專利名稱：具有部分氧化的導體的電化學電池的制作方法
具有部分氧化的導體的電化學電池 發(fā)明背景本發(fā)明總體涉及具有電極的電化學電池，該電極具有與石墨混合 的電化學活性材料。更特別的是，本發(fā)明涉及用于密封堿性電化學電 池的陰極，所述電池具有部分氧化的石墨作為導體。圓柱形形狀的電化學電池適合消費者用于各種裝置中，例如手電 筒、收音機和照相機。用于這些裝置的電池通常采用圓柱形金屬容器 將兩個電極、分離器、 一定量的電解質(zhì)和包括集流器的關閉組件裝在 一起。典型的電極材料包括二氧化錳陰極和鋅陽極。氫氧化鉀水溶液 是普通的電解質(zhì)。分離器照慣例由一條或多條紙帶形成，置于電極之 間。電解質(zhì)迅速地-〖皮分離器、陽極和陰極吸收。由于始終存在向消費者提供改進產(chǎn)品的愿望，電池工程師正不斷 地努力增加電池向消費者的裝置提供動力的時間長度，同時也維持或 減少電池的成本。 一個關鍵的目的是在用于向高消耗裝置例如數(shù)字照 相機提供動力時改善電池的服務。為了達到該目的，研究了減少陰極 總極化的方法。正如本領域所認識到的那樣，可從商業(yè)上獲得的圓柱 形堿性電池采用包括二氧化錳和導電材料例如粉末狀石墨的混合物 的陰極。石墨提供貫穿整個陰極的導電基質(zhì)，而二氧化錳起該陰極的 電化學活性材料的作用。二氧化錳與石墨的重量比必須控制在某些參 數(shù)內(nèi)以促進同時達到下列目的。首先，使各種具有不同電需求的電池 供電裝置，例如需要"高速，，放電的數(shù)字靜止照相機，以及需要"低速" 放電的壁掛鐘的電池運行時間最大化。根據(jù)常規(guī)的學識，改善高速放 電期間電池運行時間的 一種方法是減少二氧化錳與石墨的比例，從而 增加石墨相對于二氧化錳的量。相反，為了改善低速放電時電池的運 行時間，通常增加二氧化錳與石墨的比例從而增加二氧化錳相對于石墨的量。其次，因為額外石墨的成本通常比二氧化錳的成本要高，石 墨的量應減到最小以使電池的成本減到最小。隨著石墨量的增加，電 池成本也增加，這是不期望的。此外，隨著石墨量的增加，陰極的極 化增加，因為本身疏水性的石墨使含水電解質(zhì)在整個陰極中的擴散減 慢。電解質(zhì)在整個陰極中的有效分布是必需的，以使電池在需要高消 耗放電的裝置中放電。很清楚，在選擇用于電池中的二氧化錳與石墨 的重量比時，使電池運行時間最大化的要求必須與成本約束相平^f耔。因此，對通過增加石墨的量而不增加陰極的極化來促進高消耗試 驗的優(yōu)異性能的堿性電化學電池存在需求。發(fā)明概述本發(fā)明提供摻入二氧化錳、石墨、鋅、堿性電解質(zhì)，并且在高速 放電時能夠提供改善服務的電化學電池。在一個實施方案中，本發(fā)明的電化學電池包括密封容器，該密封 容器將第一電極、第二電極、置于第一和第二電極之間的分離器和與 電極和分離器接觸的含水電解質(zhì)裝在一起。第一電極包括電化學活性 材料和石墨的混合物。在與活性材料混合之前，石墨的表面氧化基于石墨重量計為1.5-6.0 mAh/g。本發(fā)明也涉及組裝密封電化學電池的方法，該方法包括以下步 驟提供一定量的粒狀石墨；使石墨表面部分氧化以獲得1.5-6.0 mAh/g之間的表面氧化；將部分氧化的石墨與電化學活性材料混合形 成電化學活性混合物；及將該混合物組裝到容器中，該容器包含第二 電極、置于第一和第二電極之間的分離器、與電極和分離器接觸的電 解質(zhì)及密封組件。附圖簡迷

