專利名稱：鋁電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有含鋁的負(fù)極、或含鋁合金的負(fù)極、或含鋁及鋁合金的負(fù)極和電解液的一次電極，特別是涉及改進(jìn)了電解液的一次電池。
現(xiàn)在，作為便攜裝置的一次電池，廣泛采用錳電池及堿性電池。錳電池及堿性電池具有由鋅制成的負(fù)極及含二氧化錳的正極，且電動(dòng)勢(shì)為1.5V。隨著便攜式裝置的發(fā)展，希望這種一次電池能做到電壓高、容量大而且重量輕。
負(fù)極使用鋁的一次電池，由于比負(fù)極使用鋅的一次電極，有可能實(shí)現(xiàn)大容量，因而一直以來在不斷地研究。在美國專利公報(bào)2838591號(hào)中公開了一種鋁電池，它具有含二氧化錳的正極、由鋁制成的負(fù)極及氯化鋁的弱酸性水溶液。
但是，該鋁電池由于其電解液與負(fù)極的反應(yīng)性存在問題，因此不能得到高電壓，自放電嚴(yán)重，氫的產(chǎn)生量多，另外容量小。
本發(fā)明的目的在于提供電壓高、容量大、重量輕的一次電池。
本發(fā)明的第一種鋁電池具有正極、含有選自鋁金屬及鋁合金中的一種以上活性物質(zhì)的負(fù)極、含有選自硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子及鹵素離子的電解液。
本發(fā)明的第二種鋁電池具有正極、含有選自鋁金屬及鋁合金的一種以上活性的負(fù)極、含有選自硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子、鹵素離子及鋁離子的電解液。
本發(fā)明的第三種鋁電池具有包含正極合劑及與上述正極合劑接觸、并含有選自鎢、鉬、鉛、氮化鈦及碳物質(zhì)中的一種以上導(dǎo)電性成分的正極集電體的正極、含有選自鋁金屬及鋁合金中的一種以上活性物質(zhì)的負(fù)極、含有選自硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子及鹵素離子的電解液。
本發(fā)明的第4種鋁電池具有包含正極合劑及與上述正極合劑接觸、并含有選自鎢、鉬、鉛、氮化鈦及碳物質(zhì)中的一種以上導(dǎo)電性成分的正極集電體的正極、含有選自鋁金屬及鋁合金中的一種以上活性物質(zhì)的負(fù)極、
含有選自硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子、鹵素離子及鋁離子的電解液。
本發(fā)明的第五種鋁電池具有至少內(nèi)表面由樹脂形成的外包裝件、裝在上述外包裝件內(nèi)的正極、裝在上述外包裝件內(nèi)的含有選自鋁金屬及鋁合金中的一種以上活性物質(zhì)的負(fù)極、裝在上述外包裝件內(nèi)的含有選自硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子及鹵素離子的電解液。
本發(fā)明的第六種鋁電池具有至少內(nèi)表面由樹脂形成的外包裝件、裝在上述外包裝件內(nèi)的起正極集電體作用的正極容器、裝在上述正極容器內(nèi)的正極合劑、配置在上述正極合劑上的隔片、配置在上述隔片上的含有選自鋁金屬及鋁合金中的一種以上活性物質(zhì)的負(fù)極、至少浸潤(rùn)于隔片中并含有選自硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子及鹵素離子的電解液。
本發(fā)明的第七種鋁電池具有至少內(nèi)表面由樹脂形成的外包裝件、裝在上述外包裝件內(nèi)的正極、裝在上述外包裝件內(nèi)的含有選自鋁金屬及鋁合金中的一種以上活性物質(zhì)的負(fù)極、裝在上述外包裝件內(nèi)的含有選自硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子、鹵素離子及鋁離子的電解液。
本發(fā)明的第八種鋁電池具有至少內(nèi)表面由樹脂形成的外包裝件、裝在上述外包裝件內(nèi)的起正極集電體作用的正極容器、裝在上述正極宣傳品內(nèi)的正極合劑、配置在上述正極合劑上的隔片、配置在上述隔片上的含有選自鋁金屬及鋁合金中的一種以上活性物質(zhì)的負(fù)極、
至少浸潤(rùn)于隔片中并含有選自硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子、鹵素離子及鋁離子的電解液。
本發(fā)明的第9種鋁電池具有包含正極合劑及與上述正極合劑接觸、并含有選自鎢、鉬、鉛、氮化鈦中的一種以上導(dǎo)電性成分的正極集電體的正極、含有選自鋁金屬及鋁合金中的一種以上活性物質(zhì)的負(fù)極、含有選自硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子及鹵素離子的電解液。
本發(fā)明的第10種鋁電池具有包含正極合劑及與上述正極合劑接觸、并含有碳物質(zhì)的正極集電體的正極、含有選自鋁金屬及鋁合金中的一種以上活性物質(zhì)的負(fù)極、含有選自硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子及鹵素離子的電解液。
本發(fā)明的第11種鋁電池具有包含正極合劑及與上述正極合劑接觸、并含有選自鎢、鉬、鉛、氮化鈦中的一種以上導(dǎo)電性成分的正極集電體的正極、含有選自鋁金屬及鋁合金中的一種以上活性物質(zhì)的負(fù)極、含有選自硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子、鹵素離子和鋁離子的電解液。
本發(fā)明的第12種鋁電池具有包含正極合劑及與上述正極合劑接觸、并含有碳我物質(zhì)的正極集電體的正極、含有選自鋁金屬及鋁合金中的一種以上活性物質(zhì)的負(fù)極、含有選自硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子、鹵素離子和鋁離子的電解液。


圖1是本發(fā)明鋁電池一實(shí)例的鈕扣型鋁電池的剖面圖。
圖2是本發(fā)明鋁電池一實(shí)例的圓柱型鋁電池的部分剖面圖。
