專利名稱：電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池。
背景技術(shù)：
電池是常用的電能來源。電池包含一般稱作陽極的負極和一般稱作陰極的正極。 陽極包含可被氧化的活性材料。陰極包含可被還原的活性材料。陽極活性材料能夠還原陰極活性材料。當在裝置中使用電池作為電能來源時，與陽極和陰極實現(xiàn)電接觸，使電子流過裝置，發(fā)生各自的氧化和還原反應(yīng)以提供電能。與陽極和陰極相接觸的電解質(zhì)包含流過位于電極之間的分隔體的離子，以在放電過程中保持電池整體的電荷平衡。商業(yè)性一次堿性電池常常包括含有二氧化錳的陰極和包含鋅的陽極。此類電池常常具有圓柱形外殼并且通常呈現(xiàn)為由國際電工委員會(International Electrotechnical Commission)的標準所定義的標準AA、AAA、AAAA、C和D型號。每個所制造的堿性電池均包含受電池內(nèi)部體積限制的一定量的陰極活性材料和陽極活性材料，并且具有由所述活性材料的量決定的理論量的放電容量。例如，AA、AAA、AAAA、C和D型電池分別具有約3. 7Ah(安培小時)、約1. 5Ah、約0. 7Ah、約10. 4Ah和約22. 9Ah的理論放電容量。在使用中，在電池的使用壽命期間所能從電池獲取的容量的總量小于電池理論容量的100%。這可歸因于三種損耗容量的歐姆損耗、活化極化損耗和濃差極化損耗。具體地講，電池容量的濃差極化損耗發(fā)生在如下時候活性材料耗盡或反應(yīng)產(chǎn)物過度累積在電池的局部區(qū)域內(nèi)，例如，靠近電極中的一個或兩個累積?；钚圆牧系暮谋M發(fā)生在如下時候活性材料的消耗速率超過了活性材料通過擴散、電遷移、滲透或其他機制進行置換的速率。反應(yīng)產(chǎn)物的累積發(fā)生在如下時候反應(yīng)產(chǎn)物的生成速率超過了所生成的反應(yīng)產(chǎn)物通過擴散、電遷移、滲透或其他機制從反應(yīng)區(qū)逸出的速率。當發(fā)生活性材料耗盡或反應(yīng)產(chǎn)物累積時，電池電極的操作電壓可發(fā)生不利的漂移。這導(dǎo)致電池的操作電壓下降，并且電池的電壓可在電池完全放電之前降至裝置的操作電壓以下。歐姆損耗可歸因于電池中的電子電阻或離子電阻。具體地講，由離子電阻造成的離子損耗可因電解質(zhì)的物理狀態(tài)而發(fā)生，例如，電解質(zhì)可為游離的或可被吸收在固體基質(zhì)中，諸如被吸收在陽極、陰極或分隔體的孔中。當電解質(zhì)大體上呈純凈液體電解質(zhì)的形式時，會達到電解質(zhì)的最大離子電導(dǎo)率，這時離子電阻最低。當電解質(zhì)與固相材料共存時，離子電阻可因電解質(zhì)中的離子導(dǎo)電通道被限于固體基質(zhì)中的填充有電解質(zhì)的槽而增大。這些槽遵循穿過相互連接的孔的通道并且可為長且曲折的。在電解質(zhì)相中可用于離子導(dǎo)電的橫截面積也可受到沿通道的小孔徑的限制。當電池放電時，高離子電阻可引起顯著的歐姆損耗。由于陽極、陰極和分隔體的現(xiàn)有的孔結(jié)構(gòu)的緣故，離子電阻可存在于新制的電池中，并且可在電池的使用期間發(fā)生改變。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面，本發(fā)明的特征在于一種電池，所述電池包括外殼；外殼內(nèi)的陽極和陰極，陽極具有彼此鄰近的第一部分和第二部分；至少部分地設(shè)置在陽極中的集流體；陽極和陰極之間的分隔體；以及陽極部分分隔體，所述陽極部分分隔體至少部分地設(shè)置在陽極中并且位于陽極的第一部分和第二部分之間。