FI123479B - Ohutparisto - Google Patents

Description

Ohutparisto

Keksinnön ala

Keksintö liittyy ohueen joustavaan paristoon ja erityisesti paristossa käytettävään katodi pastaan, joka antaa ohutparistolle parannetut toimintaomi-5 naisuudet. Lisäksi esitetään menetelmä katodipastan valmistamiseksi ja kato-dipuolikenno.

Keksinnön tausta

Julkaisussa US 2003/0044686 A1 kuvataan sähkökemiallisen kennon konforminen erotin, joka on anodin ja katodin yhtymäkohdassa ja muodos-10 taa sähköeristyksen anodin ja katodin välille. Kennon toiminnan parantamista varten kennoon on tehty parannettu erotinrakenne lisäämällä boraattijohdan-naista, kuten boorihappoa, erottimeen. Koska erotin on tehty silloittuvasta polymeeristä, erottimeen saadaan silloitettu verkkorakenne. Tällä erottimella kerrotaan olevan parannettuja ominaisuuksia, muun muassa ohentunut seinämän 15 paksuus ja suuri ionijohtavuus anodin ja katodin välillä, kuitukankaiden ominaisuuksiin verrattuna.

Erotinta voidaan käyttää sekä perinteisissä lieriömäisissä paristoissa että metalli-ilmanappiparistoissa. Kaikissa tämäntyyppisissä paristoissa on metallikuori ja radiaalisesti puristettu tiivistesivuseinämä anodin ja katodin vä-20 Iissä estämässä elektrolyytin vuodon.

Esillä oleva keksintö liittyy ohutparistoon, jonka rakenne eroaa huomattavasti julkaisun US 2003/0044686 A1 pariston rakenteesta. Kuten on yleisesti tunnettua, ohutparistoilla on ainutlaatuisia ominaisuuksia, joilla ne eroavat tavanomaisista paristoista ja jotka mahdollistavat suuren valikoiman ” 25 käyttötarkoituksia, jotka eivät ole mahdollisia toteuttaa tavanomaisilla paristoil- o ^ la, esimerkiksi kulutustuotteiden, mikrokokoisten tuotteiden, kuten älykorttien, o RFID-tunnisteiden (Radio Frequency Identification), ja yleisesti pientehotuot- ” teiden, kuten LEDien (Light Emitting Diode), tehonlähteet.

g Yleensä ohutparistokokoonpano käsittää anodimateriaalin ja kato-

CL

30 dimateriaalin, jotka on levitetty vesipohjaisina pastoina yhden tai useamman m 2 erotinkerroksen vastakkaisille puolille. Erotinkerros voidaan tehdä paperista, m g muovista tai mistä tahansa muusta materiaalista, joka on muodoltaan ohut kal- ° vo. Erotin on tyypillisesti paperia ja voi käsittää yhden tai useamman paperiker- roksen. Paristo käsittää myös elektrolyytin.

2

Nykyisten, yhdestä tai useammasta anodikerroksesta, erotinkerrok-sesta ja katodikerroksesta koostuvien joustavien ohutparistojen eräänä ongelmana on se, että paristokokoonpanon eri kerrokset delaminoituvat jossain määrin pariston kestoiän, toisin sanoen sen säilytyksen ja käytön, aikana. Toi-5 sin kuin tavanomaisissa paristoissa ohutparistoissa ei ole metallikuorta, joka puristaa eri kerroksia yhteen ja estää näin delaminaation. Delaminaatiovaiku-tus aiheuttaa pariston suorituskyvyn merkittävän huononemisen ja voi jopa pysäyttää sen kokonaan. Erityisesti huonontunut suorituskyky voidaan havaita pariston pitkäaikaisen käytön ja säilytyksen yhteydessä.

