ES2209656B2 - Un elemento electroquimico o pila y un catodo para el mismo. - Google Patents
Un elemento electroquimico o pila y un catodo para el mismo.Info
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Abstract
Un elemento electroquímico o pila y un cátodo para el mismo, que conteniendo un ánodo, un separador y un cátodo compuesto de dióxido de manganeso, en este cátodo incorpora un aditivo inorgánico cristalino de óxido de wolframio, compuestos de zirconio, óxido de titanio con estructura de rutilo, óxido de itrio, óxido de cerio, zeolitas y alumino - silicatos y en el que al menos uno de ellos está presente en una proporción o rango entre una diezmilésima (0,0001) y el diez (10) por ciento en peso respecto de la masa catódica.
Description
Un elemento electroquímico o pila y un cátodo
para el mismo.
La presente invención se refiere a un elemento
electroquímico o pila y un cátodo para el mismo que contiene un
ánodo, un separador y un cátodo compuesto de dióxido de
manganeso.
Esta invención se refiere a un cátodo de dióxido
de manganeso con su capacidad de descarga mejorada compuesto por
dióxido de manganeso electroquímicamente activo y un aditivo
cristalino basado en un compuesto oxigenado y su uso en pilas
primarias.
Las pilas alcalinas primarias están constituidas
habitualmente por un cátodo de dióxido de manganeso, un ánodo de
zinc, un electrolito alcalino y un separador permeable al
electrolito.
El ánodo está compuesto habitualmente por un
polvo de zinc de gran área superficial y por un agente gelificante
que sirve de estabilizador. Sin embargo, el ánodo también puede
estar formado por un polvo sinterizado en frío o caliente, en
presencia o ausencia de plastificantes. La técnica de amalgamado
utilizada anteriormente se abandonó recientemente para mejorar la
compatibilidad medioambiental de las pilas producidas.
El electrolito alcalino utilizado en la mayoría
de los casos es una disolución acuosa de KOH. En algunos casos se
han empleado otros hidróxidos como NaOH o LiOH. El separador sirve
para aislar eléctricamente el ánodo del cátodo.
El material comúnmente utilizado como cátodo es
dióxido de manganeso gamma empapado en electrolito. Para reducir la
resistencia del material catódico se añaden diferentes tipos de
partículas carbonáceas como grafito o negro de humo o acetileno.
Las propiedades mecánicas del cátodo se mejoran habitualmente
mediante la incorporación de plastificantes.
En la patente US 5,342,712 se muestra la mejora
de la capacidad de descarga como resultado de la adición de dióxido
de titanio al dióxido de manganeso. Los tiempos de descarga con
corriente de descarga altas o medias se incrementaron en un
10-15%. Este incremento de la corriente de descarga
fue acompañado de un aumento del voltaje de la pila durante la
descarga. Sin embargo la adición del titanio provocó un
comportamiento desfavorable al utilizar corrientes de descarga
bajas. El efecto del aditivo se relacionó con la mejora de la
movilidad de los protones en el cátodo, lo que producía un descenso
de la polarización asociada. De acuerdo con esta patente, este
efecto está reservado únicamente a la estructura anatasa y no puede
ser generalizado al caso de la adición de rutilo.
En las Patentes US 5,532,085, US 5,569,564, US
5,599,644, US 5,895,734, US 5,919,588 y US 6,143,446 se describe un
efecto similar para la adición de otros compuestos de titanio. En
todos los casos la mejora de los tiempos de descarga está por
encima del 10%.
En muchos casos, la ventaja de los mencionados
aditivos queda parcialmente contrarrestadas por sus relativamente
altas resistividades, las cuales provocan el incremento de la
resistencia interna de la pila. Para mejorar su conductividad, en
la patente WO 0079622 se propone el dopado de los aditivos, por
ejemplo TiO.sub.2, con otros óxidos como por ejemplo
Nb.sub.2O.sub.5. Sin embargo, este proceso incrementa el coste del
material.