本發(fā)明的第1種鋁電池具有正極、含有選自鋁金屬及鋁合金中的一種以上活性物質(zhì)的負(fù)極、含有選自硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子第1離子和鹵素離子的電解液。
首先，對(duì)作為本發(fā)明第1種鋁電池一實(shí)例的第Ⅰ鋁電池進(jìn)行說明。
該第Ⅰ鋁電池具有實(shí)質(zhì)上由鋁金屬或鋁合金構(gòu)成的兼作為負(fù)極的容器、裝在上述負(fù)極容器內(nèi)的正極、配置在上述負(fù)極容器與上述正極之間的隔片、含有選自硫酸離子及硝酸離子的至少一種第1離子、鹵素離子并至少保持于上述隔片中的電解液A、借助絕緣墊片而配置在上述負(fù)極容器開口處的兼作為正極端子的封口板。
下面說明兼作為負(fù)極的容器、正極及隔片。(1)兼作為負(fù)極的容器鋁金屬的純度宜在99.5％以上。若純度小于99.5％，則由于容器容易受電解液腐蝕，容器有點(diǎn)蝕之虞。純度的更佳范圍是在99.9％以上。
鋁金屬中可以有作為雜質(zhì)的選自Fe、Ni及Cu中的至少一種過渡金屬元素。但鋁金屬中的上述至少一種過渡金屬元素的含量最好是每種過渡金屬元素的含量在0～500ppm的范圍內(nèi)。例如，當(dāng)鋁金屬中含有Fe、Ni及Cu時(shí)，最好使Fe含量在500ppm以下，使Ni含量在500ppm以下，并使Cu含量在500ppm以下。若鋁金屬中各過渡金屬元素的含量超過500ppm，則由于容器腐蝕反應(yīng)的發(fā)展，存在自放電增加、電池容量下降之虞。鋁金屬中雜質(zhì)量的更佳范圍是鋁金屬中所含每種過渡金屬元素都在0～100ppm的范圍內(nèi)。
鋁合金例如可以是含有選自Mn、Cr、Sn、Ca、Mg、Pb、Si、In及Zn中的至少一種元素和Al的合金等。其中，以含有Al及Zn的合金、含有Al、Mg及Cr的合金為佳。
鋁金屬中可以有作為雜質(zhì)的選自Fe、Ni及Cu中的至少一種過渡金屬元素。但鋁金屬中的上述至少一種過渡金屬元素的含量最好設(shè)定為每種過渡金屬元素的含量在0～500ppm的范圍內(nèi)。例如，當(dāng)鋁金屬中含有Fe及Cu時(shí)，最好使Fe含量在500ppm以下并使Cu含量在500ppm以下。若鋁金屬中各過渡金屬元素的含量超過500ppm，則由于容器腐蝕反應(yīng)的發(fā)展，存在自放電增加、電池容量下降之虞。鋁金屬中雜質(zhì)量的更佳范圍是鋁金屬中所含每種過渡金屬元素都在0～100ppm的范圍內(nèi)。
鋁金屬中的雜質(zhì)量及鋁合金中的雜質(zhì)量分別用ICP(電感耦合等離子體)質(zhì)譜分析法(inductively coupled plasma mass spectrometry)或ICP光譜分析法(inductively coupled plasma atomic emission spectrometry)測(cè)定。(2)正極該正極包含含有活性物質(zhì)的正極合劑及與上述正極合劑電接觸的正極集電體。
作為上述正極活性質(zhì)，可以舉例有金屬氧化物、金屬硫化物、導(dǎo)電性聚合物等。作為上述金屬氧化物，可以舉例有二氧化錳、二氧化鉛、氫氧化鎳(NiOOH或Ni(OH)2)、氧化銀、氧化鐵(如FeO、Fe2O3、FeOx(x＞1.5)等)等。作為上述金屬硫化物，可以舉例有硫化鐵、硫化鎳等。作為上述導(dǎo)電性聚合物，可以舉例有聚苯胺、聚吡咯、有機(jī)硫化合物(如二硫化物、硫等)等。其中，以電解二氧化錳為佳。
上述正極合劑最好還含有導(dǎo)電劑。作為上述導(dǎo)電劑，可以舉例有石墨、乙炔黑、碳黑等。上述正極合劑中的導(dǎo)電劑含量最好在5～20重量％的范圍內(nèi)。
上述正極合劑例如通過將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘合劑混合后加壓成形為片狀而制成。
作為上述粘合劑，可以舉例有聚四氟乙烯。
上述正極集電體最好由含有選自鎢、鉬、鉛及氮化鈦中的一種以上導(dǎo)電性成分的薄片或含有碳物質(zhì)的薄片構(gòu)成。各薄片可以是多孔薄片或無孔薄片。在含有選自鎢、鋁及鉛的兩種以上導(dǎo)電性成分的薄片中，各導(dǎo)電性成分可以以單體金屬的狀態(tài)存在，但含有選自鎢、鉬及鉛的兩種以上元素的合金也可以內(nèi)含于薄片中。另外，含有氮化鈦的正極集電體例如可以是表面用氮化鈦包覆或鍍層的鎳板等金屬板、或氮化鈦薄片等。特別是在正極集電體中，以含有選自鎢及鉬的至少一種金屬的薄片、含有碳物質(zhì)的薄片為佳。
當(dāng)上述正極集電體在含有選自鎢、鉬、鉛及氮化鈦中的一種以上導(dǎo)電性成分時(shí)，集電體中的導(dǎo)電性成分的含量宜在99重量％以上，更好地是在99.9重量％以上。
含有碳物質(zhì)的正極集電體例如通過將碳物質(zhì)粉末及粘合劑混合后加壓成形為片狀而制成。
上述正極集電體的厚度最好在10～200μm的范圍內(nèi)。
作為上述碳物質(zhì)粉末，可以舉例有石墨粉末、碳素纖維等。
上述正極集電體中的碳物質(zhì)含量宜在80重量％以上，更好地是在90重量％以上。(3)隔片作為該隔片，可以舉例有牛皮紙、合成纖維薄片、天然纖維薄片、無紡布、玻璃纖維薄片、聚烯烴多孔膜等。
隔片厚度宜在10～200μm的范圍內(nèi)。
下面說明作為本發(fā)明第1種鋁電池另一實(shí)例的第Ⅱ鋁電池。
該第Ⅱ鋁電池具有含有選自鋁金屬及鋁合金中的一種以上活性物質(zhì)的負(fù)極、圍繞上述負(fù)極而配置的正極、配置在上述負(fù)極與上述正極之間的隔片、含有選自硫酸離子及硝酸離子的至少一種第1離子、鹵素離子并至少浸潤(rùn)于上述隔片中的電解液A、裝有具有上述負(fù)極、正極、隔片和電解液A的發(fā)電要素且至少其內(nèi)表面由樹脂形成的外包裝件。
上述正極及隔片例如可以與上述第Ⅰ鋁電池中所述的相同。
下面對(duì)負(fù)極及外包裝件進(jìn)行說明。(4)負(fù)極該負(fù)極包含含有選自鋁金屬粉末及鋁合金粉末的一種以上活性物質(zhì)粉末、增粘劑及電解液A的負(fù)極凝膠和至少一部分與該凝膠接觸的集電體。