10 Siten tarvitaan parannettu ohutparisto, joka toimii hyvin pariston ko ko kestoiän ajan.

Keksinnön lyhyt kuvaus

Esillä olevan keksinnön eräänä tavoitteena on antaa käyttöön ohut-paristo, jossa vältetään nykyisiin ohutparistoihin liittyvät haitat. Keksinnön ta-15 voite saavutetaan järjestelyillä, joille on ominaista se, mitä on selostettu itsenäisissä patenttivaatimuksissa.

Yllättäen huomattiin, että sisällyttämällä boorihappoa katodille levitettyyn katodipastaan oli mahdollista välttää pariston, erityisesti katodin, paristokokoonpanon valmistusvaiheessa toisiinsa painettujen eri kerrosten dela-20 minoitumisen. Delaminoituminen aiheuttaa merkittäviä ongelmia pariston kestoiän aikana. Pienentynyt delaminoituminen parantaa paristojen toimintaa ja näkyy erityisesti pitkäaikaisen säilytyksen ja/tai käytön yhteydessä.

Esillä olevan keksinnön eräänä etuna on se, että katodivirrankerää-jään on helpompi painaa sopivan määrän boorihappoa sisältävä katodipasta 25 kuin boorihapoton pasta, koska boorihappo muuttaa katodipastan koostumuk-

CO

ς sen viskositeettia. Lisäksi on todettu, että boorihapon käyttö lisää katodipastan ™ homogeenisuutta ja tasaisuutta, mikä aikaansaa ohutpariston hyvän toiminnan.

C\l 9 Lisäksi on havaittu, että boorihappo kasvattaa katodipastan pH:ta.

” pH:n kasvu puolestaan parantaa pariston avointa jännitettä.

| 30 Edelleen on havaittu, että boorihappo parantaa katodipastan ioni- ^ johtavuutta, lonijohtavuuden paranemisen eräänä toisena etuna on se, että pa- <S riston sisäinen vastus pienenee, minkä johdosta paristo tuottaa suuremman o huippuviran ja enemmän energiaa, o ™ Keksinnön eräänä toisena tavoitteena on toteuttaa katodipasta 35 ohutparistoa varten.

3

Vielä eräänä esillä olevan keksinnön tavoitteena on antaa käyttöön katodi, joka käsittää esillä olevan keksinnön mukaista katodipastaa.

Vielä eräänä keksinnön tavoitteena on antaa käyttöön menetelmä keksinnön mukaisen katodipastan valmistamiseksi.

5 Piirustuksen lyhyt kuvaus

Kuvio 1 esittää kaavamaisesti keksinnön mukaista tyypillistä ohutpa-ristokokoonpanoa.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus

Pariston rakenne 10 Kuten tavanomainen paristokin, keksinnön mukainen ohutparistoko- koonpano koostuu anodielektrodista, katodielektrodista ja näiden välissä olevasta erottimesta. Esimerkki keksinnön mukaisen ohutpariston tyypillisestä kokoonpanosta on kuvattu kuviossa 1. Esillä olevan keksinnön yhteydessä termi ’’ohutparisto” on ymmärrettävä minkä tahansa muotoiseksi tai kokoiseksi ”ker-15 rosrakenteiseksi paristoksi”. Sillä on joustava ja taivutettava rakenne. Ohutpariston paksuus on tyypillisesti alle 1 mm.

Valmistus

Keksinnön mukaisen useasta kerroksesta koostuvan ohutpariston valmistus voi tapahtua tavanomaisella tavalla ja esimerkiksi julkaisussa 20 WO 2008/096033 kuvatun mukaisesti. Esimerkinomaisessa valmistusmenetelmässä erotinpaperit 1, 2 kastellaan elektrolyyttiliuoksella, minkä jälkeen ano-dimateriaalia 7 levitetään ensimmäisen erotinpaperin 1 päälle ja katodimateriaa-lia 8 levitetään toisen erotinpaperin 2 tai katodivirrankerääjän 5 päälle painamalla tai päällystämällä. Erottimen kastelu voidaan myös tehdä painamalla elektro- ” 25 lyyttiliuos vain yhteen erotinpaperiin. Erotin voi myös käsittää useamman kuin o ™ kaksi paperikerrosta. Lisäksi erotin voi olla tehty muusta materiaalista kuin pape- o rista, esimerkiksi muovista kuten polymeerikalvosta. Tämän jälkeen erotinpaperit ” 1,2 yhdistetään painamalla ne yhteen niin, että anodi-ja katodimateriaalit ovat g uloimpina tässä järjestyksessä. Haluttaessa yhdistetyt erotinpaperit leikataan sit-

