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JP2008502118A - Electrochemical cell - Google Patents

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JP2008502118A
JP2008502118A JP2007527163A JP2007527163A JP2008502118A JP 2008502118 A JP2008502118 A JP 2008502118A JP 2007527163 A JP2007527163 A JP 2007527163A JP 2007527163 A JP2007527163 A JP 2007527163A JP 2008502118 A JP2008502118 A JP 2008502118A
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JP
Japan
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wax
battery
positive electrode
negative electrode
layer
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Withdrawn
Application number
JP2007527163A
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Japanese (ja)
Inventor
アンドリュー、ジー.ジリシンスキー
イチュン、ワン
Original Assignee
ザ ジレット カンパニー
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Publication date
Application filed by ザ ジレット カンパニー filed Critical ザ ジレット カンパニー
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Abstract

電気化学電池及び電池を製造する方法が開示されている。本発明は、ハウジングと、前記ハウジング内における負極と、前記ハウジング内における正極と、該正極が触媒及びワックスとを含んでなり、及び前記負極と前記正極間におけるセパレーターとを備えてなる電気化学電池を提供する。  An electrochemical cell and a method for manufacturing the cell are disclosed. The present invention relates to an electrochemical cell comprising a housing, a negative electrode in the housing, a positive electrode in the housing, the positive electrode containing a catalyst and wax, and a separator between the negative electrode and the positive electrode. I will provide a.

Description

本発明は、金属空気電池のような電気化学電池、及び前記電池を製造する方法に関する。   The present invention relates to an electrochemical cell, such as a metal-air cell, and a method for manufacturing the cell.

電気化学電池は、通常、電気エネルギー源として使用される。一般に、電池には、負極及び正極が収容されている。前記負極は、酸化され得る活性物質(例えば、亜鉛粒子)を含有し、そして前記正極は、還元され得る活性物質(例えば、二酸化マンガン)を含有する。前記負極の活性物質は、前記正極の活性物質を還元することができる。前記負極の活性物質と正極の活性物質との直接的な反応を防ぐために、両電極はセパレーターによって互いに電気的に分離されている。   Electrochemical cells are usually used as an electrical energy source. In general, a battery contains a negative electrode and a positive electrode. The negative electrode contains an active material that can be oxidized (eg, zinc particles), and the positive electrode contains an active material that can be reduced (eg, manganese dioxide). The active material of the negative electrode can reduce the active material of the positive electrode. In order to prevent a direct reaction between the active material of the negative electrode and the active material of the positive electrode, both electrodes are electrically separated from each other by a separator.

電池を装置内で電気エネルギー源として使用する場合、電気接触が前記電極に生じて、電子を前記装置に貫流させることができ、そしてそれぞれの酸化及び還元反応によって電力供給を生じさせることができる。電極に接触している電解液(例えば、水酸化カリウム溶液)は、放電中に前記電池全体の荷電平衡を維持するために電極間のセパレーターを貫流する、イオン類を含有する。   When a battery is used as an electrical energy source in a device, electrical contact can occur at the electrodes, allowing electrons to flow through the device, and a power supply can be generated by respective oxidation and reduction reactions. The electrolyte (eg, potassium hydroxide solution) in contact with the electrodes contains ions that flow through the separator between the electrodes to maintain the overall charge balance of the battery during discharge.

電気化学電池の一つの種類、いわゆる金属空気電池では、酸素が前記正極で還元され、金属が前記負極で酸化される。酸素は、前記電池外部の大気から、電池・ハウジング内の1つ以上の空気孔を通って前記カソード(cathode)に供給され得る。   In one type of electrochemical cell, the so-called metal-air cell, oxygen is reduced at the positive electrode and metal is oxidized at the negative electrode. Oxygen can be supplied from the atmosphere outside the cell to the cathode through one or more air holes in the cell housing.

一態様において、本発明は、ワックスを有する正極を含む、金属空気電池のような電気化学電池を特色とする。以下に記載するように、ワックスは、例えば電池の貯蔵寿命を向上させることによって、電池の性能を高めることができる。例えば、低い湿度では、ワックスは、電池内の液体の蒸発(「乾燥」)を軽減し、かつ炭酸化の発生(例えば、水酸化物電解液からの炭酸塩の形成)を軽減するバリアを提供することができる。高い湿度では、ワックスは、電池内に拡散し、濃縮して電池を浸水させ得る、空気からの水の量を減少させるバリアを提供することができる。炭酸化及び浸水はいずれも、正極内の触媒部位を封鎖し、それによって電池の性能を低下させる可能性がある。ワックスは、正極内の亀裂又は隙間を封止することもでき、これによって、電極の機械的特性(例えば、強度)を向上させることができる。   In one aspect, the invention features an electrochemical cell, such as a metal-air cell, that includes a positive electrode having a wax. As described below, waxes can enhance battery performance, for example, by improving battery shelf life. For example, at low humidity, the wax provides a barrier that reduces the evaporation (“drying”) of the liquid in the battery and reduces the occurrence of carbonation (eg, carbonate formation from the hydroxide electrolyte). can do. At high humidity, the wax can provide a barrier that reduces the amount of water from the air that can diffuse into the cell and concentrate to submerge the cell. Both carbonation and water immersion can block catalyst sites within the positive electrode, thereby reducing battery performance. The wax can also seal cracks or gaps in the positive electrode, which can improve the mechanical properties (eg, strength) of the electrode.

別の態様では、本発明は、ハウジングと、ハウジング内における負極と、ハウジング内における正極と、該正極が触媒及びワックスとを含んでなり、及び前記負極と前記正極間におけるセパレーターとを備えてなる電気化学電池を特色とする。   In another aspect, the present invention comprises a housing, a negative electrode in the housing, a positive electrode in the housing, the positive electrode comprising a catalyst and a wax, and a separator between the negative electrode and the positive electrode. Features an electrochemical cell.

実施形態は、1つ以上の以下に記述される特徴を含んでいてよい。正極は、第1ワックス濃度を含む第1部分と、前記第1濃度よりも低い第2ワックス濃度を含む第2部分を有する。第2部分は、第1部分と負極の間にある。正極は、ワックスを含む第1部分と、ワックスを実質的に含まない第2部分を有する。   Embodiments may include one or more of the features described below. The positive electrode has a first portion including a first wax concentration and a second portion including a second wax concentration lower than the first concentration. The second part is between the first part and the negative electrode. The positive electrode has a first portion containing a wax and a second portion substantially free of wax.

正極は、ワックスを含む第1部分を有することができ、前記第1部分の厚さは約0.1mm未満である。正極は、ワックスを含む第1部分を有することができ、前記第1部分の厚さは、正極の厚さの約20%未満である。正極は、約20重量%未満のワックスを有することができる。   The positive electrode can have a first portion that includes wax, the first portion having a thickness of less than about 0.1 mm. The positive electrode can have a first portion that includes a wax, and the thickness of the first portion is less than about 20% of the thickness of the positive electrode. The positive electrode can have less than about 20% by weight wax.

正極は、第1部分と、前記第1部分に対して外側に配置された第2部分を有することができ、前記第1部分は、前記第2部分よりも低いワックス濃度を有する。正極は、ワックスを実質的に含まない内面を有し得る。正極は、ワックスを含む第1層と、ワックスを実質的に含まない第2層を有することができ、前記第2層は、前記第1層と負極の間にある。正極は、第1ワックス濃度を有する第1層と、前記第1ワックス濃度よりも低い第2濃度を有する第2層を包含することができ、前記第2層は、前記第1層と負極の間にある。   The positive electrode may have a first portion and a second portion disposed outside the first portion, the first portion having a lower wax concentration than the second portion. The positive electrode may have an inner surface that is substantially free of wax. The positive electrode can have a first layer that includes wax and a second layer that is substantially free of wax, the second layer being between the first layer and the negative electrode. The positive electrode may include a first layer having a first wax concentration and a second layer having a second concentration lower than the first wax concentration, wherein the second layer includes the first layer and the negative electrode. between.

