(57)【要約】  バッテリーを作る方法は、オキシ水酸化ニッケルの試料を選択すること、そのオキシ水酸化ニッケルの試料をバッテリーに組み込むこと、及び、そのバッテリーの電圧ピーク容量を決定することを含む。
2007521610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーを作る方法であって、
オキシ水酸化ニッケルの試料を選択すること、
バッテリーへ該オキシ水酸化ニッケルの試料を組み込むこと、及び
該バッテリーのピーク容量を決定すること
を含む、方法。
【請求項２】
前記バッテリーのピーク容量は、ＡＡ電池において、少なくとも約０．０６５アンペア時／０．００５ボルトである、請求項１の方法。
【請求項３】
前記バッテリーのピーク容量は、ＡＡ電池において、少なくとも約０．０７０アンペア時／０．００５ボルトである、請求項１の方法。
【請求項４】
前記バッテリーのピーク容量は、ＡＡ電池において、少なくとも約０．０７５アンペア時／０．００５ボルトである、請求項１の方法。
【請求項５】
半分の高さでの出力のピークの幅によって除された最大の出力は、ＡＡ電池において、少なくとも約０．９０ワット／ボルトである、請求項１の方法。
【請求項６】
前記半分の高さでの出力のピークの幅によって除された最大の出力は、ＡＡ電池において、少なくとも約０．９５ワット／ボルトである、請求項１の方法。
【請求項７】
バッテリーを作る方法であって、
ＡＡ電池における最も少なく約０．０６５アンペア時／０．００５ボルトのピーク容量、ＡＡ電池において少なくとも約０．９０ワット／ボルトの半分の高さでの出力のピークの幅によって除された最大の出力、又は、６３５電池において少なくとも約０．５５ワット／ボルトの半分の高さでの出力のピークの幅によって除された最大の出力を有するオキシ水酸化ニッケルの試料を識別すること、
該オキシ水酸化ニッケルの試料を陰極へ組み込むこと、及び
該陰極をバッテリーへ組み込むこと
を含む、方法。
【請求項８】
前記ピーク容量は、ＡＡ電池において少なくとも約０．０７０アンペア時／０．００５ボルトである、請求項７の方法。
【請求項９】
前記ピーク容量は、ＡＡ電池において少なくとも約０．０７５アンペア時／０．００５ボルトである、請求項７の方法。
【請求項１０】
半分の高さでの出力のピークの幅によって除された最大の出力は、ＡＡ電池において、少なくとも約０．９０ワット／ボルトである、請求項７の方法。
【請求項１１】
アルカリバッテリーであって、
オキシ水酸化ニッケルを含む陰極を含み、
該オキシ水酸化ニッケルは、ＡＡ電池における最も少なく約０．０６５アンペア時／０．００５ボルトのピーク容量、ＡＡ電池において少なくとも約０．９０ワット／ボルトの半分の高さでの出力のピークの幅によって除された最大の出力、又は、６３５電池において少なくとも約０．５５ワット／ボルトの半分の高さでの出力のピークの幅によって除された最大の出力を有し、
当該バッテリーは、
陽極、
該陽極と該陰極との間のセパレーター、及び
該陽極及び該陰極と接触するアルカリ性の電解質
を含む、バッテリー。
【請求項１２】
前記ピーク容量は、ＡＡ電池において少なくとも約０．０７０アンペア時／０．００５ボルトである、請求項１１のバッテリー。
【請求項１３】
前記ピーク容量は、ＡＡ電池において少なくとも約０．０７５アンペア時／０．００５ボルトである、請求項１１のバッテリー。
【請求項１４】
電圧ピーク容量は、ＡＡ電池において少なくとも約０．０７５アンペア時／０．００５ボルトである、請求項１１のバッテリー。
【請求項１５】
半分の高さでの出力のピークの幅によって除された最大の出力は、ＡＡ電池において、少なくとも約０．９０ワット／ボルトである、請求項１１のバッテリー。
【請求項１６】
前記陽極は、亜鉛を含む、請求項１１のバッテリー。
【請求項１７】
当該バッテリーは、ＡＡ、ＡＡＡ、ＡＡＡＡ、Ｃ、又はＤバッテリーである、請求項１１のバッテリー。
【請求項１８】