Otros aditivos propuestos en lugar de los
com-
puestos de titanio son CaWO.sub.4, ZnMn.sub.2O.
sub.4, SnO, Al.sub.2O.sub.3, Nb.sub.2O.sub.5 y SnO.
sub.2.
puestos de titanio son CaWO.sub.4, ZnMn.sub.2O.
sub.4, SnO, Al.sub.2O.sub.3, Nb.sub.2O.sub.5 y SnO.
sub.2.
En la Patente US 6,348,259 se describe un mejor
comportamiento de la descarga del dióxido de manganeso por la
adición de mica, silicato, ZrO.sub.2, Al.sub.2O.sub.3, SiO.sub.2 y
ZnO con o sin recubrimiento tanto las partículas recubiertas como
las que no lo están mejoran el tiempo de descarga por encima del
30%. Se puede observar una cierta mejora en el hecho de que, al
contrario de las Patentes anteriormente citadas, la adición de mica
tanto recubierta como no, mejora el comportamiento de descarga
también a bajas corrientes de descarga.
La Patente US 6361899 y la Patente US 6337160
utilizan aditivos para pilas recargables con la finalidad de mejorar
la ciclabilidad, es decir el número de veces que una pila puede ser
recargada.
Tanto la Patente US 6361899, como la Patente US
6337160 o la Patente WO 1997013285 se refieren a la actuación
sinérgica de dos aditivos: compuestos de Bario o Estroncio más un
aditivo en el caso de la Patente US 6361899, partículas inorgánicas
recubiertas de un aditivo en el caso de la Patente US 6337160 y
mica recubierta de un aditivo en el caso de la Patente WO
1997013285.
El objeto de la presente invención es
proporcionar un electrodo de dióxido de manganeso el cual cuando
sea usado en celdas galvánicas, celdas electroquímicas y pilas
primarias, tenga tiempos de descarga prolongados y una potencia de
salida mejorada.
La siguiente descripción detallada aclarará
cualquier otro aspecto de esta invención.
El objetivo de la invención es desarrollar un
cátodo de dióxido de manganeso que incluya aditivos inorgánicos
cristalinos. Estos aditivos son óxidos, silicatos,
oxo-nitratos de metales y algunos wolframatos de
metales. Los óxidos más adecuados son el dióxido de titanio -
estructura rutilo; el óxido de itrio y el dióxido de cerio; los
silicatos más apropiados son varios
alumino-silicatos tanto de estructura laminar
(arcillas del tipo caolinita o montmorillonita con una relación
Si/Al en el rango entre 2 y 5) como pentasile (zeolitas de tipo
ZSM-5 con una relación Si/Al en el rango entre 20 y
600); entre los oxonitratos, el oxonitrato de zirconio es
especialmente efectivo; los wolframatos más adecuados son los de
bario, sodio y estroncio. Si estos aditivos (o sus mezclas) se
mezclan con dióxido de manganeso y se prepara un electrodo, la
utilización de dicho electrodo en una pila primaria proporciona una
significativa mejora de la capacidad de descarga y potencia de
salida de la misma.
A este respecto, se puede utilizar cualquier
suministrador comercial de los mencionados aditivos. No obstante,
debe tenerse en cuenta que pueden utilizarse aditivos con cualquier
tamaño de cristal o distribución de los mismos sin afectar
significativamente a la naturaleza del proceso.
Los aditivos incorporados para mejorar el
comportamiento del dióxido de manganeso pueden incluir agua de
cristalización o contener iones exteriores y por lo tanto estar
dopados con ellos.
Los electrodos hechos con dióxido de manganeso
mezclado con los mencionados aditivos muestran un prolongado tiempo
de descarga que corresponde a una mayor capacidad de descarga. Los
aditivos tienen un efecto positivo si se incorporan en cantidades
que se encuentran en el rango de 0.0001% y 10% con respecto a la
composición catódica. En particular, la modificación de los
electrodos de dióxido de manganeso con los aditivos listados
anteriormente producen un incremento del tiempo de descarga (y de
la capacidad) de hasta un 30% comparado con las mismas pilas
primarias cuyos cátodos no han sido modificados.
