BRPI0712538A2

BRPI0712538A2 - Ânodos de bateria

Info

Publication number: BRPI0712538A2
Application number: BRPI0712538-0A
Authority: BR
Inventors: Matthew J Zuraw
Original assignee: Gillette Co
Priority date: 2006-05-09
Filing date: 2007-05-09
Publication date: 2013-04-02
Also published as: US20070264572A1; ATE556446T1; JP2009536435A; WO2007129285A2; WO2007129285A3; CN101438435A; EP2022117A2; EP2022117B1

Abstract

ÂNODOS DE BATERIA. A presente invenção refere-se a baterias e ânodos que compre-endem uma liga que compreende zinco, índio, bismuto e alumínio e a um invólucro um método para produzir tais baterias e ânodos.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ÂNODOS DE BATERIA".

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se a baterias, bem como a compo- nentes e a métodos relacionados. ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

As baterias, tais como as baterias alcalinas, são comumente u- sadas como fontes de energia elétrica. Geralmente, uma bateria contém um eletrodo negativo (ânodo) e um eletrodo positivo (cátodo). O ânodo contém um material ativo (por exemplo, partículas de zinco) que pode ser oxidado; e o cátodo contém um material ativo (por exemplo, dióxido de manganês) que pode ser reduzido. O material ativo do ânodo é capaz de reduzir o material ativo do cátodo. Para evitar a reação direta do material ativo do ânodo com o material ativo do cátodo, os eletrodos são eletricamente isolados um do ou- tro mediante um separador.

Quando a bateria é utilizada como fonte de energia elétrica para um dispositivo, como por exemplo um telefone celular, é feito contato elétrico com os eletrodos, permitindo que o fluxo de elétrons através do dispositivo e as respectivas reações de oxidação e redução ocorram, de modo a fornecer energia elétrica. Um eletrólito que se encontra em contato com os eletrodos contém íons que fluem através do separador entre os eletrodos, para manter um balanço de cargas por toda a bateria, durante a descarga. SUMÁRIO

A invenção refere-se a baterias, bem como a componentes e a métodos relacionados.

Em determinado aspecto, a invenção apresenta características de um ânodo que contém partículas. Algumas ou todas as partículas incluem um liga que inclui zinco e cerca de 30 ppm até cerca de 150 ppm de índio, em cerca de 30 ppm até cerca de 150 ppm de bismuto, e em cerca de 5 ppm até cerca de 25 ppm de alumínio.

Em outro aspecto a invenção apresenta uma bateria que inclui um invólucro, um ânodo disposto no interior do invólucro, um cátodo dispôs- to no interior do invólucro, e um separador entre o ânodo e o cátodo. O âno- do inclui partículas, e algumas ou todas as partículas incluem uma liga que inclui zinco e em cerca de 30 ppm até cerca de 150 ppm de índio, em cerca de 30 ppm até cerca de 150 ppm de bismuto, e desde 5 ppm até cerca de 25 ppm de alumínio.

Em um aspecto adicional, a invenção apresenta um método in- cluindo a atomização de forma centrífuga de uma liga derretida para fornecer partículas. A liga derretida inclui zinco e em cerca de 30 ppm até cerca de 150 ppm de índio, em cerca de 30 ppm até cerca de 150 ppm de bismuto e em cerca de 5 ppm até cerca de 25 ppm de alumínio.

As modalidades podem incluir um ou mais dos recursos apre- sentados a seguir.

A liga pode incluir em cerca de 15 ppm até cerca de 25 ppm (por exemplo, em cerca de 18 ppm até cerca de 22 ppm) de alumínio. A liga pode incluir em cerca de 60 ppm até cerca de 80 ppm (por exemplo, em cerca de 65 ppm até cerca de 75 ppm) de índio. A liga pode incluir em cerca de 75 ppm até cerca de 95 ppm (por exemplo, em cerca de 80 ppm até cerca de 90 ppm) de bismuto. Em algumas modalidades, a liga pode incluir cerca de ppm de alumínio, cerca de 70 ppm de índio e/ou cerca de 85 ppm de bismuto.

Em certas modalidades, a liga pode incluir cálcio. Em algumas modalidades, a liga pode ser substancialmente isenta de mercúrio, chumbo, ferro, cádmio e/ou mercúrio. Em algumas modalidades, a liga pode incluir zinco não amalgamado. Em alguma modalidades, a liga pode ser substanci- almente isenta de zinco amalgamado.

Em certas modalidades, algumas ou todas as partículas podem incluir uma liga consistindo essencialmente de zinco e em cerca de 30 ppm até cerca de 150 ppm de índio, a cerda de 30 ppm até cerca de 150 ppm de bismuto, e em cerca de 5 ppm até cerca de 25 ppm de alumínio. Algumas ou todas dentre as partículas podem ser produzidas

através de atomização centrífuga. Algumas ou todas as partículas podem ter uma dimensão de (por exemplo, um diâmetro) de pelo menos cerca de 40 mícrons (por exemplo, pelo menos cerca de 45 mícrons, pelo menos cerca de 80 mícrons, pelo menos cerca de 400 mícrons) e/ou no máximo cerca de 900 mícrons (por exemplo, no máximo cerca de 400 mícrons, no máximo cerca de 80 mícrons, no máximo cerca de 45 mícrons).

Pelo menos cerca de 30% em peso (por exemplo, pelo menos

cerca de 40% em peso, pelo menos cerca de 50% em peso, pelo menos cerca de 60% em peso, pelo menos cerca de 70% em peso, pelo menos cerca de 80% em peso, pelo menos cerca de 90% em peso, pelo menos cerca de 95% em peso) das partículas podem ser esféricas. Cada partícula esférica pode ter uma razão de aspecto em cerca de 1,0 a cerca de 2,0, on- de a razão de aspecto é igual à razão do eixo mais longo da partícula à mé- dia perpendicular bissetriz do eixo mais comprido.

O cátodo pode incluir MnO2.

O eletrólito pode ser alcalino. A liga fundida pode ser atomizada de forma centrífuga em uma

atmosfera que inclui oxigênio. Em certas modalidades a liga fundida pode ser atomizada por centrifugação em uma atmosfera que inclui no máximo cerca de 1,2% (por exemplo, no máximo cerca de 1%, no máximo cerca de 0,9%, no máximo cerca de 0,7%, no máximo cerca de 0,5%, no máximo cer- ca de 0,3%, no máximo cerca de 0,1%) de oxigênio.

O método pode incluir a incorporação de partículas dentro de um

ânodo.

As modalidades podem incluir uma ou mais das vantagens apre- sentadas a seguir.

Em certas modalidades, uma bateria que inclui uma liga (por e-

xemplo, em um ânodo) pode ser uma fonte de energia relativamente segura e/ou confiável. Por exemplo, a bateria pode exibir uma quantidade relativa- mente baixa de emissão de gases e/ou pode ser relativamente improvável de vazar um ou mais dos seus conteúdos (por exemplo, o seu eletrólito). Em certas modalidades, é relativamente improvável que a liga possa ter um efei- to adverso no meio ambiente.

Em certas modalidades, uma bateria que inclui uma liga (por e- xemplo, um ânodo) pode exibir um desempenho eletroquímico relativamente bom (por exemplo, desempenho de descarga). Em certas modalidades, uma bateria que inclui uma liga pode exibir um desempenho eletroquímico relati- vamente bom e emissão de gases relativamente baixa.

