用于电化学电池的阳极壳体制造技术

本发明专利技术公开一种用于电化学电池的阳极壳体。阳极壳体的厚度不超过０．００５０英寸，并且，该壳体包括铜层和不锈钢层。铜层厚度与不锈钢层厚度的比例为至少０．１０∶１。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
用于电化学电池的阳极壳体本专利技术一般涉及用于金属空气电化学电池的阳极壳体。电池是常用的电能源。电池包含：一般称作阳极的负电极；以及一般称作阴极的正电极。阳极包含可被氧化的活性材料；阴极包含或消耗可被还原的活性材料。阳极活性材料能还原阴极活性材料。当电池用作器件中的电能源时，对阳极和阴极进行电接触，允许电子流经器件并允许发生各自的氧化和还原反应，以便提供电力。与阳极和阴极接触的电解质包含离子，所述离子流经电极之间的隔板以便在放电过程中维持整个电池的电荷平衡。电池的一个实例是锌空气钮扣电池。锌空气钮扣电池的外壳包括阳极壳体和阴极壳体；阳极壳体和阴极壳体压接在一起，形成电池的外壳。在使用过程中，从电池外部的大气向阴极提供的氧气在阴极被还原，并且锌在阳极被氧化。包含在阳极中的锌可与阳极壳体内的金属成分起反应，导致形成氢气。氢气的形成又会使电解质从电池泄漏。通过在阳极中包含汞可减少氢气逸出，但包含汞会增加对环境的关注。可另外，经常希望使用薄壁阳极壳体制备电池，使得附加活性成分可添加到电池中。但当使用市售的材料制备薄壁壳体时，即使在电池中添加汞，也经常产生显著水平的氢气。本专利技术的阳极壳体是薄壁壳体，即它的总厚度不超过0.0050英寸。壳体具有提供强度的不锈钢层和在不锈钢和阳极活性材料之间提供壁垒的铜层。在一个方面，本专利技术的特征是一种用于电化学电池的阳极壳体，其中，阳极壳体的厚度不超过0.0050英寸。该壳体包括铜层和不锈钢层；铜层厚度与不锈钢层厚度的比例为至少0.10∶1。铜层将不锈钢与阳极成分屏蔽开。在生产用于制作阳极壳体的-->多层金属板时，来自不锈钢的一些金属可移动进入铜层中。相对较厚的铜层有助于保证：即使在发生移动时，在不锈钢的金属和阳极之间也有足够的铜壁垒。因而铜层使形成的氢气最少。铜层相对于不锈钢层的厚度可以变化。例如，铜层厚度与不锈钢层厚度的比例可以为至少0.12∶1、至少0.15∶1、至少0.17∶1、或至少0.20∶1。所述壳体的总厚度也可变化。例如，所述壳体的厚度不超过0.0040英寸，或不超过0.0025英寸。在另一个方面，本专利技术的特征是一种用于电化学电池的阳极壳体，其中，阳极壳体的厚度不超过0.0050英寸。该壳体包括不锈钢层和至少0.010mm厚的铜层。在另一个方面，本专利技术的特征是一种用于电化学电池的阳极壳体，其中，阳极壳体的厚度不超过0.0050英寸。该壳体具有两个相邻的铜层以及一个不锈钢层，并且，组合铜层的厚度与不锈钢层厚度的比例为至少0.10∶1。在再一个方面，本专利技术的特征是一种制造用于电化学电池的阳极壳体的方法。该方法包括：(a)将铜层附加到不锈钢层上，以形成多层板，其中，铜层厚度与不锈钢层厚度的比例为至少0.10∶1；(b)由多层板冲压盘；以及(c)将盘拉制成厚度不超过0.0050英寸的壳体。在一些实施例中，所述方法进一步包括将第二铜层附加到拉制的阳极壳体的至少一部分上，以形成成品阳极壳体。在又一个方面，本专利技术的特征是一种制造用于电化学电池的阳极壳体的方法。该方法包括：(a)将铜层附加到不锈钢层上，以形成多层板，其中，铜层的厚度为至少0.010mm；(b)由多层板冲压盘；以及(c)将盘拉制成厚度不超过0.0050英寸的壳体。在另一个方面，本专利技术的特征是一种制造用于电化学电池的阳极壳体的方法。该方法包括：(a)将第一铜层附加到不锈钢层上，以形成多层板；(b)由多层板冲压盘；(c)将该盘拉制成壳体；以及(d)将第二铜层附加到拉制的阳极壳体的至少一部分上，以形成厚度不超过0.0050英寸的成品阳极壳体。(i)第一和第二铜层的组合厚度与(ii)不-->锈钢层厚度的比例为至少0.10∶1。在以下附图和描述中提出本专利技术一个或多个实施例的细节。从以下描述和附图并从权利要求中，将会清楚本专利技术的其它特征、目的和优点。附图说明图1为钮扣电池的侧剖视图。图2和3为多层复合金属板的剖视图。图4为示出不同铜表面的产气率的曲线图。图5为示出时效过的锌空气电池内部的气体压力的图形。锌空气电池例如为钮扣电池。参照图1，钮扣电池包括阳极侧2和阴极侧4。阳极2包括阳极壳体10和阳极凝胶60。阴极4包括阴极壳体20和阴极装置40。绝缘体30位于阳极壳体10和阴极壳体20之间。隔板70位于阴极装置40和阳极凝胶60之间，防止这两个部分之间的电接触。隔膜72有助于防止电解质泄漏到电池外面。位于阴极壳体20中的空气出入口80允许空气在电池内外进行交换。空气分散剂50位于空气出入口80和阴极装置40之间。阳极壳体10和阴极壳体20压接在一起，形成具有内容积或电池容积的电池外壳。阳极壳体10的内表面82和隔板70一起形成阳极容积84。阳极容积84包含阳极凝胶60。阳极容积84的剩余部分是空隙容积90。阳极壳体的总厚度不超过0.0050英寸(0.13mm)。例如，总厚度可以是不超过0.0040英寸(0.10mm)、或不超过0.0025英寸(0.064mm)。在使用相对较薄的阳极壳体时，可在电池中放置更多的活性材料，同时还保持相同的电池外部尺寸。附加的活性材料允许有更长的电池寿命。所述壳体可以比在此描述的实例更薄；例如，壳体可以薄至0.0020英寸(0.051mm)。通常，所述壳体不应这样薄，以致在电池制造过程中作用在壳体上的结构应力会导致壳体毁坏。-->阳极壳体可由双层复合材料、三层复合材料或多层复合材料制成。双层复合材料一般是具有铜内表面的不锈钢。不锈钢提供在电池制造过程中保持结构完整性所必需的强度。不锈钢可以是能高速形成阳极壳体适当形状的任何不锈钢。通常，使用可作为薄箔的不锈钢。例如，可使用ASTM A167中描述的304不锈钢。可替换地，可使用Japanese Institute of Standards中描述的SUS15-14不锈钢。通常，不锈钢层构成阳极壳体总厚度的大约70-90％。铜层提供不锈钢层和阳极之间的壁垒，并因而使形成的氢气最少。所述铜可以是纯铜。“纯铜”指符合ASTM F68中所述要求的铜。通常，“纯铜”为至少99.99％的铜。例如，可使用日本东京Hitachi Cable Ltd.的Ultrapure OFC级铜。铜层的厚度足以将产气减少到可接受的限度之内。通常，铜层为至少0.010mm厚。当形成双层复合材料时，它有时在1000-1050℃温度下退火，此温度刚好在铜的熔点之下。这些高温使得诸如铁和铬的重金属从不锈钢移到铜层中间。因而，如果铜层太薄，重金属就会与阳极活性材料接触。铜层可以比在此的实例所述层更厚。例如，铜层可为至少0.015mm厚，或至少0.020mm厚。相似地，铜层厚度与不锈钢层厚度的比例可以比在此所述实例更高。但铜层一般不这么厚，以致阳极容积变得太小而不能包含足够数量的阳极活性材料。另外，铜层一般不这么厚，以致不锈钢层相应地变得太薄而不能在成品电池和阳极壳体制造过程中保持阳极壳体的结构完整性。阳极壳体也可由三层复合材料制成。由三层复合材料制成的壳体具有不锈钢层、以及在壳体的内表面上的铜层和在壳体的外表面上的镍层。镍提供美观的外表面。镍层一般只占壳体总厚度的小部分。例如，不锈钢和铜的组合厚度与镍层厚度的比例为大约49∶1。与双层复合材料的情形相同，不锈钢通常占壳体厚度的大约本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电化学电池的阳极壳体，该阳极壳体的厚度不超过０．００５０英寸，其中，该阳极壳体包括铜层和不锈钢层，并且其中，铜层厚度与不锈钢层厚度的比例为至少０．１０∶１。

