BRPI0709028A2

BRPI0709028A2 - célula de zinco/ar

Info

Publication number: BRPI0709028A2
Application number: BRPI0709028-5A
Authority: BR
Inventors: Daniel W Gibbons; Michael Pozin
Original assignee: Gillette Co
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2007-03-12
Publication date: 2011-06-21
Also published as: CN101405897A; WO2007107911A1; US20070224495A1; EP1999807A1; JP2009530785A

Abstract

CéLULA DE ZINCO/AR. A presente invenção refere-se a uma célula despolarizada de zinco/ar, em que o anodo compreende partículas de zinco e eletrólito alcali- no aquoso dentro do dito compartimento do anodo, um cátodo dentro do dito compartimento do cátodo e um separador permeável ao eletrólito disposto entre os ditos cátodo e anodo, bem como uma cola compreendendo álcool polivinílico reticulado, de preferência reticulado com um composto contendo boro, estando a dita cola situada entre os separador e um lado do dito cátodo, para unir adesivamente o separador ao cátodo. A célula pode estar sob a forma de uma célula de tipo botão. A cola proporciona uma forte união ade-siva entre o separador, desejavelmente feito de polipropileno microporoso e o cátodo. A cola promove a condutividade iónica na interface separador/eletrodo, mesmo quando a razão entre zinco e eletrólito dentro do anodo é elevada.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CÉLULA DEZINCO/AR".

CAMPO DA INVENÇÃO

A invenção refere-se a uma célula de metal/ar que, de preferên-cia, tem um anodo compreendendo zinco, um cátodo catalítico e um separa-dor colado ao cátodo por meio de uma cola, de preferência à base de álcoolpolivinílico reticulado contendo boro.

ANTECEDENTES

As células despolarizadas de zinco/ar estão, tipicamente, sob aforma de células do tipo botão em miniatura, as Quais são particularmenteúteis como baterias para aparelhos auditivos eletrônicos, inclusive aparelhosauditivos programáveis. Essas células em miniatura tipicamente têm umformato cilíndrico semelhante a um disco, com diâmetro entre cerca de 4 e20 mm, tipicamente entre cerca de 4 e 16 mm, e altura entre cerca de 2 e 9mm, de preferência entre cerca de 2 e 6 mm. As células de zinco e ar podemser produzidas também em tamanhos um tanto maiores, com um comparti-mento cilíndrico de tamanho comparável ao das células alcalinas deZn/Mn02 convencionais de tamanho AAAA, AAA, AA, C e D, e mesmo emtamanhos maiores.

A célula de tipo botão de zinco/ar em miniatura compreende,tipicamente, um compartimento de anodo (envoltório do anodo) e um com-partimento do cátodo (envoltório do cátodo). O compartimento do anodo e ocompartimento do cátodo têm, cada um, uma extremidade fechada, umaextremidade aberta e paredes laterais integrais estendendo-se da extremi-dade fechada à extremidade aberta. O compartimento do anodo é equipadocom um anel de vedação isolante que circunda firmemente a parede lateraldo compartimento do anodo. O material de anodo é inserido no comparti-mento do anodo. O difusor de ar, o material de barreira para eletrólito e oconjunto de cátodo são inseridos no compartimento do cátodo adjacente aosorifícios para ar no compartimento do cátodo. O conjunto de cátodo compre-ende um disco de material de cátodo revestido e compactado sobre uma telade malha metálica. Depois de os materiais necessários terem sido inseridosnos compartimentos do anodo e do cátodo, a extremidade aberta do com-partimento do cátodo é, tipicamente, empurrada sobre a extremidade abertado compartimento do anodo durante a montagem, de modo que uma porçãodas paredes laterais do compartimento do cátodo cubra uma porção da pa-rede lateral do compartimento do anodo com um lacre isolante entre asmesmas. Os compartimentos do anodo e do cátodo são, então, engatadosem uma segunda etapa, mediante a formação de um lacre pregueado naborda do compartimento do cátodo, sobre o lacre isolante e o compartimentodo anodo. Durante o procedimento de formação do lacre pregueado (ou emuma etapa separada), as forças radiais são aplicadas, também, às paredesdo compartimento do cátodo, para garantir um lacre hermético entre oscompartimentos do anodo e do cátodo.

O conjunto de cátodo que inclui um disco de material de cátodocompactado pode ter um formato plano ou em domo. O disco de cátodo, tipi-camente compreendendo uma mistura de dióxido de manganês particulado(também possivelmente incluindo Mn2O3 e Mn3O4), carvão e aglutinante hi-drofóbico, pode ser revestido e compactado sobre uma tela de malha metáli-ca. Um conjunto de cátodo é formado mediante a laminação de uma camadade material de barreira para eletrólito (película hidrofóbica permeável a ar),de preferência Teflon (politetrafluoroetileno), em um lado do disco de cátodo,e um material separador permeável a eletrólito (permeável a íons) no ladooposto do disco de cátodo. O separador, tipicamente compreendendo umacamada de polipropileno microporoso, é aderido ou laminado sobre o ladodo disco de cátodo que se destina a ficar voltado para o material de anodo,de modo que o separador fique disposto entre anodo e cátodo. Uma cola deseparador convencional pode ser preparada mediante o aquecimento deuma suspensão aquosa de álcool polivinílico durante um período, até que aspartículas em suspensão se dissolvam. A cola preparada é, então, usadacomo revestimento sobre um lado do separador, lado esse que é, por suavez, aplicado à superfície do cátodo. O conjunto de cátodo com o separadorfixado ao mesmo pode, então, ser inserido no compartimento do cátodo, so-bre o difusor de ar. O conjunto de cátodo é inserido no compartimento docátodo, de modo que o separador fique voltado para a extremidade abertado compartimento do cátodo. O disco de cátodo na célula completa fica emcontato com as paredes do compartimento do cátodo, em torno de seu perí-metro, e o separador fica entre o cátodo e o material de anodo,

O compartimento do anodo das células de tipo botão de zinco/arpode ser preenchido com uma mistura compreendendo zinco particulado.Tipicamente, a mistura de zinco contém mercúrio e um agente gelificante,como Carbopol (B.F. Goodrich) ou Waterlock (Grain Processing Co.), e ficagelificada quando o eletrólito é adicionado à mistura. O eletrólito é, conven-cionalmente, uma solução aquosa de hidróxido de potássio. No passado, arazão entre zinco e eletrólito em células de tipo botão de zinco/ar disponíveiscomercialmente ficaria, tipicamente, abaixo de 3,3. O carregamento do com-partimento do anodo com uma quantidade maior de zinco, em relação aoeletrólito, ou seja, a uma razão mais alta entre o peso do zinco e o peso doeletrólito, tem seus atrativos. A quantidade maior de zinco no volume fixo doanodo para uma célula de determinado tamanho pode, teoricamente, resul-tar em maior capacidade da célula e maior vida útil. Foi tentada a produçãode células de tipo botão de zinco/ar com maior carregamento de zinco, ouseja, com razão mais alta entre o peso do zinco e o peso do eletrólito no a-nodo, e as mesmas estão registradas na literatura de patentes. Vide publica-ção japonesa Kokai n° 2000-21459 (Toshiba), patente japonesa 2.517.936(Sony) e patente japonesa 3.647.218 (Toshiba). As referências aludem, tam-bém, a alguns dos problemas associados a essa carga mais alta de zinco noanodo. Por exemplo, é mencionado o problema da maior expansão do ano-do de zinco, bem como a possível perda temporária de contato elétrico nointerior da célula, conforme o zinco se expande.

Acredita-se que a alta razão entre o peso do zinco e o peso doeletrólito no anodo, por exemplo mais alta que cerca de 3,3, por exemploentre cerca de 3,3 e 6,0, possa resultar em um anodo em expansão que po-de exercer forças mecânicas temporárias contra o cátodo, causando forçasde flexão temporárias sobre o cátodo. Isso poderia causar um enfraqueci-mento da ligação adesiva entre o separador e o cátodo e, possivelmente,alguma delaminação entre porções do separador e do cátodo. As razõesmais altas entre o peso do zinco e o peso do eletrólito no envoltório do ano-do também resultam em ressecamento na interface separador/cátodo, con-forme o zinco e o separador competem pela pequena quantidade de eletróli-to disponível durante a descarga. Isso pode levar a uma deterioração nacondutividade iônica na interface separador/eletrodo.

A requerente determinou que um outro problema que pode ocor-rer ou se exacerbar nas células de zinco/ar com ânodos tendo alta razãoentre o peso do zinco e o peso do eletrólito é o de queda de tensão na me-tade da vida útil. Determinou-se que essa queda de tensão pode reduzir sig-nificativamente a tensão de funcionamento da célula durante cerca de meta-de da vida útil da célula. Embora a queda de tensão pareça ser temporária,no momento em que ocorre esta pode interferir com a obtenção de um bomdesempenho da célula. A magnitude da queda é proporcional à carga apli-cada e pode, portanto, ser mais problemática em aplicações com taxas maisaltas, ou com dispositivos que requerem pulsos de corrente mais altos.

A extremidade fechada do compartimento do cátodo (quando ocompartimento é mantido na posição vertical, com a extremidade fechada notopo) pode ter uma porção plana elevada próxima a seu centro. Essa porçãoelevada forma o terminal positivo e, tipicamente, contém uma pluralidade deorifícios para ar atravessando a mesma. Nesse desenho, a extremidade fe-chada do compartimento do cátodo também tem, tipicamente, um degrauanular rebaixado que circunda o terminal positivo elevado. Alternativamente,a extremidade fechada do compartimento do cátodo pode ser completamen-te plana por todo seu diâmetro, ou seja, sem qualquer porção elevada emseu centro. Nesse desenho, a porção central dessa área plana na extremi-dade fechada do compartimento do cátodo forma, tipicamente, o terminalpositivo da célula. Em qualquer caso, a extremidade fechada do comparti-mento do cátodo das células de zinco/ar do tipo botão é perfurada por um oumais pequenos orifícios para ar, para permitir a entrada de ar na célula. Essear atravessa, então, uma camada de difusão de ar (ou difusor de ar) parachegar ao disco de cátodo.O material difusor de ar é, normalmente, composto de uma oumais lâminas de papel permeável a ar ou material celulósico poroso ou ma-terial polimérico. Esse papel permeável ou material celulósico poroso permi-te que o ar que está entrando passe de maneira uniforme para o conjunto decátodo e pode, também, servir como um mata-borrão para absorver peque-nas quantidades de eletrólito que possam vazar para dentro do espaço daentrada de ar. O difusor de ar é, normalmente, posicionado de maneira uni-forme dentro do espaço da entrada de ar (espaço cheio) entre a extremidadefechada do compartimento do cátodo e o conjunto de cátodo. O material di-fusor de ar preenche esse espaço da entrada de ar e cobre os orifícios paraar na extremidade fechada do compartimento do cátodo. As células de zin-co/ar com tamanho de botão disponíveis comercialmente, que são comu-mente usadas em dispositivos de aparelho auditivo, podem ter somente umorifício para ar, ou podem ter uma pluralidade de pequenos orifícios para ar, por exemplo, entre 2 e 6 orifícios para ar ou mesmo mais, dependendo dotamanho da célula.

Se a célula não for adequadamente lacrada, o eletrólito podemigrar em redor do conjunto de cátodo catalítico e vazar do compartimentodo cátodo através dos orifícios para ar. Além disso, o vazamento de eletrólitopode ocorrer entre a borda franzida do envoltório do cátodo e do isolante, seessa área não estiver firmemente lacrada. A espessura da parede de célulasde tipo botão de zinco/ar disponíveis comercialmente é, tipicamente, maiorque cerca de 0,152 e 0,381 mm (6 mil), por exemplo, entre cerca de 0,152 e0,381 mm (6 e 15 mil). O potencial de ocorrência de vazamentos é maiorquando o compartimento do anodo e o compartimento do cátodo apresen-tam uma espessura de parede muito fina, por exemplo entre 0,0508 e 0,127mm (2 e 5 mil). Essa baixa espessura da parede é desejável, já que resultaem maior volume interno da célula.

Depois de a célula ser montada, uma aba removível é colocadasobre os orifícios para ar sobre a superfície do compartimento do cátodo.Antes do uso, a aba é removida para expor os orifícios para ar, permitindoque o ar entre na célula, ativando-a.Deseja-se aumentar o carregamento de zinco, ou seja, aumentara razão entre o peso do zinco e o peso do eletrólito no anodo de células dezinco/ar, particularmente células de tipo botão de zinco/ar. Deseja-se au-mentar a razão entre o peso do zinco e o peso do eletrólito no anodo atéuma faixa entre cerca de 3,3 e 6,0, e mesmo um pouco mais que isso.