当該バッテリーは、ＡＡ、ＡＡＡ、ＡＡＡＡ、Ｃ、又はＤバッテリーである、請求項１６のバッテリー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アルカリバッテリーを構築すると共に評価する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルカリバッテリーのような、バッテリーは、通常、エネルギー源として使用される。一般に、アルカリバッテリーは、陰極、陽極、セパレーター、及び、アルカリ性の電解質の溶液を有する。その陰極は、陰極材料（例えば、二酸化マンガン又はオキシ水酸化ニッケル）、その陰極の導電性を高める炭素の粒子、及び、結合材を含むことができる。その陽極を、亜鉛の粒子を含むゲルで形成することができる。そのセパレーターは、その陰極とその陽極との間に配置される。そのアルカリ性の電解質の溶液は、そのバッテリーのいたるところに分散させられるが、水酸化カリウムのような、水性の水酸化物の溶液であることができる。
【０００３】
デジタルカメラ及び携帯電話のような、いくつかのデバイスは、バッテリーからの高い出力を要求し得る。このような用途においては、バッテリー、例えば、一次アルカリバッテリーが、高い電流の放電で良好な性能及び長い寿命を有することは、望ましいことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、アルカリバッテリー用のオキシ水酸化ニッケルを選択する方法に関する。その方法は、そのオキシ水酸化ニッケルを選択するために階段状ポテンシャル電気化学的分光法（stepped potential electrochemical spectroscopy）（“ＳＰＥＣＳ”）を使用することを含む。そのＳＰＥＣＳの結果は、バッテリーにおける陰極材料としての使用に適切なオキシ水酸化ニッケルを選択するために使用することができる、半分の高さでの出力のピークの幅（power peak width at half height）によって除された電圧ピーク容量又は最大の出力をもたらす。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一つの態様において、バッテリーを作る方法は、活性な陰極材料の試料を選択すること、その活性な陰極材料の試料をバッテリーの中へ組み込むこと、及び、そのバッテリーの電圧ピーク容量を決定することを含む。その活性な陰極材料は、オキシ水酸化ニッケルであることができる。
【０００６】
別の態様において、バッテリーを作る方法は、ＡＡ電池における最も少なくて約０．０６５アンペア時／０．００５ボルトのピーク容量、ＡＡ電池における少なくとも約０．９０ワット／ボルトの半分の高さでの出力のピークの幅によって除された最大の出力、又は、６３５電池における少なくとも約０．５５ワット／ボルトの半分の高さでの出力のピークの幅によって除された最大の出力を有するオキシ水酸化ニッケルの試料を識別すること、そのオキシ水酸化ニッケルの試料を陰極の中へ組み込むこと、及び、その陰極をバッテリーの中へ組み込むことを含む。
【０００７】
別の態様において、アルカリバッテリーは、オキシ水酸化ニッケルを含む陰極、陽極、その陽極とその陰極との間のセパレーター、並びに、その陽極及びその陰極と接触するアルカリ性の電解質を含む。そのオキシ水酸化ニッケルは、ＡＡ電池における最も少なくて約０．０６５アンペア時／０．００５ボルトのピーク容量、ＡＡ電池における少なくとも約０．９０ワット／ボルトの半分の高さでの出力のピークの幅によって除された最大の出力、６３５電池における少なくとも約０．５５ワット／ボルトの半分の高さでの出力のピークの幅によって除された最大の出力を有する。その陽極は、亜鉛を含むことができる。そのバッテリーは、ＡＡ、ＡＡＡ、ＡＡＡＡ、Ｃ、又はＤバッテリーであることができる。
【０００８】
