制備金屬粉末團聚體的方法和包括該團聚體的產品的制作方法

專利名稱：制備金屬粉末團聚體的方法和包括該團聚體的產品的制作方法
背景技術：
本發明一般地涉及一種制備金屬粉末團聚體的方法。更具體地，本發明針對一種制備金屬粉末的剛性、多孔、無粘結劑的團聚體的方法。本發明也針對包括了該剛性、無粘結劑團聚體的設備。
細粒金屬粉末應用于許多種設備以保證理想的化學反應。例如，將催化劑并入內燃機驅動的交通工具的催化轉化。催化劑促進將潛在有害的煙霧轉化為環境可接收的氣體或液體。在另一個例子中，將金屬粉末用于在固體骨架中儲存氣體(如氫氣)，從而使與作為壓縮氣體的氫氣的儲存和傳輸相關的危害最小化。細粒金屬粉末也用于電池和燃料電池。可商購的電池，包括可再充電和不可再充電的電池，用于給便攜式設備如閃光燈、照相機和磁帶錄音機提供動力。一種用于制備可再充電電池的化學系統包括了在電極之一中分割成細粒的金屬氫化物。另一個通常用于制備不可再充電電池的化學系統，也稱之為一次電池，使用堿性電解液、作為活性陰極物質的二氧化錳和作為活性陽極物質的鋅。通常在作為凝膠體部分的電池中心區域中處理鋅。在將鋅并入電池之前，將鋅進行粉碎從而獲得多數顆粒分布于25微米-500微米范圍內的一定量的鋅粉末。單獨的顆粒懸浮于陽極硅膠中，其防止電池中的鋅顆粒沉淀。
電池制備的一個長期目標是制備出能夠更長時間地驅動設備的電池。在需要大電流的設備中，改進該電池性能的需求尤其強烈。日本公開57(1982)-182972中公開了電池的該高放電特性能夠通過并入5-30wt％的粒子鋅(25微米或更小的粒徑)而改善。遺憾的是，隨著25微米或更小的顆粒的百分比增加，陽極的粘性可能變得太高而無法在高速制備機器中處理。克服這一問題的一種方法是將所有的鋅粒子加工進入單一的多孔體中。例如，US2480839公開了一種由鋅粉末或顆粒制備的陽極，將其在充分的壓力下壓縮以使顆粒團聚成中空圓柱狀的粘附體。在另一例子中，US3645793記載了用弱酸清洗鋅粉末而后擠壓鋅以形成多孔結構。這些專利旨在粘附結構的制備，其適用于電化學電池中的電極。所有顆粒都包括于壓緊工序并形成壓縮電極的一部分。因此，這些方法不太適用于在同一電極中包括了團聚電化學活性顆粒和非團聚電化學活性顆粒的電極制備。
其它處理分裂為細粒的金屬粉末的方法包括利用凝聚劑形成團聚體的步驟。凝聚劑可以是粘結劑，其作為粘合劑使顆粒彼此緊固從而保證團聚體的形成。可替換地，該凝聚劑可以是成孔劑，其促進團聚體的形成，但是隨后從團聚體中除去從而在團聚體中形成孔。遺憾的是，使用凝聚劑對團聚粉末的性能具有負面影響。例如，若電池包括使用包括了有機粘結劑如聚乙烯醇(PVA)的電化學活性物質團聚體的電極，則該顆粒自然被電絕緣的PVA所覆蓋。該覆蓋層增加了該包括經覆蓋的團聚顆粒的電極的內電阻。隨著電極內電阻的增加，電池運行時間減少。而且，在粘結劑成本以及粘結劑占用空間體積方面具有相關潛在問題。隨著粘結劑占用空間體積的增加，電化學活性物質數量必須被減少以給粘結劑空間。隨著活性物質數量減少，電池運行時間減少。
因此，需要一種方法，其能制備出體積小、剛性、無粘結劑的團聚體，而不會損壞團聚顆粒性能。該方法不需要使用添加劑如粘結劑或成孔劑來保證團聚體的制備。
發明概要本發明的方法包括制備剛性、無粘結劑的團聚體，其具有合適尺寸用于與非團聚體顆粒混合以制備可流動混合物。
