CN101297435A - 锌/空气电池 - Google Patents

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CN101297435A CNA2006800403006A CN200680040300A CN101297435A CN 101297435 A CN101297435 A CN 101297435A CN A2006800403006 A CNA2006800403006 A CN A2006800403006A CN 200680040300 A CN200680040300 A CN 200680040300A CN 101297435 A CN101297435 A CN 101297435A
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Abstract

本发明公开了一种锌/空气去极化电池，其中阳极包含锌粒、含水碱性电解质和焦磷酸盐基的(P2O7)4－添加剂。该电池可为纽扣电池的形式。将含焦磷酸盐的添加剂添加到锌阳极中可改善电池的使用寿命，而与锌是否与汞混合或是否包含零添加的汞无关。该焦磷酸盐基于(P2O7)的含量优选地按重量计构成阳极的约0.001％至2％。

Description

锌/空气电池
发明领域
本发明涉及一种优选具有包含锌的阳极和空气阴极的金属/空气电池。本发明涉及将含焦磷酸盐(P2O7)4-的化合物(可溶的或不可溶的)添加到金属/空气电池的阳极中。所述电池具有包含锌粒和碱性电解质的阳极。
背景技术
锌/空气去极化电池通常为微型钮扣电池的形式，其尤其适于用作包括可编程型助听器在内的电子助听器的电池。这种微型电池通常具有圆盘状圆柱体形状，其直径介于约4mm和20mm之间，典型介于约4mm和16mm之间，并且高度介于约2mm和9mm之间，优选介于约2mm和6mm之间。也可以生产出具有与常规的AAAA、AAA、AA、C和D型的Zn/MnO2碱性电池以及甚至更大尺寸的圆柱形壳体相当的略微较大尺寸的锌空气电池。
微型锌/空气钮扣电池典型地包括阳极壳体(阳极罐)和阴极壳体(阴极罐)。阳极壳体和阴极壳体各具有封闭端和开口端以及从封闭端延伸至开口端的整体侧壁。阳极壳体装有紧紧围绕阳极壳体侧壁的绝缘密封环。阳极材料插入到阳极壳体中。空气扩散体、电解质阻碍材料和阴极组件均邻近阴极壳体中的气孔而插入到阴极壳体中。在将必需材料插入到阳极和阴极壳体中之后，典型地在组装期间将阴极壳体的开口端推动超过阳极壳体的开口端，使得部分阴极壳体侧壁覆盖部分阳极壳体侧壁，其中绝缘密封件位于其间。随后在第二步中通过将阴极壳体的边缘卷曲在绝缘密封件和阳极壳体之上而使阳极和阴极壳体互锁。卷曲步骤期间(或者在单独步骤中)，也可将径向力施加到阴极壳体壁上以确保阳极和阴极壳体之间的严紧密封。
锌/空气钮扣电池的阳极壳体可用包含粒状锌的阳极混合物填充。典型地，阳极混合物包含与锌粒混合的汞。基于锌的重量，汞的含量按重量计典型地为约2％至5％。汞在阳极中的存在可改善锌的粒间传导性并且减少电池放气。阳极混合物也包含少量的胶凝剂，因此当电解质添加到混合物中时，锌粒变得胶凝。作为另外一种选择，阳极混合物可不含汞，也就是讲不包含添加的汞。在这种情况下，由于可预期某种增加的放气，必须倍加小心以紧密地密封电池。电解质为常规氢氧化钾水溶液。阴极壳体的封闭端(当壳体与顶部的封闭端保持垂直时)在其中心附近可具有平坦的凸起部分。该凸起部分形成正端子并且典型地包含多个穿过它的气孔。在这种设计中，阴极壳体封闭端还典型地具有围绕凸起的正端子的环形凹进台阶。作为另外一种选择，阴极壳体的封闭端可沿其直径完全平坦，即在其中心处没有任何凸起部分。在这种设计中，阴极壳体封闭端的此类平坦区域的中部典型地形成电池的正端子。在另一种情况下，钮扣锌/空气电池的阴极壳体的封闭端穿有一个或多个小气孔以允许空气进入电池。此空气随后穿过空气扩散层(或空气扩散体)以便到达阴极片。
空气扩散体材料通常由一片或多片空气可渗透纸或多孔纤维素材料组成。这种可渗透纸或多孔纤维素材料允许进入的空气均匀地到达阴极组件，并且也可用作吸墨纸以吸收可能渗透进空气入口空间中的微量的电解质。空气扩散体通常首先放置在阴极壳体内，顶靠阴极壳体的封闭端，以使得其邻接气孔。空气扩散体材料填充这种空气入口空间，并且覆盖阴极壳体封闭端中的气孔。通常用于助听器装置的商用钮扣型锌/空气电池可仅仅具有一个气孔或者可具有多个小气孔，例如，取决于电池尺寸，具有2至6个、甚至更多个气孔。
通常，可将包含粒状二氧化锰(或各种锰氧化物的混合物)、碳和疏水粘合剂的催化材料密压成片状，从而形成阴极组件内的阴极片。随后可将其内含有阴极片的阴极组件在背离气孔的空气扩散体一侧插入到空气扩散体之上的阴极壳体中。阴极组件通常如下形成：将优选为特氟隆(聚四氟乙烯)的一层电解质阻碍材料(疏水的空气可渗透膜)层压到催化阴极片的面向空气扩散体的一侧上，并且将电解质可渗透(离子可渗透)隔板材料层压到催化阴极的相对侧上。
阴极组件可具有平坦或穹顶形形状。平坦阴极组件是优选的，因为它们较易于制造且较经济。具有平坦阴极组件的代表性锌/空气钮扣电池显示于美国专利5,279,905、U.S.6,602,629B1和U.S.6,830,847B2中。
如果电池未充分密封，则电解质可在催化阴极组件周围移动并通过气孔从阴极壳体渗漏。电解质渗漏也可发生在阴极罐的卷曲边缘和绝缘体之间，前提是如果该区域未严紧密封的话。商业锌/空气钮扣电池的壁厚通常大于约0.152mm(6密耳)，例如介于约0.152mm(6密耳)和0.381mm(15密耳)之间。当阳极壳体和阴极壳体具有非常薄的壁厚(例如，介于约0.0508mm(2密耳)和0.127mm(5密耳)之间)时，发生渗漏的可能性较大。如此低的壁厚是可取的，因为其导致更大的内部电池体积。
电池装配之后，将可移除插片放置在位于阴极壳体表面上的气孔上。使用前，移除插片以暴露气孔，从而允许空气进入并启动电池。
希望改善锌/空气电池的性能，而不论是否有汞添加到阳极中或电池是否不含汞，也就是讲不包含添加的汞。
希望改善锌/空气电池在正常使用条件下的使用寿命而不促进电池渗漏。
发明概述
本发明涉及一次的且不可充电的锌/空气电池，尤其是纽扣电池形式的微型锌/空气电池。这种微型钮扣电池典型地具有阴极罐和阳极罐。至少一个气孔、典型地多个气孔贯穿阴极罐的封闭端。在将阳极和阴极组件插入到各自的罐中之后，将阴极罐侧壁卷曲在阳极罐侧壁之上，绝缘材料位于其间。
