TW580778B - Refuelable metal air electrochemical cell and refuelable anode structure for electrochemical cells - Google Patents

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580778 A7 __________B7_ 五、發明説明（1 ) 相關申請銮 本案請求美國臨時專利申請案第60/274,337號之優先 權，該案名稱「可補給燃料之金屬空氣電化電池以及電化 電池用陽極糊」，申請日2001年3月8日，申請人Fuyuan

Ma，Muguo Chen，Tsepin Tsai，Sadeg Μ· Faris，Lin-feng Li及James Wilson ;以及美國臨時專利申請案第60/274,274 號之優先權，該案名稱「電化電池界面材料」，申請、Fuyuan

Ma，Muguo Chen ’ Tsepin Tsa及 Wayne Yao，其全體揭示内 容以引用方式併入此處。 發明背景_ 發明範疇 本發明係有關金屬空氣電化電池。特別本發明係有關 可補給燃料之金屬空氣電化電池以及用於該電池之陽極 糊。 先前技藝説明 電化電源為利用電化反應可產生電能的裝置。此等裝 置包括金屬空氣電化電池如鋅空氣電池及鋁空氣電池。此 種金屬電化電池採用金屬粒子組成的陽極，金屬粒子被填 衣入電池内且於放電期間被耗用。某些電化電池例如為可 以機械方式再充電或再補給燃料，因此更換可耗用陽極可 肖於連㈣電。鋅空氣可補給燃料電池包括陽極、陰極及 電解液。陽極習知係由鋅板或鋅粒子浸泡於電解液之漿液 組成。陰極通常包含半透膜以及還原氧的催化層。電解液 通常為苛性液體，其可傳導離子但非導電性。 辦本紙張级適國家標準^歡撕公^-—---- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .、可| 五、發明説明（3 ) 用汞於凝膠。

Ross之美國專利第4,842,963號敘述一種可再充電鋅 空氣電池之組態及關聯系統，其中電解液循環通過外部幫 浦及電解液貯器。此種循環系統耗用相當大量能量，由於 幫浦也造成電池重量額外加重。

Solomon等人之美國專利第4,147,839號說明呈漿液形 式之鋅陽極。燃料補給係經由攪拌漿液達成，用過的材料 則藉加壓或抽真空排空。位在電解液室内的攪拌裝置須維 持活性金屬粉末為流體化。此種系統如同此處所述過去'其 它系統，使用外部幫浦等由系統抽取能量。

Evans之美國專利第5,〇〇6,424號揭示供給電解液及鋅 粒子給陽極。用過的電解液及鋅粒子使用真空探針移除。 此種系統不適合小型用途例如攜帶型電子裝置且此種系統 由於一或多個外部幫浦而須耗電。 ’'

Siu等人之美國專利第5,849,427號說明經由液壓更換 用過的電解液及鋅粒子而對鋅陽極補給燃料。經足夠深度 放電之後，反應後的粒子通常沾黏在一起。當粒子以大量 液體如水或電解液沖洗時.粒子被去除。也說明一種經由使 用雙功旎空氣陰極再充電電池而補給鋅陽極燃料之方法。 但此種系統之電解液必須循環。此種系統複雜，由於一或 多個幫浦而耗電，不適合小型用途如攜帶型電子設備。

Colborn等人之美國專利第5,592，117號說明一種將帶 有用過的電解液及已反應產物之可轉運容器拆卸而補給燃 料之方法。但此種方法仍然需要幫浦來填裝電解液。 580778 A7 __ _B7 _ 五、發明説明（4 ) 金屬空氣電化電池之另一項障礙係有關電解液濕潤 陰極。空氣陰極通常包含活性碳、催化劑及黏結劑之活化 層，其形成網路將碳結合在一起。於活化層内部嵌置金屬 電流集極。保護層（通常為半透膜）覆蓋活化層面對外側空 氣表面’保濩膜典型用來防止電解液由電池滲漏。電化反 應係出現於三相區。氧由電池外側經由保護層擴散，而於 催化層被還原。為了防止水性電解液的滲漏以及同時通透 空氣入電池，通常採用含氟聚合物黏結催化劑以及疏水陰 極複合物結構（David Linden主編，電池手冊第二版（1995 年），13.1頁）。陰極的疏水特性相當重要俾辅助防止陰極 被電解液所飽和或溢流，由於此種溢流可有效減少空氣到 達電化去極化陰極的數量。由於陰極具有疏水特性，新的 陰極通常無法即刻放電，或另外初期放電電流極低。因此 典型需要所謂的「活化過程」來適當r濕潤」陰極表面， 該活化過程始於相對低電流，漸進增高電流至獲得穩定放 電電壓為止。此種過程偶爾需時極長（例如長達數小時時 間）。

Baozhen等人之美國專利第5,993,989號係有關固體型 氧化物燃料電池介於空氣陰極與電解液間的經過氧化铽移 定之氧化锆界面層。該界面層被描述為提供位障層，其控 制空氣陰極與電解液間之反應，也降低空氣陰極/電解液界 面間的電阻。

