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CN102007620A - 圆柱形锌/二氧化锰碱性电池 - Google Patents

圆柱形锌/二氧化锰碱性电池 Download PDF

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CN102007620A
CN102007620A CN200980113338.5A CN200980113338A CN102007620A CN 102007620 A CN102007620 A CN 102007620A CN 200980113338 A CN200980113338 A CN 200980113338A CN 102007620 A CN102007620 A CN 102007620A
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battery
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mno
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less
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CN200980113338.5A
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S·M·戴维斯
N·K·伊尔特切夫
G·A·米勒
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Gillette Co LLC
Original Assignee
Gillette Co LLC
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Abstract

本发明公开了一次碱性电池，该一次碱性电池包括含有二氧化锰的阴极和包括锌的阳极。二氧化锰对锌的重量比是较低的，因为二氧化锰具有较高的氧含量。

Description

圆柱形锌/二氧化锰碱性电池
技术领域
本发明涉及电池。
发明背景
电池是通常使用的电能来源。电池包含一般称作阳极的负极和一般称作阴极的正极。阳极含有能被氧化的活性材料；阴极包含或消耗可被还原的活性材料。阳极活性材料能够还原阴极活性材料。电池包含离子导电性的电解质，所述电解质渗透到阳极和阴极中并且还占据介于这两个电极之间的空间。电解质通常包括由溶剂和溶解的离子物质组成的溶液。电池还包括设置在阳极和阴极之间的分隔体材料，该分隔体材料使阳极与阴极电绝缘但能够使电解质溶液和其中的离子通过。
当在装置中使用电池作为电能来源时，与阳极和与阴极实现电接触，使电子流过装置，发生各自的氧化和还原反应以提供电能。与阳极和阴极相接触的电解质包含流过位于电极之间的分隔体的离子，以在放电过程中保持电池整体的电荷平衡。
对适于高功率应用的电池的需要在增长。现代电子器件如蜂窝式电话、数字照相机和玩具、闪光装置、遥控玩具、可携式摄像机和高强度灯是此类高功率应用的实例。此类装置需要介于约0.5和2安培之间，通常介于约0.5和1.5安培之间的高电流耗用率。相应地，它们需要在介于约0.5和2瓦特之间的电量需求下进行操作。
商业一次碱性电池通常包括含有二氧化锰的阴极和含有锌的阳极。此类电池通常具有圆柱形外壳，并且以由国际电工委员会(International Electrotechnical Commission)标准所定义的标准的AA、AAA、AAAA、C、以及D尺寸出现。AA电池可具有50.5mm的最大长度和49.2mm的最小尖端至负触点距离，以及在13.5mm至14.5mm范围内的直径。AAA电池可具有44.5mm的最大长度和43.3mm的最小尖端至负触点距离，以及在9.5mm至10.5mm范围内的直径。AAAA电池可具有42.5mm的最大长度和41.4mm的最小尖端至负触点距离，以及在7.7mm至8.3mm范围内的直径。C电池可具有50.0mm的最大长度和48.5mm的最小尖端至负触点距离，以及在24.9mm至26.2mm范围内的直径。D电池可具有61.5mm的最大长度和59.5mm的最小尖端至负触点距离，以及在32.3mm至34.2mm范围内的直径。
