CN113383444B - 具有双阳极的碱性电池 - Google Patents

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Abstract

本发明的各个实施例涉及具有不均匀阳极的电化学电池，电化学电池包括：容器；在容器内的阴极，阴极形成空心圆柱体；位于阴极的空心圆柱体内的阳极；以及在阴极和阳极之间的隔板。阳极包括至少两个同心阳极部分，由不同的阳极特性限定。例如，两个阳极部分可以包含不同类型的表面活性剂，为两个阳极部分提供了不同的电荷转移电阻特性。通过相对于邻近隔板的阳极部分降低靠近电池集电器(远离隔板)的阳极部分的电荷转移电阻，可以获得改善的电池放电性能。

Description

具有双阳极的碱性电池
背景技术
特别是对于碱性电池中常见的线轴型电化学电池，阳极颗粒的位置氧化会影响电化学电池的整体性能。在线轴型电池中，阴极(在碱性一次电池中通常包含二氧化锰作为活性材料)形成为位于电池容器内的中空的管，阳极(通常包含锌或锌复合材料)位于阴极的中空内部并通过隔板与阴极隔开，集电器(如钉)位于阳极的中心，整个组合物在KOH电解质中饱和。
当电池放电时，锌颗粒被氧化，以在阳极内形成非反应性的氧化锌颗粒。理论上，一旦通过将锌转化为氧化锌而耗尽了阳极内的锌供应，阳极就完全放电。
在低放电速率下，碱性电池是高效的，沿着阳极的整个横截面(即在隔板和集电器之间)，锌向着体积更大的氧化锌的转化通常均匀地发生。但是，随着放电速率的增加，锌向着大体积氧化锌的转化变得越来越偏向隔板。因此，在中速率和高速率放电期间，可能无法充分利用阳极内部的锌颗粒，妨碍锌颗粒对电池的放电性能的贡献。因为阳极活性材料没有完全耗尽，所以在较高的放电速率下电化学电池的使用寿命会缩短，会阻止阳极锌的不可忽略的部分在放电期间无法充分使用。
已经进行了各种尝试，以阻止在中速率和高速率放电期间，在碱性电化学电池的隔板附近形成氧化锌屏障层，但是，这些尝试通常会导致低放电速率性能降低。例如，添加表面活性剂以涂覆锌颗粒，以增加阳极的电荷转移电阻，促进锌更均匀地转化为氧化锌。但是，表面活性剂通常会增加阳极中的电荷转移电阻，从而降低电化学电池的整体性能。
因此，确有需要提供能够在电化学电池中更有效地使用阳极活性材料的产品和方法，特别是在低放电速率和高放电速率下提供平衡的电池性能特性的产品和方法。
发明内容
本发明的各个实施例旨在，通过改变阳极的特性作为距电池隔板的距离的函数，解决阳极放电的不均匀性，在中放电速率和高放电速率应用中提高阳极效率。例如，在阳极的不同部分(如集电器附近的内部和隔板附近的外部)中提供不同类型的阳极表面活性剂，在阳极的不同部分提供不同的阳极表面活性剂浓度，改变活性材料的浓度作为距电池隔板的距离的函数，在阳极的不同部分提供不同类型的胶凝剂和/或不同的胶凝剂浓度，在阳极的不同部分提供不同的电解质浓度，在阳极的不同部分提供不同的阳极添加剂等。通过改变一个或多个阳极特性作为距隔板的距离(例如，以渐进函数，逐步函数等)，可以为阳极的不同部分提供不同的放电电阻，因此促进阳极的特定放电曲线，增加电池放电期间阳极活性成分的总体使用量。
本发明的各个实施例旨在提供一种电化学电池，其包括：容器；阴极，形成空心圆柱体，具有与容器的内表面相邻的阴极外表面和限定阴极内部的阴极内表面；阳极，位于阴极的内部，阳极限定与阴极内表面相邻的阳极外表面和中心部分；隔板，设置在阳极外表面和阴极内表面之间；以及电解质；其中，阳极包括至少两个阳极部分，第一阳极部分位于所述隔板附近，由具有第一电荷转移电阻的第一阳极配方组成；和位于阳极中心部分的第二阳极部分，由具有第二电荷转移电阻的第二阳极配方组成，第二电荷转移电阻小于第一电荷转移电阻。
根据本发明的各个实施例，第一阳极配方包含第一表面活性剂，第二阳极配方包含第二表面活性剂，第一表面活性剂不同于第二表面活性剂。此外，第一表面活性剂可包含磷酸酯表面活性剂，第二表面活性剂可包含磺酸盐表面活性剂。在本发明的一些实施例中，第一阳极部分与第二阳极部分之间通过第一阳极部分与第二阳极部分之间的特性梯度分隔。此外，特性梯度包括第一阳极配方和第二阳极配方，第一阳极配方与第二阳极配方的比例至少基本上与阳极内的径向位置成比例。
在本发明的一些实施例中，特性梯度在阳极的中心部分和阳极外表面之间是连续的。在本发明的各个实施例中，第一阳极组合物的量超过阳极内第二阳极组合物的量。
本发明的一些实施例涉及一种形成电化学电池的方法。在本发明的各个实施例中，方法包括：在容器内形成阴极，阴极为圆柱形并限定了位于与容器的内表面相邻的阴极外表面和限定阴极内部的阴极内表面；在阴极的内部设置隔板；形成与隔板相邻的第一圆柱形阳极部分，其中，第一圆柱形阳极部分限定开放的内部，第一圆柱形阳极部分由具有第一电荷转移电阻的第一阳极配方组成；在第一圆柱形阳极部分的开放的内部形成第二圆柱形阳极部分，其中，第二圆柱形阳极部分由第二阳极配方组成，第二阳极配方具有第二电荷转移电阻，第二电荷转移电阻小于第一电荷转移电阻。
在本发明的各个实施例中，形成第一阳极部分包括：将具有第一表面活性剂的第一阳极配方挤出到阴极的内部中；形成第二阳极部分包括：将具有第二表面活性剂的第二阳极配方挤出到第一圆柱形阳极部分的开放内部，其中，第二表面活性剂不同于第一表面活性剂。此外，第一表面活性剂可包含磷酸酯表面活性剂，第二表面活性剂可包含磺酸盐表面活性剂。在本发明的一些实施例中，共同形成第一阳极部分和第二阳极部分包括共挤出第一阳极部分和第二阳极部分。此外，形成第一阳极部分可包括：将柱塞延伸到阴极的内部中，使得柱塞的外表面与隔板隔开；在柱塞的外表面和隔板之间挤压第一阳极部分；移除柱塞，以形成第一阳极部分的开放内部；形成第二阳极部分包括将第二阳极部分挤压到第一阳极部分的开放内部。
