TW564571B - Metal air electrochemical cell and anode material for electrochemical cells - Google Patents

Description

564571 A7 -—---------- Β7 ________ 五、發明説明（1 ) 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關金屬空氣電化學電池。更特別地，本發 明係有關一種與金屬空氣電化學電池使用之陽極材料。 【先前技術/發明背景】 電化學動力源係電能可經其藉由電化學反應而產生 之裝置。此等裝置包含金屬空氣電化學電池，諸如，鋅空 氣及鋁空氣電池。此等金屬電化學電池一般使用由固態金 屬或金屬顆粒之混合物（其係包含於電池内且於放電期間 被轉化成金屬氧化物）所組成之陽極。陽極一般係由浸潰 於電解質内之金屬或金屬顆粒所形成。陰極一般包含氧還 原催化氣體擴散基材。電解質一般係苛性液體，其係離子 導性但非電導性。 金屬空氣電化學電池具有數個優於傳統以氫為主之 燃料電池之優點。特別地，用以自金屬空氣電化學電池提 供能量之燃料係實質上無窮盡。典型之金屬空氣電化學電 池使用鋅，其係豐富的，且可以金屬或其氧化物存在。其 它形式之能量可被用於使金屬自其氧化物產物轉化回復至 金屬燃料形成（即，使此材料再充電）。金屬空氣電化學電 池之燃料可為固態或糊料，因此，其一般係安全及易於處 理及儲存。相對於氫-氧電化學電池（其係使用甲烷、天然 氣或液化天然氣提供氫源，且可能釋出污染氣體），金屬 空氣電化學電池造成零釋放。一般，金屬空氣燃料電池能 遞送比傳統燃料電池（<〇·8 V)更高之輪出電壓（1-3 v)。 金屬空氣電化學電池之問題包含液態電解質之管理 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、可| 564571 五、發明説明（ 及維護，及由於液態環境之故而受限之陰極壽命。一種減 緩或解決此等問題之方式包含發展固態電化學電池。傳統 之用以製備固態電池之努力係著眼於藉由加入膠凝劑而固 定液態電解質。 再者’某些型式之固態金屬空氣電池之相對較低電 流在、度可能與金屬燃料與離子導性介質間之受限表面積有 關。另外，固態金屬空氣電池之相對較低容量一般係與電 池操作期間之陽極鈍化有關。 雖然一些現存之固態金屬空氣電池一般係適於其所 欲目的’然後’其保持改良式固態金屬空氣電化學電池之 需求。 【發明内容/發明概要】 習知技藝之如上探討及其它之問題及缺點可藉由本 發明之數方法、組成物及裝置而克服或減輕，其中用於金 屬空氣電化學電池之陽極材料被提供。此陽極材料包含金 屬或金屬氧化物顆粒及聚合物支撐之電解質介質，特別是 包含支樓於聚合物基質材料分子結構内之電解質之聚合物 基質材料。此外，金屬空氣電化學電池被提供，其係使用 一含量之陽極材料、空氣陰極，及電隔離此陽極及空氣陰 極之隔板。 本發明之如上探討及其它之特徵及優點將由下列詳 細描述及圖示而使熟習此項技藝者能認知及瞭解。 【圖式簡單說明/圖式簡介】 本發明之數個其它優點及特徵將由與附圖結合閱讀時 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) '、?τ— 564571 A7 ------ —__B7_ 五、發_明-- 之下列較佳實施例詳細描述而變得明顯。 第1圖係金屬空氣電化學電池之實施例之示意圖。 【實施方式/較佳實施例之詳細描述】 用於金屬空氣電化學電池之陽極材料被提供。此陽 極材料包含金屬或金屬氧化物顆粒及聚合物支撐之電解質 介質。另外，金屬空氣電化學電池被提供，其係使用一含 里之陽極材料、空氣陰極，及電隔離此陽極及空氣陰極之 隔板。 現參考圖式，本發明之例示實施例將被描述。為使 描述清楚，圖式中所示之同樣特徵將以同樣參考編號指 不，且於另外實施例所示之相似特徵將以相似參考編號指 7[> ° 第1圖係電化學電池1 〇之示意圖。