一种电池锌膏专用凝胶剂制造技术

本发明专利技术公开了一种电池锌膏专用凝胶剂，属于电池材料技术领域。本发明专利技术研制的电池锌膏专用凝胶剂包括阳离子聚丙烯酰胺，自制复合凝胶以及改性海藻酸钠，其中，自制复合凝胶是由氧化石墨烯分散液、微晶纤维素和壳聚糖分散液超声分散后，用液氮冷冻，再经真空冷冻干燥后研磨成粉制得，而改性海藻酸钠则是由高碘酸钠改性的海藻酸钠，阳离子聚丙烯酰胺选择分子量为600～800万的阳离子聚丙烯酰胺。本发明专利技术技术方案制备的电池锌膏专用凝胶剂具有低膨胀率，高保水性能和高放电性能的特点，在电池材料技术行业的发展中具有广阔的前景。

A special gel for battery zinc paste

The invention discloses a special gel for battery zinc paste, which belongs to the battery material technology field. The special gel for battery zinc paste prepared by the invention comprises cationic polyacrylamide, self-made composite gel and modified sodium alginate, wherein the self-made composite gel is dispersed by ultrasonic dispersion of graphene oxide dispersive liquid, microcrystalline cellulose and chitosan dispersing liquid, frozen by liquid nitrogen, and then ground into powder after vacuum freeze-drying. The modified sodium alginate is sodium alginate modified by sodium periodate. Cationic polyacrylamide has a molecular weight of 6-8 million. The special gel for battery zinc paste prepared by the technical proposal has the characteristics of low expansion rate, high water retention property and high discharge performance, and has broad prospects in the development of battery material technology industry.