CL

30 ten haluttuun muotoon ja kokoon. Tämän jälkeen anodi- ja katodimateriaalit levi- 2 tetään anodivirrankerääjälle 4 ja katodivirrankerääjälle 5 painamalla tai päällys- m g tämällä. Näin saadut virrankerääjät voidaan haluttaessa leikata haluttuun muo- ° toon ja kokoon. Lopuksi kuorimateriaali 9, esimerkiksi polypropeeni, polyeteeni, metalloitu polyeteenitereftalaatti, polyesteri tai mikä tahansa muu tunnettu kuo- 4 rimateriaali pannaan yhdistettyjen anodi- ja katodivirrankerääjien kummallekin puolelle kuoren muodostamiseksi tuotteen ympärille.

Katodi

Keksinnön eräänä tavoitteena on antaa käyttöön katodipasta ohut-5 paristossa käytettävää katodielektrodia varten. Keksinnön mukainen katodi-pasta käsittää aktiivista katodimateriaalia, elektrolyyttiliuoksen, yhden tai useamman sideaineen ja boorihappoa. Esillä olevan keksinnön yhteydessä termi pasta on ymmärrettävä pastaan sisällytettyjen kiinteiden hiukkasten viskoosiksi vesipohjaiseksi dispersioksi.

10 Aktiivinen katodimateriaali voi olla esimerkiksi ferraattia, rautaoksi dia, kuparioksidia, kobolttioksidia, mangaanidioksidia, lyijydioksidia, hopeaok-sidia ja nikkelioksihydroksidia, nikkelidioksidia, hopeaperoksidia, permanga-naattia tai bromaattia. Keksinnön erityisessä sovellusmuodossa aktiivinen katodimateriaali on mangaanidioksidi.

15 Katodipastaan sisällytetty elektrolyytti voi olla esimerkiksi ZnCI2, NH4CI, KOH, NaOH. Keksinnön erityisessä sovellusmuodossa katodipasta käsittää 3M-10M, edullisesti 8M-9M, ZnCI2-elektrolyyttiä.

Boorihapon määrä katodipastassa on alueella 0,02-0,2 % katodi-pastan painosta. Keksinnön erityisessä sovellusmuodossa määrä on alueella 20 0,05-0,15 % katodipastan painosta. Keksinnön toisessa erityisessä sovellus- muodossa määrä on 0,08 % katodipastan painosta.

Katodipasta voi lisäksi käsittää johtavaa materiaalia, kuten hiilijau-hetta, esimerkiksi grafiittijauhetta, nokea, hiilimustaa, hiilinanoputkia tai näiden yhdistelmiä. Katodipastassa olevan johtavan materiaalin määrä on alueella 25 noin 5-20 % aktiivisen katodimateriaalin painosta, ja edullinen määrä on 10 % aktiivisen katodimateriaalin painosta.

5 Katodipasta käsittää edelleen lisäaineita, esimerkiksi sideainetta ku-

C\J

^ ten polyvinyylialkoholia (PVA:ta), karboksimetyyliselluloosaa (CMC:tä) tai näi- ° den seosta. Lisäaineen tarkoituksena on sitoa pastan eri ainesosia yhteen 00 30 pastan muodostamiseksi. Sopiva määrä sideainetta on alueella 2-10 % elekt- 1 rolyyttiliuoksen painosta, edullisesti 3-5 % elektrolyyttiliuoksen painosta.

