專利名稱：電池陰極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池。
電池，如堿性電池，通常用作電能源。一般地，電池包含負(fù)極(陽極)和正極(陰極)。陽極包含可以被氧化的活性材料(例如鋅顆粒)；和陰極包含可以被還原的活性材料(例如二氧化錳)。陽極活性材料能夠還原陰極活性材料。為防止陽極活性材料與陰極活性材料直接反應(yīng)，電極通過隔膜(separator)彼此電絕緣。
當(dāng)電池在裝置如蜂窩式電話中用作電能源時(shí)，使電極電接觸，使得電子流過裝置并允許發(fā)生各自的氧化和還原反應(yīng)以提供電能。與電極接觸的電解質(zhì)包含離子，該離子流過電極之間的隔膜以維持放電過程中整個(gè)電池的電荷平衡。
在一個(gè)方面，本發(fā)明的特征為一種具有陰極的電池，該陰極包含CuxMyOzXt作為陰極活性材料，其中M是金屬，X包含一種或多種鹵化物和/或硝酸根，x+y＝6.8-7.2，并且選擇z和t以便提供具有+2或更大的形式氧化態(tài)的銅。在一些實(shí)施方案中，陰極不僅包含CuxMyOzXt而且包含一種或多種第二陰極活性材料，如氧化銅(CuO)，氧化亞銅(Cu2O)，二氧化錳(MnO2)，和/或羥基氧化鎳(NiOOH)。陰極包含CuxMyOzXt的電池相對于陰極不包含CuxMyOzXt的電池(例如陰極僅包含CuO和/或Cu2O作為陰極活性材料的電池)顯示出增強(qiáng)的電化學(xué)性能(例如容量、開路電壓和/或閉路電壓)。此外，包含CuxMyOzXt的陰極相比不包含CuxMyOzXt的陰極可具有較高的電導(dǎo)率。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明的特征為一種原電池，該原電池包含外殼、外殼內(nèi)的陽極、外殼內(nèi)的陰極和堿性電解質(zhì)。陰極包含一種陰極活性材料(例如CuO，MnO2，NiOOH)和另一種包含CuxMyOzXt的陰極活性材料，其中M是金屬，X包含一種或多種鹵化物和/或硝酸根，x+y為約6.8-約7.2，并且選擇z和t以便銅在CuxMyOzXt中具有+2或更大的形式氧化態(tài)。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明的特征為一種電池，該電池是一種閉路系統(tǒng)并且包含外殼、外殼內(nèi)的陽極、外殼內(nèi)的堿性電解質(zhì)和外殼內(nèi)的陰極。陰極具有包含CuxMyOzXt的陰極活性材料，其中M是金屬，X包含一種或多種鹵化物和/或硝酸根，x+y為約6.8-約7.2，并且選擇z和t以便銅在CuxMyOzXt具有+2或更大的形式氧化態(tài)。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明的特征為一種具有陰極活性材料的陰極，該陰極活性材料包含低于約40wt％的CuxMyOzXt，其中M是金屬，X包含一種或多種鹵化物和/或硝酸根，x+y為約6.8-約7.2，并且選擇z和t以便銅在CuxMyOzXt具有+2或更大的形式氧化態(tài)。
實(shí)施方案可包含一個(gè)或多個(gè)下列特征。
M可以是銦，鎵，砷，鈧，釔，鉍，鈮，鈣或鑭系元素。
X可以是氯或硝酸根。
在一些實(shí)施方案中，x+y可以是約6.8。在某些實(shí)施方案中，x+y可以是約7.2。
銅在CuxMyOzXt中可具有+2.w的形式氧化態(tài)，其中+2.w是+2.0至+2.4(例如為+2.2至+2.4)。
CuxMyOzXt可以是CuxInyOzClt。CuxMyOzXt可以是Cu6InO8Cl。
陰極活性材料可包含低于約35wt％(例如低于約30wt％，低于約25wt％，低于約20wt％，低于約15wt％，低于約10wt％，低于約5wt％，低于約2wt％，低于約1wt％)的CuxMyOzXt。
陰極活性材料可包含高于約70wt％(例如高于約80wt％，高于約90wt％，高于約95wt％，高于約99wt％)的CuxMyOzXt。
陰極活性材料可包含低于約10wt％的石墨(例如低于約5wt％的石墨)。
陰極活性材料可包含低于約2wt％的碳纖維(例如低于約0.5wt％的碳纖維)。
陰極活性材料可進(jìn)一步包含氧化銅(例如CuO或Cu2O)，二氧化錳，或羥基氧化鎳。
陰極活性材料可包含低于約20wt％的CuxMyOzXt和高于約80wt％的氧化銅，二氧化錳或羥基氧化鎳。
陰極可具有大于約260mAh/g的庫侖容量(例如大于約450mAh/g)。
陰極活性材料可具有低于約1歐姆·厘米的電阻率(例如低于約10-2歐姆·厘米)。
電池可具有大于約1.2伏特的開路電壓(例如大于約1.5伏特)。
當(dāng)負(fù)載為1mA/g陰極活性材料時(shí)，電池可具有大于約1.4伏特的閉路電壓。當(dāng)負(fù)載為10mA/g陰極活性材料時(shí)，電池可具有大于約1伏特的閉路電壓。
陽極可包含鋅。
電解質(zhì)可以是堿性電解質(zhì)。
本發(fā)明的其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將由附圖、說明書和權(quán)利要求書體現(xiàn)。


圖1是電池實(shí)施方案的剖視圖。
圖2是CuO的部分X-射線光電子譜。
圖2A是Cu6InO8Cl的部分X-射線光電子譜。
圖3是說明CuO和Cu6InO8Cl電極的放電曲線的曲線圖，以0.02毫伏/秒的恒定掃描速率在溢流電池(flooded cell)中動電位(potentiodynamically)放電。
圖4是說明Cu6InO8Cl，CuO，MnO2和NiOOH的放電曲線的曲線圖，以110mA/g的恒定施加電流在溢流電池中靜電流(galvanostatically)放電。
圖5是說明高功率電解MnO2(曲線c)，CuO(曲線d)，90wt％電解MnO2和10wt％Cu6InO8Cl共混物(曲線b)以及90wt％CuO和10wt％Cu6InO8Cl共混物(曲線a)的放電曲線的曲線圖，以10mA/g的恒定施加電流在溢流電池中靜電流放電。
圖6是說明高功率電解MnO2(曲線a)，CuO(曲線d)，90wt％電解MnO2和10wt％Cu6InO8Cl共混物(曲線b)以及90wt％CuO和10wt％Cu6InO8Cl共混物(曲線c)的放電曲線的曲線圖，以110mA/g的恒定施加電流在溢流電池中靜電流放電。
圖7是說明具有100％CuO作為陰極活性材料的陰極以及具有90％CuO和10％Cu6InO8Cl作為陰極活性材料的陰極的脈沖電流對負(fù)載電壓的曲線圖。
