PT100270A - Pilhas electricas alcalinas - Google Patents

Description

Descrição referente ã patente de invenção de DURACELL INC., norte--americana, industrial e comercial, estabelecida em 37 A Street, Need-ham, Massachussetts 02194, Estados Unidos da América, (inventores: Gerald H. Newman, Alwyn H. Taylor e Michel J. Vernhes, residentes na Inglaterra), para "PILHAS ELÊC-TRICAS ALCALINAS"

DESCRIÇÃO 3 A presente invenção refere-se a pilhas alcalinas primarias de elevada potência que possuem um ânodo de pó de zinco. Essas pilhas sao constituídas por um colector de corrente anódica aperfeiçoado feito de um metal foraminoso. Esse colector permite dispor da potência dessas pilhas o que de outra forma nao seria possível se fossem utilizados colectores de tipo convencional.

As pilhas alcalinas constituídas por zinco/dióxido de manganês têm sido comercializadas nos últimos 20 anos. De uma forma geral essas pilhas sao de "proje£ to bobinado" em que o cátodo de dióxido de manganês possui uma configuração do tipo tubular e tem a sua parede exterior em contacto com a parede interior da blindagem envolvente da pilha. A cavidade central desse tubo é forrada com um material separador adequado e existe uma mistura gelificada de ânodo de zinco em pó e de um electrólito aquoso que está contida no interior da cavidade forrada pelo material separador. A extremidade aberta da pilha voltaica é vedada por uma tampa circular e existe um colector anódico com a configuração de um prego que passsa através dessa tampa penetrando no ânodo de

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zinco. 0 colector anodico com a forma de prego funciona bem em muitas aplicações. Como prova salienta—se o facto de, desde o momento em que as pilhas voltaicas alcalinas ficaram disponíveis à mais de 20 anos, a maioria dos fabricantes de pilhas alcalinas ter utilizado um colector com a configuração de um prego (um fabricante utilizou uma folha metálica plana dobrada em semi-circulo em pilhas com a configuração de "C" e "D"). Contudo, descobriu-se que a substituição do colector com a configuração de um prego por um colector de metal furaminoso aumenta a energia disponível para solicitações de potência elevadas, por exemplo, para tensões superiores a 1 watt, eventualmente dez vezes superiores em algumas aplicações, comparativamente com aquilo que é possível utilizando um colector com a configuração de um prego.

Como exemplos de metais furaminosos refere-se, sem que isso constituia qualquer limitaçao, as espumas metálicas, os filtros metálicos, os metais expandidos, os metais entretecidos e malhas de rede metálica. Esse aumento da capacidade de potência de uma pilha alcalina primária nao só melhora a utilidade dessas pilhas nas aplicações actuais mas proporciona também novas aplicações que nao poderiam ser satisfeitas com as pilhas voltaicas alcalinas actualmente disponíveis.

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Os colectores anódicos da presente invenção podem ser feitos com aproximadamente a mesmo teor em metal actualmente utilizado nos colectores com a configuração de um prego pelo que o volume real ocupado no interior do ânodo não é maior do que o desse prego. Na realidade, os colectores anódicos da presente invenção podem ser feitos de modo a ocupar menos volume real do que os colectores com a configuração de um prego pelo que é possível juntar mais zinco ao ânodo. A distribuição do metal foraminoso processa— -se uniformemente num volume superior do ânodo comparativamente com o caso do colector em forma de prego. Deste modo, os colectores da presente invenção podem ficar distribuídos de forma praticamente uniforme em todo o volume do ânodo ao mesmo tempo que apenas ocupam o mesmo volume real ocupado pelo colector 2

em forma de prego.