具體實施可包括下列一個或多個特征。陽極部分分隔體可為圓柱形的。陽極和陰極之間的分隔體以及陽極部分分隔體可為同心的。集流體可至少部分地設(shè)置在第一部分中，并且陰極和陽極之間的分隔體可位于陽極的第二部分和陰極之間。分隔體可由獨立材料片形成。分隔體可由整體片形成。在放電之前，集流體可與陽極的第二部分電分離。分隔體可為電絕緣的并且可讓選自由下列組成的組的材料滲透溶解物質(zhì)、液體、溶劑、和離子。 分隔體可為圓柱形的，并且陽極部分分隔體可具有的直徑為陽極和陰極之間的分隔體的直徑的約10%至約85%。所述電池可為AA型電池，因而陽極部分分隔體可為圓柱形的并且可具有約3/16英寸至約7/32英寸的直徑。陽極部分分隔體可具有約40 μ m至約400 μ m的厚度。陽極可包含鋅粒，并且第一部分中的鋅粒可具有的平均尺寸大體上大于或小于第二部分中的鋅粒的平均尺寸。陽極的第二部分可包含鋅粒，所述鋅粒具有約20 μ m至約IOOym 的平均尺寸。陽極的第一部分可包含鋅粒，所述鋅粒具有約100 μ m至約500 μ m的平均尺寸。集流體可沿電池的縱向軸線延伸，并且可為電池總長度的約2/3至約3/4。陽極的第一部分和第二部分各自可包含約50重量％至約90重量％的鋅。陽極的第二部分可在第一部分之后開始放電。第一部分和第二部分在電池放電之前可為電分離的，并且在第一部分開始放電之后，可在陽極的第一部分和第二部分之間形成電連接。在另一個方面，本發(fā)明的特征是一種制造電池的方法。所述方法包括將陽極材料填充到由分隔體限定的空間中；將陽極部分分隔體插入到所述空間中以將所述空間分隔成第一空間和第二空間，陽極材料被包含在第二空間中；并且將另一種陽極材料填充到第一空間中。具體實施可包括下列一個或多個特征。陽極部分分隔體可與分隔體同心地插入。 陽極部分分隔體可與分隔體非同心地插入。陽極分隔體可為管狀的并且可包括密封端。陽極材料可為相同的材料。陽極材料可為不同的材料。陽極部分分隔體可通過如下方式制備 首先圍繞某個棒卷繞分隔體材料，然后彎曲分隔體材料的最內(nèi)卷繞部以形成將所述空間分成第一空間和第二空間的分隔部。在另一方面，本發(fā)明的特征在于一種電池，所述電池包括外殼；外殼內(nèi)的陽極，陽極包括第一部分和第二部分，在電池放電之前所述第二部分與第一部分電分離，當電池使用時第一部分在第二部分之前開始放電；外殼內(nèi)的陰極；以及陰極和陽極之間的分隔體。具體實施可包括下列一個或多個特征。所述電池也可在陽極的第一部分和第二部分之間包括陽極部分分隔體。陽極的第一部分和第二部分可通過在第一部分開始放電之后所形成的電連接來實現(xiàn)電連接。一次堿性電池意味著僅放電(例如至耗盡)一次，然后被廢棄。不打算對一次電池進行再充電。一次電池描述于例如David Linden 的Handbook of Batteries (McGraw-Hill, 第3版，2001)中。本文提及的所有出版物、專利申請、專利和其他參考文獻均以引用方式全文并入本文。通過以下的發(fā)明詳述和權(quán)利要求，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將顯而易見。


圖1為電池的示意軸向剖面圖。圖IA和IB為電池的示意剖面圖。圖2A-2D為電池的一部分的示意剖面圖。圖3為三個AA型電池的電壓對放電時間的標繪圖。各種附圖中的相同的參考符號指示相同的元件。