本发明的微型锌/空气钮扣电池典型地具有圆盘状圆柱体形状，总体直径介于约4mm和20mm之间，典型地介于约4mm和16mm之间，并且总体高度介于约2mm和9mm之间，优选介于约2mm和6mm之间。锌/空气电池可具有典型地覆盖介于约0.0508mm(2密耳)和0.381mm(15密耳)之间的范围的阳极罐和阴极罐壁厚。理想地，锌/空气电池可具有厚度介于约0.0508mm(2.0密耳)和0.127mm(5密耳)之间的阳极罐和阴极罐薄壁。这些壁厚可适用于单层(未折叠)阳极罐和阴极罐侧壁的厚度，并且也适用于阳极罐和阴极罐的封闭端的厚度。当阳极罐壁厚非常薄时，即接近以上壁厚范围的下限时，优选具有折叠一次实际上形成双侧壁的阳极罐侧壁。在这种实施例中，应当理解以上壁厚范围适用于双侧壁中的每一侧。
在本发明的一方面，锌/空气电池的阳极包括含焦磷酸盐的化合物，所述焦磷酸盐当为溶液时可表现为离子(分离的)(P2O7)4-的形式，其含量按阳极的重量计理想地介于约0.001％和2％之间，按阳极的重量计优选地介于约0.003％和1％之间(离子形式)。应当理解，在本文和权利要求书中所述的任何焦磷酸盐基的添加剂(P2O7)4-均包括其处于可溶(分离)状态以及不处于分离状态时的离子形式P2O7 4-。例如，如本文所用的术语焦磷酸盐基的添加剂(P2O7)4-适用于在水中非常可溶的焦磷酸钾(K4P2O7)，并且也适用于具有较低水中溶解度(基本不溶于水)的焦磷酸钙(Ca2P2O7)。因此，如本文和权利要求书中所用的术语焦磷酸盐(P2O7)4-旨在适用于可溶的、部分可溶的和基本不可溶的焦磷酸盐。
含焦磷酸盐P2O7 4-的化合物可以如下形式获得：酸H4P2O7、碱金属焦磷酸盐或碱土金属焦磷酸盐、以及它们的混合物。例如，碱金属焦磷酸盐可为钾K4P2O7、钠Na4P2O7、或锂Li4P2O7焦磷酸盐、以及它们的混合物。碱土金属焦磷酸盐可为镁Mg2P2O7、钙Ca2P2O7、锶Sr2P2O7、或钡Ba2P2O7焦磷酸盐、以及它们的混合物。另外，焦磷酸盐可为如下的盐：焦磷酸碲Tl4P2O7、或焦磷酸四丁基铵[(C4H9)4N]4P2O7、或它们的任何混合物。优选的焦磷酸盐为焦磷酸钾，其可以无色晶体或白色粉末获得。其略微有些吸湿性，并且其全化学式通常表示为K4P2O7·3H2O，同时也可获得其无水形式K4P2O7。本文中的包含含有焦磷酸盐添加剂的化合物的本发明的锌/空气电池阳极所具有的锌与电解质的重量比率理想地介于约3.0和5.0之间，优选介于约3.3和4.9之间，更优选介于约4.0和4.9之间，其中电解质所优选地包含的氢氧化钾(KOH)的浓度介于约30％重量和40％重量之间，优选介于约33％重量和40％重量之间。(如果锌与汞混合，则可理解锌的重量包括汞。)
在一个方面，包括含焦磷酸盐(P2O7)4-添加剂的化合物的本发明的锌/空气电池阳极也可包含与锌粒混合的添加的汞。在这种情况下，阳极基于锌的重量典型地包含约2％重量至5％重量的汞，优选地基于锌的重量约3％重量的汞。作为另外一种选择，本发明的阳极可包含零添加的汞(汞含量基于锌的重量小于100ppm，典型地基于锌的重量小于40ppm)。
在另一方面，本发明的锌/空气电池阳极理想地包含介于约77％重量和83％重量之间的锌粒(其可或可不与汞混合)和介于约17％重量和23％重量之间的含水碱性电解质，其中碱性电解质理想地包含氢氧化钾(KOH)，其浓度为电解质的介于约30％重量至40％重量之间，理想地介于约33％重量至40％重量之间。锌粒也可与介于约100ppm和1000ppm之间的铟合金，并且可任选地与介于约100ppm和1000ppm之间的铅合金。理想地，含焦磷酸盐(P2O7)4-添加剂的化合物通过电解质带进阳极中。含水碱性电解质包含按重量计介于约0.004％和12％之间的焦磷酸盐(P2O7)4-添加剂，优选地按重量计介于约0.012％和6％之间的焦磷酸盐组分。在一个优选的实施方案中，阳极包含按重量计介于约77％和83％之间的锌粒，并且对应地包含按重量计介于约17％和23％之间的碱性电解质。因此，在这种情况下，焦磷酸盐(P2O7)4-添加剂按重量计构成阳极的约0.001％至2％，优选地按重量计构成阳极的约0.003％至1％。
将上述少量的含焦磷酸盐(P2O7)4-的化合物添加到锌/空气电池的阳极中将导致锌/空气电池在正常使用中的放电使用寿命(小时)的增加，而不论锌粒是否与汞混合，或电池是否基本不含汞，也就是讲包含零添加的汞。
附图概述
参照附图可以更好地理解本发明，其中：
图1为本发明的锌/空气电池的一个实施方案的等轴横截面图，所述电池在阳极中利用含焦磷酸盐的添加剂。
图2为图1中所示的催化阴极组件的优选实施例的分解图。
发明详述
本发明主要涉及一次的且不可充电的空气去极化电化学电池。此类电池具有在阳极壳体内典型地包含锌的金属阳极并且具有通向阴极壳体内的阴极材料的空气入口。这种电池通常称作金属/空气电池或空气去极化电池，并且更典型地称作锌/空气电池。
在阳极中包括含焦磷酸盐的添加剂的本发明的一次锌/空气电池理想地为微型纽扣电池的形式。该电池的一种代表性优选实施方案显示于图1和图2中。电池210具有其中具有阳极混合物250的阳极壳体(阳极罐)260。电池210具有阴极壳体(阴极罐)240，所述阴极壳体包括其中包含催化阴极材料233的阴极组件230。阳极壳体260和阴极壳体240中的每一个均具有封闭端和相对开口端，在它们之间具有整体侧壁。阴极材料233邻近阴极壳体240的封闭端249中的气孔243放置。阴极壳体240具有开口端247，所述开口端插套在阳极壳体260的开口端267上，其间设有绝缘材料270。锌/空气电池具有用作小电子装置诸如助听器的电源的特别用途，但是这种电池也可用于为其它电子装置供电。本发明的微型锌/空气钮扣电池典型地具有圆盘状圆柱体形状，其直径介于约4mm和20mm之间，例如介于约4mm和16mm之间，优选介于约4mm和12mm之间。微型锌/空气钮扣电池具有介于约2mm和9mm之间，优选介于约2mm和6mm之间的高度。微型锌/空气电池典型地具有介于约1.2伏至0.2伏之间的工作负载电压。电池在约1.1至约0.9伏之间典型地具有基本上平坦的放电电压特征图，然后电压可以陡降至零。微型锌/空气电池可以通常介于约0.2和25毫安之间的速率放电。本文所用术语“微型电池”或“微型钮扣电池”旨在包括这种小尺寸钮扣电池，但不意味着仅限于此，因为其它形状和尺寸的小型锌/空气电池也是可能的。例如，也可以生产出与常规的AAAA、AAA、AA、C和D型的Zn/MnO2碱性电池以及甚至更大尺寸的电池相当的圆柱形壳体的尺寸略微较大的锌-空气电池。