在一個實施方案中，本發明是一種包括如下步驟的方法提供粉碎形式的電化學活性物質，而后形成基本由電化學活性物質組成的剛性、無粘結劑的團聚體。
在另一實施方案中，本發明是一種包括電極的電化學電池，該電極包括基本由電化學活性物質組成的剛性、無粘結劑的團聚體。
在另一實施方案中，本發明是一種氫氣儲存容器，其包括剛性、無粘結劑團聚體。
附圖簡述附

圖1顯示了本發明方法的一種實施方案的步驟；附圖2是本發明電化學電池的橫截面，其包括由附圖1所示方法制備的剛性、無粘結劑的團聚體；附圖3是輥軋壓縮機和成粒工藝的示意圖；附圖4顯示了內電阻數據的線形圖；附圖5顯示了內電阻數據的線形圖；附圖6顯示了電池保養數據的柱狀圖；附圖7是鋅粉末團聚體的掃描電子顯微圖；附圖8是鋅粉末團聚體的掃描電子顯微圖；和附圖9是鋅粉末團聚體的掃描電子顯微圖。
發明詳述限定下列術語和短語以在此使用。
短語“剛性、無粘結劑的團聚體”指在不使用粘結劑的情況下剛性地結合到一起的顆粒組合。因此，在該剛性、無粘結劑的團聚體中，每一個顆粒都物理地緊固至少一個其它顆粒。那些彼此緊鄰但并非通過物理連接而結合的顆粒并不被考慮為形成剛性、無粘結劑的團聚體。
術語“團聚顆粒”指形成團聚體的兩個或更多顆粒。
術語“非團聚顆粒”指彼此并非物理地連接的兩個或更多顆粒。
現在參考附圖且更具體地參考附圖1，其顯示了包括必需和選擇性步驟的工藝步驟流程圖。步驟10包括提供一定數量粉碎狀的電化學活性物質。在一個優選的實施方案中，該活性物質是通過熔融鋅的氣壓霧化或離心霧化而制備的鋅粉末。該鋅顆粒主體通常處于25微米-500微米尺寸范圍。在步驟12中，在繼續對粉碎粉末處理之前，可基于顆粒尺寸、形狀或一些其它特征對顆粒進行分類。在步驟14中，粉碎粉末形成多孔、剛性、無粘結劑的團聚體，其基本由電化學活性物質組成。優選地，該電化學活性物質占該剛性、無粘結劑的團聚體的100wt％。然而，由于在商業制備過程中雜質的存在，在制備過程中少量外來物質可能無意中被并入到一些剛性、無粘結劑的團聚體中。優選地，該污染物占剛性團聚體的1wt％以下。更優選地，該污染物占剛性團聚體的0.1wt％以下。最優選地，該污染物占剛性團聚體的0.01wt％以下。
可通過在制備過程(例如壓縮工藝、直接熔融工藝或感應加熱工藝)中調節工藝參數將步驟14中形成的剛性、無粘結劑的團聚體制備成理想密度和尺寸。然而，若剛性團聚體大于所需尺寸，可將其粒化，如步驟16所述，以減少剛性團聚體尺寸。粒化可在一種機器中實現，例如包括葉片和/或打漿刀以使原始剛性團聚體破碎成更小的剛性團聚體的機器。若需要的話，可如步驟18所示將該破碎的剛性團聚體分類以產生具有所需尺寸的剛性團聚體。可通過篩選團聚體而實現分類。也可如步驟20所示對團聚體進行退火處理。
適用于本發明方法的電化學活性物質是鋅或鋅合金，其包括一種或多種下列元素銦、鉍、鋁、鎂或鉛。合適的鋅合金包括100ppm鉍、200ppm銦和100ppm鋁。適用于電化學電池中的粉碎鋅合金可購自Umicore(比利時)、Noranda(加拿大)、Big River Zinc(美國)、和Mitsui(日本)。該顆粒可成形為如US6022639所公開的薄片；如US4606869公開的球狀顆粒；如WO98/50969所公開的多種其它形狀；或不規則形狀。
