CN1285961A - 电池阴极 - Google Patents

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特里·L·汉密尔顿
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Abstract

公开了一种包括二氧化锰和相当少量的非合成、无膨胀石墨的阴极(12)。该石墨颗粒具有小于20微米的平均颗粒大小。阴极(12)可用于电化学电池,如电池(10)中。

Description

电池阴极
本发明涉及电池。
电池，如碱性电池，通常被用作电源。一般地，碱性电池具有阴极、阳极、隔板、和电解溶液。阴极通常由二氧化锰、碳颗粒和粘结剂形成。阳极由包括锌颗粒的凝胶形成。隔板通常设在阴极和阳极之间。分散在整个电池中的电解溶液可以是氢氧化物溶液。
本发明涉及如碱性电池这样的电池，其具有包括二氧化锰和相当少量的非合成、无膨胀石墨颗粒的阴极。这些电池具有好的特性。例如，这些电池能以至少等于电池容量(单位为安培-小时)被在1小时内全部放电所对应的放电率的高放电率进行高能输出。电池有各种工业标准规格，如AA、AAA、AAAA、C或D。
“非合成石墨颗粒”是指不使用工业或化学厂石墨化处理而制备的石墨颗粒。
“无膨胀石墨颗粒”是指不经过任何工业或化学厂的膨胀处理的石墨颗粒。
一方面，本发明提供一种阴极，其包括二氧化锰和具有约小于20微米的平均颗粒大小的非合成、无膨胀的石墨颗粒。
所述颗粒大小用Sympatec HELIOS分析器测量。对于给定的石墨颗粒样品，平均颗粒大小是该样品的一半体积具有较小颗粒大小的颗粒大小。
另一方面，本发明提供一种电化学电池，其具有阴极、阳极和设在阴极和阳极之间的隔板。阴极包括二氧化锰和具有约小于20微米的平均颗粒大小的非合成、无膨胀的石墨颗粒。
在一些实施例中，隔板包括无纺非隔膜材料和沿第一材料表面设置的第二无纺非隔膜材料。在这些实施例中，隔板可以没有隔膜层和设在无纺非隔膜材料之间的粘接层。隔膜材料是指具有约小于0.5微米的平均孔尺寸的材料，而非隔膜材料是指具有至少约为5微米的平均孔尺寸的材料。
阴极的孔隙率约为21％至28％。阴极的孔隙率是指未被固体，如二氧化锰、石墨颗粒和粘结剂，所填充的相对阴极体积。
阳极的孔隙率为每立方厘米的阳极体积约有2克至2.45克锌颗粒，所述阳极体积被固体或液体材料填充。
与电解溶液的量相比，电池具有相当少量的二氧化锰和/或锌颗粒。例如，二氧化锰与电解溶液的重量比约为2.2至2.9，以及锌颗粒与电解溶液的重量比约为0.9至1.25。这是根据分散到整个阴极、阳极和隔板中的电解溶液的量来计算的。
电池可以是AA或AAA电池，根据cc光电测试、1瓦特持续放电测试、二分之一瓦特持续放电测试、脉冲测试、二分之一瓦特rm测试和/或四分之一瓦特rm测试来测试时，其具有好的结果。下面来描述这些测试。
通过优选实施例的描述，本发明的其它特征和优点将更加明显。
附图是电池的断面图。
优选电池是碱性电池，其阴极由二氧化锰、相当少量的非合成、无膨胀的石墨颗粒形成，有时可加入粘结剂。
参考附图，示出电池10，其具有阴极12、阳极14、隔板16、与阴极12的外径接触的外壁18、和绝缘层26。电池10还包括通过密封件22并通入阳极14的阳极集电器20。阳极集电器20的上端被连接到作为电池10的负极外部端子的负极端帽24上。绝缘层26由非导电材料形成，如热收缩型塑料。另外，电解溶液分散到整个电池10中。
如果分散到阴极12中的石墨颗粒太大，阴极12的导电性将不够低。然而如果石墨颗粒太小，阴极12相当密，降低了阴极2中电解溶液的量并降低电池10的效率。因此，阴极12中的石墨颗粒的平均颗粒大小优选为最多20微米，更优选约为2至12微米，最优选约为5至9微米，其用Sympatec HELIOS分析器测量。在一些实施例中，石墨颗粒是用该方法测量的平均颗粒大小约为7微米的非合成、无膨胀的石墨颗粒。非合成的、无膨胀的石墨颗粒可通过如Brazilian Nacional de Grafite(Itapecirica，MGBrazil)获得。