電化學電池i〇 可為金屬氧電池，其中此金屬係自陽極12提供，且氧被 供應至氧陰極14。陽極12及陰極14係藉由隔板16保持 彼此呈電隔離。電池及其内組件之形狀不限於矩形或長方 形，其可為管狀、圓形、橢圓形、多角形，或任何所欲形 狀再者，電池組件之結構（即，垂直、水平或傾斜）可改 變，即使電池組件於第丨圖中係以實f上垂直般而顯示。 來自空氣或另外來源之氧作為金屬空氣電池1〇之空 氣陰極14之反應物。當氧到達陰極14内之反應位置時， 其被轉化成與水-起之經基。同時，電子被釋出而以外部 電路之電流動。羥基行經隔板16而到達金屬陽極12。當 羥基到達金屬陽極（於陽極12之情況，例如，包含鋅）， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公董） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

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發明説明 氫氧化鋅於鋅表面上形成。氫氧化鋅分解成氧化鋅，且將 水釋回鹼溶液。因此，反應被完成。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 陽極反應係：

Zn + 40H- — Zn(OH)，+ 2e ⑴

Zn(〇H)42· — ZnO + H20 + 20H_ (2) 陰極反應係： 1/2 02 + H20 + 2e —^ 20H' (3) 因此，整體電池反應係：

Zn + 1/2 02 ZnO ⑷ .、τ 陽極12 —般包含金屬組份及離子導性介質。此離子 導性介貝包含聚合物基質材料，其包含由聚合物基質材料 之分子結構支撐之水性電解質。此電解質一般包含離子導 性材料，諸如，KOH、NaOH、UOH、其它材料或包含前 述電解質介質之至少一者之混合物之溶液。特別地，電解 質可包含水性電解質’其具有約5%離子導性材料至約μ% 之離子導性材料之濃度，較佳係約10%離子導性材料至 約50%之離子導性材料，且更佳係約3〇%離子導性材料 至約45%之離子導性材料。其它電解質可替代地被使用， 但疋，係依其能力而定，其對於熟習此項技藝者係有顯的。 金屬組份主要可包含可氧化之金屬，諸如，鋅、舞、 鋰、鎂、二價鐵金屬、鋁、前述金屬之至少一者之氧化物， 及包含前述金屬之至少一者之混合物及合金。此等金屬亦 可與包含鉍、鈣、鎂、鋁、銦、鉛、汞、鎵、錫、锡、錯、 銻、硒（但不限於此）之組份或包含前述組份之至少一者之 564571 A7 __________Β7_ 五、發明説明（5 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 混合物形成合金。於某些實施例中，陽極之金屬組份包含 鋅、氧化鋅或包含鋅及/或氧化鋅之混合物及合金。金屬 組份可以粉末、纖維、粉塵、顆粒、薄片、針狀物、錠狀 或其它顆粒之形式提供。於某些實施例中，顆粒金屬（特 別是鋅合金金屬）被提供，其係具有約0.1微米至約1公 分之尺寸’較佳係約1微米至約3毫米，且更佳係約75 微米至約425微米。於電化學方法轉化期間，金屬一般被 轉化成金屬氧化物。金屬組份一般包含對於所欲電容係足 夠之含量。一般，金屬組份包含陽極材料體積之約10% 至約90%’較佳係約20%至約80%，且更佳係約40%至 約 60%。 電解質一般包含聚合物支撐之電解質介質，其係提 供羥基到達金屬組份之路徑。一般，離子導性含量之電解 質於陽極12内提供。較佳地，足夠之電解質被提供以使 反應及放電深度達最大。 