圖1為本發(fā)明的電化學電池的截面圖； 圖2為顯示各種石墨表面氧化值的圖；圖3顯示包括第一種商業(yè)上可獲得的石墨的AA型號電池的服務結(jié)果；圖4顯示包括笫二種商業(yè)上可獲得的石墨的AA型號電池的服務 結(jié)果；及圖5為操作步驟的圖。發(fā)明詳迷現(xiàn)在來看附圖，更特別是圖1，它顯示了本發(fā)明組裝的電化學電 池的截面圖。從該電池的外部開始，電池的元件有容器IO、位于接近 容器10內(nèi)表面的第一電極50、與第一電極50內(nèi)表面56接觸的分離 器20、置于由分離器20限定腔內(nèi)的第二電極60和固定至容器10的 關閉組件70。容器10具有開放端12、閉合端14和在它們之間的側(cè) 壁16。閉合端14、側(cè)壁16和關閉組件70限定了電池電極被裝在其 中的腔。第一電極50是二氧化錳、氧化的石墨和含有氫氧化鉀的水溶液 的混合物。該電極通過以下方法形成將一定量的該混合物置于終端 開放的容器中，然后用活塞將該混合物才莫塑成限定腔的固態(tài)管形，該 腔與容器側(cè)壁同心。第 一 電極50具有突出部分52和內(nèi)表面56?；蛘?， 陰極可通過將包含二氧化錳和氧化石墨的混合物預成型為許多環(huán)，然 后將這些環(huán)插入到容器中形成管狀形狀的第一電極來形成。替代的電 化學活性材料包括羥基氧化鎳、氧化銀和氧化銅。第二電極60是含水堿性電解質(zhì)、鋅粉和膠凝劑例如交聯(lián)聚丙烯 酸的均勻混合物。含水堿性電解質(zhì)包含堿金屬氫氧化物例如氫氧化 鉀、氫氧化鈉或其混合物。優(yōu)選氫氧化鉀。適合用于本發(fā)明的電池中 的膠凝劑可以是交聯(lián)聚丙烯酸，例如Carbopol 940 ，它可從Noveon， Cleveland, Ohio， USA獲得。羧甲基纖維素、聚丙烯酰胺和聚丙烯酸鈉 是適合用于堿性電解質(zhì)溶液中的其他膠凝劑的實例。鋅粉可以是純鋅 或者包含鋅和適當量的一種或多種選自銦、鉛、鉍、鋰、鈣和鋁的金屬的合金。合適的陽極混合物含有67.0%重量鋅粉、0.5%重量膠凝劑 和32.5%重量的含40%重量氫氧化鉀的堿性電解質(zhì)。鋅的量可以占陽 極的63%-70%重量。其他組分例如產(chǎn)氣抑制劑(gassinginhibitors)、有 機或無機抗腐蝕劑、粘合劑或表面活性劑可以任選加入到上面所列出 的組分中。產(chǎn)氣抑制劑或抗腐蝕劑的實例可包括銦鹽(例如氫氧化銦)、 全氟烷基銨鹽、堿金屬硫化物等。表面活性劑的實例可包括聚環(huán)氧乙 烷、聚乙烯烷基醚、全氟烷基化合物等。第二電極可以通過將上述組 分混入到螺帶式摻混機或轉(zhuǎn)鼓混合機中，然后將該混合物加工形成濕 漿料來制備。適合用于本發(fā)明電池中的電解質(zhì)為37%重量的氫氧化鉀水溶液。 電解質(zhì)可以通過將一定量的電解質(zhì)流體置于由第一電極限定的腔中 而摻入到電池中。電解質(zhì)也可以通過在用于制備第二電極的操作期 間，令膠凝介質(zhì)吸收氫氧化鉀的水溶液而導入到電池中。用于將電解 質(zhì)摻入到電池中的方法不是關鍵的，只要電解質(zhì)與第一電極50、第二 電極60和分離器20接觸。關閉組件70包含關閉元件72和集流器76。關閉元件72被模塑 成含有排氣口 ，如果電池的內(nèi)壓過度該排氣口將使關閉元件72破裂。 