分散到阴极12中的石墨颗粒的量应当足以改善阴极12的总体导电性，同时对电池10的电容量具有最小的影响。优选地，阴极12包括约为4至10重量百分比的石墨颗粒，更优选约为5至9重量百分比的石墨颗粒，最优选约为6至8重量百分比的石墨颗粒。这些重量百分比的范围对应于电解溶液没有分散到阴极12中时的情况。
阴极12可以是单个材料片。可替换地，阴极12可以由互相堆叠的多个阴极片形成。在任一情况下，阴极片可通过首先混合二氧化锰和石墨颗粒制成，有时也加入粘结剂。对于其中使用多个片的实施例中，混合物被压制形成所述片。使用标准工艺将片置于电池10中。例如，在一个工艺中，在电池10的中心腔内放置一个芯棒，接着用冲压对最顶部的片加压。当使用该方法时，壁18的内部具有沿壁18圆周隔开的一个或多个竖直的脊。这些脊有助于将阴极12保持在电池10中。
在其中阴极12是由单个片形成的实施例中，可直接将粉末放置在电池10中。将一个固定环放置到位，挤压棒通过该环，压实粉末并形成阴极12。
在某些实施例中，导电材料层可设在壁18和阴极12之间。该层可以沿壁18的内表面，或沿阴极12的外部圆周，或沿上述两种方式设置。通常，该导电层是由碳素物形成的。这样的材料包括LB1000(Timcal)、Eccocoat 257(W.R.Grace&Co.)、Electrodag 109(Acheson Industries，Inc.)、Electrodag112(Acheson)和EB0005(Acheson)。应用导电层的方法被公开在，如加拿大专利No.1，263，697中，在此引入其用于参考。
在壁18和阴极12之间使用导电层，特别是Electrodag 109或EB0005，可减少在电池10中形成阴极12时所用的压力。从而使得阴极12的孔隙率相当高而不会在电池10中形成阴极12时引起片被压碎或形成裂纹。但是，如果阴极12的孔隙率太低，不足量的电解液被分散到阴极12中，使得电池的效率下降。因此，在某些实施例中，阴极12具有约21％至约28％的孔隙率，更好约为25％至27％，以及最好约为26％。
在阴极12中，可使用用于电池的任何常规形式的二氧化锰。所述二氧化锰的分销商包括Kerr McGee，Co.，Broken HillProprietary，Chem Metals，Co.，Tosoh，Delta Manganese，MitsuiChemicals and JMC。
在某些实施例中，阴极12具有约8.9克至9.8克二氧化锰。在这些实施例中，阴极12优选包括约9.3克至9.8克的二氧化锰，更优选约为9.4克至9.65克的二氧化锰，最优选约为9.45克至9.6克的二氧化锰。
在其它实施例中，阴极12优选包括约4克至4.3克的二氧化锰，更优选约为4.05克至4.25克的二氧化锰，以及最优选约为4.1克至4.2克的二氧化锰。
在一些实施例中，阴极12还包括粘结剂。用于阴极12的粘结剂的例子包括聚乙烯粉末、聚丙烯酰胺、波特兰水泥、碳氟树脂，如PVDF和PTFE。在某些实施例中，阴极12包括聚乙烯粘结剂，其以cathylene HA-1681(Hoescht)的商品名出售。当阴极12包括粘结剂时，粘结剂优选为小于阴极12的约1个重量百分比，更优选约为阴极12的0.1至0.5重量百分比，以及最优选约为阴极12的0.3重量百分比。这些重量百分比对应于电解溶液没有分散到阴极12中的情况。
阴极12可包括其它添加剂。这些添加剂的例子被公开在美国专利No.5，342，712中，在此引入其以作参考。在一些实施例中，阴极12优选包括约0.2至2重量百分比的TiO2，更好约为0.8重量百分比的TiO2。
阳极14可由电池阳极中使用的任何标准锌材料形成。通常，阳极14是由包括锌金属颗粒的锌凝胶、胶化剂和少量添加剂如汽化抑制剂形成。