在本发明的一些实施例中，第一阳极组合物的量超过阳极内第二阳极组合物的量。此外，形成第二圆柱形阳极部分可以包括：在第二圆柱形阳极部分和第一圆柱形阳极部分之间形成混合区域。
本发明的各个实施例涉及一种阳极，如用于具有线轴型构造的碱性电池中。在本发明的一些实施例中，阳极包括限定阳极外表面的第一阳极部分，第一阳极部分由具有第一电荷转移电阻的第一阳极配方组成；第二阳极部分，位于阳极的中心部分，第二阳极部分由第二阳极配方组成，第二阳极配方的第二电荷转移电阻小于第一电荷转移电阻。在本发明的一些实施例中，第一阳极配方包含第一表面活性剂，第二阳极配方包含不同于第一表面活性剂的第二表面活性剂。此外，第一阳极部分可以通过第一阳极部分和第二阳极部分之间的特性梯度与第二阳极部分分隔。在本发明的各个实施例中，特性梯度包括第一阳极配方和第二阳极配方，第一阳极配方与第二阳极配方的比例至少基本上与阳极内的径向位置成比例。在本发明的一些实施例中，特性梯度在阳极的中心部分和阳极外表面之间是连续的。根据本发明的各个实施例，第一阳极组合物的量超过阳极内第二阳极组合物的量。
附图说明
以下参考附图详细描述本发明，附图不一定按比例绘制，其中：
图1是本发明碱性电化学电池的一个实施例的剖视示意图。
图2是本发明碱性电化学电池中，阳极的一个实施例的剖视示意图。
图3是本发明碱性电化学电池的一个实施例的剖视示意图。
图4是根据本发明一个实施例的碱性电池相对于对照碱性电池的对比测试的测试结果示意图。
具体实施方式
以下结合附图更全面地描述本发明，其中，附图仅仅示出了本发明的一些实施例，并非所有实施例。实际上，本发明可以以许多不同的形式来实施，不应被解释为限于本说明书描述的实施例。本说明书提供的实施例只是为了使本申请的公开可以满足适用的法律要求。贯穿说明书全文，相同的附图标记始终表示相同的元件。
碱性电化学电池在市场上可以获得，电池尺寸通常有LR6(AA)，LR03(AAA)，LR14(C)和LR20(D)，电池具有圆柱形状，符合国际电工委员会等组织制定的尺寸标准。消费者采用电化学电池为多种电气设备供电，如时钟、收音机、玩具、电子游戏、包括闪光灯单元的胶卷相机，以及数码相机。电气设备具有广泛的放电条件，如从低速率放电到高速率放电。因为增加了高耗电设备(如数码相机)的使用，所以对于制造商而言，期望生产具有所需的高速率放电性能的电池。
图1所示为圆柱形电池1的横截面示意图，电池具有钉子型或线轴型结构，尺寸与常规LR6(AA)碱性电池的尺寸相当。但是，应当理解的是，根据本发明的各个实施例，电池可以具有其他的尺寸和形状，如棱柱形或纽扣型形状，电极配置为本领域中已知。图1所示的电化学电池的元件和材料设计仅仅是出于说明目的，可以替代为其他材料和设计。
电化学电池1包括容器10，容器10具有封闭的底端24、顶端22，以及在底端24和顶端22之间的侧壁26。封闭的底端24包括端子盖20，端子盖20具有突起，容器10具有内壁16。在图示实施例中，正极端子盖20焊接或以其他方式附接到底端24。在本发明的一个实施例中，端子盖20可以通过镀钢制成，其中心区域具有突出的凸起。容器10可以由金属形成，如钢，其内部可以镀镍、钴和/或其他金属或合金或其他材料，具有与电化学电池的各种输入兼容的足够的结构特性。标签28可以围绕容器10的外表面形成，可以形成在正极端子盖20和负极端子盖46的周缘上，只要负极端子盖46与容器10和正极端子20电绝缘即可。
容器10内设有第一电极18、第二电极12，以及位于第一电极18和第二电极12之间的隔板14。第一电极18设置在由隔板14和固定到容器10的开口端22的封闭组件40所限定的空间内，封闭的底端24、侧壁26和封闭组件40限定了容纳电池的电极的空腔。
封闭组件40包括封闭元件42(如垫圈)、集电器44，以及与集电器44电接触的导电端子46。封闭元件42可包含泄压孔，如果电池内部的压力过大，泄压孔允许封闭元件42破裂。封闭元件42可以由聚合物或弹性体材料形成，如尼龙-6,6、可注射模制的聚合物共混物(如与聚苯醚或聚苯乙烯组合的聚丙烯基质)、或其他材料(如金属)形成，只要集电器44和导电端子46与用作第二电极12的集电器的容器10电绝缘即可。在图示实施例中，集电器44是细长的钉子或线轴型元件，集电器44由金属或金属合金(如铜或黄铜)、导电镀的金属或塑料制成，也可以使用其他合适的材料。集电器44穿过封闭元件42中的孔(如位于中心的孔)***。
第一电极18可以是负极或阳极，负极包括活性材料(如锌)、导电材料、固体氧化锌、和/或在一些实施例中的表面活性剂中的一种或多种混合物。负极可任选地包含其他添加剂，如粘合剂或胶凝剂。
尽管图1所示的实施例中，第一电极18具有大致均匀的特性。但是，应当理解的是，本发明的各个实施例可以包括不均匀的阳极构造。例如，第一电极18可以在第一电极18的外表面(如靠近隔板14)和第一电极18的内部(如靠近集电器44)之间限定特性梯度，以将第一阳极部分(由第一阳极配方组成)与第二阳极部分(由第二阳极配方组成)分开。梯度可以是连续的，以在第一特性和第二特性之间逐渐变化(如通过逐渐改变具有第一阳极特性的阳极组合物和具有第二阳极特性的阳极组合物的相对浓度)或锁定步骤，进而合并了由不同特性定义的离散区域，离散区域可能会被边界区域分隔开。边界区域可以由相邻的阳极组合物之间的离散边界限定，或者由每个相邻阳极组合物的一部分在其中混合的混合区域限定。例如，作为用于将多个阳极组合物添加到电池的离散区域中的处理步骤的结果。