如附圖1中步驟12所示，在形成多孔、剛性、無粘結劑團聚體之前，可對該粉碎活性物質進行處理以分離出理想尺寸范圍內的顆粒。使用單一網篩如200目網篩的篩分方法是一種對顆粒進行分類的合適方式。可替換地，可采用兩次網篩篩分工序。例如，可對該粉碎活性物質如此處理選擇那些僅能通過40目網篩而不能通過325目網篩的顆粒。通過選擇特定范圍內的顆粒可影響剛性團聚體的多孔性。優選的粒徑范圍是25微米-70微米。更優選的粒徑范圍是25微米-50微米。
可采用許多制備工藝實現由粉碎的電化學活性物質形成剛性、無粘結劑團聚體的步驟。在一個優選的實施方案中，形成團聚體的步驟采用了壓緊方法。用于將經粉碎的物質形成剛性、無粘結劑團聚體的合適方式包括軋輥壓實機或高壓壓出機。除了依靠壓力將顆粒形成團聚體之外，也可將許多種形式的能量與壓力一起使用致使顆粒團聚。例如，除了使用壓力之外，可通過將一些顆粒與超聲焊接器接觸從而引起一些顆粒相對于鄰接顆粒振動而使顆粒直接彼此熔合。振動導致產生了充分的熱量以引起顆粒局部的彼此熔接。可使用感應加熱來代替超聲焊接器從而產生顆粒的直接熔合。
如附圖1中步驟20所示，可對電化學活性物質團聚體進行退火。退火過程實現如下通過將團聚體加熱至足夠的溫度，以釋放在用于產生團聚體的工藝中在團聚體內產生的壓力。對于很多粉碎金屬粉末而言，例如鋅，該團聚的鋅必須加熱至100℃以上但遠低于鋅熔點的溫度。優選地，團聚體溫度不超過200℃。
參考附圖3，可通過將一些粉碎顆粒喂入軋輥壓實機30中對立軋輥之間的縫隙而實現顆粒的壓緊來形成團聚體。壓實機30包括粉末儲倉32、水平螺桿的第一螺桿運輸機34、垂直螺桿的第二螺桿運輸機36、第一軋輥38合第二軋輥40。第一軋輥38以順時針方向旋轉，如箭頭A所示，而第二軋輥40以反時針方向旋轉，如箭頭B所示。軋輥38和40可由硬化鋼制備。軋輥38和40之間的縫隙(未示出)是變量之一，可被調節而形成具有理想多孔性的團聚體。軋輥38和40的表面可修飾以增加軋輥和粉碎物質之間的摩擦系數。在一個優選的實施方案中，兩個軋輥表面均涂覆了陶瓷層以提高軋輥和鋅顆粒之間的摩擦系數。可替換地，可對軋輥表面進行噴砂處理以改善其夾持粉碎物質的能力并強迫其通過軋輥之間的縫隙。
位于軋輥壓實機30之下的是制粒機42，其包括篩46。隨著儲料倉32中的粉碎粉末48被喂入并通過軋輥38和40之間的縫隙，該粉末形成細薄的團聚體條50，其太長而不能用于柱狀AA堿性電化學電池(約50mm高和14mm直徑)。用打漿刀設備44(其將片狀顆粒打碎成更小的剛性團聚體52)使條50碰撞。在篩分網46中的開孔使得部分破碎的剛性團聚體通過該網篩并在貯槽54中積累。若需要的話，可將該累積的團聚體通過額外的制粒和篩分機器進行處理直到獲得所需尺寸范圍內的剛性、無粘結劑團聚體。優選地，該剛性、無粘結劑的團聚體將通過40目的網篩。若需要的話，可除去能夠通過325目網篩的團聚體。
除了團聚體尺寸之外，該剛性、無粘結劑團聚體的振實密度(tapdensity)也是可用于鑒別適用于電化學電池的團聚體的特征之一。優選地，團聚體的振實密度小于2.95g/cc。更優選地，振實密度小于2.85g/cc。甚至更優選地，振實密度小于2.60g/cc。最優選地，振實密度小于2.40g/cc。使用下列工序測量振實密度。第一步，將50克無粘結劑的鋅團聚體分散進入50毫升量筒。第二步，將包含鋅團聚體的量筒緊固到振實密度分析器例如由Boynton Beach，Florida，U.S.A的Quanta Chrome Corp制備的AT-2型“Auto Tap”振實密度分析器。第三步，設置振實密度分析器拍打(tap)520次。第四步，運行振實密度分析器從而通過在垂直方向上迅速置換量筒520次來拍打該量筒。第五步，讀取量筒中團聚的鋅的最終體積。第六步，通過用團聚體重量除以拍打后團聚體所占體積確定團聚體的振實密度。