本发明的电池可以包含加入汞，例如按阳极中锌的重量计约3％，或者可以为基本上无汞的(零加入汞电池)。在这种零加入汞电池中不存在加入的汞，所存在的汞仅为与锌一起天然存在的痕量汞。因此，本发明的电池具有的总汞含量可以为按锌的重量计小于约100份每一百万份，优选按锌的重量计小于40份每一百万份(ppm)，更优选按锌的重量计小于约20份每一百万份。(本文所用术语“基本无汞”应当是指电池具有按锌的重量计小于约100份每一百万份的汞含量。)本发明的电池在阳极中可以具有非常少量的铅添加剂。如果将铅添加到阳极中，则电池中的铅含量可典型地介于阳极中锌的约100和1000ppm之间。然而，希望电池不包含加入量的铅，因此可以是基本上无铅的，即总铅含量小于阳极中锌的30ppm，理想地小于15ppm。
已确定的是，如果将少量的含焦磷酸盐(P2O7)4-的化合物，例如但不限于焦磷酸钾K4P2O7添加到阳极材料250中，则如代表性构型(图1)所示的一次且不可充电锌/空气电池210可显示具有改善的性能。可获得使用寿命的改善，而与是否有汞添加到阳极中无关。也就是讲，添加含焦磷酸盐的化合物可改善锌/空气电池210的使用寿命，在所述电池中锌与汞(典型地基于锌粒的重量2％至5％重量的汞)混合；对于不含任何添加的汞的相同的电池也是如此。具体地讲，已确定的是，如果将含焦磷酸盐的化合物添加到阳极材料(其可或可不包含添加的汞)中，则在正常使用条件下例如作为助听器的电源时，电池的使用寿命可得到延长。
在一个优选的实施方案中，焦磷酸盐可以钾盐的形式例如焦磷酸钾(K4P2O7)添加。焦磷酸钾添加剂可以无色晶体或白色粉末获得，其在空气中略具吸湿性。其全化学式可典型地表示为K4P2O7·3H2O。焦磷酸钾也可以无水状态的K4P2O7存在。焦磷酸钾也可称为焦磷酸四钾。焦磷酸钾具有约2.33的Sp.Gr.，并且可溶于水不且不可溶于醇。其具有低毒性。无水状态的焦磷酸钾可得自Aldrich Co.。
新(未放电的)锌/空气电池210的阳极混合物250包含锌粒、含水碱性电解质和少量胶凝剂。如本文所用术语“新”应当理解为是指使用之前的电池状况。锌粒可与汞混合。锌粒可理想地与铟(基于锌100ppm至1000ppm)合金，以改善传导性并抑制放气。少量的铅(基于锌100ppm至1000ppm)也可任选地添加到阳极材料中。含水电解质典型地为氢氧化钾水溶液(KOH的浓度介于约30％重量至40％重量之间，和2％重量的ZnO)。已发现方便的做法是，在将其与锌粒和胶凝剂混合之前，将可溶的含焦磷酸盐的化合物共混到含水碱性溶液中。然而，含焦磷酸盐的化合物可添加到锌粒和含水电解质的混合物中或添加到锌粒混合物中。在将含焦磷酸盐的化合物添加到锌粒混合物中的情形下，其可添加为可溶的化合物(例如K4P2O7)或部分可溶的化合物(例如Ca2P2O7)。在如上所述的任一情况下，如本文和权利要求中所用的术语焦磷酸盐(P2O7)4-均旨在适用于可溶的、部分可溶的和基本不可溶的焦磷酸盐。(即使当基本不可溶的焦磷酸盐诸如Ca2P2O7添加到阳极中时，附加量的(P2O7)4-离子也可与钙分离以置换为了保持溶液中的化学平衡而消耗掉的那些。符合本发明的阳极混合物250理想地包含介于约0.001％和2％重量之间，优选地介于约0.003％和1％重量之间的焦磷酸盐基的化合物，其中上述含量是基于P2O7 4-的含量而言。完整的阳极组合物理想地具有介于约3.0和5.0之间，优选地介于约3.3和4.9之间，更优选地介于约4.0和4.9之间的锌/电解质重量比率。在所有情形中，含水电解质中的KOH的浓度均介于约30％重量和40％重量之间，优选地介于约33％重量和40％重量之间。
尚不确定为何将少量的含焦磷酸盐(P2O7)4-的化合物添加到锌/空气电池的阳极混合物250中会导致电池的放电使用寿命的改善。不受任何具体理论的约束，可假定下述机理。
在阴极侧上，进入的氧通过下述消耗电子的反应而还原：
1/2 O2+H2O+2e＝2[OH]-    反应式1
在阳极侧上，锌粒被氧化而释放出电子：
Zn-2e＝Zn+2              反应式2
Zn+2+2[OH]-＝Zn[OH] 2     反应式3
Zn[OH]2为沉淀剂。在电解质过剩，也就是讲KOH过剩时，Zn[OH]2溶解，生成可溶的锌酸盐络离子：
Zn[OH]2+2[OH]-＝[Zn(OH)4]-2  反应式4
随着电池的放电，特别是在体系中具有有限的KOH和低水含量，也就是讲特别是在高锌/电解质比率时，反应(反应式4)停止。反应(反应式3)继续进行，并且Zn[OH]2开始如下地分解成ZnO和H2O：
Zn[OH]2＝ZnO+H2O         反应式5
因此，电池的总反应可通过将反应1、2、3、和5添加到收率中而获得。
Zn+1/2 O2＝ZnO      反应式6
累积的不可溶的ZnO逐渐地沉淀在锌粒的表面上并且聚集成电池内的实芯。ZnO的累积会减慢反应动力、钝化未反应的锌粒并且最终导致电池关闭。
据信将含焦磷酸盐P2O7 4-的化合物添加到阳极中，即使以少量即理想地以按阳极的重量计介于约0.001％和2％之间，优选地基于(P2O7)的含量而按阳极混合物的重量计介于约0.003％和1％之间的量添加，也会导致对反应的调解，所述调解可延迟沉淀物诸如ZnO的形成速率。因此这就延长了电池的使用寿命。阳极中的锌/电解质重量比率可典型地介于约3.0和5.0之间，优选地介于约3.3和4.9之间，更优选地介于约4.0和4.9之间，其中电解质具有介于约30％重量和40％重量之间，优选介于约33％重量和40％重量之间的KOH浓度。
本发明的锌/空气电池210(图1)在阳极混合物250中包括焦磷酸盐(P2O7)4-添加剂，所述电池具有阳极壳体260、阴极壳体240和介于它们之间的电绝缘体材料270。阳极壳体260和阴极壳体240优选每一个均为具有封闭端和相对的开口端的罐或杯的形式。阳极壳体260具有形成侧壁的主体263、整体封闭端269和开口端267。阴极壳体240具有主体242、整体封闭端249和开口端247。阴极壳体的封闭端249(当以封闭端在顶部的方式将壳体保持在垂直的位置时)在其中心附近典型地具有凸起部分244。该凸起部分244形成正端子接触区域并典型地包含多个穿过它的气孔243。阴极壳体封闭端249还典型地具有环形凹进台阶245，其从凸起终端部分的周边边缘246延伸至外周边边缘248。