在本发明的一些实施例中，相邻阳极组合物之间的边界可以相对于第一电极18的半径居中；或者，在包含多于两种阳极组合物的实施例中，边界可以沿着第一电极18的半径等距分布；或者，相邻阳极组合物之间的连续梯度的变化率可以以第一电极18的半径的中心为中心。但是，在本发明的一些实施例中，相邻阳极组合物之间的变化的边界或中心可以偏向隔板14或集电器44。可以基于不同的特性，如基于重量(如第一电极18的总重量的重量百分比)、体积(如第一电极18的总体积的体积百分比)、厚度(如第一电极18的总厚度的径向厚度百分比，换句话说，第一电极18的半径的长度的百分比)，来定义各种阳极组合物之间的数量差异。作为本发明的一个示例，每种阳极组合物(如第一阳极组合物和第二阳极组合物)的重量可以至少基本上相等。作为本发明的另一个示例，每种阳极组合物(如第一阳极组合物和第二阳极组合物)的体积可以至少基本上相等。作为本发明的又一个示例，每个阳极组合物(如第一阳极组合物和第二阳极组合物)的厚度可以至少基本上相等。应当理解的是，在本发明的一些实施例中，第一电极18内可以包括或多或少的特定阳极组合物(如，使得每个阳极组合物的重量、体积或厚度不相等)。作为本说明书将要描述的实验测试中测试的一个具体实例，按重量计，第一阳极组合物的量可以超过第二阳极组合物的量。
在本发明的一些实施例中，与每个阳极特性相关的阳极组合物可以通过包括在各个阳极组合物中的表面活性剂类型的差异来定义。例如，第一阳极组合物可包含第一表面活性剂类型，第二阳极组合物可包含第二表面活性剂类型。在这些实施例中，第一电极18可以由在靠近隔板14处含有第一表面活性剂的第一阳极组合物与靠近集电器44处含有第二表面活性剂的第二阳极组合物之间的逐渐变化来限定。根据本发明的一个实施例，含有第一表面活性剂的第一阳极组合物(合并在位于临近隔板14的第一电极18的一部分中)比含有第二表面活性剂的第二阳极组合物(位于临近集电器44的第一电极18的一部分中)具有更大的电荷转移电阻。包含第一表面活性剂的第一阳极组合物还可以具有比包含第二表面活性剂的第二阳极组合物低的阳极电导率。在此实施例中，第一阳极组合物可包含磷酸酯表面活性剂，第二阳极组合物可包含磺酸盐表面活性剂(如阴离子磺酸盐表面活性剂)。发明人的理解是，在第一阳极组合物中包含磷酸酯表面活性剂(如非离子磷酸酯表面活性剂)使得第一阳极组合物比包含第二表面活性剂的第二阳极组合物具有更高的电荷转移电阻和更低的电导率。通过在第一电极18的集电器44附近包含低电荷转移电阻部分，在隔板14附近包含高电荷转移电阻部分，第一电极18放电使得更靠近集电器44的部分先放电，如此会导致：在更靠近隔板14的ZnO颗粒形成之前，在最靠近集电器44的第一电极部分内形成ZnO颗粒。在更靠近阳极内部的阳极部分完成放电之前，靠近隔板14形成的ZnO颗粒，通过阻止电解质穿过隔板14扩散，可阻止或至少阻碍阳极内部的阳极活性物质的完全放电。如前所述，配置第一电极(阳极)，使得临近集电器44的阳极部分在临近隔板14部分之前放电，可以保证第一电极内未放电的活性材料不会因接近隔板14形成ZnO而被阻止放电。在第一电极18的靠近集电器44且电荷转移电阻较低的部分至少基本放电之后，较靠近隔板14并具有较高电荷转移电阻的第一电极18部分开始放电。
在逐步变化由锁步变化定义的实施例中，阳极的第一外部区域(与隔板14相邻)包括含有第一表面活性剂的第一阳极组合物，第二内部区域(与集电器44相邻)包括含有第二表面活性剂的第二阳极组合物。在第一阳极组合物和第二阳极组合物之间可以存在离散的边界，或者，在第一阳极组合物和第二阳极组合物之间的边界处可以存在小的混合区域，其中，混合区域包括第一表面活性剂和第二表面活性剂。
在连续渐变的实施例中，由第一阳极组合物和第二阳极组合物限定的总阳极组合物的相关部分可以在阳极内径向变化。例如，在紧邻隔板14的第一电极18的部分中，阳极组合物可以完全(如100％)或基本上完全由包含第一表面活性剂的第一阳极组合物限定，第二阳极组合物最少或没有(如0％)，第二表面活性剂最少或没有(如0％)。靠近集电器44，包含第一阳极组合物的阳极组合物的百分比降低，包含第二阳极组合物的阳极组合物的百分比增加，直到到达紧邻集电器44的第一电极18的部分，其中，阳极组合物可以完全地(如100％)或基本上完全由包含第二表面活性剂的第二阳极组合物限定，第一阳极组合物最少或没有(如0％)，第一种表面活性剂最少或没有。
如2018年2月14日提交的在审的美国专利申请15/896,917中所讨论，其全部内容通过引用整体并入本申请，其他特性也可在第一阳极部分和第二阳极部分之间变化。例如，变化特性可以是活性材料(如锌)的平均粒径、平均活性材料合金成分、活性材料的平均浓度、添加剂的平均浓度，表面活性剂的平均浓度。作为非限制性的示例，活性材料的相关组成占第一电极18的总组成的百分比可以沿着第一电极18的半径(如在第一电极18的外表面和内部之间)变化，一个或多个活性材料的颗粒特性(如颗粒尺寸、表面粗糙度、孔隙率等)可沿着第一电极18的半径变化，活性材料合金类型可以沿着第一电极18的半径变化，表面活性剂类型可以沿着第一电极18的半径变化，表面活性剂的相对组成占第一电极18的总组成的百分比可以沿着第一电极18的半径变化，一种或多种非活性材料的一个或多个颗粒特性可以沿着第一电极18的半径变化。
在本发明的一些实施例中，特性梯度可以是连续的(如图2所示，其示出了根据本发明的各个实施例的第一电极18的截面示意图)。在这些实施例中，第一电极18的一个或多个特性可以沿着第一电极18的半径逐渐地、连续地等变化，如图2所示的集电器44和隔板14之间的第一电极18的连续变暗。例如，在活性材料的平均粒径沿第一电极的半径变化的实施例中，平均粒径可以作为第一电极内的径向位置的函数(如遵循线性函数、指数函数、对数函数，多项式函数)在第一电极18的外表面和第一电极18的内部之间连续变化。但是，颗粒尺寸应沿着第一电极18的半径以非离散增量变化。应当理解的是，可以在第一阳极组合物(如具有第一表面活性剂类型)和第二阳极组合物(如具有第二表面活性剂类型)之间提供类似的连续变化。