圖8是說明具有包含CuO以及90wt％CuO和10wt％Cu6InO8Cl共混物的陰極的新AA電池的極化曲線的曲線圖。
參見圖1，電池或電化學(xué)電池10具有圓柱形外殼18，該外殼包含陰極12、陽極14以及陰極12和陽極14之間的隔膜16。陰極12包含陰極活性材料，陽極14包含陽極活性物質(zhì)。電池10還包含集電器20，密封件22，和金屬頂蓋24，其作為電池的負(fù)端。陰極12與外殼18接觸，和電池10的正端在與電池的負(fù)端相對的端部。電解質(zhì)分散于整個(gè)電池10。
陰極活性材料優(yōu)選包含銅金屬鹵氧化物，銅金屬含氧硝酸鹽(oxynitrate)，或包含銅金屬鹵氧化物和銅金屬含氧硝酸鹽兩者的銅金屬化合物。優(yōu)選地，陰極活性材料包含CuxMyOzXt，其中“M”是金屬，“X”包含一種或多種鹵化物和/或硝酸根，x+y為約6.8-約7.2(例如約6.8，約7.0，約7.2)，并且選擇z和t以使得銅在CuxMyOzXt中具有+2或更大的形式氧化態(tài)。金屬“M”可以是過渡金屬(例如鈧，釔，鈮)，鑭系元素(例如鉺，鐿)，或主族金屬(例如銦，鎵，砷，鉍，鈣)?！癤”可包含氯，氟，溴，碘，硝酸根，或一種或多種鹵化物和/或硝酸根的結(jié)合。銅在CuxMyOzXt中的形式氧化態(tài)可以大于+2(例如+2.33)。在一些實(shí)施方案中，銅在CuxMyOzXt中可具有+2.w的形式氧化態(tài)，其中+2.w為+2.0至+2.4(例如+2.2至+2.4，例如+2.3)。
在某些實(shí)施方案，CuxMyOzXt是CuxMyOzClt。例如，CuxMyOzXt可以是Cu6InO8Cl。陰極活性材料可包含多種金屬(例如Cux(In，Ga)yOzXt)，和/或鹵化物和硝酸根的結(jié)合(例如CuxMyOz(Cl，(NO3))t)和/或多種鹵化物和硝酸根的結(jié)合(例如CuxMyOz(Cl，F(xiàn)，(NO3))t)。
在一些實(shí)施方案中，陰極12的陰極活性材料包含約0.1wt％-約100wt％的CuxMyOzXt。例如，陰極活性材料可包含大于約0.1wt％(例如大于約0.2wt％，大于約0.5wt％，大于約1wt％，大于約2wt％，大于約5wt％，大于約10wt％，大于約15wt％，大于約20wt％，大于約25wt％，大于約30wt％，大于約35wt％，大于約40wt％，大于約45wt％，大于約50wt％，大于約55wt％，大于約60wt％，大于約65wt％，大于約70wt％，大于約75wt％，大于約80wt％，大于約85wt％，大于約90wt％，大于約95wt％，大于約99wt％，大于約99.9wt％)的CuxMyOzXt。作為選擇或另外地，陰極12的陰極活性材料可包含低于約100wt％(例如低于約99.9wt％，低于約99wt％，低于約95wt％，低于約90wt％，低于約85wt％，低于約80wt％，低于約75wt％，低于約70wt％，低于約65wt％，低于約60wt％，低于約55wt％，低于約50wt％，低于約45wt％，低于約40wt％，低于約35wt％，低于約30wt％，低于約25wt％，低于約20wt％，低于約15wt％，低于約10wt％，低于約5wt％，低于約2wt％，低于約1wt％，低于約0.5wt％，低于約0.2wt％)的CuxMyOzXt。在其中陰極活性材料包含低于約100wt％的CuxMyOzXt的實(shí)施方案中，剩余的陰極活性材料可包含至少一種其它類型的陰極活性材料(除了CuxMyOzXt)。例如，陰極12的陰極活性材料可包含約10wt％的CuxMyOzXt和約90wt％的CuO。
除了包含CuxMyOzXt，和在一些實(shí)施方案中，至少一種其它陰極活性材料之外，陰極12包含導(dǎo)電助劑和粘合劑。
導(dǎo)電助劑可以提高陰極12的電導(dǎo)率。導(dǎo)電助劑的實(shí)例是石墨(例如石墨顆粒)。在一些實(shí)施方案中，陰極12包含低于約10wt％(例如低于約9wt％，低于約5wt％，低于約2wt％，低于約1wt％)和/或大于約0.1wt％(例如大于約0.2wt％，大于約0.5wt％，大于約0.8wt％，大于約0.9wt％)的石墨。用于陰極12的石墨顆?？梢允侨魏斡糜陉帢O的石墨顆粒。顆粒可以是合成的或非合成的，并且它們可以膨脹的或非膨脹的。在某些實(shí)施方案，石墨顆粒是非合成的、非膨脹的石墨顆粒。在這些實(shí)施方案，石墨顆?？删哂械陀诩s20微米(例如約2微米-約12微米，約5微米-約9微米)的平均粒度，如使用SympatecHELIOS分析器所測量的。非合成、非膨脹的石墨顆?？梢再徸岳鏐razilian Nacional de Grafite(Itapecirica，MG Brazil(MP-0702X))。
另一個(gè)導(dǎo)電助劑的實(shí)例是碳纖維，如在申請日為2000年9月7日和名稱為“Battery Cathode”的共同轉(zhuǎn)讓的U.S.S.N.09/658042，和
公開日為2002年11月21日和名稱為“Battery Cathode”的U.S.公開專利申請No.US2002/0172867A1(它們均在此引入作為參考)中所公開的那些。在一些實(shí)施方案中，陰極12可包含低于約2wt％(例如低于約1.5wt％，低于約1wt％，低于約0.75wt％，低于約0.5wt％)和/或大于約0.1wt％(例如大于約0.2wt％，大于約0.3wt％，大于約0.4wt％，大于約0.45wt％)的碳纖維。
在一些實(shí)施方案中，陰極12包含約1wt％-約10wt％的一種或多種總的導(dǎo)電助劑。
粘合劑的實(shí)例包含聚乙烯粉末，聚丙烯酰胺，卜特蘭水泥和氟碳樹脂，如聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)。聚乙烯粘合劑的實(shí)例是以Coathylene HA-1681商品名出售的產(chǎn)品(購自Hoechst)。陰極12可包含例如約0.1wt％-約1wt％的粘合劑。
在其中陰極12包含CuxMyOzXt作為其僅有的陰極活性材料的實(shí)施方案中，陰極12可以通過在其它材料上配置(例如油漆，噴霧)CuxMyOzXt而制備。例如，CuxMyOzXt可以配置到絕緣基底和/或?qū)щ娦曰咨?。絕緣基底的實(shí)例包含玻璃珠，陶瓷粒料和多孔沸石。導(dǎo)電性基底的實(shí)例包含銅金屬和石墨。