例示之以聚合物為主之電解質材料或先質係揭示於 相互關連之 Muguo Chen、Tsepin Tsai、Wayne Yao、 Yuen-Ming Chang、Lin-Feng Li 及 Tom Karen 之美國專利 申請序號09/259,068號案，其發明名稱係”固態凝膠膜”， 1999 年 2 月 26 曰申請；Tsepin Tsai、Muguo Chen 及 Lin-Feng Li之美國專利第6,358,651號案，發明名稱”可再充 電之電化學電池内之固態凝膠膜隔板”，2002年3月19 日頒發；Robert Callahan、Mark Stevens 及 Muguo Chen 之美國專利序號09/943,053號案，發明名稱”聚合物基質 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 564571 A7 B7 五、發明説明（6 材料 ’ 2001 年 8 月 30 曰申請；及 Robert Callahan、Mark Stevens及Muguo Chen之美國專利序號09/942,887號案， 發明名稱”加入聚合物基質材料之電化學電池，，，2〇〇1年8 月30日申請；所有在此被全部併入以供參考之用。其它 離子導性聚合物材料可被替換地使用，但是，係依其能力 而定。 於一實施例中，聚合物基質材料包含一或多種選自 水溶性乙烯不飽和酸及酸衍生物之單體之聚合反應產物。 此產物亦可包含水溶性或水可膨脹之聚合物，其係作為強 化元素。此外，化學聚合反應起始劑（列示於下）可選擇性 被包含。電解質可於上述單體之聚合反應之前或聚合反應 之後添加。例如，於一實施例中，電解質可於聚合反應前 被添加至含有單體、選擇性之聚合反應起始劑，及選擇性 之強化元素之溶液，且其於聚合反應後保持被包埋於聚合 物料材内。另外，聚合反應可於無電解質下產生，例如， 使用水或其它物種以界定此材料之形狀，其中電解質取代 至少一部份水或其它界定形狀之物種。 水溶性乙烯不飽和酸及酸衍生物一般可具有下列化 學式： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ·、τ· r2〆

:c—c I (I) R1、R2及R3可個別選自h、C、C2-C6之烷烴、C2-C6 本紙張尺度適用中國國家標準（⑶S) Α4規格（210X297公董） 564571 、發明說明（， 之烯烴、C2-C6之炔烴、芳香族化合物、鹵素、羧酸衍生 物、硫酸鹽及硝酸鹽所組成之族群，但不限於此。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) R4 可選自 NR5、NHR5、NH2、OH、Η、鹵 4匕物（包 3 C1及Br，但不限於此）、〇R5及羧酸衍生物所組成之 族群’其中R5可選自H、C、C2-C6之烷烴、C2-C6之烯 、C2 C6之块煙及芳香族化合物所組成之族群。 具有通式（1)之此等乙烯不飽和酸及衍生物包含伸甲 基雙丙烯醯胺、丙烯醯胺、甲基丙烯酸、丙烯酸、福馬醯 胺、福馬酸、N-異丙基丙烯醯胺、N，N-二甲基丙烯醯胺、 3一甲基丙稀酸、馬來酸酐及包含前述乙稀不飽和酸及 衍生物之至少一者之混合物，但不限於此。 、一-T— 其它具有可輕易聚合之基之乙烯不飽和酸及衍生物 單體可作為第一種單體，其係依所欲性質而定。此等單體 包含1-乙烯基_2·呲咯烷酮、乙烯基嗲酸之鈉鹽，及包含 刖述乙稀乙烯不飽和酸及衍生物之至少一者之混合物，伸 不限於此。 一般，第一種單體包含總單體溶液（聚合反應前）之以 重量計約5%至約50%(較佳係約7%至約25% ,且更佳係 約10%至約20%)。 再者，第二種單體或單體基被提供，一般作為聚人 反應期間之交聯劑。此一單體一般係具下述化學式：

本紙張尺度適用中國國家標準（_) A4規格（210X297公釐） (2> 564571 A7 ______B7__ 五、發明説明（8 ) 其中i=l η，且n-2 ; R2，i、R3>1及R4>i可個別選自η、c、C2-C6之烧烴、 C2-C6之烯烴、C2_C6之炔烴、芳香族化合物、_素、羧 酸衍生物、硫酸鹽及硝酸鹽所組成之族群，但不限於此。

