專利名稱：向電化學(xué)電池元件施加粘合劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向電化學(xué)電池元件施加粘合劑的噴射方法。本發(fā)明尤其涉及向鋅/空氣電池的陰極殼內(nèi)表面施加粘合劑的噴射方法。
背景技術(shù)：
電化學(xué)電池元件、例如電池殼體內(nèi)表面部分需要施加粘合劑。待涂粘合劑的表面部分可能很窄，或者使用普通刷子或接觸滾輪難以接近。許多電池、例如普通的鋅/二氧化錳堿性電池包括塑料絕緣塞，插入電池殼體的開口端，以密封電池。在這種絕緣塞的邊緣和通常是金屬的電池殼體之間施加粘合密封劑比較理想。在這種電池中，一個(gè)長釘形金屬集電器插入絕緣塞的孔，集電器的尖端進(jìn)入陽極混合物。集電器或絕緣塞的表面施加粘合密封劑，因此，當(dāng)集電器插入絕緣塞時(shí)，可以進(jìn)行密封，這是有用處的。施加粘合劑的普通接觸法，例如使用刷子或滾筒，通常較慢，或者難以施加到很窄的表面，或者難以到達(dá)表面。
鋅/空氣去極化電池通常呈微型鈕扣電池的形式，具有特殊的實(shí)用性，用作電子助聽器、包括可編程式助聽器的電池。這種電池如果密封不當(dāng)，特別是如果錯(cuò)用，則可能存在電解液泄漏的問題。這種微型電池通常呈盤狀圓柱形形狀，直徑約為4至12毫米，高度約為2至6毫米。鋅空氣電池還可以制成稍大的尺寸，具有圓筒形殼體，其尺寸與普通的AAAA、AAA、AA、C和D型鋅/二氧化錳堿性電池相似，甚至尺寸更大。
微型鋅/空氣鈕扣電池通常具有陽極殼(陽極杯)和陰極殼(陰極杯)。陽極殼和陰極殼都具有封閉端和開口端。必要的材料插入陽極和陰極殼后，陰極殼的開口端通常在陽極殼的開口端上插入，電池進(jìn)行卷邊密封。陽極殼可以充填包括鋅、通常是微粒鋅的混合物，可選地加入水銀，以減少排氣。電解液通常是氫氧化鉀水溶液，但是，可以使用其它水成堿性電解液。陰極殼的封閉端(當(dāng)殼體保持在封閉端在上面的豎直位置時(shí))可以在其中央附近具有抬起部分或者具有平底。該部分形成正極接線柱，通常包含多個(gè)氣孔。在封閉端具有抬起的中央部分的陰極殼通常具有一個(gè)整體形成的、從和圍繞抬起的正極接線柱進(jìn)行延伸的環(huán)形凹陷臺(tái)階。
陰極殼包含一個(gè)空氣擴(kuò)散器(空氣過濾器)，在殼體的封閉端加固抬起部分(正極接線柱接觸區(qū)域)的內(nèi)表面。空氣擴(kuò)散器布置成鄰近于殼體封閉端抬起部分的氣孔。催化材料通常包括微粒二氧化錳、碳和疏水性粘合劑的混合物，可以在不接觸氣孔的空氣擴(kuò)散器一側(cè)從空氣擴(kuò)散器上方插入陰極殼。陰極材料可以屬于陰極催化裝置，插入到陰極殼中，使之覆蓋空氣擴(kuò)散器(過濾器)。陰極催化裝置的形成是，將一層電解液防潮材料(疏水性透氣薄膜)優(yōu)選的是Teflon(四氟乙烯)層壓到催化材料的一側(cè)，將電解液能透過的(離子能透過的)分離材料層壓到另一側(cè)。然后，陰極催化裝置通常插入陰極殼，因此，其中央部分覆蓋空氣擴(kuò)散器，一部分電解液阻擋層置于臺(tái)階的內(nèi)表面上。
在高消耗或其它要求的服務(wù)方面，電解液可能移動(dòng)到催化陰極組件的邊緣，可能發(fā)生電解液從陰極殼泄漏的情況。泄漏如果發(fā)生，趨向于發(fā)生在陰極催化裝置和陰極殼的周邊邊緣，然后，通過陰極殼封閉端的氣孔從電池滲出。當(dāng)陰極殼制得很薄時(shí)，泄漏的可能性也比較大。舉例來說，壁厚約為4至10密耳(0.102-0.254毫米)或更薄，例如約為2至6密耳(0.051至0.152毫米)，以增大可用的內(nèi)容積。比較大的趨勢是電池卷邊封閉后薄壁陰極殼松弛。這種殼體松弛作用可以導(dǎo)致陰極催化裝置和陰極殼臺(tái)階內(nèi)表面之間微小通道的展開或放大，從而提供電解液泄漏通道。
美國專利US6436155B1提出一種墊轉(zhuǎn)移法，對圍繞鋅/空氣電池陰極殼的抬起終端部分的凹陷環(huán)形臺(tái)階施加粘合劑。凹陷臺(tái)階的內(nèi)表面施加粘合劑，在鋅/空氣電池的陰極組件和陰極殼之間提供密封。墊轉(zhuǎn)移法施加粘合劑，防止電解液圍繞陰極組件的邊緣泄漏，從而防止電解液從陰極殼的氣孔流出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及用于向電化學(xué)電池元件施加粘合密封劑的噴霧法。粘合劑通過噴嘴分配，其特征在于，粘合劑以小滴流形式進(jìn)行施加。這里使用的術(shù)語“噴霧”或“噴射”應(yīng)該理解為通過噴嘴分配液體，使之以小滴流的形式進(jìn)行分配。經(jīng)測定，可以采用類似于噴墨技術(shù)的普通微分配技術(shù)分配具有適當(dāng)粘度的液體粘合劑。這種方法包括采用與熱噴墨方法或壓電噴墨方法有關(guān)的微分配噴嘴分配液體粘合劑。
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及以微滴的形式分配液體粘合劑的方法。這可以采用壓電噴嘴進(jìn)行。這種噴嘴采用壓電傳感器，壓電傳感器圍繞用有彈力的毛細(xì)管制成的有彈力的毛細(xì)管噴嘴，有彈力的毛細(xì)管噴嘴終止于出口孔。這種管優(yōu)選的是玻璃管。壓電傳感器將電脈沖轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)，機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生毛細(xì)管噴嘴的諧波振動(dòng)。小滴擴(kuò)散率對傳感器的頻率敏感并由傳感器的頻率設(shè)定。頻率可以設(shè)置得很高，使所形成的小滴之間的距離如此之小，以致小滴趨向于合流，小滴擴(kuò)散從而形成穩(wěn)定的小滴流。小滴大小可以通過調(diào)節(jié)噴嘴口的尺寸加以調(diào)節(jié)?？梢圆捎脙煞N不同的工作方式間歇脈沖方式和連續(xù)脈沖方式。對于間歇脈沖分配來說，設(shè)定的小滴數(shù)量在設(shè)定的施加循環(huán)時(shí)間進(jìn)行擴(kuò)散。對于間歇脈沖方式來說，所需的小滴擴(kuò)散率約為每秒500至5000小滴，通常約為每秒1000至3000小滴。小滴擴(kuò)散率通過將傳感器頻率預(yù)置到約為500至5000赫茲的設(shè)定值而加以設(shè)置，所述設(shè)定值相當(dāng)于約為每秒500至5000小滴的小滴擴(kuò)散率。小滴以預(yù)置的速率擴(kuò)散，延續(xù)預(yù)定的周期，每個(gè)周期給出所需數(shù)量的小滴。這種施加周期可以在附加的基件上或者在相同的基件上重復(fù)進(jìn)行，以實(shí)施分層粘合劑施加。