【技术实现步骤摘要】
一种电池锌膏专用凝胶剂
本专利技术公开了一种电池锌膏专用凝胶剂，属于电池材料

技术介绍
碱性锌锰电池是迄今为止应用最为广泛的民用电池产品。随着数码科技的普及，小型用电器具的功能日益增多，对碱性电池的大功率放电要求越来越高。锌膏作为碱性锌锰电池制备的重要组成材料，其性能对碱性电池的放电能力及使用寿命均具有关键的作用。此外，当前的碱性锌锰电池的锌膏中，很多含有汞和铅，这使得电池废弃后，对环境产生了恶劣的影响。因此迫切需要提供一种放电能力强，使用寿命长，且无铅无汞的碱性电池使用的锌膏。锌膏中凝胶剂的作用是使锌膏中的锌粉与电解液形成稳定均匀分散的膏体，使锌粉周围能均匀地保持电解液，保证锌粉颗粒表面在电池放电时各部位有均匀、充足的电解液覆盖，防止锌膏在贮存过程中锌粉与电解液产生不均匀的沉降。同时对于无汞碱性锌锰电池来说，凝胶剂还有促进锌粉之间、锌粉与集电体之间接触的作用，改善电池在受到振动及在使用时电压异常下降的产生。锌膏凝胶剂是碱锰电池中制备负极锌膏的关键材料之一。凝胶剂可固定锌粉，使锌粉分散均匀；吸收并固定电解液，为锌负极发生反应提供足够的电解质；防止电池在贮存过程中发生固液分离；改善锌粉的表面性能，提高电池的放电性能目前，对于无汞碱性锌锰电池，凝胶剂主要有聚丙烯酸型和聚丙烯酸钠两种，其中聚丙烯酸钠型凝胶剂主要用于改善抗振动能。由于不同类型的凝胶剂根据不同的要求、使用不同的工艺研制生产，在性能上存在一定的差异，单一使用很难完全满足要求，因此往往是通过两种或两种以上不同规格的凝胶剂之间的搭配，来满足电池性能的要求。而且目前的电池锌膏凝胶剂存在膨胀率、保水性能、放电性能不佳的问题。为了保证电池锌膏凝胶剂有较强的膨胀率、保水性能、放电性能，还需对电池锌膏凝胶剂进行研究和改善，为电池锌膏凝胶剂的拓展提供一定参考和技术支撑。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是：针对传统的电池锌膏凝胶剂存在膨胀率、保水性能、放电性能不佳的缺点，提供了一种电池锌膏专用凝胶剂。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种电池锌膏专用凝胶剂，是由以下重量份数的原料组成：阳离子聚丙烯酰胺10～20份自制复合凝胶60～80份改性海藻酸钠4～6份所述自制复合凝胶的制备过程为：（1）按重量份数计，依次取40～60份氧化石墨烯分散液，10～15份微晶纤维素，30～40份壳聚糖分散液，超声分散后，用液氮冷冻成块，再经真空冷冻干燥，得干凝胶；（2）将所得干凝胶研磨成粉，得自制复合凝胶。所述阳离子聚丙烯酰胺为分子量为600～800万的阳离子聚丙烯酰胺。所述改性海藻酸钠的改性过程为：将海藻酸钠和水按质量比为1：5～1：10搅拌混合后，静置溶胀，再加入海藻酸钠质量5～10%的高碘酸钠，加热搅拌反应，浓缩，干燥，研磨成粉，得改性海藻酸钠。步骤（1）所述氧化石墨烯分散液为质量浓度为2～4g/L的氧化石墨烯分散液。步骤（1）所述壳聚糖分散液制备过程为：将脱乙酰度为90～95%的壳聚糖和水按质量比为1：10～1：20搅拌混合后，静置溶胀，再加入壳聚糖质量3～5%的壳聚糖酶，恒温搅拌酶解后，升温灭酶，得壳聚糖分散液。本专利技术的有益效果是：本专利技术技术方案通过以阳离子聚丙烯酰胺、自制复合凝胶以及改性海藻酸钠为原料，三者组合，在电池碱性下稳定，且高温条件下性能也稳定，尤其是改性海藻酸钠的加入，在高温环境下，改性海藻酸钠分子结构中的醛基可与体系中的羟基发生脱水缩合，形成半缩醛，进一步提高凝胶网络结构对锌粉颗粒的固定作用，且海藻酸钠分子结构具有较强的保水效果，而脱水缩合过程中产生的水可弥补锌膏在高温条件下的脱水，避免锌膏在高温条件下发生脱水分离现象，且半缩醛的形成，使凝胶网络结构中形成共价键连接，避免在高温条件下体系发生膨胀，降低膨胀率；而阳离子聚丙烯酰胺的加入，一方面，可起到良好的增稠和粘结作用，另一方面，阳离子聚丙烯酰胺具有优异的保水和缩水性能，其分子结构中的极性的酰胺键具有强烈的可形成氢键的能力，可将水分子牢固锁定在体系中，弥补了常规的聚丙烯酸钠型的凝胶剂容易脱水的问题，另外，阳离子聚丙烯酰胺还具有良好的吸附性能，可将锌粉颗粒吸附固定在凝胶网络中，避免沉降；而自制复合凝胶的采用，不仅仅可利用氧化石墨烯优异的导电性能，提高锌粉颗粒与颗粒之间的导电性能，减少电池内电阻，提高放电性能，还可与阳离子聚丙烯酰胺以及改性海藻酸钠相互配合，将锌粉颗粒牢固固定吸附在凝胶体系中，避免锌粉颗粒裸露在碱液中，引起析氢量增大，从而影响电池性能。