Ri可選自N、NR5、NH、〇及羧酸衍生物所組成之 族群，但不限於此，其中R5可選自H、C、C2_C6之烷 烴、C2-C6之烯烴、C2-C6之炔烴及芳香族化合物所組成 之族群。 一般作為上述通式（2)之交聯劑之適合單體包含伸甲 基雙丙烯醯胺、伸乙基雙丙烯醯胺，及水溶性N，N，_亞烷 基-雙（乙烯不飽和醯胺），及1，3,5-三丙烯醯基六氫4,3,5-二嘻。此交聯單體一般包含總單體溶液（聚合反應前）之以 重量計之約0.01%至約15%，較佳係約〇·5%至約5%，且 更佳係約1%至約3%。 水溶性或水可膨脹之聚合物（作為強化元素）可包含聚 颯（陰離子性）、聚（鈉-4-苯乙烯磺酸鹽）、聚（乙烯基醇）、 羧甲基纖維素、聚颯（陰離子性）、聚（苯乙烯磺酸-共馬來 酸）之鈉鹽、玉米澱粉、任何其它之水溶性或水可膨脹之 聚合物，或包含前述聚合物之至少一者之混合物。此等水 溶性或水可膨脹之聚合物一般包含總單體溶液（聚合反應 前）之以重量計之約0%至約30%，較佳係約1%至約10%， 且更佳係約1%至約4%。 聚合反應起始劑亦可被包含，諸如，過硫酸銨、鹼 金屬過硫酸鹽及過氧化物、其它起始劑，或包含前述起始 η (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） 五、發明説明（9 ) 之至少-者之混合物。此等起始劑—般可包含聚合反應 別之洛液之約G%至約3%。再者，起始劑可與產生基之 方法（諸如，輻射，包含，例如，紫外線、χ-射線、厂射 線等）結合使用。但是，若單獨之輻射對於起始聚合反應 係具足夠動力時，則化學起始劑無需被添加。適當聚合反 應起始劑之特殊例子包含i•苯基冬甲基_2㈣丙嗣、過 硫酸銨、4,4’-二疊氮基二苯乙烯_2,2、二磺酸二鈉鹽、具 甲醛之苯偶氮鍇4-(苯基胺基）_硫酸鹽（1:1)聚合物、2_(2_ (乙烯基氧基）乙氧基）-乙醇，但不限於此。此等起始劑可 與電荷轉移化合物（諸如，三乙醇胺）混合以促進活性。 此外，酸性或鹼性之改質劑可被包含以中和單體溶 液例如，^單體浴液係酸性時，驗溶液（諸如，koh)可 被添加以中和此溶液。 聚合反應一般於室溫至約13(TC範圍之溫度進行。於 某二實施例中，聚合反應係加熱誘發，其中升高溫度（約 75C至約l〇〇°C之範圍）係較佳。選擇性地，聚合反應可 使用與加熱結合之輻射進行。另外，聚合反應可使用單獨 之幸田射且未升南組份溫度而施行，其係依輻射強度而定。 用於聚合反應之轄射型式之例子包含紫外線、^射線、 射線、電子束或其等之混合，但不限於此。 於某些實施例中，水可被作為主要之添加至單體溶 液唯一液體物種。水用以產生基質結構，因此係作為用以 增加已固化聚合物體積之空間支架。因此，聚合物基質體 積可以特殊量之水界定。一般，水包含聚合物基質材料之 本紙張尺度翻中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） =~β~=—" 564571 A7 "^—--— B7 _ 五、發明説明（10 ) ~----— 約5〇%至約90%(以重量為基準），較佳係約6〇%至約8〇%， 且更佳係約62%至約75%。 於形成聚合物材料之方法中，單體溶液，及選擇性 之聚合反應起始劑，係藉由加熱、以紫外線、射線、χ· 射線、電子束或其混合物輕射而聚合，其中聚合物基質材 料被產生。#離子性物種被包含於聚合化溶〉夜内，氫氧化 物離子（或其它離子）於聚合反應後保持於溶液内。再者， 為改變或添加所欲溶液至聚合物基質，所欲溶液可藉由， 例如，使聚合物基質浸潰於其内而添加至聚合物基質。 聚合物基質材料一般係具高傳導性（特別是於室溫）之 水凝膠材料形式。此材料擁有明確之巨結構（即，形式或 形狀）。再者，此材料不能重新結合，例如，若於一部份 聚合物基質材料被切割或其它方式移除時，使其等物理性 重新結合典型上非僅藉由此等部份間之接觸而完成，且此 等部份保持不同。此係不同於膠凝材料（例如，以Carb〇p〇1@ 為主之材料），只典型上係流體，且不具個別之巨結構， 且數個個別部份之重新結合形成不可區別之材料體。 