apparent density of 2.40 g/cm3 to 3.15 g/cm3. 2. Anodo gelificado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as partículas à base de zinco têm uma redondeza de pelo menos 1,5.2. Gelled anode, according to claim 1, characterized in that the zinc-based particles have a roundness of at least 1.5. 3. Anodo gelificado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as partículas à base de zinco são partículas de liga de zinco tendo um tamanho de partícula médio de 100 micrômetros a 130 micrômetros.3. Gelled anode, according to claim 1, characterized in that the zinc-based particles are zinc alloy particles having an average particle size of 100 micrometers to 130 micrometers. 4. Anodo gelificado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que 20% a 45%, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo têm um tamanho de partícula menor que 75 micrômetros, 1% a 10% em peso em relação ao zinco total no eletrodo têm um tamanho de partícula menor que 45 micrômetros, e 10% a 20%, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula maior que 150 micrômetros.4. Gelled anode, according to claim 1, characterized in that 20% to 45% by weight of the total zinc in the electrode have a particle size of less than 75 micrometers, 1% to 10% by weight with respect to the total zinc in the electrode have a particle size of less than 45 micrometers, and 10% to 20% by weight of the total zinc in the electrode have a particle size of greater than 150 micrometers. 5. Anodo gelificado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por ter um teor de hidróxido menor que 40%.5. Gelled anode, according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it has a hydroxide content of less than 40%. 6. Célula eletroquímica alcalina caracterizada por compreender: um coletor de corrente positiva; um catodo em contato com o coletor de corrente positiva; um coletor de corrente negativa; um anodo gelificado, conforme definido na reivindicação 1, em contato com o coletor de corrente negativa; e um separador entre o catodo e o anodo.6. Alkaline electrochemical cell characterized by comprising: a positive current collector; a cathode in contact with the positive current collector; a negative current collector; a gelled anode, as defined in claim 1, in contact with the negative current collector; and a separator between the cathode and anode. 7. Método para reduzir a formação de gases de uma célula eletroquímica que está sujeita à formação de gases, em que o método é caracterizado por compreender: fornecer, como o anodo ativo da dita célula, um anodo gelificado compreendendo um agente gelificante; um eletrólito alcalino compreendendo um material hidróxido; um tensoativo; e partículas à base de zinco; em que: menos de 20% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula maior que 150 micrômetros, e menos de 10% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao zinco total no eletrodo, têm um tamanho de partícula menor que 45 micrômetros; e as partículas à base de zinco têm uma razão de aspecto de 1,85 a 4,15 e uma densidade aparente de 2,40 g/cm3 a 3,15 g/cm3.7. Method for reducing outgassing of an electrochemical cell which is subject to outgassing, the method being characterized by comprising: providing, as the active anode of said cell, a gelled anode comprising a gelling agent; an alkaline electrolyte comprising a hydroxide material; a surfactant; and zinc-based particles; wherein: less than 20% of the zinc-based particles, by weight, relative to the total zinc in the electrode, have a particle size greater than 150 micrometers, and less than 10% of the zinc-based particles, by weight, in relation to the total zinc in the electrode, they have a particle size of less than 45 micrometers; and the zinc-based particles have an aspect ratio of 1.85 to 4.15 and an apparent density of 2.40 g/cm3 to 3.15 g/cm3. 8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a formação de gases é reduzida em de 10% a 50% em células de bateria tendo pós de zinco contendo menos de 20% de partículas grossas em relação às células que têm um anodo ativo que compreende partículas à base de zinco em densidades aparentes entre 2,50 e 3,0 g/ml e teor de grandes (> 150 micrômetros) entre 20% a 60%, em peso, em relação ao eletrodo de zinco total.8. Method, according to claim 7, characterized by the fact that the formation of gases is reduced by 10% to 50% in battery cells having zinc powders containing less than 20% of coarse particles in relation to cells that have an active anode comprising zinc-based particles in apparent densities between 2.50 and 3.0 g/ml and large content (> 150 micrometers) between 20% to 60%, by weight, in relation to the zinc electrode total.
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