Deseja-se empregar um cátodo plano ou substancialmente pla-no, em conjunto com a razão mais alta entre o peso do zinco e o peso doeletrólito no anodo da célula de zinco/ar.

Deseja-se alterar a morfologia da união entre separador e cáto-do, de modo a obter proteção contra a deterioração da condutividade iônicana interface separador/eletrodo.

Deseja-se reduzir a magnitude da queda de tensão na metadeda vida útil, que pode ocorrer quando a célula de zinco/ar é descarregadacom misturas de anodo em seu interior que têm uma alta razão entre o pesodo zinco e o peso do eletrólito.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A invenção refere-se a células de zinco/ar, particularmente célu-las de zinco/ar em miniatura sob a forma de células do tipo botão. Essas cé-lulas do tipo botão em miniatura tipicamente têm um envoltório do cátodo eum envoltório do anodo. Há ao menos um orifício para ar, tipicamente umapluralidade de orifícios para ar atravessando a extremidade fechada do en-voltório do cátodo. Depois de os componentes de anodo e cátodo serem in-seridos em seus respectivos envoltórios, as paredes laterais do envoltório doanodo são franzidas sobre as paredes laterais do envoltório do cátodo, commaterial isolante entre os mesmos.

É desejável aumentar o carregamento de zinco na mistura deanodo. Isso se traduz em uma razão mais alta entre o peso do zinco e o pe-so do eletrólito no anodo. Determinou-se que é possível usar misturas deanodo para células de zinco/ar de modo que as razões entre zinco e eletróli-to situem-se entre cerca de 3,3 e 6,0, de preferência entre cerca de 4,0 e5,5. As razões entre o peso do zinco e o peso do eletrólito no anodo situam-se entre cerca de 3,0 e 6,0 (porcentagem, em peso, de zinco no anodo entrecerca de 75,0% em peso e 85,7% em peso), desejavelmente entre cerca de3,3 e 5,5 (porcentagem, em peso, de zinco no anodo entre cerca de 76,7%em peso e 84,6% em peso). De preferência, a razão entre o peso do zinco eo peso do eletrólito no anodo situa-se entre cerca de 4,0 e 5,5 (porcentagem,em peso, de zinco no anodo entre cerca de 80,0% e 84,6% em peso). O ele-trólito é uma mistura aquosa de eletrólito alcalino, de preferência uma mistu-ra aquosa compreendendo hidróxido de potássio, que contém, tipicamente,cerca de 2%, em peso, de óxido de zinco (ZnO). No contexto dessas razõesmais altas entre zinco e eletrólito na mistura de anodo, a concentração dehidróxido de potássio (KOH) situa-se, desejavelmente, entre cerca de 30 e40% em peso, de preferência entre cerca de 32 e 40% em peso, por exem-plo cerca de 35% em peso.

As razões mais altas entre o peso do zinco e o peso do eletrólitona mistura de anodo são desejáveis porque têm potencial para aumentar acapacidade de descarga e a vida útil da célula sob condições normais dedescarga. No entanto, as misturas de anodo de zinco se expandem durantea descarga. Com razões mais altas entre zinco e eletrólito pode ser espera-da uma maior expansão total do volume da mistura de anodo. Essa maiorexpansão do anodo pode resultar em algum enfraquecimento da união entreporções do separador e do cátodo, em parte devido a forças de flexão me-cânica sobre a interface separador/cátodo. Isto pode, por sua vez, resultarna perda de pelo menos algum contato das superfícies entre o separador e ocátodo quando colas convencionais, como álcool polivinílico não-modificado(não-reticulado), são usadas para unir o separador ao cátodo. As forças deflexão sobre o cátodo e a interface separador/cátodo podem ser maioresquando o cátodo tem uma configuração plana ou substancialmente plana.Células de tipo botão de zinco/ar representativas com conjuntos de cátodoplanos são mostradas nas patentes U.S. n° 5.279.905 e U.S. n° 6.602.629B1, e um conjunto de cátodo com formato em domo representativo é mos-trado em U.S. n° 3.897.265. Essa perda de contato na interface separa-dor/cátodo pode causar a ocorrência de quedas de tensão, tipicamente nametade da vida útil da célula, que embora sejam temporárias podem, aindaassim, interferir com a obtenção de um bom desempenho geral da célula.

Além disso, quando são empregadas colas convencionais entre o separadore o cátodo, como álcool polivinílico não-modifiçado, pode haver uma deterio-ração ou perda de condutividade iônica na interface separador/eletrodo du-rante a descarga da célula. Essa perda de condutividade iônica poderia tam-bém causar, ou contribuir para, a queda de tensão na metade da vida útilque é observada em células de zinco/ar, particularmente com razões eleva-das entre o peso do zinco e o peso do eletrólito.

A perda de condutividade iônica na interface separador/eletrodocom razões altas entre zinco e eletrólito no anodo pode se dever ao efeito deressecamento na interface separador/cátodo. Durante a descarga da célula,as partículas de zinco e o separador competem pelo eletrólito (íons de hidro-xila). O eletrólito (íons de hidroxila) presente na mistura de anodo diminuiconforme o hidróxido de zinco ZnfOHI? e os íons de zincato [Zn(OH)4]"2 seacumulam no anodo. Como o eletrólito é escasso em ânodos com razõesentre zinco e eletrólito mais altas que o normal, essa competição pode resul-tar em um efeito de ressecamento na interface separador/cátodo. Acredita-se que o efeito de ressecamento na interface separador/cátodo, exacerbadopelas altas razões entre o peso do zinco e o peso do eletrólito presentes noanodo, seja uma possível causa da deterioração na condutividade iônicaentre o separador e o cátodo, quando é usado álcool polivinílico não-modificado. Essa perda de condutividade iônica tende a ocorrer especial-mente na metade da vida útil da célula.

O perfil da tensão de funcionamento de uma célula de zinco/arconvencional (anodo com razão entre zinco e eletrólito abaixo de 3,3) é rela-tivamente plano. Na célula normal, a tensão de carga inicial é de cerca de1,3 V. A célula tem um perfil de tensão razoavelmente plano, que gradual-mente cai (em média cerca de 1,0 a 1,1 V) até que se atinja uma tensão decorte de cerca de 0,9 V, ponto no qual a tensão cai de modo razoavelmenteabrupto para 0. No caso de um anodo com alta razão entre zinco e eletrólito,por exemplo entre cerca de 3,3 e 6,0, foi observada uma queda de tensão nametade da vida útil. Isso causa uma queda na tensão de funcionamento du-rante um período de tempo que ocorre aproximadamente na metade da vidaútil de descarga da célula. A queda de tensão na metade da vida útil podeocorrer durante um período que pode, tipicamente, compreender entre cercade 10 e 15% do total da vida útil da célula. Durante esse período, pode ocor-rer uma queda de tensão máxima, cuja duração é muito breve. Após o perí-odo de queda de tensão, o perfil da tensão de funcionamento da célula pa-rece retornar aos níveis normais, até que se atinja a tensão de corte de cer-ca de 0,9 V.

Uma redução significativa da queda de tensão na metade da vida útil da célula de zinco/ar, que permite assim a preparação de ânodoscom razões altas entre o peso do zinco e o peso do eletrólito entre cerca de3,3 e 6,0, pode ser obtida conforme descrito na presente invenção, mediantea otimização da cola adesiva usada para unir o separador ao cátodo. Deter-minou-se que uma cola otimizada para uso entre o separador e o cátodoconsiste em um álcool polivinílico reticulado com um composto contendoboro, formando um álcool polivinílico reticulado contendo boro. A cola é pre-parada mediante a misturação de ácido bórico em pó em uma solução aquo-sa de pó de álcool polivinílico dissolvido em água destilada. O pH da misturaé, desejavelmente, menor que cerca de 6,0. A mistura é aquecida até umatemperatura elevada entre cerca de 80°C e 95°C, durante um período detempo suficiente para dissolver o álcool polivinílico e formar uma solução.Isso forma uma cola espessada que ainda não é reticulada, mas que podeser colocada em armazenamento até o momento do uso. A cola pode, então,ser aplicada entre as duas superfícies que se deseje unir, por exemplo assuperfícies do separador e do cátodo, para unir o separador ao cátodo. Areticulação total do álcool polivinílico com ácido bórico não ocorre até depoisde a cola ser, subseqüentemente, deixada secar após ter sido aplicada àinterface separador/cátodo. A reticulação com o composto contendo boroparece ocorrer principalmente nos sítios de 1,2 diol dentro da estrutura deálcool polivinílico. A reticulação ocorre entre pelo menos uma porção docomposto contendo boro, compreendendo o boro e esses sítios de diol den-tro da estrutura de álcool polivinílico. A cola de separador otimizada pode serpreparada com a razão entre o peso do ácido bórico e o peso do álcool poli-vinílico (base seca), desejavelmente entre cerca de 1/100 e 12/100, de pre-ferência entre cerca de 3/100 e 5/100.

O pó de álcool polivinílico pode ser misturado com uma soluçãoaquosa de compostos de borato, como borato de potássio, borato de sódioou borato de zinco, bem como qualquer mistura dos mesmos, com ou sem ainclusão de ácido bórico. (Também pode ser possível substituir ou incluirésteres orgânicos de ácido bórico à mistura de boratos.) Quando forem em-pregados esses compostos de borato, seria desejável calcular a quantidadedos compostos de borato (sais de borato, ácido bórico, ésteres ácido bórico,etc.) com base em grama-mol, M, do total de compostos de borato em rela-ção a 100 gramas de pó de álcool polivinílico, especificamente M/100. Dessaforma, a razão entre g-mol de compostos de borato e 100 gramas de álcoolpolivinílico, expressa como M/100, situa-se desejavelmente entre cerca de0,0161/100 e 0,194/100, de preferência entre cerca de 0,0484/100 e0,0806/100. O pó de álcool polivinílico inicial tem, desejavelmente, um pesomolecular entre cerca de 20.000 e 250.000, de preferência entre cerca de50.000 e 150.000, e uma hidrólise em % em mol (alcoólise) dos grupos ace-tato desejavelmente de cerca de 90 % em mol, de preferência entre cerca de95 e 100 % em mol. O álcool polivinílico misturado à solução aquosa de bo-rato tem, desejavelmente, um pH abaixo de cerca de 6,0. A mistura pode seraquecida sob temperaturas elevadas para dissolver o álcool polivinílico, con-forme descrito acima, para formar a cola que pode ser colocada em armaze-namento até o momento do uso. Esse método de preparação da mistura decola a um pH abaixo de cerca de 6,0 evita a ocorrência de reticulação totalaté depois de a cola ter sido aplicada às superfícies da interface separa-dor/cátodo, sendo a dita cola subseqüentemente deixada secar. A reticula-ção ocorre entre pelo menos uma porção do composto contendo boro, com-preendendo o boro e os sítios de diol dentro da estrutura de álcool poliviníli-co. A reticulação total do álcool polivinílico com os compostos contendo boroocorre mediante a secagem, durante a qual é formada uma união adesivadurável com excelente condutividade iônica entre o separador e o cátodo.A cola de separador otimizada da invenção resulta em uma uni-ão adesiva durável com morfologia de união alterada (em comparação àtécnica anterior), que resiste à deterioração da condutividade iônica, especi-almente durante a metade da vida útil da célula. A cola modificada apresentauma umedecibilidade otimizada e melhor retenção de água. Esses benefí-cios diminuem a queda de tensão na metade da vida útil. O álcool polivinílicoreticulado com composto contendo boro pode ser produzido sob a forma deum líquido viscoso que pode ser prontamente aplicado como revestimento,de maneira uniforme, sobre uma superfície do separador, que de preferência é feito de polipropileno microporoso. Quando o separador é revestido dessemodo, e aplicado diretamente ao cátodo catalítico, é produzida uma uniãoadesiva durável na interface separador/cátodo. O revestimento de cola secapara formar uma união de filme reticulado entre o separador e o cátodo, evi-tando a deterioração da condutividade iônica na interface separador/cátodo,especialmente durante o período na metade da vida útil da célula. Essa liga-ção adesiva não parece ser afetada de modo adverso pela presença de ele-trólito alcalino no anodo, ou pelo aumento das forças de flexão mecânicas nocátodo causado pela expansão do anodo. A união adesiva separa-dor/cátodo, resultante da cola otimizada da invenção, resiste ao resseca- mento da interface separador/cátodo, além de permitir que o eletrólito passeatravés da mesma. Em suma, o separador revestido com a cola otimizadada invenção promove a condutividade iônica na interface separador/cátodo,mesmo quando a mistura de anodo é preparada com altas razões entre opeso do zinco e o peso do eletrólito, entre cerca de 3,3 e 6,0 e, com maispreferência, entre cerca de 4,0 e 5,5. Determinou-se, também, que a cola deseparador otimizada da invenção reduz a magnitude das quedas temporá-rias de tensão, que podem tipicamente ocorrer em células de zinco/ar cujosânodos têm razões altas entre o peso do zinco e o peso do eletrólito.

