DE60316589T2

DE60316589T2 - Alkalibatterie mit nickeloxyhydroxidkathode und zinkanode

Info

Publication number: DE60316589T2
Application number: DE60316589T
Authority: DE
Inventors: Paul A. Norton CHRISTIAN; George Holliston CINTRA; Richard E. East Walpole DURKOT
Original assignee: Gillette Co LLC
Current assignee: Gillette Co LLC
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2003-08-06
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2023-08-07
Also published as: DE60316589D1; EP1554766A1; US20040043292A1; CN1679190A; AU2003265368A1; WO2004021484A8; EP1554766B1; BR0313719A; US6991875B2; JP2005537624A; WO2004021484A1; ATE374436T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Alkalibatterie und einschließlich eine Nickeloxyhydroxid-Kathode und eine Zinkanode sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Alkalibatterie.
Batterien, wie beispielsweise Alkalibatterien, werden üblicherweise als Energiequellen benutzt. Im Allgemeinen haben Alkalibatterien eine Kathode, eine Anode, einen Separator und eine Lösung eines Alkalielektrolyten. In die Kathode kann ein Kathodenmaterial einbezogen sein (z. B. Mangandioxid oder Nickeloxyhydroxid), Kohlenstoffpartikel, die die elektrische Leitfähigkeit der Kathode erhöhen, und ein Bindemittel. Die Anode kann aus einem Gel unter Einbeziehung von Zinkpartikeln gebildet werden. Der Separator ist zwischen der Kathode und der Anode angeordnet. Die Lösung des Alkalielektrolyten, die in der gesamten Batterie verteilt ist, kann eine wässrige Hydroxid-Lösung sein, wie beispielsweise Kaliumhydroxid.
Die US-B-6 284 410 offenbart eine primäre elektrochemische Zelle mit einer Zinkfeinstpartikel aufweisenden Anode. Die WO 02/13293 A offenbart eine primäre Alkalibatterie, welche Nickeloxyhydroxid aufweist, während ähnliche Systeme offenbart werden in den WO 02/25760 A , EP-A-1 148 029 , JP 2001 093525 A und JP 2000 311703 A .
Die FR-A-2 222 760 offenbart eine Meereswasser-aktivierte Batterie, die Zink aufweist, während die US-A-0 020 088 Verfahren zum Herstellen von Batterieelektroden auf Nickelbasis offenbart. Schließlich offenbart die WO/02 41422 A eine geschlossene primäre Nickel-Zinkbatterie mit hoher Leistung.
Dementsprechend gewährt die vorliegende Erfindung eine Alkalibatterie, in die eine Kathode einbezogen ist, eine Anode, ein Separator zwischen der Anode und der Kathode und ein Alkalielektrolyt in Kontakt mit der Anode und der Kathode. In die Kathode ist Nickeloxyhydroxid einbezogen, während in die Anode Partikel aus Zink oder einer Zinklegierung einbezogen sind. Von den Zink oder Zinklegierungspartikeln haben zwischen 35% und 75 Gew.% eine Große von 74 µm (–200 Mesh) oder kleiner.
Unter bestimmten Umständen können beispielsweise mindestens etwa 10 Gew.%, mindestens 45 Gew.% oder mindestens 80 Gew.% der Zink- oder Zinklegierungspartikel eine Größe von 44 µm (–325 Mesh) oder kleiner haben. Mindestens 25 Gew.% und beispielsweise mindestens 50 Gew.% der Zink- oder Zinklegierungspartikel haben eine Größe zwischen etwa 84 und 74 µm (20 und 200 Mesh). Die Zink- oder Zinklegierungspartikel können im Allgemeinen nadelförmig sein und eine Länge entlang der Hauptachse von mindestens dem Zweifachen der Länge entlang der kleineren Achse haben, oder die Partikel können im Allgemeinen flockenähnlich sein, wobei jede Flocke im Allgemeinen eine Dicke von nicht mehr als etwa 20% der größten linearen Abmessung des Partikels hat.
In die Kathode können Kohlenstoffpartikel einbezogen sein, die ein leitfähiges Mittel darstellen können. Spezieller können in die Kathode zwischen 2% und 12 Gew.% oder zwischen 6% und 10 Gew.% Kohlenstoffpartikel einbezogen sein. In die Kohlenstoffpartikel können Graphit mit Gitteraufweitung einbezogen sein, natürlicher Graphit oder ein Gemisch davon. Beispielsweise können in die Kohlenstoffpartikel 10% bis 90 Gew.% natürlicher Graphit einbezogen sein. In die Kohlenstoffpartikel können von 90% bis 10 Gew.% Graphit mit Gitteraufweitung einbezogen sein.
In einem der Aspekte schließt eine Alkalibatterie eine Kathode ein, eine Anode, ein Separator zwischen der Anode und der Kathode und einen Alkalielektrolyten im Kontakt mit der Anode und der Kathode. In die Kathode sind Graphit und ein aktives Kathodenmaterial und einschließlich ein Nickeloxyhydroxid einbezogen.
In einem anderen Aspekt schließt ein Verfahren zur Verbesserung der Entladeleistung nach Lagerung einer Alkalibatterie bei hoher Temperatur die Bereitstellung einer positiven Elektrode ein, einschließlich ein aktives Kathodenmaterial und einschließlich Nickeloxyhydroxid, die Bereitstellung einer Zinkelektrode und einschließlich Zink- oder Zinklegierungspartikel, wobei zwischen 35% und 75 Gew.% der Zink- oder Zinklegierungspartikel eine Größe von 74 µm (–200 Mesh) oder kleiner haben, sowie das Erzeugen einer Batterie, einschließlich der positiven Elektrode und einer Zinkelektrode.
Ein Batteriesystem aus Nickeloxyhydroxid/Zink kann nach Lagerung bei hoher Temperatur über eine verbesserte Erhaltung der Entladeleistung verfügen. Unter Einbeziehung von Zinkfeinstpartikeln in die Anode wird sowohl unter Bedingungen eines hohen als auch eines geringen Laststroms eine gute Leistung erhalten. Unter Einbeziehung von Kohlenstoffpartikeln, wie beispielsweise Graphit, in die Kathode lässt sich die geringe Energiedichte, die normalerweise auf dieses Material zurückgeführt wird, ausgleichen. Die Kombination einer Anode unter Einbeziehung von Zinkfeinstpartikeln und einer Kathode unter Einbeziehung von Nickeloxyhydroxid, worin ferner Graphit einbezogen sein kann, gewährt nach Lagerung vorteilhaft eine gute Leistungscharakteristik. Insbesondere verbessert die Zugabe von Zinkfeinstpartikeln zu der Anode einer Nickeloxyhydroxid/Zink-Batterie die Leistung sowohl unter Bedingungen eines hohen als auch eines geringen Laststroms nach Lagerung bei erhöhter Temperatur. Durch Kombinieren von Zinkfeinstpartikeln in einer Anode und Nickeloxyhydroxid mit Graphit in einer Kathode lassen sich eine verbesserte Stabilität und eine ver besserte Entladeleistung der Batterie ohne die Notwendigkeit erhalten, die Anode oder Kathode auf andere Weise zu modifizieren, indem beispielsweise die speziellen Zusammensetzungen modifiziert werden oder andere Additive oder Dotierungsmittel eingeführt werden.
