專利名稱：：電池陽(yáng)極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及電池，并涉及相關(guān)的組件和方法。
背景技術(shù)：
：電池例如堿性電池通常用作電能來(lái)源。一般來(lái)講，電池包含負(fù)極(陽(yáng)極)和正極(陰極)。陽(yáng)極包含可被氧化的活性材料(如鋅粒)；陰極包含可被還原的活性材料(如二氧化錳)。陽(yáng)極活性材料能夠還原陰極活性材料。為了防止陽(yáng)極活性材料與陰極活性材料直接反應(yīng)，這些電極通過(guò)隔板彼jt匕電隔離。當(dāng)電池用作諸如移動(dòng)電話的裝置內(nèi)的電能來(lái)源時(shí)，與電極進(jìn)行電接觸，從而使電子流過(guò)所述裝置并使得發(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)包含流過(guò)位于電極之間的隔板的離子，以在放電過(guò)程中在整個(gè)電池中保持電荷平衡。發(fā)明概述本發(fā)明涉及電池，并涉及相關(guān)的組件和方法。在一個(gè)方面，本發(fā)明的特征在于包含顆粒的陽(yáng)極。顆粒中的一些或全部包含合金，所述合金包舍鋒和約30ppm至約150ppm的銦、約30ppm至約150ppm的4it、以及約5ppm至約25ppm的鋁。在^一個(gè)方面，本發(fā)明的特征在于一種電池，所述電池包括外殼、設(shè)置在外殼內(nèi)的陽(yáng)極、設(shè)置在外殼內(nèi)的陰極、以及位于陽(yáng)極和陰極之間的隔板。陽(yáng)極包含顆粒，并且顆粒中的一些或全部包舍合金，所述合金包含鋅和約30ppm至約150ppm的銦、約30pp邊至約150ppm的鉍'、以及約5ppm至約25ppm的鋁。在一個(gè)附加方面，本發(fā)明的特征在于這樣一種方法，所述方法包括離心地霧化熔融的合金以提供顆粒。所述熔融的合金包含鋅和約30卯m至約150ppm的銦、約30ppm至約150ppm的鉍、以及約5ppm至約25ppm的鋁。實(shí)施方案可包括下列一個(gè)或多個(gè)特征。合金可包舍約15ppm至約25ppm(例如，約18ppm至約22ppm)的鋁。合金可包含約60ppm至約80ppm(例如，約65ppm至約75ppm)的銦。合金可包含約75ppm至約95ppm(例如，約80ppm至約90ppm)的鉍、。在一些實(shí)施方案中，合金可包含約20ppm的鋁、約70ppm的銦、和/或約85ppm的鉍。在某些實(shí)施方案中，合金可包含鈣。在一些實(shí)施方案中，合金可基本上不含汞、鉛、鐵、鎘、和/或鉈。在某些實(shí)施方案中，合金可包含無(wú)汞鋅。在一些實(shí)施方案中，合金可基本上不含汞鋅。在某些實(shí)施方案中，顆粒中的一些或全部可包含合金，所述合金基本上由鋅和約30ppm至約150ppm的錮、約30ppm至約150ppm的敘、、以及約5ppm至約25ppm的鋁《且成。顆粒中的一些或全部可通過(guò)離心霧化來(lái)生產(chǎn)。顆粒中的一些或全部可具有至少約40微米(例如，至少約45微米，至少約80微米，至少約400微米)和/或最多約900微米(例如，最多約400微米，最多約80微米，最多約45微米)的尺寸(例如，直徑)。按重量計(jì)至少約30%(例如，按重量計(jì)至少約40%,按重量計(jì)至少約50%,按重量計(jì)至少約60%,按重量計(jì)至少約70%，按重量計(jì)至少約80%，按重量計(jì)至少約90%,按重量計(jì)至少約95%)的顆?？蔀榍蛐?。每個(gè)球形顆粒均可具有約1.0至約2.0的縱橫比，其中縱橫比等于顆粒的最長(zhǎng)軸線與最長(zhǎng)軸線的平均中垂線的比率。陰極可包含Mn02。電解質(zhì)可為堿性的。熔融的合金可在包含氧的氣氛中離心地霧化。在某些實(shí)施方案中，熔融的合金可在包含最多約1.2%(例如最多約1%,最多約0.9%，最多約0.7%,最多約O.5%，最多約0.3%，最多約0.1%)氧的氣氛中離心霧化。該方法可包括將顆粒摻入到陽(yáng)極中。實(shí)施方案可包括下列一個(gè)或多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。5在一些實(shí)施方案中，包括該合金(例如，在陽(yáng)極中)的電池可為一種較安全和/或可靠的電源。例如，該電池可表現(xiàn)出較低量的放氣和/或其內(nèi)容物中的一種或多種(例如，其電解質(zhì))可相對(duì)不太可能滲漏。在某些實(shí)施方案中，該合金可相對(duì)不太可能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不利影響。在一些實(shí)施方案中，包括該合金(例如，在陽(yáng)極中)的電池可表現(xiàn)出較好的電化學(xué)性能(例如，放電性能)。在某些實(shí)施方案中，包括該合金的電池可既表現(xiàn)出較好的電化學(xué)性能又表現(xiàn)出較低的放氣。在一些實(shí)施方案中，包含該合金的顆?？杀炔话摵辖鸬念w粒更容易形成(例如，使用離心霧化)。例如，在某些其中的合金包含較低量(例如，最多約25ppm)鋁的實(shí)施方案中，在離心霧化過(guò)程期間可接觸到合金的氧的量可高于包含較高量鋁的合金的情況。與包含較高量鋁的合金相比，在一些其中的合金包含較低量鋁的實(shí)施方案中，可使用較少量的合金來(lái)制造顆粒。