在其中陰極12包含CuxMyOzXt和至少一種其它陰極活性材料的實(shí)施方案中，陰極12可以通過將CuxMyOzXt與另一種陰極活性材料(例如氧化銅)直接混合而制備。在其它實(shí)施方案中，陰極12可以通過將另一種陰極活性材料包含在與CuxMyOzXt的共混物中而制備，其中另一種陰極活性材料可以作為復(fù)合結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施方案中，CuxMyOzXt可以承載到另一種材料，如絕緣基底(例如玻璃珠，陶瓷粒料，多孔沸石)，電化學(xué)活性基底(例如CuO)，和/或?qū)щ娦曰?例如銅金屬，石墨)上。例如，CuxMyOzXt可以涂布在氧化銅材料上。在一些實(shí)施方案中，CuxMyOzXt可以使用溶膠-凝膠技術(shù)和/或?qū)uxMyOzXt從溶液中沉淀而施加到氧化銅上。
如上所述，在某些實(shí)施方案中，陰極12可包含CuxMyOzXt和至少一種其它陰極活性材料。其它陰極活性材料的實(shí)例包含銅氧化物(例如一氧化銅(CuO)，氧化亞銅(Cu2O))；銅氫氧化物(例如氫氧化銅(Cu(OH)2)，氫氧化亞銅(Cu(OH)))；碘酸銅(Cu(IO3)2)；AgCuO2；LiCuO2；Cu(OH)(IO3)；Cu2H(IO6)；含銅金屬氧化物或硫?qū)僭鼗铮汇~鹵化物(例如CuCl2)；和/或銅錳氧化物(例如Cu(MnO4)2)。銅氧化物可以是化學(xué)計(jì)量的(例如CuO)或非化學(xué)計(jì)量的(例如CuOx，其中0.5≤x≤1.5)。在一些實(shí)施方案中，陰極12除了CuxMyOzXt之外可包含約0.1wt％-約99.9wt％，優(yōu)選約30wt％-約50wt％，和更優(yōu)選約5wt％-約10wt％的一種或多種其它銅活性材料。這里提供的涉及陰極組合物的全部重量百分?jǐn)?shù)在電解質(zhì)分散后測定。僅涉及陰極活性材料的重量百分?jǐn)?shù)(而且不相對于整個(gè)陰極組合物)在電解質(zhì)分散前測定。
盡管已經(jīng)描述了銅材料，但是陰極12沒有必要僅包含銅材料。例如，陰極12可包含在體系中顯示低溶解度(例如約10-6摩爾/升-約10-1摩爾/升)的任何材料，其中該材料是該體系的一部分?？扇苄躁帢O材料或添加劑可以降低電池性能和儲存期限，因?yàn)閬碓从陉帢O材料或添加劑的溶解離子可以遷移進(jìn)入陽極并引起過早的電池?fù)p壞。在一些實(shí)施方案中，陰極12可包含氧化錳(例如MnO2，如EMD)；銀化合物(例如Ag2O，AgO)；高錳酸鹽(例如Ba(MnO4)2，AgMnO4)；氧化鎳；氧化鈷；和/或羥基氧化鎳(NiOOH)。
在一些實(shí)施方案中，陰極12可包含相對可溶性活性材料，如KMnO4和/或鐵酸鹽(例如K2FeO4，BaFeO4)。在此類實(shí)施方案，在可溶性活性材料和電池陽極之間有害的相互作用可以通過利用選擇性的和/或離子捕獲隔膜加以限制。隔膜描述于，例如，2003年10月9日申請的名稱為“Battery Separator”的U.S.專利申請No.10/682740，其在此引入作為參考。在某些實(shí)施方案，可溶性活性材料和電池陽極之間有害的相互作用可以通過構(gòu)造電池以使其具有儲備電池(reservecell)構(gòu)型(例如構(gòu)造電池為海水活化的)而加以限制。儲備電池描述于例如David Linden，Handbook of Batteries(McGraw-Hill，2d ed.1995)，Section III，Ch.6，其在此引入作為參考。在一些實(shí)施方案中，可溶性活性材料和電池陽極之間有害的相互作用可以通過向電池中添加可以與電池陽極相互作用形成陽極上的臨時(shí)保護(hù)薄膜的材料(例如鉻酸鹽，高錳酸鹽)而加以限制。該臨時(shí)薄膜可以保護(hù)陽極直到電池變?yōu)殡娀瘜W(xué)活性。
陰極12可具有比較高的庫侖容量。例如，在一些實(shí)施方案中，陰極12可具有大于約250mAh/g(例如大于約275mAh/g，大于約300mAh/g，大于約325mAh/g，大于約350mAh/g)和/或低于約610mAh/g(例如低于約600mAh/g，低于約500mAh/g，低于約450mAh/g，低于約400mAh/g)的庫侖容量。陰極的庫侖容量可以通過在溢流電池中進(jìn)行低-速率放電而測量，如在Karl V.Kordesch，Batteries，Vol.1 Manganese Dioxide，(Marcel Dekker，Inc.New York，1974)，p.390，F(xiàn)ig.3中所描述的。
作為選擇或另外地，陰極12的陰極活性材料可具有比較高的電導(dǎo)率。例如，在一些實(shí)施方案中，陰極活性材料可具有大于約10-2歐姆-1厘米-1(例如大于約5×10-2歐姆-1厘米-1，大于約10-1歐姆-1厘米-1，大于約5×10-1歐姆-1厘米-1，大于約1歐姆-1厘米-1，大于約10歐姆-1厘米-1，大于約100歐姆-1厘米-1，大于約200歐姆-1厘米-1，大于約300歐姆-1厘米-1，大于約400歐姆-1厘米-1，大于約500歐姆-1厘米-1，大于約600歐姆-1厘米-1，大于約700歐姆-1厘米-1，大于約800歐姆-1厘米-1，大于約900歐姆-1厘米-1)和/或小于約1000歐姆-1厘米-1(例如小于約900歐姆-1厘米-1，小于約800歐姆-1厘米-1，小于約700歐姆-1厘米-1，小于約600歐姆-1厘米-1，小于約500歐姆-1厘米-1，小于約400歐姆-1厘米-1，小于約300歐姆-1厘米-1，小于約200歐姆-1厘米-1，小于約100歐姆-1厘米-1，小于約10歐姆-1厘米-1)的電導(dǎo)率。陰極活性材料的電導(dǎo)率可以通過將四探針法施用到保持在壓力下的陰極活性材料上而測量。
陽極14可以由任何用于電池陽極的鋅材料形成。例如，陽極14可以是包含鋅金屬顆粒、膠凝劑和少量添加劑如產(chǎn)氣抑制劑的鋅凝膠。另外，部分電解質(zhì)分散到整個(gè)陽極。
鋅顆粒可以是任何用于凝膠陽極的鋅顆粒。鋅顆粒的實(shí)例包含描述于U.S.專利No.6284410和U.S.專利No.6521378中的那些，它們?nèi)吭诖艘胱鳛閰⒖肌ｄ\顆?？梢允卿\合金，例如包含幾百萬分之一的銦和鉍。陽極14可包含例如67wt％-80wt％之間的鋅顆粒。
膠凝劑的實(shí)例包含聚丙烯酸類，接枝淀粉材料，聚丙烯酸的鹽，聚丙烯酸酯類，羧甲基纖維素或其結(jié)合。此類聚丙烯酸的實(shí)例是Carbopol 940和934(購自Noveon Inc.)和Polygel 4P(購自3V)。接枝淀粉材料的實(shí)例是Waterlock A221(購自Grain ProcessingCorporation，Muscatine，IA)。聚丙烯酸的鹽的實(shí)例是AlcosorbG1(購自Ciba Specialties)。陽極14可包含例如約0.1wt％-約1wt％的膠凝劑。