Lo Keksinnön erityisessä sovellusmuodossa katodipasta käsittää g Mn02:ta aktiivisena katodimateriaalina, PVA:ta sideaineena, grafiittijauhetta o johtavana materiaalina, ZnCI2:ta elektrolyyttinä ja boorihappoa. Toisessa erityi- 00 35 sessä sovellusmuodossa katodipasta käsittää Mn02:ta aktiivisena katodimate- 5 riaalina, PVA:ta ja CMC:tä sideaineina, grafiittijauhetta ja hiilinanoputkia johtavina materiaaleina, ZnC^ta elektrolyyttinä ja boorihappoa.

Anodi

Esillä olevan keksinnön mukaisessa ohutparistossa käytetyn ano-5 dielektrodin anodimateriaali käsittää aktiivista anodimateriaalia, esimerkiksi metallijauhetta kuten Cu, Pb, Ni, Fe, Cr, Zn, AI tai Mg. Keksinnön erityisessä sovellusmuodossa aktiivinen anodimateriaali on sinkki. Anodimateriaali levitetään kuivan musteen tai pastan muodossa. Anodipastan muodostamiseksi elektrolyyttiliuos sekoitetaan aktiivisen anodimateriaalin kanssa. Elektrolyytti-10 liuoksena voidaan käyttää samoja materiaaleja kuin katodipastan yhteydessä.

Anodipasta voi lisäksi käsittää johtavaa materiaalia, kuten hiilijau-hetta, esimerkiksi grafiittijauhetta, nokea, hiilimustaa, hiilinanoputkia tai näiden yhdistelmiä. Anodipastassa olevan johtavan materiaalin määrä on alueella noin 1-5 % aktiivisen anodimateriaalin painosta, ja edullinen määrä on 2 % aktiivi-15 sen anodimateriaalin painosta.

Anodipasta käsittää edelleen lisäaineita, esimerkiksi sideaineita kuten polyvinyylialkoholia (PVA:ta), karboksimetyyliselluloosaa (CMC:tä) tai näiden seosta. Sopiva määrä sideainetta on alueella 2-10 % elektrolyyttiliuoksen painosta, edullisesti 3-5 % elektrolyyttiliuoksen painosta.

20 Keksinnön erityisessä sovellusmuodossa anodimateriaali on kuivas sa muodossa ja koostuu jauhemaisesta sinkistä ja hiilimusteesta. Anodimateriaali valmistetaan lisäämällä sinkkijauhetta johtavaan hiilimusteeseen ja sekoittamalla, kunnes seos on homogeeninen. Esimerkkejä sopivista paristolaatui-sista kaupallisesti saatavista sinkkijauheista ovat Grillo-Werke Aktiengesell-25 schaft GZN-3-0 ja Xstara EC-100, joiden hiukkaskoko on alle 50 pm ja puhtaus yli 99 %.

CO

o Virrankerääiä

CvJ

^ Virrankerääjämateriaali anodi- ja katodielektrodeja varten voi olla ° johtavaa hiilimustetta, hiilikalvoa tai mitä tahansa muuta materiaalia, joka on

CO

30 kemiallisesti inerttiä mutta riittävän johtavaa.

| Lisäksi keksinnön kohteena on ohutparisto, jolla on monikerrosra- lo kenne ja joka käsittää keksinnön mukaista katodipastaa katodielektrodia varten g yhtenä kerroksena. Anodielektrodin toteuttavana anodimateriaalina voidaan o käyttää sinkkiä aktiivisena anodimateriaalina kuivassa muodossa, ts. mustee- 00 35 na, tai pastamuodossa. Erotinkerros on esimerkiksi paperia. Koko monikerrok sinen paristokokoonpano peitetään kerroksella polymeerikalvoa kuten poly- 6 eteeniä, polypropeeniä, metalloitua polyeteenitereftalaattia, polyesteriä tai mitä tahansa muuta polymeerikalvoa.