Dessa forma, a célula de zinco/ar da invenção tem uma cola o-timizada para adesão do separador ao compósito de cátodo. A célula temuma mistura de anodo que desejavelmente tem uma razão entre o peso dozinco e o peso do eletrólito entre cerca de 3,0 e 6,0 (porcentagem, em peso,de zinco no anodo entre cerca de 75,0% e 85,7%, em peso), desejavelmenteentre cerca de 3,3 e 5,5 (porcentagem, em peso, de zinco no anodo entrecerca de 76,7% e 84,6%, em peso), de preferência entre cerca de 4,0 e 5,5(porcentagem, em peso, de zinco no anodo entre cerca de 80,0% e 84,6%, em peso). O eletrólito compreende, de preferência, hidróxido de potássio(KOH) a uma concentração entre cerca de 30 e 40%, em peso, de preferên-cia entre cerca de 32 e 40%, em peso, por exemplo cerca de 35%, em peso.(Se o zinco estiver amalgamado com mercúrio, compreende-se o o peso dezinco como incluindo o mercúrio.) A cola de separador consiste, de preferên- cia, em álcool polivinílico reticulado com boro. O separador compreende, depreferência, uma camada de polipropileno microporoso. Um separador prefe-rencial compreende uma camada de polipropileno microporoso laminadosobre uma camada de fibras de polipropileno não-tecido. Nesse tipo de se-parador, é preferencial aplicar a cola otimizada como revestimento sobre o lado em polipropileno microporoso mas, alternativamente, a cola pode seraplicada como revestimento sobre o lado em fibra de polipropileno.

Embora sejam preferenciais os separadores de polipropileno, acola de separador otimizada da invenção poderia ser usada para revestiroutros separadores usados em células de zinco/ar, por exemplo em separa-dores feitos de materiais como celofane, cloreto de polivinila ou acrilonitrila.A cola otimizada da invenção é, de preferência, aplicada como revestido so-bre o separador, sob a forma de um líquido viscoso e a uma espessura dorevestimento entre cerca de 0,0254 e 0,305 mm (1 e 12 mil). Quando é usa-do um separador em polipropileno microporoso, a cola otimizada da inven-ção não parece ser absorvida para dentro da estrutura de polipropileno mi-croporoso, permanecendo essencialmente como uma camada de filme sobrea superfície do separador e secando para formar uma união adesiva em fil-me uniforme entre o separador e o cátodo. A cola seca para formar uma uni-ão adesiva durável com uma espessura do filme seco na faixa entre cercade 0,00127 e 0,0152 mm (0,05 e 0,6 mil), entre o separador e o cátodo. Issose compara às espessuras do separador, que tipicamente se situam entrecerca de 0,0508 mm e 0,152 mm (2 e 6 mil) para células de tipo botão dezinco/ar. Por exemplo, um separador preferencial para a célula de zinco/ar éo CELGARD CG 5550, que compreende uma camada microporosa em poli-propileno laminada sobre um material não-tecido de fibras de polipropileno.

O separador CELGARD CG 5550 tem uma espessura geral de 0,0940 mm(3,7 mil). Dessa forma, o revestimento de cola seca unindo o separador aocátodo é pelo menos uma ordem de magnitude mais fino que o separadorpropriamente dito. O revestimento de cola seca, por sua pequena espessura,não poderia funcionar como um material separador para substituir o separa-dor CELGARD CG 5550, ou outro separador convencional, para a célula dezinco/ar. (Por sua baixa espessura, o revestimento de cola seca da invençãocausaria um curto-circuito entre o anodo e o cátodo, se fosse usado sozinhopara substituir os separadores convencionais.)

A célula de tipo botão de zinco/ar em miniatura da presente in-venção tem, tipicamente um formato cilíndrico semelhante a um disco, comdiâmetro entre cerca de 4 e 20 mm, tipicamente entre cerca de 4 e 16 mm, ealtura entre cerca de 2 e 9 mm, de preferência entre cerca de 2 e 6 mm. Ascélulas de zinco/ar podem ter as espessuras das paredes do envoltório doanodo e do envoltório do cátodo tipicamente na faixa entre cerca de 0,0508e 0,381 mm (2 mil e 15 mil). Desejavelmente, as células de zinco/ar podemter paredes finas do envoltório do anodo e do envoltório do cátodo, com es-pessuras entre cerca de 0,0508 e 0,127 mm (2,0 e 5 mil). Essas espessurasde parede podem se aplicar à espessura de uma parede de anodo ou cátodode camada única (desdobrada), e também à espessura da extremidade fe-chada dos envoltórios do anodo e do cátodo. Quando as espessuras de pa-rede do envoltório do anodo são muito finas, ou seja, aproximando-se dolimite inferior das faixas de espessura de parede acima mencionadas, é pre-ferencial que a parede lateral do envoltório do anodo seja dobrada uma vezpara formar, com efeito, uma parede lateral dupla. Nessa modalidade, deve-se compreender que as faixas de espessura de parede acima mencionadasse aplicam a cada uma das paredes laterais duplas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A invenção será melhor compreendida com referência aos dese-nhos, nos quais:

A figura 1 é uma vista em seção transversal isométrica de umamodalidade da célula de zinco/ar da invenção.

A figura 2 é uma vista explodida de uma modalidade preferencialdo conjunto de cátodo catalítico mostrado na figura 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA

A invenção refere-se principalmente a células eIetroquímicasdespolarizadas a ar. Essas células têm um anodo de metal, tipicamentecompreendendo zinco, no interior de um compartimento do anodo, havendouma entrada de ar para o material de cátodo dentro do compartimento docátodo. A célula é comumente denominada uma célula despolarizada demetal/ar ou de ar e, mais tipicamente, uma célula de zinco/ar.

A célula de zinco/ar da invenção está, desejavelmente, sob aforma de uma célula de tipo botão em miniatura. Esta tem aplicação especí-fica como fonte de energia para dispositivos eletrônicos pequenos, comoaparelhos auditivos. No entanto, essas células também podem ser usadaspara alimentar outros dispositivos eletrônicos. A célula de tipo botão de zin-co/ar em miniatura da invenção tem, tipicamente, um formato cilíndrico se-melhante a disco, com diâmetro entre cerca de 4 e 20 mm, por exemplo en-tre cerca de 4 e 16 mm, de preferência entre cerca de 4 e 12 mm. A célulade tipo botão de zinco/ar em miniatura tem uma altura entre cerca de 2 e9 mm, de preferência entre cerca de 2 e 6 mm. A célula de zinco/ar em mini-atura tem, tipicamente, uma tensão de carga em operação entre cerca de1,3 e 0,2 Volt. A célula tem, tipicamente, um perfil de tensão de descargasubstancialmente plano, entre cerca de 1,1 e cerca de 0,9 Volt, sendo que atensão pode, então, cair a zero de maneira razoavelmente abrupta. A célulade zinco/ar em miniatura pode ser descarregada a uma taxa geralmente en-tre cerca de 0,2 e 25 miliamperes. O termo "células em miniatura" ou "célu-las do tipo botão em miniatura", para uso na presente invenção, destina-se aincluir células do tipo botão de pequeno tamanho, mas não se destina a ficarrestrita às mesmas, já que são possíveis outros formatos e tamanhos paracélulas de zinco/ar pequenas. Por exemplo, as células de zinco e ar podemser produzidas em também tamanhos um tanto maiores, com um comparti-mento cilíndrico de tamanho comparável ao das células alcalinas deZn/Mn02 convencionais de tamanho AAAA, AAA, AA1 C e D, e mesmo maio-res.

A célula da invenção pode conter mercúrio adicionado, por e-xemplo cerca de 3%, em peso, do zinco presente no anodo, ou pode ser es-sencialmente isenta de mercúrio (célula sem adição de mercúrio). Nessascélulas sem adição de mercúrio, não há mercúrio adicionado e o único mer-cúrio presente se encontra em quantidades-traço de ocorrência natural com o zinco. Conseqüentemente, a célula da invenção pode ter um teor total demercúrio menor que cerca de 100, de preferência menor que 50 e, com maispreferência, menor que cerca de 20 partes por milhão (ppm) de partes, empeso, de zinco. (O termo "essencialmente isento de mercúrio", para uso napresente invenção, significa que a célula tem um teor de mercúrio menor quecerca de 100 partes por milhão de partes, em peso, do zinco.) A célula dainvenção pode, também, tem uma pequena quantidade de aditivo de chum-bo no anodo. Caso seja adicionado chumbo ao anodo, o teor de chumbo nacélula pode, tipicamente, situar-se na faixa entre cerca de 100 e 800 ppm dozinco no anodo. No entanto, a célula pode, também, ser essencialmente i- senta de chumbo, ou seja, com teor total de chumbo menor que 30 ppm,desejavelmente menor que 15 ppm de zinco presente no anodo.

A célula de zinco/ar 210 da invenção (figura 1) tem um compar-timento do anodo 260, um compartimento do cátodo 240 e um material iso-Iante elétrico 270 disposto entre os mesmos. O compartimento do anodo 260e o compartimento do cátodo 240 estão, de preferência, cada um sob a for-ma de uma lata ou copo tendo uma extremidade fechada e uma extremidadeaberta oposta. O compartimento do anodo 260 tem o corpo 263 formando asparedes laterais, uma extremidade fechada integral 269, e uma extremidadeaberta 267. O compartimento do cátodo 240 tem um corpo 242, uma extre-midade fechada integral 249 e uma extremidade aberta 247. A extremidadefechada 249 do compartimento do cátodo (quando o compartimento é manti-do na posição vertical, com a extremidade fechada no topo) tem tipicamenteuma porção elevada 244 próximo a seu centro. Essa porção elevada 244forma a área de contato do terminal positivo e, tipicamente, contém uma plu-ralidade de orifícios para ar 243 através da mesma. A extremidade fechadado compartimento do cátodo 249 também tem, tipicamente, um degrau anu-lar rebaixado 245 que se estende a partir da borda periférica 246 da porçãoterminal elevada até a borda periférica externa 248.

O compartimento do anodo 260 (envoltório do anodo) contémuma mistura de anodo 250 compreendendo zinco particulado e eletrólito al-calino. O zinco particulado está, desejavelmente, em uma liga tendo entrecerca de 100 e 1.000 ppm de índio. As partículas de zinco podem, também,ser folheadas com índio adicional, de preferência entre cerca de 100 e1.500 ppm de índio. Neste contexto, a mistura de anodo 250 contém, de pre-ferência, uma quantidade de mercúrio adicionado correspondente a zero. Ocompartimento do cátodo 240 tem uma pluralidade de orifícios para ar 243na porção elevada 244 de sua superfície, na extremidade fechada do mes-mo. Um conjunto de cátodo catalítico 230 contendo um material de compos-to catalítico 234 (figura 2) é colocado no interior do compartimento, próximoaos orifícios para ar. O compósito catalítico 234 compreende uma mistura decátodo catalítico 233 sob a forma de um disco aplicado como revestimentosobre uma tela 237. Durante a descarga da célula, o material catalítico 233facilita a reação eletroquímica com o oxigênio do ambiente, conforme estepenetra através dos orifícios para ar 243. Um selante adesivo 143 é aplicadojuntamente com uma porção da superfície interna do compartimento do cá-todo 240. Em uma modalidade preferencial, o adesivo pode ser aplicado soba forma de um anel contínuo sobre a superfície interna 245a do degrau anu-lar rebaixado 245, na extremidade fechada 249 do compartimento, conformemostrado na figura 1, e também conforme descrito na patente U.S. n°6.436.156 B1. Se a extremidade fechada do compartimento do cátodo forplana, ou seja, caso não tenha um degrau rebaixado 245, o selante adesivo143 pode ser aplicado à superfície interna da extremidade fechada 249, ad-jacente à borda periférica externa 248 da dita extremidade fechada. Nessecaso, o selante adesivo 143 é desejavelmente aplicado como um anel contí-nuo à superfície interna da extremidade fechada 249, de modo que o ditoanel contínuo de adesivo 143 tenha um diâmetro externo entre cerca de 75%e 100%, de preferência entre cerca de 90% e 100% e, com mais preferência,entre cerca de 95% e 100% do diâmetro interno da extremidade fechada249.