Isenberg等人之美國專利第4,692,274號教示一種層間 材料’該層間材料具導電性及透氧性，該層間材料係置於 580778 A7 B7 圖， 五、發明説明（6 第2圖為陽極室之一具體實施例之等長視圖； 第3圖為金屬空氣電化電池之另一具體實施例之示意 第4圖為金屬空氣電化電池之又另一具體實施例之示 意圖； 第5圖為金屬空氣電化電池之另一具體實施例，其中 設置第三電極；以及 第6圖顯示使用陽極室之範例雙極性金屬空氣電化電 池； 具體實施例之詳纟田論明 提供一種可以機械方式再充電或補給燃料之陽極結 構其含有金屬空氣電化電池用之陽極糊。該陽極糊包含金 屬粒子、膠凝劑、及鹼。用過的陽極結構可於放電後移除。 隨後陽極結構經充電而將氧化後的金屬轉成可耗用的金屬 燃料，或陽極結構以機械方式排空然後再裝滿新鮮金屬燃 料糊。 現在參照附圖說明本發明之具體實施例。為求清楚說 明’附圖所示類似的結構將以類似參考編號指示，於其它 具體實施例顯示之類似的結構將以類似的參考編號指示。 第1圖為電化電池1〇之示意圖。電化電池1〇可為金屬 氧電池，其中金屬係由活動式可更換的金屬陽極結構12供 給，氧係由氧陰極14(例如於適當陰極結構其配置及組態可 夾持陽極結構12)供給。活動式可更換之陽極結構丨2及陰極 14係藉分隔件16而彼此電隔離。如此處所述鹼性電解液可 本紙張尺度適用中國國家標準（〇iS) A4規格（21〇χ297公董） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、河— 364 五、發明説明（7 ) 早獨提供作為陽極成分，如此處所述組合可盛裝電解液之 刀隔件提供，或視需要地呈凝膠或液體形式的外部電解液 可提供於電㈣。電師㈣及電池内部各料之形狀並 未限於方形或矩形；可為管形、圓形、橢圓形、多角形或 任何其它形狀。進一步電池組件之組態，亦即垂直、水平、 或傾斜可改變，儘管於第1圖中電池組件係顯示為實質上垂 直。 來自空氣或其它來源的氧氣用作為金屬$氣電池1〇 之空氣陰極14之反應物。當氧氣到達陰極14的反應位址 時，氧氣與水一起被轉成氫氧離子。同時，電子被釋放出 而於外部電路呈電流流動。氫氧離子行進通過分隔件“到 達金屬陽極12。當氫氧離子到達金屬陽極（例如於陽極12 包含鋅作為金屬燃料案例），於鋅表面上形成氫氧化鋅。氫 氧化鋅刀解成為氧化鋅，且釋放出水返回驗性溶液。如此 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4规格（210X297公楚） 完成反應。 陽極反應為： Zn + 40H->Zn(0H)42' + 2e (1) Ζπ(ΟΗ)42-—ZnO+ H20 + 20ΙΓ (2) 陰極反應為： 1/20 + H20 + 2e—20H- (3) 如此總電池反應為： Zn + 1/2〇2~^ZnO (4) 活動式陽極結構12包含一殼體， 殼體具有金屬燃料陽 極糊於其中。陽極糊通常包含金屬組成分以及離子傳導介 五、發明説明（8 ) 質。某些具體實施例中，離子傳導介f包含電解液如水性 電解液及勝凝劑。其它具體實施例中，離子傳導介質包含 固態或實質固態型電解液。較好調配劑獲得最理想之離: 導通速率、密度及總放電深度，㈣將水由殼體的渗漏減 至最低，以及更好完全免除此種水的滲漏。 殼體為其Μ態及_度適合用》電池組態|具有電池 要求的容量之任-種適#結構。_種適當結構舉例說明於 第2圖，其中没置殼體12〇。例如於接觸面積約儿平方厘米 之電池，適當厚度約為〇.m米至約3厘米，較佳約〇3厘米 至約1-3厘米。較大型接觸面積依據預定放電特性而定可有 較厚的電池。殼體可有分隔件附著於主面，如第2圖所示， 該主面意圖接觸陰極。另外，分隔件可例如呈雙極性電池 組態設置於二主面上，其中一例顯示於第6圖，於此處進^ 步舉例說明。無論電池類型如何（亦即單極或雙極），陽極 糊之殼體之組態及維度可方便地盛裝陽極糊，俾容易移除 廢料(藉由移除殼體本身而移除廢料)。如此殼體有適當側 壁及底部’來方便地盛裝陽極糊於箱或槽内。此種組態與 習知可補給燃料金屬空氣電池成鮮明對比，後者係使用固 態卡片或鬆弛的陽極糊作為金屬燃料耗材。 如前述，分隔件116設置於殼體12〇表面上，例如分隔 件位置毗鄰於陰極14。分隔件U6可設置於殼體12〇之内側 或外側表面。適當分隔件範例說明於此處。 多種材料可用於殼體12〇，該等材料較佳對系統化學 品呈惰性。此種材料包括但非限於熱固性、熱塑性或 580778 五、發明説明（9 材料如聚碳酸酯、聚丙烯、聚醚醯亞胺（例如奥騰1〇〇〇購自 可異公司，麻省匹兹菲爾）、聚颯、聚醚颯以及聚芳基醚酮 f (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (EEK)維通（νΐΤΟΝ)(購自杜邦公司，德拉威州威明頓）、 乙烯丙烯二烯單體、6烯丙烯橡膠及包含至少一種前述材 料之混合物。 陽極糊之金屬成分主要包含可氧化金屬例如鋅 '鈣、 鐘鎂、含鐵金屬、紹及包含前述至少一種金屬的組合及 合金。此等金屬也可與下列組成分合金化，此等組成分包 括但非限於絲、姻、錯、汞、鎵、錫、鑛、1目、||、鉻、 釩、鍺、砷、銻、硒、碲、锶。較好陽極之金屬組成分包 含鋅或含鋅之組合及合金。於電化轉化過程中，金屬通常 被轉成金屬氧化物。金屬組成分通常占陽極糊之約3〇至約 90% ’較佳約3〇%至約8〇%及甚至更佳約4〇%至約7〇%。 t 電解液通常包含鹼性介質而到達金屬陽極。離子傳導 里之電解液提供於陽極12。另外，電解液也攙混於陽極j 2 與陰極14間的凝膠。較好提供足量電解液來獲得最大放電 反應及放電深度。電解液通常包含離子傳導物質如氫氧化 鉀、氫氧化鈉、其它苛性物質或包含前述至少一種電解液 ;丨貝的組合。特定電解液可呈驗性溶液形式、以聚合物為 主的固體凝膠膜形式或包含前述至少一種形式之任一種組 合。範例電解液揭示於共同審查中且共同讓與之·美國專 利第6,183,914號，名稱「以聚合物為主之氫氧陰離子傳導 膜」，核發給 Wayne Yao，Tsepin Tsai，Yuen-Ming Chang及 Muguo Chen，申請曰1998年9月17曰；美國專利申請案第