ワックスは、正極のほぼ全体に分布されることができる。   The wax can be distributed almost throughout the positive electrode.

ワックスとしては、ヘキサトリアコンタン、オクタコサン、カルナウバろう、蜜蝋、シナろう、及び/又はモンタンろうを挙げることができる。   The wax may include hexatriacontane, octacosan, carnauba wax, beeswax, cinnabar wax, and / or montan wax.

正極は、結合剤を更に含むことができる。触媒は、酸化マンガンを含むことができ、そして結合剤は、ポリテトラフルオロエチレンを含むことができる。   The positive electrode can further include a binder. The catalyst can include manganese oxide and the binder can include polytetrafluoroethylene.

電池は、金属空気電池、エア・アシスト電池、又はアルカリ電池であり得る。   The battery can be a metal-air battery, an air-assisted battery, or an alkaline battery.

別の態様では、本発明は、空気通路開口部を画定するハウジングと、前記ハウジング内における負極と、該負極が亜鉛を含んでなり、前記ハウジング内における正極と、該正極が酸化マンガンとワックスを含んでなり、及び前記負極と前記正極間におけるセパレーターとを備えてなる電気化学電池を特色とする。   In another aspect, the invention provides a housing defining an air passage opening, a negative electrode in the housing, the negative electrode comprising zinc, the positive electrode in the housing, and the positive electrode comprising manganese oxide and wax. An electrochemical cell comprising and comprising a separator between the negative electrode and the positive electrode is featured.

実施形態は、以下に記述される1つ以上の特徴を含んでもよい。正極は、酸化マンガン及びワックスを含む第1部分と、酸化マンガンを含みかつワックスを実質的に含まない第2部分を有し、前記第2部分は、前記第1部分と負極の間にある。正極は、酸化マンガン及び第1ワックス濃度を含む第1部分と、酸化マンガン及び前記第1濃度よりも低い第2ワックス濃度を含む第2部分を有し、前記第2部分は、前記第1部分と負極の間にある。正極は、約20重量%未満のワックスを有する。ワックスとしては、ヘキサトリアコンタン、オクタコサン、カルナウバろう、蜜蝋、シナろう、及び/又はモンタンろうを挙げることができる。電池は、金属空気電池又はエア・アシスト電池であり得る。   Embodiments may include one or more features described below. The positive electrode has a first portion that includes manganese oxide and wax, and a second portion that includes manganese oxide and is substantially free of wax, the second portion being between the first portion and the negative electrode. The positive electrode has a first portion including manganese oxide and a first wax concentration, and a second portion including manganese oxide and a second wax concentration lower than the first concentration, wherein the second portion is the first portion. And between the negative electrode. The positive electrode has less than about 20% by weight wax. The wax may include hexatriacontane, octacosan, carnauba wax, beeswax, cinnabar wax, and / or montan wax. The battery can be a metal-air battery or an air-assisted battery.

別の態様では、本発明は、更に、電気化学電池を製造する方法にも注目する。前記方法には、触媒を有する正極の一部にワックスを組み込むこと、及び前記正極を前記電池に組み込むことが含まれる。   In another aspect, the present invention further focuses on a method of manufacturing an electrochemical cell. The method includes incorporating wax into a portion of the positive electrode having a catalyst and incorporating the positive electrode into the battery.

前記方法には、ワックスを溶融すること;固形ワックスを正極の表面に適用すること;ワックスを含む基材を正極と接触させること;及び/又はワックスを正極に積層することを更に含むこともできる。   The method can further include melting the wax; applying a solid wax to the surface of the positive electrode; contacting the wax-containing substrate with the positive electrode; and / or laminating the wax to the positive electrode. .

本発明の他の態様、特徴、及び利点は、図、説明、及び請求項によって明らかになるであろう。   Other aspects, features, and advantages of the invention will be apparent from the drawings, description, and claims.

図を参照すると、電気化学電池10(図示するような、金属空気ボタン電池)には、負極缶14及び缶14と共に圧着された正極缶16で画定されるハウジング12が含まれる。正極缶16は、空気が電池10に出入りすることを可能にするための1つ以上の空気通路開口部18を有する。ハウジング12内部に、電池10は、負極20と正極22を収容している。KOHのような電解液は、電池10全体に分散されて、荷電平衡をもたらす。   Referring to the figures, an electrochemical cell 10 (a metal-air button cell, as shown) includes a housing 12 defined by a negative electrode can 14 and a positive electrode can 16 that is crimped together with the can 14. The positive electrode can 16 has one or more air passage openings 18 to allow air to enter and exit the battery 10. The battery 10 accommodates a negative electrode 20 and a positive electrode 22 inside the housing 12. An electrolyte such as KOH is dispersed throughout battery 10 to provide charge balance.

電池10は、絶縁体24、セパレーター26、膜28、及びエア・ディスパーサー30も更に含む。絶縁体24は、缶がそれぞれ電池10の負極端子及び正極端子としての機能を果たし得るように、前記缶14及び16の間に位置付けられる。セパレーター28は、負極20と正極22の間に位置付けられ、それによって、電極間の電気接触を防止する。膜28は、負極20内の電解質が電池10から漏れ出すのを防ぐのに役立つ。エア・ディスパーサー30は、空気通路開口部18と正極22の間に位置付けられる。   The battery 10 further includes an insulator 24, a separator 26, a membrane 28, and an air disperser 30. An insulator 24 is positioned between the cans 14 and 16 so that the cans can function as the negative and positive terminals of the battery 10, respectively. Separator 28 is positioned between negative electrode 20 and positive electrode 22, thereby preventing electrical contact between the electrodes. The membrane 28 serves to prevent the electrolyte in the negative electrode 20 from leaking out of the battery 10. The air disperser 30 is positioned between the air passage opening 18 and the positive electrode 22.

正極22には、正極プラークとワックスが含まれる。正極プラークは、触媒と、炭素粒子と結合剤の硬化した混合物から構成される比較的多孔質な構造体であり得る。特定の実施形態では、ワックスは、正極22の外面より下方に層を形成する。正極22の外面は、図1に示すように、セパレーター26に隣接して図示されている内面と相対する、膜28に隣接する表面である。   The positive electrode 22 includes positive electrode plaque and wax. The positive plaque may be a relatively porous structure composed of a catalyst and a cured mixture of carbon particles and binder. In certain embodiments, the wax forms a layer below the outer surface of the positive electrode 22. As shown in FIG. 1, the outer surface of the positive electrode 22 is a surface adjacent to the membrane 28 that faces the inner surface illustrated adjacent to the separator 26.