小滴擴(kuò)散的施加周期之間的間歇時(shí)間可以設(shè)定為秒、百分之一秒、甚至千分之一秒，或者長一些或短一些的時(shí)間，以滿足所需的處理量要求。因此，施加周期之間的間歇時(shí)間通常約為0.001至1秒。在小滴以每秒500至5000小滴的速率擴(kuò)散的施加周期，這相當(dāng)于傳感器的500至5000赫茲的設(shè)定值，施加時(shí)間可以約為一秒、百分之一秒、甚至千分之一秒，或者長一些或短一些的時(shí)間。因此施加時(shí)間通常約為0.001至1秒。這種分配的一個(gè)實(shí)施例是設(shè)定值為3000赫茲(每秒3000小滴)，需要分配580小滴覆蓋0.933英寸的基件直線距離(大約相當(dāng)于13號(hào)鈕扣電池的內(nèi)周邊)，分配時(shí)間(施加周期)為0.193秒。如果小滴以大約5000赫茲以上的頻率擴(kuò)散，則小滴趨向于合流，從而形成連續(xù)流，小滴之間的空間很細(xì)微。
對于連續(xù)脈沖分配來說，小滴擴(kuò)散率理想地約為每秒500至5000小滴，典型地約為每秒1000至3000小滴。在連續(xù)脈沖方式中，不同的小滴連續(xù)擴(kuò)散，直到使用者切斷給傳感器的信號(hào)。雖然這種微分配技術(shù)通常用于分配墨水，例如噴墨打印機(jī)的墨水分配，但是，經(jīng)測定，這里也可以使用這種方法分配液體粘合劑。液體粘合劑最好具有大約4至20厘泊的粘度。液體粘合劑可以從微型噴嘴(出口孔直徑約為50至60微米的噴嘴)進(jìn)行分配，因此，靶面上粘合劑涂層的寬度可以很窄(約為10至25密耳(0.254至0.635毫米))。輸送到靶面上的粘合劑(濕的)的厚度通常約為20至40微米(0.020至0.040毫米)甚至更高。粘合劑(干的)的厚度通常約為10微米(0.010毫米)甚至更高。
優(yōu)選的粘合劑是以溶劑為基礎(chǔ)的具有聚酰胺粘合用樹脂的溶液。粘合劑組分最好是低分子量熱塑性聚酰胺樹脂。優(yōu)選的聚酰胺樹脂商品名為REAMID-100和VERSAMID-100(Henkel公司或Cognis公司)。這些樹脂是室溫下的凝膠，是分子量約為390的聚合成二聚物的脂肪酸，是聚合成二聚物的脂肪酸和二胺的反應(yīng)產(chǎn)物。雖然可以使用以高分子量聚酰胺為基礎(chǔ)的粘合劑組分，但是，低分子量組分是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈冊趦?yōu)選的溶劑中更容易分解。粘合劑組分在溶劑中分解到所需的粘度?？梢允褂酶鞣N溶劑，例如異丙醇或甲苯以及溶劑的混合物。由于異丙醇具有相對有益于健康的特性，因此，優(yōu)選實(shí)施例使用異丙醇作為優(yōu)選溶劑。聚酰胺的另一個(gè)優(yōu)越性是其抗氫氧化鉀電解液的化學(xué)腐蝕的能力。
采用噴射方法，粘合劑可以有效地施加到電化學(xué)電池元件上。施加粘合劑，可以提供電池的聚合物元件所需表面之間、金屬元件表面之間或者聚合物和金屬元件的表面之間的粘合密封。例如，可以施加粘合劑，提供電化學(xué)電池的塑料絕緣塞和外套之間的粘合密封，以密封圓柱形或扁平(棱形)堿性電池的金屬或塑料套管的開口端。在這種電池中，通常配有一個(gè)長集電器(釘)，插入通過絕緣塞，使其尖端進(jìn)入電極混合物之一。例如，在鋅/二氧化錳堿性電池中，通常配有一個(gè)長集電器釘，插入通過絕緣塞的孔，使之進(jìn)入鋅陽極混合物?？梢圆捎帽景l(fā)明噴射方法圍繞這種集電器的表面施加液體粘合劑，在集電器和絕緣塞之間進(jìn)行粘合密封。另外，可以對絕緣塞的孔壁施加密封劑。
本發(fā)明的一個(gè)特殊方面涉及一種通過噴射到鋅/空氣電池的陰極殼的一部分內(nèi)表面上施加液體粘合劑的方法。粘合劑優(yōu)選的是用壓電噴嘴以小滴流的形式進(jìn)行施加。小滴流可以施加到凹陷臺(tái)階的內(nèi)表面上，凹陷臺(tái)階從和圍繞電池陰極殼的封閉端處中央正極接線柱進(jìn)行延伸。粘合劑一經(jīng)變干，就起密封劑的作用，以防電解液從電池泄漏。如果陰極殼的封閉端是扁平的即不具有凹陷臺(tái)階，則粘合劑可以沿其周邊邊緣或在其周邊邊緣附近以小滴流施加到封閉端的內(nèi)表面上。
美國專利US6436156B1提出一種墊轉(zhuǎn)移法，對鋅/空氣鈕扣電池陰極殼的內(nèi)表面部分施加粘合劑。雖然施加粘合劑的墊轉(zhuǎn)移法是有效的，但是本發(fā)明噴射方法具有其它一些優(yōu)越性。具體地說，噴射方法比墊轉(zhuǎn)移法快，因此，粘合劑涂層制品每小時(shí)單位數(shù)量的生產(chǎn)量較高。噴射方法是一種非觸式方法，即不牽涉墊、刷子或涂敷器表面的接觸，以便將粘合劑施加到基件靶面上。這減少施加太多粘合劑的機(jī)會(huì)，粘合劑施加太多會(huì)導(dǎo)致從靶面邊緣的滲出物，致使氣孔堵塞或者陰極催化裝置和陰極殼之間電接觸不良。同樣，在噴射方法中，液體粘合劑小滴的精細(xì)噴射可以非常精確地噴射到靶面上。這樣，可以精確地向狹窄寬度的表面、例如陰極殼的凹陷臺(tái)階或者向電池元件其它難以達(dá)到的表面施加薄層粘合劑。另外，這種方法可以高度準(zhǔn)確地和可重復(fù)地計(jì)量分配的密封劑重量，從而更有效地在生產(chǎn)中進(jìn)行密封劑使用管理。如果需要，噴射方法還適于成層地施加粘合劑，其特征在于，每一層可以由相同的或不同的材料組成，以產(chǎn)生多層粘疊片。


參照附圖和非限制性的實(shí)施例，本發(fā)明將得到更好的理解。附圖如下圖1是噴射噴嘴的立體剖視圖。
圖2是立體圖，示出將噴射噴嘴分配的液體粘合劑施加到鋅/空氣電池的陰極殼的封閉端處的凹陷臺(tái)階上。
圖3是本發(fā)明的具有粘合密封劑的鋅/空氣電池的一個(gè)實(shí)施例的立體剖視圖。
圖4是圖3所示催化陰極組件和粘合密封劑的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的分解圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的噴射方法可以用于在電池裝配期間向電化學(xué)電池的元件施加粘合劑。多數(shù)電池包括一個(gè)塑料絕緣塞，插入電池殼體的開口端，密封電池，防止電短路。殼體通常是金屬的。粘合劑可以施加在這種絕緣塞的邊緣和電池殼體之間。一個(gè)通常呈長釘形的金屬集電器插入通過絕緣塞的孔，集電器的尖端進(jìn)入陽極混合物。粘合劑可以用本發(fā)明噴射方法施加到集電器的表面上，在陽極集電器和絕緣塞之間產(chǎn)生粘合密封。