Alguns dos metais foraminosos anteriormente referidos têm sido utilizados como substratos para eléctrodos em acumuladores secundários (por exemplo, do tipo recarregável), estando a sua utilização descrita nas patentes norte-americanas Nes. 3549423, 3287166 e 4217939. Também têm sido utilizados como substratos em acumuladores de litio primários. Por exemplo, existe uma pilha voltaica comercialmente disponivel constituída por litio/dióxido de manganês que possui uma grelha de metal expandido feito em aço inoxidável que constitui o substrato para o cátodo. Em todas essas aplicações os eléctrodos estão conjuntamente enrolados espiralmente e o substrato metálico é necessário para proporcionar uma estrutura electronica feita de uma substância activa pulverulenta que possa ser fácilmente manuseada. A pilha voltaica primaria constituída por zinco/dióxidò de manganês não possui as partículas de zinco fixadas a um substrato. Em vez disso, as partículas do electrálito e do ânodo -são distribuídas pela cavidade do ânodo inserindo-se depois um colector de corrente. Este processo realiza-se melhor se a mistura zinco/electrólito possuir algumas propriedades caracteristicas dos fluidos. Logo que o zinco é distribuído pelo interior de uma pilha coltáica, é desejável impedir a sedimentação das partículas por acção da gravidade uma vez que isto iria encurtar a altura do ânodo e áfectar· prejudicialmente as caracteristicas de uma pilha voltaica. Em consequência, o ânodo do zinco é frequentemente apresentado sob a forma de gel ou de uma suspensão contendo as partículas individuais de zinco e um material gelificante. A homogeneidade da continuidade electrica no ânodo depende do contacto de partícula para partícula existente entre partículas individuais. A continuidade eléctrica também é aumentada nas pilhas voltáicas alcalinas actualmente disponíveis devido à presença de mercúrio que se adiciona ao ânodo por razões que se descrevem de seguida. 0 zinco possui uma tendência para 3 «

reagir com o electrolito aquoso e formar hidrogénio gasoso. 0 gas libertado no interior de uma pilha voltaica é indesejável por razoes óbvias. Uma solução para este problema consiste em fazer uma amalgama com zinco e mercúrio. 0 zinco sob a forma de amálgama possui uma menor tendência para reagir com água do que o zinco puro pelo que a produção de hidrogénio gasoso é controlada a niveis aceitáveis. Todavia, por razões de carácter ambiental associadas à eliminação de pilhas alcalinas utilizadas que sao lançadas em aterros sanitários, existe recentemente uma tendência no sentido de se reduzir a quantidade de mercúrio ou de o eliminar totalmente. A redução ou a eliminação de mercúrio nao e uma questão que nao apresente alguns problemas. A redução do teor em mercúrio para 0.5%, ou menos, em peso do ânodo origina uma sensibilidade ao choque acrescida no que diz respeito a tensão electrica da pilha alcalina durante a descarga. Têm sido feitas tentativas para superar este problema da sensibilidade ao choque descrito antes. As patentes norte-americanas Nss. 4939048 e 492101 descrevem a utilização de colectores anôdicos que sao versões modificadas do colector do tipo prego descrito antes. A presente invenção resolve o problema da instabilidade da tensão electrica associada com os baixos niveis de mercúrio anterior-mente descritos, ao mesmo tempo que aumenta a energia disponível para altas solicitações de potência. Na realidade descobri_u -se que a eliminação do mercúrio do ânodo de pilhas eléctricas feitas em conformidade com a presente invenção aumenta a disponibilidade de energia em regime de descarga elevado. Em consequência, de acordo com o aspecto preferencial da presente invenção, o ânodo de zinco nao contém nenhum mercúrio. Esta variante preferencial engloba também um inibidor de gás do tipo descrito na patente norte-americana Na. 4195120 ou qualquer outro tipo de inibidor bem conhecido na especialidade.