Edelleen keksinnön kohteena on katodi, joka käsittää keksinnön mukaista katodipastaa. Lisäksi katodi käsittää erotinkerroksen, joka on esimer-5 kiksi paperia, katodivirrankerääjän ja kuorimateriaalin.

Edelleen keksinnön kohteena on menetelmä katodipastan valmistamiseksi, joka menetelmä käsittää vaiheet joissa: - sekoitetaan aktiivinen katodimateriaali, mahdollinen johtava materiaali ja boorihappo yhteen ensimmäisen, jauhemaisen seoksen muodostami- 10 seksi - sekoitetaan elektrolyyttiliuos ja sideaine(et) yhteen toisen seoksen muodostamiseksi - lisätään toinen seos ensimmäiseen seokseen katodipastan muodostamiseksi.

15 Vaihtoehtoisesti keksinnön mukainen menetelmä käsittää vaiheet, joissa: - sekoitetaan aktiivinen katodimateriaali mahdollisen johtavan materiaalin kanssa ensimmäisen, jauhemaisen seoksen muodostamiseksi - sekoitetaan elektrolyyttiliuos, sideaine(et) ja boorihappo yhteen 20 toisen seoksen muodostamiseksi - lisätään toinen seos ensimmäiseen seokseen katodipastan muodostamiseksi.

Keksinnön erityisessä sovellusmuodossa katodipasta valmistetaan liuottamalla boorihappo elektrolyyttiliuokseen.

25 Kuten edellä on todettu, keksinnön mukaisen ohutparistorakenteen eri kerrosten delaminoituminen voidaan välttää käyttämällä boorihappoa kato- 5 dipastassa. Vähentynyt delaminaatioilmiö saadaan oletettavasti aikaan toisaal- cvj ^ ta katodivirrankerääjän musteen ja katodipastassa olevien eri kemikaalien väli- ° sellä ja toisaalta katodipastan ja sillä käsiteltävän erottimen välisellä parantu- 30 neella sitoutumisella toisiinsa. Keksinnön mukaisen katodipastan erityisessä | sovellusmuodossa boorihappo muodostaa silloitetun verkkorakenteen polyvi- lo nyylialkoholipolymeerin kanssa polymeerirungon hydroksyyliryhmien vety- xj sidosten kautta. Keksinnön toisessa erityisessä sovellusmuodossa, jossa pa-o riston erotinkerroksena käytetään paperimateriaalia, vähentynyt delaminaatio- 00 35 vaikutus voidaan myös saada aikaan sillä, että katodipastan ollessa kosketuk sissa erotinpaperin kanssa kerrostenvälistä parantunutta sitoutumista voidaan 7 parantaa lisää paperin selluloosarakenteiden amorfisten alueiden ja booriha-pon välisten silloittumisreaktioiden avulla, jolloin pitkät selluloosaketjut pysyvät yhdessä vielä aiempaa tiiviimmin. Kerrostenvälinen sidosvoima siten paranee ja delaminaatio vähenee, jolloin pariston suorituskyky paranee.

5 Viskositeetti

Eräs keksinnön mukaisen ohutpariston tärkeä piirre on katodipas-tassa käytetyn elektrolyyttiliuoksen viskositeetti, eli katodipastan viskositeetti. Kun katodipastaa levitetään katodivirrankerääjän päälle ja siitä kasataan edelleen paristo, pariston laatu riippuu viskositeetista. Nyt on havaittu, että boori-10 hapon lisääminen katodipastaan parantaa viskositeetin muodostumista. Jos elektrolyyttiliuoksen viskositeetti on liian suuri, aktiivisten katodimateriaalien sekoittaminen elektrolyyttiliuokseen ja katodipastan painaminen katodivirranke-rääjälle vaikeutuu. Toisaalta, jos elektrolyyttiliuoksen viskositeetti on liian pieni, halutun katodipastamäärän painaminen katodivirrankerääjän päälle voi olla 15 vaikeaa. Lisäksi, jos elektrolyyttiliuoksen viskositeetti on pieni, painetun katodi-pastan liikkuvuus paristokokoonpanossa on suuri, mikä aiheuttaa vakavia oi-kosulkuongelmia, kun katodipasta pääsee pariston anodipuolelle. Siten elektrolyyttiliuoksen tai katodipastan viskositeetin hallinta on tärkeää, jotta pariston suorituskyky saadaan optimaaliseksi. Sopivaa viskositeettialuetta hallitaan ka-20 todipastan boorihappopitoisuudella. Jos pitoisuus on liian suuri, myös viskositeetista tulee liian suuri, jolloin katodipastan painaminen erottimelle tai katodi-virrankerääjälle on vaikeaa.