Um exemplo de compartimento do cátodo 240 (envoltório do cá-todo) é mostrado na figura 1. O compartimento do cátodo 240 está sob aforma de uma lata que tem uma extremidade fechada 249 e uma extremida-de aberta oposta 247, com o corpo 242 (paredes laterais) entre as mesmas.A porção central 244 na extremidade fechada 249 pode ser elevada (con-forme mostrado) e formar a região de contato do terminal positivo. No entan-to, a totalidade da extremidade fechada 249 pode ser plana, ou seja, semqualquer porção central elevada. Há um ou mais orifícios para ar 243 atravésda extremidade fechada do compartimento do cátodo 249. Há um espaço daentrada de ar 288 (região de espaço cheio) entre a extremidade fechada docompartimento do cátodo 249 e o conjunto de cátodo 230. Em geral, o espa-ço da entrada de ar 288 (região de espaço cheio) pode ser considerado co-mo o espaço disponível entre a superfície interna da extremidade fechada docompartimento do cátodo 249 e o conjunto de cátodo 230, antes de qualquermaterial difusor de ar 231 ser ali inserido. Convencionalmente, o materialdifusor de ar é composto por papel permeável a ar ou material celulósicoporoso, o qual é, normalmente, inserido para preencher completamente oespaço disponível na entrada de ar 288.

Na modalidade mostrada na figura 1, há uma porção central ele-vada 244 na extremidade fechada do compartimento do cátodo 249. Nestamodalidade (figura 1) o espaço da entrada de ar 288 (região de espaçocheio) é o espaço disponível entre a superfície interna da porção elevada244 da extremidade fechada do compartimento do cátodo 249 e o conjuntode cátodo 230, antes de o material difusor de ar (ou algo comparável) ser aliinserido. (Para o propósito desta descrição, qualquer camada de barreirapara eletrólitos, como a camada de barreira para eletrólitos 232 no conjuntode cátodo 230, pode ser considerada como parte do conjunto de cátodo230.) Há um ou mais orifícios para ar 243 através da dita porção elevada244. Em um exemplo de compartimento do cátodo 240, por exemplo, parauma célula de tamanho 312, especificamente uma célula de tipo botão comdiâmetro geral de 7,72 mm (0,304 polegada) e altura de 3,43 mm (0,135 po-legada), pode, tipicamente, haver cinco orifícios para ar 243 espaçados demodo eqüidistante, cada qual com diâmetro entre cerca de 0,114 e 0,305mm (0,0045 e 0,012 polegada) atravessando a porção elevada 244 da ex-tremidade fechada do compartimento do cátodo 249. No entanto, deve-secompreender que pode haver mais orifícios para ar, ou mesmo somente umúnico orifício para ar, dependendo do tamanho da célula e do tamanho doorifício para ar, o que pode ser um tanto maior ou menor que o tamanho deorifício acima especificado.

Um conjunto de cátodo catalítico 230 (figuras 1 e 2) pode serformado primeiro mediante o revestimento do material de cátodo sobre a telade malha 237 para formar um compósito de cátodo 234. Um lado do compó-sito de cátodo 234 pode ser laminado com uma camada de material de pelí-cula de barreira hidrofóbica para eletrólito 235, de preferência Teflon (polite-trafluoroetileno) e uma segunda camada de Teflon 232 opcional adicionada.

O filme de barreira para eletrólito 235, de preferência em Teflon, tem a pro-priedade de ser permeável a ar e, ainda assim, evitar que a água e o eletróli-to passem através do mesmo. A camada de filme de barreira 235 pode seraplicada ao compósito de cátodo 234 mediante a aplicação de calor e pres-são. O material separador 238 é colado ou laminado sobre o lado oposto docompósito de cátodo 234, de preferência diretamente no lado exposto domaterial de cátodo 233, para formar o conjunto de cátodo 230 completo (figura 2).

Em uma modalidade preferencial, um lado do separador 238 érevestido com a cola de separador otimizada 285 da invenção, e o lado re-vestido com cola do separador é aplicado diretamente para cobrir a superfí-cie exposta do cátodo 233, conforme mostrado na figura 2. (A superfície dematerial de cátodo 233 pode, também, ser separadamente revestida comcola otimizada 285.) Uma cola preferencial 285 da invenção consiste em umálcool polivinílico reticulado com um composto contendo boro, formando umálcool polivinílico reticulado contendo boro. A desejada reticulação do álcoolpolivinílico com íons de boro, e a formação final da cola 285 podem ser obti-das conforme exposto a seguir: primeiro, dissolver o ácido bórico em águadestilada, sem aquecimento. Então, adicionar o pó de álcool polivinílico, gra-dualmente, à solução de ácido bórico/água e continuar a misturar a frio, atéque se forme uma dispersão ou suspensão de cor branca leitosa. A misturaé, então, aquecida em um tanque sob temperaturas elevadas, por exemploentre cerca de 80°C e 95°C, e mantida nessa temperatura durante um perí-odo de tempo, por exemplo cerca de 1 hora, para se obter a total dissolução.

(A temperatura de aquecimento pode ser ligeiramente ajustada, dependendodo grau de hidrólise do álcool polivinílico.) É obtida uma cola viscosa 285,que pode ser colocada em armazenamento sob condições ambientes até omomento do uso. Um pó de álcool polivinílico preferencial está disponívelsob a designação comercial ELVANOL 71-30, junto à E.l. DuPont Co. Esseálcool polivinílico de uso comercial compreende principalmente unidades de1,3 diol, mas unidades 1,2 diol podem formar uma pequena fração, tipica-mente entre cerca de 0,5 e 6% dos dióis. Acredita-se que reticulação de ál-cool polivinílico com o composto contendo boro ocorra essencialmente ape-nas nos sítios de 1,2 diol. O álcool polivinílico (PVA) em pó ELVANOL 71 -30é um álcool polivinílico totalmente hidrolisado com grau para uso geral. Aporcentagem de hidrólise situa-se entre cerca de 99 e 99,8% em mol (% emmol de hidrólise dos grupos acetato, em base seca.) O álcool polivinílico(PVA) ELVANOL é classificado como um PVA de viscosidade média. Ouseja, o mesmo tem uma viscosidade da solução entre cerca de 27 e 33 cen-tipoise quando 4%, em peso, do PVA em pó é diluído em água a 20°C.

O pó de álcool polivinílico pode ser misturado a uma soluçãoaquosa de compostos contendo borato, como borato de potássio, borato desódio ou borato de zinco, bem como qualquer mistura dos mesmos, com ousem a inclusão de ácido bórico. (Também pode ser possível substituir ouincluir ésteres orgânicos de ácido bórico à mistura de boratos.) A razão de-sejável entre o peso dos compostos de borato (por exemplo total de ácidobórico e boratos) e o peso do álcool polivinílico (base seca) situa-se, deseja-velmente, entre cerca de 1/100 e 12/100, de preferência entre cerca de3/100 e 5/100. Quando forem empregados esses compostos de borato, seriadesejável calcular a quantidade dos compostos de borato (sais de borato,ácido bórico, ésteres de ácido bórico, etc.) com base em grama-mol, M, dototal de compostos de borato em relação a 100 gramas de pó de álcool poli-vinílico, especificamente M/100. Dessa forma, a razão entre moles de com-postos de borato e 100 gramas de álcool polivinílico, expressa como M/100,situa-se desejavelmente entre cerca de 0,0161/100 e 0,194/100, de prefe-rência entre cerca de 0,0484/100 e 0,0806/100. O pó de álcool polivinílicoinicial tem, desejavelmente, um peso molecular entre cerca de 20.000 e250.000, de preferência entre cerca de 50.000 e 150.000, e uma hidróliseem % em mol (alcoólise) dos grupos acetato desejavelmente de cerca de 90% em mol, de preferência entre cerca de 95 e 100 % em mol. O pó de álcoolpolivinílico, misturado à solução aquosa de borato, desejavelmente formauma mistura com um pH abaixo de cerca de 6,0. (Ácido fosfórico pode serconvenientemente adicionado à mistura, para se obter o nível desejado depH, abaixo de cerca de 6,0, desejavelmente entre cerca de 4,5 e 5,0. Umtensoativo, como um tensoativo à base de éster de fosfato RA-600 disponí-vel junto à Rhone Poulenc também pode, opcionalmente, ser adicionado emquantidade, tipicamente entre cerca de 50 e 500 ppm, com base no total demistura aquosa.) A mistura pode ser aquecida a temperaturas elevadas, con-forme descrito acima, para dissolver o álcool polivinílico e formar a cola 285.

A mistura é, então, deixada esfriar até a temperatura ambiente, formando acola 285, que pode ser colocada em armazenamento até o momento do uso.Esse método de preparação da mistura de cola a um pH abaixo de cerca de6,0 evita a ocorrência de gelificação e reticulação total até depois de a cola285 ter sido aplicada às superfícies da interface separador/cátodo, sendo adita cola subseqüentemente deixada secar. Ou seja, a reticulação total doálcool polivinílico com os compostos contendo boro ocorre mediante a seca-gem da cola, durante a qual é formada uma união adesiva durável que pro-move excelente condutividade iônica entre o separador 238 e o cátodo 233.Quando os compostos contendo boro são usados como agentesde reticulação, esta ocorre predominantemente nos sítios de 1,2 diol do ál-cool polivinílico. O álcool polivinílico reticulado terá, dessa forma, boro captu-rado nos sítios de 1,2 diol, reticulando assim as cadeias vizinhas de álcoolpolivinílico, independentemente de serem usados boratos ou ácido bóricocomo agente de reticulação.

A seguir é apresentado um exemplo de diagrama químico mos-trando a natureza desse álcool polivinílico reticulado:

<formula>formula see original document page 22</formula>

Acredita-se que a cola 285 da invenção possa ser produzida apartir de outros álcoois polivinílicos reticulados. O álcool polivinílico reticula-do forma uma estrutura de rede mais rígida em comparação ao álcool polivi-nílico não-modificado (não-reticulado). O álcool polivinílico reticulado pode,também, exibir umedecibilidade otimizada devido a uma redução no ângulode contato, e a retenção de água pode, também, ser otimizada. Em geral,espera-se que a cola à base de álcool polivinílico reticulado 285 contenha oeletrólito melhor que o álcool polivinílico não-modificado, que tende a perdereletrólito ao longo do tempo. A perda de eletrólito na interface separador238/cátodo 233 pode levar a um ressecamento do próprio separador 238, oque por sua vez pode levar à perda de condutividade iônica e desempenhoindesejável da célula, como queda de tensão na metade da vida útil. Emboraa cola 285 acima descrita, que compreende álcool polivinílico reticulado con-tendo boro em seu interior, seja preferencial e pareça promover a condutivi-dade iônica, acredita-se que outras colas 285 formadas a partir de outrosálcoois polivinílicos reticulados também possam funcionar de modo vantajo-so, ou seja, evitar o ressecamento da interface separador/cátodo e promovera condutividade iônica.

Dessa forma, uma cola 285 alternativa pode ser preparada me-diante o emprego de uma poliamida-epicloridrina como agente de reticulaçãopara álcool polivinílico. Esse agente de reticulação está disponível sob a de-signação comercial POLYCUP 172 (poliamida-epicloridrina) junto à HerculesInc. Dessa forma, uma cola 285 pode ser preparada mediante o preparo deuma dispersão aquosa de álcool polivinílico, desejavelmente empregandoálcool polivinílico (PVA) em pó ELVANOL 71-30 (E.l. DuPont) e adicionandoPOLYCUP 172, misturando até a obtenção de uma dispersão homogênea. Oagente de reticulação POLYCUP 172 compreende, desejavelmente, entrecerca de 1 e 10 partes, em peso, de sólidos ativos em relação a 100 partespor pó de álcool polivinílico. Estritamente falando, o POLYCUP 172 é umtermofixo que se reticula (reage) com funcionalidades carboxila ou hidroxila,e precisa ser adicionado pouco antes do uso. Ou seja, os sólidos de álcoolpolivinílico precisam ser dissolvidos por meio de aquecimento a uma tempe-ratura de 80 a 95°C sob misturação e, então, deixados resfriar. O pH pode,então, ser ajustado entre cerca de 7 e 9,5 e, de preferência, entre cerca de 7e 8 com hidróxido de amônio. Em seguida, o agente de reticulação POLY-CUP 172 é adicionado a uma razão entre cerca de 1 a 10 partes, em peso,de sólidos ativos de POLYCUP em relação a 100 partes, em peso, de pó deálcool polivinílico. Preparada dessa maneira, a solução de álcool polivinílicoresultante terá uma vida útil entre 2 e 7 dias. A mistura preparada dessa ma-neira pode ser usado como uma cola 285 que pode ser usada para aderir oseparador 238 ao cátodo 233. Depois de a cola 285 ser aplicada à interfaceseparador/cátodo, esta se torna totalmente reticulada mediante secagem,resultando em uma união adesiva durável de interface permeável a eletrólitoentre o separador 238 e o cátodo 233. Dependendo da temperatura de se-cagem usada, a cura ótima pode não ser obtida antes de 1 ou 2 dias após asecagem.