具體實施例方式參見圖1，一次堿性電池10包括外殼18，所述外殼包含接觸外殼18的陰極12、陽極14、以及陰極12和陽極14之間的分隔體16。陽極14包括與集流體20連通例如電氣連通的內(nèi)部28和鄰近于陰極并通過分隔體32與內(nèi)部28和集流體20(部分地或完全地)電分離的外部30。陰極12包含一種或多種陰極活性材料，并且陽極14包含一種或多種陽極活性材料。電池10也包括密封件22和負金屬端帽M，所述負金屬端帽用作電池的負端子。用作電池的正端子的正支托沈位于電池上的與負端子相對的一端。電解質(zhì)溶液分散在整個電池10中。外殼18、陰極12、分隔體16和陽極14各自可為圓柱形的。電池10可為例如AA、 AAA、AAAA、C或D型電池。當使用電池10時，將外部負載(未示出)連接到正端子和負端子上。在陽極14 內(nèi)通過陽極材料和電解質(zhì)溶液之間的化學(xué)反應(yīng)所生成的電子被集流體20收集并且通過外部負載被引導(dǎo)回電池10的陰極，在那里陰極材料和電解質(zhì)起反應(yīng)。參見圖1A，在使用電池10之前，分隔體32電分離集流體20與陽極14的外部30。 分隔體32可為具有圓形橫截面的圓柱形。分隔體32和16可彼此分離并同心地布置。分隔體32的直徑范圍可為分隔體16的直徑的介于約10%至約85%之間，例如50%。例如， 當電池10為AA型電池時，分隔體32具有約2. 5mm至約7. 4mm的直徑，并且分隔體16具有約8. 82mm的直徑。當電池10為AAA型電池時，分隔體32具有約2. Omm至約5. 5mm的直徑， 并且分隔體16具有約6. 5mm的直徑。內(nèi)部28包含約10%至約70%的總陽極活性材料，并且外部30包含約90%至約30%的總陽極活性材料。分隔體32也可具有其他橫截面形狀 (未示出)，例如三角形、正方形或其他規(guī)則或不規(guī)則的幾何形狀。分隔體16和32可相對于彼此為非同心的。參見圖1B，分隔體16和32可由整體片形成，所述整體片在陽極14和陰極12之間連續(xù)地卷繞并且還延伸到陽極14中以將陽極14分成兩部分。替代如圖1和IA所示被分成內(nèi)部觀和外部30的情況，陽極14形成與集流體20電接觸的側(cè)部觀‘和與集流體20 電分離的側(cè)部30'。不同側(cè)部中所包含的陽極活性材料的量可通過改變例如分隔體32的形狀和位置來調(diào)整。分隔體32也可呈與圖1和1A-1B所示的那些不同的形式。在一些實施方案中，分隔體32可呈將陽極42分隔成兩個以上電分離部分的形式。例如，分隔體32可包括兩個或更多個連接的或分離的片，所述片以幾何和電氣方式將陽極14分成不同的部分，所述部分中的一個與集流體20電連接。分隔體32可具有約40 μ m至約400 μ m的厚度。例如，分隔體32可由單一厚層的材料或多重卷繞的薄材料制成。分隔體32可包括常規(guī)的堿性電池分隔體材料。在一些實施方案中，分隔體32可包括與非織造材料層結(jié)合的玻璃紙層。分隔體32也可包括附加的非織造材料層。在一些實施方案中，分隔體32可不同于常規(guī)的堿性電池分隔體。分隔體32的孔可具有在介于約 5 μ m至約25 μ m之間范圍內(nèi)的直徑和約200-1000孔/mm2的密度。分隔體32提供陽極14 的外部30和集流體20之間的初始電隔離，并且使得能夠后續(xù)地通過所述孔在外部30和內(nèi)部觀(因此集流體20)之間形成電連接。分隔體32提供陽極的外部32和內(nèi)部觀之間的離子導(dǎo)電通道，以便所述兩個陽極部分觀和30彼此離子連通。電解質(zhì)溶液、離子和溶劑也可穿過分隔體32。分隔體32可有助于被分隔的陽極14以空間上受控的方式放電，以便與常規(guī)的具有單一非分隔陽極的電池相比，陽極14在整個放電壽命期間更均勻且更徹底地放電。因此電池10可獲取其理論容量的高百分比，并且可因此延長電池10的使用壽命。電池10的整個放電壽命可包括初始放電時段和后續(xù)放電時段。在初始放電時段期間，陽極14的放電大體上只限于陽極14的內(nèi)部觀(或圖IB的側(cè)部觀‘)，并且在陽極14 的外部30(或圖IB的側(cè)部30')中不發(fā)生基本的放電。