As características e as vantagens da presente invenção sao a seguir descritas tomando como referência as diversas figuras cuja descrição é a seguinte: a figura 1 representa um corte longitudinal de uma pilha alcalina que possui um colector anódico em conformidade com a presente 4 4

invenção , A figura 2 representa um aspecto de um colector anódico em conformidade com a presente invenção, feito de uma espuma de um metal; e A figura 2 a representa outro aspec- to de um colector anodico feito com uma espuma de um metal; A figura 2b representa um aspecto de um colector de corrente feito de um metal expandido; A figura 3 representa uma secção transversal de um ânodo de zinco, A figura 4 representa um gráfico da energia obtida em função da potência solicitada, determinado com pilhas de calibre "AA" feitas em conformidade com a presente invenção; e A figura 5 representa um gráfico da energia obtida em função da potência solicitada, determinado com pilhas "D" feitas em conformidade com a presente invenção.

Tomando agora como referência as figuras, observa-se a pilha 10 que é constituída pela blinda gem cilíndrica 12 onde está contido o cátodo 14 que contacta com a parede interna dessa blindagem. 0 cátodo 14 é uma estrutura porosa de configuração tubular constituída por dióxido de manganês e grafite, sendo essa estrutura impreganada com o electrólito. A cavidade central do cátodo 14 é forrada com um material separador adequado e enche-se a cavidade forrada separadora com um ânodo de zinco gelificado 16 constituído por partículas discretas de zinco. Em conformidade com a preseii te invenção o colector anódico 20 é feito de um metal foramino-so. A patilha metálica 21 possui uma extremidade soldada ao colector 20 e a outra extremidade soldade ao rebite 23. 0 rebite 23 passa através de um componente de fecho 22 e contacta a cobertura metálica 24 proporcionando desse modo a ligaçao eléctrica do ânodo ao contacto do polo negativo 24 exterior. Ê possível que o colector anódico 20 seja feito de uma espuma metálica, por exemplo, com um 5

material preparado pelo processo descrito na patente norte--americana Ns. 488222. As espumas metalicas possuem preferencialmente uma porosidade correspondente a 80%, mais preferencialmente correspondente a pelo menos 90% e ainda mais prefereii cialmente correspondente a pelo menos 95%. 0 calibre dos poros variará desejavelmente entre 0,25 mm e 2,5 mm aproximadamente.

De acordo com um aspecto preferencial, um colector anodico feito de espuma e com a configuração cilíndrica possui um diâmetro correspondente de pelo menos 50% do diâmetro do ânodo de zinco e um comprimento correspondente a porção principal da extensão axial da cavidade. Esses colectores sao preparados geralmente a partir de uma folha de espuma plana. Isto e facilmente conseguido no caso das pilhas de calibre "AA" cujo diâmetro anódico e de aproximadamen. te 9mm, fazendo cilindros de espuma a partir de uma folha com aproximadamente 7.5 mm de espessura. Contudo, para pilhas maiores tais como as pilhas de calibre "D", cujo diâmetro interno é de aproximadamente 23mm, é possível utilizar um colector anódico tal como o que se representa na figura 2A. A razao para proceder deste modo reside no facto de não se dispor facilmente de folhas de espuma metálicas com uma espessura de aproximadamente 23 mm. Sendo assim, utilizando folhas de espuma mais finas e dobrando-as, enrolando-as ou configuran-do-as por outro processo qualquer numa forma mais ou menos cilíndrica, obtêm-se o colector de corrente desejado.

Representa-se outra variante do colector anódico na figura 2B. 0 colector anódico 20B é formado a partir de uma peça de metal expandido com a configuração rectangular e enrolando-a para formar um cilindro. A peça de metal expandido pode ser enrolada folgadamente de modo a que fiquem pequenos espaços no interior da estrutura cilíndrica. Esta variante confere uma elevada capacidade de débito energetico equivalente à da pilha obtida com um cilindro de espuma. cialmente voltaica. de Os um material materiais 0 metal foraminoso ê feito que seja estável no ambiente preferenciais englobam, sem preferen da pilha que isso 6