在本发明的其他实施例中，阳极特性沿第一电极18的半径变化，阳极特性可以以参照上述活性材料粒径沿半径方向连续变化方式相似的方式变化。在本发明的各个实施例中，多个特性可以沿着阳极的半径改变，以形成多个特性梯度的阳极组成。例如，阳极内的活性材料的平均粒径可以沿着阳极的半径变化，表面活性剂的类型也可以沿着阳极的半径变化。设想阳极特性变化的各种组合中的任何一种，以提供具有理想特性的阳极。作为本发明的一个具体实例，阳极特性梯度可以在靠近隔板的阳极区域中限定第一表面活性剂类型，在靠近隔板的阳极区域中限定第一平均活性材料粒径，在靠近集电器的阳极区域中限定第二表面活性剂类型和第二平均活性材料粒径。如此配置，可以在更接近集电器44的区域中提供较低的电荷转移电阻，以增加高速率放电服务，使集电器44附近的区域中的放气最小化。
如本说明书更详细地讨论，可以将两种或更多种阳极组合物混合并挤出，以形成第一电极，使得第一电极18的位于第一电极18外表面附近的部分包括一定浓度的第一电极，浓度高于靠近第一电极18内表面的浓度；第一电极18的靠近第一电极18内部的部分包括第二阳极组合物的浓度，浓度高于靠近第一电极18外表面的浓度，第一电极18在外表面和内部之间的部分沿着第一电极18的半径在第一阳极组合物和第二阳极组合物之间连续过渡。
在本发明的其他实施例中，特性梯度可以由两个或更多个离散区域限定，其中，每个区域中具有一致的材料特性，离散区域可以同时和/或串联形成。例如，如图3所示，为根据本发明各个实施例的电化学电池的截面图，第一电极18可以包括第一部分18a和第二部分18b。如图3所示，第一部分18a可以位于第一电极18的外表面和第二部分18b之间，第二部分可以位于第一部分18a与第一电极18的内部之间(如与集电器44相邻)。因此，第一部分18a可以限定空心管状和围绕第一部分18a的开放内部的内表面，空心管状定义了与第一电极18的外表面共存的外表面。第二部分18b可位于第一部分18a的内部开口内，使得第二部分18b限定位于第一部分18a的内部表面附近的外表面，以及与第一部分18a的内部共存的内部。在本发明的各个实施例中，第一部分18a和第二部分18b之间的界面(限定在第二部分18b的外表面和第一部分18a的内表面之间)可以在第一部分18a和第二部分18b之间限定离散的边界。但是，在本发明的一些实施例中，第一部分18a和第二部分18b之间的界面可以由通过在第一部分18a和第二部分18b之间混合而限定的混合区域来限定。
在本发明的一些实施例中，第一部分18a可以限定为第一电极18的总重量的约20wt％-80wt％，第二部分18b可以限定为第一电极18的总重量的约20wt％-80wt％。在本说明书的示例性实施例中，第一阳极部分18a的重量可以超过第二阳极部分18b的重量。
尽管在图3中没有示出，但是，本发明的各个实施例的第一电极18可以包括多于两个离散部分。附加部分可以位于第一部分18a和第二部分18b之间，以形成围绕第二部分18b并在第一电极18内的一系列环(如同心环)。如本说明书所详细讨论，可以将第一电极18的各个离散部分共挤出到电化学电池中，各个离散部分可以串联地挤出到电化学电池中。
仅作为本发明的一个实例，第一部分18a内的表面活性剂可以不同于第二部分18b内的表面活性剂。具体地，与第二部分18b相比，第一部分18a内的表面活性剂可以使第一部分具有更高的电荷转移电阻和更低的阳极电导率。在本发明的一些实施例中，第一部分18a内的表面活性剂是磷酸酯表面活性剂，第二部分18b内的表面活性剂是磺酸盐表面活性剂。作为本发明的另一个示例，可以在第一部分18a或第二部分18b中使用非离子表面活性剂，并可以在阳极的其他部分中使用阴离子表面活性剂。具体地，可以在第一部分18a中提供具有对锌颗粒的粘附的第一亲和性的第一表面活性剂，可以在第二部分18b中提供具有对锌颗粒的粘附的第二亲和性(如对锌颗粒的粘附低的亲和性)的第二表面活性剂。表面活性剂类型的梯度可以使得能够在集电器44上镀锌，从而减少除气，并在阳极中在高速率放电期间具有最高锌氧化浓度的区域内提供高活性的表面活性剂。
作为本发明的另一个示例，第一部分18a内的活性阳极材料(如锌)的平均粒径可以大于第二部分18b内的活性阳极材料的平均粒径。作为本发明的另一个示例，第一部分18a内的活性材料的平均量可以大于第二部分18b内的活性材料的平均量(例如，以活性材料相对于对应的第一电极部分的总重量的重量百分比来测量，以活性材料相对于第一电极部分的总体积的体积百分比来测量)。作为本发明的又一个示例，第一部分18a内的表面活性剂的平均量可以大于第二部分18b内的表面活性剂的平均量(例如，以表面活性剂相对于对应的第一电极部分的总重量的重量百分比来测量，以表面活性剂相对于相应的第一电极部分的总体积的体积百分比来测量)。
作为本发明的又一个示例，在第一部分18a中使用的活性材料的类型可以与在第二部分18b中使用的活性材料的类型不同(例如，可以使用不同等级的锌；使用从不同供应商处购买的锌；可以使用从不同锌矿中回收的锌；可以使用具有不同平均孔隙率的锌；可以使用具有不同表面粗糙度特性的锌；可以使用具有不同合金成分的活性材料(例如，可以在不同的阳极部分中使用不同的合金，合金可以选自锌-铋合金、锌-铟合金、锌-铝合金等的非限制性实例))。作为本发明的一个具体示例，第一部分18a中可以包括已知具有高反应性的锌合金，第二部分18b中可以包括已知具有低反应性的锌，以提高高速率服务(其中，锌的反应性通常是在隔板附近浓缩)，并减少集电器44附近区域中的放气。