阳极壳体260(阳极罐)包含阳极混合物250，所述混合物包含粒状锌、含水碱性电解质和焦磷酸盐添加剂。期望粒状锌与约100至1000ppm的铟形成合金。锌粒也可镀有另外的铟，优选介于约100和1500ppm之间的铟。阴极壳体240在其封闭端表面的凸起部分244上具有多个气孔243。在壳体内最接近气孔处放置包含催化复合材料234的阴极催化组件230(图2)。催化复合材料234包含涂敷在筛网237上的圆盘形式的催化阴极混合物233。在电池放电期间，催化材料233有助于与通过气孔243进入的环境氧的电化学反应。粘合密封剂143沿着阴极壳体240内表面的一部分施用。在一个优选的实施例中，粘合剂可作为连续环施用在如图1所示的壳体封闭端249处的凹进环形台阶245的内表面245a上，并且还描述于美国专利6,436,156B1中。如果阴极壳体的封闭端是平坦的，即没有凹进台阶245的话，则可以将粘合密封剂143施用到邻近所述封闭端的外周边边缘248的封闭端249的内表面上。在这后一种情况下，希望将粘合密封剂143作为连续环施用到封闭端249的内表面上，使得粘合剂143的连续环具有介于封闭端249内径的约75％和100％之间，优选介于约90％和100％之间，更优选介于约95％和100％之间的外径。
代表性的阴极壳体240(阴极罐)示于图1中。阴极壳体240为具有封闭端249和相对的开口端247(主体242(侧壁)位于其间)的罐形式。封闭端249处的中部244可凸起(如所示出的)并形成正端子接触区域。然而，整个封闭端249可为平坦的，即没有任何凸起中部。有一个或多个气孔243穿过阴极壳体封闭端249。在阴极壳体封闭端249和阴极组件230之间存在空气入口空间288(充气区域)。通常，在任何空气扩散体材料231插入其内之前，可将空气入口空间288(充气区域)当作阴极壳体封闭端249的内表面与阴极组件230之间的可用空间。常规上，空气扩散体材料由通常被插入以完全填充可用空气入口空间288的空气可渗透纸或多孔纤维素材料组成。
在图1所示的实施例中，在阴极壳体封闭端249上存在凸起的中部244。在这个实施例(图1)中，空气入口空间288(充气区域)在空气扩散体材料(或等同物)插入其内之前是介于阴极壳体封闭端249的凸起部分244的内表面与阴极组件230之间的可用空间。(为了该描述的目的，可将任何电解质阻碍片，例如阴极组件230上的电解质阻碍片232当作阴极组件230的一部分。)一个或多个气孔243穿过所述凸起部分244。例如，在一种代表性阴极壳体240中，对于具有介于约7.68mm(0.3025in)和7.73mm(0.3045英寸)之间的外径和介于约3.30mm(0.1300in)和3.52mm(0.1384英寸)之间的高度的312尺寸的电池，可典型地存在五个均布的气孔243。每个气孔所具有的直径均介于约0.254mm(0.010in)和0.305mm(0.012英寸)之间。所述气孔穿过阴极壳体封闭端249的凸起部分244。然而应当理解，可设有更多气孔或少至单一气孔，这取决于电池的尺寸和气孔的尺寸，所述气孔的尺寸可略微大于或小于上文指定的孔径。
阴极催化组件230(图1和图2)可如下形成：通过将优选为特氟隆(聚四氟乙烯)的一层疏水电解质屏蔽膜材料235层压到催化复合材料234的一侧上，而将离子可渗透隔板材料238层压到相对侧上。优选为特氟隆的电解质屏蔽膜235具有这样的性质，即其对空气是可渗透的，但阻止水和电解质穿过。可将阴极催化组件230的边缘施加到在台阶245上的所述粘合剂环143上，从而在阴极复合材料230与壳体台阶245之间提供持久的粘合剂密封。可将阴极催化组件230施加到台阶245上的粘合剂143上，其中电解质屏蔽235直接接触粘合剂143。(任选地，可将附加电解质阻碍片232(图1和图2)如以下章节所述任选地覆盖在电解质屏蔽235上并粘结到粘合剂143上。)粘合密封剂143的使用还减少在将外周边边缘242b卷曲到阳极壳体主体之上期间所需的卷曲力的量。这对壁厚介于约0.0254mm(0.001英寸)和0.38mm(0.015英寸)之间的薄壁阳极和阴极壳体240和260，尤其是壁厚介于约0.0508mm(0.002英寸)和0.127mm(0.005英寸)之间的阳极和阴极壳体尤其有利。当采用薄的催化阴极组件230时，密封粘合剂143的使用也是有利的，因为高的卷曲力可能会扭曲或断裂这种薄的壳体和阴极组件。
在一个优选的实施例中，可以将优选为特氟隆的单独的电解质阻碍片232施加到台阶245的内表面245a上的粘合剂环143上，从而将电解质阻碍片232粘结到台阶245的内表面上。然后可以在电解质阻碍片232之上施加催化组件230，优选的是，优选为特氟隆的第二电解质阻碍片235的表面接触阻碍片232(图2)。在该实施例中，可将附加的电解质阻碍片232当作阴极组件230的一部分。当阻碍片232粘结到台阶245的内表面245a上时，尤其是与顶靠着阻碍片232施加的第二阻碍片235(图2)组合时，其可以提供非常有效的密封，防止电解质迁移通过或围绕催化组件230的边缘，填充吸墨纸空气扩散体材料231并从气孔243中逐渐渗漏出来。这就保护了空气扩散体材料231，因为其上只存在极少(如果有的话)的电解质渗漏。常规的吸墨纸空气扩散体材料231为空气可渗透纸或多孔纤维素材料，其对着阴极壳体240的封闭端249插入使得其覆盖气孔243并完全填充空气入口空间288。
本发明的完整锌/空气电池的一个优选实施例示于图1中。示于图1的实施例为微型钮扣电池的形式。电池210包括阴极壳体240(阴极罐)和阳极壳体260(阳极罐)，电绝缘体材料270位于其间。希望绝缘体270可以为环的形式，如图1所示，其能够在阳极壳体主体263的外表面之上被插入。可将常规的耐水密封糊剂如沥青或沥青基密封剂或聚合物密封剂施用在绝缘体270侧壁和阳极壳体外壁263e之间。在绝缘体环270在阳极罐壁263e之上插入之前，可将密封剂(未示出)使用到绝缘体270壁的内表面上。
绝缘体环270理想地具有延伸超过阳极壳体240的周边边缘263d在横截面上形成“L”型构型的放大部分273a(图1)。带有放大部分273a的绝缘体270防止在电池被密封之后阳极活性材料与阴极壳体240接触。绝缘体270为挤压时耐低温流动的耐用电绝缘材料，例如高密度聚乙烯、聚丙烯或尼龙。