その試料を、半分の高さでの出力のピークの幅によって除されたピーク容量又は最大の出力を決定することによって、選択することができる。そのバッテリーのピーク容量は、ＡＡ電池における少なくとも約０．０６５、少なくとも約０．０７０、又は、少なくとも約０．０７５アンペア時／０．００５ボルトであることができる。半分の高さでの出力のピークの幅によって除された最大の出力は、ＡＡ電池における少なくとも約０．９０又は少なくとも約０．９５ワット／ボルト、又は、６３５電池における少なくとも約０．５５ワット／ボルトの半分の高さでの出力のピークの幅によって除された最大の出力であることができる。
【０００９】
高いドレイン条件の下での放電に特に適切なアルカリ性のＺｎ／ＮｉＯＯＨの電池は、
階段状ポテンシャル電気化学的分光法（Stepped Potential Electrochemical Spectroscopy）（ＳＰＥＣＳ）の技術を使用する放電によって特徴付けられるような、高いピークの電圧及び狭いピークの幅を備えたＮｉＯＯＨを含む陰極を有することができる。オキシ水酸化ニッケルの材料を、高い電流での放電に対して良好に適合するように、ＳＰＥＣＳの技術によって選択することができる。言い換えれば、ＳＰＥＣＳを、高いドレインのバッテリーに用いる適切なＮｉＯＯＨの材料を識別するために、使用することができる。これは、経済的な手法で高い出力が可能な材料の急速な識別を許容することができる。
【００１０】
本発明の他の特徴及び利点は、その記述及び図面から並びに特許請求の範囲から明らかであると思われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１を参照して、バッテリー１０は、陰極１２、陽極１４、セパレーター１６、及び、円柱形のハウジング１８を含む。また、バッテリー１０は、電流集電体２０、シール２２、及び、そのバッテリー用の負の端子として役立つ、負の金属の上部のキャップ２４を含む。陰極１２は、ハウジング１８と接触していると共に、バッテリー１０の正の端子は、その負の端子からバッテリー１０の反対の端にある。電解質の溶液は、バッテリー１０のいたるところに分散させられる。バッテリー１０は、例えば、ＡＡ、ＡＡＡ、ＡＡＡＡ、Ｃ、又はＤバッテリーであることができる。
【００１２】
陰極１２は、オキシ水酸化ニッケルを含む。また、陰極１２は、炭素の粒子及び結合材を含むことができる。オキシ水酸化ニッケルは、例えば、Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ  ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．（Ｇｏｓｌａｒ，ドイツ国）、Ｔａｎａｋａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ、又は、Ｋａｎｓａｉ  Ｃａｔａｌｙｓｔ  Ｃｏｍｐａｎｙから商業的に入手可能なものであることができる。あるいは、そのオキシ水酸化ニッケルを、例えば、２０００年８月４日に出願された米国出願第０９／６３３，０６７号及び２００２年３月４日に出願された米国出願第１０／０８６，８０７号に記載された方法によって調製することができ、それらの各々は、全体として参照によって組み込まれる。そのオキシ水酸化ニッケルは、ベータ−オキシ水酸化ニッケル、オキシ水酸化コバルトで被覆されたベータオキシ水酸化ニッケル、ガンマ−オキシ水酸化ニッケル、又は、オキシ水酸化コバルトで被覆されたガンマ−オキシ水酸化ニッケルを含むことができる。自由選択で、陰極１２は、また、酸化性の添加剤若しくは結合材又はそれら両方を含むことができる。一般に、その陰極は、例えば、６０重量％と９７重量％との間の、８０重量％と９５重量％との間の、又は、８５重量％と９０重量％との間の陰極材料を含むことができる。
【００１３】