580778 A7 _____ B7_ 五、發明説明（) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 09/259,068號，名稱「固態凝膠膜」，申請人Muguo Chen， Tsepin Tsai，Wayne Yao，Yuen-Ming Chang，Lin-Feng Li 及Tom Karen，申請曰1999年2月26曰；美國專利申請案第 09/482,126號，名稱「可再充電式電化電池之固態凝膠膜 分隔件」，申請人Tsepin Tsai，Muguo Chen及 Lin-Feng Li， 申請日2000年1月11日；美國專利申請案第09/943,053號， 名稱「聚合物基體材料」，申請人Robert Callahan，Mark Stevens及Muguo Chen，申請曰2001年8月30曰以及美國專 利申請案第〇9/942,887號，名稱「結合聚合物基體材料之 電化電池」，申請人Robert Callahan，Mark Stevens及 Muguo Chen，申請日之001年8月30日；全部以引用方式併入此處。 但依據容量而定可替代使用其它電解液，如對熟諳技藝人 士顯然易知。 陽極糊之膠凝劑可為任一種足量提供預定糊稠度之 任一種適當膠凝劑。膠凝劑可為交聯聚丙烯酸（PAA)，如 卡玻波（Carbopol)族交聯聚丙烯酸（例如卡玻波675)，購自 (BF固力奇公司）北卡羅那州夏洛特、阿可索伯（Alcosorb) G1購自聯合膠體有限公司（英國西約克夏）及PAA鉀鹽及鈉 鹽，具有重量基準平均分子量約2,000,000至約5,000,000且 較佳約3,000,000或約4,000,000 ;羧甲基纖維素（CMC)例如 購自亞力胥（Aldrich)化學公司，威斯康辛州密瓦基；羥丙 基甲基纖維素；明膠；聚乙烯醇（PVA);聚（環氧乙 烷）(PEO);聚丁基乙烯基醇（PBVA);包含至少一種前述膠 凝劑之組合等。通常膠凝劑濃度（於不含金屬之基本溶液) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4规格（210X297公釐） -13 -

36S 580778 五、發明説明（11 ) 為约0.1%至約50%，較佳約1%至約丨〇%及更佳約2%至約 3% 〇 陽極電流集極可為任一種可提供導電性且視需要地 可對陽極12提供或增強機械支撐的導電材料。電流集極可 呈網、多孔板、金屬發泡體、長條、線、板或其它適當結 構形式。電流集極可由多種導電材料製成，此等材料包括 但非限於銅、含鐵金屬如不鏽鋼、鎳、鉻、鈦等以及包含 前述至少一種材料的組合及合金。 可提供視需要之添加劑來防止腐蝕。適當添加劑包括 但非限於多醣、山梨糖醇、石油、礦油或動物油；氧化銦； 鹼性聚丙烯酸鹽、抗壞血酸等；以及包含前述至少一種添 加劑之衍生物、組合及混合物。但熟諳技藝人士可決定使 用其它材料。 〃供給陰極U之氧可來自任一種氧來源例如空氣；㈣ 氣之空器；純氧或實質純氧例如由設施或系統供給來源供 給或由原位製造氧供給；任何其它經加工處理的空氣·，或 包含前述至少一種氧來源之任一種組合。 陰極14可為習知空氣擴散陰極例如通常包含活性成 分以及碳基質連同適當連接材料例如電流集極。典型地’ 陰極催化劑經選擇而於周圍空氣達成至少2〇毫安培/平方 厘米（mA/cm2)之電流密度，較好至少5〇毫安培/平方°厘米及 更好至少1〇〇毫安培/平方厘米。當然利用適當陰極催㈣ 及配方可達成更高電流密度。陰極可為雙功能，例如陰極 可於放電及充電期間操作。但利用此處所述系統，由於使 本紙張尺錢财目®家鮮（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事^再填寫本頁)

劑 鐵 乙 580778 五、發明説明（l2 ) 用第三電極作為充電電極，故可免除雙功能陰極的需要。 、曰使用的碳較好對電化電池環境呈惰性，碳可以多種形 式提供，包括但非限於炭黑、炭薄片、石墨、其它高表面 積炭材或前述至少一種炭形式之任一種組合。 陰極電流集極可為任一種可提供導電之導電材料，較 佳於鹼性溶液為化學穩定，其視需要可對陰極14提供支 持。電流極集可呈網狀、多孔板、金屬發泡體、長條、線、 板或其它適當結構形式。電流集極通常為多孔俾將氧氣流 動障礙減至最低。電流集極可由多種導電材料製成，此等 導電材料包括但非限於銅、含鐵材料如不鏽鋼、鎳、鉻、 鈦等及包含至少一種前述材料之組合及合金。適當電流集 集包括多孔金屬如鎳發泡體金屬。 黏結劑典型也使用於陰極，黏結劑可為任一種可黏著 於基質材料、電流集極、及催化劑而形成適當結構的材料。 黏結劑通常提供之量係適合用於碳、催化劑及/或電流集極 的黏結用途。此種材料較好對電化環境呈化學惰性。若干 具體實施例中，黏結劑材料也具有疏水特性。適當黏結 材料包括基於下列之聚合.物及共聚物：聚四氟乙烯（例如 氟龍及鐵氟龍T-30講自杜邦公司，德拉威州威明頓）、聚 烯醇（PVA)、聚（環氧乙烷）(PEO)、聚乙烯基咄咯啶酮（pvp) 等以及包含至少一種前述黏結劑材料之衍生物、組合及混 合物。但熟諳技藝人士暸解可使用其它黏結劑材料。 活性成分通常為輔助陰極進行氧氣反應之適當催化 劑材料。催化劑材料通常係以足夠輔助陰極之氧反應之有

It.:: (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .、一吓—

580778 A7 B7 五、發明説明（U ) 效量提供。適當催化劑材料包括但非限於：錳、·、銘、 鈷、鉑及包含至少一種前述催化劑物料之組合及氧化物。 空氣陰極例如揭示於共同審查中且共同讓與本受讓人之美 國專利申請案第09/415,449號，名稱「燃料電池之電化電 極」，核發給Wayne Yao及Tsepin Tsai，申請日1999年10月8 日，全文以引用方式.併入此處以供參考。但依據表現能力 而定且對熟諳技藝人士顯然易知也可使用其它空氣陰極。 為了電隔離陽極12與陰極14，分隔件16設置於二電極 間。於此處之電池1〇，分隔件16設置於陽極12而至少部分 谷納1%極組成。 刀隔件可為任一種可電隔離陽極與陰極同時允許其 間作充分離子轉移之市售分隔件。較佳分隔件為撓性俾配 合電池組件的電化脹縮，以及分隔件對電池化學品呈惰 性。適當分隔件係以下式形式提供，此等形式包括但非限 於梭織、非織、多孔（例如微孔或奈米孔）、泡胞、聚合物 薄片等形式。分隔件材料包括但非限於聚烯（例如潔加 (Gelgard)購自陶氏化學公司）、聚乙烯醇（pvA)、纖維素（如 硝基纖維素、乙酸纖維素.等）、聚乙烯、聚醯胺（如尼龍）、 含氟碳型樹脂（例如拿非昂（Nafion)族樹脂，具有磺酸官能 基，購自杜邦公司）、賽璐芳、濾紙以及包含前述至少一種 材料的組合。分隔件16也包含添加劑及/或塗層例如丙烯酸 系化合物等讓其對電解液更為可濕潤及可滲透。 某些具體實施例中，分隔件包含帶有電解液如氫氧陰 離子傳導性電解液之薄膜結合於其中。薄膜由於下列因素