Um outro agente de reticulação que poderia ser usado para reti-cular o álcool polivinílico formando uma cola 285 adequada seria o zircôniocarbonato de amônio. Esse agente de reticulação está disponível sob a de-signação comercial BACOTE-20 (zircônio carbonato de amônio) junto àMagnesium Elektron, Inc. Uma mistura aquosa de álcool polivinílico, por e-xemplo empregando ELVANOL 71-30, pode ser preparada primeiro. Umaquantidade suficiente de material alcalino é adicionada, de modo a levar amistura a um pH entre cerca de 7,5 e 10. Então, o agente de reticulaçãoBACOTE-20 é adicionado à mistura em quantidades entre cerca de entrecerca de 1 e 10 partes, em peso, de preferência entre cerca de 5 e 7 partes,em peso, de BACOTE-20 (conforme recebido ou sob a forma de soluçãocomercial) em relação a 100 partes, em peso, de pó de álcool polivinílico. Amistura pode, então, ser misturada à temperatura ambiente (não é necessá-rio aquecer) até que seja obtida uma solução homogênea. (O aquecimentoda mistura precisa ser evitado, já que isso poderia causar a reticulação pre-matura do álcool polivinílico.) Nesse ponto, o PVA modificado com Bacote 20está pronto para uso como cola 285. Depois de a cola 285 ser aplicada àinterface separador/cátodo, a mesma se torna totalmente reticulada median-te secagem, resultando em uma união adesiva durável de interface permeá-vel a eletrólito entre o separador 238 e o cátodo 233.

O uso dessas colas 285 preparadas mediante a reticulação deálcool polivinílico com os agentes de reticulação alternativos POLYCUP 172poliamida-epicloridrina ou BACOTE-20 (carbonato de zircônio e amônio),acima mencionados, não foi realmente testado no contexto de união do se-parador 238 ao cátodo 233. No entanto, o uso benéfico desses álcoois poli-vinílicos reticulados alternativos como cola 285 na interface separa-dor/cátodo é previsto com base na rigidez estrutural do polímero de álcoolpolivinílico reticulado, e nos resultados muito bons obtidos com o álcool poli-vinílico reticulado com compostos contendo boro.

O separador 238 consiste em uma lâmina permeável a eletrólito,revestida em um lado com a cola otimizada 285 e o separador 238 revestidocom cola e aderido diretamente ao material de cátodo 233, conforme descri-to acima (figura 2). Um separador preferencial compreende uma camada depolipropileno microporoso. Um separador em polipropileno desejável estádisponível sob a designação comercial CELGARD CG 5550 junto à PolyporeInternational, Inc. Esse separador tem uma camada dupla, especificamenteuma camada de polipropileno microporoso laminada sobre uma camadacomposta de fibras de polipropileno não-tecido. De preferência, a cola otimi-zada 285 da invenção é aplicada como revestimento sobre a superfície ex-posta da camada de polipropileno microporoso do separador CELGARD,mas alternativamente pode ser aplicada como revestimento sobre o lado defibra de polipropileno. Conforme mencionado acima, as células de tipo botãode zinco/ar têm, tipicamente, um diâmetro geral entre cerca de 4 e 20 mm, euma altura geral entre cerca de 2 e 9 mm. Os separadores para essas célu-las estão sob a forma de lâminas permeáveis a eletrólito, consistindo emuma camada em não-tecido e uma camada microporosa com uma espessu-ra total do separador entre cerca de 0,0508 mm e 0,152 mm (2 e 6 mil). Acola otimizada 285 (seca) é, também, permeável a eletrólito, porém sua es-pessura de revestimento (seco) é muito mais fina que a espessura da lâminaseparadora. Ou seja, a cola otimizada 285 (seca) forma um filme muito fino,tipicamente com menos que cerca de 0,0254 mm (1 mil), por exemplo entrecerca de 0,00127 e 0,0152 mm (0,05 e 0,6 mil), unindo adesivamente o se-parador 238 ao cátodo 233. Esse filme fino de cola 285 apresenta absorçãolimitada na camada microporosa ou fibrosa dos separadores desejados, co-mo os separadores em polipropileno. Desse modo, a cola otimizada 238 nãoimpede o transporte de eletrólito através dos separadores. Além disso, emadição a suas propriedades adesivas a mesma parece evitar que o separa-dor 238 se resseque, especialmente quando o anodo está carregado comuma alta razão entre o peso do zinco e o peso do eletrólito, por exemplo en-tre cerca de 3,3 e 6,0.

Preparação de exemplo de cola de separador otimizada

Uma cola de separador representativa da invenção, resultandoem um álcool polivinílico reticulado com um composto contendo boro, podeser preparado conforme exposto a seguir:

A seguinte mistura de cola continha 5 partes, em peso, de pó deácido bórico (H3BO3) por 100 partes, em peso, de álcool polivinílico (baseseca). Um lote da cola foi preparado primeiro mediante a misturação de0,7365 g de ácido bórico em pó, disponível junto à Fisher Scientific Co., em250 g de água destilada, seguida de agitação da mistura em um béquer semaplicação de calor, até que os aglomerados de ácido bórico se dissolves-sem. Então, 14,56 g do pó de álcool polivinílico (PVA) (ELVANOL 71-30,disponível junto à E.I.DuPont) forem adicionados à solução de ácido bóri-co/água. A mistura foi agitada a frio durante alguns minutos, ou até que fos-se obtida uma mistura em suspensão de cor branca leitosa. A suspensão foi,então, aquecida até uma temperatura na faixa entre cerca de 80°C e 90°C e,então, mantida (cozida) dentro dessa faixa de temperaturas durante cerca de1 hora. A suspensão se transforma em uma solução límpida que é, então,deixada resfriar à temperatura ambiente sob misturação contínua. Após oresfriamento, a cola otimizada 285 está preparada e pronta para aplicaçãocomo revestimento sobre a superfície do separador 238, ou pode ser arma-zenada sob condições de temperatura ambiente para aplicação futura.

Em uma amostra para teste, a cola 285 preparada foi aplicadacom uma seringa de plástico sobre o lado microporoso (brilhante) de umalâmina de separador em polipropileno 238 CELGARD CG5550. Uma hastede extração Myer (fio de 0,28 mm (0,011 polegada)) foi, então, usada paramedir a cola de maneira uniforme tanto sobre a superfície do separador 238como a superfície exposta do material de cátodo catalítico 233. O cátodo233 tinha o formato de um disco plano ou substancialmente plano de materi-al revestido e compactado sobre a tela de malha 237, formando o compósitode cátodo 234. Alternativamente, o cátodo 233 pode ter um formato de do-mo, por exemplo conforme mostrado na patente U.S. n° 3.897.265, aqui in-corporada a título de referência. Uma camada de barreira 235 em Teflon jáhavia sido laminada ao lado oposto (lado da tela de malha 237) do compósi-to 234, conforme mostrado na figura 2. O lado revestido com cola do sepa-rador 238 foi, então, pressionado sobre a superfície do cátodo 233 para for-mar um laminado separador/cátodo, formando assim o conjunto de cátodo230 completo. Uma haste de níquel de 19 mm (0,75 polegada) foi enroladasobre o laminado (conjunto de cátodo 230) para remover quaisquer bolhasou irregularidades de superfície. O laminado foi, então, disposto entre duasplacas de alumínio perfuradas e colocado em um forno a 38°C durante cercade 2 horas, de modo a secar a cola, produzindo assim uma união adesivamuito forte entre o separador e o cátodo. O laminado (conjunto de cátodo230) foi, então, recortado em um determinado tamanho e estava pronto parainserção no compartimento do cátodo 240 da célula de zinco/ar.

A seguir é apresentada a composição (molhada) da cola otimi-zada 238 preferencial da invenção (5 partes, em peso, de ácido bórico e 100partes, em peso, de pó de álcool polivinílico) que foi feita de acordo com oprotocolo acima descrito.

Exemplo de composição de cola do separador otimizada

(5 partes, em peso, de ácido bórico em pó (H3BO3) por 100 par-tes, em peso, de pó de álcool polivinílico)

<table>table see original document page 27</column></row><table>

Preparação de cola do separador para comparação

Uma cola para comparação foi formada a partir de uma soluçãode álcool polivinílico/água (isenta de ácido bórico). Ou seja, o ELVANOL 71-30 foi dissolvido em água destilada e aquecido a uma temperatura de 80 a90°C, sem a adição de ácido bórico ou outro agente de reticulação externo.Especificamente, um lote da cola para comparação foi preparado mediante amisturação de 14,56 g de álcool polivinílico não-modificado em pó (ELVA-NOL 71-30) em 250 g de água destilada, à temperatura ambiente, para for-mar uma suspensão. A suspensão foi, então, aquecida até uma temperaturaentre cerca de 80°C e 90°C e mantida nessa temperatura durante cerca de 1hora. A mistura foi deixada resfriar até a temperatura ambiente, formandoassim a cola para comparação que poderia ser armazenada em um recipien-te até o momento do uso. A cola para comparação foi aplicada com uma se-ringa de plástico sobre o lado microporoso (brilhante) de uma lâmina de se-parador em polipropileno 238 CELGARD CG5550. Uma haste de extraçãoMyer (fio de 0,28 mm (0,011 polegada)) foi, então, usada para medir a colade maneira uniforme tanto sobre a superfície do separador 238 como a su-perfície exposta do cátodo catalítico 233, da mesma forma descrita acimaem relação à cola otimizada. O compósito de cátodo 234 e o cátodo 233 era,em cada caso, plano e de composição idêntica, ou seja, no caso de ser usa-da a cola para comparação ou a cola otimizada. O separador 238 revestidoem um lado com a cola para comparação foi, então, pressionado sobre asuperfície do cátodo 233 para formar um laminado separador/cátodo (con-junto de cátodo). Uma haste de níquel de 19 mm (0,75 polegada) foi enrola-da sobre o laminado para remover quaisquer bolhas ou irregularidades desuperfície. O laminado foi, então, disposto entre duas placas de alumínio ecolocado em um forno a 38°C durante cerca de 2 horas, de modo a secar acola, produzindo uma união adesiva entre o separador e o cátodo. A reticu-lação total do álcool polivinílico com os compostos contendo boro para for-mar um álcool polivinílico reticulado contendo boro ocorre mediante a seca-gem, durante a qual é formada uma união adesiva durável entre o separadore o cátodo, com a necessária condutividade iônica, particularmente na me-tade da vida útil da célula. O laminado (conjunto de cátodo 230) foi, então,recortado em um determinado tamanho e estava pronto para inserção nocompartimento do cátodo 240 da célula de zinco/ar.

A seguir encontra-se a composição (molhada) da cola paracomparação.

Composição da cola para comparação

<table>table see original document page 28</column></row><table>

Exemplos de teste com a cola de separador otimizada em comparação àcola de separador convencional, e discussão dos resultados dos testes

Os seguintes exemplos indicam o uso e a efetividade da cola deseparador otimizada 285 da invenção, em comparação a um caso básicousando cola de separador à base de álcool polivinílico não-modificado,quando usada no interior da célula de tipo botão de zinco/ar aqui descrita.

Um conjunto de células de tipo botão de zinco/ar de tamanho312 (8 células idênticas) para comparação foi produzido de acordo com asmodalidades estruturais mostradas e descritas no que refere-se às figuras 1e 2 da presente invenção. As células eram do tipo botão de zinco/ar comtamanho 312 convencional (7,72 mm de diâmetro χ 3,43 mm de altura). Foiempregada uma mistura de cátodo catalítico 233 plana, aplicada como re-vestimento sobre a tela de malha 237 para formar o compósito de cátodo234, conforme mostrado na figura 2. (Uma camada de barreira para eletróli-tos 235 de Teflon foi laminada sobre o lado exposto da tela 237.) O anodocompreendia partículas de zinco (tamanho médio de 200 mícrons) com 3%,em peso, de mercúrio adicionado, com base no peso do zinco. A razão entreo peso do zinco e o peso do eletrólito no anodo era alta, de cerca de 4,2. Oeletrólito aquoso tinha uma concentração de 35%, em peso, de KOH e 2%,em peso, de ZnO. A mistura de anodo tinha a seguinte composição: 80,6%,em peso, de partículas de zinco, 19,1%, em peso, de eletrólito aquoso, e0,3%, em peso, de agente gelificante.