constitua qualquer tipo de limitação, o cobre, o bronze silíci-co, latao, estanho, índio, chumbo e correspondentes ligas. Em alternativa o metal foraminoso pode ser feito de qualquer metal seleccionado entre os metais preferenciais referidos antes e que possuam uma superfície chapeda. Por outro lado. também é possível utilizar nos colectores da presente invenção qualquer dos materiais de revestimento bem conhecidos para condutores anódicos que inibam a formação de gases em pilhas alcalinas. 0 volume real ocupado pelo colector anódico da presente invenção nao será preferencialmente superior ao volume dos colectores que actualmente estão a ser utilizados. 0 volume percentual de cavidade anódica que o colector ocupa nas pilhas alcalinas comercialmente disponíveis é geralmente inferior a 1.5% aproximadamente. Para as pilhas destinadas a serem utilizadas apenas em aplicações de alta potência, o volume real do colector pode eventualmente ser aumentado para um valor da ordem de 5% do volume anódico sem que ocorra qualquer efeito prejudicial sobre as caracteristicas da pilha uma vez que para elevadas solicitações de potência nao é utilizado todo o zinco. 0 "volume aparente" dos colectores anódicos preparados em conformidade com a presente invenção excederá o volume real. 0 termo "volume aparente" agora utilizado significa o volume da configuração que segue os contornos das superfícies exteriores do colector, ao qual se subtraem os grandes espaços ou aberturas tais como os que resultam da formaçao do colector a partir de uma rede metálica que originalmente possui uma configuração diferente, tal como uma folha plana. Na determinação de volume aparente ignora--se o volume dos poros ou dos interstícios de rede metálica. 0 volume máximo aparente para o colector é de aproximadamente 100% do volume do ânodo. Contudo, esse volume aparente sera menor do que esse valor no caso de o colector vir a ser inserido na cavidade após o seu preenchimento com o pó de zinco que constitui o ânodo; por outro lado, o colector nao pode ser fácilmente inserido sem interfe- rir com o separador. Um colector anódico em conformidade com a presente invenção é um cilindro feito de um metal foraminoso que contém aproximadamente a mesma quantidade de metal de um colector típico com a configuração de um prego (só a parte desses prego que penetra no ânodo) mas o qual possui um volume aparente da porção contida no interior do ânodo que não é superior ao volume do ânodo. Um colector devera necessariamente possuir um elevado grau de porosidade para que nao tenha mais metal do que um colector de tipo prego e para que possua também um volume aparente elevado. Como indicador de porosidade recorre-se â razao entre o volume aparente do colector, Va, e o volume real de metal existente no colector, Vr. Para um colector de metal nao poroso tal como um colector de tipo prego, a razao Va/Vr é igual a 1 uma vez que o volume aparente e igual ao volume real. Contudo, um metal foraminoso permite obter sempre uma razão Va/Vr superior a 1. Por exemplo, para um colector feito de uma espuma metálica com a configuração de um cilindro e para as dimensões de um ânodo de zinco de uma pilha de calibre "AA" e que possua o mesmo teor em metal correspondente ao de um colector de tipo prego actualmente utilizado, a razao Va/Vr é da ordem de 60. Por outro lado, uma peça de metal expandido feita a partir de uma folha fina e que possua pequenas aberturas, pode proporcionar uma razao Va/Vr com o valor 5 aproximadamente e mesmo assim ser útil em conformidade com a presente invenção. É preferível que aquela razao anteriormente definida seja de pelo menos 10 e em variantes mais preferenciais, especialmente nos casos em que se pretende elevados regimes de débito de potência, aquela razao deverá ser superior a 20.