鋁金屬的純度宜在99.5％以上。若純度小于99.5％，則負(fù)極容易受電解液腐蝕，自放電有增大之虞。純度更好地是在99.9％以上。
鋁金屬中可以有作為雜質(zhì)的選自Fe、Ni及Cu中的至少一種過渡金屬元素。但鋁金屬中的上述至少一種過渡金屬元素的含量最好為每種過渡金屬元素的含量在0～500ppm的范圍內(nèi)。若鋁金屬中各過渡金屬元素的含量超過500ppm，則由于容器腐蝕反應(yīng)的發(fā)展，存在自放電增加、電池容量下降之虞。鋁金屬中雜質(zhì)量的更佳范圍是鋁金屬中所含每種過渡金屬元素都在0～100ppm的范圍內(nèi)。
作為鋁合金，可以舉例有含有選自Mn、Cr、Sn、Ca、Mg、Pb、Si、In及Zn中的至少一種元素與Al的合金等。其中，以含有Al及Zn的合金、含有Al、Mg及Cr的合金為佳。
鋁金屬中可以有作為雜質(zhì)的選自Fe、Ni及Cu中的至少一種過渡金屬元素。但鋁金屬中的上述至少一種過渡金屬元素的含量最好為每種過渡金屬元素的含量在0～500ppm的范圍內(nèi)。若鋁金屬中各過渡金屬元素的含量超過500ppm，則由于容器腐蝕反應(yīng)的發(fā)展，存在自放電增加、電池容量下降之虞。鋁金屬中雜質(zhì)量的更佳范圍是鋁金屬中所含每種過渡金屬元素都在0～100ppm的范圍內(nèi)。
鋁金屬中的雜質(zhì)量及鋁合金中的雜質(zhì)量分別用ICP質(zhì)譜分析法或ICP光譜分析法測(cè)定。
粉末的平均粒徑最好在0.01～3mm的范圍內(nèi)。
作為上述增粘劑，可以舉例有羧甲基纖維素、淀粉、無水硅酸(SiO2)等。
上述集電體例如可以由不銹鋼、鎳、碳物質(zhì)形成。(5)外包裝件外包裝件可以僅用樹脂或用包含樹脂層及金屬層的多層薄片形成。
形成外包裝件內(nèi)表面的樹脂最好由選自聚烯烴樹脂、丙烯腈/苯乙烯(AS)樹脂、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯(ABS)樹脂及乙烯/丙烯共聚物中的至少一種樹脂構(gòu)成。其中，優(yōu)選聚烯烴樹脂。
外包裝件的厚度最好在0.5mm以下。
下面對(duì)在上述第Ⅰ及第Ⅱ鋁電池中使用的電解液A進(jìn)行說明。(6)電解液A該電解液A在未裝入電池之前的狀態(tài)是不含鋁離子的。但該電解液A裝入鋁電池中開始放電后，則電解液A多少會(huì)使負(fù)極溶解，由此，在電解液A中存在鋁離子。電解液A中的鋁離子濃度隨著放電的進(jìn)行而增加。另外，即使在開始放電之前，有時(shí)會(huì)由于自放電而使負(fù)極在電解液A中溶解，從而在電解液A中有時(shí)會(huì)存在鋁離子。在放電開始前或放電開始后的鋁電池中，電解液A中的鋁離子濃度低于0.01M/L。
鋁離子例如可以作為與水分子溶劑化狀態(tài)的Al(H2O)63+或者作為Al6(OH)153+、Al(OH)4-等鋁配位離子存在于電解液中。
這里所述的鋁離子濃度，不是指鋁的水合離子濃度或鋁的配位離子濃度，而是指僅以鋁原子為對(duì)象而計(jì)算出的濃度。(A)第1離子該第1離子由選自硫酸離子及硝酸離子的至少一種構(gòu)成。可以同時(shí)使用硫酸離子及硝酸離子作為第1離子。
第1離子的濃度宜在0.05～10M/L的范圍內(nèi)。其理由是，若第1離子濃度小于0.01M/L，則不僅電導(dǎo)率有可能減小，而且存在負(fù)極表面上的覆膜形成不充分、自放電加快之虞。而若第1離子濃度超過10M/L，則存在負(fù)極表面的覆膜生長(zhǎng)顯著、負(fù)極的表面電阻增大、難以得到高電壓之虞。第1離子濃度的更佳范圍是0.2～10M/L,0.5～5M/L尤佳。
作為提供硫酸離子的鹽，可以舉例有硫酸、硫酸鋁、硫酸鈉、硫酸銨等。
作為提供硝酸離子的鹽，可以舉例有硝酸、硝酸鋁、硝酸鈉、硝酸銨等。(B)鹵素離子該鹵素離子可以是選自氟離子、氯離子、溴離子及碘離子的至少一種離子。其中，較好的是，由選自氯離子、溴離子及碘離子的至少一種離子構(gòu)成。最好由氯離子構(gòu)成。
鹵素離子的濃度宜在0.01～6M/L的范圍內(nèi)。其理由是，若鹵素離子濃度小于0.01M/L，則不僅電導(dǎo)率有可能減小，而且存在負(fù)極表面形成的覆膜對(duì)電解液的溶解量降低、在負(fù)極表面殘留較厚的覆膜、難以得到高電壓之虞。而若鹵素離子濃度超過6M/L，則負(fù)極容器的點(diǎn)蝕或負(fù)極的腐蝕變得顯著、自放電增加之虞。鹵素離子濃度的更佳范圍是0.05～1M/L。
作為提供鹵素離子的鹽，可以舉例有鹵化鋁及鹵化堿等。(C)銨離子該電解液A最好還含有一種以上的銨離子。這里，銨離子是指具有下述化學(xué)式Ⅰ表示的骨架的正離子。具體地可以舉出有NH4+、(CH3)4N+、(C2H5)4N+等。 銨離子的濃度宜在0.01～6M/L的范圍內(nèi)。使銨離子的濃度處于上述范圍內(nèi)，可大幅度降低正極的極化、提高正極的利用率，從而可提高容量并能改善電壓平穩(wěn)性。銨離子濃度的更佳范圍是0.01～2M/L。
作為提供銨離子的鹽，可以舉例有硫酸銨、氯化銨、氯化四乙銨、氯化四甲銨。
該電解液A最好還含有一種以上的堿金屬離子。其中最好是選自Li+、Na+及K+的至少一種堿金屬離子。在含有第1離子及鹵素離子的電解液中添加堿金屬離子，可促進(jìn)正極反應(yīng)，從而能夠進(jìn)一步提高電壓及容量。
電解液A的pH值宜在-2～3的范圍內(nèi)。其理由是，若pH小于-2，則存在負(fù)極容易被電解液腐蝕、自放電加快之虞。而若pH超過3，則存在電解液電導(dǎo)率下降、難以得到大容量及高電壓。電解液A的pH值的更佳范圍是-1.5～1。
該電解液A通過將作為所需鹽溶解于水中而配制。為液體狀。也可以用含有電解液A的凝膠狀電解質(zhì)代替該電解液A。凝膠狀電解質(zhì)例如可以通過將羧甲基纖維素、淀粉等高分子或無水硅酸與電解液A混合而配制。
下面對(duì)第2種鋁電池進(jìn)行說明。
該第2種鋁電池具有正極、含有選自鋁金屬及鋁合金的至少一種活性物質(zhì)的負(fù)極、含有選自硫酸離子及硝酸離子的至少一種的第1離子、鹵素離子及鋁離子的電解液B。
該第2種鋁電池規(guī)定的狀態(tài)有下述三種。
(1)上述第1種鋁電池的電動(dòng)勢(shì)為1.7V以上的狀態(tài)。