一般，離子導性係大於約〇· 1 S/cm，較佳係大於約〇.2 S/cm ’且更佳係大於約〇 4 s/cm。重要的是注意不可預期 之高離子導性（迄今最高達〇·45 S/cm)(先前未於傳統系統 中被觀察到）已藉由於此間所述之電化學電池内使用聚合 物其基質膜而達成。此部份係因電解質於聚合物基質内保 持溶液相。 如上所述之陽極材料係金屬組份及聚合物基質電解 本紙張尺度適用中國國家標準（⑽）A4規格（21〇χ297公爱） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •、一t — 564571 A7 I— --——---__一_ 五、發明説明（11 ) " ~ 一 f材料之混合物。聚合物基質材料可與金屬組份藉由任何 適當方法混合，一般係提供實質上均勻之混合物。聚合物 基質材料可預先研磨，即，於與金屬組份混合前。於其它 貝施例，聚合物基質材料於與金屬組份混合處理内被研 磨，其中金屬組份作為磨料或切割材料，且聚合物基質材 料一般係繞捲成顆粒或纖維形式。 陽極電流收集器可被提供，其可為任何能提供電導 性及選擇性能提供對陽極12之支撐之電導性材料。此電 机收集器可為網材、多孔板、金屬之發泡體、帶材、線材、 箔、板材或其它適合結構之形式。電流收集器可由各種不 同之電導性材料所形成，包含銅、板狀二價鐵金屬（諸如， 不鏽鋼）、錫、黃銅、鉛、銀等，及包含前述材料之至少 一者之混合物及合金，但不限於此。 選擇性之黏著劑亦可被使用，主要係使陽極組份保 | 持固態或實質固態之形式。此黏著劑可為一般黏著金屬組 份、電流收集器及離子導性介質形成適合結構之任何材 料，且其係以適於陽極之黏著目的之量提供。此材料較佳 係對電化學環境呈化學惰性。於某些實施例，此黏著劑材 料亦具有親水性。適當之黏著劑材料包含聚羥基醇（諸如， 丙二醇）、原油（礦物油）、鹵碳化物油等，及包含前述黏 著劑材料之至少一者之衍生物、結合物及混合物，但不限 於此。但是，熟習此項技藝者會決定其它黏著劑材料可被 使用。 選擇性之添加劑可被提供以避免腐蝕。適當添加劑 本紙張尺錢时國國家標準（CNS) A4規格（210X297公爱) =~ --- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -、可| -¾. 564571 A7 _B7_ 五、發明説明（12 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 包含氧化銦、氧化鋅、EDTA、表面活性劑（諸如，硬脂酸 鈉、月桂基硫酸鉀、Triton⑧X-400(可得自 Union Carbide Chemical & Plastics Technology Corp.，Danbury, CT)，及 其它表面活性劑）等；及包含前述添加劑材料之至少一者 之衍生物、結合物及混合物，但不限於此。但是，熟習此 項技藝者會決定其它添加劑材料可被使用。 供應至陰極14之氧可來自氧源，諸如，空氣；被洗 提之空氣；純氧或實質上之氧，諸如，來自公共事業或系 統之供應或來自該位置之氧製造；任何其它被加工處理之 空氣；或包含前述氧來源之至少一者之任何混合物。 陰極14可為傳統之空氣擴散陰極，例如，一般係包 含活性組份及碳基質，及適當之連接結構，諸如，電流收 集器。典型上，陰極催化劑被選擇以達成於周圍空氣之至 少20毫安培/平方公分（mA/cm2)之電流密度，較佳係至少 50 mA/cm2，且更佳係至少100 mA/cm2。當然，較高電流 密度可藉由適當陰極催化劑及組成物及改變之氧純度及壓 力而達成。陰極14可為單功能性，即，被設計用於電池 放電。單功能性之陰極可單獨被用於，例如，主要電池， 或另外與第三充電電極結合，例如，於可再充電之電池。 另外，陰極14可為雙功能性，例如，其能於放電及再充 電期間操作。