理論に束縛されるものではないが、ワックスは、例えば、電池の貯蔵寿命を向上させることによって、電池10の性能を高めることができる。例えば、低い湿度では、ワックスは、正極22を介して拡散して電池10から蒸発し得る、電解液からの水の量を軽減するバリアを提供することができる。水の損失は、電池10を乾燥させて、水酸化カリウムのような電解質を濃縮する可能性がある。濃縮された水酸化カリウムは、電池10へ入る二酸化炭素とより反応し易く、炭酸カリウムを形成して、それが正極22の触媒部位、及び空気と触媒部位との間の酸素の移動を封鎖することがある。その結果、電池10の性能が低下する。高い湿度では、ワックスは、電池10内に拡散して正極22上で凝結し得る、空気からの水の量を抑えるバリアを提供することができる。凝結された水は、酸素が正極の触媒部位に到達するのを阻止する可能性及び/又は正極を浸水する可能性があり、これらはいずれも電池10の性能を低下させることがある。   Without being bound by theory, the wax can enhance the performance of the battery 10, for example, by improving the shelf life of the battery. For example, at low humidity, the wax can provide a barrier that reduces the amount of water from the electrolyte that can diffuse through the cathode 22 and evaporate from the battery 10. The loss of water can dry the battery 10 and concentrate an electrolyte such as potassium hydroxide. The concentrated potassium hydroxide is more likely to react with carbon dioxide entering the battery 10 to form potassium carbonate, which blocks the catalytic site of the positive electrode 22 and the movement of oxygen between the air and the catalytic site. Sometimes. As a result, the performance of the battery 10 is reduced. At high humidity, the wax can provide a barrier that reduces the amount of water from the air that can diffuse into the battery 10 and condense on the cathode 22. The condensed water can prevent oxygen from reaching the catalytic site of the positive electrode and / or can submerge the positive electrode, both of which can reduce the performance of the battery 10.

好ましい実施形態では、ワックスは、周囲温度(例えば、電池の作動温度)では塑性固体であって、比較的高温(例えば、約80℃以上)に付されると、低粘性の液体になる物質である。ワックスには、疎水性を有する炭化水素材料が含まれ得る。ワックスの疎水性は、水が正極22を通じて拡散するのを阻止する(例えば、水をはじく)のに役立つことがある。同時に、ワックスは、空気からの酸素が正極22へ、例えば、電池の性能が実質的に悪影響を受けない程度まで、拡散するのを可能にする。例えば、ワックスを有する正極は、ワックスを有しない実質的に同一の電極の電流密度の少なくとも70%(例えば、およそ≧75%、およそ≧80%、およそ≧85%、およそ≧90%、又はおよそ≧95%)を有することができる。ワックス類の例には、標準的な炭化水素(例えば、アルカン類)から、炭化水素類と反応性官能性種との混合物である材料までが含まれる。好適なワックス類としては、ヘキサトリアコンタン(C3674)、オクタコサン、カルナウバろう粉末(ストラール・アンド・ピッシュ社(Strahl & Pitsch, Inc.))、蜜蝋、シナろう、及びモンタンろうが挙げられる。他のワックス類は、工業化学百科事典(Encyclopedia of Chemical Technology)、第4版、第25巻、614〜626頁に記載されている。幾つかの実施形態において、ワックスは、室温で固体であり、約80℃以上(例えば、約100℃以上)の融点を有する。幾つかの実施形態では、ワックスは、ワックスを溶融すると、約50〜約3500mm/s(cSt)の範囲の粘度を有する。2つ以上のワックス類の混合物を正極内で使用することができる。 In a preferred embodiment, the wax is a material that is a plastic solid at ambient temperature (eg, battery operating temperature) and becomes a low viscosity liquid when subjected to relatively high temperatures (eg, above about 80 ° C.). is there. The wax can include a hydrocarbon material having hydrophobic properties. The hydrophobic nature of the wax may help prevent water from diffusing through the cathode 22 (eg, repel water). At the same time, the wax allows oxygen from the air to diffuse to the cathode 22, for example, to the extent that battery performance is not substantially adversely affected. For example, a positive electrode with wax has at least 70% of the current density of a substantially identical electrode without wax (e.g., approximately ≧ 75%, approximately ≧ 80%, approximately ≧ 85%, approximately ≧ 90%, or approximately ≧ 95%). Examples of waxes include from standard hydrocarbons (eg, alkanes) to materials that are a mixture of hydrocarbons and reactive functional species. Suitable waxes include hexatriacontane (C 36 H 74 ), octacosane, carnauba wax powder (Stral & Pitsch, Inc.), beeswax, cinna wax, and montan wax. . Other waxes are described in the Encyclopedia of Chemical Technology, 4th edition, volume 25, pages 614-626. In some embodiments, the wax is solid at room temperature and has a melting point of about 80 ° C. or higher (eg, about 100 ° C. or higher). In some embodiments, the wax has a viscosity in the range of about 50 to about 3500 mm 2 / s (cSt) when the wax is melted. A mixture of two or more waxes can be used in the positive electrode.

ワックスは、従来の技術を用いて正極プラークに適用することができる。例えば、ワックスの粉末又は粒子を、粉末塗布、スプレー塗布、静電スプレー、及び/又は刷毛塗りのような技術を用いて正極プラークに適用することができる。粉末の寸法は、約10ナノメートル〜約1mmの範囲であり得る。その後、ワックスは、必要に応じて空気乾燥でき、そして、例えばワックスコーティングされたプラークをオーブン内に配置してワックスの融点よりも高い温度までプラークを加熱すること(例えば、約100℃で約5分間)によって、溶融することもできる。結果として、溶融されたワックスは、正極プラークの孔及び/又は溝(例えば、プラークの外側)へ浸透することができる。前記電極プラークを加熱から外すと、ワックスがプラーク内部で固化し得る。別の方法として、又はそれに加えて、パラフィン紙のような基材上のワックスを電極プラークに適用する(例えば、積層する)こともできる。積層されたプラークを加熱すると、ワックスをプラークに浸透させることができ、そして基材は、冷却及び固化後に取り除く(例えば、剥離する)ことができる。他の実施形態では、1つを超えるワックス適用を行うことができる。例えば、組成が異なる、厚さが異なる、疎水性を高めるか又は低下させる、などのワックスの多層又は複数の層を、複数の適用を用いて適用することができる。   The wax can be applied to the positive plaque using conventional techniques. For example, wax powder or particles can be applied to the positive plaque using techniques such as powder coating, spray coating, electrostatic spraying, and / or brushing. The size of the powder can range from about 10 nanometers to about 1 mm. The wax can then be air dried if desired, and the plaque is heated, for example, at about 100 ° C. to about 5 ° C., for example by placing the wax-coated plaque in an oven to a temperature above the melting point of the wax. For a minute). As a result, the molten wax can penetrate the pores and / or grooves of the positive plaque (eg, outside the plaque). When the electrode plaque is removed from heating, the wax may solidify inside the plaque. Alternatively or in addition, a wax on a substrate such as paraffin paper can be applied (eg, laminated) to the electrode plaque. When the laminated plaque is heated, the wax can penetrate the plaque and the substrate can be removed (eg, exfoliated) after cooling and solidification. In other embodiments, more than one wax application can be made. For example, multiple layers or multiple layers of wax, such as different compositions, different thicknesses, increase or decrease hydrophobicity, can be applied using multiple applications.