關閉元件72可以由尼龍6,6或另外的材料，例如金屬制備，條件是集 流器76與起第一電極的集流器作用的容器10電絕緣。集流器76是 黃銅制備的延長的釘子形狀的元件。集流器76通過關閉元件72中位 于中心的孔插入。分離器20由非織造纖維制備。分離器的功能之一是在第一和第 二電極的界面提供屏障。該屏障必須是電絕緣的和離子可滲透的。合 適的分離器在WO 03/043103中公開。常規(guī)的圓柱形-減性電化學電池包括第一電極，它在本文中可以稱 為陰極，它是至少二氧化錳和石墨的混合物。根據(jù)電池的設計意圖， 二氧化錳與石墨的重量比可以在5: 1-30: 1之間變化。如果該比率超過 30:1，那么對該電池的壽命而言，石墨的量不足以在整個陰極中形成傳導性基質(zhì)。如果該比率小于5: 1，那么石墨的量消極地影響電池的 運行時間，因為太多的電化學活性二氧化錳^^無電化學活性的石墨代 替。用于堿性電池中的石墨類型可以是天然石墨或合成石墨。天然石 墨從地下開采并且通常除了除去不期望的雜質(zhì)外未經(jīng)改性使用。用于 堿性電池中的天然石墨的商業(yè)上可獲得來源包括日本石墨工業(yè)有限 7>司(Nippon Graphite Industries, Ltd. (Japan)), Chuetsu Graphite "Works Co., Ltd. (Japan)和Nacional de Grafite Ltda. (Brazil)。相反，合成石墨 在制備設施中生產(chǎn)，在該設施中石油焦碳和煤焦油瀝青通常在非氧化 環(huán)境中加熱到約IOO(TC除去揮發(fā)物，然后將生成的碳通過300(TC的 熱處理轉(zhuǎn)化成石墨。含碳氣體的熱分解也用于制備合成石墨。合成石 墨可以從Timcal America, Westlake, Ohio, USA購買。此外,石墨可以 是膨脹性的或非膨脹性的。如果石墨是膨脹性的，它首先在約80。C干 燥足夠的時間，然后將所干燥的石墨與硫酸(插入劑)和硝酸(氧化劑) 混合約24小時。最后，將分層的石墨迅速加熱到900。C或更高的溫度， 保持幾秒鐘使得石墨顆粒的結(jié)構沿中心軸膨脹，從而增加了該石墨的 長度。膨脹性石墨可以從Superior Graphite Co., Chicago, IL, USA, SGL Technic Inc., Valencia, CA, USA、 Nippon Graphite Industries, Ltd. (Japan) 和Chuetsu Graphite Works Co., Ltd. (Japan)買到。非膨脹性石墨未經(jīng)處 理導致顆粒膨脹。石墨基本的物理特性之一是其疏水性，該性質(zhì)使得石墨自然地將 水或水基的溶液，例如含水堿性電解質(zhì)排斥離開石墨顆粒表面。由于 其疏水性，當電極中石墨的重量百分比增加時，電極的極化也增加， 因為石墨使得電解質(zhì)向陰極(或第 一 電極)的擴散減慢。電解質(zhì)向電極 的迅速滲透對使電池能夠以有效的方式放電是必要的。電極極化的增 加減少了電池運行時間。為了4氐消陰極極化的增加，電池設計者可以 規(guī)定減少用于第一電極中的石墨的量。不幸的是，隨著石墨量的減少， 第一電極的導電性也降低。由于導電性降低，電池的內(nèi)部電阻增加，這減少了電池的運行時間。該現(xiàn)象在高消耗服務試驗例如沖莫擬數(shù)字靜 止照相機性能的試驗中特別值得注意。