Em certas modalidades, as partículas que incluem a liga podem

ser formadas mais facilmente (por exemplo, utilizando a atomização centrí- fuga) do que as partículas que não incluem a liga. Por exemplo, em certas modalidades na qual a liga inclui uma quantidade relativamente baixa (por exemplo, no máximo cerca de 25 ppm) de alumínio, a quantidade de oxigê- nio que pode entrar em contato com a liga durante o processo de atomiza- ção pode ser maior do que para uma liga que inclui uma quantidade de alu- mínio relativamente alta. Em certas modalidades onde a liga inclui uma quantidade relativamente baixa de alumínio, uma quantidade relativamente pequena da liga pode ser utilizada para fazer partículas, comparado com uma liga que inclui uma quantidade relativamente alta de alumínio.

Em certas modalidades, pode ser relativamente barato para for- mar a liga (por exemplo, comparado com uma liga que inclui uma quantidade maior de índio). Em certas modalidades, uma bateria que inclui uma liga po- de ser relativamente barata para ser montada, e/ou pode exibir um desem- penho eletroquímico comparável ou aprimorado em relação a uma bateria que não inclui uma liga.

Em certas modalidades, as partículas que incluem a liga podem ser utilizadas em uma bateria que também inclui um separador relativamente fino (por exemplo, tendo uma espessura de no máximo cerca de 40 mí- crons). A bateria que inclui as partículas e um separador relativamente fino pode, por exemplo, ter uma menor probabilidade de experimentar um curto- circuito elétrico do que uma bateria que inclui um separador relativamente fino mas que não inclui as partículas. Um separador relativamente fino pode fornecer espaço adicional em um invólucro de bateria para outros compo- nentes de bateria.

Outros aspectos, características e vantagens da invenção estão na descrição, desenhos e reivindicações. DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 é uma vista em seção transversal de uma modalidade

de bateria.

A figura 2 é um esquema de um aparelho de atomização centrí-

fuga.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Com referência à figura 1, uma bateria ou célula eletroquímica tem um invólucro cilíndrico 18 contendo um cátodo 12, um ânodo 14, um separador 16 entre o cátodo 12 e o ânodo 14, e um coletor de corrente 20. O cátodo 12 contém um material ativo de cátodo, e o ânodo 14 contém um ma- terial ativo de ânodo. A bateria 10 inclui, também, um lacre 22 e uma tampa superior em metal 24 que, juntamente com o coletor de corrente 20, serve como o terminal negativo da bateria. O cátodo 12 está em contato com o invólucro 18, e o terminal positivo está na extremidade oposta (em relação ao terminal negativo) da bateria 10. Um eletrólito é disperso na bateria 10.

O ânodo 14 inclui pelo menos uma liga de zinco. A liga de zinco inclui zinco (Zn) e pelo menos um dos seguintes elementos: índio (In), bis- muto (Bi), alumínio (Al), cálcio (Ca), chumbo (Pb), gálio (Ga), lítio (Li), mag- nésio (Mg), e estanho (Sn). Em algumas modalidades, a liga de zinco pode incluir ferro (Fe). O ferro pode, por exemplo, estar presente como uma impu- reza de zinco.

Em algumas modalidades, a liga de zinco pode incluir pelo me- nos cerca de 30 ppm (por exemplo, pelo menos cerca de 50 ppm, pelo me- nos cerca de 70 ppm, pelo menos cerca de 90 ppm, pelo menos cerca de 110 ppm, pelo menos cerca de 130 ppm, pelo menos cerca de 150 ppm, pe- lo menos cerca de 250 ppm, pelo menos cerca de 500 ppm, pelo menos cer- ca de 750 ppm), e/ou no máximo cerca de 1000 ppm (por exemplo, no má- ximo cerca de 750 ppm, no máximo cerca de 500 ppm, no máximo cerca de 250 ppm, no máximo cerca de 150 ppm, no máximo cerca de 130 ppm, no máximo cerca de 110 ppm, no máximo cerca de 90 ppm, no máximo cerca de 70 ppm, no máximo cerca de 50 ppm) de índio. Por exemplo, em certas modalidades, a liga de zinco pode incluir em cerca de 30 ppm até cerca de 150 ppm (por exemplo, em cerca de 60 ppm até cerca de 80 ppm, cerca de 70 ppm) de índio. Sem se querer ser vinculado pela teoria, acredita-se que o índio pode reduzir o potencial de emissão de gases de impurezas (por e- xemplo, ferro, arsênico, molibdênio) que pode estar presente no zinco.

Em algumas modalidades, a liga de zinco pode incluir pelo me-

nos cerca de 30 ppm (por exemplo, pelo menos cerca de 50 ppm, pelo me- nos cerca de 70 ppm, pelo menos cerca de 90 ppm, pelo menos cerca de 110 ppm, pelo menos cerca de 130 ppm, pelo menos cerca de 150 ppm, pe- lo menos cerca de 200 ppm, pelo menos cerca de 300 ppm, pelo menos cer- ca de 400 ppm), e/ou no máximo cerca de 500 ppm (por exemplo, no máxi- mo cerca de 400 ppm, no máximo cerca de 300 ppm, no máximo cerca de 200 ppm, no máximo cerca de 150 ppm, no máximo cerca de 130 ppm, no máximo cerca de 110 ppm, no máximo cerca de 90 ppm, no máximo cerca de 70 ppm, no máximo cerca de 50 ppm) de bismuto. Por exemplo, em cer- tas modalidades, a liga de zinco pode incluir em cerca de 30 ppm até cerca de 150 ppm (por exemplo, em cerca de 75 ppm até cerca de 95 ppm, cerca de 85 ppm) de bismuto. Sem se querer estar vinculado pela teoria, acredita- se que o bismuto pode reduzir a quantidade de gases emitidos que pode acontecer durante a descarga parcial de uma bateria como a bateria 10. Em algumas modalidades, a liga de zinco pode incluir pelo me-

nos cerca de 5 ppm (por exemplo, pelo menos cerca de 10 ppm, pelo menos cerca de 15 ppm, pelo menos cerca de 20 ppm) e/ou no máximo cerca de ppm (por exemplo, no máximo cerca de 20 ppm, no máximo cerca de 15 ppm até cerca de 10 ppm) de alumínio. Por exemplo, em certas modalida- des, a liga de zinco pode incluir em cerca de 5 ppm a cerca de 25 ppm (por exemplo, em cerca de 15 ppm a cerca de 25 ppm, em cerca de 18 ppm a cerca de 22 ppm, cerca de 20 ppm) de alumínio. Sem se querer estar vincu- lado pela teoria, acredita-se que o alumínio pode formar um revestimento protetor de oxido de alumínio no zinco e pode assim limitar a emissão de gases pelo zinco.

Em algumas modalidades, a liga de zinco pode incluir zinco, ín- dio, bismuto e alumínio. Por exemplo, em algumas modalidades, a liga de zinco pode incluir zinco e em cerca de 30 ppm a cerca de 150 ppm de índio, em cerca de 30 ppm a cerca de 150 ppm de bismuto, e em cerca de 5 ppm a cerca de 25 ppm de alumínio. Em algumas modalidades, a liga de zinco po- de incluir cerca de 20 ppm de alumínio, cerca de 70 ppm índio, e/ou cerca de 85 ppm de bismuto.