(2)在上述第1種鋁電池中出現(xiàn)放電、電動(dòng)勢(shì)小于1.7V的狀態(tài)。放電可以以間歇放電、連續(xù)放電、重負(fù)載放電、中負(fù)載放電、輕負(fù)載放電等任何方法進(jìn)行，另外，也可以是部分放電或完全放電，不管放電量的大小。
(3)電池裝配前在電解液中存在鋁離子的電池。
下面對(duì)足條件(3)的第Ⅲ及第Ⅳ鋁電池進(jìn)行說明本發(fā)明的第Ⅲ鋁電池具有實(shí)質(zhì)上上由鋁金屬或鋁合金構(gòu)成的兼作為負(fù)極的容器、裝在上述負(fù)極容器內(nèi)的正極、配置在上述負(fù)極容器與上述正極之間的隔片、含有選自硫酸離子及硝酸離子的至少一種第1離子、素離子、離子并至少包含上述隔片中的電解液B、借助絕緣墊片而配置在上述負(fù)極容器開口處的兼作為正極端子的封口板。
兼作為負(fù)極的容器、正極及隔片例如可以與上述第1種鋁電池中所述的相同。
下面對(duì)第Ⅳ鋁電池進(jìn)行說明。
該第Ⅳ鋁電池具有含有選自鋁金屬及鋁合金中的一種以上活性物質(zhì)的負(fù)極、圍繞上述負(fù)極而配置的正極、配置在上述負(fù)極與上述正極之間的隔片、含有選自硫酸離子及硝酸離子的至少一種第1離子、鹵素離子、鋁離子并至少包含上述隔片中的電解液B、裝有具有上述負(fù)極、正極、隔片及電解液B的發(fā)電要素并具有樹脂內(nèi)表面的外包裝件。
正極及隔片例如可以與在上述第Ⅰ鋁電池中所述的相同。另外，外包裝件例如可以與在上述第Ⅱ鋁電池中所述的相同。此外，除了用電解液B代替電解液A以外，負(fù)極例如可以與在上述第Ⅱ鋁電池中所述的相同。
下面對(duì)上述第Ⅲ及第Ⅳ鋁電池中使用的電解液B進(jìn)行說明。(7)電解液B該電解液B在裝入電池之前就含有鋁離子。(a)鋁離子鋁離子例如可以作為與水分子溶劑化狀態(tài)的Al(H2O)63+或者作為Al6(OH)153+、Al(OH4)-等鋁配位離子存在于電解液中。
鋁離子的濃度宜在0.01～2M/L的范圍內(nèi)。使鋁離子預(yù)先存在于電解液中，可以產(chǎn)生共同離子效應(yīng)，從而可以進(jìn)一步抑制因電解液而產(chǎn)生的負(fù)極腐蝕。但若鋁離子濃度小于0.01M/L，則難以產(chǎn)生共同離子效應(yīng)。而若鋁離子濃度超過2M/L，則存在電解液的電導(dǎo)率下降、難以得到大容量及高電壓之虞。鋁離子濃度的更佳范圍是0.1～1M/L。
這里，鋁離子濃度不是指以鋁的水合離子或鋁的配位離子為對(duì)象而計(jì)算出的濃度，而是指僅以鋁原子作為對(duì)象而計(jì)算出的濃度。
作為提供鋁離子的鹽，可以舉例有鹵化鋁。(b)第1離子該第1離子由選自硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子構(gòu)成?？梢酝瑫r(shí)使用硫酸離子及硝酸離子作為第1離子。
第1離子的濃度根據(jù)與在上述電解液A中說明的同樣理由，宜在0.05～10M/L的范圍內(nèi)，更好地為0.2～10M/L，最好為0.5～5M/L。
作為提供硫酸離子的鹽及提供硫酸離子的鹽，可以舉出有與在上述電解液A中說明的同樣的鹽。(c)鹵素離子該鹵素離子可以是選自氟離子、氯離子、溴離子及碘離子的至少一種離子。其中，較好的是，由選自氯離子、溴離子及碘離子的至少一種離子構(gòu)成。最好由氯離子構(gòu)成。
鹵素離子的濃度根據(jù)與在上述電解液A中說明的同樣理由，宜在0.01～6M/L的范圍內(nèi)，較好地為0.05～1M/L。
作為提供鹵素離子的鹽，可以舉出有與在上述電解液A中說明的同樣的鹽。(d)銨離子該電解液B最好還含有一種以上的銨離子。這里，銨離子是指具有上述化學(xué)式1表示的骨架的正離子。具體地可以舉出有與在上述電解液A中說明的同樣的銨離子。
銨離子的濃度根據(jù)與在上述電解液A中說明的同樣理由，宜在0.01～6M/L的范圍內(nèi)，更好地為0.01～2M/L。
作為提供銨離子的鹽，可以舉出有與在上述電解液A中說明的同樣的鹽。
該電解液B最好還含有一種以上的堿金屬離子，其中，最好是選自Li+、Na+及K+的至少一種堿金屬離子。在含有第1離子、鹵素離子及鋁離子的電解液中添加堿金屬離子，可促進(jìn)正極反應(yīng)，從而能夠進(jìn)一步提高電壓及容量。
電解液的pH根據(jù)與在上述電解液A中說明的同樣理由，宜在-2～3的范圍內(nèi)。更佳范圍是-1.5～1。
該電解液B通過將所需鹽溶解于水中而配制，為液體狀態(tài)。也可以使用含有電解液B的凝膠狀電解質(zhì)代替該電解液B。凝膠狀電解質(zhì)例如可以通過將羧甲基纖維素、淀粉等高分子或無水硅酸與電解液B混合而配制。
將上述第Ⅰ鋁電池及第Ⅲ鋁電池的一實(shí)例示于圖1。
即在實(shí)質(zhì)上由鋁金屬或鋁合金構(gòu)成的兼作為負(fù)極的有底圓柱狀容器1中裝有隔片2。在上述負(fù)極容器1內(nèi)的隔片2上裝有片狀正極合劑3。圓盤狀正極集電體4層疊在上述正極合劑3上。電解液A或電解液B浸潤(rùn)于上述正極合劑3及上述隔片2中。有底圓柱狀金屬正極封口板5借助環(huán)狀絕緣墊片6而鉚接固定在上述負(fù)極容器1上。
在上述第Ⅰ及第Ⅲ鋁電池中，還可在負(fù)極容器中裝入負(fù)極合劑。在這種情況下，將負(fù)極合劑、隔片、正極合劑及正極集電體依次裝入負(fù)極容器內(nèi)。負(fù)極合劑例如通過將選自鋁金屬粉末及鋁合金粉末的一種以上的粉末加壓成形為片狀而制成。鋁金屬及鋁合金可以與在上述(1)的負(fù)極容器一項(xiàng)中說明的相同。另外，粉末的平均粒徑最好在0.01～3mm的范圍內(nèi)。具有負(fù)極容器及負(fù)極合劑的鋁電池可同時(shí)使用鋁金屬及鋁合金作為負(fù)極活性物質(zhì)。
將上述第Ⅱ及第Ⅳ鋁電池的一實(shí)例示于圖2。
即，圖2所示結(jié)構(gòu)的鋁電池具有由正極、負(fù)極、隔片及電解液組成的發(fā)電要素和裝有上述發(fā)電要素的密閉容器。密閉容器具有外包裝件15以及用粘合性的絕緣材料16固定在上述外包裝件15下端、起負(fù)極端子板作用的底板7。