正極22中のワックスの量は変えることができる。ワックスの量は、例えば、ワックスの種類、ワックスを適用するのに用いられる方法、電気化学電池の種類、所望の性能、及び/又は粘度、の関数であり得る。幾つかの実施形態では、正極22には20重量%未満のワックスが含まれる。例えば、正極22には、2重量%以上、4重量%以上、6重量%以上、8重量%以上、10重量%以上、12重量%以上、14重量%以上、16重量%以上、もしくは18重量%以上のワックス、及び/又は20重量%以下、18重量%以下、16重量%以下、14重量%以下、12重量%以下、10重量%以下、8重量%以下、6重量%以下、4重量%以下、もしくは2重量%以下のワックスが含まれ得る。幾つかの実施形態では、ワックスの厚さは約0.1mm未満(例えば、約0.08mm未満、約0.06mm未満、約0.04mm未満、約0.02mm未満、又は約0.01mm未満)である。ワックスの厚さは、正極22全体の厚さの約20%未満(例えば、約18%未満、約16%未満、約14%未満、約12%未満、約10%未満、約8%未満、約6%未満、約4%未満、又は約2%未満)であり得る。   The amount of wax in the positive electrode 22 can be varied. The amount of wax can be a function of, for example, the type of wax, the method used to apply the wax, the type of electrochemical cell, the desired performance, and / or the viscosity. In some embodiments, the cathode 22 includes less than 20% by weight wax. For example, the positive electrode 22 has 2 wt% or more, 4 wt% or more, 6 wt% or more, 8 wt% or more, 10 wt% or more, 12 wt% or more, 14 wt% or more, 16 wt% or more, or 18 wt%. % Wax and / or 20% or less, 18% or less, 16% or less, 14% or less, 12% or less, 10% or less, 8% or less, 6% or less, 4% or less % Or less, or 2% or less by weight of wax may be included. In some embodiments, the wax thickness is less than about 0.1 mm (eg, less than about 0.08 mm, less than about 0.06 mm, less than about 0.04 mm, less than about 0.02 mm, or less than about 0.01 mm). ). The thickness of the wax is less than about 20% of the total thickness of the positive electrode 22 (eg, less than about 18%, less than about 16%, less than about 14%, less than about 12%, less than about 10%, less than about 8%, Less than about 6%, less than about 4%, or less than about 2%).

ワックスは、正極22のどの部分にも適用することができる。例えば、ワックスは、正極22の外面全体及び/又は内面全体に適用することができる。ワックスは、正極22の選択された部分にのみ適用することができる。例えば、空気通路開口部18に隣接する電極22の部分はワックスを含むことができるが、その他の部分はワックスを実質上含まないことがある。開口部18の近くの部分は、比較的大量のワックスを有し得るが、開口部から離れた部分は、ほとんどワックスを有しないか、又は減少した程度のワックスを有することがある。正極22に適用されるワックスの量は、例えば、適切なマスキング技術による複数の適用工程を用いることによって、変えることができる。特定の実施形態では、ワックス(例えば、ワックス粉末)は、当該ワックスが正極22全体に分散されるように、(以下に記載する)正極混合物とブレンドすることができる。幾つかの場合、例えば、ワックスが空気拡散に悪影響を及ぼさないほど十分に多孔質である場合には、ワックスを正極の中へ溶融せずに、ワックスの層を正極の表面に適用することができる。   The wax can be applied to any part of the positive electrode 22. For example, the wax can be applied to the entire outer surface and / or the entire inner surface of the positive electrode 22. Wax can be applied only to selected portions of the positive electrode 22. For example, the portion of the electrode 22 adjacent to the air passage opening 18 may include wax while the other portions may be substantially free of wax. The portion near the opening 18 may have a relatively large amount of wax, but the portion away from the opening may have little or a reduced degree of wax. The amount of wax applied to the positive electrode 22 can be varied, for example, by using multiple application steps with appropriate masking techniques. In certain embodiments, a wax (eg, wax powder) can be blended with a positive electrode mixture (described below) such that the wax is dispersed throughout the positive electrode 22. In some cases, for example, if the wax is sufficiently porous that it does not adversely affect air diffusion, a layer of wax may be applied to the surface of the positive electrode without melting the wax into the positive electrode. it can.

幾つかの実施形態では、ワックスは、正極プラークの内面と外面の間に1つ以上の別個の部分(例えば、層)を形成する。例えば、ワックス層は、上述のような第1正極プラークに適用することができる。ワックス層は、第1プラーク中に溶融され得るか、又は前記層は、未溶融であり得る。ワックスを含有する第1プラークは、その後、第2正極プラークと結合して、最終正極プラークを形成することができる。結合技術としては、米国特許第6,368,365号に記載されているように、加圧成形、積層、及び/又は加熱カレンダー加工が挙げられる。上述の工程を繰り返して、ワックスの2つ以上の部分又は層を有する電極プラークを形成することができる。ワックスの部分は、同一の又は異なる組成、厚さ、適用範囲などを有することができる。   In some embodiments, the wax forms one or more separate portions (eg, layers) between the inner and outer surfaces of the positive plaque. For example, the wax layer can be applied to the first positive plaque as described above. The wax layer can be melted into the first plaque or the layer can be unmelted. The first plaque containing wax can then be combined with the second positive plaque to form the final positive plaque. Bonding techniques include pressure forming, lamination, and / or heat calendering as described in US Pat. No. 6,368,365. The above process can be repeated to form an electrode plaque having two or more portions or layers of wax. The wax portions can have the same or different composition, thickness, coverage, and the like.

次に正極プラークを検討してみると、前記プラークは、触媒と、炭素粒子と結合剤をブレンドして正極混合物を形成し、当該混合物を金属メッシュスクリーンのような集電体上にコーティングすることによって形成することができる。正極混合物が硬化した後、当該混合物を加熱して残留揮発物質を除去することができる。正極22を電池10に組み込む時、集電体は正極缶16と電気接触して設置することができる。   Next, when considering positive plaques, the plaques are blended with a catalyst, carbon particles and a binder to form a positive electrode mixture, which is then coated on a current collector such as a metal mesh screen. Can be formed. After the positive electrode mixture is cured, the mixture can be heated to remove residual volatiles. When the positive electrode 22 is incorporated into the battery 10, the current collector can be placed in electrical contact with the positive electrode can 16.

活性な正極混合物には、酸素を還元するための触媒(例えばマンガン化合物)と、炭素粒子と、結合剤が含まれ得る。好適な触媒としては、Mn、Mn、MnOのような酸化マンガンが挙げられ、これらは、例えば、硝酸マンガンを加熱することにより、又は過マンガン酸カリウムを還元することにより、調製することができる。正極混合物には、約0重量%〜約10重量%、例えば約3重量%〜約5重量%、の触媒が含まれ得る。異なる触媒の混合物を使用することもできる。 The active cathode mixture can include a catalyst for reducing oxygen (eg, a manganese compound), carbon particles, and a binder. Suitable catalysts include manganese oxides such as Mn 2 O 3 , Mn 3 O 4 , MnO 2 , for example, by heating manganese nitrate or by reducing potassium permanganate. Can be prepared. The positive electrode mixture can include about 0% to about 10%, such as about 3% to about 5%, by weight of catalyst. Mixtures of different catalysts can also be used.

炭素粒子は、いずれかの特定の種類の炭素に限定されない。炭素の例としては、ブラック・パールズ(Black Pearls)2000、バルカン(Vulcan)XC−72(キャボット・コーポレーション(Cabot Corp.)、マサチューセッツ州ビルリカ(Billerica))、シャウィニガン・ブラック(Shawinigan Black)(シェブロン社(Chevron)、カリフォルニア州サンフランシスコ(San Francisco))、プリンテックス(Printex)、ケッチェン・ブラック(Ketjen Black)(アクゾ・ノベル社(Akzo Nobel)、イリノイ州シカゴ(Chicago))、及びカルゴン(Calgon)PWA(カルゴン・カーボン社(Calgon Carbon)、ペンシルバニア州ピッツバーグ(Pittsburgh))が挙げられる。正極混合物には、約30重量%〜約70重量%、例えば、約50重量%〜約60重量%、の炭素が含まれ得る。異なる炭素粒子の混合物を使用することもできる。   The carbon particles are not limited to any particular type of carbon. Examples of carbon include Black Pearls 2000, Vulcan XC-72 (Cabot Corp., Billerica, Mass.), Shawinigan Black (Chevron) (Chevron, San Francisco, California), Printex, Ketjen Black (Akzo Nobel, Chicago, Illinois), and Calgon PWA (Calgon Carbon, Pittsburgh, PA). The positive electrode mixture can include about 30 wt% to about 70 wt% carbon, such as about 50 wt% to about 60 wt% carbon. It is also possible to use a mixture of different carbon particles.