產(chǎn)氣抑制劑可以是無機(jī)材料，如鉍，錫，鉛和銦。作為選擇，產(chǎn)氣抑制劑可以是有機(jī)化合物，如磷酸酯，離子型表面活性劑或非離子型表面活性劑。離子型表面活性劑的實(shí)例公開于例如U.S.專利4777100中，其在此引入作為參考。
陽極14可包含其它材料。例如，在一些實(shí)施方案中，陽極14可包含能夠還原包含銅材料的陰極的金屬。適合的金屬包括，例如鋁，鎂，鈣，硅，硼，鈦，鋯，鉿，鑭，錳，鐵，鈷，鉻，鉭和鈮?？梢允褂眠@些金屬的二元、三元、四元和其它多組分合金的結(jié)合，還可以使用那些包含鋅與這些金屬的結(jié)合。
電解質(zhì)可以是任何用于電池的電解質(zhì)。電解質(zhì)可以是含水的或無水的。含水電解質(zhì)可以是堿性溶液，如含水氫氧化物溶液，例如LiOH，NaOH，KOH或氫氧化物溶液的混合物(例如NaOH/KOH)。例如，含水氫氧化物溶液可包含約33wt％-約40wt％的氫氧化物材料，如約9N的KOH(約37wt％的KOH)。在一些實(shí)施方案中，電解質(zhì)還可包含至多約4wt％(例如約2wt％)的氧化鋅。
在一些實(shí)施方案中，電解質(zhì)可以是含水鹽溶液，如ZnCl2，NH4Cl或ZnCl2和NH4Cl的混合物。其它含水鹽溶液包括ZnSO4，Zn(ClO4)2，MgBr2，Mg(ClO4)2和海水。
電解質(zhì)可包含其它添加劑。例如，電解質(zhì)可包含可溶性材料(例如鋁材料)，其降低(例如抑制)陰極活性材料在電解質(zhì)中的溶解度。在一些實(shí)施方案中，電解質(zhì)可包含一種或多種下列物質(zhì)氫氧化鋁，氧化鋁，堿金屬鋁酸鹽，鋁金屬，堿金屬鹵化物，堿金屬碳酯鹽，或它們的混合物。電解質(zhì)添加劑描述于2003年3月6日申請的名稱為“Battery”的共同轉(zhuǎn)讓的U.S.S.N.10/382941中，其在此引入作為參考。
外殼18可以是任何通常用于電池，例如堿性原電池的外殼。在一些實(shí)施方案中，外殼18包含內(nèi)部金屬壁和外部非導(dǎo)電性材料，例如熱可收縮的塑料。任選，導(dǎo)電性材料層可以布置在內(nèi)壁和陰極12之間。該層可以沿著內(nèi)壁的內(nèi)表面、沿著陰極12的周圍或沿著二者布置。該導(dǎo)電層可以是例如由含碳材料形成的。此類材料包括LB1000(Timcal)，Eccocoat 257(W.R.Grace & Co.)，Electrodag 109(Acheson Colloids Co.)，Electrodag 112(Acheson)和EB0005(Acheson)。例如，施加導(dǎo)電層的方法公開于加拿大專利No.1263697，其在此引入作為參考。
集電器20可以由適合的金屬如黃銅制成。密封件22可以由例如尼龍制成。
電池10可以使用常規(guī)方法組裝。在一些實(shí)施方案中，陰極12可以由包裝和鉆孔方法形成，該方法描述于2000年8月24日申請的名稱為“Battery Cathode”的U.S.S.N.09/645632中，其在此引入作為參考。
在一些實(shí)施方案中，電池10可包含氫再化合催化劑以降低電池中氫氣的量，例如，當(dāng)痕量銅金屬鍍敷在陽極上時(shí)，引起來自鋅陽極的氫氣產(chǎn)生速率增加，從而生成氫氣。適合的氫再化合催化劑描述于，例如U.S.專利No.6500576和No.3893870。作為選擇或另外地，電池10可以構(gòu)造為包括壓力活化的閥門或排氣口，如在U.S.專利No.5300371中所描述的。
在其中陰極12包含CuxMyOzXt和至少一種其它陰極活性材料的一些實(shí)施方案中，電池10可以是氣密密封的以便電池10是一種閉路系統(tǒng)。作為對比，金屬空氣電池和燃料電池是一種開路系統(tǒng)(open system)。
在某些實(shí)施方案，陰極活性材料包含(Cu1-xM′x)MyOzXt，其中“M′”和“M”是金屬，“X”包含一種或多種鹵化物和/或硝酸根，x+y為約6.8-約7.2，并且選擇z和t中以使得銅在(Cu1-xM′x)MyOzXt中具有+2或更大的形式氧化態(tài)。金屬“M′”的實(shí)例包含鎳，鐵，鈷和錳。金屬“M”可以是過渡金屬(例如鈧，釔，鈮)，鑭系元素(例如鉺，鐿)，或主族金屬(例如銦，鎵，砷，鉍，鈣)。“X”可包含氯，氟，溴，碘，硝酸根，或一種或多種鹵化物和/或硝酸根的結(jié)合。
電池10可以是例如AA，AAA，AAAA，C或D電池。在其它實(shí)施方案中，電池10可以是非圓柱形，如硬幣電池，鈕扣電池，棱形電池，圓片電池或跑道形電池。電池10可包含多葉狀電極，如在U.S.專利No.6342317中所描述的，其在此引入作為參考。
電池10可以是電化學(xué)原電池或二次電化學(xué)電池。原電池是指一旦經(jīng)放電耗盡即丟棄的電池。原電池不打算再充電。例如，原電池描述于David Linden，Handbook of Batteries(McGraw-Hill，2d ed.1995)，以上引入作為參考。二次電化學(xué)電池可以多次再充電，例如大于五十次、大于一百次或更多次再充電。在一些實(shí)施方案中，二次電池可包含相對堅(jiān)固的隔膜，如具有許多層的隔膜和/或相對厚的隔膜。二次電池還可以設(shè)計(jì)成能適應(yīng)改變，如可能出現(xiàn)在電池中的溶脹的電池。二次電池描述于例如Falk & Salkind，“Alkaline StorageBatteries”，John Wiley & Sons，Inc.1969；U.S.專利No.345124；和法國專利No.164681，所有在此引入作為參考。
包含陰極12的電池可具有比較高的閉路電壓。例如，電池可具有大于約1.1伏特(例如大于約1.15伏特，大于約1.2伏特，大于約1.25伏特，大于約1.3伏特)和/或低于約1.8伏特(例如低于約1.7伏特，低于約1.6伏特，低于約1.5伏特，低于約1.4伏特)的閉路電壓。例如，電池的閉路電壓可以通過例如施加6安培恒定電流負(fù)載到電池上0.1秒并測量電池電壓而測量。