适用于本发明各个实施例的锌可从许多不同的商业来源以各种名称购买，例如BIA100，BIA115，Umicore，S.A.，比利时布鲁塞尔是锌供应商的一个例子。在本发明的一个优选实施例中，锌粉通常是25％至40％小于75微米的细粉，特别是28％至38％小于75微米的细粉。通常，较低的细度百分比将无法实现所需的高速率服务，使用较高的细度百分比会导致放气增加。需要正确的锌合金，以减少电池中的负极放气并维持测试服务结果。
在本发明的一些实施例中，基于负极的总重量(即锌、固体氧化锌、表面活性剂和凝胶电解质的总重量)，存在于负极中的锌的量通常为约62wt％至约78wt％，期望为约64wt量％至约74wt％，特别是约68wt％至约72wt％。
在本发明的各个实施例中，使用的固体氧化锌可以是高活性的，以便增加如数码相机(DSC)服务类的高速率服务，增加阳极流变性并降低DSC服务的可变性。
添加到阳极中的固态氧化锌特别具有高纯度，且包含低含量的杂质，导致更高的锌析出率和更低的服务。特别地，固态氧化锌包含少于30ppm的铁，少于3ppm的银和砷，少于1ppm的铜、镍、铬和镉，少于0.50ppm的钼、钒和锑，少于0.1ppm锡和少于0.05ppm的锗。
在本发明的各个实施例中，添加到第一电极18的一个或多个部分的表面活性剂可以是非离子或阴离子表面活性剂或其组合。例如，如上所述，可以将非离子表面活性剂添加至第一电极18的一部分，并将阴离子表面活性剂添加至第一电极18的另一部分。已经发现，单独添加固体氧化锌，在放电期间，阳极粘度会增加，但可通过添加表面活性剂来减轻。如上所述，表面活性剂的添加增加了固体氧化锌的表面电荷密度并降低了阳极粘度。因此，将表面活性剂添加至阳极的一部分(例如，阳极的离散部分和/或改变阳极内的表面活性剂的浓度)或在阳极的不同部分内添加不同的表面活性剂，可在电极的内部产生电荷分布梯度。
据信，当表面活性剂吸附在固体氧化锌上时，使用表面活性剂有助于形成更多孔的放电产物。当表面活性剂是阴离子时，带有负电荷，在碱性溶液中，吸附在固体氧化锌表面上的表面活性剂据信改变了固体氧化锌颗粒表面的表面电荷密度。吸附的表面活性剂据信引起固体氧化锌颗粒之间的排斥性静电相互作用。据信，表面活性剂的添加导致固体氧化锌颗粒表面的表面电荷密度提高。固体氧化锌的Brunauer-Emmett-Teller(BET)表面积越大，固体氧化锌表面上吸附的表面活性剂越多。
此外，本申请的发明人发现，表面活性剂化学性质的差异可在阳极的电荷转移电阻和阳极的电导率方面产生差异。作为本发明的一个具体实例，本申请的发明人已经发现，包含磷酸酯表面活性剂(如非离子磷酸酯表面活性剂)的阳极组合物比包含磺酸盐表面活性剂(如阴离子磺酸盐表面活性剂)的阳极组合物具有更高的电荷转移电阻和更低的阳极电导率。当在单个电池中包含具有不同电荷转移电阻的多个阳极组合物时，具有较低电荷转移电阻的阳极部分首先放电，然后阳极的其他部分放电。因此，在单个电池内(如在电池的相应部分内)包括包含磷酸酯表面活性剂(如非离子磷酸酯表面活性剂)的第一阳极组合物和包含磺酸盐表面活性剂(如阴离子磺酸盐表面活性剂)的第二阳极组合物，使第二阳极组合物在第一阳极组合物之前放电。
基于以上理解，根据本发明的各个实施例的阳极包括多种阳极组合物，且最靠近集电器44的阳极组合物的电荷转移电阻比最靠近隔板14的阳极组合物的电荷转移电阻小。在这些实施例中，最靠近集电器44的阳极组合物在位于隔板14处的阳极组合物之前放电，从而防止了过早形成与隔板14相邻的氧化锌阻挡层，阻碍更接近集电器44处的阳极活性材料的进一步放电。
含水碱性电解质包括碱金属氢氧化物，如氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠或其混合物。基于碱性电解质的总重量，用于形成负极胶凝电解质的碱性电解质包含的碱金属氢氧化物的量为约26至约36wt％，期望地为约26至约32wt％，特别是约26至约30wt％。负极碱金属氢氧化物与添加的固体氧化锌之间发生相互作用，并发现较低的碱金属氢氧化物可改善DSC服务。优选碱性较低的电解质，但是会导致阳极的电解质快速分离。碱金属氢氧化物浓度的增加会导致更稳定的阳极，但会降低DSC服务。
如本领域众所周知，可以在负极使用胶凝剂，如交联的聚丙烯酸，如可以从美国俄亥俄州克利夫兰的Noveon公司获得的羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺和聚丙烯酸钠是适用于碱性电解质溶液的其他胶凝剂的实例。为了保持锌和固体氧化锌颗粒在负极中的基本均匀分散，胶凝剂是合乎需要的。选择存在的量或胶凝剂，以便获得较低的电解质分离速率，阳极在屈服应力中的粘度不太高，这可能导致阳极分散问题。
可任选地存在于负极的一个或多个部分的其他组分包括但不限于：放气抑制剂、有机或无机防腐蚀剂、电镀剂、粘合剂或其他表面活性剂。放气抑制剂或防腐蚀剂的实例包括铟盐，例如氢氧化铟、全氟烷基铵盐、碱金属硫化物等。在本发明的一个实施例中，可通过在电解质中溶解氧化锌，以改善在电解质在钉子或线轴型集电器上的镀覆，降低负极上的气体。添加的溶解的氧化锌与存在于阳极组合物中的固体氧化锌是分开的和不同的，在本发明的一个实施例中，基于负极电解质的总重量，优选溶解的氧化锌的量为约1重量％。可溶性或溶解的氧化锌通常具有约4m2/g或更少的BET表面积，使用Micrometrics的Tristar3000BET比表面积分析仪测得，氧化锌在150℃下脱气一小时后具有多点校准功能。使用如上所述的CILAS粒度分析仪，测得的粒度D50(平均直径)为约1微米。在本发明的另一个实施例中，在负极中，基于负极电解质的总重量，硅酸钠的量优选为约0.3重量％，以便在电池放电期间基本防止电池通过隔板短路。
示例制造方法