在某些實(shí)施方案中，該合金可較廉價(jià)地形成(例如，與包含較高量銦的合金相比)。在一些實(shí)施方案中，包括該合金的電池可較廉價(jià)地裝配，和/或可相對(duì)于不包括該合金的電池表現(xiàn)出可比的或增強(qiáng)的電化學(xué)性能。在某些實(shí)施方案中，包含該合金的顆?？捎糜谝舶ㄝ^薄隔板(例如，具有最多約40微米的厚度)的電池。與包括較薄隔板但不包括該顆粒的電池相比，包括該顆粒和較薄隔板的電池可例如更不太可能經(jīng)歷電短路。較薄隔板可在電池外殼中為其它電池組件提供額外空間。本發(fā)明的其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn)闡述于說(shuō)明書(shū)、附圖和權(quán)利要求中。附圖概述圖1為一種電池的實(shí)施方案的橫截面圖。圖2為離心霧化i殳備的示意圖。發(fā)明詳述參見(jiàn)圖1，電池或電化學(xué)電池10具有包含陰極12、陽(yáng)極"、在陰極12和陽(yáng)極14之間的隔板16、以及集電器20的圓柱形外殼18。陰極12包含陰極活性材料，而陽(yáng)極14包含陽(yáng)極活性材料。電池10也包括密封件22和金屬頂蓋24，金屬頂蓋24和集電器20—起用作電池的負(fù)端子。陰極12與外殼18接觸，電池10的正端位于與負(fù)端相對(duì)的電池末端。電解質(zhì)^t在整個(gè)電池IO中。陽(yáng)極14包含至少一種鋅合金。鋅合金包含鋅(Zn)和以下元素中的至少一種銦(In)、鉍(Bi)、鋁(Al)、釣(Ca)、鉛(Pb)、鎵(Ga)、鋰(Li)、鎂(Mg)和錫(Sn)。在一些實(shí)施方案中，鋅合金可包含鐵(Fe)。鐵可例如作為鋅中的雜質(zhì)而存在。在一些實(shí)施方案中，鋅合金可包含至少約30ppm(例如，至少約50ppm，至少約70ppm，至少約90ppm，至少約110ppm，至少約130pp邁，至少約150ppm，至少約250ppm，至少約500卯m，至少約750ppm),和/或最多約1000ppm(例如，最多約750ppm，最多約500ppm,最多約250ppm,最多約150ppm，最多約130ppm，最多約110ppm，最多約90ppm,最多約70ppm，最多約50ppm)的銦。例如，在某些實(shí)施方案中，鋅合金可包含約30ppm至約150ppm(例如，約60ppm至約80ppm,約70ppm)的銦。不希望受理論的約束，據(jù)信銦可減小可存在于鋅中的雜質(zhì)(例如，鐵、砷、鉬)的放氣可能'性。在一些實(shí)施方案中，鋅合金可包含至少約30卯m(例如，至少約50ppm，至少約70ppm,至少約90ppm,至少約110ppm,至少約130ppm，至少約150ppm,至少約200ppm，至少約300ppm，至少約400ppm),和/或最多約500ppm(例如，最多約400ppm,最多約300ppm，最多約200ppm，最多約150ppm,最多約130ppm,最多約110ppm，最多約90ppm，最多約70ppm，最多約50ppm)的鉍。例如，在某些實(shí)施方案中，鋅合金可包含約30ppm至約150ppm(例如，約75ppm至約95ppm，約85ppm)的敘、。不受理論的約束，據(jù)信鉍可減小可在電池諸如電池10的局部放電期間發(fā)生的放氣的量。在一些實(shí)施方案中，鋅合金可包含至少約5ppm(例如，至少約10ppm,至少約15ppm，至少約20ppm),和/或最多約25ppm(例如，最多約20ppm，最多約15ppm,最多約10卯m)的鋁。例如，在某些實(shí)施方案中，鋅合金可包含約5ppm至約25pp邁(例如，約15ppm至約25ppm，約18ppm至約22ppm,約20ppm)的鋁。不受理論的約束，據(jù)信鋁可在鋅上形成保護(hù)性氧化鋁涂層，所述涂層可限制鋅的放氣。在一些實(shí)施方案中，鋅合金可包含鋅、銦、鉍、和鋁。例如，在某些實(shí)施方案中，鋅合金可包含鋅以及約30ppm至約150ppm的銦、約30ppm至約150ppm的鉍、和約5ppm至約25ppm的鋁。在一些實(shí)施方案中，鋅合金可包含約20ppm的鋁、約70ppm的銦、和/或約85ppm的鉍。在某些實(shí)施方案中，鋅合金可包含至少約50ppm(例如，至少約70ppm，至少約90ppm)和/或最多約100ppm(例如，最多約90ppm，最多約70ppm)的鉤。隨著鋅合金中的鉀量的增加，由鋅合金形成的顆?？勺兊酶鼒A滑和/或更呈球形。在一些實(shí)施方案中，鋅合金可包含小于約50ppm(例如，小于約40ppm，小于約30ppm，小于約20ppm，小于約10ppm)的鉛。在某些實(shí)施方案中，鋅合金可基本上不含汞。例如，鋅合金可包含最多約lppm的汞(例如，最多約0.5ppm的汞)。在一些實(shí)施方案中，鋅合金可包含無(wú)汞鋅。在一些實(shí)施方案中，鋅合金可基本上不含鉛。例如，該合金可包含最多約30ppm的鉛(例如，最多約20ppm的鉛，最多約10ppm的鉛，最多約5ppm的鉛)。在某些實(shí)施方案中，鋅合金可基本上不含鐵、鎘、和/或鉈。例如，鋅合金可包含最多約5ppm(例如，小于4ppm)的鐵、最多約10ppm的鎘(例如，最多約5ppm的鎘)、和/或最多約lppm的鉈(例如，最多約0.5ppm的鉈)。在一些實(shí)施方案中，鋅合金可呈顆粒的形式。例如，在某些實(shí)施方案中，陽(yáng)極14可為凝膠，所述凝膠包括鋅合金顆粒、一種或多種膠凝劑、和/或微量添加劑諸如一種或多種不同于鋅合金顆粒的放氣抑制劑。