Descobriu-se que a uniformidade da distribuição do conteúdo metálico do colector anódico por todo o volume aparente desempenha uma função essencial na capacidade das pilhas alcalinas para acumularem bastante energia. 0 ânodo de zinco cilíndrico pode ser dividido em três zonas imaginárias conforme representado na figura 3, mostrando essa figura uma secção transversal de um ânodo de zinco. A zona "A" possui um raio de 0.33r (r = raio do ânodo de zinco), 8 a zona HB" engloba a zona "A" e possui um raio de 0.67r e a zona "C" enloba as duas zonas "C" e possui um raio igual a r. Não obstante os valores reais de r e da altura do ânodo, a zona A ocupa cerca de 11% do volume do ânodo, a zona B ocupa cerca de 45% de volume do ânodo e a zona C ocupa cerca de 100% do volume do ânodo. Os colectores com a configuração de um prego ficam completamente contidos no interior da zona A. Os colectores da presente invenção prolongam-se preferencia^ mente pelo menos para a porção exterior da zona "B" e mais preferencialmente prolongam-se para além dessa porção exterior. Admite-se que o facto de se prolongar o metal colector exterior^ mente para além da zona "B" melhora a captaçao de eleetroes do zinco nessa região durante a descarga o que por sua vez permite que se obtenha mais potência na pilha.

Os aspectos e vantagens da presente invenção estão demonstrados nos exemplos seguintes.

Exemplo A comparativo (Técnica anterior) de zinco/dióxido anódico é feito 0 volume do ânodo

Procedeu-se ao fabrico de 32 pilhas de manganês de calibre "AA" cujo colector de latão e com a configuração de um prego, de cada pilha é de cerca de 16 cm . 0 componente com a configuração de um prego ocupa cerca de 1,5% de volume da cavidade do ânodo. Utiliza-se um ânodo de zinco gelificado que nao contém mercúrio nenhum mas que contém 50ppm de um éster fosfato inibidor da formaçao de gás (RA600, GAF Corp.) e as partículas de zinco contêm 250ppm de índio.

Dividiu-se as pilhas em 4 grupos de 8. As pilhas de um grupo foram descarregadas individualmente sobre uma carga de 3.9 ohm, as pilhas do segundo grupo foram descarregadas individualmente sobre uma carga de 1 ohm, as pilhas do terceiro grupo foram descarregadas individualmente sobre uma carga de 0.5 ohm e as pilhas do quarto grupo foram descarregadas individualmente sobre uma carga de 0.25 ohm. Considerando uma tensão de corte de 0,9 volts verificou-se que a potência obtida com cada pilha sobre a carga de 3.9 ohms é de aproximadamente 0.5 watt, a potência obtida com 9

cada pilha sobre uma carga de 1 ohm foi de aproximadamente 1 watt, a potência obtida com cada pilha sobre uma carga de 0.5 ohm foi de aproximadamente 2 watts e a potência obtida com cada pilha sobre uma carga de 0.25 ohm foi de aproximadamente 4 watts. 0 valor medio em watt, hora obtido com cada grupo de .pilhas está indicado na figura 4 que representa um gráfico da energia em função do regime de potência solicitado.

Exemplo 1 )

Procedeu-se ã construção de 32 pilhas de dióxido de manganês/zinco de calibre "AA11 idênticas âs do exemplo anterior com excepçao de se utilizar um colector anódico em conformidade com a presente invenção. Cada pilha possuia um colector anódico constituído por um cilindro de espuma de cobre. Essa espuma possuia aproximadamente 8 poros por centímetro e o cilindro possuia as dimensões aproximadas de 6.35 mm de diâmetro e 40 mm de comprimento. Deste modo o volume aparente é de cerca de 50% do volume do ânodo. 0 peso do cilindro é de de cerca de 0.25 gramas e o seu volume real é de cerca de 1% do volume do ânodo. A razao entre o volume aparente e o volume real ê de aproximadamente 50. A ligaçao eléctrica ao cilindro de espuma é efectuada por um prego que penetra através da cobertura da pilha e contacta com a porção superior da espuma.