該初始放電時段產(chǎn)生固體陽極反應(yīng)產(chǎn)物，所述產(chǎn)物積聚在電池的局部區(qū)域中。不受理論的束縛，據(jù)信在初始放電時段期間， 在常規(guī)的不具有分隔體32的堿性電池中，固體陽極反應(yīng)產(chǎn)物主要積聚在環(huán)中，所述環(huán)鄰近于隔離電池的陽極和陰極的分隔體且與陰極相對。陰極和陽極的未反應(yīng)區(qū)域之間的這些固體陽極反應(yīng)產(chǎn)物可阻礙反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物例如電解質(zhì)，溶劑(水)或離子在陰極和陽極的所述區(qū)域之間的傳送和/或減小傳送速率。這可導(dǎo)致陽極14的區(qū)域中的反應(yīng)物的不完全反應(yīng)和使用，并且過早地減小電池電壓。在此類情況下，從電池獲取的電池的理論容量的百分比較低，因而電池放電服務(wù)時間將縮短。不受理論的束縛，還據(jù)信可優(yōu)選地迫使陽極分級放電，以在整個電池上獲得放電均勻性。在初始放電時段期間，陽極反應(yīng)產(chǎn)物的在空間上受控的生成和積聚是在遠離分隔體16處發(fā)生并且是在圖IA的陽極部分觀或圖IB的陽極部分28’中發(fā)生。這就避免了阻礙圖IA的區(qū)域30或圖IB的區(qū)域30’與陰極12的連通，并且使得這些區(qū)域能夠后續(xù)地放電。這種多級放電方式可導(dǎo)致整個陽極均勻且徹底地放電，并且可獲得電池理論容量的高百分比。在一些實施方案中，陽極14的內(nèi)部28大體上在外部30發(fā)生基本放電之前放電， 并且陽極14在后續(xù)放電時段期間的放電大體上在空間上只限于外部30。在一些實施方案中，陽極14的內(nèi)部觀大體上在后續(xù)放電時段期間繼續(xù)放電。不受理論的束縛，據(jù)信在初始放電時段期間，在陽極14的內(nèi)部和外部之間形成導(dǎo)電連接以使得陽極的外部30和集流體 20之間能夠發(fā)生電接觸。例如，在初始放電時段中，陽極活性材料例如鋅的氧化產(chǎn)生氧化鋅，所述氧化鋅可沉淀到分隔體32的孔中。氧化鋅常常形成為具有半導(dǎo)體特性的非化學(xué)計量的組分。藍色的“η”型半導(dǎo)電氧化鋅是通常被觀察到的堿性電池中的一種放電產(chǎn)物。此類半導(dǎo)電氧化鋅顆?？纱┻^分隔體形成電子連接，從而連接所述兩個被分隔的陽極部分觀和30的陽極活性材料。放電反應(yīng)可后續(xù)地在先前與集流體20隔開的陽極部分30中進行。 在一些實施方案中，金屬鋅可沉積在分隔體32中以在電池10的各次使用(例如，當使用之后，電池10被分離并重新連接到另一個外部負載上以便使用，或外部負載不連續(xù)地運行) 之間的間歇期間形成鋅枝狀體。這些金屬鋅枝狀體起到與半導(dǎo)電氧化鋅顆粒類似的作用以有助于陽極部分30的放電。與常規(guī)的非分隔陽極經(jīng)受相同的放電方案時所獲得的放電特征圖相比，被分隔的陽極14的在空間上隔離的、逐步的放電會產(chǎn)生更均勻的最終總體放電特征圖。對陽極14 的放電行為的直接觀測可通過開放式電池實驗來獲得。在一些實施方案中，陽極14放電的空間均勻性可定量地由陽極14內(nèi)的電子電阻對陽極14的離子電阻的比率來指示。如本文所用，陽極的電子電阻為陽極隔室中所包含的導(dǎo)電材料(通常包括鋅粒和金屬集流體)的總電阻、以及在這些材料之間積聚的接觸電阻。如本文所用，陽極的離子電阻為陽極內(nèi)的電解質(zhì)溶液的總電阻，所述離子電阻取決于溶液的電導(dǎo)率及其在陽極隔室內(nèi)的空間分布。