如果阳极14的孔隙率太高，电池10中的锌量减少，其使得电池10的容量下降。然而，如果阳极14的孔隙率太低，不足量的电解溶液分散到阳极14中。因此，在一些实施例中，阳极14优选为每立方厘米的阳极约有2克至2.45克锌颗粒，更优选的孔隙率为每立方厘米的阳极约有2.1克至2.35克锌颗粒，最优选的孔隙率为每立方厘米的阳极约有2.15克至2.3克锌颗粒。
在某些实施例中，阳极14包括优选约为3.7至4.25克锌颗粒，更优选约为3.8至4.15克锌颗粒，最优选约为3.9至4.05克锌颗粒。
在其它实施例中，阳极14包括优选约为1.5至1.9克锌颗粒，更优选约为1.55至1.85克锌颗粒，以及最优选约为1.65至1.75克锌颗粒。
在一些实施例中，阳极14包括优选约为64至76重量百分比的锌颗粒，更优选约为66至74重量百分比的锌颗粒，以及最优选约为68至72重量百分比的锌颗粒。这些重量百分比对应于电解溶液已分散到阳极14中的情况。
用于阳极14中的胶化剂包括聚丙烯酸、接枝淀粉、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素或其组合物。这些聚丙烯酸的例子是Carbopol 940(B.F.Goodrich)和Polygel 4P(3V)，接枝淀粉材料的例子是Waterlock A221(Grain Processing Corporation，Muscatine，IA)。聚丙烯酸盐的例子是CLl5(Allied Colloids)。在一些实施例中，阳极14优选包括约为0.2至1重量百分比的总胶化剂，更优选约为0.4至0.7重量百分比的总胶化剂，以及最优选约为0.5至0.6重量百分比的总胶化剂。这些重量百分比对应于电解溶液已分散到阳极14中的情况。
汽化抑制物可以是无机材料，如铋、锡、铅和铟。可替换地，汽化抑制物也可以是有机化合物，如磷酸酯、离子型表面活性剂、或非离子型表面活性剂。离子型表面活性剂的例子公开在如美国专利No.4，777，100中，在此将引入其以作参考。
隔板16可以是用于电池隔板的任何常规设计。隔板16由两层无纺非隔膜材料形成，其中一层沿另一层的表面布置。在一些实施例中，隔板优选在无纺非隔膜层之间不包括隔膜材料层或粘接层。为了使得隔板16的体积最小同时提供高效电池，每层无纺非隔膜材料具有每平方米约54克的基本重量、干燥时约5.4密尔的厚度，以及潮湿时约10密尔的厚度。在一个实施例中，无纺非隔膜材料是聚乙烯醇基(PVA)纤维、纤维素纤维和PVA粘结剂。通常，这些无纺非隔膜材料基本没有填料，如，无机颗粒。
在其它实施例中，隔板16包括具有无纺材料层的玻璃纸层。隔板16还包括无纺材料的附加层。玻璃纸层与阴极12或阳极14邻接。最好，无纺层包含约78至82重量百分比的PVA以及18至22重量百分比具有少量表面活化剂的人造纤维。这样的无纺材料可从PDM获得，其商品名PA36。
分散在整个电池10中的电解溶液可以是电池中使用的任何常规电解溶液。典型地，该电解溶液为氢氧化物水溶液。这样的氢氧化物水溶液包括，如氢氧化钾溶液和氢氧化钠溶液。在一些实施例中，该电解溶液是包括约33至38重量百分比氢氧化钾的氢氧化钾水溶液。
在某些实施例中，电池10优选包括约3.4至3.9克电解溶液，更优选约为3.45至3.65克电解溶液，最优选约为3.5至3.6克电解溶液。
在其它的实施例中，电池10优选包括约1.6至1.9克电解溶液，更优选约为1.65至1.85克电解溶液，最优选约为1.7至1.8克电解溶液。
二氧化锰与电解溶液的重量比约为2.2至2.9，锌颗粒与电解溶液的重量比约为0.9至1.25。在一些实施例中，二氧化锰与电解溶液的重量比约为2.5至2.9，锌颗粒与电解溶液的重量比约为1.1至1.25。在其它实施例中，二氧化锰与电解溶液的重量比约为2.5至2.65，锌颗粒与电解溶液的重量比约为0.9至1.2。这些重量比是以分散到整个阳极、阴极和隔板中的电解溶液的量为基础的。