As pilhas foram divididas em quatro grupos de 8. Esses grupos foram submetidos a um regime de descarga conforme descrito antes. 0 valor médio da energia em watt. hora obtido com cada grupo encontra-se representado na figura 4 que é um gráfico de energia em função da potência solicitada. Para um regime de potência solicitada de 0.5 watt as pilhas da presente invenção fornecem 1.1 vezes mais energia do que as pilhas da técnica anterior e para um regime de solicitação de potência correspondente a watt fornecem 1.2 vezes mais energia do que as pilhas da técnica anterior; para um regime de solicitação de potência correspondente a 2 watt fornecem 2.3 vezes mais energia do que as pilhas da técnica • anterior e para um regime de solicitação de potência correspon- i n

dente a 2 watt fornecem 2.3 vezes mais energia do que as pilhas da técnica anterior e para um regime de solicitação de potência correspondente a 4 watt fornecem 2 vezes mais energia do que as pilhas da técnica anterior.

Exemplo B comparativo (técnica anterior)

Construiram-se 18 pilhas de zinco/ dióxido de manganês de calibre "D" possuindo como colector anodico um elemento de latao com a configuração de um prego. Esse elemento com a configuração de um prego ocupa cerca de 0.6% do volume da cavidade anódica. Utilizou-se um ânodo de zinco gelificado que nao continha nenhum mercúrio mas que continha 50ppm de um éster fosfato inibidor da formaçao de gás (RA600) e as particulas de zinco continham 250ppm de índio.

Essas pilhas foram divididas em três grupos de seis. As pilhas de um grupo foram descarregadas individualmente sobre uma carga de 1 ohm, as pilhas do segundo grupo foram descarregadas individualmente sobre uma carga de 0,5 ohm e as pilhas do terceiro grupo foram descarregadas individualmente sobre uma carga de 0.25 ohms. Á potência fornecida por cada pilha a essas cargas foi aproximadamente a mesma referida nos exemplos anteriores. 0 valor médio em watt. hora obtido para uma tensão de corte de 0.9 volt relativamente a cada grupo de pilhas encontra-se representado na figura — ^ φ . n que e um gráfico de energia em função do regime de potência solicitado.

Exemplo 2

Procedeu-se a construção de 18 pilhas de zinco/diéxido de manganês de calibre "D" idênticas aos do exemplo anterior com a excepção de se utilizar um colector anódico em conformidade com a presente invenção. Cada pilha possuía um colector constituido por uma peça metálica de cobre expandido com a configuração de um cilindro. 0 metal expandido utilizado para formar o cilindro possuia 40 mm de largura e 140 mm de comprimento com uma espessura de 0.30 mm (DelKer Corp., ^jl5Cu 7-125) permitindo um volume aparente -11- /) correspondente a cerca de 11% de volume do ânodo. 0 metal expandido foi enrolado folgadamente segundo uma configuração cilíndrica que possuía um diâmetro aproximado de 15 mm e uma altura aproximada de 40 mm de tal forma que o colector se prolonga para a porção exterior da zona "B” (veja-se a figura 3). 0 volume real de cada cilindro é de cerca de 1% do volume do ânodo pelo que a razao Va/Vr é de aproximadamente 11. Existe uma patilha de cobre soldada numa das extremidades de cada cilindro. 0 acoplamento ao cobre é conseguido soldando a outra extremidade da patilha a um rebite localizado no centro da cobertura da pilha. Essas pilhas foram divididas em três grupos de seis. Esses grupos foram submetidos a um regime de descarga conforme anteriormente descrito. 0 valor médio energético em watt. hora obtido com cada grupo está representado na figura 5 que e um diagrama de energia em função do regime de potência solicitada. Para um regime de potência solicitada correspondente a 1 watt as pilhas da presente invenção proporcionaram cerca de duas vezes mais energia do que as pilhas da técnica anterior; para um regime de solicitação de potência correspondente a 2 watt essas pilhas forneceram mais de três vezes a energia da técnica anterior e para um regime de solicitação de potência correspondente a 4 watt essas pilhas forneceram mais de 10 vezes a energia das pilhas da técnica anterior.