結合剤の例としては、ポリエチレン粉末、ポリアクリルアミド類、ポートランド・セメント及びフルオロカーボン樹脂(例えば、ポリフッ化ビニリデン及びポリテトラフルオロエチレン)が挙げられる。ポリエチレン結合剤の例は、商品名コアチレン(Coathylene)HA−1681(ヘキスト社(Hoechst))として販売されている。正極混合物には約10%〜40%が含まれ得る。例えば、前記混合物は、約10重量%以上、約15重量%以上、約20重量%以上、約25重量%以上、約30重量%以上、もしくは約35重量%以上の結合剤、及び/又は約40重量%以下、約35重量%以下、約30重量%以下、約25重量%以下、約20重量%以下、もしくは約15重量%以下の結合剤を有し得る。   Examples of binders include polyethylene powder, polyacrylamides, Portland cement, and fluorocarbon resins (eg, polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene). An example of a polyethylene binder is sold under the trade name Coathylene HA-1681 (Hoechst). The positive electrode mixture can include about 10% to 40%. For example, the mixture may comprise about 10% or more, about 15% or more, about 20% or more, about 25% or more, about 30% or more, or about 35% or more binder, and / or about It may have 40% or less, about 35% or less, about 30% or less, about 25% or less, about 20% or less, or about 15% or less binder.

幾つかの実施形態では、結合剤の一部又は全てが1つ以上のワックスに置き換えられる。例えば、正極プラークの多孔性を維持して十分な空気拡散が提供され得る(例えば、ワックスの凝集又は孔の目詰まりが無い)場合、正極混合物には、1つ以上のワックスを約40%まで含むことができる。正極プラーク中での結合剤とワックスの総量のうち、ワックスは、約10%以上、約20%以上、約30%以上、約40%以上、約50%以上、約60%以上、約70%以上、約80%以上、約90%以上、もしくは約100%以上を、及び/又は約100%以下、約90%以下、約80%以下、約70%以下、約60%以下、約50%以下、約40%以下、約30%以下、約20%以下、もしくは約10%以下を構成することができる。   In some embodiments, some or all of the binder is replaced with one or more waxes. For example, the positive electrode mixture may contain up to about 40% of one or more waxes if the porosity of the positive electrode plaque is maintained and sufficient air diffusion can be provided (eg, without wax agglomeration or pore clogging). Can be included. Of the total amount of binder and wax in the positive plaque, the wax is about 10% or more, about 20% or more, about 30% or more, about 40% or more, about 50% or more, about 60% or more, about 70%. Or more, about 80% or more, about 90% or more, or about 100% or more, and / or about 100% or less, about 90% or less, about 80% or less, about 70% or less, about 60% or less, about 50% Hereinafter, about 40% or less, about 30% or less, about 20% or less, or about 10% or less can be constituted.

正極22の外面には、膜28が正極と隣接して設置される。膜28は、空気透過性であり、そして実質的には液体不透過性である。膜28(例えば、PTFE膜)は、電池10内で一定の湿度レベルを保つのに役立つ。膜28は、また、電解質が電池10から漏れ出すのを防ぐのと、COが前記電池に侵入するのを防ぐのにも役立つ。 On the outer surface of the positive electrode 22, a film 28 is disposed adjacent to the positive electrode. Membrane 28 is air permeable and substantially liquid impermeable. The membrane 28 (eg, PTFE membrane) helps to maintain a constant humidity level within the battery 10. Membrane 28 also includes a prevent the electrolyte from leaking from the battery 10, CO 2 helps to prevent from entering into the battery.

エア・ディスペンサー30は膜28と隣接している。エア・ディスペンサー30は、多孔質又は繊維性の材料(例えば、多孔質の紙)であり得、膜28と正極缶16との間の空気拡散空間を維持するのに役立つ。   Air dispenser 30 is adjacent to membrane 28. The air dispenser 30 can be a porous or fibrous material (eg, porous paper) and serves to maintain an air diffusion space between the membrane 28 and the positive electrode can 16.

正極22の内面には、セパレーター26が正極と隣接して設置されている。セパレーター26は、多孔質の電気絶縁性ポリマー(例えば、ポリプロピレン)であり得、電解質を正極22と接触させることができる。   On the inner surface of the positive electrode 22, a separator 26 is installed adjacent to the positive electrode. Separator 26 can be a porous electrically insulating polymer (eg, polypropylene), which can contact the electrolyte with positive electrode 22.

負極20は、セパレーター26のもう一方の側にある。負極20は、亜鉛と電解質の混合物を収容している。亜鉛と電解質の混合物には、電池からの電解質の漏れを低減するのと、亜鉛粒子を負極内で浮遊させるのに役立ち得るゲル化剤が含まれ得る。   The negative electrode 20 is on the other side of the separator 26. The negative electrode 20 contains a mixture of zinc and an electrolyte. The zinc and electrolyte mixture may include a gelling agent that can help reduce electrolyte leakage from the battery and suspend the zinc particles in the negative electrode.

前記亜鉛材料は、鉛、インジウム、アルミニウム又はビスマスと合金化される亜鉛粉末であり得る。例えば、亜鉛は、約400〜600ppm(例えば、500ppm)の鉛、400〜600ppm(例えば、500ppm)のインジウム、又は約50〜90ppm(例えば、約70ppm)のアルミニウムと合金化され得る。亜鉛材料には、鉛とインジウムとアルミニウム、鉛とインジウム、又は鉛とビスマスが含まれ得る。あるいは、前記亜鉛は、他の金属添加物を含まない鉛を含み得る。亜鉛材料は、エア・ブローン亜鉛又はエア・スパン亜鉛であり得る。好適な亜鉛粒子は、例えば、米国特許出願(U.S.S.N.)第09/156,915号(1998年9月18日出願)、米国特許出願(U.S.S.N.)第08/905,254号(1997年8月1日出願)、及び米国特許出願(U.S.S.N.)第09/115,867号(1998年7月15日出願)に記載されており、これらの全体をそれぞれ参照として組み込む。   The zinc material may be zinc powder alloyed with lead, indium, aluminum or bismuth. For example, zinc can be alloyed with about 400-600 ppm (eg, 500 ppm) lead, 400-600 ppm (eg, 500 ppm) indium, or about 50-90 ppm (eg, about 70 ppm) aluminum. The zinc material can include lead and indium and aluminum, lead and indium, or lead and bismuth. Alternatively, the zinc may include lead without other metal additives. The zinc material may be air blown zinc or air spun zinc. Suitable zinc particles are, for example, U.S. Patent Application (USSN) 09 / 156,915 (filed September 18, 1998), U.S. Patent Application (USSN) 08 / 905,254 (August 1997). And US patent application (USSN) 09 / 115,867 (filed July 15, 1998), each of which is incorporated by reference in its entirety.