如本说明书中简要提及，阳极的一个或多个部分(如第一电极18的第一部分18a；第一电极18的第二部分18b；和/或第一电极18的整体)可以被挤出，以在电化学电池内形成第一电极。在本发明的一些实施例中，第一电极18的各个部分可以被共挤出(如通过同心喷嘴同时或相继挤出阳极的单独部分)，被串联挤出(挤出第一电极18的第一部分18a，同时，将模具至少基本上同心地定位在容器中，移除模具以在第一部分18a内形成内部开口，然后将第一电极18的第二部分18b挤出到通过移除模具形成的内部开口中)，3D打印(如通过挤出第一电极18的连续层，以形成整个第一电极18)。在本发明的一些实施例中，可以将用于形成第一部分18a的第一阳极组合物挤出到电化学电池中，然后可以将成形柱塞延伸到电化学电池中，以形成第一电极18的第一部分18a。例如，成形柱塞可以将第一部分18a在第二电极12的内部(如在隔板44的相对侧上)形成大致环形，以定义第一部分18a的内表面。此后，第二部分18b可以被第一部分18a的内部表面约束而被挤出到第一部分18a的内部。
在本发明的一个实施例中，将锌、固体氧化锌粉末以及除胶凝剂以外的其他任选粉末组合并混合。在本发明的一些实施例中，可以将锌和固体氧化锌粉末以与阳极的各个部分对应的单独的批次混合。例如，可以将第一锌和氧化锌粉末混合，以形成第一批，将第二锌和氧化锌粉末混合，以形成第二批(如包括具有与第一批锌粉不同的平均锌粒度的锌粉)。
随后，可以将表面活性剂引入包含锌和固体氧化锌的混合物中(如可以将表面活性剂引入每个批次中)。可以将包含碱性电解质、可溶性氧化锌、胶凝剂以及任选地其他液体组分的预凝胶引入表面活性剂，锌和固体氧化锌混合物进一步混合，以在添加到电池之前，获得基本上均匀的混合物(如每个批次均质)。在本发明的各个实施例中，可以改变每批次的一种或多种组分，以在每批次之间提供期望的阳极特性差异(例如，提供不同量的表面活性剂，提供不同的锌等级，提供不同的氧化锌量等)。
在本发明的一些实施例中，可以在形成第一电极18之前，将表面活性剂引入电化学电池中。例如，在第二电极12形成于其中之后，但在第一电极18被添加至电化学电池内之前，将表面活性剂与碱性电解质(如本申请讨论的游离电解质)混合，以添加至电化学电池中。在这些实施例中，表面活性剂可以至少部分地被第二电极12暂时吸收。一旦第一电极18形成在第二电极的内部(如通过挤压)，表面活性剂可以被第一电极18吸收。在这些实施例中，表面活性剂可以被第一电极18逐渐吸收，从而在第一电极18的外表面上产生比第一电极18的靠近集电器44的内部更高的表面活性剂浓度。因此，表面活性剂可以在第一电极18内形成至少基本上连续的浓度梯度，其可以额外限定电荷转移电阻梯度。应当理解的是，表面活性剂可以在具有离散的第一部分18a和第二部分18b的第一电极18内形成连续的浓度梯度。因此，第一电极18可以具有由第一电极18内的连续表面活性剂梯度限定的第一特性梯度，并可同时具有由逐步特性梯度限定的第二特性梯度(如阳极合金组成梯度，平均活性材料尺寸梯度，平均活性材料浓度梯度等)，逐步特性梯度由第一部分18a和第二部分18b限定。
在本发明的另一个实施例中，将固体氧化锌预分散在负极预凝胶中，并混合约15分钟，负极预凝胶包含碱性电解质、胶凝剂、可溶性氧化锌和其他所需的液体。如上所述，可以提供多批次，每批次包括固体氧化锌、碱性电解质、胶凝剂、可溶性氧化锌和其他所需的液体。如上所述，在本发明的一些实施例中，每批次可以包含组合成分的不同组分。随后，添加固体锌和表面活性剂，并将每批次负极组合物共混额外的时间段，如约20分钟。在每批次负极组合物中使用的胶凝电解质的量通常为约25至约35重量％。例如，基于每批次负极组合物的总重量，胶凝电解质的量可以为约32重量％。在本发明的一些实施例中，基于负极的总体积，胶凝电解质的体积百分比可以为约70％。除了在负极制造过程中被胶凝剂吸收的碱性水电解质之外，还可以在制造过程中向电池中添加额外量的碱金属氢氧化物水溶液，即“游离电解质”。可以通过将自由电解质设置在由正极或负极或其组合所限定的空腔中，将自由电解质结合到电池中。在本发明的一个实施例中，在添加负极混合物之前和之后都添加游离电解质。
在本发明的一个实施例中，在***负极之前，将约0.97克的29wt％的KOH溶液作为游离电解质添加到LR6型电池中，约0.87克的KOH溶液添加到隔板对应的空腔。如本说明书所述，在***负极之前添加的自由电解质可包含表面活性剂组合物，表面活性剂组合物随后被负极吸收，以在负极内形成表面活性剂浓度梯度。在负极被***后，将29wt％的KOH溶液的其余部分注入隔板对应的空腔中。
在本发明的一些实施例中，可以在形成电化学电池内的负极之前组合一批或多批负极组合物。例如，可以通过单螺杆挤出混合机、双螺杆挤出混合机等，将一批或多批负极组合物合并。在本发明的各个实施例中，可以组合一批或多批负极组合物，以在负极的各个部分之间形成梯度。例如，一批或多批负极组合物可以通过混合构件(如螺杆挤出混合机)进行组合，混合构件使得每批次的负极组合物的至少一部分能够沿着混合构件的侧面通过而不被混合。在本发明的一些实施例中，可以混合各个批次，以在负极的各部分之间形成连续梯度。例如，如本说明书所讨论，可以将各个批次混合并最终挤出或以其他方式在电化学电池内成形，使得负极在负极形成的外表面与负极形成的内部之间限定电极特性的梯度。
在本发明的其他实施例中，可以将一个或多个批次的负极组合物保持分开，直到在电化学电池内形成第一电极18。在这些实施例中，可将一个或多个批次通过单独的喷嘴共挤出形成第一电极18。单独的喷嘴可至少部分地同心，并构造成形成第一电极18的同心部分。在本发明的其他实施例中，第一批次(如旨在形成负极的第一部分18a)可以被挤出到电化学电池中，柱塞、模具或其他形成部件可以被延伸到电化学电池中，以在电化学电池中形成负极的第一部分18a。在形成第一部分18a之后，可以将第二批次挤出到电化学电池中并挤出到与第一部分18a至少基本同心的内部开口中(如使用与第一批相同或不同的喷嘴)，以形成第二部分18b。在本发明的一些实施例中，一个或多个附加部分(如第一部分18a和第二部分18b之间的中间部分)可以被挤出到电化学电池中，并在形成第二部分18b之前形成对应的部分，每个附加部分可以以第一部分18a相似的方式形成。