Estes exemplos demostram claramente a elevada disponibilidade de potência das pilhas alcalinas que possuem colectores anodicos em conformidade com a presente invenção. As pilhas feitas em conformidade com os exemplos 1 e 2 nao demostram nenhum problema de instabilidade de tensão quando submetidas a choques ou vibrações. Embora os exemplos anteriores se refiram a pilhas isentas de mercúrio, obtêm--se resultados idênticos quando se incorpora mercúrio no ânodo. Na realidade, bastante inesperadamente, as pilhas feitas em conformidade com a presente invenção e isentas de mercúrio exibem melhores caracteristicas do que no caso em que contêm mercúrio. As pilhas isentas de mercúrio devem conter preferencialmente inibidores da formaçao de gases. Embora nos exemplos se referira a incorporação de um éster fosfato e índio, é

Claims (2)

1. possível utilizar outros inibidores orgânicos e inorgânicos bem conhecidos na especialidade. As pilhas alcalinas que possuem um colector anodico em conformidade com a presente invenção fornecem significativamente mais energia para regimes de solicitação de potência elevados sem qualquer acréscimo da quantidade dos materiais activos. A melhor capacidade de uma potência mais elevada permite que as pilhas feitas em conformidade com a presente invenção sejam utilizadas para alimentar telefones celulares, micro-computadores portáteis, câmaras magnetos-copicas portáteis e outros dispositivos nos quais anteriormente nao era possível utilizar pilhas alcalinas primárias. Faz-se observar que os exemplos anteriores têm apenas objectivos ilustrativos. Ê possível introduzir variações sobre os aspectos especificos descritos nos exemplos sem que haja afastamento do âmbito da presente invenção, conforme as reivindicações anexas. REIVINDICAÇÕES - ia - Pilha alcalina primária caracteri-zada por ser constituída por uma blindagem, um ânodo isento de mercúrio formado por partículas discretas de zinco contidas no interior de uma cavidade existente dentro da referida blindagem e por um colector anodico constituído por um metal fora-[minoso.
2. - 2* - Pilha alcalina primária constituída jpor uma blindagem, uma estrutura catódica com uma configuração tubular formada por dióxido de manganês em contacto eléctrico •Icom a parede interna da blindagem; um separador que forra a 1 Q

   cavidade tubular do cátodo; um ânodo formado por partículas discretas de zinco contidas no interior da cavidade forrada pelo separador; um electólito alcalino que impregna os referidos cátodos, separador e ânodo; num colector de corrente anódi-ca constituído por um metal foraminoso caracterizada por o referido colector proporcionar a continuidade eléctrica ao longo de pratxcamente toda a porção axial da cavidade que contem o ânodo desde o local próximo do centro da cavidade até um local próximo da periferia da cavidade, _ 3a „ J Célula alcalina primária constituída por uma blindagem, por uma estrutura catódica de configuração tubular formada por dióxido de manganês em contacto eléc-trico com a parede interna de blindagem; por um separador que forra a cavidade tubular do cátodo; por um ânodo constituído por partículas discretas de zinco contidas no interior da cavidade forrada pelo separador; e por um electrólito alcalino que impregna os referidos cátodo, separador e ânodo; e por um colector anódico constituído por um metal foraminoso com dimensões e com uma configuração que permite 0 seu ajustamento no interior do ânodo, caracterizada por essa configuração possuir um volume aparente de pelo menos 50% de volume do ânodo. - 4ã - Pilha alcalina primária de acordo com a reivindicação 3 caracterizada pelo facto de o referido ânodo estar práticamente isento de mercúrio. - 5ã - Pilha alcalina primária de acordo com a reivindicação 3 caracterizada pelo facto de o referido colector se prolongar praticamente ao longo de todo o comprimento da referida cavidade. 14