負(fù)極端子板7上焊有棒狀負(fù)極集電體8。負(fù)極封口板9插在上述負(fù)極集電體8的下部。有底圓柱形隔片10在上述封口板9上圍繞上述負(fù)極集電體8而配置。負(fù)極凝膠11充填在由上述隔片10和封口板9所圍繞的空間中。圓柱狀正極合劑12配置在上述隔片10的周邊側(cè)面上。有底圓柱形的正極集電體13覆蓋了上述隔片10的上面、上述正極合劑12的上面及上述正極合劑12的周邊側(cè)面。該正極集電體13具有正極容器的功能。電解液A或電解液B浸潤(rùn)于上述負(fù)極凝膠11、上述隔片10及上述正極合劑12中。帽子形的正極端子14配置在上述正極集電體13的上面。外包裝件15為有底圓柱形，其端部向里彎曲，底部開有孔18，該外包裝件15覆蓋上述正極集電體13的周邊側(cè)面，且其底部?jī)?nèi)表面用粘合性的絕緣材料粘接在上述正極端子14的周邊，其下部的彎曲部分用粘合性的絕緣材料16粘接在上述負(fù)極端子板7的周邊。上述粘合性的絕緣材料例如可以是焦油、瀝青等。上述外包裝件15至少其內(nèi)表面由樹脂形成。例如由金屬箔制成的外包裝管17覆蓋上述外包裝件16。
上面詳細(xì)描述的本發(fā)明的鋁電池具有正極、含有選自鋁金屬及鋁合金中的一種以上活性物質(zhì)的負(fù)極、含有選自硫酸離子及硝酸離子的至少一種第1離子、鹵素離子的電解液。
這樣的鋁電池能夠提高電動(dòng)勢(shì)及容量。另外，該電池由于其負(fù)極是鋁金屬或鋁合金的，重量輕，因此與負(fù)極為鋅的電池相比，可減輕電池的重量。
即，本發(fā)明者經(jīng)過深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在含有鹵素離子的電解液中添加選自硫酸離子及硝酸離子的至少一種第1離子，可提高電解液的電導(dǎo)率，而且，由于在負(fù)極表面形成過度的以Al2O3為主體的保護(hù)膜，因此，能夠抑制負(fù)極腐蝕，即能夠抑制自放電。另外還發(fā)現(xiàn)，在同時(shí)含有該第1離子及鹵素離子的電解液中，由于鹵素離子適當(dāng)?shù)仄茐牧吮Ｗo(hù)膜，因此可使保護(hù)膜的厚度及致密性變得適度，負(fù)極能夠順利放電。鹵素離子破壞保護(hù)膜的機(jī)理尚不清楚，但推測(cè)是經(jīng)過保護(hù)膜中的Al2O3與鹵素離子反應(yīng)、生成氯化鋁、該氯化鋁水解這樣的過程，結(jié)果，保護(hù)膜溶解在電解液中。另外，由于氯化鋁離子水解而生成水分子及鹵素離子，保護(hù)膜可在破壞反應(yīng)后仍能夠?qū)㈦娊庖褐械柠u素離子濃度及水分子的量保持基本穩(wěn)定。
因而，使用同時(shí)含有第1離子及鹵素離子的電解液，(1)可抑制負(fù)極腐蝕即自放電，從而能夠減少氫產(chǎn)生量，(2)可使負(fù)極順利放電，同時(shí)(3)可提高電解液的電導(dǎo)率。由于(1)～(3)的這些結(jié)果，可以提供電壓較高(例如在1.5V以上)且容量增加的鋁電池。
在本發(fā)明的鋁電池中，將上述電解液中的第1離子濃度設(shè)定在0.05～10M/L的范圍內(nèi)，并將上述鹵素離子濃度設(shè)定在0.01～6M/L的范圍內(nèi)，可使抑制自放電與促進(jìn)負(fù)極放電的平衡最佳化，從而可進(jìn)一步提高容量和電壓。
在本發(fā)明的鋁電池中，將上述電解液的pH值設(shè)定在-2～3的范圍內(nèi)，可提高電導(dǎo)率，同時(shí)能夠使抑制自放電與促進(jìn)負(fù)極放電的平衡最佳化，從而能夠進(jìn)一步提高容量和電壓。
在本發(fā)明的鋁電池中，在上述電解液中再添加銨離子，可進(jìn)一步提高容量和電壓。
本發(fā)明的鋁電池正極可以使用正極合劑及與上述正極合劑的至少一部分接觸的正極集電體。使該正極集電體含有選自鎢、鉬、鉛及氮化鈦中的一種以上導(dǎo)電性成分或者含有碳物質(zhì)，可抑制正極集電體被電解液腐蝕，從而可提高正極的利用率，進(jìn)一步提高容量和電壓。
在本發(fā)明的鋁電池中，使上述負(fù)極的鋁純度在99.5％以上，可進(jìn)一步抑制負(fù)極腐蝕即自放電，從而能夠進(jìn)一步提高容量和電壓。
在本發(fā)明的鋁電池中，使用含有選自Mn、Cr、Sn、Ca、Mg、Pb、Si、In及Zn中的至少一種元素與Al的合金作為上述負(fù)極的鋁合金，可進(jìn)一步抑制負(fù)極腐蝕即自放電，從而能夠進(jìn)一步提高容量和電壓。
在本發(fā)明的鋁電池中，較好的是，當(dāng)鋁金屬及鋁合金分別含有選自Fe、Ni及Cu中的至少一種過渡金屬元素時(shí)，將上述鋁金屬中的至少一種過渡金屬元素含量設(shè)定為每種過渡金屬元素含量在0～500ppm之間，且上述鋁合金中的至少一種過渡金屬元素含量設(shè)定為每種過渡金屬元素含量在0～500ppm之間。這樣，可進(jìn)一步抑制負(fù)極腐蝕，從而能夠減少自放電，進(jìn)一步提高電池容量。
在本發(fā)明的鋁電池中，用樹脂形成用于裝入正極、負(fù)極及電解液的外包裝件的至少其內(nèi)表面，可避免外包裝件被電解液腐蝕，從而能夠?qū)㈦姵匦螤钭龀扇萘勘肉o扣型電池大的圓柱結(jié)構(gòu)。另外，與金屬外包裝件相比，含有樹脂成分的外包裝件重量輕、厚度小，從而可制造又薄又輕的一次電池。特別是最好使用至少一個(gè)最外層為樹脂層、厚度在0.5mm以下的層壓膜作為含有樹脂成分的外包裝件。該層壓薄膜的樹脂層成為外包裝件的內(nèi)表面。
另外，本發(fā)明的其它鋁電池具有正極、含有選自鋁金屬及鋁合金中的一種以上活性物質(zhì)的負(fù)極、含有選自硫酸離子及硝酸離子的至少一種第1離子、鹵素離子及鋁離子的電解液。
這樣的鋁電池由于其電解液中同時(shí)存在第1離子及鹵素離子，因此能夠得到上述(1)～(3)的效果。此外，在該鋁電池中，由于從電池裝配之前起電解液中就存在鋁離子，因此能夠產(chǎn)生共同離子效應(yīng)，在上述(1)～(3)的效果中，尤其能夠提高(1)的抑制自放電的效果。從而能夠得到電壓及容量進(jìn)一步提高、而且重量輕的鋁電池。