バッテリーにおける使用に適切なそのオキシ水酸化ニッケルは、ＳＰＥＣＳを使用して、バッテリーにおける材料を予備選択することによって選択される。ＳＰＥＣＳは、例えば、Ａ．Ｈ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：Ａ  Ｎｅｗ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  １２６（４），６０８−６１６（１９７９）；Ｙ．Ｃｈａｂｒｅ  ａｎｄ  Ｊ．Ｐａｎｎｅｔｉｅｒ，Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｐｒｏｔｏｎ／γ−ＭｎＯ２  Ｓｙｓｔｅｍ，Ｐｒｏｇ．Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔ．Ｃｈｅｍ．２３，１−１３０（１９９５）及びそれらにおける参考文献に記載されてきており、それらの各々は、全体として参照によって組み込まれる。
【００１４】
一般に、ＳＰＥＣＳは、試験材料を含有する電池へ、一連の、ポテンシャルの階段を増加させること又は減少させることを適用することを伴う。各々のポテンシャルの階段を、所定の休止時間の間、適用することができる。図２に示すように、これは、時間の関数としての印加電圧の“電圧の階段”のプロファイルを生じさせる。
【００１５】
また、その電流を、各々の電圧の階段について時間の関数として測定することができる、例えば、その電流を、連続的に測定すること、又は、いくらかの所定の間隔で測定することができる。例えば、図３は、ＭｎＯ２の試料についての電流−時間のプロットを描く。そのグラフの一般的な特徴は、その材料が、オキシ水酸化ニッケルであるとき、特に異なるものではない。図３に示すように、各々の電圧の階段について、その電池は、一般に、最大の電流Ｉｍａｘを放電すると共に、そして、最小の電流Ｉｍｉｎまで減衰する。
【００１６】
その出力が、電圧掛ける電流に等しいものであるという標準的な関係を使用して、時間の関数としてのその電流のプロットを、時間の関数としての出力のプロットに変換することができる。さらに、図３に描かれた電圧と時間との間の関係を使用することによって、時間の関数としての出力のプロットを、電圧の関数としての出力のプロットへ変換することができる。例えば、時間の関数としての最大の電流（図３）及び時間の関数としての最小の電流（図３）のプロットを、それぞれ、電圧の関数としての最大の出力のプロット（図４）及び電圧の関数としての最小の出力のプロット（図４）へ変換することができる。
【００１７】
図４に示すように、ＭｎＯ２の試料の出力−電圧のプロットは、通常Ｐ、Ｂ、Ａ、及びＳと名称を付けられた、四個の特徴又はピークを示すことができる。理論によって束縛されることを望むことなく、一般に約１．１Ｖにおける、特徴Ｐは、ガンマ−ＭｎＯ２のパイロルース鉱（ルチル）相に位置させられたＭｎ４＋の減少に対応することが、信じられる。一般に、約１．２−１．３Ｖにおける、及び、約１．３Ｖにおける、特徴Ｂ及びＡは、それぞれ、ガンマ−ＭｎＯ２のラムスデル鉱の相の減少に対応することが、信じられる。一般に、約１．４５Ｖにおける特徴Ｓは、微小双晶形成している欠陥に位置させられた表面状態の減少に対応することが、信じられる。二酸化マンガンの異なる試料は、Ｐ、Ｂ、Ａ及び／又はＳのピークについて、それらのそれぞれの出力−電圧のプロットにおいて、異なる絶対的な及び／又は相対的な強度を有することができる。例えば、ＭｎＯ２の試料は、相対的に高いＳのピーク及び相対的に高いＰのピーク、若しくは、相対的に低いＳのピーク及び相対的に高いＰのピーク、又は、様々な他の組み合わせを有することができる。オキシ水酸化ニッケルについてのＳＰＥＣＳのプロットの重要な特徴は、電圧ピーク容量及び半分の高さでの出力のピークの幅によって除された最大の出力である。
【００１８】
典型的なオキシ水酸化ニッケルの最大及び最小のプロットを、図５に示す。その最大及び最小の出力が、容易に認識される一方で、単一の放電の過程が、そのＳＰＥＣＳのプロットを支配することは、明らかなことである。オキシ水酸化ニッケルの試料について、米国特許第６，４４０，１８１号に記載された方法は、ここに記載した方法よりも有用でない情報を発生させ得る。図５における試験された電池は、１．５７２ボルトで０．１０３ワットの最大の出力を、及び、１．５７２ボルトで０．０９１８ワットの最小の出力を、有した。