在商业一次碱性电池中，阴极中二氧化锰的总毫安培-小时(mAh)容量通常超过阳极中锌的总毫安培-小时(mAh)容量。总阴极mAh容量对总阳极mAh容量的比率被称作电池“平衡”。当电池平衡大于1.00时，那么二氧化锰电化学容量要超过锌电化学容量，所述电池被称为“阳极受限的”。在此类设计中，当电池放电时，在二氧化锰通过还原反应耗尽之前，锌通过氧化反应被完全消耗掉。此类阳极受限的设计防止深度放电放气。当与锌容量相比二氧化锰容量不足时，即当电化学平衡小于1.00时，电池中可能发生深度放电放气。当这样的电池放电至完全耗尽二氧化锰的点时，还剩下一些未使用的锌。任何剩余锌的氧化能够通过外部电连接(例如负载)为耗尽的二氧化锰阴极供应电子。然后在耗尽的二氧化锰阴极上发生涉及水的还原反应并且产生氢气。此类深度放电放气可造成电池排气或泄漏。
发明概述
本发明一般涉及一次碱性电池，该一次碱性电池包括含有二氧化锰的阴极和含有锌的阳极。值得注意的是，所述电池具有较低的二氧化锰对锌的重量比，因为二氧化锰具有较高的氧含量提供，例如通过臭氧化作用。尤其是所述电池包括例如较少重量和/或体积的二氧化锰，其使得能够包括更多的其他活性物质如锌或电解质物质以优化电池性能。在每个电池中，二氧化锰和锌的总容量都增加了，同时使二氧化锰的总容量保持比锌的总容量高。此类电池显示出良好的排放性能并且提供长的使用寿命。
在一个方面，本发明的特征在于一次碱性电池包括含有锌的阳极和含有MnOx的阴极，其中x大于1.97，例如大于1.98或1.99。当电池为AA电池时，所述电池具有小于2.30，例如小于2.25、2.20、2.10或2.09的MnOx对锌的重量比。当电池为AAA电池时，所述电池具有小于2.36，例如小于2.30、2.25或2.23的MnOx对锌的重量比。当电池为AAAA电池时，所述电池具有小于2.76，例如小于2.70、2.65、2.60、2.50、2.40、2.39或2.23的MnOx对锌的重量比。当电池为C电池时，所述电池具有小于2.28，例如小于2.26、2.25、2.22或2.15的MnOx对锌的重量比。当电池为D电池时，所述电池具有小于2.23，例如2.15或2.10的MnOx对锌的重量比。
在另一方面，本发明的特征在于AA电池具有大于6.10cm3，例如6.20cm3或6.30cm3的可用内部体积，并且包括含有小于10.00克二氧化锰的阴极和含有锌的阳极。以上描述了二氧化锰的化学式和二氧化锰对锌的重量比。
如本文所用，术语“可用内部体积”定义为电池内部的体积，其可被阴极材料、阳极材料、电解质以及空隙空间的总体积占据。空隙空间包括仅被气体和蒸汽占据的电池内部体积。空隙空间可分布在阴极、阳极、分隔体或电解质或这些的任何组合中，或者位于完全在这些组分之外的区域中，例如在电池的顶部空间中。由阳极集电器、容器壁和密封圈所占据的体积不属于“可用内部体积”。
在另一方面，本发明的特征在于制备一次碱性电池的方法。所述方法包括将含有已被臭氧化的二氧化锰的阴极和含有锌的阳极组合到外壳中。所述电池具有如上所述的二氧化锰对锌的重量比。当电池是AA电池时，所述电池具有如上所述的可用内部体积和二氧化锰重量。
本文提及的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献均全文以引用方式并入本文。
通过以下的具体实施方式和权利要求，本发明的其他特征和优点将显而易见。
附图概述
图1是电池的示意图。
各种附图中的相同的参考符号指示相同的元件。
发明详述
参考图1，一次碱性电池10包括阴极12、阳极14、分隔体16和圆柱形外壳18。电池10还包括集电器20、密封件22和负的金属端帽24，其用作电池的负端子。起到电池正端子作用的正极点26位于电池上的负端子的相反端。电解质溶液分散在整个电池10内。电池10可为AA、AAA、AAAA、C或D电池。
阴极12包括二氧化锰。其还可包括碳颗粒、粘合剂、以及其他添加剂。