亜鉛粒子は、球状又は非球状であり得る。例えば、亜鉛粒子は、(少なくとも2の縦横比を有する)針状の形であり得る。亜鉛材料は、60メッシュ〜325メッシュの寸法の過半数の粒子を含む。例えば、亜鉛材料は、以下の粒径分布を有し得る:
60メッシュスクリーン上に0〜3重量%;
100メッシュスクリーン上に40〜60;
200メッシュスクリーン上に30〜50重量%;
325メッシュスクリーン上に0〜3重量%;及び
平鍋上に0〜0.5重量%。
The zinc particles can be spherical or non-spherical. For example, the zinc particles can be acicular (having an aspect ratio of at least 2). The zinc material contains a majority of particles with dimensions of 60 mesh to 325 mesh. For example, the zinc material can have the following particle size distribution:
0-3% by weight on a 60 mesh screen;
40-60 on a 100 mesh screen;
30-50% by weight on a 200 mesh screen;
0-3% by weight on a 325 mesh screen; and 0-0.5% by weight on a pan.

好適な亜鉛材料としては、ユニオン・ミニエア社(Union Miniere)(ベルギー、オーバーペルト(Overpelt))、デュラセル社(Duracell)(米国)、ノーランダ社(Noranda)(米国)、グリロ社(Grillo)(ドイツ)、又は東邦亜鉛株式会社(Toho Zinc)(日本)から入手可能な亜鉛が挙げられる。   Suitable zinc materials include Union Miniere (Overpelt, Belgium), Duracell (USA), Noranda (USA), Grillo (Germany) ) Or zinc available from Toho Zinc (Japan).

ゲル化剤は、ポリアクリレート吸収剤であり得る。ポリアクリレート吸収剤は、米国特許第4,541,871号(これを参照として本明細書に組み込む)に記載の通りに測定すると、ゲル化剤1g当たり食塩水約30g未満の吸収性外皮を有する。負極ゲルは、負極混合物中に、乾燥重量でゲル化剤の1%未満の亜鉛を含み得る。ゲル化剤内容物は、約0.2重量%〜0.8重量%、例えば、約0.3重量%〜0.6重量%、又は約0.33重量%であり得る。ポリアクリレート吸収剤は、懸濁重合で作製されるポリアクリル酸ナトリウムであり得る。好適なポリアクリル酸ナトリウムの平均粒径は約105〜180ミクロン、及びpHは約7.5である。好適なゲル化剤は、例えば、米国特許第4,541,871号、米国特許第4,590,227、又は米国特許第4,507,438号に記載されている。   The gelling agent can be a polyacrylate absorbent. The polyacrylate absorbent has an absorbent skin with less than about 30 grams of saline per gram of gelling agent, as measured in US Pat. No. 4,541,871, incorporated herein by reference. . The negative electrode gel may include less than 1% zinc of the gelling agent by dry weight in the negative electrode mixture. The gelling agent content can be from about 0.2% to 0.8%, such as from about 0.3% to 0.6%, or about 0.33% by weight. The polyacrylate absorbent can be sodium polyacrylate made by suspension polymerization. The preferred sodium polyacrylate has an average particle size of about 105 to 180 microns and a pH of about 7.5. Suitable gelling agents are described, for example, in US Pat. No. 4,541,871, US Pat. No. 4,590,227, or US Pat. No. 4,507,438.

特定の実施形態では、負極20には非イオン性界面活性剤が含まれ得る。前記界面活性剤は、亜鉛表面にコーティングされた非イオン性ホスフェート界面活性剤、例えば、非イオン性アルキルホスフェート又は非イオン性アリールホスフェートであり得る(例えば、ローム・アンド・ハース社(Rohm & Haas)から入手可能なRA600又はRM510)。負極20には、亜鉛材料の表面にコーティングされた界面活性剤を約20〜100ppm含むことができる。前記界面活性剤は、ガス発生抑制剤として機能し得る。   In certain embodiments, the negative electrode 20 can include a nonionic surfactant. The surfactant can be a nonionic phosphate surfactant coated on the zinc surface, such as a nonionic alkyl phosphate or a nonionic aryl phosphate (eg, Rohm & Haas). RA600 or RM510 available from). The negative electrode 20 may include about 20 to 100 ppm of a surfactant coated on the surface of the zinc material. The surfactant can function as a gas generation inhibitor.

前記電解質は、アルカリ水溶液(例えば、水酸化カリウム溶液)であり得る。前記電解質には、約30〜40%(例えば、35〜40%)の水酸化カリウムが含まれ得る。前記電解質には、約1〜2%の酸化亜鉛も含まれ得る。   The electrolyte may be an alkaline aqueous solution (eg, potassium hydroxide solution). The electrolyte can include about 30-40% (eg, 35-40%) potassium hydroxide. The electrolyte may also include about 1-2% zinc oxide.

幾つかの実施形態では、負極缶12には、3層クラッド(tri-clad)材料又は2層クラッド(bi-clad)材料が含まれ得る。2層クラッド材料は、銅の内面を有するステンレス鋼であり得る。3層クラッド材料は、缶の内面の銅層と缶の外面のニッケル層を有するステンレス鋼から構成され得る。負極缶12には、負極20と接触する内面に、錫又はその合金あるいはその他の剤を有する表面が含まれていてよい。錫は、負極20及び電解質と接触する、負極缶12の内面にあり得る。錫は、缶の内面では連続層であってよい。錫の層は、厚さ約1〜12ミクロン、例えば、約2〜7ミクロン、又は約4ミクロンのめっき層であってよい。錫は、金属ストリップに予めめっきされても、又は負極缶12に後めっき(post-plated)されてもよい。例えば、錫は、(例えば、テクニクス(Technics)(ロードアイランド州)から入手可能なめっき液を用いた)浸漬めっきによって付着され得る。めっき層は、光沢仕上げ又はつや消し仕上げを有し得る。前記コーティングは、銀化合物又は金化合物もまた含んでよい。   In some embodiments, the negative electrode can 12 can include a tri-clad material or a bi-clad material. The two-layer cladding material can be stainless steel with a copper inner surface. The tri-layer cladding material may be composed of stainless steel having a copper layer on the inner surface of the can and a nickel layer on the outer surface of the can. The negative electrode can 12 may include a surface having tin, an alloy thereof, or other agent on the inner surface in contact with the negative electrode 20. Tin can be on the inner surface of the negative electrode can 12 in contact with the negative electrode 20 and the electrolyte. Tin may be a continuous layer on the inner surface of the can. The tin layer may be a plating layer having a thickness of about 1-12 microns, such as about 2-7 microns, or about 4 microns. The tin may be pre-plated on the metal strip or post-plated on the negative electrode can 12. For example, tin can be deposited by immersion plating (eg, using a plating solution available from Technics, Rhode Island). The plating layer may have a glossy finish or a matte finish. The coating may also contain a silver compound or a gold compound.

正極缶16には、ニッケルの内側層及び外側層を有する冷延鋼板が含まれてよい。絶縁体24(例えば、絶縁ガスケット)は、負極缶14と正極缶16の間に圧着される。前記ガスケットは、電池の容量を増やすために薄くすることができる。   The positive electrode can 16 may include a cold rolled steel sheet having an inner layer and an outer layer of nickel. The insulator 24 (for example, an insulating gasket) is pressure-bonded between the negative electrode can 14 and the positive electrode can 16. The gasket can be thinned to increase battery capacity.