【００１９】
一般に、与えられたタイプのオキシ水酸化ニッケルについてのＳＰＥＣＳデータは、例えば、電流、出力、及び／又は容量は、そのオキシ水酸化ニッケルの試料の重量が増加すると、増加する。従って、異なる重量を有するオキシ水酸化ニッケルの試料について、それらＳＰＥＣＳのデータを比較するために、それらＳＰＥＣＳのデータは、各々の試料の重量へ規格化されるべきである。例えば、異なる重量を有するオキシ水酸化ニッケルの二つの試料の最大の出力−電圧のプロットにおけるＰのピークを比較するために、第一の試料についての最大の出力のピークは、第一の試料の重量によって除されるべきであると共に、第二の試料についての最大の出力のピークは、第二の試料の重量によって除されるべきである。
【００２０】
また、ＳＰＥＣＳについての多数の実験条件を、ここで議論したプロットを得るために、使用することができる。一般に、選択されるものである実験条件は、電圧の階段、典型的には０．００５Ｖ、及び、休止時間及び／又は限界電流、例えばＩｍｉｎを含むことができる、制約条件を含む。典型的には、データの操作が、便利なものであることができるので、休止時間は、制約条件として選択される。それら条件は、好ましくは、結果として生じるプロットが、例えば、出力対電圧及び容量対電圧が、良好に分解されたＰ、Ｂ、Ａ、及びＳのピークを有するように、選択される。電流の放電率は、一般に、鋭利なＰの特徴の観察を許容するはずである。また、そのＢのピークは、その出力係数を算出するために使用される、そのＰのピークの大きさに影響を及ぼすことができるので、放電率は、また、一般に、動力学的に妨げられたＢのピーク（１．２Ｖ付近のその肩）の存在を示すのには十分に速いものであると共に、その肩を現わすための電圧の階段に関して十分に詳述されるべきである。一般に、約２０ｍＶ／時を超える電圧の階段は、データの解釈を複雑にし得るピークの電圧におけるシフトを引き起こすことができる。小さい電圧の階段及び短い試料の間隔が、絶対確度に対して若干の犠牲を払って、良好な分解能を提供することができるのに対して、約１０ｍＶを超える電圧の階段は、分解されてないＢの肩を有するプロットに帰着する。それに応じて、好適な実験的な条件は、約２．５ｍＶから約１０ｍＶ、例えば、約５ｍＶの電圧の階段を含むことができる。短過ぎ、例えば約１５分、である休止時間は、不適切な分解能を提供するが、しかし、長過ぎ、例えば約６時間を超えるもの、である休止時間は、不当な長さの、測定用の時間を要求する。従って、好適な休止時間は、典型的には、約３０分から約２時間までである。
【００２１】
陰極１２における炭素の粒子は、例えば、膨張してない黒鉛の粒子、膨張した黒鉛の粒子、又は、膨張してない黒鉛の粒子及び膨張した黒鉛の粒子のブレンドであることができる。その黒鉛は、合成のもの若しくは合成でないもの、又は、合成のもの及び合成でないもののブレンドであることができる。
【００２２】
それら炭素の粒子は、黒鉛の粒子を含むことができる。それら黒鉛の粒子は、膨張した黒鉛、合成でない若しくは天然の黒鉛、又は、それらのブレンドを含む、合成の黒鉛の粒子であることができる。適切な黒鉛の粒子を、例えば、日本国のＢｒａｚｉｌｉａｎ  Ｎａｃｉｏｎａｌ  ｄｅ  Ｇｒａｆｉｔｅ  ｏｆ  Ｉｔａｐｅｃｅｒｉｃａ，ＭＧ  Ｂｒａｚｉｌ（例えば、ＮｄＧ  ｇｒａｄｅ  ＭＰ−０７０２Ｘ）Ｃｈｕｅｔｓｕ  Ｇｒａｐｈｉｔｅ  Ｗｏｒｋｓ，Ｌｔｄ．（例えば、Ｃｈｕｅｔｓｕ  ｇｒａｄｅ  ＷＨ−２０Ａ及びＷＨ−２０ＡＦ）又はＴｉｍｃａｌ  Ａｍｅｒｉｃａ  ｏｆ  Ｗｅｓｔｌａｋｅ，Ｏｈｉｏ（例えば、Ｔｉｍｃａｌ  ｇｒａｄｅ  ＥＢＮＢ−９０）から得ることができる。その陰極は、例えば、１重量％と４０重量％との間の、２重量％と１０重量％との間の、又は、３重量％と８重量％との間の、炭素の粒子又は炭素の粒子のブレンドを含むことができる。より少ない黒鉛を含有する（例えば、＜１０重量％）陰極について、１０重量％から９０重量％まで、２５重量％から７５重量％まで、又は、４０重量％から６０重量％までの範囲にわたる天然の黒鉛の一部分を、膨張した黒鉛によって置換することができる。