O material de cátodo 233 tinha a seguinte composição: óxidosde manganês (MnO2, Mn2O3 e Mn3O4) (6%, em peso), partículas de negro-de-fumo (51,5%, em peso) e aglutinante à base de Teflon (42,5%, em peso).O compósito de cátodo 234 que compreendia o material de cátodo 233 re-vestido e compactado sobre a tela de malha 237 consistia em um disco pla-no com cerca de 229 a 356 micrômetros (entre 9 e 14 mil ou 0,229 e 0,356mm) de espessura. O separador 238 consistia em CELGARD CG5550,compreendendo uma camada de polipropileno microporoso laminada sobreuma camada em não-tecido de fibras de polipropileno. A cola para compara-ção acima descrita foi aplicada como revestimento sobre o lado microporoso(brilhante) do separador em polipropileno CELGARD, e também sobre a su-perfície exposta do cátodo 233. O separador revestido com cola foi, então,pressionado sobre a superfície do cátodo para formar o laminado separa-dor/cátodo, conforme descrito acima. O laminado separador/cátodo (conjun-to de cátodo 230) foi, então, recortado em um determinado tamanho e inse-rido no compartimento do cátodo de uma célula de tipo botão de zinco/ar detamanho 312.

Um conjunto para teste de células de tipo botão de zinco/ar (8células idênticas) foi produzido de acordo com as modalidades estruturaismostradas e descritas no que refere-se às figuras 1 e 2 da presente inven-ção. As células para teste eram do mesmo tamanho 312 e idênticas em ter-mos de construção, tendo o mesmo separador e as mesmas composiçõesde anodo e cátodo que as células para comparação acima descritas, comsomente uma exceção. Nas células para teste foi usada a cola otimizada285 da invenção (vide acima quanto ao preparo da cola) para aderir o sepa-rador 238 à superfície do cátodo 233. O separador 238 (CELGARD CG5550)tinha uma espessura de cerca de 0,094 mm (3,7 mil). Após a secagem dolaminado separador/cátodo (conjunto de cátodo 230), formou-se um filmeseco (reticulado) de cola otimizada 285, com espessura entre cerca de0,00127 e 0,0152 mm (0,05 e 0,6 mil) para unir adesivamente o separador238 ao cátodo 233.

As células de tipo botão de zinco/ar para comparação (8 célulasde tamanho 312) e as células de tipo botão de zinco/ar para teste (8 célulasde tamanho 312) foram descarregadas de acordo com o protocolo de testeHRHA proposto pelo IEC (Comissão Internacional de Eletrotécnica). O testeHRHA proposto pelo IEC é conforme exposto a seguir: as células são des-carregadas a uma taxa de 2 mA de corrente constante durante 2 horas, oque é seguido imediatamente por um pulso de 100 milissegundos a uma cor-rente de 10 mA. Os teste são repetidos durante seis desses ciclos de2 horas (total de 12 horas) e, então, seguidos por um descanso de 12 horas.

O ciclo completo é repetido até que se atinja uma tensão de corte da vida útilde 0,90 Volt. As células para comparação e para teste foram todas descar-regadas de acordo com o teste HRHA proposto pelo IEC.

O perfil de descarga de tensão das células para comparação epara teste foi examinado após as mesmas terem envelhecido por um perío-do. Em particular, foi examinada a queda de tensão na metade da vida útildas células para comparação e para teste. (A queda de tensão na metadeda vida útil ocorreu dentro de cerca de mais ou menos 10% do ponto médioda vida útil das células.) As células para comparação (usando cola de sepa-rador convencional à base de PVA não-modificado) exibiram uma média,para 8 células, de tensão de funcionamento mínima na metade da vida útilde 1,092 V (média de 8 células para comparação no ponto de queda de ten-são máxima), enquanto as células para teste (usando a cola de separadorotimizada da invenção) exibiram uma média, para 8 células, de tensão defuncionamento mínima na metade da vida útil de 1,171 V (média de 8 célulaspara teste no ponto de queda de tensão máxima). Portanto, as células parateste tinham uma tensão de funcionamento significativamente mais alta, nametade da vida útil, que as células para comparação. Especificamente, ascélulas para teste (usando cola de separador otimizada) tinham uma tensão de funcionamento 7,2% mais alta na metade da vida útil da dita célula doque as células para comparação. Ou seja, a queda de tensão na metade davida útil das células para teste (com cola de separador otimizada) foi muitomenor que a queda de tensão na metade da vida útil das células para com-paração (com cola de separador convencional).

Em uma modalidade preferencial da célula de zinco/ar, a bordado conjunto de cátodo catalítico 230 pode ser aplicada ao anel de adesivo143 no degrau 245, resultando assim em uma vedação adesiva permanenteentre o conjunto de cátodo 230 e o degrau do compartimento 245. O conjun-to de cátodo catalítico 230 pode ser aplicado ao adesivo 143 no degrau 245,com a barreira para eletrólito 235 em contato direto com o dito adesivo 143.(Opcionalmente, uma camada adicional de barreira para eletrólitos 232 (figu-ras 1 e 2) pode ser sobreposta à barreira para eletrólito 235 e unida ao ade-sivo 143, conforme descrito no parágrafo a seguir.) O uso de selante adesivo143 também reduz a quantidade de força de frisagem necessária durante afrisagem da borda periférica externa 242b sobre o corpo do compartimentodo anodo. Isso é particularmente vantajoso para compartimentos do anodo edo cátodo com paredes delgadas 240 e 260, com espessura da parede entrecerca de 0,0254 mm (0,001 polegada) e 0,38 mm (0,015 polegada), particu-larmente com espessuras das paredes de compartimentos do anodo e docátodo entre cerca de 0,0508 e 0,127 mm (0,002 e 0,005 polegada). O usode selante adesivo 143 é, também, vantajoso quando são empregados con-juntos de cátodo catalítico finos 230y já que forças de frisagem mais altaspoderiam, possivelmente, distorcer ou trincar esses compartimentos finos econjuntos de cátodo.

Uma modalidade preferencial de uma célula de zinco/ar comple-ta da presente invenção é mostrado na figura 1. A modalidade mostrada nafigura 1 tem a forma de uma célula tipo botão em miniatura. A célula 210compreende um compartimento do cátodo 240 (envoltório do cátodo) e umcompartimento do anodo 260 (envoltório do anodo), com um material isolan-te elétrico 270 entre os mesmos. O isolante 270 pode, desejavelmente, estarsob a forma de um anel, o qual pode ser inserido sobre a superfície externado corpo do compartimento do anodo 263, conforme mostrado na figura 1.

Uma pasta vedante resistente à água, como um selante à base de asfalto oubetume, ou um selante polimérico, como uma poliamida, pode ser aplicadoentre a parede lateral do isolante 270 e a parede externa do compartimentodo anodo 263e. O selante (não mostrado) pode ser aplicado à superfície in-terna da parede do isolante 270, antes que o dito anel isolante 270 seja inse-rido sobre a parede do envoltório do anodo 263e. O anel isolante 270 tem,desejavelmente, uma porção ampliada 273a estendendo-se para além daborda periférica 263d do compartimento do anodo 240 (figura 1) formandouma configuração com formato "L" na seção transversal. O isolante 270 coma porção ampliada 273a evita que o material ativo do anodo entre em conta-to com o compartimento do cátodo 240 depois de a célula ter sido lacrada. Oisolante 270 é feito de um material durável eletricamente isolante, como poli-etileno de alta densidade, polipropileno ou náilon, que resiste ao fluxo a frioquando apertado.

O compartimento do anodo 260 e o compartimento do cátodo240 são inicialmente peças separadas. O compartimento do anodo 260 e ocompartimento do cátodo 240 são separadamente preenchidos com materi-ais ativos, sendo que a extremidade aberta 267 do compartimento do anodo260 pode ser inserida na extremidade aberta 247 do compartimento do cáto-do 240. O compartimento do anodo 260 pode ter um parede lateral dobrada,formada por uma primeira porção reta linear do corpo 263e, que se estendeverticalmente para cima (figura 1) formando as paredes laterais externas docompartimento 260. A parte linear do corpo 263e pode, desejavelmente, serdobrada sobre si mesma uma vez na borda 263d, para formar uma primeiraporção interna 263a estendendo-se para baixo da parede lateral do compar-timento do anodo. As porções dobradas 263a e 263e formam, portanto, umaparede de lados duplos que, juntos, proporcionam uma tensão semelhante àde uma mola, e suporte adicional entre o corpo do compartimento do anodo263 e a parede vedante 270 que está em contigüidade ao mesmo. Isso aju-da a manter um lacre hermético entre os compartimentos do anodo e do cá-todo. Alternativamente, as paredes laterais do compartimento do anodo 240 podem ser formadas como uma parede única 263a sem porção dobrada263e. No entanto, determinou-se que o compartimento do anodo 240 com aparede lateral dobrada (dupla), conforme mostrado nas figuras da presenteinvenção, é desejável para invólucros dotados de paredes muito finas, porexemplo com espessuras de parede entre cerca de 0,0508 e 0,127 mm (2 e5 mil), sendo que essas faixas de espessura se aplicam a cada dobra 263a e263e. Essas faixas de espessura também se aplicam à extremidade fechada269 do envoltório do anodo. No compartimento do anodo com uma paredelateral dobrada (figura 1), a porção de parede lateral interna 263a terminaem uma porção inclinada para dentro 263b, que termina em uma segundaporção vertical estendendo-se para baixo 263c. A segunda porção reta 263ctem diâmetro menor que o da porção reta 263a. A porção 263c termina comuma curva a 90° formando a extremidade fechada 269, com uma superfíciede terminal negativo 265 que é, de preferência, plana.

O corpo 242 do compartimento do cátodo 240 tem uma porçãoreta 242a de diâmetro máximo estendendo-se verticalmente para baixo apartir da extremidade fechada 249. O corpo 242 termina na borda periférica242b. A borda periférica 242b do compartimento do cátodo 240 e a bordaperiférica subjacente 273b do anel isolante 270 são, inicialmente, vertical-mente retas, conforme mostrado nas figuras 3 e 4, e podem ser mecanica-mente franzidas sobre a porção central 263b inclinada do compartimento doanodo 260, conforme mostrado na figura 5. Esse franzimento trava o com-partimento do cátodo 240 no lugar, sobre o compartimento do anodo 260, eforma uma célula firmemente selada.

O compartimento do anodo 260 pode ser separadamente preen-chido com material ativo do anodo, preparando-se primeiro uma mistura dezinco particulado e em material gelificante em pó. O tamanho médio de par-tícula do zinco situa-se desejavelmente entre cerca de 30 e 350 mícrons. Ozinco pode consistir em zinco puro, mas está, de preferência, sob a forma dezinco particulado em liga com índio (de 100 a 1.500 ppm). O zinco pode,também, estar sob a forma de um zinco particulado em liga com índio (de100 a 1.000 ppm) e chumbo (de 100 a 1.000 ppm). Outras ligas de zinco, porexemplo, zinco particulado em liga com índio (de 100 a 1.500 ppm) e bismu-to (de 100 a 1.000 ppm) também podem ser usadas. Neste contexto há, de-sejavelmente, uma quantidade de mercúrio adicionado correspondente azero no anodo. Essas ligas de zinco particulado consistem, essencialmente,em zinco puro e têm essencialmente a capacidade eletroquímica do zincopuro. Portanto, O termo "zinco" destina-se a ser entendido como incluindoesses materiais.

O material gelificante pode ser selecionado dentre diversos geli-ficantes conhecidos, os quais são substancialmente insolúveis em eletrólitoalcalino. Esses gelificantes podem ser, por exemplo, carbóxi metil celulosereticulada (CMC), copolímeros com enxerto de amido, por exemplo sob aforma de poliacrilonitrila hidrolisado enxertado em uma cadeia principal deamido, disponível sob a designação Waterlock A221 (Grain ProcessingCorp.), polímero de ácido poliacrílico reticulado disponível sob a designaçãocomercial Carbopol C940 (B.F. Goodrich), poliacrilonitrila saponificado comálcali disponível sob a designação Waterlock A 400 (Grain ProcessingCorp.), e sais sódicos de ácidos poliacrílicos denominados polímero supe-rabsorvente à base de poliacrilato de sódio, disponível sob a designaçãoAqua Keep J-550. Uma mistura seca do zinco particulado e do pó gelificantepode ser formada, com o gelificante formando tipicamente entre cerca de0,1% e 1%, em peso, da dita mistura seca. Uma solução de solução aquosade eletrólito à base de KOH compreendendo entre cerca de 30 e 40%, empeso, de KOH e cerca de 2%, em peso, de ZnO é adicionada à mistura seca,e a mistura de anodo 250 úmida formada pode ser inserida no compartimen-to do anodo 260. Alternativamente, a mistura de pós secos de zinco particu-Iado e gelificante pode ser primeiro colocada no interior do compartimento doanodo 260, sendo a solução de eletrólito adicionada para formar a misturade anodo úmida 250.