阳极壳体260和阴极壳体240起初为分开的部件。将阳极壳体260与阴极壳体240分别用活性材料填充，于是可将阳极壳体260的开口端267插入到阴极壳体240的开口端247中。阳极壳体260可具有由第一外部平直主体部分263e形成的折叠侧壁，所述主体部分垂直向上延伸(图1)形成壳体260的外侧壁。可希望平直主体部分263e在边缘263d处向上折叠一次，以形成阳极壳体侧壁的第一向下延伸的内部263a。折叠部分263a和263e从而形成双侧壁，它们一起提供弹簧状张力和阳极壳体主体263与邻接密封壁270之间的附加支撑。这有助于保持阳极与阴极壳体之间的严紧密封。作为另外一种选择，阳极壳体240的侧壁可作为无折叠部分263e的单壁263a形成。然而，已确定如本文图中所示的具有折叠(双)侧壁的阳极壳体240理想地用于非常薄壁的壳体，例如具有介于约0.0508mm(2密耳)和0.127mm(5密耳)之间的壁厚，该厚度范围适用于每个折叠263a和263e。这些厚度范围也适用于阳极罐的封闭端269。在具有折叠侧壁的阳极壳体中(图1)，内侧壁部分263a终止于向内倾斜的部分263b，其终止于第二向下延伸的垂直部分263c。第二直部263c具有比直部263a小的直径。263c部分以90°弯曲而终止，形成具有优选扁平负端子表面265的封闭端269。
阴极壳体240的主体242具有从封闭端249开始垂直向下延伸的直径最大的直部242a。主体242终止在周边边缘242b。阴极壳体240的周边边缘242b和下面的绝缘体环270的周边边缘273b起初在垂直方向上是直的，如图3和4所示，并且可以在阳极壳体260的倾斜中间部263b之上被机械地卷曲，如图5所示。这种卷曲将阴极壳体240锁定在阳极壳体260之上的适当位置，形成严紧密封的电池。
可通过首先制备粒状锌与粉状胶凝剂材料的混合物而使阳极壳体260单独填充有阳极活性材料250。希望锌的平均粒度介于约30和350微米之间。锌可为纯锌，但优选为与铟(100至1000ppm)合金的粒状锌的形式。锌也可为与铟(100至1000ppm)和铅(100至1000ppm)合金的粒状锌的形式。也可使用锌的其它合金，例如与铟(100至1000ppm)和铋(100至1000ppm)合金的粒状锌。这些粒状锌合金基本由纯锌构成并且基本具有纯锌的电化学容量。因此，术语“锌”应当理解为包括此类材料。
胶凝剂材料可以选自基本上在碱性电解质中不溶解的多种已知的胶凝剂。此类胶凝剂可为例如交联羧甲基纤维素(CMC)；淀粉接枝共聚物，例如以命名Waterlock A221(Grain Processing Corp.)获得的接枝到淀粉主链上的水解的聚丙烯腈的形式；可以商品命名Carbopol C940(B.F.Goodrich)获得的交联聚丙烯酸聚合物；可以命名Waterlock A400(Grain Processing Corp.)获得的碱皂化的聚丙烯腈；以及以命名Waterlock J-500或J-550获得的术语为聚丙烯酸钠超吸收聚合物的聚丙烯酸的钠盐。可形成粒状锌与胶凝剂粉末的干燥混合物，其中胶凝剂含量按所述干燥混合物的重量计典型地介于约0.1％和1％之间。将含水KOH电解质溶液添加到粒状锌与胶凝剂的干燥混合物中，所述溶液包含介于约30％重量和40％重量之间的KOH和约2％重量的ZnO，其中具有添加量的含焦磷酸盐(P2O7)4-的化合物，所述溶液典型地包含介于约0.004％重量和12％重量之间的电解质，其中焦磷酸盐添加剂的重量百分比基于(P2O7)的含量而计算。然后可将形成的湿阳极混合物250插进阳极壳体260中。作为另外一种选择，粒状锌和胶凝剂的干粉混合物可首先放置到阳极壳体260中并且添加电解质溶液以形成湿态阳极混合物250。
可以按照如下将催化阴极组合件230(图1和2)和空气扩散体231插入到壳体240中：可以将可以为多孔空气过滤纸或多孔聚合物材料形式的空气扩散体材料231(图1)插入阴极壳体240的空气入口区域288中，使其抵靠挨着气孔243的壳体的凸起部分244的内表面。(空气入口区域288为气孔243下面的区域，并且因此位于阴极壳体部分244的内表面和阴极组件230之间，所述阴极组件在其上包括任何电解质阻碍层232。希望将粘合密封剂环143施加到阴极壳体封闭端处的凹进台阶245的内表面245a上。成为阴极组件230的一部分的单独的例如聚四氟乙烯(特氟隆)电解质阻碍层232(图1和2)可任选地在空气扩散体材料231的下侧上插入，使得阻碍层232的边缘接触粘合剂环143。阻碍层232对空气是可渗透的，但对碱性电解质或水则不可渗透。因此，粘合剂环143使阻碍层232的边缘持久地粘结到凹进台阶245的内表面上。具有粘结到其上的阻碍层232的粘合剂环143可以防止电解质从阳极向阴极催化组件230及其附近的迁移以及随后通过气孔243从电池中的渗漏。可以将如图2所示的催化阴极组件230制成为层压材料，其包括电解质阻碍材料235、阻碍层235之下的阴极复合材料片234和催化剂复合材料234之下的离子可渗透隔板材料层238，如图2所示。隔板238可以选自常规的离子可渗透隔板材料，包括玻璃纸、聚氯乙烯、丙烯腈和微孔聚丙烯。可以单独制备这些层中的每一层，通过施加热和压力而层压在一起，形成催化组件230。可希望电解质阻碍层232和235为聚四氟乙烯(特氟隆)的。
希望催化阴极复合材料234包含粒状二氧化锰、碳和疏水粘合剂的催化阴极混合物233，其通过常规的涂敷方法施用到导电筛网237的表面上。筛网237可为机织金属纤维，例如镍或镀镍钢纤维。阴极混合物233形成为圆盘的形状，其在本文中称作阴极片。也可以包括或使用其它催化材料，例如像银、铂、钯和钌的金属，或金属或锰的其它氧化物(MnOx)和已知的催化氧还原反应的其它组分。在施用期间，催化混合物233基本上被吸收到筛网237的多孔目中。用于催化混合物233的二氧化锰可以为常规的电池级二氧化锰，例如电解二氧化锰(EMD)。催化混合物233中的二氧化锰也可为由硝酸锰Mn(NO3)2或高锰酸钾KMnO4热分解形成的二氧化锰。用于制备混合物233的碳可以为各种形式的，包括石墨、炭黑和乙炔黑。优选的碳为炭黑，因为它的表面积高。合适的疏水粘合剂可以为聚四氟乙烯(特氟隆)。催化混合物233典型地包含按重量计介于约3％和10％之间的MnO2、按重量计介于10％和20％之间的碳，余下的为粘合剂。在电池放电期间，催化混合物233主要用作催化剂以有利于涉及进入空气的电化学反应。然而，可以将额外的二氧化锰加入到催化剂中，并且可将电池转化为空气辅助的锌/空气电池或空气辅助的碱性电池。在可以为钮扣电池形式的这种电池中，二氧化锰的至少一部分变为放电的，即在电化学放电期间，一些锰与进入的氧一起被还原。粘合剂环143旨在也可应用于这种空气辅助电池中以防止电解质从中渗漏。