Seuraavassa esitetään ei-rajoittavia esimerkkejä keksinnön havainnollistamiseksi lisää. Kaikki esimerkeissä esitetyt osuudet ja prosenttimäärät 25 perustuvat painoon.

$2 Esimerkit o ^ Boorihapon vaikutusta sideainetta sisältävän elektrolyyttiliuoksen

CM

9 johtavuuteen ja pH:hon testattiin boorihapon eri pitoisuuksilla. Kokeet tehtiin ^ neljällä eri ZnCb-elektrolyyttipitoisuudella, jotka olivat 5M, 6M, 7M ja 8M. Elekt- ir 30 rolyyttiliuos sisälsi edellä mainitun määrän ZnCbita, 1,6 % PVA:ta ja 2,25 % ^ CMC:tä.

S Johtavuus mitattiin käyttämällä FINNOLABin kädessä pidettävää o johtavuusmittaria Cond 351 i/ST.

O

C\J

8

Taulukko 1: Boorihapon vaikutus elektrolyyttiliuoksen pH:hon.

Boorihappo 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 % n.

ZnCI2 (M) \______ 5 3,18 3,38 3,44 3,57 3,64 3,73 6 2,50 2,64 2,79 2,90 3,04 _7__1,87 2,05 2,21 2,36 2,49__- 8 | 1,20 | 1,25 | 1,55 1,66 1,80 1,95

Taulukko 2: Boorihapon vaikutus elektrolyyttiliuoksen johtavuuteen (mS/cm) 5 ______

Boorihappo 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 % N.

ZnCI2 (M) \______ 5 75,8 77,8 80,0 82,1 83,6 86,3 6 60,4 63,8 66,8 68,8 73,7 7 __47,1 50,8 54,6 59,6 62,6__- 8 33,0 35,8 39,4 42,7 82,1 86,3

Tuloksista voidaan nähdä, että johtavuus ja pH-arvot suurenevat, kun boorihappopitoisuus lisääntyy.

CO

δ Esimerkki 1

CNJ

g 10 10 osaa Mn02:ta, 1 osa grafiittijauhetta ja 0,022 osaa boorihappoa ro jauhemuodossa sekoitettiin keskenään ja seosta hämmennettiin 10-20 minuut- x tia. Katodipastamateriaalin valmistamiseksi 7 osaa elektrolyyttiliuosta, jossa oli ^ 9M ZnCI2:ta ja 3,5 % PVA:ta, jonka moolimassa oli 140 000-186 000 (Celvol !£ 540, Celanese Chemicals), vesiliuoksessa, kaadettiin edellä mainittuun jauhe- co ^ 15 seokseen.

o Edellä valmistettua katodipastaa käsittävä ohutparisto valmistettiin seuraavalla tavalla: 9

Anodi valmistettiin painamalla sinkkimustetta erotinpaperille. Sink-kimustetta oli 12 mg/m2.

Katodivirrankerääjä painettiin käyttämällä Creative Materialsin johtavaa hiilimustetta 116-19 polyeteenipäällysteiselle paperille. Kun katodivir-5 rankerääjä oli kuivatettu, katodipasta levitettiin sen päälle katodin muodostamiseksi.