在本發(fā)明的鋁電池中，使上述電解液中的第1離子濃度在0.05～10M/L的范圍內(nèi)、鹵素離子濃度在0.01～6M/L的范圍內(nèi)，并使上述鋁離子濃度在0.01～2M/L的范圍內(nèi)，可使抑制自放電與促進(jìn)負(fù)極放電的平衡最佳化，從而能夠進(jìn)一步提高容量和電壓。
在本發(fā)明的鋁電池中，使上述電解液的pH值在-2～3范圍內(nèi)，可提高電導(dǎo)率并可使抑制自放電與促進(jìn)負(fù)極放電的平衡最佳化，從而能夠進(jìn)一步提高容量和電壓。
在本發(fā)明的鋁電池中，再在上述電解液中添加銨離子，可進(jìn)一步提高容量和電壓。
本發(fā)明的鋁電池正極可以使用正極合劑及與上述正極合劑的至少一部分接觸的正極集電體。該正極集電體含有選自鎢、鉬、鉛及氮化鈦中的一種以上導(dǎo)電性成分，或者含有碳物質(zhì)，由此，可抑制正極集電體被電解液腐蝕，從而可提高正極的利用率，進(jìn)一步提高容量和電壓。
在本發(fā)明的鋁電池中，使上述負(fù)極的鋁金屬純度在99.5％以上，可進(jìn)一步抑制負(fù)極腐蝕即自放電，從而能夠進(jìn)一步提高容量和電壓。
在本發(fā)明的鋁電池中，使用含有選自Mn、Cr、Sn、Ca、Mg、Pb、Si、In及Zn中的至少一種元素與Al的合金作為上述負(fù)極的鋁合金，可進(jìn)一步抑制負(fù)極腐蝕即自放電，從而能夠進(jìn)一步提高容量和電壓。
在本發(fā)明的鋁電池中，較好的是，當(dāng)鋁金屬及鋁合金分別含有選自Fe、Ni及Cu中的至少一種過渡金屬元素時(shí)，將上述鋁金屬中的至少一種過渡金屬元素含量設(shè)定為每種過渡金屬元素含量在0～500ppm之間，且上述鋁合金中的至少一種過渡金屬元素含量設(shè)定為每種過渡金屬元素含量在0～500ppm之間。這樣，可進(jìn)一步抑制負(fù)極腐蝕，從而能夠減少自放電，進(jìn)一步提高電池容量。
在本發(fā)明的鋁電池中，用樹脂形成用于裝入正極、負(fù)極及電解液的外包裝件的至少其內(nèi)表面，可避免外包裝件被電解液腐蝕，從而能夠?qū)㈦姵匦螤钭龀扇萘勘肉o扣型電池大的圓柱結(jié)構(gòu)。另外，與金屬外包裝件相比，含有樹脂成分的外包裝件重量輕、厚度小，從而可制造又薄又輕的一次電池。
下面結(jié)合上述附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明。
用電解二氧化錳作為正極活性物質(zhì)，再添加10重量％的作為導(dǎo)電劑的乙炔炭黑和3重量％的作為粘合劑的聚四氟乙烯，混合后加壓成形，制成正極片。
使用厚度為100μm的由碳纖維制成的碳薄膜作為正極集電體。<電解液配制>
將氯化鋁及硫酸銨溶解于2M/L的硫酸水溶液中，使其濃度分別為0.25M/L，得到電解液。該電解液中的氯離子、硫酸離子、鋁離子及銨離子的濃度見下面的表1。<電池裝配>
準(zhǔn)備好有底圓柱形狀的板厚為0.3mm的鋁制容器。用ICP光譜分析法分析該容器所含構(gòu)成成分，結(jié)果是，鋁純度為99.99％，鋁中的Fe含量為30ppm，Ni含量為5ppm，Cu含量為10ppm。
將厚30μm的玻璃纖維薄片裝入該容器內(nèi)作為隔片，在該隔片上配置正極片，再在正極片上配置正極集電體。向容器內(nèi)注入電解液后，將有底圓柱形金屬正極封口板通過絕緣墊片鉚接固定在該容器上，由此組裝成具有上述圖1所示結(jié)構(gòu)、直徑為20mm、厚度為1.6mm的鈕扣型鋁電池。
按與上述實(shí)施例1相同的方法裝配鈕扣型鋁電池，所不同的是，使用本按與上述實(shí)施例1相同的方法裝配鈕扣型鋁電池，所不同的是，使用本按與上述實(shí)施例1相同的方法裝配鈕扣型鋁電池，所不同的是，使用本按與上述實(shí)施例1相同的方法裝配鈕扣型鋁電池，所不同的是，使用本用ICP光譜分析法分析負(fù)極容器的構(gòu)成成分，結(jié)果是，鋁合金含有Al、Mg、Cr、Fe、Ni及Cn，合金中的Mg含量為3.5％，Cr含量為0.25％，F(xiàn)e含量為100ppm，Ni含量為5ppm，Cu含量為10ppm。
按與上述實(shí)施例1相同的方法裝配鈕扣型鋁電池，所不同的是，使用本按與上述實(shí)施例1相同的方法裝配鈕扣型鋁電池，所不同的是，使用本按與上述實(shí)施例1相同的方法裝配鈕扣型鋁電池，所不同的是，使用本按與上述實(shí)施例1相同的方法裝配鈕扣型鋁電池，所不同的是，使用本按與上述實(shí)施例1相同的方法裝配鈕扣型鋁電池，所不同的是，使用本按與上述實(shí)施例1相同的方法裝配鈕扣型鋁電池，所不同的是，使用本按與上述實(shí)施例1相同的方法裝配鈕扣型鋁電池，所不同的是，使用本用實(shí)施例1～19、Ⅰ～Ⅲ及比較例1～5的電池進(jìn)行放電試驗(yàn)，以10mA使其放電至0.8V，測(cè)量電動(dòng)勢(shì)及容量，結(jié)果見下面的表3～4。另外，將實(shí)施例1～19、Ⅰ～Ⅲ及比較例1～5的電池重量一起示于表3～4。表1～2中還同時(shí)示出實(shí)施例1～19、Ⅰ～Ⅲ及比較例1～5的電解液的pH值。
表1
表2
表3
表4
由表1～4可知，由于使用了含有鹵素離子及硫酸離子的電解液，實(shí)施例1～19及Ⅰ～Ⅲ的電池的電壓及容量提高，而且重量較輕。
而使用硫酸水溶液作為電解液的比較例1的電池及使用氯化鋁水溶液作為電解液的比較例2的電池，與實(shí)施例1～19及Ⅰ～Ⅲ的電池相比，容量低。另外，使用氯化鉀水溶液作為電解液的比較例3的電池及使用硫酸銨水溶液作為電解液的比較例4的電池，與實(shí)施例1～19及Ⅰ～Ⅲ的電池相比，電壓及容量都低。另一方面，比較例5的鋅錳電池與實(shí)施例1～19及Ⅰ～Ⅲ的電池相比，不僅電壓和容量低，而且重量大。
另外，在上述放電試驗(yàn)后，將實(shí)施例15～16的電池分解，測(cè)定電解液的成分，結(jié)果是電解液中存在鋁離子。各電解液中的鋁離子濃度小于0.01M/L。
按與上述實(shí)施例1相同的方法裝配鈕扣型鋁電池，所不同的是，使用本用ICP光譜分析法分析負(fù)極容器的構(gòu)成成分，結(jié)果是，鋁合金含有Al、Mn、Mg、Fe、Ni及Cu，合金中的Mn含量為1.2％，Mg含量為1.0％，F(xiàn)e含量為50ppm，Ni含量為10ppm，Cu含量為5ppm。