La cantidad real de aditivo y su naturaleza
depende del uso particular de la pila primaria que usa el electrodo
de dióxido de manganeso. Al tiempo que la adición de cantidades tan
bajas como un 0.05% ejerce un efecto medible en el tiempo de
descarga de las pilas comerciales, la adición de un 10% puede ser
conveniente.
De acuerdo con esto puede ser conveniente variar
el tipo y la cantidad de aditivo dependiendo del uso anticipado del
electrodo.
La invención se describe con mayor detalle en los
ejemplos 1 y 2 mostrados a continuación. Estos ejemplos se muestran
con el propósito de ilustrar y facilitar la comprensión de la
presente invención. No sirven, sin embargo, para restringir la
invención real.
Los resultados de los experimentos de descarga se
muestran en las siguientes figuras:
La figura 1 representa el voltaje de la pila
frente al tiempo de descarga para las pilas construidas y testadas
de acuerdo con el Ejemplo 1. La línea sólida indica el
comportamiento de la pila Estándar y la línea discontinua el de la
pila Experimental que contiene el aditivo de acuerdo con la
presente invención.
La figura 2 representa el voltaje de la pila
frente al tiempo de descarga para las pilas construidas y testadas
de acuerdo con el Ejemplo 2. La línea sólida indica el
comportamiento de la pila Estándar y la línea discontinua el de la
pila Experimental que contiene el aditivo de acuerdo con la
presente invención.
Finalmente se entiende que cambios en detalles,
materiales y arreglos de las partes que han sido descritos e
ilustrados para explicar la naturaleza de esta invención pueden ser
realizados por especialistas en el campo sin que ello suponga
salirse del principio y objetivo de esta invención.
Se preparó una pila primaria convencional
alcalina de zinc/dióxido de manganeso de tamaño LR6 con los
materiales activos anódico y catódico, electrolito y membrana
separadora convencionales. El material anódico se encontraba
formando una mezcla gelificada que incluía el polvo aleado de zinc
y un agente gelificador. El separador era un papel
no-tejido comercial producido para su uso en pilas
alcalinas con un espesor de 0.125 mm. El electrolito era una
disolución acuosa que contiene aproximadamente un 40% en peso de
KOH.
El material activo catódico se preparó mezclando
un 89% en peso de dióxido de manganeso electrolítico, un 6% en peso
de grafito y un 5% en peso de una disolución 9 N de KOH.
La pila experimental alcalina de zinc / dióxido
de manganeso de tamaño LR6 se preparó de forma idéntica a la pila
estándar con la excepción de que incluía un 0.1% en peso de ZrOCl2.
La cantidad de dióxido de manganeso electrolítico se redujo en una
cantidad acorde a la misma cantidad incorporada de aditivo de forma
que se obtenía el mismo peso total en las pilas Estándar y
Experimental.
Tanto la pila Estándar como la Experimental se
descargaron con una corriente constante de 1A. La pila experimental
mostró una notable mejora del comportamiento de descarga en cuanto
a la capacidad y la potencia de salida. La pila experimental mostró
un comportamiento de descarga un 25-30% más
favorable comparado con el obtenido con la pila Estándar.
Se preparó un pila primaria convencional alcalina
de zinc / dióxido de manganeso de tamaño LR6 con los materiales
activos anódico y catódico, electrolito y membrana separadora
convencionales. El material anódico se encontraba formando una
mezcla gelificada que incluía el polvo aleado de zinc y un agente
gelificador. El separador era un papel no-tejido
comercial producido para su uso en pilas alcalinas con un espesor
de 0.125 mm. El electrolito era una disolución acuosa que contiene
aproximadamente un 40% en peso de KOH.
El material activo catódico se preparó mezclando
un 89% en peso de dióxido de manganeso electrolítico, un 6% en peso
de grafito y un 5% en peso de una disolución 9 N de KOH.