【００２３】
膨張した黒鉛の粒子は、好ましくは、４０ミクロン未満、より好ましくは、１８ミクロンと３０ミクロンとの間、並びに、最も好ましくは、２４ミクロンと２８ミクロンとの間の平均の粒子の大きさを有する。膨張した黒鉛の粒子を、例えば、日本国のＣｈｕｅｔｓｕ  Ｇｒａｐｈｉｔｅ  Ｗｏｒｋｓ，Ｌｔｄ．（Ｃｈｕｅｔｓｕ  ｇｒａｄｅ  ＷＨ−２０Ａ及びＷＨ−２０ＡＦ）から購入してもよい。
【００２４】
結合材の例は、ポリエチレン、ポリアクリルアミド、又は、ＰＶＤＦ若しくはＰＴＦＥのような、フッ化炭素樹脂のような重合体を含むことができる。ポリエチレンの結合材の例は、（Ｈｏｅｃｈｓｔから入手可能な）商品名ＣＯＡＴＨＹＬＥＮＥ  ＨＡ−１６８１の下で、販売される。その陰極は、例えば、０．０５重量％と５重量％との間又は０．１重量％と２重量％との間の結合材を含むことができる。
【００２５】
その電解質の溶液の一部分を、陰極１２を通じて分散させることができると共に、上及び下に提供した重量百分率は、電解質の溶液を分散させてしまった後に、決定される。
【００２６】
陽極１４を、バッテリーの陽極に使用される標準的な亜鉛材料のいずれかで形成することができる。例えば、陽極１４は、亜鉛の金属粒子、ゲル化剤、及び、ガス発生阻害剤のような、少量の添加剤を含む亜鉛のゲルであることができる。加えて、その電解質の溶液の一部分は、その陽極のいたるところで分散させられる。
【００２７】
それら亜鉛の粒子は、ゲルの陽極において従来使用された亜鉛の粒子のいずれかであることができる。亜鉛の粒子の例は、米国特許出願第０８／９０５，２５４号、米国特許出願０９／１１５，８６７号、及び、米国特許出願第０９／１５６，９１５号に記載されたものを含み、それらは、本願における出願人に譲渡されると共にそれらの各々は全体として参照によって組み込まれる。その陽極は、例えば、６７重量％と７１重量％との間の亜鉛の粒子を含んでもよい。
【００２８】
ゲル化剤の例は、ポリアクリル酸、グラフト化されたデンプン材料、ポリアクリル酸の塩、ポリアクリル酸エステル、カルボキシメチルセルロース、又は、それらの組み合わせを含む。このようなポリアクリル酸の例は、（Ｂ．Ｆ．Ｇｏｏｄｒｉｃｈから入手可能な）Ｃａｒｂｏｐｏｌ  ９４０及び９３４、並びに、（３Ｖから入手可能な）Ｐｏｌｙｇｅｌ  ４Ｐであると共に、グラフト化されたデンプン材料の例は、（Ｇｒａｉｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｍｕｓｃａｔｉｎｅ，ＩＡから入手可能な）Ｗａｔｅｒｌｏｃｋ  Ａ２２１である。ポリアクリル酸の塩の例は、（Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓから入手可能な）Ａｌｃｏｓｏｒｂ  Ｇ１である。その陽極は、例えば、０．１重量パーセントから約１重量パーセントのゲル化剤を含んでもよい。
【００２９】
ガス発生阻害剤は、ビスマス、スズ、鉛、及び、インジウムのような、無機材料であることができる。あるいは、ガス発生阻害剤は、リン酸エステル、イオン性界面活性剤、又は、非イオン性界面活性剤のような、有機化合物であることができる。イオン性界面活性剤の例は、例えば、全体として参照によって組み込まれる、米国特許第４，７７７，１００号に開示される。
【００３０】
セパレーター１６は、バッテリーのセパレーターについての従来の設計のいずれかを有することができる。いくつかの実施形態において、セパレーター１６を、他方の表面に沿って配置される一方の層を備えた、不織の膜でない材料の二つの層で形成することができる。効率的なバッテリーを提供する一方でセパレーター１６の容積を最小にするために、不織の膜でない材料の各々の層は、約５４グラム毎平方メートルの基本重量、乾燥したとき約５．４ミルの厚さ及び湿ったとき約１０ミルの厚さを有する。これらの実施形態において、そのセパレーターは、好ましくは、膜の材料の層又は不織の膜でない層の間の接着剤の層を含まない。一般に、それら層は、実質的に、無機粒子のような、充填剤が全くないものであることができる。