按與上述實(shí)施例1相同的方法裝配鈕扣型鋁電池，所不同的是，使用本按與上述實(shí)施例1相同的方法裝配鈕扣型鋁電池，所不同的是，使用本按與上述實(shí)施例1相同的方法裝配鈕扣型鋁電池，所不同的是，使用本按與上述實(shí)施例1相同的方法裝配鈕扣型鋁電池，所不同的是，使用本按與上述實(shí)施例1相同的方法裝配鈕扣型鋁電池，所不同的是，使用本按與上述實(shí)施例1相同的方法裝配鈕扣型鋁電池，所不同的是，使用本按與上述實(shí)施例1相同的方法裝配鈕扣型鋁電池，所不同的是，使用本用實(shí)施例20～38及Ⅳ～Ⅵ的電池進(jìn)行放電試驗(yàn)，以10mA放電至0.8V，測(cè)定電動(dòng)勢(shì)及容量，結(jié)果見下面的表7～表8。另外，將實(shí)施例20～38及Ⅳ～Ⅵ的電池的重量和比較例1～5的結(jié)果也一起示于表7～表8。另外，表5～表6中還示出實(shí)施例20～38、實(shí)施例Ⅳ～Ⅵ及比較例1～5的電解液的pH值。
表5
表6
表7
表8
由表5～表8可知，由于使用了含有鹵素離子及硝酸離子的電解液，實(shí)施例20～38及Ⅳ～Ⅵ的電池的電壓及容量提高，而且重量較輕。
另外，在上述放電試驗(yàn)后，將實(shí)施例34～35的電池分解，測(cè)定電解液的成分，結(jié)果是電解液中存在鋁離子。各電解液中的鋁離子濃度小于0.01M/L。
用電解二化錳(MnO2)作為正極活性物質(zhì)，再添加10重量％的作為導(dǎo)電劑的乙炔黑和3重量％的作為粘合劑的聚四氟乙烯，混合后加壓成形為圓柱狀，制成正極合劑。
使用厚度為100μm的由碳纖維制成的碳薄膜作為正極集電體。<負(fù)極的制作>
準(zhǔn)備好鋁粉作為負(fù)極活性物質(zhì)，用ICP光譜分析法對(duì)該鋁粉進(jìn)行分析，結(jié)果是鋁的純度為99.99％，鋁中的Fe含量為20ppm，Ni含量為5ppm，Cu含量為10ppm。
將95重量％的上述鋁粉與5重量％的作為增粘劑的無水硅酸混合后，加入電解液配制成負(fù)極凝膠。
另外，準(zhǔn)備了不銹鋼制的金屬棒作為負(fù)極集電體。<電池裝配>
將圓柱狀正極合劑及厚度為30μm的玻璃纖維隔片配置在有底圓柱形正極集電體內(nèi)，在該隔片中充填負(fù)極凝膠之后，在正極合劑、隔片及負(fù)極凝膠中注入與在上述實(shí)施例1中所述的相同的電解液。接著，將負(fù)極集電體插入該負(fù)極凝膠后，用負(fù)極端子板、正極端子及聚丙烯外包裝件進(jìn)行封口處理，由此，裝配成圖2所示結(jié)構(gòu)的、直徑為14mm、總高度為50mm的圓柱型鋁電池。
根據(jù)ICP光譜分析法的分析結(jié)果，鋁合金含有Al、Cr、Zn、Fe、Ni及Cu，合金中的Cr含量為0.3％，Zn含量為0.2％，F(xiàn)e含量為5ppm，Ni含量為1ppm，Cu含量為5ppm。比較例6按與上述實(shí)施例39相同的方法裝配圓柱型鋁電池，所不同的是，使用與上述比較例1中所述的相同種類的電解液。比較例7按與上述實(shí)施例39相同的方法裝配圓柱型鋁電池，所不同的是，使用與上述比較例2中所述的相同種類的電解液。比較例8按與上述實(shí)施例39相同的方法裝配圓柱型鋁電池，所不同的是，使用與上述比較例3中所述的相同種類的電解液。比較例9按與上述實(shí)施例39相同的方法裝配圓柱型鋁電池，所不同的是，使用與上述比較例4中所述的相同種類的電解液。比較例10準(zhǔn)備好負(fù)極為鋅、電解液為1M/L的氯化鋅水溶液的鋅錳電池。
用實(shí)施例39～42及比較例6～10的電池進(jìn)行放電試驗(yàn)，以100mA放電至0.8V，測(cè)定電動(dòng)勢(shì)及容量，結(jié)果見下面的表9。表9
由表9可知，由于使用了含有鹵素離子及硫酸離子的電解液，實(shí)施例39～42及Ⅶ的電池與比較例8～10的電池相比，電壓高，另外，與比較例6～10的電池相比，容量提高。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可提高鋁電池的電壓及容量，而且具有減輕重量等明顯效果。
權(quán)利要求
1．一種鋁電池，其特征在于，具有正極、含有選自鋁金屬及鋁合金中的一種以上活性物質(zhì)的負(fù)極、含有選自硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子及鹵素離子的電解液。
2．如權(quán)利要求1所述的鋁電池，其特征在于，上述電解液中的鹵素離子的濃度在0.01～6M/L的范圍內(nèi)，上述選自硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子的濃度在0.05～10M/L的范圍內(nèi)。
3．如權(quán)利要求1所述的鋁電池，其特征在于，上述電解液中的鹵素離子的濃度在0.01～6M/L的范圍內(nèi)，上述選自硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子的濃度在0.2～10M/L的范圍內(nèi)。
4．如權(quán)利要求1所述的鋁電池，其特征在于，上述電解液的pH值在-2～3的范圍內(nèi)。
5．如權(quán)利要求1所述的鋁電池，其特征在于，上述電解液中還含有銨離子。
6．如權(quán)利要求1所述的鋁電池，其特征在于，上述鋁金屬的純度在99.5％以上。
7．如權(quán)利要求1所述的鋁電池，其特征在于，上述鋁合金含有選自Mn、Cr、Sn、Ca、Mg、Pb、Si、In及Zn中的至少一種元素及Al。
8．如權(quán)利要求1所述的鋁電池，其特征在于，上述鋁金屬及鋁合金分別含有選自Fe、Ni及Cu中的至少一種過渡金屬元素，上述鋁金屬中的至少一種過渡金屬元素的含量設(shè)定為每種過渡金屬元素含量在0～500ppm的范圍內(nèi)，且上述鋁合金中的至少一種過渡金屬元素的含量設(shè)定為每種過渡金屬元素含量在0～500ppm的范圍內(nèi)。
9．如權(quán)利要求1所述的鋁電池，其特征在于，上述鋁金屬及鋁合金分別含有選自Fe、Ni及Cu中的至少一種過渡金屬元素，上述鋁金屬中的至少一種過渡金屬元素的含量設(shè)定為每種過渡金屬元素含量在0～100ppm的范圍內(nèi)，且上述鋁合金中的至少一種過渡金屬元素的含量設(shè)定為每種過渡金屬元素含量在0～100ppm的范圍內(nèi)。