A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 16 580778 A7 _ ___B7 _ 五、發明説明（Η ) 具有氫氧陰離子傳導性質：物理特性（例如多孔性）可支持 氫氧陰離子來源例如含明膠的驗性材料；分子結構支持氫 氧陰離子來源如水性電解液；陰離子交換性質如陰離子交 換膜；或一或多種此等特性的組合可提供氫氧陰離子來源。 例如分隔件包含具有可支持氫氧陰離子來源之物理 特性（如多孔性材料）如含明膠之鹼性溶液塗覆於前述習知 分隔件上。例如多種可提供離子傳導介質之分隔件述於： 美國專利案第5,250,370號，名稱「可變面積動態蓄電池」， Sadeg M. Faris，核發日期1993年10月5日；美國專利申請 案第08/944,507號，申請日1997年10月6日，名稱「使用金 屬空氣燃料電池蓄電技術發電之系統及方法」，Sadeg M. Faris，Yuen-Ming Chang，Tsepin Tsai及Wayne Yao ;美國 專利申請案第09/074,337號，申請日1998年5月7日，名稱 「金屬空氣燃料電池蓄電系統」，Sadeg Μ· Faris及Tsepin Tsai ;美國專利申請案第09/1 10,762號，申請日1998年7月3 日，名稱「採用金屬燃料帶及低摩擦力陰極結構之金屬-空氣燃料電池蓄電系統」，Sadeg M· Faris，Tsepin Tsai， Thomas J· Legbandt，Muguo Chen及Wayne Yao ;美國專利 申請案第6,190,792號，核發日期2001年2月20日，名稱「用 於金屬空氣燃料電池蓄電系統之離子傳導性帶狀結構及其 製造方法」，Sadeg M. Faris，Tsepin Tsai，Thomas J. Legbandt，Wenbin Yao及 Muguo Chen ;美國專利申請案第 09/1 16,643號，申請日1998年7月16日，名稱「採用放電及 再充電金屬燃料卡裝置之金屬-空氣燃料電池蓄電系統」， 17 (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) A4規格（210 X 297公釐） m 580778 A7 -----_ B7 五、發明説明（16 ) — ~ -- 〇.1 %至約5 〇 %且較佳約2 %至約1 〇 %。 ;氮氧陰離子傳導膜作為分隔件之其它具體實施例 中提ί、種刀子結構其支持氫氧陰離子來源如水性電解 液此種膜合所需，原因在於於自行支持之固態結構可獲 得水性電解液之傳導性效果。某些具體實施例中，分隔膜 可由聚二物料與電解液的複合材料製造。聚合物料分子結 構支持電解液1聯股線及/或聚合物股線用來維持電解 液。 於傳導性分隔件之一具體實施例中，$合物料如聚乙 稀基氯(PVC)歧（環氧乙烧)(PEQ)與氫氧陰離子來源整合 一體形成為厚膜。第一配方中，丨莫耳氫氧化鉀及01莫耳 氯化鈣溶解於60亳升水及40毫升四氫腺喃（THF)2混合溶 液。氯化辦作為吸濕劑。隨後添加1莫耳pE〇至混合物。第 二配方使用與第一配方的相同材料但以PVc取代PEO。溶 液呈厚膜澆鑄（或塗覆）於基板上，如聚乙烯醇（PVA)型塑膠 材料上。可使用其它表面張力高於膜材的基板材料。當混 合溶劑由施用的塗層蒸發去除時，離子傳導性固態膜（亦即 厚膜）形成於PVA基板上。，由PVA基板上剝除固態膜，形成 固態離子傳導厚膜或薄膜。使用前述配方，可形成厚度於 約0.2至約0·5毫米範圍之離子傳導膜。 其它適合作為分隔件之傳導膜之具體實施例之進一 步細節述於：美國專利申請案第09/259,068號，名稱「固 態凝膠膜」，申請人Muguo Chen，Tsepin Tsai，Wayne Yao， Yuen-Ming Chang，Lin-Feng Li及Tom Karen，申請日 1999 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4规格（210X297公楚） -19 - (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 374 580778 A7 _ B7___ 五、發明説明（Π ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 年2月26曰；美國專利申請案第09/482,126號，名稱「可再 充電式電化電池之固態凝膠膜分隔件」，申請人Tsepin Tsai，Muguo Chen及Lin-Feng Li，申請日 2000年 1 月 11 日； 美國專利申請案第09/943,053號，名稱「聚合物基體材 料」，申請人Robert Callahan，Mark Stevens及 Muguo Chen， 申請曰2001年8月30,曰以及美國專利申請案第09/942,887 號，名稱「結合聚合物基體材料之電化電池」，申請人Robert Callahan，Mark Stevens及 Muguo Chen，申請曰 2001 年 8 月 30曰；全部以引用方式併入此處。 某些具體實施例中，用作為分隔件的聚合物料包含一 或多種選自水溶性烯屬未飽和醯胺及酸之組群之單體以及 視需要地水溶性或水可溶脹性聚合物之聚合產物。聚合產 物可形成於擔體材料或基板上。擔體材料或基板可為但非 限於梭織或非織物例如聚烯、聚乙烯醇、纖維素或聚醯胺 如尼龍。電解液可於前述單體聚合前或聚合後添加。例如 一具體實施例中，電解液可於聚合前添加至溶液，該溶液 含有單體、視需要使用之聚合引發劑以及視需要使用之加 強元體，而電解液於聚合後仍然嵌置於聚合物料。另外， 聚合可未使用電解液進行，隨後包括電解液。水溶性烯屬 未飽和醯胺及酸單體包括亞甲基貳丙烯醯胺，丙烯醯胺， 甲基丙稀酸，丙稀酸，1 -乙稀基-2-吼p各°定ϊ同’ N-異丙基丙 烯醯胺，反丁烯二醯胺，反丁烯二酸，N，N-二甲基丙烯醯 胺，3,3-二甲基丙烯酸及乙烯基磺酸鈉鹽，其它水溶性烯 屬未飽和醯胺及酸單體或包含至少一種前述單體的組合。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4规格（210X297公爱） -20 - 580778 A7 I五、發日^^7^ 一 " ^ 水/谷性或水可溶脹聚合物其用作為加強元體包括聚颯（陰 離子性）’聚（4-苯乙烯磺酸鈉），羧甲基纖維素，聚（苯乙烯 嶒酸-共聚-順丁烯二酸）鈉鹽，玉米澱粉，任何其它水溶性 或水可4脹聚合物或包含至少一種前述水溶性或水可溶脹 ♦合物的組合。加強元體的添加可提升聚合物結構的機械 強度。視需要地，交聯劑如亞甲基貳丙烯醯胺，伸乙基貳 丙烯醯胺，任一種水溶性N，N，_亞烷基_貳（烯屬未飽和醯 胺），其匕父聯劑或包含至少一種前述交聯劑的組合。也包 括聚合引發劑如過硫酸銨，鹼金屬過硫酸鹽及過氧化物， 其它引發劑或包含至少一種前述引發劑的組合。又，引發 劑可組合基團產生方法如照射使用，包括例如紫外光、χ 光、珈瑪射線等。但若只需照射即足夠有利引發聚合反應， 則無需添加化學引發劑。 種形成聚合物料之方法中，選用之織物可浸泡於單 體溶液（含或未含離子物種），經過溶液塗覆後的織物被冷 卻，以及視需要地添加聚合引發劑。單體溶液可藉加熱聚 纟，以紫外光、㈣射線、χ光、電子束或其組合照光聚 合，其中產生聚合物料。，當離子物種含括於聚合溶液時氫 氧陰離子（或其它離子）於聚合後留在溶液内。進一步，當 聚合物料不含離子物種時例如可藉將聚合物料浸泡於離子 溶液而添加。聚合通常係於室溫至約13(rc之溫度進行，但 較好於約说至約1()代之升高溫度進行。視需要地，聚: T使用照光結合加熱進行。另外，聚合反應也可單獨藉照 *而未升高各種組成分之溫度進行，此等選擇係依據照射 378本紙張尺度翻巾關緖準（⑽）A4規格（21GX297公釐)— ------