电池可以是AA或AAA电池，根据cc光电测试、1瓦特持续放电测试、二分之一瓦特持续放电测试、脉冲测试、二分之一瓦特rm测试和/或四分之一瓦特rm的测试时，其具有好的结果。以下来描述这些测试。
电池10可以是AA电池，根据cc光电测试(下面将描述)，其具有优秀的特性。例如，根据cc光电测试当放电至1伏时，所述AA电池可给出至少约150个脉冲、至少约175个脉冲、至少约185个脉冲、或至少约200个脉冲。根据cc光电测试当放电至0.8伏时，所述AA电池可给出至少约350个脉冲、至少约375个脉冲、至少约385个脉冲、或至少约400个脉冲。
电池10可以是AA电池，根据1瓦特持续放电测试(下面将描述)，其具有优秀的特性。例如，根据1瓦特持续放电测试当放电至1伏时，所述AA电池可给出至少约0.6小时、至少约0.65小时、至少约0.7小时、或至少约0.75小时。根据1瓦特持续放电测试当放电至0.8伏时，所述AA可给出至少约0.95小时、至少约1小时、至少约1.05小时、或至少约1.1小时。
电池10可以是AA电池，根据脉冲测试(下面将描述)，其具有优秀的特性。例如，根据脉冲测试当放电至1伏时，所述AA电池可给出至少约1.6小时、至少约1.75小时、至少约2小时、或至少约2.15小时脉冲。根据脉冲测试当放电至0.8伏时，所述AA电池可给出至少约2.75小时、至少约3小时、至少约3.25小时、或至少约3.3小时。
电池10可以是AA电池，根据二分之一瓦特rm测试(下面将描述)，其具有优秀的特性。例如，根据二分之一瓦特rm测试当放电至1.1伏时，所述AA电池可给出至少约1.5小时、至少约2小时、至少约2.5小时、或至少约2.65小时。根据二分之一瓦特rm测试当放电至0.9伏时，所述AA电池可给出至少约2.9小时、至少约3小时、至少约3.25小时、或至少约3.4小时。
电池10可以是AAA电池，根据二分之一瓦特持续放电测试(下面将描述)，其具有优秀的特性。例如，根据二分之一瓦特持续放电测试当放电至1伏时，所述AAA电池可给出至少约0.65小时、至少约0.7小时、至少约0.75小时、或至少约0.8小时。根据二分之一瓦特持续放电测试当放电至0.9伏时，所述AAA电池可给出至少0.9小时、至少约0.95小时、至少约1小时、或至少约1.05小时。
电池10可以是AAA电池，根据脉冲测试(下面将描述)，其具有优良的特性。例如，根据脉冲测试当放电至1伏时，所述AAA电池可给出至少约0.35小时、至少约0.4小时、至少约0.45小时、或至少约0.5小时。根据脉冲测试当放电至0.9伏时，所述AAA电池可给出至少0.65小时、至少约0.7小时、至少约0.75小时、或至少约0.8小时。
电池10可以是AAA电池，根据二分之一瓦特rm测试(下面将描述)，其具有优良的特性。例如，根据二分之一瓦特rm测试当放电至1.1伏时，所述AAA电池可给出至少约0.4小时、至少约0.45小时、至少约0.5小时、或至少约0.55小时。根据二分之一瓦特rm测试当放电至0.9伏时，所述AAA电池可给出至少0.9小时、至少约0.95小时、至少约1小时、或至少约1.05小时。
电池10可以是AAA电池，根据四分之一瓦特rm的测试(下面将描述)，其具有优良的特性。例如，根据四分之一瓦特rm的测试当放电至1.1伏时，所述AAA电池可给出至少约2小时、至少约2.1小时、至少约2.2小时、或至少约2.3小时。根据四分之一瓦特rm的测试当放电至0.9伏时，所述AAA电池可给出至少3.1小时、至少约3.25小时、至少约3.4小时、或至少约3.5小时。
例子Ⅰ