Edellä valmistetut anodi ja katodi laminoitiin tämän jälkeen yhteen ohutparistokokoonpanon valmistamiseksi.

Mittaukset osoittivat, että ohutpariston kapasiteetti oli 1,6 mAh/cm2.

10 Esimerkki 2 10 osaa MnC>2:ta ja 1 osa grafiittijauhetta sekoitettiin keskenään ja seosta hämmennettiin 10-20 minuuttia. Edellä mainittuun jauheseokseen kaadettiin sitten 6,3 osaa vesipohjaista elektrolyyttiliuosta, jossa oli 9M ZnCbita ja 3,5 % PVA:ta, jonka moolimassa oli 140 000-186 000 (Celvol 540, Celanese 15 Chemicals), ja 0,22 osaa boorihappoa. Hämmentämistä jatkettiin yhden tunnin ajan katodipastamateriaalin muodostamiseksi. Boorihapon kokonaismäärä on 0,08 % katodipastan painosta.

Elektrolyyttiliuoksen viskositeetti oli noin 2 000 cps.

Katodipasta levitettiin katodivirrankerääjälle. Ohutparisto koottiin 20 samalla tavalla kuin esimerkissä 1.

Mittaus osoitti, että pariston kapasiteetti oli 1,8-1,9 mAh/cm2. Kapasiteetti oli siten 10-20 % suurempi kuin pariston, jossa boorihappo sekoitetaan jauheena aktiivisen katodimateriaalin kanssa katodipastan valmistusprosessissa.

£2 25 Esimerkki 3 δ ™ 10 osaa Mn02:ta ja 1 osa grafiittijauhetta ja 0,08 osaa hiilinanoput- o kia (Valmistaja: Timesnano) sekoitettiin keskenään ja seosta hämmennettiin $2 10-20 minuuttia. Edellä mainittuun jauheseokseen kaadettiin sitten 12 osaa x elektrolyyttiliuosta, jossa oli 8M ZnCI2:ta, 1 % CMC:tä, 5 % PVA:ta, jonka moo- ^ 30 limassa oli 140 000-186 000 (Celvol 540, Celanese Chemicals), ja eri määriä

LO

2 boorihappoa vesipohjaisessa liuoksessa. Boorihappomäärät ilmenevät jäljem-

LO

g pänä olevasta taulukosta 3.

S Erilaisia keksinnön mukaisia katodipastamateriaaleja käsittäviä ohutparistoja valmistettiin samalla tavalla kuin esimerkissä 1. Näiden ohutpa- 10 ristojen ja samalla tavalla valmistettujen boori hapottomien ohutparistojen kapasiteetti mitattiin yhden vuoden aikana huoneenlämpötilassa.

Taulukko 3: Ohutpariston suorituskyky

Boorihapon pi- Paino-% Alkuka- Kapasiteetti Kapasi- toisuus (paino- katodipas- pasiteetti 6 kk:n jäi- teetti vuo- %) elektrolyytti- tässä mAh keen den jäl- liuoksessa_____keen_ 0__0__61__44,2__28,4 0,111__0,058__62__51J__46,1 0154__0,080__61__58J>__56,1 0,250__0/\3__62__47^4__32,6 0,311 - - - 5

Tulokset osoittavat, että boorihappoa sisältävän pariston kapasiteetti paranee merkittävästi pariston pitkäaikaisessa käytössä verrattuna booriha-pottoman pariston kapasiteettiin. Tämä on havaittavissa erityisesti yhden vuoden käytön jälkeen. Edellä kuvatussa erityisessä paristorakenteessa, toisin salo noen 8M ZnCb-pitoisuudessa, ei kuitenkaan ollut mahdollista valmistaa ohut-paristoa, jonka boorihappopitoisuus oli suurempi kuin 0,25 %, esimerkiksi 0,311 % elektrolyyttiliuoksessa, koska katodipastan liian suuri viskositeetti aiheutti painatusongelmia.