對粉碎電化學活性物質的壓緊以形成剛性、無粘結劑團聚體是優選的制備方法，因為可以迅速并廉價地產生大量團聚體。附圖7所示的是團聚的鋅顆粒的掃描電子顯微圖(SEM)。該團聚體是使用在制備過程中沒有利用額外的能量輸入的軋輥壓緊方法制備而得。盡管進行了壓緊，獨立的鋅顆粒仍然是團聚體中容易辨認的成分。團聚體是高度多孔結構，其能夠將液體如電化學電池中的電解液儲存到團聚體中。該團聚體在沒有使用粘結劑或成孔劑的情況下形成。因此，顆粒表面并未涂覆并且顆粒間的空隙并未填塞可能抑制鋅顆粒電化學性能的粘結劑。
其它方法，在此稱之為直接熔合方法，也可用于產生剛性、無粘結劑的團聚體。一種熔合方法利用超聲波能量來將電化學活性物質顆粒彼此熔合直到獲得具有理想振實密度和尺寸的無粘結劑、剛性團聚體。附圖8顯示的是使用超聲波能量形成的鋅團聚體。該團聚體在沒有使用粘結劑或凝聚劑的情況下形成。將單獨顆粒彼此熔合的超聲波的使用并沒有使單獨顆粒的尺寸和形狀變形。團聚體是高度多孔結構，能夠將液體捕獲并保留在團聚體的孔中。
附圖9顯示的是使用壓緊和超聲波能量形成的鋅顆粒的SEM。單獨的鋅顆粒在壓緊工藝中得以壓縮從而消除了顆粒之間的許多空隙。
現在參考附圖2，其顯示了電化學電池的橫截面示意圖。從電池外部開始，電池組成部分為容器60、位于容器60內表面附近的第一電極62、接觸第一電極62內表面66的分離器64、位于由分離器64和緊固到容器60的關閉件70所限定的腔室內的第二電極68。容器60具有開放端72、閉合端74和其間的側壁76。閉合端74、側壁76和關閉件70限定了電池電極和電解液所占用的空間。一些電解液例如37wt％的氫氧化鉀水溶液與第一電極62、第二電極68和分離器64接觸。
第一電極62包括作為電化學活性物質的二氧化錳和導電成分如石墨。添加劑如Teflon和聚乙烯，可添加至二氧化錳和石墨的可流動干燥混合物。將混合物相對于容器60內表面78模制從而形成圓筒將分離器64嵌入第一電極62所限定的圓筒中從而在第一電極62內表面上提供非導電性、離子可滲透層。
第二電極68包括電化學活性成分例如鋅顆粒、膠凝劑和含水堿性電解液。合適的膠凝劑是交聯聚丙烯酸，例如可從Noveon ofCleveland，Ohio，U.S.A獲得的Carbopol 940。羥甲基纖維素、polyacrylanide和聚丙烯酸鈉是其它適用于堿性電解溶液的膠凝劑例子。含水堿性電解液包括36wt％氫氧化鉀、3wt％氧化鋅、和0.3wt％硅酸鈉。溶液其余部分是水。將0.1N氫氧化鉀的含水堿性溶液并入第二電極的制備過程。其它添加劑，例如有機和/或無機防腐劑也可包括到第二電極中。氫氧化銦是一種合適的無機防腐劑例子。混合第二電極的成分以形成可流動凝膠。鋅顆粒通常占第二電極(其在此也可稱之為陽極)的63-72wt％。
關閉件70緊固于容器60開放端從而將電化學活性成分密封到電池內。關閉件包括密封件80和集電器82。在其它實施方案中，該密封體可以是環形墊圈。密封件包括一個出口，其使得若電池內部壓力過剩時密封件可以破裂。密封件可由尼龍6，6或其它材料如金屬制備，只要集電器與作為第一電極集電器的容器電絕緣。集電器82是由黃銅制備的伸長釘狀元件。該集電器嵌入穿過密封件中的中心孔。