包含陰極12的電池可具有比較高的開路電壓。例如，電池可具有大于約1伏特(例如大于約1.1伏特，大于約1.2伏特，大于約1.3伏特，大于約1.4伏特，大于約1.45伏特，大于約1.5伏特，大于約1.6伏特，大于約1.7伏特，大于約1.8伏特)和/或低于約1.9伏特(例如低于約1.8伏特，低于約1.7伏特，低于約1.6伏特，低于約1.5伏特，低于約1.45伏特，低于約1.4伏特，低于約1.3伏特，低于約1.2伏特，低于約1.1伏特)的開路電壓。電池的開路電壓可以通過例如輸入阻抗大于10兆歐的高阻抗伏特計(jì)測量，以便測試中電池上實(shí)際沒有負(fù)載。
下列實(shí)施例是說明性的，并不是限制性的。
實(shí)施例Cu6InO8Cl的制備實(shí)施例1Cu6InO8Cl陰極活性材料如下制備，基于Sugise等人在U.S.專利No.5112783中描述的方法。
首先，將8.07克的In(NO3)2·H2O，4.31克的CuCl2·2H2O，和36.4克的Cu(NO3)2·3H2O溶于約25毫升的去離子水中。所得的溶液在置于約150℃的加熱板上的氧化鋁坩鍋中慢慢干燥。然后，經(jīng)干燥的材料放入爐中并在250℃空氣中加熱40分鐘。所得的材料被研磨并在425℃另外加熱10分鐘。最后，產(chǎn)品重新研磨并在500℃加熱30分鐘。
實(shí)施例2Cu6InO8Cl陰極活性材料如下制備，基于描述于Paranthaman，M.and Steinfink，H.，J.Solid State Chem.1992，96，243-246中的改進(jìn)的合成方法。
將銦金屬(2.296克)，CuCl2·2H2O(3.41克)和Cu(NO3)2·2.5H2O(24.19克)溶于100毫升的稀硝酸中。溶液蒸干。然后將所得的干燥材料插入到500℃的預(yù)熱爐中10分鐘，風(fēng)冷，并研磨。在最后階段，研磨材料在500℃再加熱另外2小時(shí)并風(fēng)冷。
實(shí)施例2的Cu6InO8Cl陰極活性材料由粉末X-射線衍射(XRD)分析顯示存在立方體Cu6InO8Cl作為主相。由掃描電子顯微鏡法/能量散射光譜法(SEM/EDS)進(jìn)一步分析Cu6InO8Cl陰極活性材料，證實(shí)銅對銦的比率接近6。
參見圖2A，由X-射線光電子能譜法(XPS)對Cu6InO8Cl陰極活性材料的表面分析顯示銅氧化態(tài)高于+2。Cu6InOgCl的2p3/2峰寬度(圖2A)相比CuO的2p3/2峰寬(圖2)顯示出對于Cu6InO8Cl，銅為高化合價(jià)的氧化態(tài)(＞+2)。
Cu6InO8Cl陰極活性材料的真實(shí)密度用比重瓶在氦氣氛下測量，為約5.43g/cm3。Cu6InO8Cl粉末樣品的電阻率在壓力下使用四探針法測量，為約5×10-3歐姆·厘米。
Cu6InO8Cl溢流電池的測量圖3-6顯示實(shí)施例2的Cu6InO8Cl陰極活性材料在溢流電池中的電化學(xué)性能?！耙缌鳌钡囊馑际菍u6InO8Cl置于過量的電解質(zhì)中，同時(shí)測量其電化學(xué)性能。Cu6InO8Cl的電化學(xué)性能在動電位的條件(圖3)下測量，其中施加到Cu6InO8Cl的電壓隨時(shí)間在反方向上線性掃描或步進(jìn)，以及靜電流條件(圖4-6)下測量，其中施加到Cu6InO8Cl的電流是恒定的。
首先，Cu6InO8Cl和CuO電化學(xué)性能的測量是在動電位的條件下在溢流電池中測量的。Cu6InO8Cl和CuO的電化學(xué)表征是三電極雙H-玻璃電池中進(jìn)行的，該電池包含Hg/HgO參比電極和鉑輔助電極。三電極電池還包括工作電極，該工作電極通過使用1公噸/cm2的壓力將50％特氟隆化乙炔黑(TAB)和50％陰極活性材料混合物的混合物(總重量＝100±0.5mg)壓制到鎳x-met集電器上而制備。為增強(qiáng)潤濕，工作電極在電化學(xué)測量前浸泡在電解質(zhì)(9N的KOH)中30分鐘。施加到工作電極的電壓以0.02毫伏/秒反方向步進(jìn)，并相對Hg/HgO參比電極記錄。記錄的電壓相對假定的鋅參比電極電壓繪圖(假定Zn/Zn(OH)42-比Hg/HgO負(fù)1.37V)。
圖3顯示Cu6InO8Cl和CuO之間在動電位條件下的電化學(xué)性能對比。當(dāng)評價(jià)電化學(xué)性能時(shí)，電位從開路電位(OCV)以0.02mV/秒的步進(jìn)負(fù)向漂移降至0.400V。在圖3中，集成的伏安曲線(voltammogram)，對參比電極電壓進(jìn)行了校正，顯示Cu6InO8Cl與具有CuO的對比電極相比具有較高OCV和較高CCV，降至0.6V的截止電壓。另外，Cu6InO8Cl供給與CuO同樣多的容量到0.6V的截止電壓。此外，對于第一個(gè)50％放電，Cu6InO8Cl顯示出比CuO的放電電壓高200毫伏的放電電壓。Cu6InO8Cl也具有清晰、平穩(wěn)的放電行為。
接下來，在恒電流條件下評價(jià)Cu6InO8Cl的電化學(xué)性能。
圖4顯示恒電流條件下，在用9N的KOH溶液充滿的溢流電池中，對CuO，MnO2，NiOOH和Cu6InO8Cl進(jìn)行110mA/g高速放電試驗(yàn)的結(jié)果。校正參比電極電位表示相對鋅金屬電極的極化。相對于市場上可買到的堿性陰極活性材料(例如羥基氧化鈷涂布的β-NiOOH，購自Umicore；電解二氧化錳(EMD)，購自Kerr-McGee)，Cu6InO8Cl顯示到0.6V截止的較低放電電壓，但是兩倍的容量。如圖4所示，在高速漏電(110mA/g)時(shí)，Cu6O8InCl相顯示良好的速率性能。與商品化的堿性MnO2、羥基氧化鈷涂布的β-NiOOH陰極活性材料相比，Cu6InO8Cl顯示在0.6V截止時(shí)較低的放電電位但是兩倍的容量。
圖5和6顯示陰極共混物(包含Cu6InO8Cl和CuO或電解MnO2(EMD))的“低速”和“高速”測量(在恒電流條件下)的結(jié)果。包含10wt％Cu6InO8Cl和90wt％CuO或電解MnO2的陰極共混物與等量的特氟隆化乙炔黑(50/50)混合。如上所述制備工作電極。低速(10mA/g)和高速(110mA/g)放電試驗(yàn)在用9N的KOH溶液充滿的溢流電池中進(jìn)行。校正參比電極電位表示相對鋅金屬電極的極化。陰極共混物的性能比得上高功率電解MnO2(HP EMD，購自Kerr McGee)和CuO的性能。如圖5和6顯示，無論以高速還是低速漏電，包含少量Cu6InO8Cl的陰極共混物在OCV、CCV以及CuO和高功率電解MnO2放電容量方面顯示大的改進(jìn)。在110mA/g速率下，獲得至0.6V截止電壓的大于三倍的放電容量增加。