Die Verbesserung der Entladeleistung kann das Ergebnis einer verbesserten Leitfähigkeit zwischen Zinkfeinstpartikeln und dem Stromkollektor sein. Überraschenderweise wird bei Verwendung von Zinkfeinstpartikeln in einer Zelle unter Einbeziehung von Nickeloxyhydroxid als das aktive Kathodenmaterial auch die Entladeleistung bei geringer Geschwindigkeit verbessert. Die Leistungsverbesserungen können ohne wesentliche Änderung der Gesamtkapazität der Zelle auftreten.
Darüber hinaus führt die Einbeziehung einer relativ hohen Menge an Graphit in eine Kathode und einschließlich Nickeloxyhydroxid zu einer verbesserten Leistung nach längerer Lagerung bei erhöhten Temperaturen. Die Einbeziehung einer größeren Graphitmenge oder eines wirksameren leitfähigen Mittels, wie beispielsweise ein elektrisch leitendes Metalloxid, z. B. Antimonzinnoxid, Indium-Zinnoxid, Zinnoxifluorid, Indiumoxyfluorid oder Kombinationen davon, kann die Entladeleistung einer auf Nickeloxyhydroxid basierenden Alkalizelle stärker verbessern als die einer auf Mangandioxid basierenden Alkalizelle. Die Leistungsverbesserung, die sich aus den höheren Graphitanteilen ergibt, wird am stärksten während der Dauerentladung unter Bedingungen eines hohen Laststroms offensichtlich.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der Beschreibung und Zeichnung sowie aus den Ansprüchen offensichtlich.
Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittansicht einer Batterie.
Bezug nehmend auf 1, schließt Batterie 10 eine Kathode 12 (positive Elektrode), eine Anode 14 (negative Elektrode), einen Separator 16 und ein zylindrisches Gehäuse 18 ein. Ebenfalls einbezogen in die Batterie 10 sind Stromkollektor 20, Dichtung 22 und eine negative Metallverschlusskappe 24, die für die Batterie als negative Klemme dient. Die Kathode befindet sich im Kontakt mit dem Gehäuse, während sich die positive Klemme der Batterie an dem der negativen Klemme gegenüberliegenden Ende der Batterie befindet. In der gesamten Batterie 10 ist eine Elektrolytlösung verteilt. Die Batterie 10 kann beispielsweise eine Batterie vom Typ AA, AAA, AAAA, C oder D oder eine Batterie sein. Alternativ kann die Batterie 10 eine prismatische, Schicht- oder Dünnschichtbatterie sein, eine Coin-Zelle oder eine Knopfzelle.
Anode 14 kann aus jedem beliebigen Material erzeugt werden, das üblicherweise in Zinkbatterieanoden verwendet wird. Beispielsweise kann Anode 14 eine Zinkaufschlämmung sein, in die Zinkmetallpartikel einbezogen sein können, ein Gelbildner und geringe Mengen von Additiven, wie beispielsweise ein Inhibitor gegen die Gasbildung. Darüber hinaus kann ein Teil der Elektrolytlösung in der gesamten Anode verteilt sein.
Die Zinkpartikel können aus beliebigen Zinkpartikeln bestehen, die üblicherweise in Anoden aus Zinkaufschlämmung verwendet werden. In die Anode können beispielsweise zwischen 60% und 80 Gew.%, zwischen 65% und 75 Gew.% oder zwischen 67% und 71 Gew.% Zinkpartikel einbezogen sein. Die Zinkpartikel können kleine Partikel auf Zinkbasis sein, wie beispielsweise Zinkfeinstpartikel oder Zinkstaub. Ein Partikel auf Zinkbasis kann beispielsweise aus Zink oder einer Zinklegierung geformt sein. Bevorzugte Partikel auf Zinkbasis sind weitgehend frei von Quecksilber und Blei. Metalle, die mit Zink legiert werden können, um Partikel auf Zinkbasis zu ergeben, schließen bevorzugt solche ein, die die Gasbildung hemmen können, wie beispielsweise Indium, Bismut, Aluminium und Mischungen davon. Wie hierin verwendet, bezieht sich „Gasbildung" auf die Entwicklung von Wasserstoffgas, das aus einer Reaktion von metallischem Zink mit dem Elektrolyten resultiert. Das Vorhandensein von Wasserstoffgas im Inneren der versiegelten Batterie ist deshalb unerwünscht, weil ein Druckaufbau das Auslaufen von Elektrolyt bewirken kann. Im allgemeinen hat ein aus einer Zinklegierung erzeugtes Partikel auf Zinkbasis mehr als 75 Gew.% Zink. Ein Partikel auf Zinkbasis kann mit Hilfe von Herstellungsverfahren unter Einbeziehung der Gaszerstäubung, des Spinnens aus der Schmelze und des Luftblasens erzeugt werden.
Zinkfeinstpartikel sind auf Zink basierende Partikel mit Abmessungen, die zur Passage durch ein Standardsieb mit einer Maschenweite von 74 µm (200 Mesh) (d. h. –200 Mesh) in einem normalen Siebvorgang passieren, wie beispielsweise wenn es sich bei dem Sieb um ein von Hand geschütteltes Sieb handelt. Zinkstaub enthält auf Zink basierende Partikel mit Abmessungen, die geeignet sind, ein Standardsieb mit einer Maschenweite von 44 µm (325 Mesh) (d. h. –325 Mesh) in einer normalen Sieboperation zu passieren. Die auf Zink basierenden Partikel können nominell eine sphärische oder nichtsphärische Form haben. Nichtsphärische Partikel können eine nadelförmige Gestalt haben (d. h. mit einer Länge in Richtung der Hauptachse von mindestens der zweifachen Länge in Richtung der Nebenachse) oder können eine plättchenähnliche Gestalt haben (d. h. mit einer Dicke von nicht mehr als 20% der größten linearen Abmessung).