例示之空氣陰極係揭示於相互關連之共同讓 渡之美國專利第6,368,751號案，其名稱係”燃料電池之 電化學電極’’，Wayen Yao 及 Tsepin Tsai，2002 年 4 月 9 日頒發，其在此被全部併入以供參考之用。其它空氣陰極 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 564571 A7 _______B7_ 五、發明説明（13 ) 可被替代地使用，但是，係依其性能能力而定，對熟習此 項技藝者係明顯的。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 所用之碳較佳係對電化學電池環境呈化學惰性，且 可以各種形式提供，包含碳薄片、石墨、其它高表面積之 碳材料，或包含前述碳形式之至少一者之混合物，但不限 於此。陰極電流收集器可為任何能提供電導性且選擇性地 能對陰極14提供支撐之電導性材料。電流收集器可為網 材、多孔板、金屬之發泡體、帶材、線材、箔、板材或其 它適合結構之形式。於某些實施例，電流收集器係呈多孔 性以使氧流動障礙達最小。電流收集器可由各種不同電導 性材料所形成，包含鎳、鍍鎳之二價鐵金屬（諸如，不鏽 鋼）等’及包含前述材料之至少一者之混合物及合金，但 不限於此。適當之電流收集器包含多孔性金屬，諸如，鎳 發泡體金屬。 黏著劑亦可典型上被用於陰極14,其可為黏著基材 材料、電流收集器及催化劑形成適合結構之任何材料。黏 著劑一般係以適於稀釋劑、催化劑及/或電流收集器之黏 著目的之量而提供。此材料較佳係對電化學環境呈化學惰 性。於某些實施例中，黏著劑材料亦具有親水性。適當之 黏著劑材料包含以聚四氟乙烯為主之聚合物及共聚物（例 如，特氟隆（Teflon®)粉末或乳化物，及特氟隆T-30，可 講自 E.I.du Pont Nemours and Company Corp·，Wilmington， DE) ’ 續酸（例如，Nafion®，可講自 Ε·Ι· du Pont Nemours and Company Corp·)、聚偏氟乙烯（PVDF)、聚二氟乙烷（PEF) —-—-----~\6 -- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 564571 五、發明説明（14 ) 等，及包含前述黏著劑材料之至少一者之衍生物、結 及混合物。 活性組份一般係用以促進陰極4之氧反應之適當催 化劑材料。催化劑材料一般係以適於促進陰極4之氧反應 之量而提供。適當之催化劑材料包含猛及其化合物、料 其化合物、鉑及其化合物，及包含前述催化劑材料之至少 一者之結合物，但不限於此。 為使陽極12與陰極14電隔離，隔板16係於此等電 極間提供。於此間之電;也1G，隔板16被置放於陽極12 上以至少部份含有陽極組份。隔板16可為任何可購得之 能使陽極12與陰極14呈電隔離且能於陽極12與陰極14 間允許充分流體及離子性運送之隔板。較佳地，隔板係呈 可撓性，以容納電池組件之電化學膨脹及收縮，且對電池 化學品呈化學惰性。適當隔板係以包含機織、非機織、多 孔狀（諸如，微孔狀或毫微孔狀）、胞孔式、聚合物片材等 (但不限於此）之形式提供。用於隔板之材料包含聚烯烴（例 如，Gelgard®，可購自 Celgard LLC，Chad〇tte，NC)、聚 乙烯基醇（PVA)、纖維素（例如，賽路玢（cell〇phane)、纖 維素乙酸酯等）、聚醯胺（例如，耐綸）、氟碳化物型之樹 脂（例如，Nafion®類樹脂，其具有磺酸基官能性，可購自