ハウジングの形状は、垂直な壁設計を有していてよく、その内部の負極缶14の側壁は、垂直であるか、又は折り重なった設計である。折り重なった設計は、薄型有壁缶(例えば、約4ミクロン以下の厚さのもの)の場合に使用され得る。折り重なった設計では、(前記缶の鍛造時に生じる)負極缶14の切り抜きエッジを、電池の内側から離れた、缶の外側の最上部に設置する。折り重なった設計は、負極缶の切り抜きエッジにおいて露出しているステンレス鋼と亜鉛が接触する可能性を軽減することにより、潜在的なガスの発生を低減することができる。垂直な壁設計は、L型又はJ型の絶縁体と合わせて用いることができ、それによって、前記切り抜きエッジを絶縁体の最下部に埋め込むことができる。折り重なった設計を用いる場合、絶縁体はL型であり得る。   The shape of the housing may have a vertical wall design, and the side wall of the negative electrode can 14 therein is a vertical or folded design. The folded design can be used for thin walled cans (eg, having a thickness of about 4 microns or less). In the folded design, the cut-out edge of the negative electrode can 14 (which occurs during the forging of the can) is placed at the top of the outside of the can, away from the inside of the battery. The folded design can reduce the generation of potential gases by reducing the possibility of contact between the exposed stainless steel and zinc at the cut edge of the negative electrode can. A vertical wall design can be used in conjunction with an L-type or J-type insulator, whereby the cut-out edge can be embedded in the bottom of the insulator. If a folded design is used, the insulator can be L-shaped.

電池全体の高さと直径の寸法は、国際電気標準会議(International Electrotechnical Commission)(IEC)で規定されている。例えば、ボタン電池は、様々な寸法を有し得る:675電池(IEC表示「PR44」)は、直径が約11.25〜11.60mm及び高さが約5.0〜5.4mmであり:13電池(IEC表示「PR48」)は、直径が約7.55〜7.9mm及び高さが約5.0〜5.4mmであり:312電池(IEC表示「PR41」)は、直径が約7.55〜7.9mm及び高さが約3.3〜3.6mmであり:並びに10電池(IEC表示「PR70」)は、直径が約5.55〜5.80mm及び高さが約3.30〜3.60mmである。単5電池は、直径が約5.55〜5.80mm及び高さが約2.03〜2.16mmである。電池10は、厚さ約0.1016mmの負極缶を有し得る。電池10は、厚さ約0.1016mmの正極缶を有し得る。   The overall battery height and diameter dimensions are defined by the International Electrotechnical Commission (IEC). For example, a button cell can have various dimensions: a 675 cell (IEC designation “PR44”) has a diameter of about 11.25 to 11.60 mm and a height of about 5.0 to 5.4 mm: 13 batteries (IEC designation “PR48”) have a diameter of about 7.55-7.9 mm and a height of about 5.0-5.4 mm: 312 batteries (IEC designation “PR41”) have a diameter of about 7.55 to 7.9 mm and height is about 3.3 to 3.6 mm: and 10 cells (IEC designation “PR70”) have a diameter of about 5.55 to 5.80 mm and a height of about 3 .30 to 3.60 mm. The AA battery has a diameter of about 5.55 to 5.80 mm and a height of about 2.03 to 2.16 mm. The battery 10 may have a negative electrode can having a thickness of about 0.1016 mm. The battery 10 can have a positive electrode can having a thickness of about 0.1016 mm.

貯蔵中、空気通路開口部18は、シールタブとして知られていることもある取り外し可能なシートで保護することができ、該シートは、正極缶16の底面に提供されて、空気通路開口部を覆って、電池10の内側と外側の間の空気の流れを制限する。ユーザーは、正極缶16からシールタブをはがしてから、電池を活性化して使用する。これによって、空気からの酸素が、外部環境から電池10の内側に侵入するのを可能にする。   During storage, the air passage opening 18 can be protected with a removable sheet, sometimes known as a sealing tab, that is provided on the bottom surface of the positive electrode can 16 to cover the air passage opening. Thus, the air flow between the inside and the outside of the battery 10 is restricted. The user removes the sealing tab from the positive electrode can 16 and then activates and uses the battery. This allows oxygen from the air to enter the battery 10 from the outside environment.

その他の金属空気電池の実施形態も使用可能である(are can be used)。好適な例は、例えば、米国特許第6,492,046号、及び同一出願人による米国特許出願(U.S.S.N.)第09/773,962号(2001年2月1日出願)に記載されている。   Other metal-air battery embodiments are also be used. Suitable examples are described, for example, in U.S. Patent No. 6,492,046 and U.S. Patent Application (U.S.S.N.) 09 / 773,962 (filed February 1, 2001) by the same applicant.

電池10は、エア・アシスト電池及びアルカリ電池のような別の種類の電池でもあり得る。エア・アシスト電池の好適な例は、米国特許第6,372,370号、米国特許第6,399,243号及び米国特許第6,270,921号に記載されている。アルカリ電池は、米国特許第6,440,181号及び同一出願人の米国特許出願(U.S.S.N.)第09/829,709号(2001年4月10日出願)及び米国特許出願(U.S.S.N.)第09/658,042号(2000年9月7日出願)に記載されている。   The battery 10 can also be another type of battery, such as an air-assisted battery and an alkaline battery. Suitable examples of air assist batteries are described in US Pat. No. 6,372,370, US Pat. No. 6,399,243 and US Pat. No. 6,270,921. Alkaline batteries are disclosed in US Pat. No. 6,440,181 and commonly assigned US patent application (USSN) 09 / 829,709 (filed on April 10, 2001) and US patent application (USSN) 09/09. 658,042 (filed on Sep. 7, 2000).

電池10は、例えば、単3電池(AA battery)、単4電池(AAA battery)、AAAA電池(AAAA battery)、単2電池(C battery)、又は単1電池(D battery)であり得る。その他の実施形態では、電池10は、コイン電池、角形電池、又は長円形型電池のような、非円筒形であり得る。   The battery 10 may be, for example, an AA battery, an AAA battery, an AAAA battery, an AA battery, a C battery, or a D battery. In other embodiments, the battery 10 can be non-cylindrical, such as a coin battery, a prismatic battery, or an oval battery.

特許出願、特許公報、及び特許のような、本明細書にて言及された全ての参考文献は、その全体を参照として組み込まれる。   All references mentioned herein, such as patent applications, patent publications, and patents, are incorporated by reference in their entirety.

他の実施形態は、特許項内にある。   Other embodiments are within the patent section.

電気化学電池の断面図。Sectional drawing of an electrochemical cell.