用于阴极12中的二氧化锰一般具有按重量计至少约90％的纯度。例如，二氧化锰可为电解二氧化锰(EMD)或化学二氧化锰(CMD)。EMD可由硫酸锰和硫酸的浴的直接电解来制造。用于EMD制造的方法和它的性质出现在Batteries，Karl V.Kordesch编辑，Marcel Dekker，Inc.，New York，第1卷，(1974)，第433-488页中。CMD通常由本领域称为“Sedema方法”的方法制备，所述方法是一种由美国专利2,956,860(Welsh)所公开的化学方法，其通过使用MnSO4和碱金属氯酸盐(优选NaClO3)的反应混合物用于电池级MnO2的制造。二氧化锰的经销商包括Tronox(Trona D)、Chem-Metals Co.、Tosoh、Delta Manganese、Mitsui Chemicals、JMC、以及Xiangtan。
二氧化锰是非化学计量的物质，因为存在Mn+4空缺(缺少的Mn+4离子由4个质子取代)和羟基，其为了电中性导致Mn+3缺陷。常规的电池级二氧化锰(不论是EMD还是CMD形式的)的化学式可由总化学式MnOx表示，1.950＜x＜1.970。
值x也称作“过氧化度”。其涉及MnOx中锰的平均化合价，其可表达成锰化合价＝2x。因此，如果总化学式为MnO1.92，那么锰的平均化合价为+3.84(假定氧为-2价)，并且如果所述化学式为MnO1.96，那么锰的平均化合价为+3.92。如本文所用，术语“平均化合价”旨在表示简单的算术平均值，即，二氧化锰样本中每个锰原子化合价的总和除以锰原子总数。
根据例如2008年4月2日提交的USSN 12/061,136和Wang等人的US 6,162,561中所述的方法，将阴极12中所包括的二氧化锰臭氧化。臭氧化过的MnOx具有高的“x”值，例如大于1.970、1.975、1.980、1.985、1.990、1.995或2.000。作为另外一种选择，可使用采用其他氧化剂的其他氧化方法将二氧化锰氧化到达高的“x”值。
不受理论的约束，据信包含具有较高平均化合价或“x”值的二氧化锰的电化学电池具有更好的电池性能。例如，能够增大表明每克阴极材料放电容量的质量容量。如本文所用，质量容量定义为通过完全放电一克材料所能够获得的毫安培-小时数。
在一些实施方案中，臭氧化过的MnOx具有大于例如约380mAh/g、385mAh/g或390mAh/g，和/或最多例如约420mAh/g、415mAh/g或410mAh/g的质量容量。阴极12中阴极活性材料的总容量为以克计的阴极活性材料总量乘以阴极活性材料的质量容量。由于臭氧化过的MnOx的高质量容量，阴极12可包括调整过的例如较低量的阴极活性材料，并且仍达到期望高的总容量。这还使得包括在其他组件例如电池10的阳极12和/或电解质中的物质量能够变化。此类调整和变化能够在总体电池水平方面优化电池性能。
当电池10是AA电池时，电池10包括例如大于6.10cm3、6.20cm3或6.30cm3和/或小于例如7.50cm3的可用内部体积。在一些实施方案中，AA电池的阴极12包括例如小于约10.0g、9.9g或9.8g臭氧化过的MnOx。
臭氧化过的MnOx具有例如大于约4.47g/cm3、4.49g/cm3、4.51g/cm3或4.54g/cm3的密度。商业MnOx，尤其是EMD，通常具有约4.45g/cm3的密度。如本文所用，密度为所包括的材料、固体和空隙的总重量除以仅由固体和封闭的空隙所占据的空间。由开放空隙(其连接至MnOx颗粒的外面)所占据的空间不被计算在体积中。MnOx粉末的密度可通过氦测比重法测定，其中首先在空气中称量MnOx样本以确立样本重量，然后将其置于并且密封在具有已知体积的校准过的室中。将已知量的加压氦气倒入所述室中，并且测量所述校准过的室内的最终压力。使用例如理想气体定律计算所述样本的固体部分(包括任何封闭的空隙)的体积为所述室中氦气不能占据的体积。计算密度为所测得的MnOx重量和所计算出的体积的商。该过程在恒定温度下进行以避免任何干扰的压力改变。提供商业氦比重瓶以进行重复测量并且计算密度。此类仪器可购自Quantachrome或Micromeritics。
不受理论的约束，据信对于臭氧化过的EMD，所观察到的较高密度是由于晶格收缩，其在锰的平均氧化态增加时发生。由于Mn4+离子比Mn3+离子占据更小的体积，当臭氧化后Mn4+的数目增加并且Mn3+的数目减少时，MnOx的晶格收缩。