在优选的实施例中(图1)，阳极壳体260在其内表面具有镀覆或包覆的铜层266，使得在装配好的电池中锌阳极混合物250接触铜层。镀铜是所期望的，因为其在锌放电时提供电子从阳极250到负端265传输的高传导通道。阳极壳体260理想地由内表面上镀有一层铜的不锈钢形成。优选地，如图1所示，阳极壳体260由三层包覆材料形成，所述三层包覆材料由不锈钢264连同其内表面的铜层266和其外表面的镍层262构成。因此，在最终装配好的电池210中(图1)，铜层266形成接触锌阳极混合物250的阳极壳体内表面，镍层262形成阳极壳体的外表面。铜层266理想地具有介于约0.005mm(0.0002英寸)和0.05mm(0.002英寸)之间的厚度。镍层介于约0.00254mm(0.0001英寸)和0.0254mm(0.001英寸)之间。
作为一个具体的非限制性实例，电池尺寸可以为标准型号的312锌/空气电池，具有介于约7.68mm(0.3025英寸)和7.73mm(0.3045英寸)之间的外径和介于约3.30mm(0.1300英寸)和3.52mm(0.1384英寸)之间的高度。阳极250可基于锌的重量包括介于约2％重量和5％重量之间的汞，典型地基于锌的重量约3％重量的汞。作为另外一种选择，阳极250可包含零添加的汞，即基于锌的重量小于100ppm(按重量计每一百万份数的锌小于100份数的汞)，理想地汞含量可基于锌的重量小于40ppm，典型地基于锌的重量小于20ppm的汞。阳极250可具有下列组成：锌77％重量至83％重量(锌可与其含量均为200ppm至1000ppm的铟和铅合金)；含水碱性电解质(34％重量至40％重量的KOH和2％重量的ZnO)17％重量至23％重量；胶凝剂(Waterlock J-550)0.3％重量。理想地该含水电解质也包含按重量计介于约0.004％和12％之间的含焦磷酸盐的添加剂，优选地包含按重量计介于约0.012％和6％之间的焦磷酸盐，其中重量百分比基于(P2O7)的含量而计算。因此，阳极材料250理想地包含按重量计介于约0.001％和2％之间的焦磷酸盐，优选地按重量计介于约0.003％和1％之间的焦磷酸盐(P2O7)。
提供足够的阳极材料250以填充阳极壳体260的内部体积的至少约75％，优选地填充阳极壳体260的内部体积的介于约70％和85％之间。完整的阳极组合物理想地具有介于约3.0和5.0之间，优选地介于约3.3和4.9之间，更优选地介于约4.0和4.9之间的锌/电解质重量比率。在所有情形中，含水电解质中的KOH的浓度均介于约30％重量和40％重量之间，优选地介于约33％重量和40％重量之间，并且电解质中的焦磷酸盐的浓度按(P2O7)的重量计介于约0.004％和12％之间，优选地介于约0.012％和6％之间。
阴极催化剂材料233可具有下列组成：锰氧化物(MnO2、Mn2O3、和Mn3O4)(4％重量至15％重量)，优选地介于约4％重量和12％重量之间)；碳粒，优选炭黑，介于约40％重量至55％重量之间；以及特氟隆(聚四氟乙烯)颗粒，介于约40％重量至55％重量之间。(锰氧化物可包含锰氧化物的任何分配，诸如(MnO2、Mn2O3、和Mn3O4)，并且也包含MnO。作为另外一种选择，锰氧化物可仅由MnO2颗粒构成。)阴极材料233的一种优选的组成如下：锰氧化物(MnO2、Mn2O3、和Mn3O4)(6％重量)；炭黑颗粒(51.5％重量)和特氟隆粘合剂(42.5％重量)。可将阴极材料233密压到镍网或镀镍钢筛网237上，以形成阴极复合材料234(图2)。
粘合密封剂143可作为连续环施用到阴极壳体凹进台阶245的内表面上。将要施用到台阶245内表面245a上的粘合剂143可为包含聚酰胺基粘合剂组分的溶剂基混合物，如以引用方式并入本文中的美国专利6,436,156B1中所描述。因此，期望粘合剂组分为低分子量的热塑性聚酰胺树脂。优选的聚酰胺树脂以商业命名REAMID-100或VERSAMID-100获得(购自Henkel Corp.或Cognis Corp.)。REAMID-100或Versamid-100为室温下为凝胶的低分子量聚酰胺。正是由于二聚脂肪酸，其为二聚脂肪酸和二胺的反应产物。粘合剂混合物可通过将REAMID-100聚酰胺溶解在按重量计50份数的异丙醇和按重量计50份数的甲苯的溶剂中形成。施用到阴极壳体台阶245的内表面245a上的聚酰胺粘合剂层143在特氟隆片232和镀镍阴极壳体台阶245之间提供非常强的粘结。粘合剂143还具有耐氢氧化钾电解质的化学侵蚀的优点。
可通过首先将上述阴极组件插入到预卷曲的阴极壳体240中装配电池210。空气扩散体材料231顶靠气孔42而插进空气入口空间288内。优选地由特氟隆构成的电解质阻碍层232放置在空气扩散体材料231之上。优选阴极壳体台阶245的内表面245a涂布有上述粘合剂143，使得电解质阻碍层232的边缘粘附到台阶245的内表面245a上。优选地，绝缘密封圆盘270的放大部分273a的底部表面(面向电池内部)也涂布有如图1所示的粘合剂环144。粘合剂144可具有与粘合剂143相同的组成。尽管粘合剂层143和144可被省略，但期望其被包括，尤其是对于具有非常薄的阳极和阴极壳体壁厚的电池。例如，对于具有介于约0.0508mm(2.0密耳)和0.127mm(5密耳)之间的阳极和阴极壳体壁厚的电池210，可理想地包括粘合剂层143和144。
可将阳极壳体260拉伸至图1中所示的形状，例如具有由内部263a形成的平直侧壁，所述内部向上折叠一次形成外部263e。因此，实际上双侧壁由内壁263a和外壁263e形成。应当理解，阳极壳体260也可由单(未折叠的)侧壁代替所示出的双侧壁263a和263e形成。如果阳极壳体260具有非常薄的侧壁，例如介于约0.0508mm(2密耳)和0.127mm(5密耳)之间，则优选双侧壁。绝缘密封环270施加在阳极壳体侧壁之上。随后用上述阳极材料250填充阳极壳体260。