DuPont Chemicals，Wilmington，DE)、濾紙，及包含前述 材料之至少一者之混合物，但不限於此。隔板亦可包含添 加劑及/或塗覆物，諸如，丙烯系化合物等，以使其更具 可濕性及對電解質係可滲透。再者，隔板丨6可包含固態 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210X297公釐) ~ 17 " 一 564571 A7 ___Β7 五、發明説明（15 ) ~"" ' —^ --— 膜，諸如，於相互關連共同讓渡之美國專利第6,i83 9i4 號案；美國專利申請序號09/259，嶋號案；及美國專利 第6,358,651號案所述，其等在此皆被全部併入以供 之用。 / ^於某些電池結構，陽極材料之放電效率可藉由壓縮 電池結構而增加。例如，可對電池之一或二側施以力量。 再者，一或更多之重量可被包含以對陽極材料賦與壓力。 各種結構可被使用。 相較於傳統陽極材料，此間所述及如下所請求之陽 極材料具有許多優點。此材料本身提供具高導性之電解 貝，相似於潮濕砂，其一般係灰色（例如，具鋅）及白色（例 如，具氧化鋅）。但是，此材料係固態且不會外漏。為提 供離子流動性，其間之電解質係水性，且保持不會外漏， 其係由於聚合物基質材料之分子結構之故。陽極材料可被 用於主要電池或可再充電之電池，其係依組成而定。例如， 於可再充電之電池，陽極材料之金屬組份較佳係金屬氧化 物（選擇性地包含金屬），其於再充電期間被轉化成金屬。 於主要電池，陽極材料之金屬組份較佳係金屬。 雖然較佳實施例已被顯示及描述，各種改良及取代 可於未偏離本發明之精神及範圍為之。因此，需暸解本發 明係已藉由例示而非限制地描述。 【圖式簡單說明/圖式簡介】 第1圖係金屬空氣電化學電池之實施例之示意圖。 【圖式之主要元件代表符號表】 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）

................----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .訂— 564571 A7 B7 五、發明説明（16 ) 10......電化學電池 12......陽極 4 6 11 11 極板 陰隔 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •訂· -¾. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. D8 六、申請專利範圍 •一種用於金屬空氣電化學電池之陽極材料，包含如下 之混合物：金屬顆粒、金屬氧化物顆粒，或金屬顆粒 及金屬氧化物顆粒；及離子導性材料，其包含聚合物 基質材料，其含有支撐於該聚合物基質材料之分子結 構内之電解質。 2·如申請專利範圍第1項所述之陽極材料，其中該金屬 或金屬氧化物之顆粒係選自鋅、部、鎮、二價鐵金屬、 鋁，及包含前述金屬之至少一者之混合物及合金所組 成材料之族群。 3·如申請專利範圍第1項所述之陽極材料，其中該離子 導性材料包含聚合物基質材料及氫氧化物離子源。 4·如申請專利範圍第3項所述之陽極材料，其中該聚合 物基質材料包含一或更多種之選自水溶性乙烯不飽和 酸及酸衍生物族群之單體之聚合反應產物。 5 ·如申明專利範圍第4項所述之陽極材料，其中該聚合 物基質材料進一步包含水溶性或水可膨脹之聚合物。 6 ·如申明專利範圍第5項所述之陽極材料，其中該聚合 物基質材料進一步包含化學聚合反應起始劑。 7·如申請專利範圍第4項所述之陽極材料，其中該氫氧 化物離子源係於聚合反應前添加。 8·如申請專利範圍第4項所述之陽極材料，其中該氫氧 化物離子源係於聚合反應後添加。 9· 一種金屬空氣電化學電池，包含： 一含量之如申請專利範圍第1項所述之陽極材料； 20 本紙張尺度適用中國國家標草石石）Μ規格（21〇χ297公釐） ABCD 564571 六、申請專利範圍 一空氣陰極；及 一位於該含量之陽極材料與該空氣陰極間之隔板。 10. 如申請專利範圍第9項所述之金屬空氣電化學電池， 進一步包含一用以提供維持該陽極材料、該隔板及該 空氣陰極間之物理性接觸之力量之裝置或物件。 11. 如申請專利範圍第9項所述之金屬空氣電化學電池， 進一步包含位於該陽極材料上之相對於該隔板之側上 之重量。 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X：297公釐）