包括高密度的臭氧化过的MnOx的阴极12可占据甚至更小的电池10的内部空间，并因此使得有更多的空间用于包括其他物质。
用于阴极12中的碳颗粒可以是石墨颗粒、炭黑、或它们的组合。所述石墨可以是人造石墨，包括膨胀石墨、天然石墨(包括膨胀的天然石墨)、或它们的共混物。合适的天然石墨颗粒可得自例如Brazilian Nacional de Grafite(Itapecerica，MG Brazil，NdG MP-0702x等级)或Superior Graphite Co.(Chicago，IL，ABG-等级)。合适的膨胀石墨颗粒可得自例如日本的Chuetsu Graphite Works，Ltd.(Chuetsu等级WH-20A和WH-20AF)或Timcal America(Westlake，OH，BNB-等级)。
粘合剂的实例包括聚乙烯、聚丙烯酸或氟碳树脂，例如PVDF或PTFE。聚乙烯粘合剂的实例以商品名COATHYLENE HA-1681出售(购自Hoechst或Dupont)。
其他添加剂的实例描述于例如美国专利5,698,315、5,919,598和5,997,775和美国专利申请10/765,569中。
电解质溶液可分散到整个阴极12中。所述电解质可以是碱性氢氧化物如氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液。所述电解质也可以是盐电解质如锌氯化锌、氯化铵、高氯酸镁、溴化镁、或它们的组合的水溶液。
阳极14包括锌，并且任选包括胶凝剂和微量的添加剂如放气抑制剂。此外，上述电解质溶液中的一部分分散在整个阳极中。所述锌可以是锌或者锌合金。胶凝剂的实例包括聚丙烯酸、接枝淀粉材料、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素盐(例如羧甲基纤维素钠)、或它们的组合。放气抑制剂的实例包括无机物质，如铋、锡、铟、它们的盐、或它们的氧化物。作为另外一种选择，所述放气抑制剂包括有机化合物，如磷酸酯、离子表面活性剂或非离子表面活性剂、季铵盐或聚季铵化合物。
与阴极12中的阴极活性材料类似，阳极14中的锌或锌合金的特征也在于质量容量。锌或锌合金可具有约820mAh/g的质量容量。阳极14中阳极活性材料的总容量为以克计的阳极活性材料总量乘以阳极活性材料的质量容量。
在一些实施方案中，在电池10中，阴极活性材料的总容量大于阳极活性材料的总容量。因此，可将阴极活性材料(例如MnOx)与阳极活性材料(例如锌或锌合金)的重量比控制在一定范围内。为了具有表现出较高的平均操作电压、较长的持续放电时间、和较高的耗用电流容量的电池10，希望阴极12和阳极14两者都具有高的总容量，但也要保持容量平衡大于1.00，所述容量平衡是电池10中阴极活性材料总容量与电池10中阳极活性材料总容量的比率。
当电池10为AA电池时，臭氧化过的MnOx对锌或锌合金的重量比小于例如约2.33、2.30、2.25、2.20、2.15、2.10或2.08和/或大于例如约2.07。在此类实施方案中，容量平衡大于例如1.05、1.04、1.03、1.02、1.01或1.00和/或小于例如1.13，所述容量平衡是臭氧化过的MnOx的总容量对锌或锌合金的总容量的比率。当电池10是AAA电池时，臭氧化过的MnOx对锌或锌合金的重量比小于例如约2.41、2.40、2.36、2.30、2.28、2.25、2.20、2.10或2.08和/或大于例如约2.07。在此类实施方案中，如以上AA电池中所定义的容量平衡大于例如1.09、1.05、1.02或1.00和/或小于1.16。
当电池10为AAAA电池时，臭氧化过的MnOx对锌或锌合金的重量比小于例如约2.82、2.80、2.76、2.70、2.60、2.50、2.40、2.30、2.20、2.10或2.08和/或大于例如约2.07。在此类实施方案中，如以上AA和AAA电池中所定义的容量平衡大于例如1.27、1.25、1.20、1.10、1.05或1.00和/或小于例如1.36。
当电池10为C电池时，臭氧化过的MnOx对锌或锌合金的重量比小于例如约2.34、2.30、2.28、2.26、2.22、2.10或2.08和/或大于例如约2.07。在此类实施方案中，如以上AA、AAA和AAAA电池中所定义的容量平衡大于例如1.05、1.04、1.03、1.02、1.01或1.00和/或小于例如1.13。