膠凝劑的實(shí)例包括CarbopolC940(得自Noveon,Inc.)和WaterlockA221(得自GrainProcessingCorp.)。在一些實(shí)施方案中，電解質(zhì)中的一部分可分散在整個(gè)陽(yáng)極14中。陽(yáng)極14可包含例如按重量計(jì)至少約60%(例如，按重量計(jì)至少約65%，按重量計(jì)至少約68%,按重量計(jì)至少約7(W，按重量計(jì)至少約72%)和/或按重量計(jì)最多約75%(例如，按重量計(jì)最多約72%,按重量計(jì)最多約70%，按重量計(jì)最多約68%，按重量計(jì)最多約65%)的鋅合金顆粒。在某些實(shí)施方案中，陽(yáng)極14可包含至少兩種(例如，三種，四種，五種)不同類型的鋅合金顆粒。在一些實(shí)施方案中，鋅合金顆粒中的一些或全部可具有至少約40微米(例如，至少約45微米，至少約70微米，至少約80微米，至少約100微米，至少約200微米，至少約300微米，至少約400微米，至少約500微米，至少約600微米，至少約700微米，至少約800微米)和/或最多約900微米(例如，最多約800微米，最多約700微米，最多約600微米，最多約500微米，最多約400微米，最多約300微米，最多約200微米，最多約100微米，最多約80微米，最多約70微米，最多約45微米)的尺寸(例如，直徑)。例如，在某些實(shí)施方案中，鋅合金顆粒中的一些或全部可具有約120微米至約180」微米的尺寸。在某些實(shí)施方案中，鋅合金顆?？删哂兄辽偌s80微米(例如，至少約100微米，至少約200微米，至少約300微米)和/或最多約400微米(例如，最多約300#:米，最多約200微米，最多約100微米)的D5。粒度，所述粒度使用小角激光光散射(LALS)分析法測(cè)定。在一些實(shí)施方案中，陽(yáng)極14中的鋅合金顆粒中的一些或全部可為球形。在某些實(shí)施方案中，陽(yáng)極14中的鋅合金顆粒中的按重量計(jì)至少約30%(例如，按重量計(jì)至少約40%，按重量計(jì)至少約50%，按重量計(jì)至少約60%,按重量計(jì)至少約70%，按重量計(jì)至少約80%，按重量計(jì)至少約90%，按重量計(jì)至少約95%)可為球形。如本文所用，"球形"是指鋅合金顆粒具有約1.0至約2.0或約1.0至約1.5(例如，約1.0至約1.25)的縱橫比。鋅合金顆粒的縱橫比可通過(guò)兩種方法來(lái)確定。根據(jù)第一種方法，鋅合金顆粒的縱橫比等于其伸長(zhǎng)率的倒數(shù)(即，1/(伸長(zhǎng)率))，其中伸長(zhǎng)率為鋅合金顆粒的所測(cè)直徑和其垂直直徑之間的比率中的最小值。根據(jù)第二種方法，鋅合金顆粒的縱橫比等于鋅合金顆粒的最長(zhǎng)軸線與最長(zhǎng)軸線的平均中垂線的比率。此測(cè)定可使用鋅合金顆粒的二維圖象來(lái)進(jìn)行。在一些其中的陽(yáng)極14包含球形鋅合金顆粒的實(shí)施方案中，球形鋅合金顆粒中的一些或全部可具有約100微米至約300微米的平均粒度(通過(guò)Sympatec小角激光光散射分析法測(cè)定)和約1.4至約1.8的cj。在某些實(shí)施方案中，球形鋅合金顆粒中的一些或全部可具有約50cm7g至約9250cm7g(例如，約100cm7g至約150cm7g)的平均表面積。球形鋅合金顆粒的平均表面積可通過(guò)B.E.T.分析法來(lái)測(cè)定。在某些實(shí)施方案中，陽(yáng)極14中的鋅合金顆粒中的一些或全部(例如，球形鋅合金顆粒)可通過(guò)離心霧化來(lái)生產(chǎn)。圖2顯示包括熔爐112和霧化室114的離心霧化設(shè)備110。霧化室114保持在低氧氣氛中。在某些實(shí)施方案中，霧化室114可保持在包含最多約1.2%的氧(例如，最多約1%的氧，最多約0.9%的氧，最多約0.7%的氧，最多約0.5%的氧，最多約O.3%的氧，最多約O.1%的氧)的氣氛中。在一些實(shí)施方案中，霧化室114可保持在包含約0.001%至約1.2%的氧(例如，約1%至約1.2%的氧)的氣氛中。室114中的氣體的其余部分可為一種或多種惰性氣體(例如，氬氣、氦氣、氮?dú)?。例如，該室可包含約O.01%至約O.5%的氧氣，而氣體的其余部分為氮?dú)?。杯體116設(shè)置在霧化室114內(nèi)。杯體116可由例如石墨制成，和/或可具有約5cm至約50cm(例如，約10cm至約20cm,約16.5cm)的直徑。在一些實(shí)施方案中，杯體116可具有約0.lcm至約10cm(例如，約2cm至約3cm)的深度。馬達(dá)122(例如，7.5hp的馬達(dá))連接到軸133上，所述軸進(jìn)而連接到杯體116上。流槽118將熔爐112連接到定位在霧化室114上方的中間罐120。雖然未示出，但離心霧化設(shè)備110可包括其它組件，諸如設(shè)置在馬達(dá)122和杯體116之間的滑輪系統(tǒng)。在操作中，馬達(dá)122驅(qū)動(dòng)杯體116,從而導(dǎo)致杯體旋轉(zhuǎn)。杯體可以約500rpm至約50，000rpm(例如，約6000rpm至約8500rpm)的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方案中，杯體可以約5300rpm的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。