【００３１】
他の実施形態において、セパレーター１６は、不織材料の層を備えたセロファンの外側の層を含む。そのセパレーターは、また、不織材料の付加的な層を含む。そのセロファンの層は、陰極１２又はその陽極に隣接してあるものであることができる。好ましくは、その不織材料は、ごくわずかの界面活性剤と共に約７８重量パーセントから約８２重量パーセントまでのＰＶＡ及び約１８重量パーセントから約２２重量パーセントまでのレーヨンを含有する。このような不織材料は、商品名ＰＡ２５の下でＰＤＭから入手可能なものである。
【００３２】
バッテリー１０のいたるところに分散させられた電解質の溶液は、バッテリーで使用された従来の電解質の溶液のいずれかであることができる。典型的には、その電解質の溶液は、水性の水酸化物の溶液である。このような水性の水酸化物の溶液は、例えば、３３重量パーセントと３８重量パーセントとの間の水酸化カリウムを含む水酸化カリウムの溶液、及び、水酸化ナトリウムの溶液を含む。その電解質は、また、約２重量パーセントの酸化亜鉛を含むことができる。
【００３３】
ハウジング１８は、一次アルカリバッテリーに一般的に使用されたどんな従来のハウジングでもあることができる。そのハウジングは、典型的には、内側の金属壁及び熱収縮性のプラスチックのような外側の非導電性材料を含む。自由選択で、導電性材料の層を、内側の壁と陰極１２との間に配置することができる。この層を、壁の内側の表面に沿って、陰極１２の周辺に沿って、又はそれら両方に、配置させてもよい。この導電性の層を、例えば、炭素質の材料で形成することができる。このような材料は、ＬＢ１０００（Ｔｉｍｃａｌ）、Ｅｃｃｏｃｏａｔ  ２５７（Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ＆ＣＯ．）、Ｅｌｅｃｔｒｏｄａｇ  １０９（Ａｃｈｅｓｏｎ  Ｃｏｌｌｏｉｄｓ  Ｃｏ．）、Ｅｌｅｃｔｒｏｄａｇ  １１２（Ａｃｈｅｓｏｎ）、及び、ＥＢ０００５（Ａｃｈｅｓｏｎ）を含む。その導電性層を設ける方法は、例えば、全体として参照によって組み込まれる、カナダ国特許第１，２６３，６９７号に開示される。
【００３４】
電流集電体２０は、真鍮のような、適切な金属から作られる。シール２２を、例えば、ナイロンで作ることができる。
【００３５】
以下の例は、説明の目的のためだけのものであると共に限定するように意図されない。
【実施例１】
【００３６】
電池を、ＡＡ電池（例１）又は６３５ボタン電池（例２、３、４及び５）として調製した。例１において、Ｋａｎｓａｉからのコバルトで被覆されたオキシ水酸化ニッケルを使用した。比較例１において、Ｔａｎａｋａからのオキシ水酸化ニッケルを使用した。比較例２において、Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｃｋからの且つ米国特許出願第１０／０８６８，８０７号に記載されるようなオゾンによって酸化されたオキシ水酸化ニッケルを、使用した。比較例３において、Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋからのオキシ水酸化ニッケルを使用した。例１、例１Ａ及び例１Ｂと名称を付けた三個の試料は、陽極の微塵の固体％の多数の置換で、作られた、且つ、その技術の頑健性を示すＣ及びＡｕでメッキされた缶の両方を伴った。例１Ａ及び１Ｂが、５０％が微塵の亜鉛であった陽極に６４重量％の亜鉛を有した一方で、例１は、その陽極に微塵の亜鉛を有さなかったと共にその陽極に６４重量％の亜鉛を有した。
【００３７】
