(57)【要約】  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。
2008502118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
前記正極が結合剤を更に含む、請求項１に記載の電池。
【請求項１８】
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。
【請求項１９】
前記電池が金属空気電池である、請求項１に記載の電池。
【請求項２０】
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。
【請求項２１】
前記電池がアルカリ電池である、請求項１に記載の電池。
【請求項２２】
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。
【請求項２３】
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。
【請求項２４】
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。
【請求項２５】
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。
【請求項２６】
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。
【請求項２７】
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。
【請求項２８】
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。
【請求項２９】
前記電池が金属空気電池である、請求項２２に記載の電池。
【請求項３０】
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。
【請求項３１】
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。
【請求項３２】
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。
【請求項３３】
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。
【請求項３４】
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。
【請求項３５】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
ワックスは、正極のほぼ全体に分布されることができる。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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（Ｃ３６Ｈ７４）、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３５００ｍｍ２／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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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、Ｍｎ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４、ＭｎＯ２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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、ＣＯ２が前記電池に侵入するのを防ぐのにも役立つ。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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％。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
他の実施形態は、特許項内にある。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】電気化学電池の断面図。
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【国際調査報告】
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