La pila experimental alcalina de zinc / dióxido
de manganeso de tamaño LR6 se preparó de forma idéntica a la pila
estándar con la excepción de que incluía un 0.1% en peso de ZrOCl2.
La cantidad de dióxido de manganeso electrolítico se redujo en una
cantidad acorde a la misma cantidad incorporada de aditivo de forma
que se obtenía el mismo peso total en las pilas Estándar y
Experimental.
Tanto la pila Estándar como la Experimental se
descargaron con una corriente constante a través de una resistencia
de 2.2 ohmios. La mejora de la capacidad de descarga obtenida es de
alrededor de un 10%.
Claims (24)
1. Un elemento electroquímico o pila,
caracterizado porque conteniendo un ánodo, un separador y un
cátodo compuesto de dióxido de manganeso, en este cátodo incorpora
un aditivo inorgánico cristalino de óxido de wolframio, compuestos
de zirconio, óxido de itrio, óxido de cerio, zeolitas y alumino -
silicatos y en el que al menos uno de ellos está presente en una
proporción o rango entre una diezmilésima (0,0001) y el diez (10)
por ciento en peso respecto de la masa catódica.
2. Un elemento electroquímico o pila, de acuerdo
con la reivindicación primera, caracterizado porque los
aditivos inorgánicos cristalinos incluidos en el cátodo consisten en
óxidos de wolframio, en concreto, wolframato de bario (BaWO.sub.4),
wolframato de sodio (Na.sub.2.WO.sub.4), y wolframato de estroncio
(SrWO.sub.4).
3. Un elemento electroquímico o pila, de acuerdo
con la reivindicación primera, caracterizado porque los
aditivos inorgánicos cristalinos incluidos en el cátodo consisten en
compuestos de zirconio, en concreto oxinitrato de zirconio (ZrO
(NO.sub.3).sub.2) y oxicloruro de zirconio (ZrOCI.sub.2).
4. Un elemento electroquímico o pila, de acuerdo
con la reivindicación primera, caracterizado porque los
aditivos inorgánicos cristalinos incluidos en el cátodo consisten en
óxido de itrio (Y Sub.20.sub.3) o dióxido de cerio (CeO.sub.2).
5. Un elemento electroquímico o pila, de acuerdo
con la reivindicación primera, caracterizado porque los
aditivos inorgánicos cristalinos incluidos en el cátodo consisten en
zeolitas, arcillas de alumino-silicatos o mezclas de
ambos.
6. Un elemento electroquímico o pila, de acuerdo
con la reivindicación primera, caracterizado porque las
mencionadas zeolitas incluidas en el cátodo tienen estructura
ZSM-5 pentasile con una relación Si/Al en el rango
entre 20 y 600.
7. Un elemento electroquímico o pila, de acuerdo
con la reivindicación primera, caracterizado porque las
mencionadas arcillas de alumino-silicatos incluidas
en el cátodo son del tipo caolinita o montmorillonita con una
relación Si/Al en el rango entre 2 y 5.
8. Un elemento electroquímico o pila, de acuerdo
con la reivindicación primera, caracterizado porque en el
cátodo la proporción total prevista de aditivo inorgánico cristalino
se integra por uno o varios de los aditivos inorgánicos cristalinos
especificados.
9. Un elemento electroquímico o pila, de acuerdo
con la reivindicación primera, caracterizado porque los
mencionados aditivos inorgánicos cristalinos pueden contener agua de
cristalización.
10. Un elemento electroquímico o pila, de acuerdo
con la reivindicación primera, caracterizado porque los
mencionados aditivos inorgánicos pueden contener iones exteriores y
por lo tanto estar dopados con ellos.
11. Un elemento electroquímico o pila, de acuerdo
con la reivindicación primera, caracterizado porque el
elemento o pila es alcalina.
12. Un elemento electroquímico o pila, de acuerdo
con la reivindicación primera, caracterizado porque el ánodo
incluye partículas de zinc.
13. Un elemento electroquímico o pila, de acuerdo
con la reivindicación primera, caracterizado porque además
contiene una disolución de electrolito.
