TW409437B - Alkaline cell having a cathode including a titanate additive - Google Patents

Description

409437 A7 --—______B7 五、發明説明（彳） 發明背i 本發明大致上而言係關於包含陰極添加物之電化學電池 ’且更特別關於鹼性電化學原電池，其具有由二氧化錳、 —或多種鈦酸鹽添加物及其他陰極成份所形成之陰極。 典型鹼性電池係包括一個鋼製圓柱罐，其具有一個包含 二氧化錳作爲活性物料並於該鋼罐之内部表面上形成之阶 極’―個包含鋅並㈣電池中央之陽極，—個位於該陽^ 與陰極間之分隔薄膜’及—種同時與該陽極、陰極及分隔 物接觸之鹼性電解質。一個導電性陽極電流集電極係被插 入該陽極活性物料中’及'個密封組裝係關閉該鋼罐之開 口端。 設計鹼性電池组之一項主要目的，係爲增加電池之使用 性能。使用性能係爲電池在特定負載下放電至特定電壓之 時間長度，在該特定電壓下電池已不再能夠供其意欲之目 的使用。經採取以增加使用性能之一項研究途徑，係爲增 加電池之内部體積，以增加活性物料在電池中之量。但^ :商用電池（外邵尺寸係爲固定的m制增加活性物’ 質在電池中含量之能力β爲在電池中調節更多活性物料而 同時保持電池之外部尺寸，已將習錢性電池之鋼製標藏 ，以一種由較薄敷金屬塑膠薄〜膜所製成者取代。因此，此 鋼罐可加大以提供較大内部體積。藉由轉換成較薄塑膠薄 膜標籤’故典型驗性t池之使用性能係顯著地增加。 經採取以增加電池使用性能之另—種研究途徑，是提供 電極物料之更良好利用性。此研究途徑係採取於頒予

( CNS ) A4^ ( 2.0X2^JiT .---Ί U—-------- |种衣__ (請先聞讀背面之注意事項再填寫木頁) .—in -° 康 經濟部中央標準局員工消费合作·社印聚 409437 A7 B7_ 五、發明説明（2 )