為論證本發明方法可能產生的優勢，根據下列說明制備常規的鋅粉末并然后用于制備電化學電池。電池特征為通過在性能試驗上對其進行放電來確定電池運行時間。也測量典型電池的內電阻。顯示于附圖4和附圖5的數據證明了由電池陽極中剛性、無粘結劑的鋅團聚體制備的電池在電池放電過程中具有比那些具有并未包括任何剛性、無粘結劑的鋅團聚體的等量電化學活性物質的對比控制電池更低的內電阻。而且，如附圖6所示，包括剛性、無粘結劑的鋅團聚體的電池比具有并未包括任何剛性、無粘結劑的鋅團聚體的等量電化學活性物質的電池明顯更長的運行時間。
在一個試驗中，本發明電池陽極制備如下。首先，提供顆粒形式的一些鋅合金。鋅合金包括100ppm鉍、200ppm銦和100ppm鋁。鋅粉末篩分如下通過在具有多個開孔的網篩上處理顆粒且然后將顆粒振蕩通過網篩使得小于開孔的顆粒通過網篩且大于開孔的顆粒不能通過網篩。網篩如此構造每一個開孔都具有與網篩中每一個其它開孔相同的尺寸。篩分鋅粉末使得在粉末第一部分中收集小于70微米且大于25微米的顆粒。大于70微米的顆粒收集于粉末第二部分。僅將第一部分粉末喂入附圖3所示的輥軋壓實機和制粒機。合適的輥軋壓實機和制粒機可購自Elmhurst，Illinois，U.S.A的Fitzpatrick Company。在該試驗中，壓實機的輥子由316不銹鋼制備且在施加陶瓷涂覆之前具有32-62RA的輥表面拋光度。陶瓷涂層厚度0.13mm-0.18mm且硬度為72 Rockwell C。輥子速率為3轉/分鐘。輥子壓力為2260磅/線性英寸。水平螺桿速率為16RPM，且垂直螺桿速率為175RPM。輥子之間的縫隙設定為0.254mm。
在通過輥軋壓實機之后，粉碎顆粒形成為團聚顆粒條，其被喂入將該團聚條破碎為更小的團聚顆粒細粒的制粒機。制粒機轉子速率為1000RPM。制粒機篩網孔為1.27mm。然后使用40目(美國標準)篩網對通過制粒機篩網孔的團聚體進行分類。40目篩網中的開孔只允許小于420微米的團聚體通過篩網。該篩分過程產生了通過40目篩網的團聚體的第一分布和沒有通過40目篩網的團聚體的第二分布。在第一分布中的剛性、無粘結劑的團聚體具有2.83g/cc振實密度且團聚體尺寸處于150微米和300微米之間。然后僅用團聚體第一分布制備下列陽極混合物。陽極成分的數量是以重量百分比計。
然后用每一個陽極混合物制備AA尺寸電池。在所有的五個批號內，除了陽極混合物之外所有電池組分都完全一致。
附圖6顯示了用于在每個下列測試條件下放電的所有五個批號電池的運行時間。每個電池都是“脈沖”測試，通過在1安培的速率下電池放電60秒且然后使電池在下一個脈沖開始之前停息5秒。每一個“60秒運行/5秒關閉”循環被視為一個脈沖。持續該測試直到電池閉合電路電壓降至0.9伏特截止電壓以下。記錄在電池閉合電路電壓降至該截止電壓之前的脈沖數。以條形表形式顯示于附圖6的是從脈沖試驗中收集的數據。批號1是在陽極中僅包括非團聚鋅顆粒的“控制”組。在批號1中的電池提供的平均脈沖數限定為100％用于產生相對于其它組所能夠規范化的數值性能標準。批號2中的電池僅包括團聚鋅顆粒。在批號3中，一半的鋅(以重量計)是團聚的且另一半沒有團聚。在批號4中，每個電池中四分之一的鋅是團聚的且四分之三沒有團聚。在批號5中，每個電池中八分之一的鋅是團聚的且八分之七的鋅沒有團聚。附圖6中的數據論述了其中至少一部分的鋅團聚成為剛性、無粘結劑的團聚體的電化學電池提供的運行時間超過那些僅包括非團聚鋅的對比電池約13％-23％。而且，所包括的鋅中不超過一半是剛性、無粘結劑的團聚體形式的電池比所包括的鋅全部是剛性、無粘結劑的團聚體形式的電池具有更長的壽命。因此，這就論證了將剛性、無粘結劑的鋅團聚體包括到堿性電化學電池陽極中的優點。