Die Partikel-Partikel-Wechselwirkungen unter den auf Zink basierenden Partikeln der Anode können für gute Leistungsmerkmale der Zelle sorgen und speziell für solche Merkmale in Verbindung mit den Entladeverhalten, z. B. unter Bedingungen eines hohen Laststroms. Dieses gilt besonders dann, wenn in die Kathode Nickeloxyhydroxid einbezogen ist. Man nimmt an, dass die Partikel/Partikel-Zusammenhang zwischen großen Partikeln auf Zinkbasis und Zinkfeinstpartikel und Zinkstaub verbessert wird, was zu einer höheren elektrischen Leitfähigkeit bei prozentualen Gewichtsanteilen von Zinkfeinstpartikeln von 50% oder weniger führt. Der verbesserte Zusammenhang kann auch einen erhöhten Widerstand gegenüber Bewegung oder Fließ der Zink-Anodenaufschlämmung erzeugen, wodurch eine Verträglichkeit gegen mechanische Schlageinwirkung gewährt wird, einschließlich verringerte Instabilität der Abgriffspannung und erhöhte Stabilität der Abfallspannung bei Batterien, in die derartige zinkbasierende Partikel einbezogen sind. Siehe hierzu beispielsweise die US-B-6 284 410 .
Die auf Zink basierenden Partikel können über eine multimodale Verteilung verfügen, wie beispielsweise eine bimodale Verteilung von zinkbasierenden Partikeln hinsichtlich der Partikelgröße, Partikelmorphologie und/oder Partikelzusammensetzung. Eine multimodale Verteilung bezieht sich auf eine Verteilung, die mindestens zwei unterscheidbare Peaks hat. Beispielsweise würde eine graphische Darstellung der relativen prozentualen Anteile der Partikel als Funktion der Partikelgröße für zinkbasierende Partikel mit einer multimodalen Verteilung der Partikelgrößen mindestens zwei unterscheidbare Peaks haben. Bei zinkbasierenden Partikeln mit einer multimodalen Verteilung von Partikelgrößen hat jeder Modus einen anderen Mittelwert oder mittlere Partikelgröße. Beispielsweise kann in einer bimodalen Verteilung von Partikelgrößen der eine Modus eine relativ kleine mittlere Partikelgröße haben (z. B. Zinkfeinstpartikel oder Zinkstaub), während der andere Modus eine größere mittlere Partikelgröße hat. Die Partikelgrößenverteilungen der zinkbasierenden Partikel können in der in der US-B-6 284 410 offenbarten Form bestimmt werden.
Bei zinkbasierenden Partikeln mit einer multimodalen Verteilung der Partikelgrößen kann beispielsweise einer der Moden eine mittlere Partikelgröße von 15 µm bis 120 µm, von 30 µm bis 40 µm oder von 95 µm bis 105 µm haben.
Bei zinkbasierenden Partikeln in einem Modus mit einer mittleren Partikelgröße zwischen etwa 30 µm und 40 µm können mindestens 90 Volumenprozent der zinkbasierenden Partikel eine Partikelgröße zwischen etwa 5 µm und 100 µm haben, und mindestens 75 Volumenprozent der zinkbasierenden Partikel können eine Partikelgröße zwischen etwa 15 µm und 75 µm haben. Bei zinkbasierenden Partikeln in einem Modus mit einer mittleren Partikelgröße zwischen etwa 95 µm und 105 µm können mindestens 90 Volumenprozent der zinkbasierenden Partikel eine Partikelgröße zwischen etwa 15 µm und 200 µm haben, und mindestens 75 Volumenprozent der zinkbasierenden Partikel können eine Partikelgröße zwischen etwa 25 µm und 140 µm haben. Ein anderer Modus der zinkbasierenden Partikel kann eine mittlere Partikelgröße zwischen etwa 200 µm und 330 µm haben. Beispielsweise kann die mittlere Partikelgröße dieses Modus zwischen etwa 290 µm und 300 µm liegen. Bei diesem Modus können mindestens 90 Volumenprozent der Partikel eine Partikelgröße zwischen etwa 50 µm und 850 µm haben, und mindestens 75 Volumenprozent der Partikel können eine Partikelgröße zwischen etwa 100 µm und 550 µm haben.
Bei zinkbasierenden Partikeln mit einer multimodalen Verteilung der Partikelmorphologien, können mehr als nur ein Modus aus nichtsphärischen Partikeln gebildet sein, wobei jeder Modus mehr oder weniger nichtsphärisch als die anderen Moden ist. Alternativ kann der eine Modus aus nominell sphärischen zinkbasierenden Partikeln erzeugt sein, während der andere Modus aus nichtsphärischen Partikeln erzeugt sein kann, wie beispielsweise aus plättchenähnlichen oder nadelförmigen Partikeln.
Bei zinkbasierenden Partikeln mit einer multimodalen Verteilung von Partikelzusammensetzungen kann der eine Modus aus zinkbasierenden Partikeln der einen Zusammensetzung gebildet sein, während der andere Modus aus zinkbasierenden Partikeln einer anderen Zusammensetzung gebildet sein kann. Beispielsweise kann der eine Modus zinkbasierende Partikel einschließen, die aus Zink und einer bestimmten Menge eines oder mehrerer Metalle gebildet sind, die die Gasbildung verhindern können, wie beispielsweise Indium, Bismut, Zinn oder Aluminium, während der andere Modus zinkbasierende Partikel einschließen kann, die aus Zink und einer anderen Menge eines oder mehrerer Metalle gebildet sind, die die Gasbildung verhindern können, wie beispielsweise Bismut und Indium.
Bei zinkbasierenden Partikeln mit einer multimodalen Verteilung der Partikelzusammensetzungen kann der eine Modus zinkbasierende Partikel einschließen, die aus Zink gebildet sind, aus 500 Teilen pro Million (ppm) Indium bezogen Zink und 500 ppm Bismut bezogen auf Zink. Alternativ kann dieser Modus zinkbasierende Partikel einschließen, die aus 350 ppm Indium bezogen auf Zink gebildet sind sowie 150 ppm Bismut bezogen auf Zink. Bei zinkbasierenden Partikeln mit einer multimodalen Verteilung der Partikelzusammensetzungen kann ein noch anderer Modus zinkbasierende Partikel einschließen, die aus Zink gebildet sind, aus 150 ppm Indium in Bezug auf Zink und 230 ppm Bismut in Bezug auf Zink.
In die zinkbasierende Partikel sind bevorzugt mindestens 50 Gew.% Zinkfeinstpartikel einbezogen. Eine hohe Leistung lässt sich auch entsprechend der nachfolgenden eingehenderen Beschreibung dann erhalten, wenn es einen deutlichen Anteil von zinkbasierenden Partikeln in Form von Zinkstaub in der Anode gibt.