在一種特殊的施加中，粘合劑可以通過噴射施加到鋅/空氣電池陰極殼(陰極罩)內(nèi)的表面部分上。特別是，經(jīng)測定，粘合劑最好通過噴射施加到鋅/空氣電池陰極殼(陰極罩)的封閉端的內(nèi)表面上。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，粘合劑可以用噴射方法向圍繞鋅/空氣鈕扣電池普通陰極殼的抬起的終端觸點(diǎn)部分的周向凹陷臺(tái)階進(jìn)行施加。如果陰極殼的封閉端是扁平的即不具有凹陷臺(tái)階，則粘合密封劑可以通過噴射沿其周邊邊緣或在其周邊邊緣附近或鄰近其周邊邊緣施加到封閉端的內(nèi)表面上。
經(jīng)測定，通常用于噴墨打印的噴射噴嘴可用于將粘合劑施加到電化學(xué)電池所需的元件上。粘合劑具有粘度，使噴墨技術(shù)能夠應(yīng)用到本發(fā)明的粘合劑施加上。噴嘴尺寸可以改進(jìn)得開口比噴墨使用的稍大或稍小。因此，使用“噴射”該術(shù)語，并非限于普通用于噴墨打印的噴嘴尺寸。這里，優(yōu)選的噴射方法是采用噴墨技術(shù)的原理，噴嘴尺寸和操作參數(shù)有變化，使用液體粘合劑而不是使用墨水。采用噴射技術(shù)施加粘合溶液并非憑直覺。
圖1示出噴射系統(tǒng)100。噴嘴組件105具有一個(gè)噴嘴135，噴嘴135具有一個(gè)有彈力的玻璃毛細(xì)管130，玻璃毛細(xì)管130由壓電傳感器(PZT)110和最好是鋁制成的外套120加以圍繞。玻璃毛細(xì)管130具有一個(gè)長管狀主體132，管狀主體132具有與液體供給源相連接的后端139和終止于噴嘴孔138的前端。噴嘴孔138可以根據(jù)所需小滴的尺寸改變大小。系統(tǒng)100包括一個(gè)波形頻率發(fā)生器160，頻率發(fā)生器160分別通過正負(fù)連接器152和154與壓電傳感器進(jìn)行電連接。這些連接是分別通過連接件153和155進(jìn)行的。
工作中，壓電傳感器110以波形發(fā)生器160設(shè)定的頻率發(fā)出脈沖。壓電脈沖使毛細(xì)管130受擠壓，即與傳感器施加的頻率一致地產(chǎn)生脈沖(振動(dòng))。毛細(xì)管130的脈動(dòng)(振動(dòng))使液體粘合劑流143a(圖2)從噴嘴尖138噴射在待涂靶面245a上(粘合劑143a在這里也稱為粘合密封劑或密封劑)。粘合劑流143a離開噴嘴尖138時(shí)，變成脈動(dòng)小滴143b的細(xì)線，噴射到靶面245a上。小滴143b的尺寸最好約為1至100微米。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，噴射系統(tǒng)100的噴嘴尺寸和工作方式可以調(diào)節(jié)，使小滴大小最好約為5至10微米。在這種方式中，經(jīng)測定，粘合劑143可以很精確地噴射覆蓋小表面面積。例如，在一種專門應(yīng)用中，經(jīng)測定，本發(fā)明噴射系統(tǒng)100可用于將粘合劑143施加到鋅/空氣鈕扣電池陰極殼(罩)240內(nèi)表面的所需部分上。陰極殼240(圖2)具有一個(gè)主體242、一個(gè)整體封閉端249和一個(gè)開口端247。陰極殼的封閉端249(當(dāng)殼體保持在封閉端在上面的豎直位置時(shí))通常在其中央附近具有一個(gè)抬起部分244。該抬起部分244形成正極接線柱接觸區(qū)域，通常配有多個(gè)氣孔243。陰極殼封閉端249也通常具有一個(gè)環(huán)形凹陷臺(tái)階245，從抬起終端部分244的周邊邊緣246延伸到外周邊邊緣248。普通的鋅/空氣鈕扣電池在直徑方面可以有變化，約為4至16毫米，典型的約為4至12毫米。在這種電池中，環(huán)形凹陷臺(tái)階245的寬度典型地約為30密耳(0.762毫米)。
經(jīng)測定，采用噴射系統(tǒng)100，可以施加例如寬度為10至25密耳(0.254至0.635毫米)的連續(xù)路徑的粘合劑，覆蓋陰極殼240的凹陷臺(tái)階內(nèi)表面245a。為了完成這種施加，經(jīng)測定，最好使用約為50至60微米的噴嘴孔138。這種噴嘴可以使用得克薩斯州PLANO的MICROFAB TECHNOLOGIES生產(chǎn)的型號(hào)為MJ-AT-01的噴嘴。噴嘴尖138最好布置成距靶面245a約為2至10毫米，優(yōu)選的是約為6毫米。波形發(fā)生器160優(yōu)選的是設(shè)置到脈沖方式，使壓電傳感器以約為500至5000赫茲的頻率產(chǎn)生脈沖。這轉(zhuǎn)化成從噴嘴135噴射的約為每秒500至5000離散小滴的液體粘合劑143的穩(wěn)定輸出量。小滴擴(kuò)散的典型值約為每秒1000至3000小滴，相當(dāng)于約為1000至3000赫茲的傳感器頻率。平均液滴尺寸通常約為5至10微米。(這里使用的“平均”術(shù)語應(yīng)該理解為算術(shù)平均值。)對于約為4至20厘泊的液體粘合劑143的粘度來說，傳感器靜態(tài)電壓最好設(shè)定到約55至80伏。液體粘合劑粘度越低，噴嘴尖138阻塞的機(jī)會(huì)越小，但是，低粘度增加施加時(shí)間，因?yàn)槊棵}沖分配的粘合用樹脂較少。可以根據(jù)所使用的粘合用樹脂的類型使液體粘合劑的粘度最佳化，以確保滿意的操作。陰極殼240(圖2)固定就位在轉(zhuǎn)臺(tái)(未示出)上，當(dāng)陰極殼240轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)時(shí)，連續(xù)流的粘合劑小滴143b可以沿圓周方向施加在環(huán)形面245a上。對于直徑約為4至12毫米的典型陰極殼240來說，當(dāng)液體粘合劑143通過噴嘴135分配時(shí)，陰極殼240可以以通常約為60至400轉(zhuǎn)每分鐘的速度轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)。但是，如果需要，陰極殼240可以轉(zhuǎn)動(dòng)多轉(zhuǎn)，以施加不止一層的粘合劑。另外，為了產(chǎn)生粘合劑的連續(xù)環(huán)(珠)，殼體240可以保持固定，噴嘴135可以沿環(huán)形面245a的路徑轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)或多轉(zhuǎn)。噴射在陰極殼凹面245a上的粘合劑寬度通常約為10至25密耳(0.254至0.635毫米)。凹面245a上粘合劑(濕的)的厚度約為20至40微米(0.020至0.040毫米)，甚至更厚。粘合劑(干的)的厚度通常約為5微米(0.005毫米)至10微米(0.010毫米)，甚至更厚。