為了解決如何增加第 一 電極中石墨的量以增加陰極的導電性而 又不同時增加陰極的極化這一兩難問題，本文中描述的本發(fā)明的發(fā)明 人已發(fā)現(xiàn)，在其表面在某些限制內(nèi)已經(jīng)部分氧化的石墨(在本文中稱為 部分氧化的石墨)，可以全部或部分代替通常在陰極中發(fā)現(xiàn)的非氧化石 墨使用以增加石墨的量而不增加陰極的極化。石墨必須在其表面上氧 化足夠的量以減少石墨的疏水性而不明顯地降低石墨的導電性。雖然已知各種氧化石墨表面的方法，但是優(yōu)選的方法是將粉末狀 的石墨與硫酸和硝酸鈉的水溶液混合至少1小時。在一個樣品制備中，采用了以下方法。首先，將500mlH2SO4置于干凈的1000ml燒杯中。 稱取l克NaN03。將NaN03撒到硫酸中以使聚集減到最少，然后在 攪拌器上攪拌約5分鐘。然后將20克石墨加入到攪拌著的溶液中。 記錄石墨加入到溶液中的時間并被認為是氧化過程的開始。將石墨暴 露于NaNCVH2S04溶液中1小時。然后將燒杯中的所有內(nèi)容物傾入到 襯有鑒別為GF/F型Whatman無粘合劑玻璃微纖維過濾器的玻璃纖維 濾紙的500ml布氏漏斗中。在過濾操作期間不使用水。燒杯和器皿然 后用水沖洗，并將水收集在兩升的燒杯中。過濾完成后，將石墨濾餅 小心地從濾紙上取出并置于含有沖洗水的燒杯中。加入水使水和 H2S04之間的放熱反應減少到最小。采用攪拌使濾餅碎成小塊。沖洗 濾紙至兩升的燒杯中。將所有溶液再置于攪拌器上攪拌最少10分鐘。 將所攪拌的溶液用布氏漏斗和GF/F濾紙再過濾一次。再將石墨濾餅 從濾紙上取出并加到2000 ml水中，并通過攪拌將濾餅粉碎。然后加 入45% (重量/厘米3) KOH溶液中和該溶液。將該溶液再攪拌10分鐘。 完成了另外三個過濾和洗滌操作循環(huán)，包括采用另外的KOH。總共用 了五張濾紙。第五個循環(huán)后，將濾餅從濾紙上取出并置于表面皿上， 然后在6(TC烘箱中貯藏過夜。干燥的濾餅然后用研缽和研棒及臺式頂 部摻混機粉碎。將該材料貯藏在氣密性容器中。石墨的pH基本上應該是中性的。如果需要，石墨可以用水再洗、過濾并再干燥直到獲得所期望的pH。用硫酸和硝酸鈉處理石墨的目的是實現(xiàn)表面氧化，這將降低石墨 的疏水性，從而避免了陰極極化的增加，而不消極地影響石墨的導電 性。石墨按上面的描述用酸處理后，表面氧化釆用以下方法測定。將0.2 g酸處理的石墨制成直徑0.425英寸、高0.05英寸及具有約30%孔 隙率的小丸。然后將該小丸在40%重量KOH浸沒的半電池中，以l mA/g的速度對鋅參比電極放電至0.4V。石墨的表面氧化定義為石墨 的放電容量。用于本發(fā)明電池中的表面氧化的石墨必須-故氧化到減少石墨疏 水性所必需的最小閾值以上，及能降低石墨的導電性使得電池的服務 性能降低的最大閾值以下。在將部分氧化的石墨與電化學活性材料混 合之前測定了以下表面氧化值。對膨脹石墨而言，最佳的表面氧化是 4.2mAh/g。膨脹石墨的表面氧化的合適范圍為4.0 mAh/g-6,0 mAh/g。 更合適的范圍為4.1 mAh/g-4.4mM/g。對合成石墨而言，最佳的表面 氧化是3.6mAh/g。合適的范圍在3.3mAh/g-3.9mM/g之間。更合適 的范圍在3.4mAh/g-3.8mAh/g之間。根據(jù)石墨氧化的類型，表面氧化 的范圍可以在3.3 mAh/g-6.0 mAh/g之間變化。