Kun edellä mainittujen paristojen lataus oli kulunut loppuun, paristot 15 irrotettiin niiden delaminaatio-ominaisuuksien toteamiseksi. Huomattiin, että oli „ helpompi irrottaa boorihappoa sisältämättömän pariston eri kerrokset toisistaan o kuin pariston, jonka elektrolyyttikerroksessa oli boorihappoa. Tämä osoittaa, että boorihapon sisällyttäminen paristorakenteeseen estää tehokkaasti paris-o ^ ton eri kerrosten delaminoitumista.

^ 20 Alan ammattilaiselle on selvää, että tekniikan kehittyessä keksinnöl-

X

£ linen ajatus voidaan toteuttaa eri tavoin. Keksintö ja sen sovellusmuodot eivät uj> ole rajoitettuja edellä kuvattuihin esimerkkeihin, vaan ne voivat vaihdella pa- ίο tenttivaatimusten piirissä.

O) o o

C\J

Claims (13)

1. Ohutparistoa varten tarkoitettu katodipasta, joka käsittää aktiivista katodimateriaalia, elektrolyyttiliuosta, yhtä tai useampaa sideainetta ja boori- 5 happoa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen katodipasta, jossa boorihapon määrä on alueella 0,02 - 0,2 %, edullisesti 0,05 - 0,15 %, edullisemmin 0,08 % katodipastan painosta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen katodipasta, jossa sideaine 10 valitaan ryhmästä, joka koostuu polyvinyylialkoholista, karboksimetyyliselluloo- sasta ja näiden seoksesta.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1,2 tai 3 mukainen katodipasta, jossa aktiivinen katodimateriaali käsittää Mn02:ta ja elektrolyyttiliuos käsittää ZnC^ita.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1, 2, 3 tai 4 mukainen katodipasta, jo ka käsittää johtavaa materiaalia kuten hiilijauhetta.

6. Menetelmä patenttivaatimuksen 1 - 5 mukaisen katodipastan valmistamiseksi, joka menetelmä käsittää vaiheet, joissa: - sekoitetaan aktiivinen katodimateriaali, mahdollinen johtava mate-20 haali ja boorihappo yhteen ensimmäisen, jauhemaisen seoksen muodostamiseksi - sekoitetaan elektrolyyttiliuos ja sideaine(et) yhteen toisen seoksen muodostamiseksi - lisätään toinen seos ensimmäiseen seokseen katodipastan muo-25 dostamiseksi. CO

7. Menetelmä patenttivaatimuksen 1 - 5 mukaisen katodipastan ™ valmistamiseksi, joka menetelmä käsittää vaiheet, joissa: CVJ 9. sekoitetaan aktiivinen katodimateriaali mahdollisen johtavan matein haalin kanssa ensimmäisen, jauhemaisen seoksen muodostamiseksi tr 30 - sekoitetaan elektrolyyttiliuos, sideaine(et) ja boorihappo yhteen toisen seoksen muodostamiseksi S - lisätään toinen seos ensimmäiseen seokseen katodipastan muo- o dostamiseksi. o

^ 8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, jossa ensim- 35 mäinen seos ja toinen seos sekoitetaan hämmentämällä niitä yhden tunnin ajan.

9. Ohutparisto, joka käsittää jonkin patenttivaatimuksen 1 - 5 mukaista katodipastaa.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen ohutparisto, joka käsittää sink-kimustetta anodimateriaalina ja yhden tai useamman paperisen erotinkerrok- 5 sen.

11. Katodi, joka käsittää jonkin patenttivaatimuksen 1 - 5 mukaista katodipastaa.

12. Ohutparisto, joka käsittää: - anodin 10. patenttivaatimuksen 11 mukaisen katodin - erottimen, esimerkiksi paperin, joka on anodin ja katodin välissä.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen ohutparisto, joka käsittää anodin, katodin ja erottimen ympärillä olevan tiivistysmateriaalin. CO δ C\J i CVJ o CO X cc CL LO CO LO O) O O CVJ