Em algumas modalidades, a liga de zinco pode incluir pelo me- nos cerca de 50 ppm (por exemplo, pelo menos cerca de 70 ppm, pelo me- nos cerca de 90 ppm) e/ou no máximo cerca de 100 ppm (por exemplo, no máximo cerca de 90 ppm, no máximo cerca de 70 ppm) de cálcio. Conforme a quantidade de cálcio aumenta na liga de zinco, as partículas formadas de liga de zinco podem ficar mais lisas e/ou mais esféricas.

Em algumas modalidades, a liga de zinco pode incluir menos que cerca de 50 ppm (por exemplo, menor que cerca de 40 ppm, menor que cerca de 30 ppm, menor que cerca de 20 ppm, menor que cerca de 10 ppm) de chumbo.

Em algumas modalidades, a liga de zinco pode estar substanci- almente isenta de chumbo. Por exemplo, a liga pode incluir no máximo cerca de 30 ppm de chumbo (por exemplo, no máximo cerca de 20 ppm de chum- bo, no máximo cerca de 10 ppm de chumbo, no máximo cerca de 5 ppm de chumbo).

Em algumas modalidades, a liga de zinco pode estar substanci- almente isenta de mercúrio. Por exemplo, a liga de zinco pode incluir no má- ximo cerca de 1 ppm de mercúrio (por exemplo, no máximo cerca de 0,5 ppm de mercúrio). Em certas modalidades, a liga de zinco pode incluir zinco não amalgamado.

Em certas modalidades, a liga de zinco pode estar substancial- mente isenta de ferro, cádmio, e/ou tálio. Por exemplo, a liga de zinco pode incluir no máximo cerca de 5 ppm (por exemplo, menor que 4 ppm) de ferro, no máximo cerca de 10 ppm de cádmio (por exemplo, no máximo cerca de 5 ppm de cádmio), e/ou no máximo cerca de 1 ppm de tálio (por exemplo, no δ máximo cerca de 0,5 ppm de tálio).

Em algumas modalidades, a liga de zinco pode estar na forma de partículas. Por exemplo, em certas modalidades, o ânodo 14 pode ser um gel que inclui partículas de liga de zinco, um ou mais agentes gelificantes, e/ou menores quantidades de aditivos, tais como um ou mais inibidores de emissão de gases que são diferentes das partículas de liga de zinco. Exem- plos de agentes gelificantes incluem o carbopol® C940 (junto à Noveon, Inc.) e Waterlock® A221 (junto à Grain Processing Corp.). Em algumas modalida- des, uma porção do eletrólito pode ser dispersa através do ânodo 14. O ânodo 14 pode incluir, por exemplo, pelo menos cerca de 60

por cento em peso (por exemplo, pelo menos cerca de 65 por cento, pelo menos cerca de 68 por cento, pelo menos cerca de 70 por cento, pelo me- nos cerca de 72 por cento em peso) e/ou no máximo cerca de 75 por cento em peso (por exemplo, no máximo cerca de 72 por cento, no máximo cerca de 70 por cento, no máximo cerca de 68 por cento, no máximo cerca de 65 por cento em peso) de partículas de liga de zinco.

Em certas modalidades, o ânodo 14 pode incluir pelo menos dois (por exemplo, três, quatro, cinco) tipos diferentes de partículas de liga de zinco.

Em algumas modalidades, algumas ou todas as partículas de

liga de zinco podem ter uma dimensão de (por exemplo, um diâmetro) de pelo menos cerca de 40 mícrons (por exemplo, pelo menos cerca de 45 mí- crons, pelo menos cerca de 70 mícrons, pelo menos cerca de 80 mícrons, pelo menos cerca de 100 mícrons, pelo menos cerca de 200 mícrons, pelo menos cerca de 300 mícrons, pelo menos cerca de 400 mícrons, pelo menos cerca de 500 mícrons, pelo menos cerca de 600 mícrons, pelo menos cerca de 700 mícrons, pelo menos cerca de 800 mícrons) e/ou no máximo cerca de 900 mícrons (por exemplo, no máximo cerca de 800 mícrons, no máximo cerca de 700 mícrons, no máximo cerca de 600 mícrons, no máximo cerca de 500 mícrons, no máximo cerca de 400 mícrons, no máximo cerca de 300 mícrons, no máximo cerca de 200 mícrons, no máximo cerca de 100 mí- crons, no máximo cerca de 80 mícrons, no máximo cerca de 70 mícrons, no máximo cerca de 45 mícrons). Por exemplo, em certas modalidades, algu- mas ou todas as partículas de liga de zinco podem ter uma dimensão em cerca de 120 mícrons a cerca de 180 mícrons.

Em certas modalidades, as partículas de liga de zinco podem ter um D50 tamanho de partícula de pelo menos cerca de 80 mícrons (por e- xemplo, pelo menos cerca de 100 mícrons, pelo menos cerca de 200 mí- crons, pelo menos cerca de 300 mícrons) e/ou no máximo cerca de 400 mí- crons (por exemplo, no máximo cerca de 300 mícrons, no máximo cerca de 200 mícrons, no máximo cerca de 100 mícrons) utilizando análise de Espa- Ihamento de luz laser de baixo ângulo (LALS).

Em algumas modalidades, algumas ou todas dentre as partícu- las de liga de zinco em um ânodo 14 podem ser esféricas. Em certas moda- lidades, pelo menos cerca de 30% em peso (por exemplo, pelo menos cerca de 40% em peso, pelo menos cerca de 50% em peso, pelo menos cerca de 60% em peso, pelo menos cerca de 70% em peso, pelo menos cerca de 80% em peso, pelo menos cerca de 90% em peso, pelo menos cerca de 95% em peso) das partículas de liga de zinco em um ânodo 14 podem ser esféricas. Esférica, para uso na presente invenção, significa que as partícu- las de liga de zinco têm uma razão de aspecto em cerca de 1,0 a cerca de 2,0 ou em cerca de 1,0 a cerca de 1,5 (por exemplo, em cerca de 1,0 a cerca de 1,25). A razão de aspecto das partículas de liga de zinco pode ser deter- minada através de dois métodos. De acordo com o primeiro método, a razão de aspecto de uma partícula de liga de zinco é igual ao recíproco da sua ra- zão de alongamento (isto é, 1/(razão de alongamento), onde a razão de a- Iongamento é a mais pequena das razões entre um diâmetro medido da par- tícula de liga de zinco e o seu diâmetro perpendicular. De acordo com o se- gundo método, a razão de aspecto de uma partícula de liga de zinco é igual à razão do eixo mais longo da partícula de liga de zinco à média perpendicu- lar bissector do eixo mais longo. Esta medição pode ser executada utilizando uma imagem bidimensional da partícula de liga de zinco.

Em algumas modalidades na qual o ânodo 14 inclui partículas de liga de zinco, algumas ou todas as partículas de liga de zinco esféricas po- dem ter um tamanho médio de partícula em cerca de 100 mícrons acerca de 300 mícrons (medido através da análise Sympatec de espalhamento de luz laser de baixo ângulo) e σ em cerca de 1,4 a cerca de 1,8. Em certas moda- lidades, algumas ou todas as partículas de liga de zinco esféricas podem ter uma média de área superficial em cerca de 50 cm2/grama até cerca de 250 cm2/grama (por exemplo, em cerca de 100 cm2/grama até cerca de 150 cm2/grama). A média da área superficial das partículas de liga de zinco esfé- ricas pode ser medida pela análise B.E.T.