因此，小比例(例如10％)的Cu6InO8Cl顯著改進(jìn)CuO和電解MnO2的電化學(xué)性能，尤其在高速漏電下。在0.6V截止電壓，包含電解MnO2或CuO和10％Cu6InO8Cl的共混物分別顯示出360mAh/g和620mAh/g放電容量。在相同的110mAh/g放電速率下，這些放電容量大約是100％電解高功率MnO2(100mAh/g)和100％CuO(230mAh/g)的放電容量的三倍。
Cu6InO8Cl的“電池內(nèi)”測量除“溢流”放電試驗(yàn)之外，第二類型試驗(yàn)是在“彈簧-負(fù)載電池”上進(jìn)行，該電池與硬幣電池構(gòu)型近似而且可以利用恒壓彈簧維持良好接觸。彈簧-負(fù)載電池包含CuO，或者包含含有Cu6InO8Cl的共混物。
構(gòu)造電池使得其與AA電池的構(gòu)造近似，如下所述。
陰極的制備陰極共混物包括95wt％正極活性材料，4.8wt％膨脹石墨(TimrexE-BNB90，購自Timcal)，和0.2wt％粘合劑(Coathylene HA，1681聚乙烯粉末，購自Hoechst)。
壓制的陰極粒料由陰極共混物制備，并具有下列尺寸1.7mm的厚度，17.8mm的直徑，和423mm3體積。陰極具有1.4克的重量。
陰極粒料經(jīng)由真空反填浸泡在9N KOH電解質(zhì)中，因此吸收約0.2克的電解質(zhì)。
陽極的制備陽極粒料通過在0.8公噸壓力下在17.8mm模具中壓制約6克70％鋅漿料并壓出部分凝膠化電解質(zhì)而形成。在壓出過量的電解質(zhì)后回收的多孔鋅粒料用作彈簧-負(fù)載電池中的陽極。
起始鋅漿料(壓制前)組成如下35wt％的Duracell EnhancedZinc Powder(包含230ppm鉍，150ppm銦)，35wt％的Noranda gradeP25 Fine Zinc Power，29.4wt％的40/2 Electrolyte Solution(包含34.7％KOH，2.0％ZnO，余量的水)，0.43wt％的Carbopol PAA 940Gellant，0.03wt％的Waterlock Gellant A221，0.005wt％(基于漿料總重量)的RM 510 Organic Gassing Inhibitor和0.03wt％(基于漿料總重量)的化學(xué)鍍敷的銦金屬產(chǎn)氣抑制劑。
隔膜使用三層隔膜。隔膜包括一個(gè)外部23微米的玻璃紙層和一個(gè)外部54微米的聚(乙烯醇)基非織造層(PA25MC)。隔膜進(jìn)一步包括夾在兩個(gè)外層之間的第三銅俘獲層。第三銅俘獲層包括-325目鉍粉末和聚(丙烯酸)粘合劑。隔膜沿著其周圍用特氟隆包膠的O形環(huán)密封。因此，在陰極和陽極之間的全部電解質(zhì)的擴(kuò)散和遷移被強(qiáng)制穿過銅俘獲層以便最小化銅離子由陰極到陽極的轉(zhuǎn)移。隔膜進(jìn)一步描述于U.S.專利申請No.10/682740中，以上引入作為參考。
結(jié)果電池經(jīng)受一系列的增加強(qiáng)度的短電流脈沖(從約10毫安到約1安培)，在脈沖之間具有15分鐘的間歇(零電流)。然后觀察脈沖持續(xù)時(shí)間中的閉路電壓(CCV)，并以脈沖結(jié)束時(shí)的CCV相對放電強(qiáng)度作圖。因此測定每一材料或材料共混物支持逐漸變大的放電強(qiáng)度的能力。較高的CCV顯示材料可以支持更大的放電強(qiáng)度。
圖7顯示“彈簧-負(fù)載電池”試驗(yàn)的結(jié)果。在添加10％的Cu6InO8Cl到陰極(其余90％是CuO)時(shí)，在各級放電強(qiáng)度下，相對于具有100％CuO陰極活性材料的陰極，CCV一貫地是較高的。在典型的0.8V截止電壓下，包含Cu6InO8Cl的電池可以支持300mA/g的有效電流，這是僅包含CuO(即不包含任何的Cu6InO8Cl)的電池的兩倍。
組裝的AA電池的測量第三類型試驗(yàn)是在組裝的AA堿性電池中充分進(jìn)行。這些電池如下構(gòu)造。
陰極的制備陰極包含89.3wt％正極活性材料，4.5wt％石墨(NDG GrafmaxMP12)，6wt％9N的KOH電解質(zhì)，和0.2wt％Coathylene HA-1681聚乙烯粉末粘合劑。
制備的陰極粒料具有下列尺寸42.5mm的高度，13.3mm的外徑，和9.9mm的內(nèi)徑。陰極具有2660mm3的體積和10.3克的重量。
陽極的制備陽極包含75wt％的鋅粉(包含230ppm鉍，150ppm銦)，24wt％的電解質(zhì)(40/2KOH溶液)，0.3wt％的Carbopol PAA 940，0.02wt％的Waterlock Gellant A211，0.005wt％(基于漿料總重量)的RM 510Organic Gassing Inhibitor和0.03wt％(基于漿料總重量)的化學(xué)鍍敷的銦金屬產(chǎn)氣抑制劑。此外，將0.6克的9N KOH電解質(zhì)preshot在陽極測量前加入到陰極中。
隔膜使用Duralam 225管和圓盤隔膜。管40mm高并具有9.8mm外徑。圓盤具有平整化的15mm總直徑和9.8mm的凹陷內(nèi)徑。圓盤側(cè)壁高度為2.5mm。隔膜接縫重疊沒有密封。在Duralam隔膜的非織造和玻璃紙層之間沒有使用銅俘獲層。
結(jié)果新的AA電池通過標(biāo)記試驗(yàn)進(jìn)行評價(jià)，該標(biāo)記試驗(yàn)包括施加電流增量(從約50毫安到約1安培)并測量電壓響應(yīng)(圖8)。除了常規(guī)電檢查過程中發(fā)生的放電，新的電池沒有經(jīng)受任何放電。如圖8所示，包含CuO與少量Cu6InO8Cl(10wt％)的AA電池與包含100％CuO作為陰極的電池相比具有更好的速率能力(rate capable)。包含10wt％Cu6InO8Cl的AA電池可以支持最高到500mA的電流，而測量的閉路電壓大約為0.7V。另一方面，具有100％CuO的AA電池在高漏電速率下表現(xiàn)不好，顯示出急劇下降的電池電壓。另外，具有10wt％Cu6InO8Cl的電池在低和高漏電速率下顯示較高的OCV和CCV。
這里涉及的所有參考文獻(xiàn)，如專利申請，出版物和專利，全部引入作為參考。