用如下组分来制备AA电池。阴极包括约9.487克二氧化锰(Kerr-McGee，Co.)、约0.806克具有约7微米平均颗粒尺寸的非合成、无膨胀的石墨(Brazilian Nacional de Grafite)、以及约0.3重量百分比的coathylene HA-1681。阳极包括约3.976克锌颗粒、相对于锌约50 ppm的表面活化剂(RM 510，Rhone Poulence)、以及约0.5重量百分比的总胶化剂(Carbopol 940和A221)。阴极的孔隙率约为26％，阳极的孔隙率为每立方厘米的阳极约有2.173克锌。隔板是双层结构，其每层由包括约57重量百分比的PVA纤维(约6毫米，1登尼尔)、约30重量百分比的人造纤维(约6毫米，1.5登尼尔)以及约13重量百分比的PVA粘结剂(binder)的无纺材料形成。每层干燥时约厚5.4密尔，潮湿时约厚10密尔。每层具有每平方米约54克的基本重量。隔板不包括粘接物(adhensive)，所述层基本没有任何填料。该电池还包括约3.598克的氢氧化钾水溶液(约35.5重量百分比的氢氧化钾)。在电池外壁和阴极外缘之间涂有一薄层E B 005(Acheson)。
在约20.1℃至22.1℃的温度下，将AA电池存放五天。接着根据如下步骤存放所述AA电池。
用肉眼检查每个电池的泄漏或材料损坏并作标记从而在整个测试程序保持电池识别。在夹持盘中电池被定位在其侧面，从而电池互相物理不接触。使夹持盘耐热并耐电解液腐蚀。在室温下将该盘存放一天，随后将所述盘放置到预热过的腔中。盘被间隔放置从而在腔壁和盘下、盘上或相邻每个盘之间至少有约5厘米(2英寸)的间隔。重复下述24小时测试过程14天。
表1从腔中取出盘并且用肉眼检查每个电池的泄漏或材料损坏。
对每个AA电池顺序地执行如下测试。在约20.1℃至22.1℃的温度下进行每项测试。
AA电池从约1.6伏的开路电压开始在每分钟10秒恒电流的情况下每天1小时放电(“cc光电测试”)。203个脉冲后该AA电池达到1伏，443个脉冲后该A A电池达到0.8伏。
AA电池从约1.6伏的开路电压开始在1瓦特连续放电(“1瓦特持续放电测试”)。约0.75小时后该A A电池达到1伏，约1小时后该AA电池达到0.8伏。
AA电池从约1.6伏的开路电压开始以1瓦特(3秒宽的脉冲)和0.1瓦特(7秒宽的脉冲)交替的速率连续放电(“脉冲测试”)。约2.16小时后该AA电池达到1伏，约3.72小时后该AA电池达到0.8伏。
AA电池从约1.6伏的开路电压开始以0.5瓦特每小时15分钟放电(“二分之一瓦特持续放电测试”)。约1.87小时后该AA电池达到1.1伏，约3.34小时后该A A电池达到0.9伏。
例子Ⅱ
制备AAA电池。阴极12包括约4.155克二氧化锰(Kerr-McGee，Co.)、约0.353克具有约7微米平均颗粒尺寸的非合成、无膨胀的石墨(Brazilian Nacional de Grafite)、以及约0.3重量百分比的coathylene HA-1681。阳极14包括约1.668克锌颗粒、以及约0.5重量百分比的总胶化剂(Carbopol 940和A221)。阴极的孔隙率约为2 6％，阳极的孔隙率为每立方厘米的阳极14约有2.266克锌。隔板包括两层无纺材料层。隔板为双层结构，其每层由包括约57重量百分比的PVA粘结剂(约6毫米，0.5登尼尔)、约30重量百分比的人造纤维(约6毫米，1.5登尼尔)以及约13重量百分PVA粘结剂的无纺材料。每层干燥时约厚5.4密尔，潮湿时约厚10密尔。每层具有每平方米约54克的基本重量。隔板不包括粘接物，所述层基本没有填料。该电池还包括约1.72克的氢氧化钾水溶液(约35.5重量百分比)。在电池外壁和阴极外缘之间涂有一薄层E B 005(Acheson)。
如实施例Ⅰ中所述存放AAA电池组。每个AAA电池从1.6伏的开路电压开始放电，在实施例Ⅰ中所述的温度范围下进行测试。
AAA电池从约1.6伏的开路电压开始在二分之一瓦特下持续放电(“二分之一瓦特持续放电测试”)。约0.76小时后该AAA电池达到1伏，约0.96小时后该AAA电池达到0.8伏。
对于脉冲测试，AAA电池在约0.55小时后达到1伏，约0.84小时达到0.8伏。
对于二分之一瓦特rm测试，AAA电池在约0.57小时后达到1伏，约1.08小时达到0.8伏。