在另一試驗中，在相似于前述用于制備團聚體批號2-5的工藝中(除了將團聚體尺寸在批號6中限制到小于825微米但是大于250微米并且在批號7中小于250微米但大于100微米)團聚一定數量的粉碎鋅顆粒。制得三個AA尺寸的電池組來表征將剛性、無粘結劑的鋅團聚體并入陽極對于放電過程(以前述的60秒運行/5秒關閉、1安培恒定電流試驗)中的電池內電阻的影響。用于制備三組電池的陽極配方顯示如下。陽極成分的數量以重量百分比計。
在所有的3組中，除了陽極混合物之外所有電池組分都完全相同。
附圖4中顯示的是兩個線性圖表，其顯示了線90代表的批號6、線92代表的批號8的電池在脈沖試驗中放電時內電阻的變化。數據清晰地顯示了批號6(其僅包括剛性、無粘結劑的團聚體)中的電池比批號8(其僅利用非團聚的鋅)中的對比電池在放電過程中具有更低的電壓降。更低的電壓降指示了更低的內電阻。隨著電池內電阻降低，電池運行時間增加。
附圖5中顯示的是兩個線性圖表，其顯示了線94代表的批號7、線96代表的批號8的電池在脈沖試驗上放電時內電阻的變化。該數據清晰地顯示了批號7(其包括50wt％剛性、無粘結劑的團聚體和50wt％非團聚鋅)中的電池比批號8(其僅利用非團聚的鋅)中的對比電池在脈沖試驗上的放電過程中具有更低的電壓降。
附圖4、5和6中的數據論證了通過在電池放電過程中降低陽極內電阻從而使得電池運行時間增加，在電化學電池的陽極中包括剛性、無粘結劑的鋅團聚體改進了電池性能。
以上說明僅考慮為優選的實施方案。該領域熟練人員和進行或利用本發明的人員將可想到發明的修改。因此，應當理解的是附圖和上述的實施方案僅僅是用于闡述性目的且無意于限制發明范圍，該發明通過根據專利法法則(包括等同物原則)闡述的下列權利要求所限定。
權利要求
1.一種用于電化學電池電極中的團聚體的制備方法，包括步驟a)提供一種粉碎形式的電化學活性物質；和b)形成基本由所述電化學活性物質組成的剛性、無粘結劑團聚體。
2.權利要求1的方法，其中所述團聚體由所述電化學活性物質組成。
3.權利要求1的方法，其中所述團聚體的振實密度小于2.85g/cc。
4.權利要求1的方法，其中所述團聚體的振實密度小于2.60g/cc。
5.權利要求1的方法，其中所述團聚體的振實密度小于2.40g/cc。
6.權利要求1的方法，其中在形成團聚體之前，將所述活性物質限制為將通過40目網篩而不能通過325目網篩的顆粒。
7.權利要求1的方法，其中至少95wt％的所述團聚體將通過40目網篩而不能通過325目網篩。
8.權利要求1的方法，其中所述形成步驟包括壓緊所述活性物質。
9.權利要求8的方法，其中所述方法進一步包括將經壓緊的團聚體制粒從而形成粒化團聚體的步驟。
10.權利要求9的方法，其中所述制粒過程減小團聚體尺寸。
11.權利要求8的方法，其中所述方法進一步包括選擇能夠通過40目網篩的粒化團聚體的步驟。
12.權利要求1的方法，其中所述形成步驟包括直接熔合所述粉碎的活性物質的步驟。
13.權利要求12的方法，其中直接熔合所述粉碎的活性物質的步驟包括將所述活性物質暴露于超聲波振動。