然后推动阴极壳体主体242超过外表面绝缘体270。将卷曲力施加到阳极壳体260的倾斜表面263b之上的阴极壳体240的卷曲边缘242b上，绝缘体边缘273b位于其间。卷曲期间可施加径向力以确保阳极和阴极壳体之间的严紧密封。
实施例
下列实施例显示将即使少量的焦磷酸盐基的化合物添加到锌/空气钮扣电池的阳极中所获得的有益效果。制作两种类型的比较锌/空气钮扣电池(尺寸为312)(对照电池A和对照电池J)。在对照电池A中，阳极中的锌粒基于锌与3％重量的汞混合，而对照电池J在阳极中具有零添加的汞。阳极包含锌粒和含水电解质，所述电解质包含浓度为约35.3％重量的氢氧化钾(KOH)，带有2％重量的ZnO。对照电池A和对照电池J均不包含任何焦磷酸盐基的化合物。这些电池大致按如上所述和如图1所示的方法制作。阴极组件230包含涂布到镀镍钢筛网237上的阴极材料233。电池中的阴极材料具有常规组成。阴极材料通过利用熟知的高锰酸盐方法以形成锰氧化物来制备，例如美国专利4,433,035所述。在这种方法中，高锰酸钾水溶液和碳粒被加热至介于约60℃和100℃之间的温度，在此温度下高锰酸盐被碳还原，从而形成锰氧化物。然后将锰氧化物和碳粒过滤并干燥，并且与附加碳粒混合(如果需要)以形成阴极。以此方式形成的锰氧化物包含MnO2、Mn2O3和Mn3O4的混合物。然而，应当理解，锰氧化物可直接添加到阴极材料中。锰氧化物也可仅包含MnO2，如同在锌/空气电池的常规催化阴极中所常常使用的那样。将相同的阴极组合物(下文的组合物)用于所有对照电池和测试电池中。
制作测试电池(312尺寸)。在一组测试电池即指定的测试电池A-1中，使用与对照电池A中相同的阳极组合物(和相同的阴极)，不同的是阳极中的含水氢氧化钾电解质包含按重量计1000份数的焦磷酸钾(K4P2O7)每按重量计一百万份数的电解质。在第二组测试电池(测试电池A-2)中，使用与对照电池A中相同的阳极组合物(和相同的阴极)，不同的是含水氢氧化钾电解质包含按重量计300份数的焦磷酸钾(K4P2O7)每按重量计一百万份数的电解质。这相当于按重量计158份数的P2O7每按重量计一百万份数的电解质。然后让对照电池A以及测试电池A-1和A-2经受相同的性能测试(下文所述)，并且将所获得的运行时数报告于表1中。
类似地，制作另一组测试电池(312尺寸)。这组为指定的测试电池J-1。在测试电池J-1中，使用与对照电池J中相同的阳极组合物(和相同的阴极)，不同的是阳极中的含水氢氧化钾电解质包含按重量计1000份数的焦磷酸钾(K4P2O7)每按重量计一百万份数的电解质。然后让对照电池J和测试电池J-1经受相同的性能测试(下文所述)，并且将所获得的运行时数报告于表2中。
所有的对照电池和测试电池均具有下列相同的阴极组合物：
催化阴极组合物(所有电池)
  重量(％)
  锰氧化物
  (MnO2、Mn2O3、和Mn3O4)   6.0
  碳粒
  Vulcan XC-72(Cabot Corp.)   51.5
  粘合剂颗粒
  特氟隆(聚四氟乙烯)   42.5
  总计   100.0
由上述组合物构成的阴极材料具有介于约0.0094克至0.013克之间的重量，所述材料被密压到镀镍钢筛网上以形成阴极复合材料234(图2)。
每个对照电池和测试电池的阳极均具有0.2173g的固体(包括胶凝剂)总重量加上0.0473g的含水碱性电解质＝0.2646g。
对照电池A：
阳极组合物(添加汞)：
重量(g)   重量(％)
  添加的汞 0.0065   2.46
  铅 0.0001   0.04
  胶凝剂
  (Waterlock J550) 0.0007   0.26
  锌粒 0.2100   79.36
  含水电解质
  (35.3％重量的KOH、
  2％重量的ZnO) 0.0473   17.88
  总计 0.2646   100.00
锌/电解质比率为0.217/0.0473＝4.58。(用于计算锌/电解质比率的锌的重量包括汞。)
测试电池A-1
阳极组合物(添加汞)
(添加到电解质中的1000ppm的焦磷酸钾)：
与对照电池A(上文)中相同的阳极组合物，不同的是电解质包含1000ppm的焦磷酸钾(K4P2O7)(按重量计的份数每一百万份数的电解质)。因此，焦磷酸钾(K4P2O7)按重量计构成总阳极组合物的约0.001％×17.88％＝0.0179％。这相当于按重量计总阳极组合物中的0.0094％的P2O7。
测试电池A-2
阳极组合物(添加汞)
(添加到电解质中的300ppm的焦磷酸钾)：
与对照电池A(上文)中相同的阳极组合物，不同的是电解质包含300ppm的焦磷酸钾(K4P2O7)(按重量计的份数每一百万份数的电解质)。因此，焦磷酸钾按重量计构成总阳极组合物的约0.0003％×17.88％＝0.00536％。这相当于按重量计总阳极组合物中的0.0028％的P2O7。
对照电池J(零添加的汞)：
阳极组合物(零添加的汞)
  重量，g   ％重量
  添加的汞   0.0   0.00
  铅   0.0001   0.04
  铟   0.0002   0.08
  胶凝剂
  (Waterlock J550)   0.0007   0.26
  锌粒   0.2163   81.75
  含水电解质
  (35.3％重量的KOH、
  2％重量的ZnO)   0.0473   17.87
  总计   0.2646   100.00
锌/电解质比率为0.2163/0.0473＝4.57。
测试电池J-1
阳极组合物(零添加的汞)
(添加到电解质中的1000ppm的焦磷酸钾)：
与具有零添加的汞的对照电池J(上文)中相同的阳极组合物，不同的是电解质包含1000ppm的焦磷酸钾(K4P2O7)(按重量计的份数每一百万份数的电解质)。因此，焦磷酸钾(K4P2O7)按重量计构成总阳极组合物的约0.001％×17.87％＝0.0179％。这相当于按重量计总阳极组合物中的0.0094％的P2O7。
性能测试
让对照电池A(无焦磷酸钾添加剂)和包含焦磷酸钾(K4P2O7)的测试电池即测试电池A-1和A-2经受不同的放电性能测试。这些测试模拟电池的正常使用，例如，用作电子助听器的电源。获取与每种测试关联的每组电池的使用寿命，可将其列入表1中用于比较。类似地，让对照电池J(无添加的汞且无焦磷酸钾添加剂)和测试电池J-1(无添加的汞但包含焦磷酸钾添加剂)经受不同的放电性能测试。获取与每种测试关联的每组电池的使用寿命，可将其列入表2中用于比较。