隨著壓電傳感器的脈沖，液體粘合劑143以細(xì)流小滴143b分配，與環(huán)形面245a相接觸。因此，隨著殼體240轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)，粘合劑進(jìn)行連續(xù)涂敷，覆蓋環(huán)形面245a。可以進(jìn)行一些變化粘合劑流可以脈動(dòng)，沿環(huán)形面245a的圓周路徑具有一些無粘合劑的間隙。
噴射系統(tǒng)100可以以間歇脈沖方式和連續(xù)脈沖方式進(jìn)行工作。對于間歇脈沖分配來說，設(shè)定的小滴數(shù)量在設(shè)定的施加循環(huán)時(shí)間進(jìn)行擴(kuò)散。對于間歇脈沖方式來說，所需的小滴擴(kuò)散率約為每秒500至5000小滴，通常約為每秒1000至3000小滴。小滴擴(kuò)散率通過將傳感器頻率預(yù)置到約為500至5000赫茲的設(shè)定值而加以設(shè)置，所述設(shè)定值相當(dāng)于約為每秒500至5000小滴的小滴擴(kuò)散率。小滴以預(yù)置的速率擴(kuò)散，延續(xù)預(yù)定的周期，每個(gè)施加周期給出所需數(shù)量的小滴。這種施加周期可以在附加的基件上或者在相同的基件上重復(fù)進(jìn)行，以實(shí)施分層粘合劑施加。小滴擴(kuò)散的施加周期之間的間歇時(shí)間通?？梢栽O(shè)定為大約0.001至1秒。在小滴以每秒500至5000小滴的速率擴(kuò)散的施加周期，這相當(dāng)于傳感器的500至5000赫茲的設(shè)定值，施加時(shí)間通常約為0.001至1秒。這種分配的一個(gè)實(shí)施例是設(shè)定值為3000赫茲(3000小滴/秒)，需要分配580小滴覆蓋0.933英寸的基件直線距離(相當(dāng)于13號(hào)鋅/空氣鈕扣電池的陰極殼凹陷臺(tái)階245a的圓周距離)，分配時(shí)間(施加周期)為0.193秒。如果小滴以大約5000赫茲以上的頻率擴(kuò)散，則小滴趨向于合流，從而形成連續(xù)流，小滴之間的空間很細(xì)微。
采用噴射系統(tǒng)100，可以通過噴嘴135分配各種液體粘合劑143。但是，經(jīng)測定，約為4至20厘泊的低粘度液體粘合劑是理想的。這種粘度范圍使得所需的小滴大小優(yōu)選的是約為5至10微米的小滴大小更容易采用約為50至60微米的所需的噴嘴口138進(jìn)行分配。液體粘合劑143優(yōu)選的是以溶劑為基礎(chǔ)的具有聚酰胺樹脂的粘合溶液，隨著溶劑揮發(fā)，干燥而與接觸面形成持久粘合。原則上，以溶劑為基礎(chǔ)的壓敏粘結(jié)劑也可以采用這里描述的噴射方法進(jìn)行分配。一種優(yōu)選的聚酰胺粘合用樹脂的商品名為VERSAMID低分子聚酰胺樹脂，由Specialty Chemicals(FUJI HUNT公司的一個(gè)分部)生產(chǎn)。另一種優(yōu)選的聚酰胺粘合用樹脂的商品名為Specialty Chemicals生產(chǎn)的REAMID-100。VERSAMID或REAMID-100樹脂易溶于異丙醇。因此，所需粘度約為4至20厘泊的液體粘合劑溶液138，可以通過調(diào)節(jié)與VERSAMID或REAMID-100樹脂混和的異丙醇溶劑的量而獲得。這里，噴射系統(tǒng)100中使用的優(yōu)選混合物具有7％至20％重量百分?jǐn)?shù)的粘合用樹脂固體和80％至93％重量百分?jǐn)?shù)的異丙醇。其它以溶劑為基礎(chǔ)的粘合系統(tǒng)可以用作液體粘合劑143。舉例來說，可以使用全部分解在適當(dāng)溶劑中的熱塑性嵌段共聚物、例如苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯及其混合物。
用具有VERSAMID或REAMID-100的液體粘合劑138作過特效試驗(yàn)，這是聚酰胺粘合用樹脂分解在異丙醇中的溶液。對粘度約為4至20厘泊粘合溶液即粘度為4.5、5.8、6.8、11、14.5和19.8厘泊的粘合溶液作過試驗(yàn)。噴嘴138的直徑大約60微米。傳感器靜態(tài)電壓設(shè)置為大約75伏。脈沖頻率設(shè)置為大約500至5000赫茲，由此分別產(chǎn)生約為每秒500至5000小滴的分配率。噴嘴138設(shè)置成距靶金屬基件約6毫米的距離?？色@得的粘合層的寬度約為10至28密耳(0.254至0.711毫米)，典型地約為17密耳(0.4318毫米)。
鋅/空氣電池具有一個(gè)金屬陽極，通常具有鋅和一個(gè)空氣陰極。電池通常稱為金屬/空氣去極化電池。本發(fā)明鋅/空氣電池最好是微型鈕扣電池形式。它具有特殊的用途，用作電子助聽器的電源。本發(fā)明微型鋅/空氣鈕扣電池通常呈盤狀圓柱形，其直徑約為4其16毫米，優(yōu)選的是約為4至12毫米，其高度約為2至9毫米，最好是約為2至6毫米。微型鋅/空氣電池通常具有約為1.2伏至0.2伏的工作負(fù)載電壓。電池通常具有約1.1伏至約0.9伏的基本扁平的放電電壓型面，因此電壓可以驟然下降到零。微型鈕扣電池可以以約0.2至25毫安的速率放電。這里使用的術(shù)語“微型電池”或“微型鈕扣電池”包括這種小型鈕扣電池，但是又不限于此，因?yàn)榭梢允瞧渌螤詈统叽绲男′\/空氣電池。例如，鋅空氣電池也可以制成稍大的尺寸，具有圓筒形罩，其尺寸與普通的AAAA、AAA、AA、C和D型鋅/二氧化錳堿性電池相似，甚至更大。本發(fā)明也適用于這種較大的電池尺寸，也適用于其它電池形狀、例如棱形或橢圓形。
鋅/空氣電池可以在陽極中包含例如鋅重量的3％的加入水銀，或者可以基本無水銀(零加入水銀電池)。在這種零加入水銀電池中，沒有加入水銀，唯一存在的水銀是與鋅自然發(fā)生的微量水銀。因此，本發(fā)明電池的水銀總含量可以小于電池總重量的約百萬分之五十，優(yōu)選的是小于電池總重量的百萬分之二十，最好是小于電池總重量的百萬分之十。(這里使用的術(shù)語“基本無水銀”是指電池的水銀含量小于電池總重量的約百萬分之五十。)本發(fā)明電池可以在陽極中具有很少量的含鉛添加劑。如果鉛加入到陽極中，則電池里的鉛含量通常約為陽極中金屬總量的100至600ppm。但是，電池最好不包含鉛的加入量，因此可以基本是無鉛的，即總鉛含量小于30ppm，最好小于陽極的總金屬含量的15ppm。