Em certas modalidades, algumas ou todas as partículas de liga de zinco (por exemplo, partículas de liga de zinco esféricas) no ânodo 14 podem ser produzidas através da atomização centrífuga. A figura 2 mostra um aparelho de atomização centrífuga 110 incluindo uma fornalha 112 e uma câmara 114. A câmara de atomização 114 é mantida em uma atmosfera po- bre em oxigênio. Em certas modalidades, a câmara de atomização 114 pode ser mantida em uma atmosfera incluindo no máximo cerca de 1,2% de oxi- gênio (por exemplo, no máximo cerca de 1% oxigênio, no máximo cerca de 0,9% oxigênio, no máximo cerca de 0,7% oxigênio, no máximo cerca de 0,5% oxigênio, no máximo cerca de 0,3% oxigênio, no máximo cerca de 0,1% oxigênio). Em algumas modalidades, a câmera de atomização 114 po- de ser mantida em uma atmosfera incluindo em cerca de 0,001% a cerca de 1,2% oxigênio (por exemplo, em cerca de 1% a cerca de 1,2% oxigênio). O que falta para completar de gás na câmera 114 pode ser um ou mais gases inertes (por exemplo, argônio, hélio, nitrogênio). Por exemplo, a câmera po- de conter em cerca de 0,01 % a cerca de 0,5% oxigênio, sendo o restante do gás nitrogênio.

Um copo 116 está disposto dentro da câmera de atomização 114. O copo 116 pode ser feito de, por exemplo, grafite, e/ou pode ter um diâmetro em cerca de 5 cm a cerca de 50 cm (por exemplo, em cerca de 10 cm a cerca de 20 cm, cerca de 16,5 cm). Em algumas modalidades, o copo 116 pode ter uma profundidade em cerca de 0,1 cm a cerca de 10 cm (por exemplo, em cerca de 2 cm a cerca de 3 cm). Um motor 122 (por exemplo, um motor de 7,5 hp) está conectado a uma haste 133, a qual está depois conectado ao copo 116.

Um canal 118 conecta uma fornalha 112 para uma tina de fusão 120, o qual está situada acima da câmera de atomização 114.

Embora não mostrados, o aparelho de atomização centrífuga 110 pode incluir outros componentes, tais como um sistema de polia dispos- to entre o motor 122 e copo 116.

Em funcionamento, o motor 122 dirige o copo 116, causando a rotação do copo. O copo pode rodar em uma velocidade rotacional em cerca de 500 rpm a cerca de 50,000 rpm (por exemplo, em cerca de 6000 rpm a cerca de 8500 rpm). Em algumas modalidades, o copo pode rodar a uma velocidade rotacional em cerca de 5300 rpm.

O zinco e os componentes que formam a liga são alimentados para uma fornalha 112, na qual o zinco e os componentes que formam liga são depois fundidos. A liga fundida pode incluir em cerca de 1 ppm a cerca de 5,000 ppm (baseado em massa fundida de metal) dos componentes que formam liga (por exemplo, alumínio, índio, bismuto, cálcio, gálio, lítio, mag- nésio, chumbo, estanho ou as combinações dos mesmos). Em algumas mo- dalidades, os componentes que formam liga podem ser bismuto, índio e a- lumínio. Em certas modalidades, a liga fundida pode incluir até cerca de 500 ppm de bismuto, até cerca de 1000 ppm de índio, e até cerca de 200 ppm de alumínio. Em algumas modalidades, a liga fundida pode estar substancial- mente isenta de bismuto, índio, e/ou alumínio.

Uma vez que uma quantidade suficiente da resultante liga fundi- da foi coletada na fornalha, a liga fundida é transportada através do canal 118 e vai para a tina de fusão 120. A tina de fusão 120 tem um orifício 124. Quando a liga fundida passa através do orifício 124, ela forma uma corrente de fluxo 126, o qual eventualmente faz contato com o copo 116. O orifício 124 pode ser dimensionado para permitir o índice de fluidez desejado (isto é, o fluxo da corrente 126). O metal fundido tem um índice de fluidez em cerca de 4,5 kg (10 libras)de zinco por hora a cerca de 9072 kg (20.000 libras) de zinco por hora (por exemplo, em cerca de 1814 kg (4.000 libras) de zinco por hora a cerca de 3175 kg (7.000 libras) de zinco por hora; cerca de 1111 kg (2.450 libras) de zinco por hora; cerca de 1406 kg (3.100 libras) de zinco por hora).

Quando o córrego 126 entra em contato com o copo 116, a força centrífuga causa a liga fundida a espalhar-se através do copo 116 e então sai do copo na forma de gotículas as quais subseqüentemente arrefecem e solidificam, formando as partículas de zinco 128. Uma percentagem de partí- culas de zinco resultantes pode ser esférica. Uma vez que as partículas de zinco 128 tenham sido formadas, elas podem, por exemplo, ser transporta- das para uma operação de penetração (por exemplo, incluindo uma tela de malha 60) através de um meio de transporte 130.

A atomização centrífuga e as partículas de liga de zinco são descritas, por exemplo, em Costanzo e outros., na publicação de pedido de patentes US N- 2004/0258995 A1, publicado em 23 de dezembro, 2004, e intitulada "Ânodo para bateria". Conforme descrito acima, em algumas modalidades, o ânodo 14

pode incluir um ou mais agentes gelificantes e/ou um ou mais inibidores de emissão de gases.

Exemplos de agentes gelificantes incluem ácidos poliacrílicos, materiais de amido enxertado, sais de ácidos poliacrílicos, poliacrilatos, car- bóxi metil celulose e combinações dos mesmos. Exemplos de ácidos polia- crílicos incluem o Carbopol 940 e 934 (disponíveis junto à Noveon Inc.) e o Polygel 4P (disponível junto à 3V). Um exemplo de material de amido enxer- tado é o Waterlock A221 (disponível junto à Grain Processing Corporation, Muscatine, IA, EUA). Um exemplo de um sal de ácido poliacrílico é o Alco- sorb G1 (disponível junto à Ciba Specialties). O ânodo 14 pode incluir, por exemplo, pelo menos cerca de 0,1% em peso (por exemplo, pelo menos cerca de 0,5% em peso) e/ou no máximo cerca de 1% em peso (por exem- plo, no máximo cerca de 0,5% em peso) de agente gelificante.

Os inibidores de emissão de gases podem ser materiais inorgâ- nicos, como bismuto, estanho, chumbo e índio. Alternativamente, os inibido- res de emissão de gases podem ser compostos orgânicos, como ésteres de fosfato, tensoativos iônicos ou tensoativos não-iônicos. Exemplos de tensoa- tivos tônicos são fornecidos, por exemplo, na patente U.S. Ns 4,777,100 concedida a Chalilpoyil e outros. Um exemplo de um tensoativo disponível comercialmente é o RM510, um éster de fosfato orgânico do Rhone Poulenc. Em algumas modalidades, um ânodo pode incluir cerca de 30 ppm de RM510. Em certas modalidades, um ânodo pode incluir cerca de 50 ppm de RM510.