其它實(shí)施方案在權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種電池，包括外殼；外殼內(nèi)的陽極；外殼內(nèi)的電解質(zhì)；和外殼內(nèi)的陰極，該陰極包含陰極活性材料，該陰極活性材料包括低于約40重量％的CuxMyOzXt，其中M是金屬，X包含一種或多種鹵化物和/或硝酸根，x+y為約6.8-約7.2，并且選擇z和t以便銅在CuxMyOzXt中具有+2或更大的形式氧化態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中M是銦，鎵，砷，鈧，釔，鉍，鈮，鈣，或鑭系元素。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中M是銦。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中X是氯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中CuxMyOzXt是CuxInyOzClt。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中CuxMyOzXt是Cu6InO8Cl。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中陰極活性材料包括低于約35wt％的CuxMyOzXt。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中陰極活性材料包括低于約30wt％的CuxMyOzXt。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中陰極活性材料包括低于約25wt％的CuxMyOzXt。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中陰極活性材料包括低于約20wt％的CuxMyOzXt。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中陰極活性材料包括低于約15wt％的CuxMyOzXt。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中陰極活性材料包括低于約10wt％的CuxMyOzXt。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中陰極活性材料包括低于約5wt％的CuxMyOzXt。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中陰極活性材料包括低于約2wt％的CuxMyOzXt。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中陰極活性材料包括低于約1wt％的CuxMyOzXt。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中x+y為約6.8。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中x+y為約7.2。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中銅在CuxMyOzXt中具有+2.w的形式氧化態(tài)，并且+2.w為+2.0至+2.4。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中銅在CuxMyOzXt中具有+2.w的形式氧化態(tài)，并且+2.w為+2.2至+2.4。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中陰極包括低于約10wt％的石墨。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中陰極包括低于約5wt％的石墨。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中陰極包括低于約2wt％的碳纖維。
23.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中陰極包括低于約0.5wt％碳纖維。
24.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中陰極活性材料進(jìn)一步包括氧化銅，二氧化錳或羥基氧化鎳。
25.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中陰極活性材料進(jìn)一步包括氧化銅。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的電池，其中氧化銅包括CuO或Cu2O。
27.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中陰極活性材料包括低于約20wt％的CuxMyOzXt和高于約80wt％的氧化銅、二氧化錳或羥基氧化鎳。
28.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中陰極活性材料包括低于約20wt％的CuxMyOzXt和高于約80wt％的氧化銅。
29.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中陰極具有大于約260mAh/g的庫侖容量。
30.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中陰極具有大于約450mAh/g的庫侖容量。
31.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中陰極活性材料具有低于約1歐姆·厘米的電阻率。
32.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中陰極活性材料具有低于約10-2歐姆·厘米的電阻率。
33.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中電池具有大于約1.2伏特的開路電壓。
34.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中電池具有大于約1.5伏特的開路電壓。
35.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中當(dāng)負(fù)載為1mA/g陰極活性材料時(shí)，電池具有大于約1.4伏特的閉路電壓。
36.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中當(dāng)負(fù)載為10mA/g陰極活性材料時(shí)，電池具有大于約1伏特的閉路電壓。