具体实施方式按质量比为1：5～1：10将海藻酸钠和水混合倒入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10～20min后，于室温条件下静置溶胀3～5个小时，待溶胀结束后，将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，并向1号烧杯中加入海藻酸钠质量5～10%的高碘酸钠，随后于温度为70～80℃，转速为400～500r/min条件下，加热搅拌反应2～4h，待反应结束，将1号烧杯中物料转入旋转蒸发仪中，于温度为75～85℃，压力为480～500kPa条件下，减压浓缩45～60min，得浓缩液，再将所得浓缩液于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得干燥料，再将干燥料用研钵研磨成粉，得改性海藻酸钠；按质量比为1：10～1：20将脱乙酰度为90～95%的壳聚糖和水混合倒入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10～20min后，于室温条件下静置溶胀3～5h，待溶胀结束，再向2号烧杯中加入壳聚糖质量3～5%的壳聚糖酶，随后将2号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为35～38℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌酶解2～4h，待酶解结束，升温至90～95℃，保温灭酶10～20min后，冷却，得壳聚糖分散液；按重量份数计，依次取40～60份氧化石墨烯分散液，10～15份微晶纤维素，30～40份壳聚糖分散液，倒入3号烧杯中，于超声频率为45～55kHz条件下，超声分散45～60min后，将3号烧杯中物料立即用液氮冷冻成块，再经真空冷冻干燥3～5h，得干凝胶，随后将干凝胶研磨成粉，得自制复合凝胶；按重量份数计，依次取10～20份阳离子聚丙烯酰胺，60～80份自制复合凝胶，4～6份改性海藻酸钠，倒入球磨罐中，并按球料质量比为10：1～30：1加入氧化锆球磨珠，球磨混合2～4h后，出料，即得电池锌膏专用凝胶剂。所述阳离子聚丙烯酰胺为分子量为600～800万的阳离子聚丙烯酰胺。所述氧化石墨烯分散液为质量浓度为2～4g/L的氧化石墨烯分散液。按质量比为1：10将海藻酸钠和水混合倒入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合20min后，于室温条件下静置溶胀5个小时，待溶胀结束后，将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，并向1号烧杯中加入海藻酸钠质量10%的高碘酸钠，随后于温度为80℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌反应4h，待反应结束，将1号烧杯中物料转入旋转蒸发仪中，于温度为85℃，压力为500kPa条件下，减压浓缩60min，得浓缩液，再将所得浓缩液于温度为110℃条件下干燥至恒重，得干燥料，再将干燥料用研钵研磨成粉，得改性海藻酸钠；按质量比为1：20将脱乙酰度为95%的壳聚糖和水混合倒入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合20min后，于室温条件下静置溶胀5h，待溶胀结束，再向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池锌膏专用凝胶剂，其特征在于，是由以下重量份数的原料组成：阳离子聚丙烯酰胺              10～20份自制复合凝胶                  60～80份改性海藻酸钠                  4～6份所述自制复合凝胶的制备过程为：（1）按重量份数计，依次取40～60份氧化石墨烯分散液，10～15份微晶纤维素，30～40份壳聚糖分散液，超声分散后，用液氮冷冻成块，再经真空冷冻干燥，得干凝胶；（2）将所得干凝胶研磨成粉，得自制复合凝胶。

【技术特征摘要】
1.一种电池锌膏专用凝胶剂，其特征在于，是由以下重量份数的原料组成：阳离子聚丙烯酰胺10～20份自制复合凝胶60～80份改性海藻酸钠4～6份所述自制复合凝胶的制备过程为：（1）按重量份数计，依次取40～60份氧化石墨烯分散液，10～15份微晶纤维素，30～40份壳聚糖分散液，超声分散后，用液氮冷冻成块，再经真空冷冻干燥，得干凝胶；（2）将所得干凝胶研磨成粉，得自制复合凝胶。2.根据权利要求1所述的一种电池锌膏专用凝胶剂，其特征在于，所述阳离子聚丙烯酰胺为分子量为600～800万的阳离子聚丙烯酰胺。3.根据权利要求1所述的一种电池锌膏专用凝胶剂，其特征在于，所述改性...

【专利技术属性】
技术研发人员：田秋珍，许玉，吴庆梅，
申请(专利权)人：田秋珍，
类型：发明
国别省市：江苏,32