壽… (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •、一-T— 580778 A7 五、發明^ ^ 輪射強度决疋。可用於聚合反應之輻射類別例如包括但 #限於紫外光、珈瑪射線、χ光、電子束或其組合。為了 ㉟制膜厚度，塗覆後之織物於聚合前置於適當模具内。另 k覆以單體〉谷液之織物可置於適當薄膜如玻璃與聚伸 乙基對笨一甲酸酯（pET)薄膜間。薄膜厚度之改變對熟諳技 藝人士而言基於薄膜用於特定應用之效果顯然易知。某些 *體實施例中，例如用於由空氣分離氧氣，厚膜或分隔件 之厚度為約0.1毫米至約0.6毫米。由於實際傳導介質留在 水溶液内的聚合物主幹内部，故厚膜之傳導性可媲美液態 電解液之傳導能力，液態電解液之傳導能力於室溫顯然 向。 分隔件又有其它具體實施例中，採用陰離子交換膜。 陰離子父換膜之若干範例係基於包含第四銨鹽結構官能基 之有機聚合物；強鹼聚苯乙烯二乙烯基苯交聯第I型陰離子 父換劑；弱鹼聚苯乙烯二乙烯基苯交聯陰離子交換劑；強 鹼/弱鹼聚苯乙烯二乙烯基苯交聯第Π型陰離子交換劑；強 鹼/弱鹼丙烯酸系陰離子交換劑；強鹼全氟胺化陰離子交換 切，天然陰離子交換劑如，某些黏土；及包含至少一種前述 材料的組合及攙合物。陰離子交換物料之進一步細節例如 述於美國臨時專利申請案第60/307,312號，名稱「陰離子 父換物料」，申請人Muguo Chen及Robert Callahan，申請曰 001年7月23曰，以引用方式併入此處。適當陰離子交換膜 之另一例之進一步細節述於美國專利第6，183,914號，以引 用方式併入此處。厚膜包括以銨為主的聚合物包含（a)具烷 377本紙張尺家標準（CNS) A4規格⑵GX297公_ —-

------------0^',:: (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、·^τ— 580778 A7 -------- --B7____ 五、發明説明（20^ —'" - 基第四録鹽結構之有機聚合物；⑻含氮雜環系錢鹽；及⑷ 氣氧陰離子來源。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如前文參照第2圖所示，-具體實施例中，分隔件116 整合殼體120形成。但也可採用其它組態。例如分隔件ιΐ6 可黏著於或設置成與殼體12〇之一或多個表面作離子接 觸，其中該殼體包含開口或具有足夠孔隙度俾允許陽極與 陰極間作流體及離子轉運。 此外，可採用多個分隔件例如一分隔件於陽極殼體 U0及一分隔件於陰極。此種組態於可補給燃料電池特別合 所需，原因在於當陽極殼體120被插入及拔出時，陰極維持 叉到保護，於插入及拔出期間陽極殼體120内部之陽極糊維 持完整。 参· 第3圖為電化電池310之另一具體實施例之示意圖，該 電化電池包含陽極312於殼體320、陰極314、及分隔件316 設置於殼體320之一面上毗鄰陰極314。此外，界面層318 係設置於分隔件316與陰極314間且與分隔件316及陰極314 作離子接觸。陽極312包含電流集極322及陽極糊324。電流 集極322置於陽極室内，陽極糊324填裝於陽極室内。 界面318通常包含凝膠材料施用於分隔件316及/或陰 極314之至少一主面上。另外，界面318包含額外膜或分隔 件（圖中未顯示）帶有凝膠材料於其上，該凝膠材料可與分 隔件3 16相同或相異且可施用於陰極。凝膠包含離子傳導材 料，例如含膠凝劑之鹼性溶液。鹼性溶液包含氫氧化卸或 鼠氧化納寺溶液。通常溶液之驗濃度為約5 %至約5 5 %驗， π本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） S / δ 23 580778 A7 B7 五、發明説明（23 含陽極412於陽極殼體420,陰極414及分隔件416。界面418 設置於分隔件416與陰極414間且與其作離子接觸。陽極412 包含電流集極422及陽極糊424。電池殼體426設置而罩住電 池之各個組件。空氣部分428例如包含一或多層鑽孔或多孔 材料層可設置而此鄰陰極414,通常係提供空氣給陰極，視 需要地賦予結構完整，性。此等層包含例如梭織、非織或多 孔塑膠材料等材料。空氣部分包含足夠孔隙度可容納適量 空氣來與陰極414反應。 現在參照第5圖顯示可再充電式金屬空氣電池51〇。電 池510包括陽極512及陰極514作離子接觸。又，充電電極515 係設置成與陽極512作離子接觸，與陰極514以分隔件516 作電隔離以及與陽極512以分隔件517作電隔離。由於存在 有充電電極515，故陰極514可為單功能電極，例如配方用 於放電，而充電電極515配方用於充電。操作時，與充電電 極515作離子接觸而被耗用掉的陽極材料（亦即氧化後的金 屬）當跨充電電極5 15以及被耗用掉的陽極材料施加電源 (例如高於2伏特用於金屬-空氣系統）時，被耗用的陽極材 料被轉成新鮮陽極材料（亦即金屬）及氧。充電電極515可包 含導電結構例如網狀、多孔板、金屬發泡體、長條、線、 板或其它適當結構。某些具體實施例中，充電電極515為多 孔俾允許離子移轉。充電電極5 15可由多種導電材料製成包 括仁非限於鋼、含鐵材料如不鏽鋼、鎳、鉻、鈦等及包含 孔 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂— 至少一種前述材料的組合及合金。適當充電電極包括多 金屬如鎳發泡體金屬。