第二电极12，在本说明书中也称为正极或阴极，可以包括二氧化锰作为电化学活性材料。基于正极的总重量，二氧化锰的量通常为约80wt％至约86wt％，如约81wt％至85wt％，即二氧化锰、导电材料、正极电解质和添加剂，如硫酸钡。二氧化锰可以是市场上可获得的天然二氧化锰(NMD)，化学二氧化锰(CMD)或电解二氧化锰(EMD)，用于电池的二氧化锰优选EMD。EMD的供应商包括康涅狄格州斯坦福德市的Tronox公司、日本东京的Tosoh公司和马里兰州巴尔的摩的Erachem Comilog公司。正极是通过组合和混合所需的电极成分，将一定数量的混合物分配到容器的开口端中，然后使用撞锤将混合物模制成实心管状构造，实心管状构造限定了容器内的空腔，隔板14和第一电极18随后布置在空腔中。如图2所示，第二电极12具有壁架30和内表面32。或者，可以通过由包含二氧化锰的混合物预制多个环，然后将环***容器中以形成管状第二电极来形成正极，图1所示的电池通常包括3个或4个环。
正极可以包括其他成分，如导电材料(如石墨)，当与二氧化锰混合时，可以提供基本上遍及正极的导电基质。导电材料可以是天然的(即开采的)，也可以是合成的(即制造的)。在本发明的一个实施例中，电池包括正极，正极的活性材料或氧化物与碳的比(O∶C比)范围为约12至约14。氧化物与碳的比过高会降低容器与阴极的电阻，影响电池的整体电阻，并可能对高速率测试(如DSC测试)或更高的截止电压产生潜在影响。此外，石墨可以膨胀或不膨胀。用于碱性电池的石墨的供应商包括瑞士比罗尼科的Imerys石墨和碳公司和伊利诺伊州芝加哥的Superior Graphite。基于正极的总重量，导电材料的含量约5至约10wt％。过多的石墨会减少二氧化锰的输入，降低电池的容量。太少的石墨会增加容器与阴极的接触电阻和/或整体阴极电阻。其他添加剂的实例是硫酸钡(BaSO4)，其可从意大利马萨的BarioE.Derivati S.P.A.商购获得。基于正极的总重量，硫酸钡的含量为约1至约2wt％。其他的添加剂可以包括乙酸钡、二氧化钛、粘合剂(如二甲苯和硬脂酸钙)。
在本发明的一个实施例中，将二氧化锰、导电材料和硫酸钡的正极组分混合在一起，形成均匀的混合物。混合过程中，碱性电解质溶液，如约37％至约40％的KOH溶液，被均匀地分散到混合物中，确保溶液在整个正极材料中的均匀分布。随后，将混合物添加到容器中，并使用撞锤模制。在模制之前和之后，容器中的水分和正极混合物混合，混合物的成分可以被优化以允许模制高质量的正极。混合物的水分优化使正极模制成型时因湿混合物导致的飞溅和溢料最少，因干混合物导致的剥落和工具磨损过大，优化有助于实现所需的高阴极重量。正极混合物中的水分含量会影响整个电池电解质的平衡，并影响高速率测试。
设置隔板14是为了将第一电极18与第二电极12分隔。隔板14保持正极的电化学活性材料与负极的电化学活性材料的物理介电隔离，并允许离子在负极之间传输。此外，隔板14还用作电解质的芯吸介质，并用作防止负极的碎裂部分接触正极顶部。隔板14可以是层状离子可渗透的非织造纤维织物。典型的隔板通常包括两层或多层纸。常规的隔板通常是通过将隔板材料预成型为杯形篮状，然后将其***由第二电极12和封闭的底端24及其上的任何正极材料所限定的腔体下方而形成，或者通过在电池组装过程中将两片矩形隔板片***空腔，使材料相对于彼此成角度旋转90°，以形成篮状体。常规的预先形成的隔板通常由一片无纺布制成，无纺布被卷成圆柱形状，圆柱形状顺应第二电极的内壁并具有封闭的底端。
前述配置解决了与以高放电速率工作的现有碱性电池相关的常见放电缺陷，通过实验发现，当碱性电池经受高放电速率使用时，传统的碱性电池不能完全放电。具体地，已经发现，在包含大体上均质的阳极的碱性电池的高速率放电期间，导致ZnO形成的阳极内，锌的氧化集中在隔板附近。如上所述，ZnO具有比未反应的锌更大的颗粒体积，因此在隔板附近形成的ZnO有效地形成了阻挡，阻碍了更靠近阳极中心的锌颗粒的放电。
因此，通过提供阳极特性梯度，可以修改阳极的特性，以促进更靠近中央集电器(远离隔板)的阳极部分内较低的放电电阻，在电池以中速率和高速率放电后，经过一定深度的放电，增加可在隔板附近获得的锌的量。例如，可以在阳极中靠近隔板和集电器附近的部分中提供不同类型的表面活性剂，以分散电流分布，使得阳极中较高百分比的阳极活性材料参与放电反应；阳极活性材料的较大平均粒径可布置在隔板附近(如为避免在中速率和高速率放电期间在隔板附近完全消耗锌)等。此外，可以将更靠近集电器的阳极部分修改为具有降低的放气特性，以在阳极高速放电时减少不希望的放气。
通过在阳极内提供特性梯度，相对于传统的均质阳极配方，阳极的总电容量可以基本保持不变。但是，已知在高速放电应用中，更快放电的阳极部分可以进行改进，以增加这些区域中阳极的电容量。因为阳极的总电容量相对于均质阳极配方基本保持不变，所以理论上，限定特性梯度的阳极具有与传统均质阳极配方相似的低速率放电性能。
实验测试
在实验测试中显示了使用双阳极的好处。具体来说，进行了实验测试，以测试数码相机(DSC)中的双阳极配置的性能(测量使用标准数码相机对电池进行一次充电可拍摄的照片数量)和750mA个人修饰测试(根据哪个电池以750mA的速率每小时放电2分钟，每天放电8小时，直到电池达到1.1V的截止电压)，测试结果如图4所示。