電解質(zhì)的空間分布由所存在的固體材料(鋅金屬、固體氧化鋅或氫氧化鋅)決定，所述固體材料也占據(jù)陽極隔室。電子電阻和離子電阻可通過電化學(xué)阻抗光譜學(xué)來測量。在電池的放電期間，電子電阻和離子電阻各自均有變化，因此電子電阻對離子電阻的比率可發(fā)生改變。不受理論的束縛，據(jù)信當電子電阻對離子電阻的比率在電池的整個放電時段上的平均數(shù)(平均比率)增大(例如接近一(1))時，陽極更均勻地放電。關(guān)于電池的電阻比率和放電均勻性之間的關(guān)系的信息提供于Chen等人的Electrochemical Society 140,1213(1993)和 Newman等人的Electrochemical Society 109,1183(1962)中。關(guān)于測量堿性電池中的電阻比率的信息提供在 Chen 等人的 Electrochemical Societyl40,1205(1993)中。當在電池10的整個放電壽命上求平均值時，具有被分隔的陽極14的電池10表現(xiàn)出較高的電子電阻對離子電阻的比率。在初始放電時段期間，放電反應(yīng)大體上排他地發(fā)生在陽極部分觀內(nèi)。大體上沒有反應(yīng)產(chǎn)物在陽極部分30中形成，并且沒有固體屏障鄰近于分隔體16的內(nèi)表面形成。源自陰極的電解質(zhì)、水和離子可被傳送到陽極部分30中。在陽極部分觀內(nèi)形成的可溶氧化鋅可越過分隔體16和32被向外傳送而進入陰極12中。當從集流體20到鄰近于分隔體32的內(nèi)表面定位的鋅粒進行測量時，陽極部分觀的電子電阻不大。在該同一時段期間，當在集流體和鄰近于分隔體16的內(nèi)表面定位的鋅粒之間測量時， 陽極部分30的電子電阻幾乎無窮大。因此整個陽極14內(nèi)的平均電子電阻很大。隨著陽極部分觀中有更多物質(zhì)起反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物發(fā)生沉淀，并且半導(dǎo)電氧化鋅和 /或金屬鋅枝狀體跨越分隔體32形成導(dǎo)電橋。在集流體20和陽極部分30之間生成電通道。在集流體20和定位在陽極部分30的最外殼體中的鋅粒之間測量的陽極的總電阻大體上減小，因而陽極部分30開始放電。當外部陽極部分30在放電時，陽極部分觀的放電也可繼續(xù)進行。陽極14的以及因此電池10的放電行為可通過例如改變分隔體32的特性諸如形狀、直徑(當其具有圓形橫截面時)、厚度和材料來調(diào)整。在一些實施方案中，當分隔體16 和32同心時，包括大直徑分隔體32的電池10在整個陽極上表現(xiàn)出良好的放電均勻性。此外，陽極14的放電行為也可通過改變陽極14的不同部分中所包含的陽極活性材料的特性例如各組分的配方或尺寸來改進。一般來講，陽極活性材料包括呈例如包含在漿液中的顆粒形式的鋅。
在一些實施方案中，陽極14的不同部分中所包含的鋅粒具有不同的平均尺寸。例如，陽極部分28中所包含的鋅?？删哂性诮橛?00微米和500微米之間范圍內(nèi)的平均尺寸。陽極部分30中所包含的鋅?？删哂性诮橛?0微米和100微米之間范圍內(nèi)的平均尺寸。在一些實施方案中，陽極14的不同部分中所包含的鋅的量受到控制。例如，陽極部分28中所包含的鋅漿液可包含約75重量％的鋅；而陽極部分30中所包含的鋅漿液可包含約65重量％的鋅。一般來講，陽極14的各種部分中的鋅的量可在約50重量％至約90 重量％的范圍內(nèi)，而余量主要由包含水的電解質(zhì)組成。如果不同陽極部分中的鋅的量下降至所述的范圍以下，則電子電導(dǎo)率和電池容量可減小；如果所述量高于所述的范圍，則電池可缺乏水，所述水為電池反應(yīng)物中的一種。在一些實施方案中，除了鋅以外，還可在陽極14的不同部分中包含呈例如粉末、 薄片或纖維形式的其他金屬顆粒。