580778 A7 B7 五、發明説明（24 當然須瞭解此處所述陽極結構充電T配合外部專用 再充電電m另外，於陽極放電後，殼體可被移除， (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 以機械方式更換设體内部的陽極糊。用過的陽極糊可藉再 充電而重新被轉化。 -、可| 現在參照第6圖，說明單極性電池結構61〇，顯示陽極 結構612由陰極結構614移除。陽極結構612包括分隔件616 附著於设體620。切除部分顯示殼體内部之格栅結構66〇俾 提高陽極結構612之機械完整性，以及進一步延長使用壽 命。當然，格栅結構660之容積可配合而允許容納適量陽極 糊（第6圖未顯示）於殼體62〇内部。陰極結構614包括支架 670’其有一頂部682其組態概略可接納陽極結構612。空氣 陰極部（其中一者顯示於第6圖）673設置於陰極結構614之 對側。陰極部分673例如可藉模製或黏著或以其它方式牢固 固定至陰極結構614而整合一體成形於支架670内部。進一 步於陰極結構614設置陰極電端子678，其電連接陰極電流 集極（圖中未顯示）。毗鄰於空氣陰極部673為空氣管理結構 676。通常空氣管理結構676允許經過控制之氣流流過電池 61〇之空氣陰極部673，也，允許透過其中設置之開口而流至 田比鄰電池之空氣陰極部。 陽極結構612通常包括導電架690、一對金屬燃料支持 結構或格栅660以及頂部密封部694。導電架690係配置成概 略如同開放矩形，具有電端子668由部分開放矩形伸出。所 示頂密封部694為楔形結構。此點特別可用於例如頂封694 由彈性材料製成之案例，如此當插入陰極結構614内部時形 m 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 27 五、發明説明（25) 成氣密封。分隔件616係設置於金屬燃料材料及對應格柵 660上方俾電隔離金屬燃料與空氣陰極ns、ι75。 一種組裝陽極之方法包括：黏著箔於導電架69〇兩 側；展開預定量金屬燃料糊於箔上（其中該量經選定而提供 預定電池容量，同時當電池組裝時與空氣陰極維持足夠距 離）；格柵660於金屬燃料材料上加壓；以及黏著分隔件616 至格柵。較佳具體實施例中，分隔件616黏著於格柵之互連 部用於提升結構完整性，也提供Η加驗合俾防止於電 化反應期間若金屬燃料糊膨脹時分隔件離層。又另一種組 裝陽極之方法，可壓縮件於附著電流集極箔之前置於導電 架之開放部分上。如此提供電化反應㈣陽極材料膨服時 的容積配合。 此處所述電化電池可提供多項效果包括但非限於：防 止電解液滲漏；（例如於至少5G亳安培/平方厘来且較佳至 少100毫安培/平方厘米下可補給燃料至少2次，較佳至少5 次及更佳至少10次）；放電深度（D〇D)至少4〇%，較佳至少 60%及更佳至少8〇% ;燃料補給能力例如使用高於約〇·6伏 特’較佳南於約0.8伏特之電壓可得電流密度高達約2〇〇毫 安培/平方厘米且較佳約400毫安培/平方厘米。 又，此處詳加說明之金屬空氣電化電池之界面層（其也 可用於前文於發明背景部分敘述之其它可補給燃料電池， 特別使用固體卡或其它非可補給燃料電池，此處只需提升 導電性及濕潤能力）提供多種效果包括但非限於··改善電解 液與陰極間的離子接觸；增加分隔件黏著於陰極；增加陰 3«3 本紙張尺度適财關家群（CNS)峨格（21()><297公幻

中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） 580778 五、發明説明 / 極本身内部的黏著；降低可補給燃料電池之陽極與陰極間 的黏著及摩擦；以及提高電池輸出電壓，特別催化劑含括 於界面層時提高電池輸出電壓。 雖然已經顯示及說明較佳具體實施例，但未悖離本發 之精Ία及範圍可做出多種修改及取代。如此須瞭解僅藉 此舉例說明本發明而非限制性。 29 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

580778 A7 B7 五、發明説明（27 ) 元件標號對照 10…電化電池 426…電池殼體 12…金屬陽極結構 428…空氣部 14…氧陰極 510…可再充電式金屬空氣電池 16…分隔件 512…陽極 116···分隔件 514…陰極 120…殼體 515…充電電極 310···電化電池 516…分隔件 312…陽極 517…分隔件 314…陰極 610…單極電池結構 316···分隔件 612…陽極結構 318···界面層 614…陰極結構 320…殼體 616…分隔件 322···電流集極 620…格柵結構 324···陽極糊 670…支架 410···電化電池 673…空氣陰極部 412…陽極 676…空氣管理結構 444…陰極 678…陰極電氣端子 416···分隔件 668…電氣端子 418···界面層 682…頂部 420…殼體 690…導電框 422···電流集極 694…頂封部 424···陽極糊 173，175…空氣陰極 (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) A4規格（210X297公釐） 30 385