將鋅和合金組分送入熔爐112中，然后鋅和合金組分在所述熔爐中熔融。熔融的合金可包含約lppm至約5，000ppm(基于熔融金屬的質(zhì)量)的合金組分(例如，鋁、銦、鉍、釣、鎵、鋰、鎂、鉛、錫、或它們的組合)。在一些實(shí)施方案中，合金組分可為鉍、銦、和鋁。在某些實(shí)施方案中，熔融的合金可包含最多約500ppm的鉍、最多約1000ppm的銦、和最多約200ppm的鋁。在一些實(shí)施方案中，熔融的合金可基本上不含鉍、銦和/或鋁。一旦有足夠量的所得熔融的合金收集到熔爐中，熔融的合金就沿流槽118向下行進(jìn)至中間罐120中。中間罐120具有孔口124。當(dāng)熔融的合金行進(jìn)穿過(guò)孔口124時(shí)，其形成流126,所述流最終會(huì)接觸杯體116?？卓?24可具有適當(dāng)?shù)某叽缫蕴峁┧璧娜廴诹鲃?dòng)速率(即，流126的流動(dòng)速率)。熔融的金屬具有約10磅鋅/小時(shí)至約20,000磅鋅/小時(shí)(例如，約4,000磅鋅/小時(shí)至約7，000磅鋅/小時(shí)；約2，450磅鋅/小時(shí)；約3，100磅鋅/小時(shí))的熔融流動(dòng)速率。當(dāng)流126接觸杯體116時(shí)，離心力導(dǎo)致熔融的合金在杯體116上散開(kāi)，然后脫離杯體變成小滴，所述小滴隨后冷卻并固化，從而形成鋅粒128。某個(gè)百分比的所得鋅?？蔀榍蛐巍Ｒ坏╀\粒128形成，即可通過(guò)輸送裝置130將它們例如傳送至篩分操作(例如，包括60目篩網(wǎng))。離心霧化和鋅合金顆粒描述于例如2004年12月23日公布的名稱為"AnodeforBattery"的Costanzo等人的美國(guó)專利申請(qǐng)7>布US2004/0258995Al中。如上所述，在一些實(shí)施方案中，陽(yáng)極14可包含一種或多種膠凝劑和/或一種或多種放氣抑制劑。膠凝劑的實(shí)例包括聚丙烯酸、接枝淀粉材料、聚丙烯酸鹽、聚丙烯酸酯、羧甲基纖維素、以及它們的組合。聚丙烯酸的實(shí)例包括Carbopol940和934(得自NoveonInc.)以及Polygel4P(得自3V)。接枝淀粉材料的實(shí)例為WaterlockA221(得自GrainProcessingCorporation,Muscatine,IA)。聚丙烯酸鹽的實(shí)例為AlcosorbGl(得自CibaSpecialties)。陽(yáng)極14可包含例如按重量計(jì)至少約0.1%(例如，按重量計(jì)至少約0.5%)和/或按重量計(jì)最多約1%(例如，按重量計(jì)最多約0.5%)的膠凝劑。放氣抑制劑可為無(wú)機(jī)材料，如鉍、錫、鉛和銦。作為另外一種選擇，放氣抑制劑可以為有機(jī)化合物，例如磷酸酯、離子表面活性劑或非離子表面活性劑。離子表面活性劑的實(shí)例公開(kāi)于例如Chalilpoyil等人的美國(guó)專利4，777，100中?？缮藤?gòu)獲得的表面活性劑的一個(gè)實(shí)例為RM510,其為一種得自RhonePoulenc的有才幾磷酸酯。在一些實(shí)施方案中，陽(yáng)極可包含約30ppm的RM510。在某些實(shí)施方案中，陽(yáng)極可包含約50卯m的RM510。在一些實(shí)施方案中，陽(yáng)極可包含三氯化銦(例如，約150ppm的三氯化銦)。陰極12包含至少一種(例如，兩種、三種)陰極活性材料。在一些實(shí)施方案中，陰極12還可包含至少一種導(dǎo)電助劑和/或至少一種粘合劑。電解質(zhì)也分散在整個(gè)陰極12中。本文所提供的有關(guān)陰極12的組分的重量百分比是在電解質(zhì)已^t在整個(gè)陰極12中后測(cè)定。在一些實(shí)施方案中，陰極活性材料可為錳氧化物，如二氧化錳(Mn02)。二氧化錳可為電解合成的Mn02(EMD)、化學(xué)合成的Mn02(CMD)、或EMD和CMD的共混物。二氧化錳的銷售商包括KerrMcGeeCorp.(例如，TronaD和高功率EMD的制造商)，TosohCorp.,DeltaManganese,DeltaEMDLtd.,MitsuiChemicals,ERACHEM，和JMC。在某些實(shí)施方案中，陰極12可包含按重量計(jì)約80%至約88%(例如，按重量計(jì)約82%至約86%)的二氧化錳(例如，EMD)。陰極活性材料的其它實(shí)例包括銅氧化物(如，氧化銅(CuO)、氧化亞銅(Cu20));銅氫氧化物(如，氫氧化銅(Cu(0H)2)、氫氧化亞銅(Cu(0H)));碘酸銅(Cu(I03)2);AgCu02;LiCu02;Cu,(I03);Cu2H(I06);舍銅金屬氧化物或硫?qū)僭鼗?；卣化銅(如，CuCl2);和/或銅錳氧化物(如，Cu(MnO。2)。氧化銅可為化學(xué)計(jì)量的(如，CuO)或非化學(xué)計(jì)量的(如，Cu0x,其中0.5<x<1.5)。陰極活性材料的另一個(gè)實(shí)例為Cu6In08Cl。陰極活性材料的另外實(shí)例包括含鎳的陰極活性材料，例如羥基氧化鎳(Ni00H)。羥基氧化鎳可包括例如p-羥基氧化鎳、經(jīng)羥基氧化鈷涂布的P-羥基氧化鎳、Y-羥基氧化鎳、經(jīng)羥基氧化鈷涂布的Y-羥基氧化鎳、P-羥基氧化鎳與Y-羥基氧化鎳的固溶體、或者P-羥基氧化鎳與Y-羥基氧化鎳的經(jīng)羥基氧化鈷涂布的固溶體。料。'、、在某些實(shí)施方案中，陰極12可為多孔的。