Die mittlere Partikelgröße der zinkbasierenden Partikel kann relativ gering sein. Vorzugsweise haben die zinkbasierenden Partikel eine mittlere Partikelgröße kleiner als etwa 175 µm und mehr bevorzugt kleiner als etwa 150 µm und am Meisten bevorzugt kleiner als 120 µm. Die Art und Weise, in der die mittlere Partikelgröße der zinkbasierenden Partikel ermittelt wird, wird nachfolgend diskutiert.
Eine der Wirkungen der Einbeziehung signifikanter Anteile sehr kleiner zinkbasierender Partikel besteht in der Erhöhung der Masseoberfläche (d. h. der Aggregatoberfläche) der zinkbasierenden Partikel in der Anode. Dieses ist auf eine inhärente Beziehung zwischen Partikeloberfläche und Partikelvolumen zurückzuführen, nämlich dass bei Partikeln ähnlicher Form eine Abnahme der mittleren Partikelgröße den mittleren Quotienten aus Oberfläche und Volumen erhöht. Die spezifischen Oberflächen von zinkbasierenden Partikeln können aus Mehrpunkt-Stickstoffadsorptionsisothermen bestimmt werden, die mit Hilfe BET-Methode entsprechend der Beschreibung beispielsweise von P. W. Atkins (See „Physical Chemistry", 5. Ausgabe, New York: W. H: Freeman & Co., 1993, S. 990–2) gemessen werden. Ein hoher Messwert der spezifischen Oberfläche bei einer vorgegebenen Masse von Partikeln bietet sich als eine mögliche Teilerklärung für die wesentliche Verbesserung der Leistung, die Batterien demonstrieren, die über Anoden unter Einbeziehung von zinkbasierenden Partikeln in Form von Zinkfeinstpartikeln verfügen.
Die Partikel-Masseoberfläche kann weiter erhöht werden, indem der Herstellungsprozess oder die nachfolgende Bearbeitung der zinkbasierenden Partikel kontrolliert werden, um Partikel mit gestreckten, nichtsphärischen Formen zu erzeugen, wie beispielsweise plättchenähnliche oder nadelförmige Partikel. Eine geeignete nadelförmige Gestalt kann eine Länge von L₁ entlang der Hauptachse von mindestens dem Zweifachen der Länge L₂ entlang der Nebenachse haben. Plättchenähnliche Partikel können einen dünnen Querschnitt haben und zwei breite gegenüberliegende Seiten. Bevorzugt haben derartige plättchenähnliche Partikel eine mittlere Dicke zwischen ihren breiten Seiten von nicht mehr als 20% der Höchstabmessung des Partikels, wodurch ein sehr geringes Verhältnis von Volumen zu Oberfläche resultiert. Siehe hierzu beispielsweise die US-B-6 284 410 .
Auf zinkbasierende Partikel, die über die gewünschte Verteilung von Partikelgrößen verfügen, lassen sich mit Hilfe zahlreicher Herstellungsverfahren erzeugen. Beispielsweise können Standardsiebe in Mesh-Größe eingesetzt werden, um die erzeugten zinkbasierenden Partikel mit Hilfe der Zentrifugalzerstäubung, Gaszerstäubung oder mit Hilfe eines beliebigen anderen bekannten Verfahrens zum Herstellen feiner Zinkpartikel zu klassieren. Sobald die zinkbasierenden Partikel mit Hilfe des Siebens oder der Luftklassierung klassiert sind, können z. B. verschiedene Partikelgrößenbereiche in geeigneten Proportionen zur Erzeugung der angestrebten Partikelgrößenverteilung gemischt werden. Alternativ lässt sich die mittlere Partikelgröße im erzeugten Zustand genauso gut kontrollieren wie die Partikelgrößenverteilung, um eine statistische Verteilung von Partikelgrößen einschließlich eines signifikanten Anteils von Zinkfeinstpartikeln und Zinkstaub zu erzeugen. Nach ihrer Erzeugung können die zinkbasierenden Partikel mit Tensiden, Inhibitoren gegen das Gasen, Gelbildnern, Elektrolyten und anderen die Leistung verbessernden Additiven unter Einsatz von Standard-Mischprozessen gemischt werden.
Der Elektrolyt kann eine wässrige Lösung eines Alkalimetallhydroxids sein, wie beispielsweise Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid, Lithiumhydroxid oder Mischungen davon. Der Elektrolyt kann zwischen 15% und 60 Gew.%, zwischen 20% und 55 Gew.% oder zwischen 30% und 50 Gew.% Alkalimetallhydroxid aufgelöst in Wasser enthalten. Der Elektrolyt kann von 0% bis 6 Gew.% eines Metalloxids enthalten, wie beispielsweise Zinkoxid. Die Zugabe eines Elektrolyten zu der Zelle lässt sich durch Anlegen eines Vakuums an die Zelle unterstützen, wodurch die Eindringung des Elektrolyten in die Kathode und den Separator unterstützt wird. Das Anlegen eines Vakuums während des Zusammenbaus kann die Zellleistung verbessern.
Beispiele für einen Gelbildner können eine Polyacrylsäure einschließen, ein gepfropftes Stärkematerial, ein Salz einer Polyacrylsäure, eine Carboxymethylcellulose, ein Salz einer Carboxymethylcellulose (z. B. Natriumcarboxymethylcellulose) oder Kombinationen davon. Beispiele für eine Polyacrylsäure schließen CARBOPOL 940 und 934 ein (verfügbar bei B. F. Goodrich) und POLYGEL 4P (verfügbar bei 3 V), während ein Beispiel für ein gepfropftes Stärkematerial WATERLOCK A221 oder A220 einschließt (verfügbar bei Grain Processing Corporation, Muscatine, LA). Ein Beispiel für ein Salz einer Polyacrylsäure schließt ALCOSORB G1 ein (verfügbar bei Ciba Specialties). In die Anode können beispielsweise zwischen 0,05% und 2 Gew.% oder zwischen 0,1% und 1 Gew.% Gelbildner einbezogen werden.
Ein Inhibitor gegen das Gasen kann ein Metall einschließen, wie beispielsweise Bismut, Zinn, Indium oder eine Mischung oder Legierung davon. Ein Inhibitor gegen das Gasen kann auch eine anorganische Verbindung einschließen, wie beispielsweise ein Metallsalz, z. B. ein Indium- oder Bismutsalz oder eine Mischung davon. Alternativ kann in den Inhibitor gegen das Gasen eine orga nische Verbindung einbezogen sein, wie beispielsweise ein Phosphatester, ein ionisches Tensid oder ein nichtionisches Tensid. Beispiele für geeignete Ionische Tenside wurden beispielsweise offenbart in der US-A-4 777 100 .