更優(yōu)選的范圍在3.4 mAh/g-4.4 mAh/g之間。具有更低表面氧化值，例如1.5、 2.0和3.0 mAh/g的石墨，據(jù)信可在某些電池構造中使用。如果將石墨氧化使得 石墨片基本上被氧化，這是通常稱為氧化石墨的石墨特性，則該石墨 不適合用于本發(fā)明的電池中，因為當它與電化學活性材料混合時它缺 乏在電極中建立導電網(wǎng)絡的足夠?qū)щ娦?。表面氧化?.0 mAh/g以上 的石墨在適合用于本發(fā)明的表面氧化的優(yōu)選范圍以上。圖2中所示的是比較各種可從商業(yè)上獲得的石墨樣品表面氧化的 柱狀圖。在該圖的水平圖例中，"JM"是"射流研磨"的縮寫。標識1X、 2X和3X分別表示已射流研磨一次、兩次或三次的石墨。標識為KS44 的樣品(該樣品是未經(jīng)增加其表面氧化處理的可從商業(yè)上獲得的石墨)，其表面氧化為0.5 mM/g。另外兩個可從商業(yè)上獲得的樣品，標 識為"A"和"B",表面氧化值約為1.1mAh/g。當B樣品通過Sturtevant 4英寸射流磨加工以減小石墨片的尺寸時，B石墨的表面氧化增加到 約1.6 mAJh/g。這通過采用50克/小時進料速度以90 PSI的管線壓力 和60 cfm的體積研磨石墨實現(xiàn)。類似地，當石墨的A樣品通過射流 磨(標識為A-1X-JM)加工一次時，表面氧化從1.1 mAh/g增加到1.7 mAh/g。當相同的石墨加工第二次(標識為A-2X-JM)然后第三次(標識 為A-3X-JM)時，表面氧化分別增加到1.9 mAh/g和2.1 mAh/g。很清 楚，石墨的表面氧化值可以通過將石墨顆粒用射流磨加工使得石墨顆 粒的大小減小而增加。雖然用射流磨加工顆粒不是增加石墨表面氧化 的優(yōu)選途徑，但是射流磨的使用是可接受的方法。通過改變該方法的 參數(shù)，例如石墨暴露于射流磨旋轉(zhuǎn)葉片的時間長度和葉片旋轉(zhuǎn)的速 度，可以改變石墨的表面氧化。按上面的描述已進行表面氧化的石墨在二氧化錳與石墨的重量 比小于20: 1的電池中最有用。如果二氧化錳與石墨的比率超過20: 1， 則由于石墨的不足引起的電極內(nèi)電阻的增加不能通過降低由于石墨 的表面氧化而產(chǎn)生的電極極化克服，并且該石墨不顯著影響陰極的極 化。更優(yōu)選的二氧化錳比石墨的范圍小于18: 1。如果期望，采用與電化學活性材料混合的部分氧化的石墨的某些 優(yōu)勢可以通過將該石墨的第一部分(該部分已部分氧化)與石墨的第二 部分(該部分未被氧化)混合獲得，而不是僅采用部分氧化的石墨。通 過將部分氧化的石墨與非氧化石墨混合，可以將電極的氫氧化鉀擴散 系數(shù)調(diào)節(jié)到所期望的值。雖然高氫氧化鉀擴散系數(shù)通常對促進高消耗 試驗時最大運行時間是優(yōu)選的，但是具有更低擴散系數(shù)的電極對指定 用于高消耗試驗的優(yōu)異性能不是關鍵的裝置的電池是可接受的。部分 氧化的石墨的量應占電極中石墨總重量的至少20%,該電極中石墨包 括部分氧化的石墨和非氧化石墨兩者。更優(yōu)選，氧化石墨的量應占電 極中部分氧化的和非氧化的石墨總重量的至少40%。為了證明本發(fā)明的優(yōu)勢，用陰極中與二氧化錳混合的表面氧化的石墨制備幾個LR6型號的電池，它們約50.5mm長及直徑為14.5 mm。 0/C比率為11.4: 1。陰極的干燥環(huán)孔隙率為28%。