10．一種鋁電池，其特征在于，具有包含正極合劑及與上述正極合劑接觸、并含有選自鎢、鉬、鉛、氮化鈦及碳物質(zhì)中的一種以上導(dǎo)電性成分的正極集電體的正極、含有選自鋁金屬及鋁合金中的一種以上活性物質(zhì)的負(fù)極、含有選自硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子及鹵素離子的電解液。
11．一種鋁電池，其特征在于，具有至少內(nèi)表面由樹脂材料形成的外包裝件、裝在上述外包裝件內(nèi)的正極、裝在上述外包裝件內(nèi)的含有選自鋁金屬及鋁合金中的一種以上活性物質(zhì)的負(fù)極、裝在上述外包裝件內(nèi)的含有選自硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子及鹵素離子的電解液。
12．如權(quán)利要求11所述的鋁電池，其特征在于，上述樹脂材料含有選自聚烯烴樹脂、丙烯腈-苯乙烯樹脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂及乙烯-丙烯共聚物中的至少一種樹脂。
13．一種鋁電池，其特征在于，具有正極、含有選自鋁金屬及鋁合金中的一種以上活性物質(zhì)的負(fù)極、含有選自硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子、鹵素離子及鋁離子的電解液。
14．如權(quán)利要求13所述的鋁電池，其特征在于，上述電解液中的鹵素離子濃度在0.01～6M/L的范圍內(nèi)，上述選目硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子濃度在0.05～10M/L的范圍內(nèi)，上述鋁離子濃度在0.01～1M/L的范圍內(nèi)。
15．如權(quán)利要求13所述的鋁電池，其特征在于，上述電解液中上述鹵素濃度在0.01～6M/L的范圍內(nèi)，從上述硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子濃度在0.2～10M/L的范圍內(nèi)，上述鋁離子濃度在0.01～2M/L的范圍內(nèi)。
16．如權(quán)利要求13所述的鋁電池，其特征在于，上述電解液的pH值在-2～3的范圍內(nèi)。
17．如權(quán)利要求13所述的鋁電池，其特征在于，上述電解液中還含有銨離子。
18．如權(quán)利要求13所述的鋁電池，其特征在于，上述鋁金屬的純度在99.5％以上。
19．如權(quán)利要求13所述的鋁電池，其特征在于，上述鋁合金含有選自Mn、Cr、Sn、Ca、Mg、Pb、Si、In及Zn中的至少一種元素及Al。
20．如權(quán)利要求13所述的鋁電池，其特征在于，上述鋁金屬及鋁合金分別含有選自Fe、Ni及Cu中的至少一種過渡金屬元素，上述鋁金屬中的至少一種過渡金屬元素的含量設(shè)定為每種過渡金屬元素含量在0～500ppm的范圍內(nèi)，且上述鋁合金中的上述至少一種過渡金屬元素含量設(shè)定為每種過渡金屬元素含量在0～500ppm的范圍內(nèi)。
21．如權(quán)利要求13所述的鋁電池，其特征在于，上述鋁金屬及鋁合金分別含有選自Fe、Ni及Cu中的至少一種過渡金屬元素，上述鋁金屬中的至少一種過渡金屬元素的含量設(shè)定為每種過渡金屬元素含量在0～100ppm的范圍內(nèi)，且上述鋁合金中的上述至少一種過渡金屬元素含量設(shè)定為每種過渡金屬元素含量在0～100ppm的范圍內(nèi)。
22．一種鋁電池，其特征在于，具有包含正極合劑及與上述正極合劑接觸、并含有選自鎢、鉬、鉛、氮化鈦及碳物質(zhì)中的一種以上導(dǎo)電性成分的正極集電體的正極、含有選自鋁金屬及鋁合金中的一種以上活性物質(zhì)的負(fù)極、含有選自硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子、鹵素離子及鋁離子的電解液。
23．一種鋁電池，其特征在于，具有包含正極合劑及與上述正極合劑接觸、并含有選自鎢、鉬、鉛、氮化鈦中的一種以上導(dǎo)電性成分的正極集電體的正極、含有選自鋁金屬及鋁合金中的一種以上活性物質(zhì)的負(fù)極、含有選自硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子、鹵素離子和鋁離子的電解液。
24．如權(quán)利要求22所述的鋁電池，其特征在于，具有包含正極合劑及與上述正極合劑接觸、并含有碳物質(zhì)的正極集電體的正極、含有選自鋁金屬及鋁合金中的一種以上活性物質(zhì)的負(fù)極、含有選自硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子、鹵素離子和鋁離子的電解液。
25．一種鋁電池，其特征在于，具有至少內(nèi)表面由樹脂材料形成的外包裝件、裝在上述外包裝件內(nèi)的正極、裝在上述外包裝件內(nèi)的含有選自鋁金屬及鋁合金中的一種以上活性物質(zhì)的負(fù)極、裝在上述外包裝件內(nèi)的含有選自硫酸離子及硝酸離子中的至少一種離子、鹵素離子及鋁離子的電解液。
26．如權(quán)利要求25所述的鋁電池，其特征在于，上述樹脂材料含有選自聚烯烴樹脂、丙烯腈-苯乙烯樹脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂及乙烯-丙烯共聚物中的至少一種樹脂。
全文摘要
本發(fā)明提供這樣一種鋁電池,它具有正極、含有選自鋁金屬和鋁合金中的一種以上活性物質(zhì)的負(fù)極以及含有選自硫酸離子和硝酸離子中的至少一種離子和鹵素離子的電解液。
文檔編號(hào)H01M4/46GK1311538SQ01110890
公開日2001年9月5日 申請(qǐng)日期2001年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月1日
發(fā)明者高見則雄 申請(qǐng)人:東芝株式會(huì)社