多孔的陰極可包括例如一種或多種上述陰極活性材料(例如，EMD、Ni00H)。導(dǎo)電助劑可增加陰極12的導(dǎo)電率。導(dǎo)電助劑的一個(gè)實(shí)例為碳粒。碳?？蔀殛帢O中使用的任何常規(guī)碳粒。例如，碳?？蔀槭w粒。用于陰極1212中的石墨顆?？蔀殛帢O中使用的任何石墨顆粒。所述顆?？蔀楹铣傻?、非合成的、或合成與非合成的共混物，并且它們可為膨脹或非膨脹的。在某些實(shí)施方案中，石墨顆粒為非合成、非膨脹的石墨顆粒。在此類實(shí)施方案中，石墨顆?？删哂行∮诩s20微米(例如，約2微米至約12微米，約5微米至約9微米)的平均粒度，所述平均粒度使用SympatecHELOS粒度分析、義測(cè)定。例如，石墨顆?？傻米訠razilianNacionaldeGrafite(Itapecirica，MGBrazil(MP-0702X))或ChuetsuGraphiteWorks,Ltd.(ChuetsugradesWH-20A和WH-20AF)，Japan。陰極12可包含例如按重量計(jì)約3%至約9%(例如，約4%至約7%)的碳顆粒。在一些實(shí)施方案中，陰極12可包含按重量計(jì)約4%至約9%(例如，約4%至約6.5%)的石墨顆粒。導(dǎo)電助劑的另一個(gè)實(shí)例為碳纖維，諸如Luo等人的美國(guó)專利6,858,349、和2002年11月21日公布的題目為"BatteryCathode"的Anglin的美國(guó)專利申請(qǐng)/>布US2002/0172867Al中所述的那些。在一些實(shí)施方案中，陰極12可包含按重量計(jì)小于約2%(例如，按重量計(jì)小于約1.5%,按重量計(jì)小于約1%，按重量計(jì)小于約0.75%，按重量計(jì)小于約0.5%,按重量計(jì)小于約0.45%，按重量計(jì)小于約0.4%，按重量計(jì)小于約0.3%，按重量計(jì)小于約0.2%)，和/或按重量計(jì)大于約0.1%(例如，按重量計(jì)大于約0.2%,按重量計(jì)大于約0.3%,按重量計(jì)大于約0.4%,按重量計(jì)大于約0.45%，按重量計(jì)大于約0.5%,按重量計(jì)大于約0.75%，按重量計(jì)大于約1%，按重量計(jì)大于約1.5%)的碳纖維。在某些實(shí)施方案中，陰極12可包含按重量計(jì)約1%至按重量計(jì)約10%的一種或多種總導(dǎo)電助劑?？赏ㄟ^(guò)將陰極材料涂布到集電器上并干燥然后壓延所涂布的集電器來(lái)制造陰極。陰極材料可通過(guò)將陰極活性材料與其它組分如粘合劑、溶劑/水和碳源混合在一起來(lái)制備。例如，陰極活性材料如Mn02可與碳(例如，石墨、乙炔黑)組合，并與少量的水混合以生成陰極漿料。然后可將集電器涂布以該陰極漿料來(lái)形成陰極。粘合劑的實(shí)例包括聚乙烯粉末、聚丙烯酰胺、卜特蘭水泥和氟碳樹(shù)脂，如聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)。聚乙烯粘合劑的一個(gè)實(shí)例以商品名CoathyleneHA-1681出售(購(gòu)自Hoechst)。陰極12可包含例如按重量計(jì)最多約2%的粘合劑(例如，按重量計(jì)最多約1%的粘合劑)。在某些實(shí)施方案中，陰極12可包含按重量計(jì)約0.1%至約2%(例如，約0.至約1%)的粘合劑。陰極12可包含其它添加劑。添加劑公開(kāi)于例如Mieczkowska等人的美國(guó)專利5,342,712中。在一些實(shí)施方案中，陰極12可包含二氧化鈦(Ti02)。在某些實(shí)施方案中，陰極12可包含按重量計(jì)約0.1%至約2%(例如，約0.2%至約2%)的Ti02。陰極(如陰極活性材料)描述于例如以下專利中公布于2004年12月2日且題目為"AlkalineCellWithFlatHousingandNickelOxyhydroxideCathode"的Durkot等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公布US2004/0237293Al;乂>布于2004年10月7日且題目為"AlkalineBatteryIncludingNickelOxyhydroxideCathodeandZincAnode"的Durkot等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公布US2004/0197656Al;公布于2004年4月22日且題目為"MethodofMakingaBattery"的Bowden等人的美國(guó)專利申請(qǐng)/〉布US2004/0076881Al;公布于2005年6月23日且題目為"BatteryCathode"的Eylem等人的美國(guó)專利申請(qǐng)^>布US2005/0136328Al;/>布于2004年3月4日且題目為"AlkalineBatteryIncludingNickelOxyhydroxideCathodeandZincAnode，，的Christian等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公布US2004/0043292Al;公布于2004年10月14日且題目為"PreparationofMckelOxyhydroxide"的Christian等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公布US2004/0202931Al;公布于2005年3月17曰且題目為"PrimaryAlkalineBatteryContainingBismuthMetalOxide"的Eylem等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公布US2005/0058903Al;/>布于2005年3月17日且題目為"PrimaryAlkalineBatteryContainingBismuthMetalOxide"的Wang等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公布US2005/0058902Al;以及Kelsey等人的美國(guó)專利6，207，322。