当电池10为D电池时，臭氧化过的MnOx对锌或锌合金的重量比小于例如约2.29、2.25、2.23、2.20、2.15、2.10或2.08和/或大于例如约2.07。在此类实施方案中，如以上AA、AAA、AAAA和C电池中所定义的容量平衡大于例如1.03、1.02、1.01或1.00和/或小于例如1.10。
分隔体16可为常规的碱性电池分隔体。在其它实施方案中，分隔体16可包括与非织造材料层结合的玻璃纸层。分隔体也可包括附加的非织造材料层。外壳18可为通常用于一次碱性电池的常规外壳，例如镀镍冷轧钢。集电器20可由合适的金属例如黄铜制成。密封件22可由例如尼龙树脂制成。
实施例
在该例证性的实施例中，使用相同的常规电池硬件和电池构造方法制备四组AA电池，T1、T2、T3和T4。然后测试这四组电池。
每组T1电池按照标准的商业AA电池设计，并且包括10.219g常规的EMD、4.371g锌、和3.822g电解质。每组T1电池还在其内部空间中包括约3.0％的空隙体积。每组T1电池中EMD对锌的重量比为约2.338，并且容量平衡为约1.055。
每组T2电池包括9.963g臭氧化过的MnOx、4.521g锌、和3.965g电解质。每组T2电池还在其内部空间中包括约3.0％的空隙体积。每组T2电池中臭氧化过的MnOx对锌的重量比为约2.204，并且容量平衡为约1.053。
每组T3电池包括10.219g臭氧化过的MnOx、4.371g锌、和3.822g电解质。每组T3电池还在其内部空间中包括约4.1％的空隙体积。每组T3电池中臭氧化过的MnOx对锌的重量比为约2.338，并且容量平衡为约1.118。
每组T4电池包括9.963g的EMD、4.521g锌、和3.965g电解质。每组T4电池还在其内部空间中包括约2.0％的空隙体积。每组T4电池中EMD对锌的重量比为约2.204，并且容量平衡为约0.994。
在第一测试中，在九个标准装置测试中测试这四组电池。所述测试包括在制备后的一周或两周内在玩具、CD播放器、数字照相机、遥控器、音响、以及钟表上使用电池。所述测试还包括在约60℃将电池贮存一周，然后在玩具测试中使电池放电。此外，所述测试包括：在玩具或CD播放器测试中使电池放电之前，使电池经历温度运输循环(TTC)两周。具体地讲，所述TTC循环模拟夏天运输的时间-温度特征。每次TTC持续约24小时，在这期间，电池的温度从约28℃循环至约55℃，然后循环回到约28℃。在每次测试中，涉及每一组的四至六个电池。测试在计算机控制的Macor电池测试系统上进行，所述测试系统采用如测试规程所要求的模拟的恒定阻抗、恒定电流或恒定瓦特数负载。
在每次测试中，测量在每个电池的电压降至最终的端点电压(EPV)以下之前由每组电池所递送的总运行小时数，所述最终的端点电压例如对于数字照相机为1.05V，对于CD播放器为0.9V，对于玩具测试为0.8V，对于音响为0.9V，对于遥控器为1.0V，而对于钟表为0.9V。一次测试中每一组的总运行小时数由全部所测试电池的平均数表示，在不同组之间比较。
在九个测试中，与电池组T1相比，电池组T2和T3各自显示出约2％至约25％的增加。具体地讲，电池组T2在七个测试中具有约5％的增加，而电池组T3在八个测试中具有约2-3％的增加。与电池组T1相比，电池组T4在七个测试中也显示出增加的运行小时数，所述增加在约3％至约15％的范围内。然而，在一个测试中，与电池组T1相比，电池组T4显示出减少的运行小时数，减少了约1％。
在电池电压降至最终的EPV以下之前，测量并且比较每个装置上由每组电池所递送的总瓦特小时数。在九个测试中，与电池组T1相比，电池组T2和T3各自显示出约3％至约25％的增加。具体地讲，电池组T2在七个测试中具有约6-7％的增加，而电池组T3在八个测试中具有约5％的增加。与电池组T1相比，电池组T4在七个测试中也显示出增加的瓦特小时数，所述增加在约3％至约15％的范围内。然而，在两个测试中，与电池组T1相比，电池组T4显示出减少的瓦特小时数，在每个测试中减少了约1％。
接着前述的测试，将放过电的电池回收并且经历短路状况两周。然后将电池从短路状况中移除并且立即测试每个电池中的气体体积。
