[发明专利]具有减小的内阻的电化学元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学元件，所述电化学元件具有外壳、两个电极和布置在电极之间的隔离物，所述两个电极中的一个靠近该外壳的内表面并且限定布置有另一电极的空腔。

背景技术

以这种方式构造的电池常常是碱锰电池组（alkali-manganese battery），即具有二氧化锰（MnO₂）制成的正电极和锌制成的负电极以及碱性电解液的电池，其中碱性电解液特别是基于氢氧化钾（KOH)。通常，正电极采取空心圆柱体的形状，该空心圆柱体的外表面接触杯形电池外壳的内表面。负电极被布置在正电极内部，隔离物也如此，用于物理地将正电极与负电极隔离开并且同时允许在两个电极之间的离子传输。

负电极通常通过将锌合金粉末形式的活性锌合成物与碱性电解液以及胶凝剂进行混合而被构造。该混合物分布于在正电极内部形成的空腔中，或该空腔填充有该混合物。集电器组件然后被插入到该杯形电池外壳的开口端中。该负电极在这种情况下优选地经由针形集电器而被接触，所述针形集电器在该集电器组件插入时被压入该空腔中或被压入位于其中的负电极中。最后，该电池外壳通常通过引入盖而被闭合，所述盖被安装在该集电器组件上方。为了密封该电池，电池外壳的壁可以在盖上方被卷边。

特别是出于制造原因，空心圆柱体形状的正电极通常不是一体式地被引入到杯形电池外壳中，而是以单独区段（individual segments）的形式被引入到杯形电池外壳中，所述单独区段然后在被组装时形成该正电极。例如，盘状区段可以被插入圆柱形的杯形电池外壳中，然后在该圆柱形的杯形电池外壳上堆叠多个环状（环形）区段。所述环状区段的内径然后确定用于负电极的空腔的容量以及直径。盘状区段以及环状区段两者的外径通常被精确匹配到杯形电池外壳的相对应内径。

如所描述的那样构造的电化学电池必然具有非常高的容量。另一方面，这些电化学电池也具有相对高的内阻这一共同特征，这可能导致差的放电特性。所描述的电池并非理想地被设计用于脉冲放电曲线（profile）以及特别是用于在高电流密度下的放电，这意味着对于许多应用来说，这些电池是不适合的或仅适于有限的程度。

发明内容

本发明的目的相应地特别是为了改进上述一般性电化学元件的放电特性，并且因此扩展这些电化学元件的潜在的应用范围。

通过具有权利要求1的特征的电化学元件，实现了该目的。可以在从属权利要求2至15中找到根据本发明的电化学元件的优选实施例。在这里表述了所有的权利要求，以便参考本说明书的内容。

类似上面描述的一般性电化学元件，根据本发明的电化学元件包括具有内表面的外壳、靠近该外壳的内表面并且同时限定空腔的第一电极以及布置在该空腔内的具有相反极性的第二电极。另外，根据本发明的电化学元件包括隔离物，该隔离物被布置在第一电极和第二电极之间。

因此，第一电极包括至少两个、优选地三个或更多单独区段。这些区段一方面经由第一接触表面以二维方式彼此邻近，另一方面经由另外的接触表面以二维方式靠近外壳的内表面。

第二电极本体通常基本上完全填充第一电极内部的空腔。如上面所描述的那样，对其进行接触例如可以经由针形集电器进行。

根据本发明的电化学元件特别具有特色之处在于至少一个连接器被布置在所述至少两个单独区段的第一接触表面之间，所述单独区段经由所述第一接触表面以二维方式彼此邻近，该连接器导电地连接这些区段。

已经令人惊讶地确定：通过在区段之间布置至少一个这样的连接器，有可能显著地减小如上面描述的那样构造的电化学元件的内阻。在一些情况下，内阻可以被明显减小一半以上，这自然对于根据本发明的电化学元件的潜在应用范围具有积极影响。后者比从现有技术公知的可比较的电化学元件更适合用于其中出现上面提及的需要的脉冲放电曲线的应用，或者更适合用于高电流密度下的放电。

根据本发明的电化学元件优选地是常规的商品化电池组。电化学元件的外壳优选地基本上是圆柱形的。特别优选地，根据本发明的电化学元件的外壳具有标准尺寸，诸如例如具有AA（Mignon）、AAA（Micro）、C（Baby）或D（Mono）。