陽極包括70%重量 的Zn和29%重量的凝膠狀電解質(zhì)。可從商業(yè)上獲得的稱為MX25的 石墨，其初始表面氧化值為0.5mAh/g，經(jīng)處理使表面氧化增加到5.7 mAh/g。另一種可從商業(yè)上獲得的石墨稱為KS-44并具有0.5 mAh/g 的初始表面氧化值，經(jīng)處理使表面氧化增加到5.2 mAh/g。圖3中所 顯示的是用MX25石墨制備電池的閉合電路電壓對時間的圖。為了評 估電池的運行時間，各電池以1000 mA的速度放電60秒，然后令其 靜止5秒。在5秒靜止時間結(jié)束時電池再次以1000 mA的速度放電 60秒，然后令其靜止5秒。重復該放電方案直到電池的閉合電路電壓 下降到0.9伏以下。由表面氧化為0.5 mAh/g的百分之百"原樣"MX25 石墨制備的電池的;汶電曲線由曲線100表示。由^f又包括經(jīng)處理使表面 氧化增加到5.7 mAh/g的石墨的電池繪制的放電曲線由曲線102表示。 在l.OV斷開，它是許多高消耗裝置的有效終點，本發(fā)明的電池提供 了比未采用表面氧化的石墨的電池約多21%的運行時間。圖4中所示 的是僅用稱為KS-44石墨制備的電池的閉合電路電壓對時間的另 一個 圖。各電池按上述放電試驗放電。放電曲線104表示僅含"原樣"使用 并且因此未經(jīng)處理使表面氧化增加的石墨的電池。放電曲線106表示 僅含經(jīng)處理使表面氧化增加到5.2 mAh/g的石墨的電池。在1 .OV斷開， 本發(fā)明的電池提供了比采用未處理的石墨的電池約多18%的運行時 間。很清楚，在高速放電試驗中，本發(fā)明的電池比除了采用部分氧化 的石墨以外而其他構造相同的電池提供了更長的運行時間。以下方法可用于制備本發(fā)明的電池?，F(xiàn)在來看圖5，步驟108表 示提供一定量的粒狀石墨。石墨可以是天然的或合成的、膨脹性的或 非膨脹性的。優(yōu)選，石墨應形成自由流動的粉末。在步驟110中，將 石墨的表面氧化以減少石墨的疏水性。優(yōu)選，石墨的表面氧化在1.5 mAh/g-6.0 mAh/g之間。在步驟112中，將表面氧化的石墨與電化學活性材料，例如二氧化錳混合，從而生成混合物。然后將表面氧化的 石墨與電化學活性材料的混合物與第二電極、它們之間的分離器、電 解質(zhì)和密封組件裝配在一起形成電化學電池。雖然表面氧化的最佳值 可隨石墨的類型、電解質(zhì)中氪氧化鉀的百分比和所期望的電池運行時 間變化，但是應將石墨部分氧化到改善氫氧化鉀水溶液電解質(zhì)擴散到 電池第 一 電極中包括的表面氧化的石墨和電化學活性材料的混合物 中的能力所必需的程度。如果電化學活性材料是二氧化錳，那么二氧化錳與表面氧化的石墨的重量比在10: 1-20: 1之間。上述描述認為僅是優(yōu)選實施方案的說明。對本領域技術人員和對 制備或使用本發(fā)明的那些人來講，將存在本發(fā)明的修改。因此，應理 解，附圖和上面的描述中所示實施方案僅為了舉例說明的目的并無意 限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍由權利要求根據(jù)專利法的原則，包 括等同原則的解釋限定。
權利要求
1.一種密封的電化學電池，所述電池包括將第一電極、第二電極、置于所述第一和第二電極之間的分離器和與所述電極和分離器接觸的含水電解質(zhì)裝在一起的容器，其中所述第一電極包含電化學活性材料和石墨的混合物，在與所述活性材料混合之前，所述石墨的表面氧化基于所述石墨重量計為1.5-6.0mAhr/g。