陽極部分觀中所包含的鋅漿液可例如排他地包含鋅粒； 而陽極部分30中所包含的鋅漿液可包含某個百分比例如1重量％至10重量％的錫薄片。 將錫薄片加入到堿性陽極配方中的做法公開于美國專利6，251，539中。集流體20的長度也可有助于電池10的不同放電行為。在一些實施方案中，集流體20從負端子M朝支托沈(圖1)延伸例如電池10的總長度的至少2/3或至少3/4。長集流體20有助于在初始放電時段期間從陽極14的內(nèi)部觀高效地收集電流，并且當放電完成時在整個陽極中產(chǎn)生高放電空間均勻性。電池10的其他組分可包括常規(guī)堿性電池通常所包含的材料。例如，除了陰極活性材料以外，陰極12也可包括碳顆粒、基料和其他添加劑。陰極活性材料的實例包括二氧化錳和羥基氧化鎳。碳顆?？蔀槭w粒。粘合劑的實例包括聚乙烯、聚丙烯酸或氟碳樹脂。 分散在整個陰極12中的電解質(zhì)溶液可為例如堿性氫氧化物諸如氫氧化鉀或氫氧化鈉的水溶液。除了陽極活性材料以外，陽極14還可包括膠凝劑和微量添加劑諸如放氣抑制劑。 此外，上述電解質(zhì)中的一部分分散在整個陽極中。膠凝劑的實例可包括聚丙烯酸、接枝淀粉材料、聚丙烯酸鹽、羧甲基纖維素、羧甲基纖維素鹽(例如羧甲基纖維素鈉)或它們的組合。 放氣抑制劑可包括無機材料諸如鉍、錫、銦、或它們的化合物?？晒┻x擇地，氣體生成抑制劑可包括有機化合物，例如磷酸酯、離子表面活性劑或非離子表面活性劑。任選地，陽極也可包含除鋅之外的導(dǎo)電金屬顆粒諸如錫、銅、黃銅或青銅薄片或粉末。分隔體16可為常規(guī)的堿性電池分隔體。在其它實施方案中，分隔體16可包括與非織造材料層結(jié)合的玻璃紙層。分隔體也可包括附加的非織造材料層。外殼18可為通常用于一次堿性電池的常規(guī)外殼，例如鍍鎳冷軋鋼。集流體20可由合適的金屬諸如黃銅、銦或鍍錫黃銅制成。密封件22可由例如尼龍制成。電池10可按修改過的常規(guī)方法來制造。例如，參見圖2A-2D，當制備陽極14時，將填充外部30所需的材料量放置到電池中(圖2A)。將一端密封的預(yù)制的管形(或呈其他期望的形狀)的分隔體32插入到陽極材料中(圖2B)。當分隔體32的密封端達到外殼18 時，用分隔體32替代先前填充的陽極材料以形成陽極14的外部30 (圖2C)。最后，將用于陽極14的內(nèi)部觀的陽極材料填充到管狀分隔體32中(圖2D)。也可使用其他合適的方法來制造電池10。實施例
在該例證性實施例中，制造了兩個非常規(guī)AA型電池，它們各自具有同心的分隔體，所述分隔體將其陽極隔離成兩個部分。測試了所述兩個AA型電池的連續(xù)放電，并且與常規(guī)AA型電池作了比較。每個電池的陽極均包含25%的小(平均約35 μ m的直徑)鋅粒和75%的大(平均約350 μ m的直徑)鋅粒的混合物。所述兩個非常規(guī)AA型電池各自均包含陽極內(nèi)的圓柱形陽極分隔體(圖1A)并且是與存在于陽極和陰極之間的分隔體同心的。陽極分隔體具有約3/16英寸的內(nèi)徑，并且是通過圍繞特氟隆棒卷繞2匝BH40-R(得自Nippon Kodoshi Co.，Kochi，Japan)來預(yù)制的。 用環(huán)氧樹脂粘合劑將卷繞的圓柱形分隔體沿其縱向接縫進行密封。將所述圓柱體的底部折疊封閉并且也用環(huán)氧樹脂粘合劑密封。在環(huán)氧樹脂粘合劑固化之后，移除特氟隆棒。將所述兩個非常規(guī)AA型電池和常規(guī)AA型電池各自在約3. 9 Ω的負載上連續(xù)地放電至約0. 5V的最終電壓。按放電時間標繪了每個電池在放電期間的電壓。參見圖3，曲線34，36和38分別對應(yīng)于所述兩個非常規(guī)AA型電池和常規(guī)AA型電池的放電情況。