分散在整個(gè)陰極12中的電解質(zhì)(和/或用于電池10其余部分中的電解質(zhì))可為用于電池的任何電解質(zhì)。在一些實(shí)施方案中，陰極12可包含按重量計(jì)約5%至約8%(例如，約6%至約7%)的電解質(zhì)。電解質(zhì)可為含水或無(wú)水的。含水電解質(zhì)可為堿性溶液，如氫氧化物水溶液(如，LiOH、NaOH、KOH)，或氬氧化物溶液的混合物(如，NaOH/KOH)。例如，氫氧化物水溶液可包含按重量計(jì)約33°/。至按重量計(jì)約40%的氫氧化物材料，諸如約9N的K0H(按重量計(jì)約37%的K0H)。在一些實(shí)施方案中，電解質(zhì)也可包含按重量計(jì)最多約4%(例如，按重量計(jì)約2%)的氧化鋅。電解質(zhì)可包括其它添加劑。作為一個(gè)實(shí)例，電解質(zhì)可包括能降低(如，抑制)陰極活性材料在電解質(zhì)中的溶解度的可溶物質(zhì)(如，鋁物質(zhì))。在某些實(shí)施方案中，電解質(zhì)可包括一種或多種以下物質(zhì)氬氧化鋁、氧化鋁、堿金屬鋁酸鹽、鋁金屬、堿金屬卣化物、堿金屬碳酸鹽、或它們的混合物。電解質(zhì)添加劑描述于例如2004年9月9日公布且題目為"Battery"的Eylem等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公布US2004/0175613Al中。外殼18可為電池中常用的任何外殼。如圖所示，外殼18為圓柱形外殼。然而，也可使用具有其它形狀的外殼，如棱柱狀外殼。在一些實(shí)施方案中，外殼18可由金屬或金屬合金制成，例如鎳、鍍鎳鋼(例如，鍍鎳?yán)滠堜?、不銹鋼、鋁包覆的不銹鋼、鋁或鋁合金。在某些實(shí)施方案中，外殼18可由塑料制成，例如聚氯乙烯、聚丙烯、聚砜、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)或聚酰胺。在一些實(shí)施方案中，外殼18可包括內(nèi)側(cè)金屬壁和外側(cè)非導(dǎo)電材料如熱收縮塑料。任選地，可將一層導(dǎo)電材料設(shè)置在內(nèi)壁和陰極12之間。所述層可沿內(nèi)壁的內(nèi)表面、沿陰極12的周圍、或沿兩者設(shè)置。此導(dǎo)電層可由例如含碳材料(如石墨)形成。這些材料包括例如LB1000(Timcal)、Eccocoat257(W.R.Grace&Co,)、Electrodag109(AchesonColloidsCo.)、Electrodag112(Acheson)、Varniphite5000(Nippon)和EB0005(Acheson)。應(yīng)用導(dǎo)電層的方法^^開(kāi)于例如加拿大專利1,263,697中。隔板16可由用于電化學(xué)電池(例如堿性電池)的任何標(biāo)準(zhǔn)隔板材料形成。例如，隔板16可由聚丙烯(如非織造聚丙烯或微孔聚丙烯)、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺(如尼龍)、聚砜、聚氯乙烯或它們的組合形成。在一些實(shí)施方案中，隔板16可包括與非織造材料層結(jié)合的玻璃紙層。非織造材料可包括例如聚乙烯醇和/或人造絲。密封件22可由例如聚合物(如尼龍)制成。頂蓋24可由例如金屬或金屬合金(如鋁、鎳、鈦或鋼)制成。15在一些實(shí)施方案中，電池10可包括氫重組催化劑，以降低可能在電池中由陽(yáng)極14產(chǎn)生的氫氣量(例如，當(dāng)陽(yáng)極14包含鋅時(shí))。氳重組催化劑描述于例如Davis等人的美國(guó)專利6,500,576和Kozawa的美國(guó)專利3，893，870中。作為另外一種選擇或除此之外，電池10可被構(gòu)造成包括壓敏閥門或排氣口，如Tomantschger等人的美國(guó)專利5，300，371中所描述的那些。本文所提供的電池組分的重量百分比是在電解質(zhì)溶液分散在電池中后確定。電池10可為一次電化學(xué)電池或二次電化學(xué)電池。一次電池是指僅放電(如，放電至耗盡)一次，然后丟棄。一次電池不打算再充電。一次電池描述于例如DavidLinden的HandbookofBatteries(McGraw-H出，第2版，1995)中。二次電化學(xué)電池可再充電許多次(如，大于五十次、大于一百次、或更多次)。在一些實(shí)施方案中，二次電池可包括相對(duì)堅(jiān)固的隔板，如具有許多層的隔板和/或較厚的隔板。二次電池還可設(shè)計(jì)成使其能適應(yīng)可能在電池中發(fā)生的變化，如溶脹。