37.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中陽極包括鋅。
38.根據(jù)權(quán)利要求1的電池，其中電解質(zhì)是堿性電解質(zhì)。
39.一種電池，包括外殼；外殼內(nèi)的陽極；外殼內(nèi)的陰極，該陰極包含第一陰極活性材料和第二陰極活性材料，該第一陰極活性材料和第二陰極活性材料包括CuxMyOzXt，其中M是金屬，X包含一種或多種鹵化物和/或硝酸根，x+y為約6.8-約7.2，并且選擇z和t以便銅在CuxMyOzXt中具有+2或更大的形式氧化態(tài)；和堿性電解質(zhì)，其中該電池是原電池。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的電池，其中第一陰極活性材料是CuO，MnO2或NiOOH。
41.根據(jù)權(quán)利要求39的電池，其中陽極包括鋅。
42.根據(jù)權(quán)利要求39的電池，其中CuxMyOzXt為CuxInyOzClt。
43.根據(jù)權(quán)利要求39的電池，其中CuxMyOzXt為Cu6InO8Cl。
44.一種電池，包括外殼；外殼內(nèi)的陽極；外殼內(nèi)的堿性電解質(zhì)；和外殼內(nèi)的陰極，該陰極包含陰極活性材料，該陰極活性材料包括CuxMyOzXt，其中M是金屬，X包含一種或多種鹵化物和/或硝酸根，x+y為約6.8-約7.2，并且選擇z和t以便銅在CuxMyOzXt中具有+2或更大的形式氧化態(tài)；其中該電池是閉路系統(tǒng)。
45.根據(jù)權(quán)利要求44的電池，其中M是銦，鎵，砷，鈧，釔，鉍，鈮，鈣或鑭系元素。
46.根據(jù)權(quán)利要求44的電池，其中M是銦。
47.根據(jù)權(quán)利要求44的電池，其中X是氯。
48.根據(jù)權(quán)利要求44的電池，其中CuxMyOzXt為CuxMyOzClt。
49.根據(jù)權(quán)利要求44的電池，其中CuxMyOzXt為Cu6InO8Cl。
50.根據(jù)權(quán)利要求44的電池，其中陰極活性材料包括大于約70wt％的CuxMyOzXt。
51.根據(jù)權(quán)利要求44的電池，其中陰極活性材料包括大于約80wt％的CuxMyOzXt。
52.根據(jù)權(quán)利要求44的電池，其中陰極活性材料包括大于約90wt％的CuxMyOzXt。
53.根據(jù)權(quán)利要求44的電池，其中陰極活性材料包括大于約95wt％的CuxMyOzXt。
54.根據(jù)權(quán)利要求44的電池，其中陰極活性材料包括大于約99wt％的CuxMyOzXt。
55.根據(jù)權(quán)利要求44的電池，其中x+y為約6.8。
56.根據(jù)權(quán)利要求44的電池，其中x+y為約7.2。
57.根據(jù)權(quán)利要求44的電池，其中銅在CuxMyOzXt中具有+2.w的形式氧化態(tài)，并且+2.w為+2.0至+2.4。
58.根據(jù)權(quán)利要求44的電池，其中銅在CuxMyOzXt中具有+2.w的形式氧化態(tài)，并且+2.w為+2.2至+2.4。
59.根據(jù)權(quán)利要求44的電池，其中電池具有大于約1.2伏特的開路電壓。
60.根據(jù)權(quán)利要求44的電池，其中電池具有大于約1.5伏特的開路電壓。
61.根據(jù)權(quán)利要求44的電池，其中當(dāng)負(fù)載為1mA/g陰極活性材料時(shí)，電池具有大于約1.4伏特的閉路電壓。
62.根據(jù)權(quán)利要求44的電池，其中當(dāng)負(fù)載為10mA/g陰極活性材料時(shí)，電池具有大于約1伏特的閉路電壓。
63.根據(jù)權(quán)利要求44的電池，其中陽極包括鋅。
64.一種包含陰極活性材料的陰極，該陰極活性材料包括低于約40wt％的CuxMyOzXt，其中M是金屬，X包含一種或多種鹵化物和/或硝酸根，x+y為約6.8-約7.2，并且選擇z和t以便銅在CuxMyOzXt具有+2或更大的形式氧化態(tài)。
65.根據(jù)權(quán)利要求64的陰極，其中M是銦，鎵，砷，鈧，釔，鉍，鈮，鈣或鑭系元素。
66.根據(jù)權(quán)利要求64的陰極，其中M是銦。
67.根據(jù)權(quán)利要求64的陰極，其中X是氯。
68.根據(jù)權(quán)利要求64的陰極，其中CuxMyOzXt為CuxInyOzClt。
69.根據(jù)權(quán)利要求64的陰極，其中CuxMyOzXt為Cu6InO8Cl。
70.根據(jù)權(quán)利要求64的陰極，其中陰極活性材料包括低于約35wt％的CuxMyOzXt。
71.根據(jù)權(quán)利要求64的陰極，其中陰極活性材料包括低于約30wt％的CuxMyOzXt。
72.根據(jù)權(quán)利要求64的陰極，其中陰極活性材料包括低于約25wt％的CuxMyOzXt。
73.根據(jù)權(quán)利要求64的陰極，其中陰極活性材料包括低于約20wt％的CuxMyOzXt。
74.根據(jù)權(quán)利要求64的陰極，其中陰極活性材料包括低于約15wt％的CuxMyOzXt。
75.根據(jù)權(quán)利要求64的陰極，其中陰極活性材料包括低于約10wt％的CuxMyOzXt。
76.根據(jù)權(quán)利要求64的陰極，其中陰極活性材料包括低于約5wt％的CuxMyOzXt。
77.根據(jù)權(quán)利要求64的陰極，其中陰極活性材料包括低于約2wt％的CuxMyOzXt。
78.根據(jù)權(quán)利要求64的陰極，其中x+y為約6.8。
79.根據(jù)權(quán)利要求64的陰極，其中x+y為約7.2。
80.根據(jù)權(quán)利要求64的陰極，其中銅在CuxMyOzXt中具有+2.w的形式氧化態(tài)，并且+2.w為+2.0至+2.4。
81.根據(jù)權(quán)利要求64的陰極，其中銅在CuxMyOzXt中具有+2.w的形式氧化態(tài)，并且+2.w為+2.2至+2.4。
全文摘要
包括陰極的電池，該陰極包含Cu
文檔編號C01G3/00GK1898820SQ200480038544
公開日2007年1月17日 申請日期2004年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月22日
發(fā)明者C·艾爾姆, N·伊爾切夫, S·M·戴維斯, O·毛 申請人:吉萊特公司