在测试中，构造了具有线轴型构造的对照碱性电池，其包括传统的均质阳极构造且在整个阳极体积中具有至少基本均匀的特性，对照碱性电池包括6.3克阳极和20ppm磷酸酯表面活性剂。
实验碱性电池也被构造成具有双阳极结构。除了下面提到的特性以外，电池所有的其他特性与对照碱性电池相同。实验碱性电池包括双阳极结构，包括与隔板相邻的第一阳极部分和与位于中心的集电器相邻的第二阳极部分。因此，第一阳极部分和第二阳极部分是同心的，第一阳极部分围绕第二阳极部分的外部。在第一阳极部分和第二阳极部分之间没有隔板。第一阳极部分(位于隔板附近)包含约3.6克的阳极和20ppm的磷酸酯表面活性剂，第二阳极部分(与集电器相邻)包含约2.7克的阳极和20ppm的磺酸盐表面活性剂。与具有磷酸酯表面活性剂的阳极相比，具有磺酸盐表面活性剂的阳极具有较低的电荷转移电阻和较高的电导率，因此迫使阳极放电从阳极内部开始(在与集电器相邻的第二阳极部分内)。
相对于对照碱性电池的性能，图4所示的结果是标准化的。如图所示，在DSC测试中，实验双阳极碱性电池的性能比对照电池好15％(即，实验碱性电池足以完成对照电池拍摄的照片数量的115％)，而实验双阳极碱性电池在750mA个人修饰测试中的性能比对照电池好9％。
结论
根据本发明说明书和相关附图的教导，本领域的技术人容易想到与实施例有关的许多修改和其他实施例。因此，应当理解的是，本发明的实施例不限于公开的特定实施例，实施例有关的修改和其他实施例也应被包括在所附权利要求的范围内。尽管本说明书中采用了特定术语，但是，特定术语的使用仅仅是一般性和描述性的，并非出于限制性目的。

Claims (14)

1.一种电化学电池，包括：
容器；
阴极，形成空心圆柱体，具有与容器的内表面相邻的阴极外表面和限定阴极内部的阴极内表面；
阳极，位于阴极的内部，其中，阳极限定与阴极内表面相邻的阳极外表面和中心部分；
隔板，设置在阳极外表面和阴极内表面之间；以及
电解质；
阳极包括至少两个阳极部分，其中：
第一阳极部分，邻近隔板，并由具有第一电荷转移电阻的第一阳极配方组成并含有磷酸酯表面活性剂；以及
第二阳极部分，位于阳极中心部分，由第二阳极配方组成，第二阳极配方具有第二电荷转移电阻并含有磺酸盐表面活性剂，第二电荷转移电阻小于第一电荷转移电阻。
2.根据权利要求1所述的电化学电池，其中，所述第一阳极部分通过所述第一阳极部分与所述第二阳极部分之间的特性梯度与所述第二阳极部分分隔，所述特性梯度包括第一阳极配方和第二阳极配方，所述第一阳极配方与所述第二阳极配方的比例至少基本与在所述第一阳极部分和第二阳极部分之间的阳极内的径向位置成比例。
3.根据权利要求2所述的电化学电池，其中，所述特性梯度在所述阳极的中心部分和所述阳极外表面之间是连续的。
4.根据权利要求1所述的电化学电池，其中，所述第一阳极组合物的量超过阳极内第二阳极组合物的量。
5.一种形成电化学电池的方法，所述方法包括：
在容器内形成阴极，所述阴极为圆柱形并设有位于所述容器的内表面附近的阴极外表面和限定阴极内部的阴极内表面；
在阴极的内部设置隔板；
形成与所述隔板相邻的第一圆柱形阳极部分，其中，所述第一圆柱形阳极部分设有开放的内部，所述第一圆柱形阳极部分由具有第一电荷转移电阻并含有磷酸酯表面活性剂的第一阳极配方组成；以及
在第一圆柱形阳极部分的开放内部形成第二圆柱形阳极部分，其中，第二圆柱形阳极部分由第二阳极配方组成，第二阳极配方具有第二电荷转移电阻并含有磺酸盐表面活性剂，第二电荷转移电阻小于第一电荷转移电阻。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，形成所述第一阳极部分和所述第二阳极部分包括：共挤出所述第一阳极部分和所述第二阳极部分。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，形成所述第一阳极部分包括：
将柱塞延伸到阴极的内部，以使柱塞的外表面与隔板分隔；
在柱塞的外表面和隔板之间挤出第一阳极配方，以形成第一阳极部分；
移除柱塞，以形成第一阳极部分的开放内部；以及
形成第二阳极部分，包括将第二阳极配方挤出到第一阳极部分的开放内部。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一阳极组合物的量超过阳极内第二阳极组合物的量。
9.根据权利要求5所述的方法，其中，形成所述第二圆柱形阳极部分包括：在所述第二圆柱形阳极部分与所述第一圆柱形阳极部分之间形成混合区域。
10.一种阳极，设有阳极外表面和中心部分，其中，所述阳极包括：
第一阳极部分，限定阳极外表面，其中，所述第一阳极部分由第一阳极配方组成，第一阳极配方具有第一电荷转移电阻并含有磷酸酯表面活性剂；以及
第二阳极部分，位于阳极中心部分，其中，第二阳极部分由第二阳极配方组成，第二阳极配方具有第二电荷转移电阻并含有磺酸盐表面活性剂，第二电荷转移电阻小于第一电荷转移电阻。
11.根据权利要求10所述的阳极，其中，所述第一阳极部分与所述第二阳极部分通过所述第一阳极部分与所述第二阳极部分之间的特性梯度分隔。
12.根据权利要求10所述的阳极，其中，所述第一阳极部分通过所述第一阳极部分与所述第二阳极部分之间的特性梯度与所述第二阳极部分分隔，所述特性梯度包括第一阳极配方和第二阳极配方，所述第一阳极配方与所述第二阳极配方的比例至少基本与在所述第一阳极部分和第二阳极部分之间的阳极内的径向位置成比例。
13.根据权利要求12所述的阳极，其中，所述特性梯度在所述阳极的中心部和所述阳极的外表面之间是连续的。
14.根据权利要求10所述的阳极，其中，所述第一阳极组合物的量超过阳极内第二阳极组合物的量。
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