14.權利要求1的方法，其中所述活性物質包括鋅。
15.權利要求1的方法，其中所述活性物質包括鋅合金。
16.權利要求15的方法，其中所述鋅合金包括至少一種下列元素鉍、銦、鎂和鋁。
17.權利要求1的方法，其中所述方法進一步包括將所述剛性、無粘結劑團聚體進行退火的步驟。
18.權利要求17的方法，其中所述退火步驟包括將所述團聚體加熱至100℃以上但低于所述活性物質的熔點。
19.一種電化學電池，具有包括了許多由權利要求1的方法制備的團聚體的電極。
20.權利要求19的電化學電池，其中所述電極包括電化學活性物質的非團聚顆粒。
21.權利要求20的電化學電池，其中所述電化學活性物質的非團聚顆粒包括所述電極中電化學活性物質總量的至少50wt％。
22.權利要求20的電化學電池，其中所述非團聚顆粒包括成形為薄片狀的顆粒。
23.一種制備金屬粉末團聚體的方法，包括步驟a)提供一些粉碎的金屬粉末；和b)形成所述金屬粉末的剛性、無粘結劑團聚體，其中所述金屬粉末占所述團聚體重量的至少99.0％且所述團聚體具有2.85g/cc或更低的振實密度。
24.權利要求23的方法，其中所述金屬粉末占所述團聚體重量的至少99.9％。
25.權利要求24的方法，其中所述金屬粉末占所述團聚體重量的至少99.99％。
26.權利要求23的方法，其中步驟(a)包括對所述量的金屬粉末分類以產生至少第一部分粉末和至少第二部分粉末，然后在步驟(b)中僅將所述第一部分粉末形成剛性、無粘結劑團聚體。
27.權利要求26的方法，其中所述第一部分粉末能夠通過具有多個相同尺寸開孔的網篩并且所述第二部分不能通過所述網篩。
28.權利要求27的方法，其中所述網篩是200目網篩。
29.權利要求23的方法，其中形成于步驟(b)中的所述團聚體能夠通過40目網篩。
30.權利要求23的方法，其中在步驟(b)中形成所述無粘結劑團聚體之后，將所述團聚體分類以產生至少兩種團聚體分布，至少包括團聚體第一分布和團聚體第二分布，其中所述團聚體第一分布能夠通過具有多個相同尺寸開孔的網篩并且所述第二團聚體分布不能通過所述網篩。
31.一種具有電極的電化學電池，該電極具有包括由權利要求23制備的剛性、無粘結劑的電化學活性物質團聚體。
32.權利要求31的電化學電池，其中所述無粘結劑的電化學活性物質團聚體包括鋅。
33.權利要求32的電化學電池，其中所述無粘結劑的電化學活性物質團聚體包括鋅合金。
34.用于制備金屬粉末團聚體的方法，包括步驟(a)提供一些無粘結劑的粉碎金屬粉末；和(b)通過用于將所述金屬粉末形成為無粘結劑團聚體的方式加工所述金屬粉末，從而形成無粘結劑團聚體。
35.權利要求34的方法，其中在步驟(b)之后，通過用于將所述團聚體篩分為至少兩種團聚體分布的方式對所述無粘結劑團聚體加工。
36.權利要求34的方法，其中在步驟(a)之后和步驟(b)之前，所述方法包括通過用于將所述金屬粉末篩分為至少第一粉末部分和至少第二粉末部分的方式加工所述金屬粉末的步驟。
全文摘要
公開了制備剛性、無粘結劑的粉末金屬團聚體的方法。該團聚體具有低振實密度。也公開了包括由電化學活性粉末制備的無粘結劑團聚體的產品。
文檔編號H01M4/42GK1762063SQ200480007316
公開日2006年4月19日 申請日期2004年1月16日 優先權日2003年1月17日
發明者P·R·-F·蔡, N·崔 申請人:永備電池有限公司