除了采用本發(fā)明噴射方法施加粘合層143和本發(fā)明說明書提出的粘合劑組成之外，鋅/空氣電池210及其元件與專利US6436156B1的實(shí)施例中描述的相同或者相類似。鋅/空氣電池210(圖3)具有一個(gè)陽極殼260、一個(gè)陰極殼240以及其間的電絕緣體材料270。陽極殼260具有主體263、整體的封閉端269和開口端267。陰極殼240具有主體242、整體封閉端249和開口端247。陰極殼的封閉端249(當(dāng)殼體保持在封閉端在上面的豎直位置時(shí))通常在其中央附近具有一個(gè)抬起部分244。該抬起部分244形成正極接線柱接觸區(qū)域，通常配有多個(gè)氣孔243。陰極殼封閉端249也通常具有一個(gè)環(huán)形凹陷臺(tái)階245，從抬起終端部分244的周邊邊緣246延伸到外周邊邊緣248。
陽極殼260配有具有微粒鋅和堿性電解液的陽極混合物250。微粒鋅最好攙合約100至1000ppm的鐳。陰極殼240在其封閉端在其表面的抬起部分244具有多個(gè)氣孔243。內(nèi)裝復(fù)合催化劑材料234(圖4)的陰極催化裝置230布置在接近氣孔的殼體內(nèi)。在電池放電期間，催化材料234便于隨著其通過氣孔243衰減而與周圍的氧進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)。粘合密封劑143沿陰極殼240的一部分內(nèi)表面進(jìn)行施加。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，粘合劑通過本發(fā)明噴射方法作為連續(xù)環(huán)施加在殼體封閉端249處凹陷環(huán)形臺(tái)階245的內(nèi)表面245a上，如圖2、3所示。如果陰極殼的封閉端是扁平的，即不具有凹陷臺(tái)階245，那么，粘合密封劑143可以施加到封閉端249的鄰近其外周邊邊緣248的內(nèi)表面上。在后面一種情況下，粘合密封劑143最好作為連續(xù)環(huán)施加到封閉端249的內(nèi)表面上，使粘合劑143的連續(xù)環(huán)的外徑約為封閉端249的內(nèi)徑的75％至100％，優(yōu)選的是約為90％至100％，最好是95％至100％。粘合劑環(huán)優(yōu)選的是窄的，使大多數(shù)陰極材料234暴露于進(jìn)入的空氣。另外，如果粘合劑太厚，則會(huì)增大陰極材料234和陰極殼240之間接合點(diǎn)的阻力，不良地降低提供給裝置的電壓。
陰極催化裝置230(圖3和4)可以通過將一層電解液阻擋膜材料235優(yōu)選的是Teflon(四氟乙烯)層壓到復(fù)合催化劑材料234一側(cè)并將離子能透過的分離材料238層壓到另一側(cè)而形成。電解液阻擋膜235優(yōu)選的是Teflon具有透氣的、疏水性的和防止電解液通過的特性。陰極催化裝置230的邊緣可以施加到臺(tái)階245上的所述粘合劑環(huán)143上，從而在陰極組合物234和殼體臺(tái)階245之間提供持久粘合密封。在一個(gè)具體實(shí)施例中，陰極催化裝置230可以施加到臺(tái)階245上的粘合劑143上，電解液阻擋膜235接觸粘合劑。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，一個(gè)單獨(dú)的電解液隔離片232、優(yōu)選的是Teflon、可以施加到臺(tái)階245的內(nèi)表面上的粘合劑環(huán)143上，從而將電解液隔離片232粘合到臺(tái)階245的內(nèi)表面245a上。催化裝置230然后可以在電解液隔離片232上施加，優(yōu)選的是，第二電解液隔離片235優(yōu)選的是Teflon的表面接觸隔離片232(圖4)。隔離片232當(dāng)與粘合劑143粘合到臺(tái)階245的內(nèi)表面上時(shí)，特別是與施加到隔離片232上的第二隔離片235(圖4)相結(jié)合時(shí)，提供非常有效的密封，防止電解液圍繞催化裝置230的邊緣移動(dòng)而逐漸從氣孔243漏泄。粘合密封劑143的使用也減小外周邊邊緣242b在陽極殼主體上所需的卷邊力。當(dāng)薄壁殼體厚度例如約為0.001英寸(0.0254毫米)至0.015英寸(0.38毫米)，典型約為0.002英寸(0.0508毫米)至0.010英寸(0.254毫米)時(shí)，或者當(dāng)采用薄的催化陰極組件230時(shí)，這是特別有利的，因?yàn)楦呔磉吜赡苁惯@種薄的殼體和陰極組件變形或破裂。
本發(fā)明鋅/空氣電池的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例示于圖3。圖3所示的實(shí)施例是微型鈕扣電池的形式。電池210具有陰極殼240(陰極杯)、陽極殼260(陽極杯)，其間具有電絕緣體材料270。絕緣體270最好是環(huán)的形式，可以在陽極殼主體263的外表面上插入，如圖3所示。絕緣體環(huán)270最好具有一個(gè)延伸超出陽極殼周邊邊緣268的擴(kuò)大部分273a(圖3)。具有擴(kuò)大部分273a的絕緣體270防止在電池密封之后陽極活性物質(zhì)接觸陰極殼240。絕緣體270是耐用電絕緣材料的，例如高密度聚乙烯、聚丙烯或尼龍，這種材料受擠壓時(shí)抗流變(抗冷態(tài)流變)。
陽極殼260和陰極殼240起初是單獨(dú)的構(gòu)件。陽極殼260和陰極殼240分別裝滿活性物質(zhì)，因此，陽極殼260的開口端267可以插入陰極殼240的開口端247。陽極殼260的特征在于，具有一個(gè)最大直徑的第一直體部分263a，第一直體部分263a從周邊邊緣268豎直向下延伸(圖3)到陽極殼260高度的至少50以上的部位，因此，殼體向內(nèi)傾斜，形成傾斜的中間部分263b。一個(gè)第二直體部分263c從中間部分263b的終端向下豎直延伸。第二直體部分263c的直徑小于直體部分263a的直徑。部分263c以90。彎曲度終止，形成封閉端269，具有比較扁平的負(fù)極表面265。陰極殼240的主體242具有一個(gè)從封閉端249豎直向下延伸的最大直徑的直體部分242a。主體242終止于周邊邊緣242b。陰極殼240的周邊邊緣242b和絕緣體環(huán)270的位于下面的周邊邊緣273b起初呈豎直直線，可以用機(jī)械彎曲在陽極殼260的傾斜中間部分263b上。這樣，將陰極殼240鎖定就位在陽極殼260上，形成密封電池。