Der Separator 16 kann ein konventioneller Batterie-Separator sein. In einigen Ausführungsformen kann Separator 16 aus zwei Lagen Vliesstoff, membranfreies Material mit einer Lage an der Oberfläche des anderen gebildet sein. Beispielsweise kann, um das Volumen des Separators 16 auf ein Minimum herabzusetzen und gleichzeitig für eine effiziente Batterie zu sorgen, jede Lage des Vliesstoffes oder des membranfreien Materials ein Flächengewicht von 54 Gramm pro Quadratmeter haben, eine Dicke von 0,14 mm (5,4 mil) im trockenen Zustand und eine Dicke von 0,25 mm (10 mil) in feuchtem Zustand. Die Lagen können weitgehend frei sein von Füllstoffen, wie beispielsweise anionischen Partikeln.
In anderen Ausführungsformen schließt der Separator 16 eine Lage Cellophan kombiniert mit einer Lage aus Vliesstoffmaterial ein. In den Separator kann auch eine zusätzliche Lage von Vliesstoffmaterial einbezogen sein. Die Cellophan-Lage kann an der Kathode 12 oder der Anode 14 angrenzen. Das Vliesstoffmaterial kann von 78% bis 82 Gew.% Polyvinylalkohol enthalten und 18% bis 22 Gew.% Kunstseide mit einer Spurmenge eines Tensids, wie beispielsweise einem Vliesstoffmaterial, das unter dem Warenzeichen PA25 bei PDM verfügbar ist.
Das Gehäuse 18 kann ein konventionelles Batteriegehäuse sein, das aus Metall gefertigt ist, wie beispielsweise aus einem mit Nickel plattierten kaltgewalztem Stahl, das üblicherweise für Alkali-Primärbatterien verwendet wird. In das Gehäuse können eine innere Metallwand und ein äußeres, elektrisch nichtleitfähiges Material einbezogen sein, wie beispielsweise ein wärmeschrumpfbarer Kunststoff. Wahlweise lässt sich eine Lage leitfähiges Material zwischen der Innenwand und der Kathode 12 anordnen. Die Lage kann an der Innenseite der Innenwand angeordnet sein, entlang des Umfanges der Kathode 12 oder bei beiden. Die leitfähige Schicht kann beispielsweise aus einem kohlenstoffhaltigen Material gebildet sein (z. B. aus kolloidalem Graphit), wie beispielsweise LB1000 (Timcal), Eccocoat 257 (W. R. Grace & Co.), Electrodag 109 (Acheson Colloids Company), Electrodag EB-009 (Acheson), Electrodag 112 (Acheson) und EB0005 (Acheson). Methoden zum Aufbringen der leitfähigen Schicht wurden beispielsweise offenbart in der CA-P-1 263 697 .
Der Anodenstromkollektor 20 läuft durch die Dichtung 22 hindurch und erstreckt sich in die Anode 14 hinein und kann aus einem geeigneten Metall gefertigt sein, wie beispielsweise Messing. Das obere Ende des Stromkollektors 20 steht mit der negativen Metallverschlusskappe 24 im elektrischen Kontakt. Die Dichtung 22 kann beispielsweise aus Nylon gefertigt sein.
Die Kathode 12 ist eine ringförmige Struktur mit einer Außenseite im elektrischen Kontakt mit der Innenseite des Gehäuses 18, die auch als äußere positive Klemme der Batterie dient. Die Kathode 12 kann erzeugt werden, indem mehrfache kleinere Pellets übereinander gestapelt werden. In die Kathode 12 ist ein aktives Kathodenmaterial einbezogen sowie leitfähige Kohlenstoffpartikel. Wahlweise können auch in Kathode 12 ein oxidatives Additiv oder ein Bindemittel oder beide einbezogen sein. Im Allgemeinen können in die Kathode beispielsweise zwischen 60% und 97 Gew.%, zwischen 80% und 95 Gew.% oder zwischen 85% und 90 Gew.% aktives Kathodenmaterial einbezogen sein. Das aktive Kathodenmaterial kann Nickeloxyhydroxid sein. Wahlweise kann in die Kathode 12 eine Mischung von zwei aktiven Kathodenmaterialien einbezogen werden, wie beispielsweise Nickeloxyhydroxid und γ-Mangandioxid (d. h. elektrolytisch erzeugtes Mangandioxid oder chemisch erzeugtes Mangandioxid).
Die leitfähigen Kohlenstoffpartikel können Graphitpartikel einschließen. Die Graphitpartikel können aus synthetischen Graphitpartikeln bestehen und einschließlich aus Graphit mit Gitteraufweitung und nichtsynthetischem oder natürlichem Graphit oder einem Gemisch davon. In der Natur vorkommende Graphitpartikel können mittlere Partikelgrößen im Bereich von etwa 2 bis 50 µm haben. Geeignete Graphitpartikel lassen sich beispielsweise von der Brazilian Nacional de Grafite of Itapecerica, MG Brazil (z. B., NdG-Güte MP-0702X) Chuctsu Graphite Works, Ltd. (z. B., Chuetsu-Güten WH-20A und WH-20AF) aus Japan oder von Timcal America of Westlake, Ohio (z. B. Timcal-Güte EBNB-90) erhalten. In die Kathode 12 können beispielsweise zwischen 3% und 12 Gew.%, zwischen 4% und 10 Gew.% oder zwischen 6% und 8 Gew.% Graphitpartikel oder ein Gemisch von Graphitpartikeln einbezogen sein. Bei Kathoden, die die unteren Grenzmengen von Graphit enthalten (z. B. < 10 Gew.%), kann ein Anteil des Graphits im Bereich von 10% bis 90%, von 25% bis 75% oder von 40% bis 60 Gew.% Graphit mit Gitteraufweitung sein. Partikel aus Graphit mit Gitteraufweitung können mittlere Partikelgrößen im Bereich von 0,5 bis 40 µm haben. Alternativ kann die Kathode zwischen 10% und 90 Gew.% in der Natur vorkommenden Graphit enthalten.
Beispiele für Bindemittel können ein Polymer einschließen, wie beispielsweise ein Polyethylen, Polypropylen, Polyacrylamid oder ein Fluorkohlenstoff-Harz, z. B. Polyvinylidendifluorid oder Polytetrafluorethylen. Ein geeignetes Polyethylen-Bindemittel wird vertrieben unter dem Warenzeichen COATHYLENE HA-1681 (verfügbar bei Hoechst). In die Kathode können beispielsweise zwischen 0,05% und 5 Gew.% oder zwischen 0,1% und 2 Gew.% Bindemittel einbezogen sein.
Ein Anteil der Elektrolyt-Lösung kann in der gesamten Kathode 12 verteilt sein, wobei die prozentualen Gewichtsangaben, wie sie vorstehend und nachfolgend angegeben sind, ermittelt werden, nachdem die Elektrolyt-Lösung auf diese Weise verteilt worden ist.