Mieczkowska等人之美國專利5,342,712中，其揭示利用銳鈦礦 型二氧化鈦作爲添加物，使用於具有二氧化錳作爲活性物 料之陰極中。儘管過去在使用性能上之增加，尋找新顆方 式以増加使用性能之需求，仍然是電池設計者之主要目的 〇 發明摘述 本發明係藉由添加一或多種鈦酸鹽添加物至活性陰接物 料中’以改良驗性電池之使用性能。爲達成此項及其他優 點’以及根據本發明之目的，如同在本文中所具體表現及 廣義地描述者，本發明之陰極係包含二氧化娃活性物料及 鈦酸鹽添加物’後者包括BaTi03、K2Ti〇3、CoTi〇3及SrTi03中 之一或多種。本發明之陰極特別適合使用於具有鋅陽極與 ‘性電解質之電化學電池中β 本發明之此等及其他特徵、目的以及利益，在實施本發 明者及熟諳此藝者，讀數下述專利説明書與申請專利範圍 並一起參考附圖後，將得以明瞭。 附圖簡述 圖1爲根據本發明所建造電化學電池實例之剖視透視圖 ;及 圖2爲具有未使用添加物之陰極之標準驗性電池，及根 據本發明具有使用添加物之陰極之電化學電池之使用性能 比較圖表。 較佳具體實施例之説明 •圖1係説明典型圓柱形鹼性電池10之剖視圖。鹼性電池 -----------^衣------irI------β f請先閲讀背面之注·音？事¾再填寫本頁) 經濟部中央榡率局員工消費合作.杜印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 4_37 A7 _________B7 五'發明説明（3 ) 10包括鋼罐15，其具有—種圓柱形狀，及—個開口端。一 個敷金屬之塑勝薄膜標籤16係環繞鋼罐15之外部表面形成 ’惟鋼罐15之末端除外。在鋼罐15之密閉端係爲陽極覆蓋 層17 ’其較佳係由電鍍鋼所形成^薄膜標籤16係於陽極覆 蓋層17之周圍邊緣形成。 陰極20較佳係由二氧化錳、石墨、45%氫氧化鉀溶液、 去離子水、液及添加物之混合物所形成，該陰 極係環繞鋼罐15之内部側面形成。分隔物3〇，其較佳係由 會防止任何固體粒子在電池中潛移之非織造織物所形成， 其係環繞陰極20之内部表面配置。由氫氧化钾所形成之電 解質40，係配置於分隔物3〇之内部。陽極5〇，較佳係由鋅 私、勝凝劑及其他添加物所形成，其係配置在電解質4〇内 ’與電流集電極60接觸，此集電極可由黃銅形成。 電流集電極60係與在鋼罐15開口端形成之黃銅鉚釘7〇接 觸’尼龍封口 71係在鋼罐15之開口端形成，以防止包含在 為罐15中之活性成份滲漏。尼龍封口 71係與金屬墊圈72及 内部電池覆蓋層74接觸，後者較佳係由鋼製成。陰椏覆蓋 層75 ’其較佳係由電鍍鋼所形成，係經配置在與内部電池 覆蓋層74及黃銅鉚釘70接觸之處，其係經過在尼龍封口 71 中形成之孔洞而與電流集電極60接觸。陰極覆蓋層75係藉 尼龍封口 71，以電方式與鋼罐15絕緣。 供D-尺寸電池用之本發明陰極，較佳係包含約71 %至 81‘66重量百分比之Μη02，約8.52重量百分比之石墨，約7.87 重量百分比之鹼性溶液，譬如45% KOH溶液，約〇_36重量百 t H ϋ CNS ) A4^ ( 210X 297/.½ } ~~~~~ --IrL-----，裝------訂-------泉 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 409437 A7 ______B7_ 五、發明祝明（4 ) 分比之去離子水，約1.49重量百分比之黏合劑物質，譬如 TEFLONtm溶液’及約0.1至10重量百分比之添加物。更佳情 況是，Μη02之重量百分比係在約76.76與80.76之間，且添加 物之重量百分比係在1與5之間，以致Mn〇2與添加物之合併 重量百分比，較佳爲約81.76之常數。於此陰極中所使用之 鹼性溶液量，係依據電池大小而改變，黏合劑物質之量亦 然。添加物較佳爲鈦酸鹽X(Ti〇3)，譬如BaTi03、K2Ti〇3、 SrTi03 及 CoTi03。 此陰極可以下述方式製成，稱出所需要之物料，並將 Mn02、添加物及石墨混合並捧合，以獲得均勻混合物。然 後，將去離子水、TEFLON™溶液及KOH溶液，與乾燥陰極 成份混合，以形成均勻陰極混合物。然後，將此陰柘混合 扁置於鋼罐15中，並模製成環狀、圓柱形狀。 如上述，已發現添加少量上文列示之添加物，會顯著地 増加鹼性電化學電池之使用性能。下述比較實例係説明實 施本發明所獲得之優點。 比較實例 按上述製備一種對照鹼性D-尺寸電池，惟在陰極中未包 含添加物，且歸屬於該添加物之重量百分比，係由其他 Mn〇2提供。伴隨著未具有添^物之對照電池，建造具有 BaTl〇3添加物之第一個實驗D-尺寸電池，及具有κ2 Ti03添 加物之第二個實驗Ο-尺寸電池，將此三種電池連接至2 2歐 姆負栽’每天一小時。圖2係説明關於此三種電池所形成 I時間對電壓放電分佈形態。對1〇〇伏特截止電壓而言， ( CNS ) Μ規格(210x1^JFT~ ~ ---— -------^裝------訂 -----——1^ (請先閉讀背面之注老事項再填寫未頁) 鲤濟部中央橾準局員工消費合作社印製 409437 A7 ------- B7 五、發明説明（5 ^ ^ "---- 具有K2Ti〇3添加物之第二個實驗電池，顯示1〇%增如，勝 過對照電池之使用性能，而具有BaTi03添加物之第—個實 驗電池則在使用性能上顯示8%增加，勝過對照電池。= 〇.8〇伏特截止電壓下，具有反2丁1〇3添加物之第二個實驗電池 ，於使用性能上具有13%增加，勝過對照電池，而第:個 實驗電池在使用性能上則具有1〇%增加，勝過對照電池。 從上述比較實例可明顯看出，於鹼性電化學電池使用性 能上之顯著增加，可使用BaTi〇3與ABO3添加物獲得。於使 用性能上之增加，亦已使用其他鈦酸鹽獲得，譬如义丁幻 與 CoTi03。 3 雖然上述比較實例係使用D_尺寸電池，但熟諳此藝者將 明瞭在使用性能上之增加可以獲得，而與電池尺寸無關。 ιέ於在連續試驗中，一些上述添加物表現得比其他添加物 更好，而其他則於間歇性試驗中表現得更好，故—般期望 合併此等添加物’以同時對連續與間歇性使用，增強電化 學電池之整體使用性能。 實施本發明者及熟諳此藝者’應明瞭各種修正與改良在 未偏離所揭示概念之精神下，均可對本發明施行。所獲得 之保護範圍，係由申請專利範圍及由法律所允許之解釋寬 度所決定。 ------«- 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS > Α4规格（2!0X297公釐〉 --1ί-----^裝------.訂—-----泉 (請先Ε讀背面之Ψ意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 修$ 補亦 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印$L 第似1¾¾¾專利t請案 故 中文申請專利範圍修正本(88年5月）g尝 六、申請專利範圍 1. 一種具有陽極、陰極及電解質之電化學電池，該陰 極包含二氧化錳活性物料及—包含鹼金族鈦酸鹽之 添加物》 2，種具有陽極、陰極及電解質之電化學電池，該陰 極包含二氧化錳活性物料及一包含鹼土族鈦酸鹽之 添加物^ 3. 如申請專利範圍第1或2項之電化學電池，其中該陽 極包含鋅，且該電解質係為鹼性電解質。 4. 如申請專利範圍第1或2項之電化學電池，其中該添 加物係構成該陰極之約0.1至10重量百分比。 5. 如_請專利範圍第2項之電化學電池，其中該添加 物係 SrTi03。 6. —種具有陽極、陰極及電解質之電化學電池，該陰 極包含二氧化錳活性物料及一包含BaTi〇3之添加 物。 7 .如申請專利範圍第6項之電化學電池，其中該陽極 包含鋅’且該電解質係為鹼性電解質。 8. 如申請專利範圍第6項之電化學電池，其中該添加 物係構成該陰極之約0 · 1至1 〇重量百分比。 9. 一種具有陽極、陰極及電解質之電化學電池，該吟 極包含一乳化叙活性物料及一種包含κ 2 T i 〇 3之添 加物。 10-如申請專利範圍第9項之電化學電池，其中該添加 物係構成該陰極之約0 . 1至1 0重量百分比。