Um conjunto de cátodo catalítico 230 (figuras 1 e 2) e o difusorde ar 231 podem ser inseridos no compartimento 240, conforme exposto aseguir: Um material difusor de ar 231 (figura 1), que pode estar sob a formade um papel filtro poroso ao ar ou de um material polimérico poroso, podeser inserido na região de entrada de ar 288 do compartimento do cátodo240, de modo a repousar contra a superfície interna da porção elevada 244do compartimento, de encontro aos orifícios para ar 243. (A região de entra-da de ar 288 é a região subjacente aos orifícios para ar 243 e, portanto, estásituada entre a superfície interna da porção 244 do compartimento do cátodoe o conjunto de cátodo 230, incluindo qualquer camada de barreira do eletró-lito 232 sobre o mesmo). Um anel selante adesivo 143 é, desejavelmente,aplicado à superfície interna 245a do degrau rebaixado 245 na extremidadefechada do compartimento do cátodo. Uma camada de barreira do eletrólito232 separada (figuras 1 e 2), por exemplo de politetrafluroetileno (TefIon)que se torna uma parte do conjunto de cátodo 230 pode, opcionalmente, serinserida no lado inferior do material difusor de ar 231, de modo que a bordada camada de barreira 232 entre em contato com o anel de adesivo 143. Acamada de barreira 232 é permeável ao ar, mas não ao eletrólito alcalino oua água. Desse modo, o anel de adesivo 143 une permanentemente a bordada camada de barreira 232 à superfície interna do degrau rebaixado 245. Oanel de adesivo 143, com a camada de barreira 232 ligada ao mesmo, im-pede que o eletrólito migre do anodo para o conjunto de cátodo catalítico230 e em redor do mesmo, para então vazar da célula através dos orifíciospara ar 243.

Um conjunto de cátodo catalítico 230, conforme mostrado nafigura 2, pode ser preparado como um laminado compreendendo uma ca-mada de material de barreira para eletrólito 235, um disco de compósito decátodo 234 sob a camada de barreira 235 e uma camada de material sepa-rador permeável a íons 238 sob o compósito catalisador 234, conforme mos-trado na figura 2. De preferência, o compósito catalisador 234 fica orientadopara que o material de barreira para eletrólito 235 seja aplicado ao compósi- to catalisador 234 de modo a ficar em contigüidade, ou mais próximo, aolado da tela de malha 237 do compósito catalisador 234. Por outro lado, oseparador 238 é, de preferência, aplicado ao lado do compósito catalisador234 que fica mais distante da tela de malha 237, ou seja, de modo que oseparador 238 entre em contato direto com a mistura de cátodo catalítico233 (figura 2). O separador 238 pode ser selecionado de materiais separa-dores convencionais permeáveis a íons, inclusive álcool polivinílico, celofa-ne, álcool polivinílico, cloreto de polivinila, acetato de polivinila/celulose, acri-lonitrila, polipropileno fibroso ou microporoso, ou fibra não-tecida de poliami-da. As camadas de barreira para eletrólito 232 e 235 podem, desejavelmen-te, ser de politetrafluroetileno (Teflon).

O compósito de cátodo catalítico 234 compreende, desejavel-mente, uma mistura de cátodo catalítico 233 de dióxido de manganês parti-culado, carbono e aglutinante hidrofóbico a qual é aplicada mediante méto-dos convencionais de revestimento a uma superfície de uma tela eletrica- mente condutiva 237. A tela 237 pode ser de fibras metálicas tecidas, porexemplo fibras de níquel ou de aço niquelado. A mistura de cátodo 233 éformada sob o formato de um disco plano ou pelo menos substancialmenteplano que pode ser denominado, na presente invenção, como disco de cáto-do. Outros materiais catalíticos podem estar incluídos, ou ser empregados, por exemplo metais como prata, platina, paládio e rutênio, ou outros óxidosde metais ou manganês (MnOx) e outros componentes conhecidos por cata-lisar a reação de redução do oxigênio. Durante a aplicação, a mistura catalí-tica 233 é revestida e compactada sobre a malha porosa da tela 237, demodo que a maior parte da mesma seja absorvido pela dita tela. O dióxido de manganês usado na mistura catalítica 233 pode ser dióxido de manganêsconvencional de grau para bateria, por exemplo dióxido de manganês eletro-lítico (EMD). O carvão usado na preparação da mistura 233 pode estar sobdiversas formas, inclusive grafite, negro-de-fumo e negro de acetileno. Umcarvão preferencial é o negro-de-fumo, devido a sua alta área superficial.Um aglutinante hidrofóbico adequado pode ser o politetrafluroetileno (Te-flon). A mistura catalítica 233 pode compreender, tipicamente, entre cerca de3 e 12%, em peso, de óxidos de manganês, de 55% a 30%, em peso, decarbono e o restante em aglutinante. Durante a descarga da célula, a mistu-ra catalítica 233 age principalmente como um catalisador para facilitar a rea-ção eletroquímica envolvendo o ar entrante. No entanto, quantidades adicio-nais de dióxido de manganês podem ser adicionadas ao catalisador, junta-mente com o eletrólito, e a célula pode ser convertida em uma célula de zin-co/ar auxiliada por ar ou uma célula alcalina auxiliada por ar. Nessa célula,que pode estar sob a forma de uma célula de tipo botão, ao menos uma por-ção de dióxido de manganês se torna descarregado, ou seja, parte do man-ganês é reduzido durante a descarga eletroquímica, juntamente com o oxi-gênio que está entrando. Deve-se compreender que a cola otimizada 285 dainvenção também pode ser usada para aderir o material de separador per-meável a eletrólito aos cátodos dessas células auxiliadas por ar.

Na modalidade preferencial (figura 1) o compartimento do anodo260 tem uma camada de cobre 266 folheado ou revestido em sua superfícieinterna de modo que, na célula montada, a mistura do anodo de zinco 250entre em contato com a camada de cobre. A placa de cobre é desejada por-que proporciona uma rota altamente condutiva para elétrons passando doanodo 250 para o terminal negativo 265, conforme o zinco é descarregado.O compartimento do anodo 260 é desejavelmente formado de aço inoxidá-vel, o qual é folheado em sua superfície interna com uma camada de cobre.De preferência, o compartimento do anodo 260 é formado por um materialtri-revestido composto por aço inoxidável 264 com uma camada de cobre266 em sua superfície interna e uma camada de níquel 262 em sua superfí-cie externa, conforme mostrado na figura 1. Portanto, na célula montada final210 (figura 1), a camada de cobre 266 forma a superfície interna do compar-timento do anodo em contato com a mistura do anodo de zinco 250, enquan-to a camada de níquel 262 forma a superfície externa do compartimento doanodo.

Em outro exemplo não-limitador específico, o tamanho da célulapode ser um tamanho-padrão 312 de célula de zinco/ar tendo um diâmetroexterno entre cerca de 7,68 e 7,73 mm (0,3025 e 0,3045 polegadas) e umaaltura entre cerca de 3,30 e 3,52 mm (0,1300 e 0,1384 polegadas). O anodo250 pode conter uma quantidade de mercúrio adicionado correspondente azero (o teor de mercúrio pode ser menor que 50 partes de mercúrio por mi-lhão de partes, em peso, do zinco). Deve-se compreender que a cola de se-parador otimizada 285 da invenção também pode ser usada de modo bené-fico com uma célula de zinco/ar com uma quantidade de mercúrio adiciona-do correspondente a zero. Um exemplo de mistura de anodo desejável (comuma quantidade de mercúrio adicionado correspondente a zero) e elevadarazão entre o peso do zinco e o peso do eletrólito pode, assim, ter a seguintecomposição (por exemplo, razão entre o peso do zinco e o peso do eletrólitode 4,2): 80,6%, em peso, de zinco (o zinco pode estar em liga com 200 a800 ppm cada de índio e chumbo), 19,1%, em peso, de eletrólito (35%, empeso, de KOH e 2%, em peso, de ZnO), agente gelificante (0,3%, em peso).

Suficiente material de anodo 250 é fornecido para preencher, por exemplo,entre cerca de 70 e 80%, tipicamente entre cerca de 70 e 75% da cavidadedo anodo (volume interno do compartimento do anodo 260, delimitado notopo pelo separador 238). O compósito catalisador de cátodo 234 pode ter aseguinte composição: óxidos de manganês (MnO2, Mn2O3 e Mn3O4) (6%, empeso), partículas de negro-de-fumo (51,5%, em peso) e aglutinante à basede Teflon (42,5%, em peso).

O selante adesivo 143 pode ser aplicado sob a forma de um anelcontínuo à superfície interna do degrau rebaixado 245 do compartimento docátodo. O adesivo 143 a ser aplicado à superfície interna 245a do degrau245 pode ser uma mistura baseada em solvente compreendendo um com-ponente adesivo à base de poliamida conforme descrito na patente U.S. n°6.436.156 B1 e aqui incorporada, a título de referência. O componente ade-sivo é portanto, desejavelmente, uma resina de poliamida termoplástica debaixo peso molecular. O mesmo é um ácido graxo dimerizado que é o produ-to da reação de um ácido graxo dimerizado e diamina. A mistura adesivapode ser formada mediante a dissolução da poliamida REAMID-100 em umsolvente composto por 50 partes, em peso, de isopropanol e 50 partes, empeso, de tolueno. A camada adesiva de poliamida 143 aplicada à superfícieinterna 245a do degrau do compartimento do cátodo 245 proporciona umaunião resistente entre a lâmina de Teflon 232 e o degrau do compartimentodo cátodo 245 folheado a níquel. O adesivo 143 é, também, resistente aoataque químico pelo eletrólito de hidróxido de potássio.

A célula 210 pode ser montada inserindo-se primeiro os compo- nentes de cátodo acima descritos no compartimento do cátodo 240 pré-franzido. O material difusor de ar 231 é inserido contra os orifícios para ar 42dentro do espaço da entrada de ar 288. Uma camada de barreira do eletróli-to 232, de preferência de Teflon, é colocada sobre o material difusor de ar231. De preferência, a superfície interna 245a do degrau do compartimentodo cátodo 245 é revestida com o adesivo 143 acima descrito, de modo que aborda da camada de barreira do eletrólito 232 fique aderida à superfície in-terna 245a do degrau 245. De preferência, a superfície inferior (voltada parao interior da célula) da porção ampliada 273a do disco de vedação isolante270 também é revestida com um anel de adesivo 144, conforme mostradona figura 1. O adesivo 144 pode ter a mesma composição do adesivo 143.Embora as camadas adesivas 143 e 144 possam ser omitidas, as mesmassão desejavelmente incluídas, particularmente para células com espessurasdas paredes dos compartimentos de anodo e cátodo que são muito finas.Por exemplo, as camadas adesivas 143 e 144 estão desejavelmente incluí-das nas células 210 com paredes dos compartimentos de anodo e cátodocujas espessuras situam-se na faixa entre cerca de 0,0508 e 0,127 mm (2 e5 mil).

O compartimento do anodo 260 pode ser colocado no formatomostrado na figura 1, por exemplo com paredes laterais lineares formadaspor uma porção interna 263a que é dobrada uma vez sobre si mesma, paraformar a porção externa 263e. Portanto, com efeito, uma parede lateral du-pla é formada a partir da parede interna 263a e da parede externa 263e. De-ve-se compreender que o compartimento do anodo 260 pode ser formadopor uma parede lateral única (desdobrada), em vez das paredes laterais du-plas 263a e 263e mostradas. A parede lateral dupla é preferencial se o com-partimento do anodo 260 tem paredes laterais muito finas, por exemplo entrecerca de 0,0508 mm e 0,127 mm (2 e 5 mil). Um anel de lacre isolante 270 éaplicado sobre a parede lateral do compartimento do anodo. O compartimen-to do anodo 260 é, então, preenchido com o material de anodo 250 acimadescrito.

O corpo do compartimento do cátodo 242 é, então, empurradosobre o isolante da superfície externa 270. As forças de frisagem são aplica-das à borda franzida 242b do compartimento do cátodo 240 sobre a superfí-cie oblíqua 263b do compartimento do anodo 260, com a borda isolante 273entre os mesmos. Forças radiais podem ser aplicadas durante a formaçãodo lacre pregueado, para garantir um lacre hermético entre os compartimen-tos do anodo e do cátodo.