Em algumas modalidades, um ânodo pode incluir tricloreto de índio (por exemplo, cerca de 150 ppm tricloreto de índio).

O cátodo 12 inclui pelo menos um (por exemplo, dois, três) ma- terial ativo do cátodo. Em algumas modalidades, o cátodo 12 pode incluir, ainda, pelo menos um auxiliar de condutividade e/ou pelo menos um agluti- nante. O eletrólito é, também, disperso pelo cátodo 12. As percentagens em peso aqui fornecidas em relação a componentes do cátodo 12, são determi- nadas após o eletrólito ter sido dispersado pelo cátodo 12. Em algumas modalidades, o material ativo de cátodo pode ser

um óxido de manganês, como o dióxido de manganês (MnO2). O dióxido de manganês pode ser MnO2 (DME - dióxido de manganês eletrolítico) sinteti- zado eletroliticamente, Mn02 (DMQ - dióxido de manganês químico) sinteti- zado quimicamente ou uma misturas dos mesmos. Os distribuidores de dió- xidos de manganês incluem Kerr-McGee Corp. (fabricante de, por exemplo, Trona D e DME de alta potência), Tosoh Corp., Delta Manganese, Delta EMD Ltd., Mitsui Chemicals, ERACHEM e JMC. Em certas modalidades, o cátodo 12 pode incluir em cerca de 80% a cerca de 88% em peso (por e- xemplo, em cerca de 82% a cerca de 86% em peso) de dióxido de manga- nês (por exemplo, EMD).

Outros exemplos de materiais ativos de cátodo incluem óxidos de cobre (por exemplo, óxido cúprico (CuO), óxido cuproso (Cu2O)); hidróxi- dos de cobre (por exemplo, hidróxido cúprico (Cu(OH)2), hidróxido cuproso (Cu(OH))); iodato cúprico (Cu(IO3)2); AgCuO2; LiCuO2; Cu(OH)(IO3); Cu2H(IO6); óxidos metálicos contendo cobre ou calcogenetos; haletos de cobre (por exemplo, CuCI2); e/ou óxidos de manganês de cobre (por exem- plo, Cu(MnO4)2). Os óxidos de cobre podem ser estequiométricos (por e- xemplo, CuO) ou não-estequiométricos (por exemplo, CuOx, em que 0,5 < χ < 1,5). Outro exemplo de material ativo de cátodo é o Cu6InO8CI.

Outros exemplos de materiais ativos do cátodo incluem aqueles contendo níquel, como um oxihidróxido de níquel (NiOOH). O oxihidróxido de níquel pode incluir, por exemplo, um oxihidróxido de beta-níquel, um oxi- hidróxido de beta-níquel revestido com oxihidróxido de cobalto, um oxihidró- xido de gama-níquel, um oxihidróxido de gama-níquel revestido com oxihi- dróxido de cobalto, uma solução sólida de oxihidróxido de beta-níquel e oxi- hidróxido de gama-níquel, ou uma solução sólida de oxihidróxido de beta- níquel e oxihidróxido de gama-níquel revestida com oxihidróxido de cobalto.

Exemplos adicionais de materiais ativos do cátodo incluem ma- teriais ativos do cátodo incluindo um óxido metálico contendo bismuto penta- valente.

Em determinadas modalidades, o cátodo 12 pode ser poroso. Um cátodo poroso pode incluir, por exemplo, um ou mais dos materiais ati- vos do cátodo acima descritos (por exemplo, DME, NiOOH).

O auxiliar de condutividade pode aumentar a condutividade ele- trônica do cátodo 12. Um exemplo de auxiliar de condutividade são as partí- culas de carvão. As partículas de carvão podem ser quaisquer das partículas de carbono convencionalmente usadas em cátodos. As partículas de carvão podem ser, por exemplo, partículas de grafite. As partículas de grafite usa- das no cátodo 12 podem ser quaisquer das partículas de grafite usadas em cátodos. As partículas podem ser sintéticas, não-sintéticas ou uma misturas de sintéticas e não-sintéticas, e podem ser expandidas e não-expandidas. Em certas modalidades, as partículas de grafite são não-sintéticas e não- expandidas. Em tais modalidades, as partículas gráficas podem ter um ta- manho médio de partícula menor que cerca de 20 mícrons (por exemplo, em cerca de 2 mícrons a cerca de 12 mícrons, em cerca de 5 mícrons a cerca de 9 mícrons), conforme medidos utilizando um Analisador de Tamanho de Partícula Sympatec HELOS. As partículas de grafite podem ser obtidas junto à, por exemplo, Brazilian Nacional de Grafite (ltapecirica, MG Brazil (MP- 0702X)) ou à Chuetsu Graphite Works, Ltd. (Chuetsu grades WH-20A e WH- 20AF) do Japão. O cátodo 12 pode incluir, por exemplo, em cerca de 3% a cerca de 9% (por exemplo, em cerca de 4% a cerca de 7%) de partículas de carbono em peso. Em algumas modalidades, o cátodo 12 pode incluir em cerca de 4% a cerca de 9% (por exemplo, em cerca de 4% a cerca de 6,5%) de partículas de grafite em peso.

Outro exemplo de um auxiliar de condutividade consiste em fi- bras de carbono, como aquelas descritas na patente U.S. Ns 6.858.349 de Luo et. al., e na publicação de pedido de patente U.S. Ns US 2002/0172867 A1 de Anglin, publicado em 21 de novembro de 2002 e intitulada "Battery Cathode". Em algumas modalidades, o cátodo 12 pode incluir menos que cerca de 2% em peso (por exemplo, menos que cerca de 1,5% em peso, menos que cerca de 1% em peso, menos que cerca de 0,75% em peso, me- nos que cerca de 0,5% em peso, menos que cerca de 0,45%, menos que cerca de 0,4% em peso, menos que cerca de 0,3% em peso, menos que cerca de 0,2% em peso), e/ou mais que cerca de 0,1% em peso (por exem- plo, mais que cerca de 0,2% em peso, mais que cerca de 0,3% em peso, mais que cerca de 0,4% em peso, mais que cerca de 0,45% em peso, mais que cerca de 0,5% em peso, mais que cerca de 0,75% em peso, mais que cerca de 1 % em peso, mais que cerca de 1,5% em peso) de fibras de carbo- no.

Em determinadas modalidades, o cátodo 12 pode incluir em cer- ca de cerca de 1% em peso a cerca de 10% em peso de um total de um ou mais auxiliares de condutividade.

Um cátodo pode ser produzido mediante o revestimento de um material de cátodo sobre um coletor de corrente, seguido da secagem e ca- Iandragem do coletor de corrente revestido. O material de cátodo pode ser preparado mediante a mistura do material ativo do cátodo juntamente com outros componentes, como um aglutinante, um solvente/água e uma fonte de carbono. Por exemplo, um material ativo do cátodo como Mn02 pode ser combinado com carbono (por exemplo, grafite, negro de acetileno) e mistu- rado com uma pequena quantidade de água, para formar uma pasta fluida para cátodo. Um coletor de corrente pode, então, ser revestido com a pasta fluida para cátodo, de modo a formar o cátodo.