在約6. O小時和約6. 4小時的服務(wù)時間之后，所述兩個非常規(guī)AA型電池的電壓降至裝置的操作電壓0.8V以下。所述兩個非常規(guī)AA型電池之間的性能差別可歸因于設(shè)計和制造中的隨機變化。在約5. 6小時的服務(wù)時間之后，常規(guī)AA型電池的電壓下降至裝置的操作電壓以下。 其他實施方案也在權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電池，所述電池包括夕卜殼；在所述外殼內(nèi)的陽極和陰極，所述陽極具有彼此鄰近的第一部分和第二部分；至少部分地設(shè)置在所述陽極中的集流體；位于所述陽極和所述陰極之間的分隔體；和陽極部分分隔體，所述陽極部分分隔體至少部分地設(shè)置在所述陽極中以及所述陽極的第一部分和第二部分之間。
2.如權(quán)利要求1所述的電池，其中所述陽極部分分隔體為圓柱形的。
3.如權(quán)利要求1所述的電池，其中位于所述陽極和所述陰極之間的分隔體與所述陽極部分分隔體是同心的。
4.如權(quán)利要求1所述的電池，其中所述集流體至少部分地設(shè)置在所述第一部分中，并且位于所述陰極和所述陽極之間的分隔體位于所述陽極的第二部分和所述陰極之間。
5.如權(quán)利要求1所述的電池，其中所述分隔體由獨立的材料片形成。
6.如權(quán)利要求1所述的電池，其中所述分隔體由整體片形成。
7.如權(quán)利要求1所述的電池，其中在放電之前，所述集流體與所述陽極的第二部分電分離。
8.如權(quán)利要求1所述的電池，其中所述分隔體為電絕緣的并且對于選自由下列組成的組的材料是可滲透的溶解的物質(zhì)、液體、溶劑、和離子。
9.如權(quán)利要求1所述的電池，其中所述分隔體為圓柱形的，并且所述陽極部分分隔體所具有的直徑為位于所述陽極和所述陰極之間的分隔體的直徑的約10%至約85%。
10.如權(quán)利要求1所述的電池，其中所述陽極部分分隔體具有約40μ m至約400 μ m的厚度。
11.如權(quán)利要求1所述的電池，其中所述陽極包含鋅粒，并且所述第一部分中的鋅粒所具有的平均尺寸基本上大于或小于所述第二部分中的鋅粒的平均尺寸。
12.如權(quán)利要求1所述的電池，其中所述陽極的第二部分包含鋅粒，所述鋅粒具有約 20 μ m至約100 μ m的平均尺寸。
13.如權(quán)利要求1所述的電池，其中所述陽極的第二部分在所述第一部分之后開始放H1^ ο
14.如權(quán)利要求1所述的電池，其中所述第一部分和第二部分在所述電池放電之前是電分離的，并且在所述第一部分開始放電之后，在所述陽極的第一部分和第二部分之間形成電連接。
15.一種制造電池的方法，所述方法包括將陽極材料填充到由分隔體限定的空間中；將陽極部分分隔體插入到所述空間中以將所述空間分隔成第一空間和第二空間，所述陽極材料被包含在所述第二空間中；以及將另一種陽極材料填充到所述第一空間中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電池，其包括外殼；在外殼內(nèi)的陽極和陰極，所述陽極具有彼此鄰近的第一部分和第二部分；至少部分地設(shè)置在陽極中的集流體；位于陽極和陰極之間的分隔體；以及陽極部分分隔體，所述陽極部分分隔體至少部分地設(shè)置在陽極中并且位于陽極的第一部分和第二部分之間。
文檔編號H01M2/18GK102171857SQ200980138630
公開日2011年8月31日 申請日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月1日
發(fā)明者G·A·米勒, J·A·德拉克, R·E·德考特, S·M·戴維斯, T·C·理查德斯 申請人:吉列公司