Embora a invenção tenha sido descrita em relação a diversasmodalidades específicas, deve-se considerar que outras modalidades sãopossíveis sem se afastar do conceito da invenção. Portanto, a presente in-venção não tem a intenção de limitar-se às modalidades específicas mas,em vez disso, seu escopo é refletido pelas reivindicações e equivalentes.

Claims

1. Célula despolarizada de zinco/ar, caracterizada pelo fato deque compreende um compartimento do anodo e um compartimento do cáto-do, uma mistura de anodo compreendendo partículas de zinco e eletrólitoalcalino aquoso dentro do dito compartimento do anodo, um cátodo dentrodo dito compartimento do cátodo, um separador permeável ao eletrólito dis-posto entre os ditos cátodo e anodo; e uma cola compreendendo um álcoolpolivinílico reticulado, a dita cola está situada entre o separador e um lado dodito cátodo, para unir adesivamente o separador ao cátodo.

2. Célula de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelofato de que a dita cola compreende álcool polivinílico reticulado com um a-gente de reticulação compreendendo um composto contendo boro.

3. Célula de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelofato de que a dita cola compreende álcool polivinílico reticulado com um a-gente de reticulação compreendendo poliamida-epicloridrina.

4. Célula de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelofato de que a dita cola compreende álcool polivinílico reticulado com um a-gente de reticulação compreendendo zircônio carbonato de amônio.

5. Célula despolarizada de zinco/ar, caracterizada pelo fato deque compreende um compartimento do anodo e um compartimento do cáto-do, uma mistura de anodo compreendendo partículas de zinco e eletrólitoalcalino aquoso dentro do dito compartimento do anodo; um cátodo dentrodo dito compartimento do cátodo, um separador permeável ao eletrólito dis-posto entre os ditos cátodo e anodo; e uma cola compreendendo um álcoolpolivinílico reticulado compreendendo boro, a dita cola está situada entre oseparador e um lado do dito cátodo, para unir adesivamente o separador aocátodo.

6. Célula de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelofato de que a dita cola é produzida mediante a aplicação de uma soluçãoaquosa compreendendo álcool polivinílico, água e um composto contendoboro, como um revestimento entre o dito separador e o dito cátodo, em queo dito revestimento é, subseqüentemente, seco para reticular pelo menosuma porção do dito composto contendo boro, compreendendo boro comgrupos diol dentro da estrutura de álcool polivinílico, de modo a unir adesi-vamente o separador ao cátodo.

7. Célula de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelofato de que a dita cola é produzida mediante a aplicação de uma soluçãoaquosa compreendendo álcool polivinílico, água e ácido bórico, como reves-timento entre o dito separador e o dito cátodo; e subseqüentemente, a seca-gem do revestimento para reticular pelo menos uma porção do dito ácidobórico, compreendendo boro com grupos diol dentro da estrutura de álcoolpolivinílico, de modo a unir adesivamente o separador ao cátodo.

8. Célula de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelofato de que o dito composto contendo boro é selecionado do grupo consis-tindo em borato de potássio, borato de sódio, borato de zinco e ácido bórico,bem como misturas dos mesmos.

9. Célula de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelofato de que a dita cola forma uma camada uniforme entre o dito separador eo dito cátodo, unindo-os um ao outro, sendo que a dita camada de cola (se-ca) tem uma espessura entre cerca de 0,00127 e 0,0152 mm (0,05 e 0,6mil).

10. Célula de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelofato de que a razão entre o peso do ácido bórico e peso do álcool polivinílico(base seca) na dita cola situa-se entre cerca de 1/100 e 12/100.

11. Célula de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelofato de que a razão entre o peso do ácido bórico e peso do álcool polivinílico(base seca) na dita cola situa-se entre cerca de 3/100 e 5/100.

12. Célula de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelofato de que a dita cola seca produz uma união adesiva durável entre o ditoseparador e o dito cátodo, tendo a função adicional de permitir que o eletróli-to do anodo passe através do mesmo e para dentro do cátodo.

13. Célula de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelofato de que o dito cátodo tem a configuração de um disco substancialmenteplano.

14. Célula de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelofato de que o dito cátodo tem a configuração de um disco de formato subs-tancialmente em domo.

15. Célula de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelofato de que o separador compreende uma camada de polipropileno micropo-roso voltada para o dito cátodo, sendo a dita cola aplicada sobre a dita ca-mada de polipropileno microporoso.

16. Célula de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelofato de que o separador compreende uma camada de polipropileno micropo-roso aderida a uma camada de fibras de polipropileno não-tecido, a qual es-tá voltada para o dito cátodo, e a dita cola aplicada sobre a dita camada defibras de polipropileno não-tecido.

17. Célula de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelofato de que a dita mistura de anodo compreende entre cerca de 76,7 e-85,7%, em peso, de zinco e entre cerca de 14,3 e 23,3%, em peso, do ditoeletrólito alcalino.

18. Célula de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelofato de que a razão entre o peso do zinco e o peso do eletrólito na dita mis-tura de anodo situa-se entre cerca de 3,3 e 6,0.

19. Célula de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelofato de que a razão entre o peso do zinco e o peso do eletrólito na dita mis-tura de anodo situa-se entre cerca de 4,0 e 5,5.

20. Célula de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelofato de que o dito eletrólito alcalino compreende hidróxido de potássio a umaconcentração entre cerca de 32 e 40%, em peso.

21. Célula de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelofato de que o dito cátodo compreende dióxido de manganês.

22. Célula de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelofato de que a interface entre o dito cátodo e o separador com a dita cola dis-posta entre os mesmos é plana.

23. Célula, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelofato de que o separador está sob a forma de uma lâmina permeável ao ele-trólito, tendo uma espessura entre cerca de 0,0508 e 0,152 mm (2 e 6 mil).

24. Célula de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelofato de que compreende menos que 50 partes, em peso, de mercúrio pormilhão de partes, em peso, de zinco.

25. Célula de tipo botão de zinco/ar, caracterizada pelo fato deque compreende um envoltório do anodo e um envoltório do cátodo, umamistura de anodo compreendendo partículas de zinco e eletrólito alcalinoaquoso no interior do dito envoltório do anodo, um cátodo dentro do dito en-voltório do cátodo, um separador permeável ao eletrólito entre o dito cátodoe a mistura de anodo, e uma cola que compreende álcool polivinílico reticu-lado compreendendo boro, disposta entre o separador e um lado do dito cá-todo, para unir adesivamente os mesmos; em que a razão entre o peso dozinco e o peso do eletrólito na dita mistura de anodo situa-se entre cerca de-3,3 e 6,0; em que o envoltório do cátodo compreende uma extremidade a-berta e uma extremidade fechada oposta, e uma parede lateral integral dis-posta entre as mesmas; a dita extremidade fechada do envoltório do cátodotem pelo menos um orifício para ar através da mesma, com o dito cátodopróximo ao dito orifício para ar; em que o dito envoltório do anodo compre-ende uma extremidade aberta e uma extremidade fechada oposta, e umaparede lateral integral disposta entre os mesmos; em que a extremidade a-berta do envoltório do anodo situa-se dentro da extremidade aberta do en-voltório do cátodo, com pelo menos uma porção da parede lateral do envol-tório do cátodo sobrepondo-se a pelo menos uma porção da parede lateraldo envoltório do anodo, com o material eletricamente isolante disposto entreas ditas porções de parede em sobreposição.

26. Célula de acordo com a reivindicação 25, caracterizada pelofato de que a dita cola é produzida mediante a aplicação de uma soluçãoaquosa compreendendo álcool polivinílico, água e um composto contendoboro, como revestimento entre o dito separador e o dito cátodo; em que odito revestimento é, subseqüentemente, seco para reticular pelo menos umaporção do dito composto contendo boro, compreendendo boro com gruposdiol dentro da estrutura de álcool polivinílico, de modo a unir adesivamente oseparador ao cátodo.

27. Célula de acordo com a reivindicação 25, caracterizada pelofato de que a dita cola é produzida mediante a aplicação de uma soluçãoaquosa compreendendo álcool polivinílico, água e ácido bórico, como reves-timento entre o dito separador e o dito cátodo e, subseqüentemente, a seca-gem do revestimento para reticular pelo menos uma porção do dito ácidobórico, compreendendo boro com grupos diol dentro da estrutura de álcoolpolivinílico, de modo a unir adesivamente o separador ao cátodo.

28. Célula de acordo com a reivindicação 26, caracterizada pelofato de que o dito composto contendo boro é selecionado do grupo consis-tindo em borato de potássio, borato de sódio, borato de zinco, ácido bórico emisturas dos mesmos.

29. Célula de acordo com a reivindicação 26, caracterizada pelofato de que a dita cola está sob a forma de uma camada uniforme entre odito separador e o dito cátodo, unindo-os um ao outro, em que a dita camadade cola (seca) tem uma espessura entre cerca de 0,00127 e 0,0152 mm(0,05 e 0,6 mil).

30. Célula de acordo com a reivindicação 27, caracterizada pelofato de que a razão entre o peso do ácido bórico e peso do álcool polivinílico(base seca) na dita cola situa-se entre cerca de 1/100 e 12/100.

31. Célula de acordo com a reivindicação 27, caracterizada pelofato de que a razão entre o peso do ácido bórico e peso do álcool polivinílico(base seca) na dita cola situa-se entre cerca de 3/100 e 5/100.

32. Célula de acordo com a reivindicação 25, caracterizada pelofato de que a dita cola seca produz uma união adesiva durável entre o ditoseparador e o dito cátodo, tendo a função adicional de permitir que o eletróli-to do anodo passe através do mesmo e para dentro do cátodo.

33. Célula de acordo com a reivindicação 25, caracterizada pelofato de que o dito cátodo tem a configuração de um disco substancialmenteplano.

34. Célula de acordo com a reivindicação 25, caracterizada pelofato de que o dito cátodo tem a configuração de um disco de formato subs-tancialmente em domo.

35. Célula de acordo com a reivindicação 26, caracterizada pelofato de que o separador compreende uma camada de polipropileno micropo-roso voltada para o dito cátodo e a dita cola aplicada como revestimento so-bre a dita camada de polipropileno microporoso.

36. Célula de acordo com a reivindicação 26, caracterizada pelofato de que o separador compreende uma camada microporosa aderida auma camada de fibras de não-tecido, em que a dita camada de fibra de não-tecido fica voltada para o dito cátodo, com a dita cola revestida sobre a ditacamada de fibra de não-tecido.

37. Célula de acordo com a reivindicação 25, caracterizada pelofato de que a dita mistura de anodo compreende entre cerca de 76,7 e-85,7%, em peso, de zinco e entre cerca de 14,3 e 23,3%, em peso, do ditoeletrólito alcalino.

38. Célula de acordo com a reivindicação 25, caracterizada pelofato de que a razão entre o peso do zinco e o peso do eletrólito na dita mis-tura de anodo situa-se entre cerca de 4,0 e 5,5.

39. Célula de acordo com a reivindicação 25, caracterizada pelofato de que o dito eletrólito alcalino compreende hidróxido de potássio a umaconcentração entre cerca de 32 e 40%, em peso.

40. Célula de acordo com a reivindicação 25, caracterizada pelofato de que o dito cátodo compreende dióxido de manganês.

41. Célula de acordo com a reivindicação 25, caracterizada pelofato de que a interface entre o cátodo e o separador com a dita cola dispostaentre os mesmos é plana.

42. Célula de acordo com a reivindicação 25, caracterizada pelofato de que o separador está sob a forma de uma lâmina permeável ao ele-trólito, tendo uma espessura entre cerca de 0,0508 e 0,152 mm (2 e 6 mil).

43. Célula alcalina como definida na reivindicação 25, caracteri-zada pelo fato de que as partículas de zinco incluem partículas de liga dezinco.

44. Célula alcalina como definida na reivindicação 25, caracteri-zada pelo fato de que as partículas de liga de zinco compreendem entre cer-ca de 100 e 1.500 partes, em peso, de índio por milhão de partes, em peso,de zinco nas ditas partículas de liga de zinco.

45. Célula de acordo com a reivindicação 25, caracterizada pelofato de compreender menos que 50 partes, em peso, de mercúrio por milhãode partes, em peso, de zinco.

46. Célula alcalina como definida na reivindicação 25, caracteri-zada pelo fato de que as ditas partículas de zinco presentes na mistura deanodo têm um tamanho médio de partícula entre cerca de 30 e 350 mícrons.

47. Célula de acordo com a reivindicação 25, caracterizada pelofato de ter um diâmetro geral entre cerca de 4 e 20 mm, e uma altura geralentre cerca de 2 e 9 mm.