2. 權利要求l的電化學電池，其中所述石墨的表面氧化為2.0-6.0 mAhr/g。
3. 權利要求1的電化學電池，其中所述石墨的表面氧化為3.4-4.5 mAhr/g。
4. 權利要求l的電化學電池，其中所述石墨是非膨脹性石墨。
5. 權利要求4的電化學電池，其中所述非膨脹性石墨是天然石更
6. 權利要求4的電化學電池，其中所述非膨脹性石墨是合成石墨。
7. 權利要求6的電化學電池，其中所述石墨是膨脹性石墨。
8. 權利要求7的電化學電池，其中所述膨脹性石墨是天然石墨。
9. 權利要求7的電化學電池，其中所述膨脹性石墨是合成石墨。
10. 權利要求1的電化學電池，其中所述石墨包含第一部分和第 二部分，所述第一部分的表面氧化在1.5 mAhr/g-6.0 mAhr/g之間，且 所述第二部分的表面氧化小于1.5mAhr/g。
11. 權利要求1的電化學電池，其中所述電化學活性材料包含二 氧化錳。
12. 權利要求U的電化學電池，其中所述電化學活性材料還包含 至少一種選自羥基氧化鎳、氧化銀和氧化銅的化合物。
13. 權利要求l的電化學電池，其中所述第一電極中的電化學活 性材料與石墨的重量比在10: 1-20: 1之間。
14. 權利要求13的電化學電池，其中所述重量比在10: 1-15: 1之間。
15. —種組裝電化學電池的方法，所述方法包括步驟(a) 提供一定量的粒狀石墨；(b) 使所述石墨表面部分氧化，其中該表面氧化在1.5-6.0 mAh/g 之間；(c) 將所述氧化的石墨與電化學活性材料混合形成導電混合物；及(d) 將所述混合物組裝到容器中，該容器包含第二電極、置于所 述第一電極之間的分離器、置于所述第一和笫二電極之間的分離器、 電解質(zhì)及密封組件。
16. 權利要求15的方法，其中所述電化學活性材料為二氧化錳及 二氧化錳與部分氧化的石墨的重量比在10: 1-20: 1之間。
17. 權利要求16的方法，其中所述比率在10: 1-15: 1之間。
18. 權利要求15的方法，其中在步驟(b)之前，將所述量的石墨 分成至少第一部分和第二部分，并且在步驟(b)中，僅將石墨的第一部分部分氧化從而提供部分氧化的第 一部分和非氧化的第二部分，和在 步驟(c)中，將部分氧化的石墨的所述笫 一部分與所述非氧化的第二部 分和所述電化學活性材料混合形成所述混合物。
19. 權利要求18的方法，其中石墨的所述第一部分的部分氧化在 1.5 mAhr/g-6.0 mAhr/g之間，且石墨的所述第二部分的表面氧化小于 1.5 mAhr/g。
20. 權利要求18的方法，其中石墨的所述笫 一部分占石墨總重量 的至少20%重量。
21. 權利要求18的方法，其中石墨的所述第一部分占石墨總重量 的至少40%重量。
全文摘要
具有含水電解質(zhì)和電極的電化學電池，該電極具有與電化學活性材料混合的部分氧化的石墨。將石墨表面在特定的范圍內(nèi)氧化以提高含水電解質(zhì)擴散到電極中的能力。將活性材料與石墨的重量比最大化以改善在高消耗試驗中的性能。
文檔編號H01M2/02GK101258628SQ200680032399
公開日2008年9月3日 申請日期2006年6月28日 優(yōu)先權日2005年7月7日
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