   修$ 補亦 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印$L 第似1¾¾¾專利t請案 故 中文申請專利範圍修正本(88年5月）g尝 六、申請專利範圍 1. 一種具有陽極、陰極及電解質之電化學電池，該陰 極包含二氧化錳活性物料及—包含鹼金族鈦酸鹽之 添加物》 2，種具有陽極、陰極及電解質之電化學電池，該陰 極包含二氧化錳活性物料及一包含鹼土族鈦酸鹽之 添加物^ 3. 如申請專利範圍第1或2項之電化學電池，其中該陽 極包含鋅，且該電解質係為鹼性電解質。 4. 如申請專利範圍第1或2項之電化學電池，其中該添 加物係構成該陰極之約0.1至10重量百分比。 5. 如_請專利範圍第2項之電化學電池，其中該添加 物係 SrTi03。 6. —種具有陽極、陰極及電解質之電化學電池，該陰 極包含二氧化錳活性物料及一包含BaTi〇3之添加 物。 7 .如申請專利範圍第6項之電化學電池，其中該陽極 包含鋅’且該電解質係為鹼性電解質。 8. 如申請專利範圍第6項之電化學電池，其中該添加 物係構成該陰極之約0 · 1至1 〇重量百分比。 9. 一種具有陽極、陰極及電解質之電化學電池，該吟 極包含一乳化叙活性物料及一種包含κ 2 T i 〇 3之添 加物。 10-如申請專利範圍第9項之電化學電池，其中該添加 物係構成該陰極之約0 . 1至1 0重量百分比。

   409437 n C8 D8 申請專利範圍 11.如申請專利範圍第9項之電化學電池，其中該陽極 包含鋅，且該電解質係為鹼性電解質。 (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消费合作社印装 -2- 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4現格（210X297公釐） 409437 n C8 D8 申請專利範圍 11.如申請專利範圍第9項之電化學電池，其中該陽極 包含鋅，且該電解質係為鹼性電解質。 (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消费合作社印装 -2- 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4現格（210X297公釐）