【技术特征摘要】
US 2001-6-11 09/878,7481.一种用于电化学电池的阳极壳体，该阳极壳体的厚度不超过0.0050英寸，其中，该阳极壳体包括铜层和不锈钢层，并且其中，铜层厚度与不锈钢层厚度的比例为至少0.10∶1。2.如权利要求1所述的壳体，其中，铜层厚度与不锈钢层厚度的比例为至少0.12∶1。3.如权利要求1所述的壳体，其中，铜层厚度与不锈钢层厚度的比例为至少0.15∶1。4.如权利要求1所述的壳体，其中，铜层厚度与不锈钢层厚度的比例为至少0.17∶1。5.如权利要求1所述的壳体，其中，铜层厚度与不锈钢层厚度的比例为至少0.20∶1。6.如权利要求1所述的壳体，其中，壳体的厚度不超过0.0040英寸。7.如权利要求1所述的壳体，其中，壳体的厚度不超过0.0025英寸。8.如权利要求1所述的壳体，其中，铜层主要包含纯铜。9.如权利要求1所述的壳体，其中，不锈钢层包含304不锈钢。10.如权利要求9所述的壳体，其中，不锈钢层主要包含304不锈钢。11.如权利要求1所述的壳体，其中，壳体包括镍层。12.如权利要求11所述的壳体，其中，(a)不锈钢层和铜层的组合厚度与(b)镍层厚度的比例为大约49∶1。13.如权利要求1所述的壳体，其中，电化学电池是金属空气电池。14.如权利要求13所述的壳体，其中，金属空气电池是锌空气电池。-->15.如权利要求14所述的壳体，其中，锌空气电池是钮扣电池。16.一种用于电化学电池的阳极壳体，该阳极壳体的厚度不超过0.0050英寸，其中，该阳极壳体包括不锈钢层和铜层，并且其中，铜层为至少0.010mm厚。17.如权利要求16所述的壳体，其中，壳体的厚度不超过0.0040英寸。18.如权利要求17所述的壳体，其中，壳体的厚度不超过0.0025英寸。19.一种用于电化学电池的阳极壳体，该阳极壳体的厚度不超过0.0050英寸，其中，该阳极壳体包括两个相邻的铜层以及一个不锈钢层，并且其中，组合铜层的厚度与不锈...

【专利技术属性】
技术研发人员：基思E巴克尔，石尾正明，
申请(专利权)人：吉莱特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]