14. Un cátodo para un elemento electroquímico o
pila, de acuerdo con la reivindicación primera, caracterizado
porque es un cátodo compuesto de dióxido de manganeso y que
incorpora un aditivo inorgánico cristalino de óxido de wolframio,
compuestos de zirconio, óxido de itrio, óxido de cerio, zeolitas y
alumino-silicatos y en el que al menos uno de estos
aditivos está presente en una proporción o rango entre una
diezmilésima (0,0001) y el diez (10) por ciento en peso respecto de
la masa catódica.
15. Un cátodo para un elemento electroquímico o
pila, de acuerdo con las reivindicaciones primera y decimocuarta,
caracterizado porque es un cátodo donde los aditivos
incluidos en su interior consisten en óxidos de wolframio, en
concreto wolframato de bario (BaWO.sub.4), wolframato de sodio
(Na.sub.2.WO.sub.4) y wolframato de estroncio (SrWO.sub.4).
16. Un cátodo para un elemento electroquímico o
pila, de acuerdo con las reivindicaciones primera y decimocuarta,
caracterizado porque es un cátodo donde los aditivos
incluidos en su interior consisten en compuestos de zirconio, en
oxinitrato de zirconio (ZrO (NO.sub.3).sub.2) y oxicloruro de
zirconio (ZrOCI.sub.2).
17. Un cátodo para un elemento electroquímico o
pila, de acuerdo con las reivindicaciones primera y decimocuarta,
caracterizado porque es un cátodo donde los aditivos
incluidos en su interior consisten óxido de itrio (Y.sub.2O.sub.3) o
dióxido de cerio (CeO.sub.2).
18. Un cátodo para un elemento electroquímico o
pila, de acuerdo con las reivindicaciones primera y decimocuarta,
caracterizado porque es un cátodo donde los aditivos
incluidos en su interior consisten en zeolitas, arcillas de
alumino-silicatos o mezclas de ambos.
19. Un cátodo para un elemento electroquímico o
pila, de acuerdo con las reivindicaciones primera y decimocuarta,
caracterizado porque es un cátodo donde las zeolitas
incluidas en su interior tienen estructura ZSM-5
pentasile con una relación Si/Al en el rango entre 20 y 600.
20. Un cátodo para un elemento electroquímico o
pila, de acuerdo con las reivindicaciones primera y decimocuarta,
caracterizado porque es un cátodo donde los arcillas de
alumino-silicatos incluidas en su interior son del
tipo caolinita o montmorillonita con una relación Si/Al en el rango
entre 2 y 5.
21. Un cátodo para un elemento electroquímico o
pila, de acuerdo con las reivindicaciones primera y decimocuarta,
caracterizado porque en el cátodo la proporción total
prevista de aditivo inorgánico cristalino se integra por uno o
varios de los aditivos inorgánicos cristalinos especificados.
22. Un cátodo para un elemento electroquímico o
pila, de acuerdo con las reivindicaciones primera y decimocuarta,
caracterizado porque los mencionados aditivos inorgánicos
cristalinos pueden contener agua de cristalización.
23. Un cátodo para un elemento electroquímico o
pila, de acuerdo con las reivindicaciones primera y decimocuarta,
caracterizado porque es un cátodo donde los aditivos
incluidos en su interior pueden contener iones exteriores y por lo
tanto estar dopados con ellos.
24. Un cátodo para un elemento electroquímico o
pila, caracterizado porque es un elemento galvánico que
incluye un cátodo de dióxido de manganeso de acuerdo con la
reivindicación decimocuarta.