Exemplos de aglutinantes incluem pós de polietileno, poliacrila- midas, cimento Portland e resinas de fluorocarboneto, como fluoreto de poli- vinilideno (PVDF) e politetrafluoroetileno (PTFE). Um exemplo de Iigante de polietileno está disponível sob o nome comercial Coathylene HA-1681 (dis- ponível junto à Hoechst). O cátodo 12 pode incluir, por exemplo, até cerca de 2% de ligante, em peso (por exemplo, até cerca de 1% de Iigante em pe- so). Em certas modalidades, o cátodo 12 pode incluir em cerca de 0,1% a cerca de 2% (por exemplo, em cerca de 0,1% a cerca de 1%) de ligante em peso.

O cátodo 12 pode incluir outros aditivos. Os aditivos são descri- tos, por exemplo, na patente U.S. N5 5.342.712 de Mieczkowska e outros. Em algumas modalidades, o cátodo 12 pode incluir dióxido de titânio (TiO2). Em determinadas modalidades, o cátodo 12 pode incluir em cerca de 0,1% a cerca de 2% (por exemplo, em cerca de 0,2% a cerca de 2%) TiO2 em peso.

Os cátodos (por exemplo, materiais ativos do cátodo) são descri- tos, por exemplo, nas publicações de pedido de patente US Ns 2004/0237293 A1 de Durkot e outros., publicado em 2 de dezembro de 2004 e intitulada "Alkaline Cell With Flat Housing and Nickel Oxyhydroxide Catho- de", US 2004/0197656 A1 de Durkot e outros., publicada em 7 de outubro de 2004 e intitulada "Alkaline Battery Including Nickel Oxyhydroxide Cathode and Zinc Anode", US 2004/0076881 A1 de Bowden e outros., publicada em 22 de abril de 2004 e intitulada "Method of Making a Battery", US 2005/0136328 A1 de Eylem e outros., publicada em 23 de junho de 2005 e intitulada "Battery Cathode", US 2004/0043292 A1 de Christian e outros., publicada em 4 de março de 2004 e intitulada "Alkaline Battery Including Nickel Oxyhydroxide Cathode and Zinc Anode", US 2004/0202931 A1 de Christian e outros., publicada em 14 de outubro de 2004 e intitulada "Prepa- ration of Nickel Oxyhydroxide", US 2005/0058903 A1 de Eylem e outros., publicada em 17 de março de 2005 e intitulada "Primary Alkaline Battery Containing Bismuth Metal Oxide", US 2005/0058902 A1 de Wang e outros., publicada em 17 de março de 2005 e intitulada "Primary Alkaline Battery Containing Bismuth Metal Oxide", e na patente U.S. N2 6.207.322 de Kelsey e outros.

O eletrólito que está disperso pelo cátodo 12 (e/ou o eletrólito usado no restante da bateria 10) pode ser qualquer um dos eletrólitos usa- dos em baterias. Em algumas modalidades, o cátodo 12 pode incluir em cer- ca de 5% a cerca de 8% (por exemplo, em cerca de 6% a cerca de 7%) de eletrólito em peso. O eletrólito pode ser aquoso ou não-aquoso. Um eletrólito aquoso pode ser uma solução alcalina, como uma solução aquosa de hidró- xido (por exemplo, LiOH, NaOH, KOH) ou uma mistura de soluções de hi- dróxido (por exemplo, NaOH/KOH). Por exemplo, a solução de hidróxido pode incluir em cerca de 33% a cerca de 40% em peso do material de hidró- xido, como o 9N KOH (cerca de 37% em peso de KOH). Em algumas moda- lidades, o eletrólito pode também incluir até cerca de 4% em peso (por e- xemplo, cerca de 2% em peso) de óxido de zinco. O eletrólito pode conter outros aditivos. Por exemplo, o eletrólito

pode conter um material solúvel (por exemplo, um material de alumínio) que reduz (por exemplo, suprime) a solubilidade do material ativo de cátodo no eletrólito. Em certas modalidades, o eletrólito pode conter um ou mais das seguintes substâncias: hidróxido de alumínio, óxido de alumínio, aluminatos de metais alcalinos, metal de alumínio, haletos de metais alcalinos, carbona- tes de metal alcalino, ou misturas dos mesmos. Os aditivos de eletrólitos são descritos, por exemplo, no pedido de patente U.S. Ns 2004/0175613 A1 de Eylem e outros., publicado em 9 de setembro de 2004, e intitulado "Battery".

O invólucro 18 pode ser de qualquer tipo comumente usado em baterias. Conforme mostrado, o invólucro 18 é um invólucro cilíndrico. No entanto, podem ser usados invólucros com outros formatos, como invólucros prismáticas. Em algumas modalidades, o invólucro 18 pode ser feito de um metal ou uma liga de metais, como níquel, aço niquelado (por exemplo, aço rolado a frio niquelado), aço inoxidável, aço inoxidável revestido com alumí- nio, alumínio ou uma liga de alumínio. Em determinadas modalidades, o in- vólucro 18 pode ser feito de um plástico, como cloreto de polivinila, polipropi- Ieno1 uma polissulfona, acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS)1 ou uma polia- mida.

Em algumas modalidades, o invólucro 18 pode conter uma pare- de metálica interna e um material externo eletricamente não-condutivo, como um rótulo em plástico termoencolhível. Opcionalmente, uma camada de ma- terial condutor pode ser colocada entre a parede interna e o cátodo 12. A camada pode estar disposta ao longo da superfície interna da parede inter- na, ao longo da circunferência do cátodo 12 ou em ambos os lugares. Esta camada condutiva pode ser formada, por exemplo, de um material carboná- ceo (por exemplo, grafite). Tais materiais incluem, por exemplo, LB1000 (Timcal), Eccocoat 257 (W. R. Grace & Co.), Electrodag 109 (Acheson Col- loids, Co.), Electrodag 112 (Acheson) , Varniphite 5000 (Nippon) e EB0005 (Acheson). Os métodos para aplicação da camada condutiva são apresenta- dos, por exemplo, na patente canadense N3 1.263.697.

O separador 16 pode ser formado a partir de qualquer dos mate- riais separadores padrão usados em células eletroquímicas (por exemplo, em células alcalinas). Por exemplo, o separador 16 pode ser formado de polipropileno (por exemplo, polipropileno não-tecido ou polipropileno micro- poroso), polietileno, politetrafluoroetileno, uma poliamida (por exemplo, um náilon), uma polissulfona, um cloreto de polivinila, ou combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, o separador 16 pode incluir uma cama- da de celofane combinada com uma camada de material não-tecido. O ma- terial não-tecido pode incluir, por exemplo, álcool polivinílico e/ou raiom.

O lacre 22 pode ser feito, por exemplo, de um polímero (por e- xemplo, náilon).

A tampa 24 pode ser feita, por exemplo, de um metal ou uma

liga de metais, como alumínio, níquel, titânio ou aço.

Em algumas modalidades, a bateria 10 pode conter um catalisa- dor de recombinação de hidrogênio para baixar a quantidade de gás hidro- gênio que pode ser gerada na célula pelo ânodo 14 (por exemplo, quando o ânodo 14 contiver zinco). Os catalisadores de recombinação de hidrogênio são descritos, por exemplo, na patente U.S. Ns 6.500.576 concedida a Davis e outros, e na patente U.S. Ne 3.893.870 concedida a Kozawa. Alternativa- mente ou adicionalmente, a bateria 10 pode incluir válvulas ativadas por pressão ou aberturas como as descritas na patente U.S. N9 5.300.371 con- cedida a Tomantschger e outros.