   Pilha alcalina primaria de acordo reivindicação 5 caracterizada pelo facto de 0 ânodo praticamente isento de mercúrio. com a estar _ 7a _ Pilha alcalina primária constituida por uma blindagem, por uma extrutura catódica de configuração tubular constituida por dióxido de manganês em contacto eléc- trico com a parede interna da blindagem; por um separador que forra a cavidade tubular do cátodo; por um ânodo constitui- do por partículas discretas de zinco contidas no interior da cavidade forrada pelo separador; e por um electrólito alcalino que impregna os referidos cátodo, separador e ânodo; e por um colector de corrente anódica feito de um metal foraminoso caracterizada por possuir uma configuração geométrica em que o volume aparente V e o volume real de metal da rede V são _ a r tais que a razao Va/Vr é de pelo menos 5. - 8a - Pilha de acordo com a reivindicação 7 caracterizada pelo facto de 0 colector de corrente possuir um volume real pelo menos aproximadamente correspondente a 5% do volume total do ânodo. - 9â - Pilha eléctrica de acordo com a reivindicação 7 caracterizada pelo facto de o colector de corrente possuir a forma de um cilindro que possui um comprimen. to correspondente à porção principal da dimensão axial da cavidade e um volume aparente de pelo menos 50% do volume do ânodo. - 10* - de acordo com 0 metal foramino- Pilha eléctrica a reivindicação 7 caracterizada pelo facto de

   seleccionado entre o grupo constituído por espuma, metal expandido, metal entretecido e malha metálica - llâ - Pilha eléctrica de acordo com a reivindicação 10 caracterizada pelo facto de pelo menos a superfície do colector de corrente ser feita de cobre, bronze silicico, latao, estanho, índio, chumbo e correspondentes ligas.

   - 12â - Pilha eléctrica a reivindicação 7 caracterizada pelo facto ser de pelo menos 20. - 13â - Pilha alcalina primária de alta potência constituída por uma blindagem, por uma estrutura catódica de configuração tubular feita de dióxido de manganês em contacto electrico com a parede interna da blindagem; por um separador que forra a cavidade tubular do cátodo; por um

   so ser feltro, urdida. de acordo com de a razao Va/Vr ânodo isento de mercúrio constituído por partículas de pó de zinco contidas no interior da cavidade forrada pelo separador; e por um electrôlito alcalino que impregna os referidos cátodo, separador e ânodo; e por um colector anódico constituído por uma estrutura de um metal poroso, caracterizada por a razao entre o volume aparente Va da estrutura e o volume real da estrutura é de pelo menos 5. - 14® - Pilha d'e acordo com a reivindicação 13 caracterizada pelo facto de um metal poroso ser seleccionado entre o grupo constituído por espuma, feltro, metal expandido, metal entretecido e malha metálica urdida. 16 - 15â - Pilha eléctrica de acordo com a reivindicação 13 caracterizada pelo facto de o colector ser uma espuma d e um metal. - 16* - Pilha eléctrica de acordo com a reivindicação 15 caracterizada pelo facto de a espuma ser um material seleccii onado entre o grupo const ituido por co bre, li gas que contenham cobre, índio, estanho, chumbo e corresp on- dentes ligas. - 17â - Pilha eléctrica de acordo com a reivindicação 13 c aracterizada pelo facto de o cole ctor P° ssuir um volume aparente de pelo menos 50% d' o volume do Λ an odo e um comprimento que corresponde à porção princ ipal da dimensão axia 1 da cavidade. - 18â - Pilha eléctrica de acordo com a reivindicação 13 caracterizada pelo facto de o volume real do colector ser meno s de 5% do volume do ânodi 0 . - 19â - Pilha eléctrica de acordo com a reivindicação 17 caracterizad a pelo fac to de o cole :ctor po ssuir uma conf iguraçao cilíndrit ;a. - 20- - Pilha electrica de acordo com a reivindicação 19 caracterizada pelo facto de a razao Va/Vr ser de pelo menos 20. 17 - 21- - Processo para melhorar a capacidade de suportar um débito elevado de uma pilha alcalina que possui um ânodo constituído por partículas de zinco e um colector de corrente anódica constituído por um metal foraminoso, carac-terizado pelo facto de se eliminar o mercúrio do ânodo. A requerente reivindica a priorida-dade do pedido de patente norte-americano apresentado em 21 de Março de 1991, sob o número de série 673,045. Lisboa, 20 de Março de 1992. J

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