二次電池描述于例如Falk&Salkind的"AlkalineStorageBatteries"，JohnWiley&Sons,Inc.1969;和Virloy等人的美國(guó)專利345,124中。電池10可為若干不同電壓中的任何一種(例如，1.5V)，和/或可為例如AA、AAA、AAAA、C、或D電池。雖然電池10為圃柱形的，但在一些實(shí)施方案中，電池可為非圓柱形的。例如，電池可為石更幣電池、鈕扣電池、薄片電池或跑道型電池。在一些實(shí)施方案中，電池可為棱柱形。在某些實(shí)施方案中，電池可具有剛硬的薄片電池構(gòu)型或軟質(zhì)盒狀電池、封套式電池或袋狀電池構(gòu)型。在一些實(shí)施方案中，電池可具有螺旋巻繞構(gòu)型或平板構(gòu)型。電池描述于例如以下專利中Batson等人的美國(guó)專利6，001，504;提交于2003年9月30日的名稱為"Batteries"的BerkowUz等人的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)10/675,512;以及公布于2004年12月2日的名稱為"AlkalineCellWithFlatHousingandNickelOxyhydroxideCathode"的Durkot等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公布US2004/0237293Al。電池(如圓柱形電池)可通過(guò)例如將陽(yáng)極、隔板和陰極巻在一起并將它們放置于外殼內(nèi)來(lái)制備。然后可將外殼(包含陽(yáng)極、陰極和隔板)填充以電解質(zhì)溶液，并隨后利用例如頂蓋和環(huán)形絕緣墊圏進(jìn)行氣密密封。實(shí)施例以下實(shí)施例旨在進(jìn)行說(shuō)明，而非進(jìn)行限制。實(shí)施例1:使用離心霧化設(shè)備通過(guò)離心霧化形成了具有表1所列組成的顆粒，所述設(shè)備具有類似于圖2所示離心霧化設(shè)備的構(gòu)型的構(gòu)型。使用了550X:的熔融溫度來(lái)形成鋅合金流，離心霧化設(shè)備的杯體具有5400rpm的旋轉(zhuǎn)速度，并且霧化室保持在包含1%的氧氣的氣氛中。在它們形成之后，使用箔袋氣體測(cè)試對(duì)這些顆粒進(jìn)行了放氣測(cè)試，測(cè)試的結(jié)果也提供在表l中。在每次箔袋氣體測(cè)試期間，在聚乙烯袋中將20克鋅合金與20克電解質(zhì)(35%的KOH/2%的ZnO)相組合。該聚乙烯袋為3英寸寬、4英寸長(zhǎng)、和3密耳厚。將聚乙烯袋放置在具有4英寸乘6.5英寸的內(nèi)部尺寸的可熱密封的鋁箔袋中。然后將鋁箔袋抽真空并密封。首先將這兩個(gè)袋的整個(gè)系統(tǒng)在水中稱重，然后將其存儲(chǔ)在95x:土ix:的烘箱中24小時(shí)。在將其從烘箱中移出并讓其冷卻之后，將該系統(tǒng)再次在水中稱重，以確定該系統(tǒng)在處在烘箱中期間所產(chǎn)生的氣體的體積。放氣的單位n1/gZn-d表示多少微升氣體每克鋅每曰。表1-合金組成和放氣結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>樣本1至4的鋅合金顆粒的粒度分布和體積平均直徑(VMD)提供在下表2中。也提供了樣本5的鋅合金顆粒的粒度分布和體積平均直徑，所述鋅合金顆粒包含鋅、150ppm的銦、和230ppm的鉍。樣本5的鋅合金顆粒不包含鋁。使用Sympatec-HELOS粒度分析儀和用于樣本分散的RODOS-VIBRI單元(得自Sympatec),通過(guò)小角激光光散射測(cè)定了每種顆粒樣本的粒度分布和體積平均直徑(VMD)。表2-粒度分布(以微米計(jì))<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>其它實(shí)施方案雖然已描迷了某些實(shí)施方案，但其它實(shí)施方案也是可能的。例如，盡管已將離心霧化描述為用于形成鋅合金顆粒的工藝，但在一些實(shí)施方案中，也可^f吏用一種或多種其它工藝來(lái)形成鋅合金顆粒。例如，在某些實(shí)施方案中，可使用不同的霧化工藝諸如氣體霧化來(lái)形成鋅合金顆粒。在氣體霧化工藝中，熔融的鋅合金流通過(guò)一個(gè)或多個(gè)噴氣流裂解成顆粒。氣體霧化描述于例如AndrewJ.Yule和JohnJ.Dunkley的AtomizationofMelts:ForPowderProductionandSprayDeposition(ClarendonPress,1994)中。在一些實(shí)施方案中，可使用水霧化工藝來(lái)形成鋅合金顆粒。在水霧化工藝中，熔融的鋅合金流通過(guò)一個(gè)或多個(gè)噴水流裂解成顆粒。水霧化描述于例如AndrewJ.Yule和JohnJ.Dunkley的AtomizationofMelts:ForPowderProductionandSprayDeposition(ClarendonPress,1994)中。又如，在某些實(shí)施方案中，陽(yáng)極可包含鋅細(xì)粒。鋅細(xì)?？砂绨\以及銦和/或鉍的合金。例如，在某些實(shí)施方案中，陽(yáng)極可包含含有合金的鋅細(xì)粒，所述合金包含鋅、500卯m的銦、和500ppm的鉍。