As porcentagens em peso dos componentes de bateria aqui descritos são determinadas depois que a solução eletrolítica tiver sido colo- cada na bateria.

A bateria 10 pode ser uma célula eletroquímica primária ou uma célula eletroquímica secundária. As células primárias destinam-se a serem descarregadas (por exemplo, até a exaustão) apenas uma vez e, então, descartadas. As células primárias não se destinam a ser recarregadas. As células primárias são descritas, por exemplo, em "Handbook of Batteries", de David Linden (McGraw-Hill, 2- Edição, 1995). As células eletroquímicas se- cundárias podem ser recarregadas muitas vezes por exemplo mais de cin- qüenta vezes, mais de cem vezes ou mais). Em algumas modalidades, as células secundárias podem conter separadores relativamente robustos, co- mo os que têm várias camadas e/ou são relativamente espessos. As células secundárias também podem ser projetadas de modo a acomodar alterações, como expansão, que podem ocorrer nas células. As células secundárias são descritas, por exemplo, em "Alkaline Storage Batteries" de Falk & Salkind, John Wiley & Sons, Inc. 1969 e na patente U.S. Ns 345.124 concedida a Vir- Ioy e outros.

A bateria 10 pode ser de um de muitos tipos diferentes de ten- são (por exemplo, 1,5 V), e/ou podem ser, por exemplo, uma bateria AA, AAA, AAAA, C, ou D. Embora a bateria 10 seja cilíndrica, em algumas moda- lidades, ela pode ser não-cilíndrica. Por exemplo, a bateria pode ser uma célula em formato de moeda, uma célula de tipo botão, uma célula em forma de tablete ou uma célula em formato de pista de corrida. Em algumas moda- lidades, a bateria pode ser prismática. Em determinadas modalidades, uma bateria pode ter uma configuração de célula laminar rígida ou uma configu- ração de célula do tipo bolsa, envelope ou saco flexível. Em algumas moda- lidades, uma bateria pode ter uma configuração enrolada em espiral, ou uma configuração em placa plana. As baterias são descritas, por exemplo, em Batson e outros., patente U.S. N9 6.001.504; na Berkowitz e outros., pedido de patente N2 de Série 10/675.512, depositada em 30 de setembro de 2003, e intitulada "Batteries"; e na Durkot e outros., Publicação de pedido de pa- tente Nq U.S. 2004/0237293 A1, publicado em 2 de dezembro de 2004, e intitulada "Alkaline Cell With Flat Housing and Nickel Oxyhydroxide Cathode" (célula alcalina com invólucro plana e cátodo oxihidróxido de níquel).

Uma célula (por exemplo, uma célula cilíndrica) pode ser prepa- rada, por exemplo, enrolando-se juntos um ânodo, um separador e um cáto- do e, então, colocando-os em um invólucro. A invólucro (contendo o ânodo, o cátodo e o separador) pode, então, ser preenchido com a solução eletrolí- tica e, subseqüentemente, ser hermeticamente lacrada, por exemplo com uma tampa e uma guarnição isolante anular. Exemplos

Os exemplos a seguir têm finalidade ilustrativa e não limitadora.

Exemplo 1:

As partículas com as composições listadas na Tabela 1 foram formadas através de atomização centrífuga, utilizando um aparelho de ato- mização centrífuga tendo uma configuração similar àquele aparelho de ato- mização centrífuga apresentado na figura 2. Uma temperatura de fundição de 550°C foi usada para formar a corrente de fluxo de liga de zinco, o copo do aparelho de atomização centrífuga tinha uma velocidade rotacional de 5400 rpm, e a câmara de atomização foi mantida em uma atmosfera incluin- do 1 % de oxigênio.

Depois de serem formadas, as partículas foram testadas na e- missão de gases usando um teste de gás em bolsa de folha, os resultados dos quais são apresentados na Tabela 1. Durante cada teste de gás em bol- sa de folha, foram combinadas 20 gramas de liga de zinco com 20 gramas de um eletrólito (35% KOH/ 2% ZnO) em uma bolsa de polietileno. A bolsa de polietileno media 7,6 cm (3 polegadas) de largura, 10 cm (4 polegadas) de comprimento, e 76 mícrons (3 mils) de espessura. A bolsa de polietileno foi colocada em uma bolsa de papel de alumínio passível de vedação ao calor com dimensões interiores de 10 cm (4 polegadas) por 16,5 cm (6,5 po- legadas). A bolsa de papel de alumínio foi depois aspirada e selada. O sis- tema completo de duas bolsas foi primeiro pesado em água e depois foi ar- mazenado em forno a 95°C ± 10C durante 24 horas. Depois de ter sido reti- rado do forno e ter sido deixado arrefecer, o sistema foi pesado de novo em água para determinar o volume de gás produzido enquanto o sistema esteve dentro do forno. As unidades para a emissão de gases, μΙ_/^Ζη^, representam microlitros de gás por grama de zinco por dia.

Tabela 1 - Composições de liga e resultados de emissão de gases

N2 da amostra In (ppm) Bi (ppm) Al (ppm) Fe (ppm) Pb (ppm) FBG (pUgZ-d) 1 65 85 10 1,3 19 110 2 45 80 10 0,9 19 89 3 70 85 20 1,5 19 31 4 70 85 20 1,6 19 28 70 76 6,7 1,5 10 53 6 68 69 6 1,4 9 69 7 70 72 8,5 1,5 10 89 8 70 72 6,6 1,6 10 60

As distribuições de tamanho de partícula e diâmetros médios

volumétricos (VMD) da amostra de partículas de liga de zinco 1 a 4 são a- presentadas na Tabela 2 abaixo. Também fornecidos são a distribuição de tamanho de partícula e o diâmetro médio volumétrico para a amostra de par- tículas de liga de zinco 5, a qual incluiu zinco, 150 ppm de índio, e 230 ppm de bismuto. A amostra de partículas de liga de zinco 5 não incluí o alumínio.

A distribuição de tamanho de partícula e o diâmetro médio volumétrico (VMD) para cada amostra de partícula foram medidos através de espalha- mento de luz laser de baixo ângulo, utilizando o analisador de tamanho de partícula Sympatec-HELOS e uma unidade RODOS-VIBRI (do Sympatec) para a dispersão de amostras. Tabela 2 - Distribuição de tamanho de partícula (em mícrons)

Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 Amostra 4 Amostra 5 10s Percentil 161 136 140 138 133 259 Percentil 231 198 198 200 — 50Q Percentil 343 304 300 310 270 75e Percentil 483 460 432 464 — 90e Percentil 610 641 565 632 597 1009 Percentil 950 1130 870 1050 — VMD 368 351 329 351 323

Outras Modalidades

Embora certas modalidades tenham sido descritas, outras moda- lidades são possíveis.