将每个电池置于密封室中，通过充油压力表测量其压力。刺穿电池上的密封件，然后测量所述室中的最终压力。基于所测得的压力，计算每个电池中所含的气体体积。
电池组T1和T2在放过电的电池内显示出零气体或极微量的气体。电池组T3在每个放过电的电池内显示出小于约0.5mL的气体。电池组T4在每个放过电的电池内包含1至9mL气体。
因此，观察到，可将臭氧化过的MnOx对锌的重量比降低至常规电池设计的以下(例如从T1组中的2.338至T2组中的2.204)而不增加电池深度放电后电池中的气体体积。然而，当采用具有未臭氧化过的EMD的类似电池设计时，例如在电池组T4中，MnOx对锌的重量比降低至常规设计的以下(即从T1组中的2.338至T4组中的2.204)，每个电池的气体体积从实际上零增加至1至9mL范围的气体。虽然T2组和T4组(各自具有较低的MnOx对锌的重量比)两者都比T1组显示出性能增加，但是从深度放电放气的观点看，仅T2组是可接受的。高度氧化过的MnOx(例如臭氧化过的EMD)的使用使得能够采用较低的MnOx对锌的重量比，因此在电池中有更多的空间用于电解质和锌。这导致电池性能增加，而在深度放电放气方面没有恶化。
其它实施方案也被包含在权利要求书中。

Claims (15)

1.一种AA电池，所述AA电池包括：
AA外壳；和
包括锌的阳极和包括MnOx的阴极，其中x大于1.97；
其中所述电池具有小于2.30的MnOx对锌的重量比。
2.如权利要求1所述的AA电池，其中MnOx对锌的重量比小于2.25，或者MnOx对锌的重量比小于2.20，或者MnOx对锌的重量比小于2.15，或者MnOx对锌的重量比小于2.10，或者MnOx对锌的重量比小于2.08，或者MnOx对锌的重量比大于2.07。
3.一种AAA电池，所述AAA电池包括：
AAA外壳；和
包括锌的阳极和包括MnOx的阴极，其中x大于1.97；
其中所述电池具有小于2.36的MnOx对锌的重量比。
4.如权利要求3所述的AAA电池，其中MnOx对锌的重量比小于2.30，或者MnOx对锌的重量比小于2.23，或者MnOx对锌的重量比大于2.22。
5.一种AAAA电池，所述AAAA电池包括：
AAAA外壳；和
包括锌的阳极和包括MnOx的阴极，其中x大于1.97；
其中所述电池具有小于2.76的MnOx对锌的重量比。
6.如权利要求5所述的AAAA电池，其中MnOx对锌的重量比小于2.70，或者MnOx对锌的重量比小于2.60，或者MnOx对锌的重量比小于2.50，或者MnOx对锌的重量比小于2.40，或者MnOx对锌的重量比小于2.30，或者MnOx对锌的重量比小于2.25，或者MnOx对锌的重量比小于2.22。
7.一种C电池，所述C电池包括：
C外壳；和
包括锌的阳极和包括MnOx的阴极，其中x大于1.97；
其中所述电池具有小于2.28的MnOx对锌的重量比。
8.如权利要求7所述的C电池，其中MnOx对锌的重量比小于2.22。
9.一种D电池，所述D电池包括：
D外壳；和
包括锌的阳极和包括MnOx的阴极，其中x大于1.97；
其中所述电池具有小于2.23的MnOx对锌的重量比。
10.如权利要求9所述的D电池，其中所述电池具有小于2.15的MnOx对锌的重量比，或者MnOx对锌的重量比小于2.10。
11.如前述任一项权利要求所述的电池，其中x大于1.98或者x大于1.99。
12.一种制备AA电池的方法，所述方法包括：
将包括已被臭氧化的二氧化锰的阴极和包括锌的阳极结合到AA外壳中，其中二氧化锰对锌的重量比小于2.30。
13.一种制备AAA电池的方法，所述方法包括：
将包括已被臭氧化的二氧化锰的阴极和包括锌的阳极结合到AAA外壳中，其中二氧化锰对锌的重量比小于2.36。
14.一种制备C电池的方法，所述方法包括：
将包括已被臭氧化的二氧化锰的阴极和包括锌的阳极结合到C外壳中，其中二氧化锰对锌的重量比小于2.28。
15.一种制备D电池的方法，所述方法包括：
将包括已被臭氧化的二氧化锰的阴极和包括锌的阳极结合到D外壳中，其中二氧化锰对锌的重量比小于2.23。
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