通過首先制備微粒鋅和粉末稠化劑材料的混合物，陽極殼260可以單獨(dú)裝滿陽極活性物質(zhì)。鋅的平均粒度最好約為30至350微米。鋅可以是純鋅，但優(yōu)選的是攙合銦(100至1000ppm)的微粒鋅。鋅也可以是攙合銦(100至1000ppm)和鉛(100至1000ppm)的微粒鋅。也可以使用鋅的其它混合物，例如攙合銦(100至1000ppm)和鉍(100至1000ppm)的微粒鋅。微粒鋅混合物基本由純鋅組成，具有基本是純鋅的電化學(xué)性能。因此，術(shù)語“鋅”應(yīng)該理解為包括這種材料。稠化劑材料可以選自基本不溶解于堿性電解液的各種公知的稠化劑。這種稠化劑例如可以是交聯(lián)羧甲基纖維素；淀粉接枝共聚物，例如商品名為Waterlock A221(Grain Processing公司)的以接枝到淀粉主鏈上的水解聚丙烯腈的形式；商品名為Carbopol C940(B.F.Goodrich)的交聯(lián)聚丙烯酸聚合物；商品名為Waterlock A400(Grain Processing公司)的堿性皂化聚丙烯腈；以及商品名為Waterlock J-500或J-550(GrainProcessing公司)的稱為聚丙烯酸鈉超吸收聚合物的聚丙烯酸的鈉鹽。微粒鋅和稠化劑粉末的干拌混合物可以是稠化劑通常約為干拌混合物重量的0.1％至1％。具有重量百分?jǐn)?shù)約為30％至40％的KOH和重量百分?jǐn)?shù)約為2％的ZnO的水成KOH電解質(zhì)溶液加入到干拌混合物中，所形成的濕的陽極混合物250可以插入到陽極殼260中。另外，鋅和稠化劑的干燥粉混合物可以首先置于陽極殼260中，然后加入電解質(zhì)溶液，形成濕的陽極混合物250。
催化陰極組件230(圖3和4)和空氣擴(kuò)散器231可以如同下述插入到殼體240中空氣擴(kuò)散器盤231(圖3)可以是空氣多孔過濾紙或透氣性聚合材料的形式，可以插入到陰極殼240中，位于對著氣孔243的殼體抬起部分244的內(nèi)表面上。粘合密封劑環(huán)143施加到陰極殼封閉端處凹陷臺(tái)階245的內(nèi)表面上。例如材料為聚四氟乙烯(Teflon)的單獨(dú)的電解液阻擋層232(圖3和4)可選地插入在空氣擴(kuò)散器231的上面，使阻擋層232的邊緣接觸粘合劑環(huán)143。阻擋層232是透氣的，但是不透堿性電解液不透水。因此，粘合劑環(huán)143持久地使阻擋層232的邊緣粘合在凹陷臺(tái)階245的內(nèi)表面上。具有粘合在其上的阻擋層232的粘合劑環(huán)143，防止電解液從陽極向和圍繞陰極催化裝置230移動(dòng)而通過氣孔243從電池泄漏。如圖4所示的催化陰極組件230可以制備成層壓材料，具有一層電解液防潮材料235、一層位于阻擋層235之下的陰極催化劑組合物234以及一層位于催化劑組合物234之下的離子能透過的分離材料238，如圖4所示。分離器238可以選用普通的離子能透過的分離材料，包括賽璐玢、聚氯乙烯、丙烯腈和多微孔的聚丙烯。每一層可以單獨(dú)制備，通過施加熱能和壓力層壓在一起，形成催化裝置230。電解液阻擋層235最好是聚四氟乙烯(Teflon)的。催化裝置230然后可以施加在電解液隔離片232上面(圖4)，優(yōu)選的是，阻擋層(Teflon)片料235的表面接觸隔離片232。
催化陰極組合物234最好具有材料為微粒二氧化錳、碳和疏水性粘合劑的催化陰極混合物233，采用普通涂敷法施加到電導(dǎo)過濾網(wǎng)優(yōu)選的是鎳篩網(wǎng)上。其它催化材料可以包括或采用銀、鉑、鈀和釕等金屬或其它金屬氧化物或錳(MnOx)以及其它公知的催化氧還原反應(yīng)的組分。在施加期間，催化混合物233基本吸收到過濾網(wǎng)237的多孔網(wǎng)孔中。用于催化混合物233的二氧化錳可以是普通電池級(jí)二氧化錳，例如電解二氧化錳。催化混合物233中的二氧化錳也可以是由硝酸錳Mn(NO3)2熱分解而形成的二氧化錳。用于制備混合物233的碳可以是各種形式的，包括石墨、炭黑和乙炔黑。優(yōu)選的碳是炭黑，因其具有高表面面積。適當(dāng)?shù)氖杷哉澈蟿┛梢允蔷鬯姆蚁?Teflon)。催化混合物233通常可以具有重量百分?jǐn)?shù)約為5％至15％的MnO2、重量百分?jǐn)?shù)為30％至50％的碳，其余部分為粘合劑。在電池放電期間，催化混合物233主要起催化劑的作用，以便于進(jìn)行與進(jìn)入的空氣的電化學(xué)反應(yīng)。但是，附加的二氧化錳可以加入到催化劑，電池可以變?yōu)榭諝廨o助的鋅/空氣電池或空氣輔助的堿性電池。在這種可以是鈕扣電池形式的電池中，至少一部分二氧化錳放電，也就是說，在與進(jìn)入的氧一起進(jìn)行電化學(xué)放電期間，一些錳減少。這里描述的粘合劑環(huán)143和施加方法也可應(yīng)用到這種空氣輔助電池上，以防電解液泄漏。
在空氣擴(kuò)散器231和催化裝置230插入殼體240中、阻擋層235或阻擋層232固定到粘合劑環(huán)143上之后，陽極殼260裝滿陽極材料250。填滿的陽極殼260的開口端267插入陰極殼240的開口端247。陰極殼的周邊邊緣242b彎曲在陽極殼的傾斜中間部分263b上面，絕緣體270位于其間，如上所述。
在優(yōu)選實(shí)施例(圖3)中，陽極殼260具有一銅層，鍍在其內(nèi)表面上，因此，在裝配的電池中，鋅陽極混合物250接觸銅層。鍍銅層是需要的，因?yàn)殡S著鋅放電，為電子從陽極250進(jìn)入負(fù)極265提供高傳導(dǎo)路徑。陽極殼260最好用不銹鋼制成，在內(nèi)表面上鍍一層銅。優(yōu)選的是，陽極殼260由三包材料形成，不銹鋼264在其內(nèi)表面具有銅層266，在其外表面具有鎳層262，如圖3所示。因此，在裝配的電池210中，銅層266形成陽極殼的內(nèi)表面，與鋅陽極混合物250接觸，鎳層262形成陽極殼的外表面。
銅層266的厚度最好約為0.0002英寸(0.005毫米)至0.002英寸(0.05毫米)。不銹鋼的厚度通常約為0.001英寸(0.0254毫米)至0.01英寸(0.254毫米)，鎳層的厚度約為0.0001英寸(0.00254毫米)至0.001英寸(0.0254毫米)。由三包材料組成的陽極殼260的總壁厚最好約為0.001英寸(0.0254毫米)至0.015英寸(0.38毫米)。
然后可以制作微型鋅/空氣電池，微型鋅/空氣電池具有如上所述的組分(圖3)，包括臺(tái)階245內(nèi)表面上的粘合劑環(huán)143。材料為Teflon的單獨(dú)的電解液阻擋層232可以采用粘合劑環(huán)143粘合到臺(tái)階245的內(nèi)表面上。根據(jù)一個(gè)具體的實(shí)施例(電池尺寸不受限制)，電池可以是標(biāo)準(zhǔn)的635號(hào)鋅/空氣電池，總直徑約為0.608英寸(15.4毫米)，高度(正極至負(fù)極)約為0.314英寸(7.98毫米)。(這種尺寸是在國際電化學(xué)委員會(huì)規(guī)定的這種尺寸的電池的標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。)陰極殼240可以是鍍鎳鋼，壁厚約為0.01英寸(0.25毫米)。陰極催化劑組合物237可以具有以下成分MnO2，4.6％(重量)；炭黑，15.3％(重量)；Teflon粘合劑，18.8％(重量)；鎳篩網(wǎng)，61.2％(重量)。總陰極催化劑組合物237可以是0.140克。陽極250可以包含零加入水銀(水銀含量可以小于電池重量的20ppm)，可以具有以下成分鋅，77.8％(重量)(鋅可以攙合200至500ppm的銦或鉛)；電解液(35-40％(重量)KOH和2％(重量)ZnO)，21.9％(重量)；膠凝劑(Waterlock J-550)，0.3％(重量)；鉛，400ppm(0.04％(重量))。陽極250總重(鋅/膠凝劑混合物加電解液)可以是2.43克，其中，鋅/膠凝劑混合物重量約為1.9克。