Como um exemplo, enquanto a atomização centrífuga tem sido

descrita como um processo para a formação de partículas de liga de zinco, em algumas modalidades, um ou mais outro processo pode ser utilizado pa- ra formar partículas de liga de zinco. Por exemplo, em certas modalidades, um processo diferente de atomização, tal como a atomização de gás, pode ser usado para formar partículas de liga de zinco. Em um processo de ato- mização de gás, uma corrente de liga de zinco fundido é quebrado em partí- culas por um ou mais jatos de ar. A atomização de gás é descrita, por exem- plo, no Andrew J. Yule and John J. Dunkley, Atomization of Melts: For Pow- der Production and Sprav Deposition (Clarendon Press, 1994). Em algumas modalidades, o processo de atomização de água pode ser usado para for- mar partículas de liga de zinco. Em um processo de atomização de água, uma corrente de fluxo de liga de zinco fundida é quebrado em partículas por um ou mais jatos de água. A atomização de água é descrita, por exemplo, na Andrew J. Yule e John J. Dunkley, Atomization of Melts: For Powder Produc- tion and Sprav Deposition (Clarendon Press, 1994).

Como outro exemplo, em certas modalidades, um ânodo pode incluir sólidos finos de zinco. Os sólidos finos de zinco podem incluir, por e- xemplo, uma liga incluindo zinco e índio e/ou bismuto. Como um exemplo, em certas modalidades, um ânodo pode incluir sólidos finos de zinco incluin- do uma liga que inclui zinco, 500 ppm de índio e 500 ppm de bismuto. Os sólidos finos de zinco são descritos, por exemplo, na patente U.S. Ns 6.284.410 da Durkot e outros.; na patente U.S. Ne 6.521.378 da Durkot e outros., na patente U.S. Ns. 6,472,103 da Durkot e outros.; e na publicação do pedido de patente U.S. Ng US 2005/0221181 A1, de Durket e outros., pu- blicada em 6 de outubro de 2005, e intitulada "Electrode Having Modal Dis- tribution of Zinc-Based Particles".

Como outro exemplo, em algumas modalidades, uma bateria pode incluir pelo menos um elemento de fusão. Por exemplo, em certas mo- dalidades, uma bateria pode incluir um fusível. O fusível pode, por exemplo, formar uma parte de um coletor de corrente na bateria (por exemplo, um co- letor de corrente do ânodo). Fusíveis e elementos de fusão são descritos, por exemplo, no pedido de patente Nq de série U.S. 60/711.007, da Graham e outros., depositada em 24 de agosto de 2005, e intitulado "Batteries", que é aqui incorporada, por referência.

Como um exemplo adicional, em determinadas modalidades uma bateria pode incluir pelo menos um mecanismo interruptor de corrente termicamente ativado, como um dos mecanismos de interrupção de corrente termicamente ativados apresentados na patente U.S. N- 5.750.277 de Vu e outros.

Todas as referências mencionadas neste documento, como pe- didos de patente, publicações e patentes, estão aqui incorporadas a título de referência em sua totalidade. Outras modalidades estão nas reivindicações.

Claims

1. Ânodo incluindo partículas, compreendendo uma liga que in- clui zinco e em cerca de 30 ppm a cerca de 150 ppm de índio, em cerca de 30 ppm a cerca de 150 ppm de bismuto, e em cerca de 5 ppm a cerca de 25 ppm de alumínio.

2. Ânodo, de acordo com a reivindicação 1, em que pelo menos algumas das partículas têm um diâmetro de pelo menos cerca de 40 mí- crons.

3. Ânodo, de acordo com a reivindicação 1, em que pelo menos algumas das partículas têm um diâmetro de no máximo cerca de 900 mí- crons.

4. Ânodo, de acordo com a reivindicação 1, em que a liga com- preende em cerca de 15 ppm a cerca de 25 ppm de alumínio.

5. Ânodo, de acordo com a reivindicação 1, em que a liga com- preende em cerca de 18 ppm a cerca de 22 ppm de alumínio.

6. Ânodo, de acordo com a reivindicação 1, em que a liga com- preende em cerca de 60 ppm a cerca de 80 ppm de índio.

7. Ânodo, de acordo com a reivindicação 1, em que a liga com- preende em cerca de 75 ppm a cerca de 95 ppm de bismuto.

8. Ânodo, de acordo com a reivindicação 1, em que a liga com- preenem cerca de 70 ppm de índio, cerca de 85 ppm de bismuto, e cerca de ppm de alumínio.

9. Ânodo, de acordo com a reivindicação 1, em que pelo menos cerca de 50% em peso das partículas são esféricas, cada partícula esférica tendo uma razão de aspecto de entre cerca de 1,0 e cerca de 2,0, em que a razão de aspecto é igual à razão do eixo mais longo da partícula à média perpendicular bissetora do eixo mais longo.

10. Ânodo, de acordo com a reivindicação 9, em que pelo menos cerca de 70% em peso das partículas são esféricas.

11. Ânodo, de acordo com a reivindicação 9, em que pelo menos cerca de 90% em peso das partículas são esféricas.

12. Ânodo, de acordo com a reivindicação 9, em que pelo menos cerca de 95% em peso das partículas são esféricas.

13. Ânodo, de acordo com a reivindicação 1, em que as partícu- las compreendem uma liga consistindo essencialmente em zinco e em cerca de 30 ppm a cerca de 150 ppm de índio, em cerca de 30 ppm a cerca de 150 ppm de bismuto, e em cerca de 5 ppm a cerca de 25 ppm de alumínio.

14. Ânodo, de acordo com a reivindicação 1, em que a liga está substancialmente isenta de mercúrio.

15. Ânodo, de acordo com a reivindicação 1, em que a liga está substancialmente isenta de chumbo.

16. Ânodo, de acordo com a reivindicação 1, em que a liga está substancialmente isenta de ferro.

17. Ânodo, de acordo com a reivindicação 1, em que a liga é substancialmente isento de cádmio.

18. Ânodo, de acordo com a reivindicação 1, em que a liga é substancialmente isenta de tálio.

19. Bateria compreendendo: um invólucro, um ânodo disposto dentro do invólucro; um cátodo disposto dentro do invólucro; e um separador entre o ânodo e o cátodo, em que o ânodo inclui partículas que compreendem uma liga que compreende zinco e em cerca de 30 ppm a cerca de 150 ppm de índio, em cerca de 30 ppm a cerca de 150 ppm de bismuto,e em cerca de 5 ppm a cerca de 25 ppm de alumínio.

20. Método compreendendo: atomização centrífuga de liga fundida para fornecer partículas, em que a liga fundida compreende zinco e em cerca de 30 ppm a cerca de 150 ppm de índio, em cerca de 30 ppm a cerca de 150 ppm de bismuto, e em cerca de 5 ppm a cerca de 25 ppm de alumínio.

21. Método, de acordo com a reivindicação 20, em que a liga fundida é atomizada por centrifugação em uma atmosfera incluindo no má- ximo cerca de 1,2% oxigênio.

22. Método, de acordo com a reivindicação 20, em que a liga fundida é atomizada por centrifugação em uma atmosfera incluindo no má- ximo cerca de 1% oxigênio.

23. Método, de acordo com a reivindicação 20, em que a liga fundida é atomizada por centrifugação em uma atmosfera incluindo no má- ximo cerca de 0,5% oxigênio.

24. Método, de acordo com a reivindicação 20, em que compre- ende adicionalmente incorporar as partículas em um ânodo.