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US8003258B2 (en) * | 2006-01-19 | 2011-08-23 | The Gillette Company | Alkaline cell with improved anode |
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US20080038640A1 (en) * | 2006-08-09 | 2008-02-14 | Trainer Philip D | Alkaline cell with nickel oxyhydroxide cathode and zinc anode |
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KR101740692B1 (ko) * | 2009-09-30 | 2017-05-26 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 축전 장치용 전극의 제작 방법 및 축전 장치의 제작 방법 |
CN102751478B (zh) * | 2012-07-03 | 2014-11-26 | 北京中航长力能源科技有限公司 | 锌空气电池用锌膏及其制备方法 |
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US4670122A (en) * | 1986-05-05 | 1987-06-02 | The Dow Chemical Company | Low over-voltage electrodes for alkaline electrolytes |
JPH0297425A (ja) * | 1988-10-05 | 1990-04-10 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | ジルコニア繊維または膜状物の製造法 |
JPH06124694A (ja) * | 1992-10-08 | 1994-05-06 | Fuji Photo Film Co Ltd | 非水電池 |
US5342712A (en) * | 1993-05-17 | 1994-08-30 | Duracell Inc. | Additives for primary electrochemical cells having manganese dioxide cathodes |
US5516604A (en) * | 1995-02-13 | 1996-05-14 | Duracell Inc. | Additives for primary electrochemical cells having manganese dioxide cathodes |
US5599644A (en) * | 1995-06-07 | 1997-02-04 | Eveready Battery Company, Inc. | Cathodes for electrochemical cells having additives |
US5569564A (en) * | 1995-06-07 | 1996-10-29 | Eveready Battery Company, Inc. | Alkaline cell having a cathode including a titanate additive |
US5532085A (en) * | 1995-08-22 | 1996-07-02 | Duracell Inc. | Additives for alkaline electrochemical cells having manganese dioxide cathodes |
IT1278764B1 (it) * | 1995-10-03 | 1997-11-27 | Volta Ind Srl | Pila a secco con catodo additivato |
JPH09113908A (ja) * | 1995-10-20 | 1997-05-02 | Casio Comput Co Ltd | 液晶表示装置 |
DE19615845A1 (de) * | 1996-04-20 | 1997-10-23 | Varta Batterie | Kathodenzusatz für alkalische Primärzellen |
AU4706597A (en) * | 1996-10-10 | 1998-05-05 | Merck Patent Gmbh | Modified electrode material and its use |
DE19749763A1 (de) * | 1997-11-11 | 1999-05-12 | Merck Patent Gmbh | Neue Mangandioxidelektroden, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung |
CA2279350A1 (en) * | 1997-01-31 | 1998-08-06 | Volker Hilarius | New manganese dioxide electrodes, process for producing the same and their use |
US5895734A (en) * | 1997-04-01 | 1999-04-20 | Eveready Battery Company, Inc. | Alkaline cell having a cathode including a titanate additive |
GB9713683D0 (en) * | 1997-06-27 | 1997-09-03 | Battery Technologies Inc | Additives for rechargeable alkaline manganese dioxide cells |
JP3741548B2 (ja) * | 1997-09-17 | 2006-02-01 | 中国石油化工集団公司 | ペンタシルタイプモレキュラーシーブ含有組成物およびその調製方法 |
US6143446A (en) * | 1998-10-21 | 2000-11-07 | Duracell Inc. | Battery cathode |
JP2000260425A (ja) * | 1999-03-04 | 2000-09-22 | Hitachi Maxell Ltd | アルカリ電池用正極合剤およびその正極合剤を用いたアルカリ電池 |
ATE249101T1 (de) * | 1999-06-23 | 2003-09-15 | Eveready Battery Inc | Leistungsverbessernde zusatzstoffe für elektrochemische zellen |
JP2001052722A (ja) * | 1999-08-12 | 2001-02-23 | Mitsubishi Materials Corp | 固体酸化物型燃料電池 |
JP5103692B2 (ja) * | 2000-03-24 | 2012-12-19 | 東ソー株式会社 | ゼオライトビーズ成形体、その製造方法及びこれを用いた吸着除去方法 |
JP2002043162A (ja) * | 2000-07-26 | 2002-02-08 | Tokin Ceramics Corp | 非還元性誘電体材料の製造方法 |
JP2002053792A (ja) * | 2000-08-08 | 2002-02-19 | Toto Ltd | 吸水性コーティング組成物 |
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