Claims (1)

1. 580778 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 h —種金屬空氣電化電池之陽極室，該金屬空氣電化電池 包該陽極室及一種陰極結構，該陽極室包含一殼體其組 悲及其維度可盛裝定量陽極糊，該陽極糊包括可耗用之 金屬粒子、一種膠凝劑及一種鹼，以及一分隔件附著於 該殼體之至少一表面，其中該陽極室之組態及維度可用 於移除以及插入陰極結構内部。 2·如申請專利範圍第丨項之陽極室，其中該金屬粒子係選 自鋅、鈣、鎂、含鐵金屬、鋁及包含至少一種前述金屬 之組合及合金組成的組群之材料。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 3·如申請專利範圍第1項之陽極室，其中該膠凝劑係選自 交聯聚丙烯酸、羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、明 勝、聚乙稀醇、聚（環氧乙烧）、聚丁基乙烯醇及包含至 少一種前述膠凝劑之組合及攙合物組成的組群。 4. 如申請專利範圍第丨項之陽極室，其中該膠凝劑為交聯 聚丙烯酸。 5. 如申請專利範圍第4項之陽極室，其中該交聯聚丙烯酸 係選自聚丙烯酸鉀鹽、聚丙烯酸鈉鹽、具有重量基準平 均分子量約3,000,000之聚丙烯酸、具有重量基準平均 分子量約4,000,000之聚丙烯酸及至少一種前述膠凝 之組合及攙合物組成的組群。 6· 種金屬空氣電化電池，包含如申請專利範圍第1項 陽極室，該電池包含： 一陽極室，其包括一殼體其組態及其維度可盛裝 量陽極糊，該陽極糊包括可耗用之金屬粒子、一種膠 劑 之 定 凝 訂丨 麟- 本紙張尺度翻中國國家標準（CNSU4規格U10X297公釐） 31 種鹼，以及一分隔件附著於該殼體之至〜 面；以及 ^ I 一陰極結構，其組態及維度可接納陽極室，包括至 ^ -活性陰極部分，t陽極室被插人陰極結構内部時該 丨生陰極部分經由分隔件而與陽極糊作彼此連通， >、中忒陽極室之組態及維度可由陰極結構移除及 插入陰極結構内部。 •申明專利範圍第6項之金屬空氣電化電池，進一步包 '個充電電極其係與陽極室作離子連通。 •如申睛專利範圍第6項之金屬空氣電化電池，進一步包 6 一離子傳導界面介於該分隔件與活性陰極部分間。 9.如申請專利範圍第8項之金屬空氣電化電池，其中該界 面包含一種離子傳導材料以及一種催化劑。 m 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 X 297公釐） 32 580778 A7 B7 極 粉 池 五、發明説明（ 第91104645號專利申請案發明說明書修j:頁92年11^1宏日 金屬空氣電化電池有無數優於傳統以氫為主的燃料 電池之優點。特別金屬空氣電化電池之能量供應實質不會 耗盡，原因在於其燃料例如鋅的蘊藏量豐富可呈金屬或金 屬氧化物形式存在。又，太陽能、水力發電或其它形式的 能量可用來將金屬由金屬氧化物產物轉回金屬燃料形式。 金屬空氣電化電池燃料可為固態形式或糊形式，因此通常 安全且容易處理及儲存。氫-氧電化電池使用甲烷、天然氣 或液化天然氣提供作為氫來源且可能排放出污染氣體，與 氫-氧電化電池相反，金屬空氣電化電池產生零排放。金屬 空氣燃料電池係於周圍溫度操作，而PEM氫-氧燃料電池典 型係於50°C至200°C溫度操作。通常金屬空氣電化電池可輸 送比習知燃料電池（低於0.8伏特）更高的輸出電壓（1-3伏 特” 金屬空氣電化電池之主要障礙之一係預防電解液典 型為液態之滲漏。另一項障礙係有關陽極的補給燃料。 已知實務製造鋅粉呈於凝膠之懸浮液形式製成的電 使用的凝膠包括電解液及膠凝劑呈直鏈形式例如澱 羧曱基纖維素（CMC)化合物等。 Viescou之美國專利第3,871，918號揭示一種電化電 包含鋅粉顆粒懸浮於電解液凝膠製成的電極。其它鋅 陽極係由粉狀鋅製成，粉狀鋅被燒結或濕潤及加壓成為 板。可經由將鋅顆粒維持於由丙烯醯胺、丙烯酸及亞曱基 貳丙烯醯胺聚合組成的凝膠來避免鋅的沈降作用。此種系 統無法補給燃料。進一步其中舉例說明之具體實施例係採 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇χ297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .訂— 五 發明説明 年月 第91104645號專利申請案發明說明書修 陰極與電解㈣俾保護氫·氧„電池之陰 到熱金屬鹵化物蒸氣的攻擊。 McEvoy之美國專利第4,585,71〇號教示施用膠凝材料 二於陰極活性層與分隔層間俾增強分隔件與陰極間的黏 著，藉此防止脫層且提供疏水陰極之電解液貯槽。 業界仍然需要有-種?文良之可補給燃料之金屬空氣 電化電池，特別為使用陽極糊作為耗材的金屬空氣電化電 池進纟，業界需要於金屬空氣電化電池特別可補給燃 料之金屬空氣電化電池介於陰極與陽極間之改良的界面。 發明概要___ 刚文討論及其它先前技藝之問題及缺點可藉由本發 明之若干方法及裝置予以克服或改善，此等方法或裝置中 &供種可補給燃料之陽極結構其含有金屬空氣電化電池 用之陽極糊。該陽極糊包含金屬粒子、膠凝劑、及鹼。用 過的陽極結構可於放電後移除。隨後陽極結構經充電而將 氧化後的金屬轉成可耗用的金屬燃料，或陽極結構以機械 方式排空然後再裝滿新鮮金屬燃料糊。 則文討論及其它本發明之特色及優點對熟諳技藝人 士由後文詳細說明及附圖將更容易明暸。 圖式之簡單說明 無數其它本發明之優點及特色由後文較佳具體實施 例之詳細說明連同附圖研讀將顯然自明，附圖中： 第1圖為金屬空氣電化電池之一具體實施例之示意 圖； 本紙張尺度適用中國國表標準（CNS) A4規格（210 X 297公爱） 580778 A7