Claims (35)

電気化学電池であって、
ハウジングと、
ハウジング内における負極と、
ハウジング内における正極と、該正極が触媒及びワックスとを含んでなり、及び
前記負極と前記正極間におけるセパレーターとを備えてなる、電気化学電池。
An electrochemical cell,
A housing;
A negative electrode in the housing;
An electrochemical cell comprising a positive electrode in a housing, the positive electrode comprising a catalyst and a wax, and a separator between the negative electrode and the positive electrode.
前記正極が、第1ワックス濃度を含む第1部分と、前記第1濃度よりも低い第2ワックス濃度を含む第2部分を有する、請求項1に記載の電池。   The battery according to claim 1, wherein the positive electrode has a first portion including a first wax concentration and a second portion including a second wax concentration lower than the first concentration. 前記第2部分が、前記第1部分と前記負極の間にある、請求項2に記載の電池。   The battery according to claim 2, wherein the second portion is between the first portion and the negative electrode. 前記正極が、ワックスを含む第1部分と、ワックスを実質的に含まない第2部分を有する、請求項1に記載の電池。   The battery of claim 1, wherein the positive electrode has a first portion that includes wax and a second portion that is substantially free of wax. 前記第2部分が、前記第1部分と前記負極の間にある、請求項4に記載の電池。   The battery according to claim 4, wherein the second portion is between the first portion and the negative electrode. 前記正極がワックスを含む第1部分を有し、前記第1部分の厚さが約0.1mm未満である、請求項1に記載の電池。   The battery of claim 1, wherein the positive electrode has a first portion comprising wax, and the thickness of the first portion is less than about 0.1 mm. 前記正極がワックスを含む第1部分を有し、前記第1部分の厚さが正極の厚さの約20%未満である、請求項1に記載の電池。   The battery of claim 1, wherein the positive electrode has a first portion that includes wax, and the thickness of the first portion is less than about 20% of the thickness of the positive electrode. 前記正極が、第1部分と、前記第1部分に対して外側に配置された第2部分を有し、前記第1部分のワックス濃度が前記第2部分よりも低い、請求項1に記載の電池。   The said positive electrode has a 1st part and the 2nd part arrange | positioned on the outer side with respect to the said 1st part, The wax concentration of the said 1st part is lower than the said 2nd part. battery. 前記正極が、ワックスを実質的に含まない内面を有する、請求項1に記載の電池。   The battery according to claim 1, wherein the positive electrode has an inner surface substantially free of wax. 前記正極が、ワックスを含む第1層と、ワックスを実質的に含まない第2層を有し、前記第2層が前記第1層と前記負極の間にある、請求項1に記載の電池。   2. The battery according to claim 1, wherein the positive electrode has a first layer containing wax and a second layer substantially free of wax, and the second layer is between the first layer and the negative electrode. . 前記正極が、第1ワックス濃度を有する第1層と、前記第1ワックス濃度よりも低い第2濃度を有する第2層を包含し、前記第2層が前記第1層と前記負極の間にある、請求項1に記載の電池。   The positive electrode includes a first layer having a first wax concentration and a second layer having a second concentration lower than the first wax concentration, and the second layer is between the first layer and the negative electrode. The battery according to claim 1. ワックスが前記正極のほぼ全体に分布している、請求項1に記載の電池。   The battery of claim 1, wherein wax is distributed substantially throughout the positive electrode. 前記正極が、約20重量%未満のワックスを含む、請求項1に記載の電池。   The battery of claim 1, wherein the positive electrode comprises less than about 20% by weight wax. 前記正極が、約10重量%未満のワックスを含む、請求項1に記載の電池。   The battery of claim 1, wherein the positive electrode comprises less than about 10% by weight wax. 前記正極が、約5重量%未満のワックスを含む、請求項1に記載の電池。   The battery of claim 1, wherein the positive electrode comprises less than about 5% by weight wax. 前記ワックスが、ヘキサトリアコンタン、オクタコサン、カルナウバろう、蜜蝋、シナろう、及びモンタンろうから成る群より選択される材料を含む、請求項1に記載の電池。   The battery of claim 1, wherein the wax comprises a material selected from the group consisting of hexatriacontane, octacosan, carnauba wax, beeswax, cinnabar wax, and montan wax. 前記正極が結合剤を更に含む、請求項1に記載の電池。   The battery of claim 1, wherein the positive electrode further comprises a binder. 前記触媒が酸化マンガンを含み、及び前記結合剤がポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項17に記載の電池。   The battery of claim 17, wherein the catalyst comprises manganese oxide and the binder comprises polytetrafluoroethylene. 前記電池が金属空気電池である、請求項1に記載の電池。   The battery according to claim 1, wherein the battery is a metal-air battery. 前記電池がエア・アシスト電池である、請求項1に記載の電池。   The battery of claim 1, wherein the battery is an air-assisted battery. 前記電池がアルカリ電池である、請求項1に記載の電池。   The battery according to claim 1, wherein the battery is an alkaline battery. 電気化学電池であって、
空気通路開口部を画定するハウジングと、
ハウジング内における負極と、該負極が亜鉛を含んでなり、
ハウジング内における正極と、該正極が酸化マンガンとワックスを含んでなり、及び
前記負極と前記正極間におけるセパレーターとを備えてなる、電気化学電池。
An electrochemical cell,
A housing defining an air passage opening;
A negative electrode in the housing, the negative electrode comprising zinc;
An electrochemical cell comprising a positive electrode in a housing, the positive electrode comprising manganese oxide and wax, and a separator between the negative electrode and the positive electrode.
前記正極が、酸化マンガン及びワックスを含む第1部分と、酸化マンガンを含みかつワックスを実質的に含まない第2部分を有し、前記第2部分が前記第1部分と前記負極の間にある、請求項22に記載の電池。   The positive electrode has a first part containing manganese oxide and a wax, and a second part containing manganese oxide and substantially free of wax, the second part being between the first part and the negative electrode The battery according to claim 22. 前記正極が、酸化マンガン及び第1ワックス濃度を含む第1部分と、酸化マンガン及び前記第1濃度よりも低い第2ワックス濃度を含む第2部分を有し、前記第2部分が前記第1部分と前記負極の間にある、請求項22に記載の電池。   The positive electrode has a first portion including manganese oxide and a first wax concentration, and a second portion including manganese oxide and a second wax concentration lower than the first concentration, and the second portion is the first portion. 23. The battery of claim 22, wherein the battery is between and a negative electrode. 前記正極が、約20重量%未満のワックスを含む、請求項22に記載の電池。   23. The battery of claim 22, wherein the positive electrode comprises less than about 20% by weight wax. 前記正極が、約10重量%未満のワックスを含む、請求項22に記載の電池。   23. The battery of claim 22, wherein the positive electrode comprises less than about 10% by weight wax. 前記正極が、約5重量%未満のワックスを含む、請求項22に記載の電池。   23. The battery of claim 22, wherein the positive electrode comprises less than about 5% by weight wax. 前記ワックスが、ヘキサトリアコンタン、オクタコサン、カルナウバろう、蜜蝋、シナろう、及びモンタンろうから成る群より選択される材料を含む、請求項22に記載の電池。   23. The battery of claim 22, wherein the wax comprises a material selected from the group consisting of hexatriacontane, octacosan, carnauba wax, beeswax, cinnabar wax, and montan wax. 前記電池が金属空気電池である、請求項22に記載の電池。   The battery according to claim 22, wherein the battery is a metal-air battery. 前記電池がエア・アシスト電池である、請求項22に記載の電池。   The battery of claim 22, wherein the battery is an air-assisted battery. 電気化学電池を製造する方法であって、
触媒を含む正極の一部にワックスを組み込むこと、及び
前記正極を前記電池に組み込むことを含んでなる、製造方法。
A method of manufacturing an electrochemical cell comprising:
A manufacturing method comprising incorporating wax into a part of a positive electrode including a catalyst, and incorporating the positive electrode into the battery.
前記ワックスを溶融することを更に含む、請求項31に記載の方法。   32. The method of claim 31, further comprising melting the wax. 固形ワックスを前記正極の表面に適用することを更に含む、請求項31に記載の方法。   32. The method of claim 31, further comprising applying a solid wax to the surface of the positive electrode. ワックスを含む基材を前記正極に接触させることを更に含む、請求項31に記載の方法。   32. The method of claim 31, further comprising contacting a substrate comprising wax with the positive electrode. 前記ワックスを前記正極に積層することを更に含む、請求項31に記載の方法。   32. The method of claim 31, further comprising laminating the wax to the positive electrode.
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