AAA电池从约1.6伏开路电压在0.25瓦特每小时15分钟放电(“四分之一瓦特rm测试)。约2.4小时后该AAA电池达到1.1伏，约3.65小时后该AAA电池达到0.9伏。
例子Ⅲ
用如下组分来制备AA电池。阴极包括约9.11克二氧化锰(40：60重量的Delta：Tosoh混合物)、约0.810克具有约7微米平均颗粒尺寸的非合成、无膨胀的石墨(Brazilian Nacional de Grafite)、以及约0.8重量百分比的二氧化钛(Kronos)。阳极包括约3.89克锌颗粒、约0.88重量百分比的总胶化剂(3V和CL 15)以及约50 ppm的表面活化剂(RM 510，Rhone Poulence)。阴极的孔隙率约为23％，阳极的孔隙率为每立方厘米的阳极约有2.173克锌。隔板包括一层无纺材料(PA 36 A，PDM)、一层PA36C和一层玻璃纸(1密尔厚)。玻璃纸与阴极邻接，无纺PA36A层与阳极邻接。电池还包括约3.62克的氢氧化钾水溶液(约35.5重量百分比的氢氧化钾)。在电池外壁和阴极外缘之间涂有一薄层E B005(Acheson)。
根据例Ⅰ中所述的规定，在约20.1℃至22.1℃的温度下，将AA电池存放五天。接着对每个AA电池执行下述测试。在约20.1℃至22.1℃的温度下，进行每项测试。
根据cc光电测试放电AA电池。180个脉冲后该AA电池达到1伏，347个脉冲后该AA电池达到0.8伏。
根据1瓦特持续放电测试放电AA电池。约0.57小时后该AA电池达到1伏，约0.8小时后该AA电池达到0.8伏。
根据脉冲测试从开路电压连续放电AA电池。约1.76小时后该AA电池达到1伏，约3.11小时后该AA电池达到0.8伏。
根据二分之一瓦特rm测试放电AA电池。约1.66小时后该AA电池达到1.1伏，约3.05小时后该AA电池达到0.9伏。
其它的实施例都包括在权利要求的保护范围之内。

Claims (16)

1．一种电化学电池，包括：
阴极；
阳极；以及
设在阴极和阳极之间的隔板，其中阴极包括
二氧化锰；以及
具有约小于20微米的平均颗粒大小的非合成、无膨胀的石墨颗粒。
2．根据权利要求1的电化学电池，其中非合成、无膨胀的石墨颗粒具有约为2微米至12微米的平均大小。
3．根据权利要求1的电化学电池，其中非合成、无膨胀的石墨颗粒具有约为5微米至9微米的平均大小。
4．根据权利要求1的电化学电池，其中阴极包括最多约10重量百分比的非合成、无膨胀的石墨颗粒。
5．根据权利要求1的电化学电池，其中电化学电池是碱性电池。
6．根据权利要求1的电化学电池，其中电化学电池从由AA电池、AAA电池、AAAA电池、C电池和D电池组成的组中选择。
7．根据权利要求1的电化学电池，其中隔板包括无纺非隔膜材料和沿第一材料的表面布置的第二无纺非隔膜材料。
8．根据权利要求1的电化学电池，其中阴极的孔隙率为约21％至28％。
9．根据权利要求1的电化学电池，其中阳极包括锌颗粒，阳极的孔隙率为每立方厘米的阳极体积约有2克至2.45克锌颗粒。
10．根据权利要求1的电化学电池，还包括电解溶液，其中二氧化锰与电解溶液的重量比约为2.2至2.9。
11．根据权利要求1的电化学电池，还包括电解溶液，其中阳极包括锌颗粒，锌颗粒与电解溶液的重量比约为0.9至1.25。
12．一种阴极，包括：
二氧化锰；以及
具有约小于20微米的平均颗粒大小的非合成、无膨胀的石墨颗粒。
13．根据权利要求12的阴极，其中非合成、无膨胀的石墨颗粒具有约为2微米至12微米的平均大小。
14．根据权利要求12的阴极，其中非合成、无膨胀的石墨颗粒具有约为5微米至9微米的平均大小。
15．根据权利要求12的阴极，其中阴极包括最多约10重量百分比的非合成、无膨胀的石墨颗粒。
16．根据权利要求12的阴极，其中阴极的孔隙率为约21％至28％。
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