这些电池经受了两种不同的放电测试。第一种测试由Proposed IECHA测试指定：将电池以1.2mAmp的恒定电流放电2小时，继之以100毫秒的5mAmp电流的脉冲。将测试重复进行六个此类2小时的循环(总计12小时)，然后继之以12小时的停顿。重复全循环，直到达到1.05伏的截止电压。
第二种测试由Proposed IBC HRHA测试指定：让电池以2mAmp恒定电流的较高速率放电2小时，继之以100毫秒的10mAmp电流的脉冲。将测试重复进行六个此类2小时的循环(总计12小时)，然后继之以12小时的停顿。重复全循环，直到达到1.05伏的截止电压。
上述放电测试被应用到如下的电池上：a)新电池；b)在电池于25℃和55℃之间经受了高温循环“预 TTC”2星期之后；以及c)首先在环境温度下存储了3个月的电池(3个月环境下的预存储)。测试结果报告于表1和表2中。
表1
测试锌/空气电池，其具有焦磷酸钾，与对照电池 1 相比较
  新电池Prop.IECHA测试2运行时数   Prop.IECHA测试(预TTC)运行时数   Prop.IECHRHA测试(预TTC)运行时数   Prop.IEC HA测试3个月环境下预存储运行时数 Prop.IECHRHA测试3月个环境下预存储运行时数
  对照3电池A(零K4P2O7)   141.2   130.8   75   123.9 74.7
  测试4电池A-11000ppm(K4P2O7)   144.2   132.8   76.8   125.2 75.5
  测试5电池A-2300ppm(K4P2O7)   144.8   135   76.8   124.1 76.2
注：
1.表1中的所有电池的阳极均基于锌包含3％重量的汞。
2.见表之前的对放电测试(Proposed IEC HA和Proposed IECHRHA)以及电池在高温(TTC)下的预存储的文字说明。
3.对照电池A在阳极中不包含任何焦磷酸钾(K4P2O7)添加剂。
4.测试电池A-1在阳极中具有添加到碱性电解质中的1000ppm的焦磷酸钾(K4P2O7)。
5.测试电池A-2在阳极中具有添加到碱性电解质中的300ppm的焦磷酸钾。
表2
测试锌/空气电池，其具有焦磷酸钾，与对照电池相比较(所有电池 均具有零添加的汞) 1
  新电池ProposedIEC HA测试2(运行时数)   ProposedIEC HA测试(预TTC)(运行时数)   Proposed IECHRHA测试(预TTC)(运行时数)   Proposed IECHA测试3个月环境下预存储(运行时数)   Proposed IECHRHA测试3个月环境下预存储(运行时数)
  对照3电池J(零K4P2O7)   124.9   120.4   70.6   120.6   65
  测试4电池J-11000ppm(K4P2O7)   127.2   123.2   72.7   121.9   67.8
注：
1.表2中的所有电池的阳极均不含汞(包含零添加的汞)。
2.见表之前的对放电测试(Proposed IEC HA和Proposed IECHRHA)以及电池在高温(TTC)下的预存储的文字说明。
3.对照电池J在阳极中不包含任何焦磷酸钾(K4P2O7)添加剂。
4.测试电池J-1在阳极中具有添加到碱性电解质中的1000ppm的焦磷酸钾(K4P2O7)。
如通过审阅表1所报告的测试结果可看出，所有在阳极中具有添加的焦磷酸钾添加剂的测试锌/空气电池与阳极中不含焦磷酸钾的对照电池相比，均显示出以更大的运行时数度量的更好的性能结果。类似地，表2所报告的所有在阳极中具有添加的焦磷酸钾添加剂的不含汞的测试电池与不含焦磷酸钾的对照电池相比均显示出更大的运行时数。焦磷酸钾的添加没有可见地促进任何电池渗漏，并且事实上在任何上述测试期间或其结束时均不存在可见的电池渗漏。
虽然已经参照具体的实施方案对本发明进行了描述，但是应当理解，在不偏离本发明概念的情况下其它实施方案也是可行的。因此，本发明并不旨在受限于具体的实施方案，而是其范围由权利要求及其等同物反映出来。

Claims (10)

1.一种锌/空气去极化电池，其特征在于所述电池包含阳极壳体和阴极壳体、在所述阳极壳体内的阳极材料和在所述阴极壳体内的阴极；
所述阳极材料包含锌粒、含焦磷酸盐(P2O7)4-的添加剂和含水碱性电解质。
2.如权利要求1所述的电池，其中所述阳极材料包含基于(P2O7)的含量计算的按重量计介于约0.001％和2％之间的焦磷酸盐添加剂。
3.如权利要求2所述的电池，其中所述阳极包含按重量计介于约77％和83％之间的锌和按重量计介于约17％和23％之间的所述碱性电解质。
4.如权利要求2所述的电池，其中所述阳极中的锌与电解质的重量比率介于约3.3和4.9之间。
5.如权利要求1所述的电池，其中所述电池包含按重量计每一百万份数的锌小于100份数的汞。
6.一种锌/空气钮扣电池，其特征在于所述电池包含阳极罐和阴极罐、在所述阳极罐内的阳极材料和在所述阴极罐内的阴极；所述阳极材料包含锌粒、焦磷酸盐(P2O7)4-基的添加剂和含水碱性电解质；其中所述阴极罐包括开口端和相对的封闭端以及它们之间的整体侧壁；所述阴极罐封闭端具有至少一个穿过它的气孔，并且所述阴极邻近所述气孔；其中所述阳极罐包括开口端和相对的封闭端以及它们之间的整体侧壁；其中所述阳极罐的开口端位于阴极罐的开口端内，其中所述阴极罐侧壁的至少一部分交迭所述阳极罐侧壁的至少一部分，在所述交迭的壁部分之间具有电绝缘材料。
7.如权利要求6所述的电池，其中所述阳极材料包含基于(P2O7)的含量计算的按重量计介于约0.001％和2％之间的焦磷酸盐基的添加剂。
8.如权利要求7所述的电池，其中所述阳极包含按重量计介于约77％和83％之间的锌和按重量计介于约17％和23％之间的所述碱性电解质。
9.如权利要求6所述的电池，其中所述电池包含按重量计每一百万份数的锌小于100份数的汞。
10.如权利要求6所述的电池，其中所述焦磷酸盐基的添加剂选自由下列组成的组：碱金属焦磷酸盐、和碱土金属焦磷酸盐、以及它们的任何混合物。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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