根據(jù)另一個(gè)非限制性實(shí)施例，電池尺寸可以是標(biāo)準(zhǔn)的312號(hào)鋅/空氣電池，外徑約為0.3025至0.3045英寸(7.68至7.73毫米)，高度約為0.1300至0.1384英寸(3.30至3.52毫米)。對于這兩種尺寸的電池來說，殼體240的壁厚例如可以是0.004英寸(0.10毫米)。除了活性物質(zhì)的總量調(diào)節(jié)到312號(hào)電池的量之外，312號(hào)電池的成分可以是如上參照635號(hào)電池所述的成分。這里所述的本發(fā)明施加密封劑143的方法以及粘合密封劑(濕的和干的)優(yōu)選的寬度和厚度均可應(yīng)用于上述不同的電池尺寸。如上所述，本發(fā)明方法最好應(yīng)用于微型鋅/空氣鈕扣電池，所述微型鋅/空氣鈕扣電池通常具有盤狀圓柱形形狀，其直徑約為4至16毫米，優(yōu)選的是約為4至12毫米，高度約為2至9毫米，優(yōu)選的是約為2至6毫米。
各種因素可以影響阻塞噴嘴孔的可能性。粘合密封劑優(yōu)選的是以溶液的形式加以分配。這會(huì)減少由于懸浮固體而阻塞的機(jī)會(huì)。密封劑溶液的粘度越低，越不大可能發(fā)生阻塞。溶劑的選擇也影響到阻塞的可能性，如果以間歇脈沖方式分配密封劑而溶劑極易揮發(fā)，那么，在分配周期之間的短暫間斷期，噴嘴尖處的阻塞可能性比較大。以連續(xù)脈沖方式分配密封劑，阻塞的危險(xiǎn)減少，因?yàn)閲娮旒馓幟芊鈩┗旌衔镞B續(xù)不斷地替換(移動(dòng))，不會(huì)發(fā)生由于揮發(fā)而造成阻塞。另外，傳感器頻率和電壓可以影響到阻塞的可能性。較高的頻率產(chǎn)生較高的小滴擴(kuò)散速率，可以減少阻塞的可能性。較高的電壓輸送較高的能量(較高的小滴速度)，也會(huì)減少阻塞的可能性。
經(jīng)測定，使用一個(gè)噴嘴135工作而第二個(gè)同樣的噴嘴空轉(zhuǎn)，這對分配粘合溶液143是有益的。這樣，如果第一噴嘴135在分配操作期間發(fā)生阻塞，則轉(zhuǎn)換到具有自己的粘合溶液143的第二噴嘴進(jìn)行工作，同時(shí)清理第一噴嘴。清理方法簡便而有效。將高壓氣體源、例如空氣或惰性氣體源連接到噴嘴的粘合溶液，或者連接到與噴嘴相連接的粘合溶液供給容器，使增壓空氣進(jìn)入溶液，清理工作即可快速完成?？諝饪梢允莾H為10至15psig的高壓，但是可以采用例如高達(dá)約50psig的氣壓，乃至高達(dá)約100psig或更高的高壓。增壓空氣使粘合溶液以連續(xù)流從噴嘴尖138中排出，從而疏通噴嘴。清理時(shí)間一般較短，例如約5秒。如果第二噴嘴阻塞，則疏通的第一噴嘴135隨時(shí)可以開始工作。
經(jīng)測定，上述多噴嘴系統(tǒng)可以用來解決噴嘴阻塞問題，基本不中斷整個(gè)分配操作。分配操作可以基本是長時(shí)間的連續(xù)操作，例如至少24小時(shí)或更長時(shí)間。分配操作本身可以是間歇脈沖方式或者連續(xù)脈沖方式。例如，本發(fā)明采用雙噴嘴(一個(gè)分配而另一個(gè)空轉(zhuǎn))的方法可以以間歇脈沖方式進(jìn)行連續(xù)工作。這種間歇脈沖方式最好以約為每秒500至5000小滴、通常以約為每秒1000至3000小滴的小滴傳播速率進(jìn)行工作，施加循環(huán)時(shí)間約為0.001至1秒，施加周期之間的間歇時(shí)間約為0.001至1秒。噴嘴孔尺寸最好約為50至60微米。粘合溶液粘度最好約為4至20厘泊。另外，本發(fā)明采用雙噴嘴(一個(gè)分配而另一個(gè)空轉(zhuǎn))的方法可以以連續(xù)脈沖方式進(jìn)行工作。連續(xù)脈沖方式最好以約為每秒500至5000小滴、典型的約為每秒1000至3000小滴的小滴傳播速率進(jìn)行工作。噴嘴孔尺寸最好約為50至60微米。粘合溶液的粘度最好約為4至20厘泊。
雖然本發(fā)明已經(jīng)參照具體實(shí)施例加以描述，但是，也可以有其它實(shí)施例，而不超出本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明不限于所述的實(shí)施例，權(quán)利要求書及其等同內(nèi)容反映了本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種將粘合劑施加到電化學(xué)電池元件的一部分表面上的方法，包括噴射所述粘合劑，以用所述粘合劑涂敷一部分所述表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘合劑以小滴的形式進(jìn)行噴射。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘合劑是液體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘合劑通過噴嘴進(jìn)行噴射。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，它包括采用壓電傳感器啟動(dòng)所述噴嘴，使所述噴嘴產(chǎn)生脈沖，使所述粘合劑以小滴的形式通過。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述噴嘴具有彈性管，所述彈性管具有長主體，所述長主體終止于出口孔，所述壓電傳感器圍繞所述長主體，使所述長主體產(chǎn)生脈沖，使所述液體粘合劑以小滴的形式從所述噴嘴通過。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述粘合劑是液體，以大約每秒500至5000小滴的速率從所述噴嘴通過。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述粘合劑是液體，其粘度約為4至20厘泊。