Das Nickeloxyhydroxid kann mit Hilfe einer Vielzahl von synthetischen Methoden hergestellt werden. Beispielsweise kann Nickeloxyhydroxid durch Vereinen von Nickelhydroxid und eines Alkalihydroxidsalzes in einer inerten Atmosphäre unter Erzeugung einer Mischung hergestellt werden. Die Mischung kann an Ozon zur Erzeugung eines Nickeloxyhydroxids exponiert werden. Das Ozon kann mit molekularem Sauerstoff gemischt sein und kann ausreichend Wasser enthalten, um den Oxidationsprozess in Gang zu setzen. Überschüssige Mengen an Wasser in dem Behandlungsgas können eine Agglomeratbildung des Pulvers verursachen. Die Mischung kann für weniger als 12 Stunden und beispielsweise weniger als 6 Stunden oder weniger als 4 Stunden an Ozon exponiert werden, um ein Nickeloxyhydroxid zu erzeugen, das wenig oder kein Nickelhydroxid enthält.
Beispielsweise lässt sich eine Mischung von Nickelhydroxid und Alkalihydroxidsalz auf dem Wege der Ozonierung bei einer Temperatur zwischen 10° und 80°C oder zwischen 15° und 50°C oxidieren, um ein Nickeloxyhydroxid zu schaffen. Die Temperatur der Mischung kann während der Ozonierung innerhalb eines Bereichs von zehn Grad gehalten werden. Die Mischung von Nickelhydroxid und Alkalihydroxidsalz kann erzeugt werden, indem man von Hand oder maschinell ein Alkalihydroxidsalz, wie beispielsweise Kaliumhydroxid- oder Natriumhydroxid-Pellets, zu Pulver mahlt oder indem man von Hand oder maschinell Nickelhydroxid und ein vorgemahlenes Alkalihydroxidsalz mischt und die Mischung in den Reaktionsbehälter gibt. Das Nickelhydroxid und Alkalihydroxidsalz können in einer trockenen, luftfreien Atmosphäre gemischt werden. Die trockene, luftfreie Atmosphäre kann weitgehend frei sein von Kohlendioxid und Wasser. Beispielsweise kann die trockene, luftfreie Atmosphäre ein inertes Gas sein. Geeignete inerte Gase schließen Stickstoff ein, Argon und Helium. Die Mischung von Nickelhydroxid und Alkalihydroxidsalz kann an Ozon-Gas in einem Reaktionsbehälter exponiert werden, der so konzipiert ist, dass eine Infiltration von Luft in den Reaktionskessel hinein während der Behandlung mit dem Ozon-Gas auf ein Minimum herabgesetzt ist. Ein geeigneter Reaktionsbehälter wurde in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 10/086 807 offenbart, die am 4. März 2002 eingereicht wurde.
Das Nickelhydroxid kann zu Nickeloxyhydroxid mit Hilfe einer Vielzahl von Oxidationsmethoden aus der Lösung oxidiert werden, wie beispielsweise mit einer Behandlung mit einer basischen, wässrigen Lösung von Natrium- oder Kaliumhypochlorit oder einer wässrigen Lösung von Natrium- oder Kaliumperoxydisulfat. Das Nickelhydroxid kann auch elektrolytisch zu Nickeloxyhydroxid oxidiert werden.
Ein geeignetes Nickelhydroxid besteht aus Partikeln, die näherungsweise eine sphärische Gestalt haben, d. h. die äußeren Oberflächen der Partikel sind näherungsweise kugelförmig, Sphäroide oder Ellipsoide. Das Nickelhydroxid kann β-Nickelhydroxid einschließen, ein mit Cobalthydroxid beschichtetes β-Nickelhydroxid, ein α-Nickelhydroxid, ein mit Cobalthydroxid beschichtetes α-Nickelhydroxid sowie Mischungen davon. Geeignete Nickelhydroxide lassen sich erhalten beispielsweise von H. C. Starck GmbH & Co. (Goslar, Deutschland), Tanaka Chemical Co. (Fukui, Japan), Kansai Catalyst Co., Ltd. (Osaka, Japan) oder Umicore Canada Inc. (Leduc, Alberta).
Das Nickeloxyhydroxid kann mittlere Partikelgrößen im Bereich von beispielsweise 5 bis 30 µm haben, von 10 bis 25 µm oder von 15 bis 20 µm. Das Nickeloxyhydroxid kann ein β-Nickeloxyhydroxid einschließen, ein mit Cobaltoxyhydroxid beschichtetes β-Nickeloxyhydroxid, ein γ-Nickeloxyhydroxid oder ein mit Cobaltoxyhydroxid beschichtetes γ-Nickeloxyhydroxid oder Mischungen davon. Die Partikel des mit Cobaltoxyhydroxid beschichteten Nickeloxyhydroxids schließen eine Cobaltoxyhydroxid-Beschichtung ein, die den elektrischen Kontrakt zwischen den Partikeln des Nickeloxyhydroxids in der Kathode verbessern kann. Die Beschichtung aus Cobaltoxyhydroxid kann beispielsweise mindestens 60%, mindestens 70%, mindestens 80% oder mindestens 90% der Oberfläche des Nickeloxyhydroxid-Partikels bedecken. Das mit Cobaltoxyhydroxid beschichtete Nickeloxyhydroxid kann aus Nickelhydroxid hergestellt werden, das mit zwischen 2% und 15% und bevorzugt zwischen 3% und 10% oder zwischen 4% und 6 Gew.% Cobalthydroxid beschichtet ist. Geeignete mit Cobaltoxyhydroxid beschichtete Nickeloxyhydroxide lassen sich auch erhalten von beispielsweise Tanaka Chemical Co. (Fukui, Japan), Kansai Catalyst Co., Ltd. (Osaka, Japan), H. C. Starck GmbH & Co. (Goslar, Deutschland) und Umicore Canada Inc. (Leduc, Alberta).
Die folgenden Beispiele beziehen sich auf primäre Alkalibatterien und einschließlich einer Kathode unter Einbeziehung von Nickeloxyhydroxid und Kohlenstoffpartikel sowie eine Anode, einschließlich Zinkfeinstpartikel.
Beispiele
Es wurden Zellen in zylindrischen, mit Graphit beschichteten Bechern aus mit Nickel pattiertem, kaltgewalzten Stahl der Größe AA (Außendurchmesser: 13,7 mm, Höhe: 47,3 mm) hergestellt. Der in die Kathodenmischung einbezo gene Graphit war ein in der Natur vorkommender Graphit der Güte NdG mit einer D₅₀-Partikelgröße von etwa 7 µm und wurde von der Brazilian Nacional de Grafite erhalten. Das aktive Kathodenmaterial des Nickeloxyhydroxids war ein mit Cobaltoxyhydroxid beschichtetes β-Nickeloxyhydroxid mit einer D₅₀-Partikelgröße von etwa 16 µm und wurde erhalten von Kansai Catalyst Co., Ltd. (Osaka, Japan). Das mit Cobaltoxyhydroxid beschichtete β-Nickeloxyhydroxid hatte die folgende nominelle chemische Zusammensetzung: 90,2 Gew.% NiOOH; 6,6 Gew.% CoOOH; 1,5 Gew.% NaOH; 1,6 Gew.% Feuchte. Zur Herstellung von Mischungen für die Fertigung von Kathoden für die Batterien der Beispiele wurden zwei geringfügig verschiedene Kathodenformulierungen verwendet und als Formulierung A und Formulierung B bezeichnet und sind in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1