各々の電池を、選定した、且つ、“電圧階段”関数に従って、ポテンショスタット（Ａｒｂｉｎ  ｍｕｌｔｉｓｔａｔｉｏｎ）を使用して放電させた。全ての電気化学的検定を、各々の時間に５ミリボルトの階段の電圧階段領域を使用して、Ａｒｂｉｎ多重チャネルポテンショスタットで行った。その休止時間は、１時間であった。データ点は、おおよそ二分毎に集められた。容量対電圧の模範的なプロットは、図６Ａに示されると共に、最大の出力対電圧は、図６Ｂに示される。それらＮｉＯＯＨ電池の低い電流のＳＰＥＣＳは、それが、ＮｉＯＯＨ源のおかげで主要な差を示すという点で、アルカリマンガンＡＡ電池のものによく似るように見える。例１、比較例２、及び比較例１用のＮｉＯＯＨ電池についてのＳＰＥＣＳ試験の結果は、図６Ａ及び６Ｂに示される。
【００３８】
図６Ａに示すように、例１及び比較例２は、ピーク容量についての、比較例１又は比較例３のいずれかよりも高い電圧を有した。加えて、例１は、より高い出力の可能性を提案する、より狭い放電ピークを有した。以下に示した出力の可能性の比較は、上に概略を述べた但し書きでのＳＰＥＣＳ試験の下で、例１で使用した材料は、比較例３で使用した材料よりも約４０％大きいピークの出力を有したことを証明する。それら電池の性能を、それら缶における金の被覆材を含むこと又はそれら電池における付加的な黒鉛を含むことによって、改善することができる。
【００３９】
表１は、それらＮｉＯＯＨ電池の材料についての、半分の高さでのピークの幅（peak width at half height）（ＰＷＨＨ）、ピークの電圧と共に、例及び比較例の材料の高率の出力を比較するデータを含む。
【００４０】
【表１】
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表１に示すように、０．９より上の半分の高さでのピークの幅によって除されたピークの出力は、１Ｗの検定における良好なサービス、及び、そのバッテリーの出力の可能性を査定する、６Ａ０．１秒試験における良好な負荷電圧に、対応する。その６Ａ０．１秒試験は、０．１秒間の述べた負荷を印加すること、及び、０．１秒パルスの終わりに電池の電圧を記録することを伴う。
【００４１】
６３５の大きさの電池についてＳＰＥＣＳ試験のビヒクルを使用して、そのピークの半分の幅は、異なるＮｉＯＯＨ材料の四個の試料（例２、３、４、５）を伴った、この図に示すように小さいものであった。それら結果は、表２に要約する。それら四個の試料を、材料の表面又は材料の塊のいずれかに、異なる水準のコバルトの含有率を有するために、選択した。例１は、コバルトを有さなかった、例２は、表面コーティングとしての４％のＣｏを有する、例３は、塊のドーパントとしての１％のＣｏを有した、且つ、例４は、４％の表面のＣｏ及び１％の塊のＣｏの両方を有した。
【００４２】
【表２】
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また、表３に示すような、ＳＰＥＣＳ実験における容量の差に関するデータを、それら材料を特徴付けるために、使用することができる。
【００４３】
【表３】
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他の実施形態は、特許請求の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】バッテリーの断面図である。
【図２】階段状ポテンシャル電気化学的分光法（“ＳＰＥＣＳ”）において使用することができるような電圧対時間の定性的なプロットである。
【図３】ＳＰＥＣＳから得ることができるような電流対時間の定性的なプロットである。
【図４】ＳＰＥＣＳから得ることができるような最大及び最小の出力対電圧の定性的なプロットである。
【図５】オキシ水酸化ニッケルを含有する電池についての出力対電圧のプロットである。
【図６Ａ】オキシ水酸化ニッケルを含有する電池についての容量対電圧のプロットである。
【図６Ｂ】オキシ水酸化ニッケルを含有する電池についての出力対電圧のプロットである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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