9.一種將液體粘合劑施加到電化學(xué)電池殼體的一部分內(nèi)表面上的方法，它包括使液體粘合劑通過噴嘴，用所述粘合劑涂敷所述殼體的一部分內(nèi)表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述粘合劑以小滴的形式從所述噴嘴通過。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，它包括采用壓電傳感器啟動(dòng)所述噴嘴，使所述噴嘴產(chǎn)生脈沖，使所述液體粘合劑以小滴的形式從所述噴嘴通過。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述噴嘴具有彈性管，所述彈性管具有長主體，所述長主體終止于出口孔，所述壓電傳感器圍繞所述長主體，使所述長主體產(chǎn)生脈沖，使所述液體粘合劑以小滴的形式從所述噴嘴通過。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述液體粘合劑以大約每秒500至5000小滴的速率從所述噴嘴通過。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述液體粘合劑的粘度約為4至20厘泊。
15.一種將液體粘合劑施加到鋅/空氣電池的陰極殼的一部分內(nèi)表面上的方法，它包括使液體粘合劑通過噴嘴，用所述粘合劑涂敷所述陰極殼的一部分內(nèi)表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述液體粘合劑以小滴的形式從所述噴嘴通過。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，它包括采用壓電傳感器啟動(dòng)所述噴嘴，使所述噴嘴產(chǎn)生脈沖，使所述液體粘合劑以小滴的形式從所述噴嘴通過。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述噴嘴具有彈性管，所述彈性管具有長主體，所述長主體終止于出口孔，所述壓電傳感器圍繞所述長主體，使所述長主體產(chǎn)生脈沖，使所述液體粘合劑以小滴的形式從所述噴嘴通過。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述液體粘合劑的粘度約為4至20厘泊。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述液體粘合劑包括聚酰胺樹脂。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述噴嘴出口孔距待涂敷粘合劑的陰極殼內(nèi)表面的所述部分約2至10毫米的距離。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，從所述噴嘴噴射的液體粘合劑涂敷所述表面，所述粘合劑的涂層寬度約為10至25密耳(0.254至0.635毫米)。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述液體粘合劑以大約每秒500至5000小滴的速率從所述噴嘴通過。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，液滴平均尺寸約為5至10微米。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述彈性管是玻璃的。
26.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，陰極殼是罐的形式，具有開口端和封閉端，封閉端的中央部分形成電池的正極，所述正極由凹陷的環(huán)形臺(tái)階圍繞，所述液體粘合劑從所述噴嘴噴射到所述凹陷環(huán)形臺(tái)階的內(nèi)表面上。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，它還包括將一個(gè)電解液隔離片的一部分施加到所述臺(tái)階內(nèi)表面的粘合劑上。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，電解液隔離片是Teflon(四氟乙烯)。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，隔離片的邊緣施加到所述臺(tái)階內(nèi)表面的粘合劑上，隔離片的邊緣粘合到所述臺(tái)階的內(nèi)表面上。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，包括二氧化錳的一個(gè)催化陰極施加在電解液隔離片上面，使隔離片在所述臺(tái)階的內(nèi)表面和催化陰極之間。
31.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述電池是鈕扣電池，所述臺(tái)階是陰極殼的一個(gè)一體部分。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，臺(tái)階是環(huán)形圈的形式，粘合層是與所述臺(tái)階的形狀相一致的連續(xù)環(huán)的形式。
33.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，它還包括用氣體清理所述噴嘴，以疏通噴嘴，并使所述液體粘合劑通過另一個(gè)噴嘴，以用所述粘合劑涂敷所述陰極殼的一部分內(nèi)表面。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述氣體是惰性氣體。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述氣體是空氣。
全文摘要
本發(fā)明涉及將液體粘合劑施加到電化學(xué)電池元件表面上的噴射方法。粘合劑通過最好由壓電傳感器啟動(dòng)的噴嘴噴射施加。噴嘴可以是長的彈性管，終止于出口孔。粘合劑最好以小滴的脈動(dòng)流噴射。液體粘合劑最好以大約每秒500至5000小滴的速率，以微細(xì)小滴進(jìn)行分配。本發(fā)明方法有效地將粘合劑精確地、堅(jiān)固地和可再現(xiàn)地施加到電池元件的窄小寬度的表面上或難以達(dá)到的表面上。在特定的應(yīng)用中，粘合劑可以施加到圍繞鋅/空氣鈕扣電池的陰極殼終端部分的窄小凹陷臺(tái)階上。在這種應(yīng)用中，粘合劑在陰極殼和陰極組件之間提供密封，從而防止電解液從電池泄漏。
文檔編號(hào)H01M10/04GK1830100SQ03821706
公開日2006年9月6日 申請日期2003年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月23日
發(fā)明者D·W·吉本斯, M·科爾布, I·尼茲科, L·懷特 申請人:吉萊特公司