Komponente Formulierung A (Gew.%) Formulierung B (Gew.%)

NiOOH 87 85

Graphit 6 8

Polyethylen-Bindemittel 1 1

KOH_Lösung (7N) 6 6

Zur Herstellung der Anodenaufschlämmungen für die Batterien der Beispiele wurden zwei verschiedene Anodenformulierungen verwendet. Die Formulierungen, von denen die eine lediglich relativ große Zinkpartikel enthielt und die andere 50 Gew.% Zinkfeinstpartikel enthielt, wurden als Formulierung A bzw. Formulierung B bezeichnet und sind in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2

Komponente	Formulierung A (Gew.%)	Formulierung B (Gew.%)
Große Zink-Partikel (–20/+200 Mesh)	64	32
Zinkfeinstpartikel (–325 Mesh)	0	32
Indiumacetat	0,029	0,029
3%ige Lösung aus RM R510	0,107	0,107
CARBOPOL 940	0,522	0,522
Elektrolyt (wässrig, 38 Gew.%iges KOH und 2 Gew.% ZnO)	35.306	35,306
Waterlock A221	0,0036	0,036

Es wurden Batterien hergestellt, die die Anodenformulierung A bzw. die die Anodenformulierung B enthielten. Die Batterien mit der Anodenformulierung A enthielten auch die Kathodenformulierung A mit 6 Gew.% Graphit in der Kathode. Die Batterien mit der Anodenformulierung B enthielten auch Kathodenformulierung B mit 8 Gew.% Graphit in der Kathode. Der Einfluss der zwei unterschiedlichen Anodenformulierungen auf die Entladungseigenschaften wurden für frisch hergestellte Batterien sowie für Batterien ausgewertet, die für eine Woche bei 60°C gelagert worden waren.

In einem Konstantlastversuch wurde ein konstanter Widerstand von 3,9 Ohm an die Batterieklemmen gelegt und die Batterie kontinuierlich über die Last entladen. Die Zeitdauer vom Anlegen der Last bis zu einem Abfall der Batteriespannung zu einer vorbestimmten Lade-Endspannung wurde aufgezeichnet. Auf eine Batterie wurde ein 1-Impuls-Test (d. h. 1,0 Watt, 10 s/min bis 1 h/6 h) mit einer geregelten Last von 1,0 Watt intermittierend in einer Reihe von Impulsen mit einer Dauer von jeweils 10 Sekunden und einem Abstand von 50 Sekunden zwischen dem Impuls aufgegeben. Die Impulsreihen wurden für eine Dauer von 1 Stunden alle 6 Stunden fortgesetzt, bis die Batteriespannung auf eine vorbestimmte Lade-Endspannung abgefallen war und an dieser Stelle die Einsatzdauer aufgezeichnet. In einem anderen Impuls-Test (d. h. 1,0/0,1 Watt, 3 s/7 s) wurde eine geregelte Last von 1,0 Watt intermittierend auf die Batterie in einer Reihe von Impulsen aufgegeben mit einer Dauer von jeweils 3 Sekunden und einem Abstand von 4 Sekunden zwischen jedem Impuls, währenddessen die geregelte Last bis 0,1 Watt herabgesetzt wurde. Die Impulsreihe wurde fortgesetzt, bis die Batteriespannung auf einen vorbestimmten Lade-Endwert abgefallen war und zu diesem Zeitpunkt die Einsatzdauer aufgezeichnet wurde. Die Testergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefasst. Tabelle 3 Einsatzstunden

Test	Formulierung A	Formulierung B	% Gewinn
Frisch
1,0 Watt, Dauer-, 1,0 Volt	1,2	1,31	9,2
1,0 Watt, Dauer-, 0,9 Volt	1,2	1,31	9,2
1,0/01 Watt 3 s/7 s 1,0 Volt	5,93	6,24	5,2
1,0/0,1 Watt 3 s/7 s 0,9 Volt	5,95	6,28	5,5
1,0 Watt 10 s/m–1 h/6 h 1,0 Volt	1,75	2,45	40,0
1,0 Watt 10 s/m–1 h/6 h 0,9 Volt	1,83	2,48	35,5
1 Woche bei 60°C
1,0 Watt, Dauerstrich, 1,0 Volt	0,62	1,16	871
1,0 Watt, Dauerstrich, 0,9 Volt	0,62	1,18	90,3
1,0/01 Watt 3 s/7 s 1,0 Volt	2,57	4,82	87,5
1,0/0,1 Watt 3 s/7 s 0,9 Volt	2,58	4,85	88,0
1,0 Watt 10 s/m–1 h/6 h 1,0 Volt	1,2	2,02	68,3
1,0 Watt 10 s/m–1 h/6 h 0,9 Volt	1,28	2,07	61,7