鋅細(xì)粒描述于例如以下專利中Durkot等人的美國(guó)專利6,284,410;Durkot等人的美國(guó)專利6,521,378;Durkot等人的美國(guó)專利6，472，103;以及2005年10月6日7>布的名稱、為"ElectrodeHavingModalDistributionofZinc-BasedParticles"的Durkot等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公布US2005/0221181Al。又如，在一些實(shí)施方案中，電池可包括至少一個(gè)熔斷元件。例如，在某些實(shí)施方案中，電池可包括熔斷器。熔斷器可例如形成電池中的集電器(例如，陽(yáng)極集電器)的一部分。熔斷器和熔斷元件描述于例如提交于2005年8月24曰的名稱為"Batteries"的Graham等人的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)60/711,007中，所迷文獻(xiàn)以引用方式并入本文中。又如，在某些實(shí)施方案中，電池可包括至少一個(gè)熱激活的電流中斷機(jī)構(gòu)，例如一種熱激活的電流中斷機(jī)構(gòu)公開(kāi)于Vu等人的美國(guó)專利5,750,277中。本發(fā)明提及的所有參考文獻(xiàn)，如專利申請(qǐng)、出版物和專利均全文以引用方式并入本文。其它實(shí)施方案闡述于權(quán)利要求書(shū)中，權(quán)利要求1.一種包含顆粒的陽(yáng)極，所述顆粒包含合金，所述合金包含鋅和約30ppm至約150ppm的銦、約30ppm至約150ppm的鉍、以及約5ppm至約25ppm的鋁。2.如權(quán)利要求1所述的陽(yáng)極，其中所述顆粒中的至少一些具有至少約40孩吏米的直徑。3.如權(quán)利要求1所述的陽(yáng)極，其中所述顆粒中的至少一些具有最多約900微米的直徑。4.如權(quán)利要求1所述的陽(yáng)極，其中所述合金包含約15ppm至約25ppm的鋁。5.如權(quán)利要求1所述的陽(yáng)極，其中所述合金包含約18ppm至約22ppm的鋁。6.如權(quán)利要求1所述的陽(yáng)極，其中所述合金包含約60ppm至約80ppm的銦。7.如權(quán)利要求1所述的陽(yáng)極，其中所述合金包含約75ppm至約95ppm的鉍。8.如權(quán)利要求1所述的陽(yáng)極，其中所述合金包含約70ppm的銦、約85ppm的敘、、和約20ppm的鋁。9.如權(quán)利要求1所述的陽(yáng)極，其中按重量計(jì)至少約50%的所述顆粒為球形，每個(gè)所述球形顆粒具有介于約1.0和約2.0之間的縱橫比，其中所述縱橫比等于所述顆粒的最長(zhǎng)軸線與所述最長(zhǎng)軸線的平均中垂線的比率。10.如權(quán)利要求9所述的陽(yáng)極，其中按重量計(jì)至少約70%的所述顆粒為球形。11.如權(quán)利要求9所述的陽(yáng)極，其中按重量計(jì)至少約90%的所述顆粒為球形。12.如權(quán)利要求9所述的陽(yáng)極，其中按重量計(jì)至少約95%的所述顆粒為球形。13.如權(quán)利要求1所述的陽(yáng)極，其中所述顆粒包含合金，所述合金基本上由鋅和約30ppm至約150ppm的銦、約30ppm至約150ppm的鉍、、和約5ppm至約25ppm的鋁組成。14.如權(quán)利要求l所述的陽(yáng)極，其中所述合金基本上不含汞。15.如權(quán)利要求l所述的陽(yáng)極，其中所述合金基本上不含鉛。16.如權(quán)利要求l所述的陽(yáng)極，其中所述合金基本上不含鐵。17.如權(quán)利要求l所述的陽(yáng)極，其中所述合金基本上不含鎘。18.如權(quán)利要求l所述的陽(yáng)極，其中所述合金基本上不含鉈。19.一種電池，所述電池包括外殼；設(shè)置在所述外殼內(nèi)的陽(yáng)極；設(shè)置在所述外殼內(nèi)的陰極；和在所述陽(yáng)極和所述陰極之間的隔板，其中所述陽(yáng)極包含顆粒，所述顆粒包含合金，所述合金包含鋅和約30ppm至約150ppm的銦、約30ppm至約150ppm的敘、、以及約5ppm至約25ppm的鋁。20.—種方法，所述方法包括離心地霧化熔融的合金以提供顆粒，其中所述熔融的合金包含鋅和約30ppm至約150ppm的銦、約30ppm至約150ppm的敘、、以及約5ppm至約25ppm的鋁。21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述熔融的合金在包括最多約1.2%的氧氣的氣氛中離心地霧化。22.如權(quán)利要求20所迷的方法，其中所述熔融的合金在包括最多約1%的氧氣的氣氛中離心地霧化。23.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述熔融的合金在包括最多約0.5%的氧氣的氣氛中離心地霧化。24.如權(quán)利要求20所迷的方法，所述方法還包括將所述顆粒摻入到陽(yáng)極中。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了電池、和包括含有鋅、銦、鉍和鋁的合金的陽(yáng)極、以及用于生產(chǎn)此類電池和陽(yáng)極的方法。文檔編號(hào)B22F9/10GK101438435SQ200780016645公開(kāi)日2009年5月20日申請(qǐng)日期2007年5月9日優(yōu)先權(quán)日2006年5月9日發(fā)明者M(jìn)·J·茹拉夫申請(qǐng)人:吉萊特公司