   第91104645號專利申請案發明說明書修正頁92年11月14曰 Sadeg M. Faris，Tsepin Tsai，Wenbin Yao及Muguo Chen ; 美國專利申請案第09/268,150號，申請日1999年3月5曰， 名稱「活動式陽極燃料電池組」，申請人Tsepin Tsai及 William Morris ;美國專利申請案第09/526,669號，申請曰 2000年3月15曰「活動式陽極燃料電池組」，Tsepin Tsai， William F_ Morris，各案皆以引用方式併入此處。 電解液（於此處分隔件之任一種範圍内，或通常呈液體 於電池結構内部）通常包含離子傳導性材料俾允許金屬陽 極與陰極間的離子傳導。電解液通常包含氫氧陰離子傳導 性材料如KOH，NaOH，LiOH，RbOH，CsOH或包含前述 至少一種電解液介質的組合。較佳具體實施例中，氫氧陰 離子傳導性材料包含氫氧化鉀。特別電解液包含水性電解 液具有約5%至約55%離子傳導性材料濃度，較佳約10%至 約50%及更佳約30%至約40%離子傳導性材料濃度。 分隔膜之膠凝劑可為任一種膠凝劑其含量足以提供 材料的預定稠度。膠凝劑可為交聯聚丙烯酸（PAA)如卡玻 波族交聯聚丙烯酸（例如卡玻波675)，購自（BF固力奇公司） 北卡羅那州夏洛特、阿可索伯G1購自聯合膠體有限公司 (英國西約克夏）及PAA鉀鹽及鈉鹽，具有重量基準平均分 子量約2,000,000至約5,000,000，較佳約3,0〇〇,〇〇〇或約 4,000,000 ;羧甲基纖維素（CMC)例如購自亞力胥化學公 司，威斯康辛州密瓦基；羥丙基甲基纖維素；明膠；聚乙 烯醇（PVA);聚（環氧乙烷）(PEO);聚丁基乙烯基醇（PBVA); 包含至少一種前述膠凝劑之組合等。通常膠凝劑濃度為約 18 (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) A4規格（210X297公釐） 五、發明説明（21) 第91104645號專利申請案發明說明書修正^2毒丄 較佳約15%至約45%鹼及更佳約30%至約45%鹼。 膠凝劑可為交聯聚丙烯酸如參照陽極糊所述之交聯 聚丙烯酸或其它膠凝劑。此等膠凝劑包括但非限於卡玻波 族父聯聚丙烯酸（例如卡玻波675)，阿可索伯G1，聚丙稀酸 之鉀及納鹽’ CMC，羥丙基曱基纖維素，明膠；pva，ΡΕΟ， PBVA等及包含至少一種前述膠凝劑的組合。通常溶液所含 膠凝劑濃度為約0.1%至約50%膠凝劑，較佳約1%至約2〇% 膠凝劑及更佳約2%至約5%膠凝劑。 含括界面318，可克服或將先前技藝的缺陷減至最 低，先則技藝需要活化程序。特別界面3 1 §允許電池31 〇於 預疋電流位準操作而無需一段低電流活化時間。藉由使用 凝膠材料，空氣陰極變得更可潤濕，因此降低空氣陰極與 電解液間的阻抗，改進陰極與電解液間的離子接觸。如此 可達成彼此接觸同時將陰極滲漏以及陰極溢流減至最低或 完全消除。雖然不欲受特定理論所限，但相信界面318可作 為架橋劑來濕潤陰極表面。 又，陰極本身之界面黏著可被改善（例如陰極粒子由表 面離層或填裝疏鬆），以及改善陰極與分隔件間的黏著如此 減少或防止離層。 此外’界面318容易補給燃料。凝膠材料作為插入及 拔出其中含陽極糊之陽極殼體的潤滑劑，減少陽極殼體與 陰極間黏著或摩擦的可能或較佳防止黏著或摩擦。 界面318之凝膠進一步包含催化劑材料1催化劑材 料依據界面318接觸之電極而定可有不同。如第塌所示， 本舐張尺度適用中國國家標準(cns)A4—(2】0X297^

   580778 A7 ________B7 五、發明説明（22) I | 车 第91104645號專利申請案發明說明書修▲頁92 ^ινφιξ^ 界面318接觸陰極314 ;因此適當視需要使用之催化劑材料 包括但非限於：活性碳，錳鹼性化合物如錳酸鉀（KMn〇4)， 錳氧化物（Mn01+x，其中x為0至1}，錳鑭鳃礦（KMn〇4)如鑭 /錄/猛氧化物（例如Ι^χ8Γι_χ)γΜη03，其中X為約〇至約1Ay 為約0.75至約1例如其中x=0.8sy=〇 98)，鈷或錳巨環化合 物如四甲氧酚咄咯紫質（CoTMPP)，酞花氰鈷（c〇Pc)，尖晶 石化合物如MnC〇2〇4，姑鑭錄礦如鑭/魏/始氧化物（例如 LaxSi^JCoO3，其中x為約〇至約為約〇·75至約丨例如其 中χ=0·5及y=l);銀及鉑包括鉑與碳稀釋劑的組合（例如約 〇.1%至約20%鉑/瓦肯（乂此&11)乂(：-72(購自卡伯特(^1)〇〇公 司，喬治亞州亞發瑞塔））；以及包含至少一種前述催化劑 | 材料的組合。 含括一或多種適當催化有效量之催化劑，可提升陰極 效能特別放電電壓。雖然不欲受特定理論所限，但相信前 述方程式（3)如下改寫為方程式（5)之陰極反應遵循一種機 轉，其中氧透過根據方程式（6)及（7)之步驟的中間過氧氫離 子而被轉成氫氧陰離子。 02 + 2H20 + 4e->40H' (5) 可能的機轉 〇2 + H20 + 2e~>H02V+ OH' (6) Η02· + Η20+ 2e->30H- (7) 基於此種機轉，前述界面318内部之催化劑可加速此 等步驟。 第4圖為電化電池410之額外具體實施例之示意圖，包 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公爱） _ 25 _

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