Die Batterien, die die Anodenformulierung B und einschließlich 50 Gew.% Zinkfeinstpartikel und die Kathodenformulierung B und einschließlich 8 Gew.% Graphit enthielten, lieferten ein überlegenes Verhalten in allen Tests bei beiden Lade-Endspannungen frisch und nach Lagerung für 1 Woche bei 60°C. Insbesondere war die prozentuale Verbesserung am Augenscheinlichsten bei Batterien, die für 1 Woche bei 60°C gelagert wurden. In diesem Fall war die prozentuale Verbesserung bei dem kontinuierlichen Konstantlastversuch (d. h. Strom) und dem nahezu kontinuierlichen Kurzimpulstest von 1,0 Watt (d. h. 1,0/0,1 Watt, 3 s/7 s) augenscheinlicher als bei dem anderen Impulstest mit Impulsen längerer Dauer und längeren Abständen zwischen den Impulsen. Allerdings wurde in dem Fall der Batterien, die frisch entladen wurden, die größte prozentuale Verbesserung in dem Impulstest mit Impulsen längerer Dauer und längeren Pausen zwischen den Impulsen erhalten. Weitere Ausführungsformen liegen innerhalb des Schutzumfanges der Ansprüche.

Claims

Alkalibatterie, aufweisend: eine Kathode mit einem aktiven Kathodenmaterial, einschließlich ein Nickeloxyhydroxid; eine Anode, die Zink- oder Zinklegierungspartikel aufweist, wobei in die Anode zwischen 35% und 75 Gew.% Partikel einer Maschenweite von 74 Mikrometer (200 Mesh) oder kleiner einbezogen sind; einen Separator zwischen der Anode und der Kathode und einen Alkalielektrolyten im Kontakt mit der Anode und der Kathode.
Batterie nach Anspruch 1, wobei die Anode Zinklegierungspartikel aufweist, einschließlich mindestens ein Metall, ausgewählt aus Indium, Bismut, Zinn oder Aluminium.
Batterie nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Nickeloxyhydroxid ein β-Nickeloxyhydroxid ist; ein Cobaltoxyhydroxid-beschichtetes β-Nickeloxyhydroxid, ein γ-Nickeloxyhydroxid oder ein mit Cobaltoxyhydroxid beschichtetes γ-Nickeloxyhydroxid.
Batterie nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei in das Nickeloxyhydroxid Partikel mit äußeren Oberflächen einbezogen sind mit angenäherter Form von Kugeln, Sphäroiden oder Ellipsoiden.
Batterie nach Anspruch 4, wobei die Nickeloxyhydroxid-Partikel eine mittlere Partikelgröße im Bereich von 10 bis 25 Mikrometer haben.
Batterie nach Anspruch 4, wobei die Nickeloxyhydroxid-Partikel eine mittlere Partikelgröße im Bereich von 15 bis 20 Mikrometer haben.
Batterie nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei in die Kathode eine Mischung von Nickeloxyhydroxid und γ-Mangandioxid einbezogen ist.
Batterie nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei in die Kathode Kohlenstoffpartikel einbezogen sind.
Batterie nach Anspruch 8, wobei in die Kathode zwischen 2% und 12 Gew.% Kohlenstoffpartikel einbezogen sind.
Batterie nach Anspruch 8, wobei die Kathode zwischen 6% und 10 Gew.%. Kohlenstoffpartikel einbezogen sind.
Batterie nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei in die Kohlenstoffpartikel Graphit mit Gitteraufweitung, natürlicher Graphit oder ein Gemisch davon einbezogen sind.
Batterie nach Anspruch 11, wobei in die Kohlenstoffpartikel natürliche Graphitpartikel mit einer Partikelgröße im Bereich zwischen 2 und 50 Mikrometer einbezogen sind.
Batterie nach Anspruch 11, wobei in die Kohlenstoffpartikel Graphitpartikel mit Gitteraufweitung mit einer Partikelgröße im Bereich zwischen 0,5 und 40 Mikrometer einbezogen sind.
Batterie nach Anspruch 11, wobei in die Kohlenstoffpartikel 10% bis 90 Gew.% natürlicher Graphit einbezogen sind.
Batterie nach Anspruch 11, wobei in die Kohlenstoffpartikel 10% bis 90 Gew.% Graphit mit Gitteraufweitung einbezogen sind.
Batterie nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei mindestens 45 Gew.% der Partikel eine Partikelgröße von 44 Mikrometer (325 Mesh) oder weniger haben.
Batterie nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Partikel allgemein nadelförmig sind und eine Länge der größeren Achse haben, die mindestens das Zweifache der Länge der kleineren Achse beträgt.
Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Partikel allgemein Graphitflocken sind und jede Flocke allgemein eine Dicke von nicht mehr als 20% der größten linearen Abmessung des Partikels hat.
Batterie nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei die Kathode Graphit und ein aktives Kathodenmaterial aufweist, einschließend ein Nickeloxyhydroxid, und die Anode eine multimodale Verteilung von Zink- oder Zinklegierungspartikeln aufweist.
Verfahren zur Verbesserung des Entladeverhaltens nach Lagerung einer Alkalibatterie bei hoher Temperatur, welches Verfahren umfasst: Bereitstellen einer positiven Elektrode, in die ein aktives Kathodenmaterial einbezogen ist, einschließlich Nickeloxyhydroxid; Bereitstellen einer negativen Elektrode, die Zink- oder Zinklegierungspartikel aufweist und worin zwischen 35% und 75 Gew.% der Zink- oder Zinklegierungspartikel eine Maschenweite von 74 Mikrometer (200 Mesh) oder kleiner haben; sowie Erzeugen einer Batterie unter Einbeziehung der positiven Elektrode und einer negativen Elektrode.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei in die Kathode zwischen 3% und 12 Gew.% Graphit einbezogen sind.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei in den Graphit 10% bis 90 Gew.% natürlicher Graphit einbezogen sind.