一种应用于碱性锌锰电池中锌膏凝胶剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于碱性锌锰电池中锌膏凝胶剂的制备方法，包括将阳离子聚丙烯酰胺、改性硅藻土加入到蒸馏水中，然后加入可溶性淀粉，在室温下搅拌10～20min，然后浓缩，干燥，研磨，将自制复合凝胶在液氮环境下冷冻干燥0.5～3h，然后在40～45℃抽真空干燥3～6h，将其和步骤S1中的产物、二氧化硅加入到球磨机中研磨4～8h，出料后得到所述凝胶剂。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于碱性锌锰电池中锌膏凝胶剂的制备方法
本专利技术属于电池材料
，具体涉及一种应用于碱性锌锰电池中锌膏凝胶剂的制备方法。
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。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。在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。
技术实现思路
针对以上现有技术的碱性锌锰电池中锌膏凝胶剂存在膨胀率、保水性能、放电性能不佳的问题，本专利技术的目的在于提供一种应用于碱性锌锰电池中锌膏凝胶剂的制备方法，其制备方法包括以下步骤：S1：将阳离子聚丙烯酰胺、改性硅藻土加入到蒸馏水中，然后加入可溶性淀粉，在室温下搅拌10～20min，然后浓缩，干燥，研磨，备下步使用，其中阳离子聚丙烯酰胺、改性硅藻土和可溶性淀粉的质量比为(0.8～1.3):(1～1.68):(0.69～0.88)。S2：将自制复合凝胶在液氮环境下冷冻干燥0.5～3h，然后在40～45℃抽真空干燥3～6h，将其和步骤S1中的产物、二氧化硅加入到球磨机中研磨4～8h，出料后得到所述凝胶剂，其中自制复合凝胶、步骤S1中产物和二氧化硅的质量比为(50～85):(20～30):(8～12)。作为优选方案，上述所述的阳离子聚丙烯酰胺选自分子量为800～1000万，阳离子浓度为40～60％的聚丙烯酰胺。作为优选方案，上述所述的改性硅藻土采取以下方法制备：1)将硅藻土加入到蒸馏水中，然后加入硫酸氢钠，在50～65℃下搅拌50～80min，然后加入氧化石墨烯继续在该温下搅拌反应20～40min，其中硅藻土、蒸馏水、硫酸氢钠和氧化石墨烯的质量体积比为(2～6)g:(80～150)mL:(1.3～3.2)g:(0.88～1.69)g，静置备用。2)将聚丙烯酸加入到上述步骤1)中，在室温下搅拌反应6～10h后，过滤干燥，研磨，过600目网筛得到改性硅藻土。作为更优选方案，上述步骤2)中所述的加入聚丙烯酸的量为硅藻土量的30～45％。作为优选方案，上述所述的自制复合凝胶采用以下方法制备：将聚丙烯酸钠加入到氢氧化钠水溶液中，在室温下搅拌6～15min，然后加入交联剂和亚硫酸氢钠，继续搅拌35～50min后停止搅拌，静置5～10h，得到自制凝胶，其中聚丙烯酸钠、氢氧化钠水溶液、交联剂和亚硫酸氢钠的质量体积比为(1～3)g:(20～40)mL:(0.44～0.86)mL:(0.9～1.15)g。作为更优选方案，上述所述的氢氧化钠水溶液的浓度为10～15％。作为更优选方案，上述所述的交联剂为丙二醇。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术中，(1)硅藻土具有高比表面积，表面含有丰富的基团和电荷，通过硫酸氢钠中的HSO4-阴离子自由基引发硅藻土产生自由基，与聚丙烯酸发生接枝反应形成网络结构，对锌颗粒起到一定的固定作用，同时硅藻土表面富含亲水基团具有较强的保水效果；(2)硅藻土具有一定的增稠和粘结性能，和高分子量和高阳离子浓度的聚丙烯酰胺复合后具有优异的保水和锁水性能，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；(3)用氧化石墨烯复合改性硅藻土，硅藻土和氧化石墨烯表面均具有丰富的羟基等基团，产生强氢键，利用氧化石墨烯优异的导电性能，氢键网络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，并与阳离子聚丙烯酰胺相互配合进一步提高电池性能；(4)利用聚丙烯酸钠自制的凝胶在加入交联剂丙二醇之后，形成网络结构，配合起到保水锁水效果。具体实施方式下面对本专利技术实施例作具体详细的说明，本实施例在本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。实施例1一种应用于碱性锌锰电池中锌膏凝胶剂的制备方法，具体包括如下步骤：改性硅藻土采取以下方法制备：1)将硅藻土加入到蒸馏水中，然后加入硫酸氢钠，在50℃下搅拌50min，然后加入氧化石墨烯继续在该温下搅拌反应20min，其中硅藻土、蒸馏水、硫酸氢钠和氧化石墨烯的质量体积比为2g:80mL:1.3g:0.88g，静置备用。2)将聚丙烯酸加入到上述步骤1)中，在室温下搅拌反应6h后，过滤干燥，研磨，过600目网筛得到改性硅藻土，其中加入聚丙烯酸的量为硅藻土量的30％。自制复合凝胶采用以下方法制备：将聚丙烯酸钠加入到浓度为10％的氢氧化钠水溶液中，在室温下搅拌6min，然后加入交联剂和亚硫酸氢钠，继续搅拌35min后停止搅拌，静置5～10h，得到自制凝胶，其中聚丙烯酸钠、氢氧化钠水溶液、丙二醇和亚硫酸氢钠的质量体积比为1g:20mL:0.44mL:0.9g。S1：将分子量为800万，阳离子浓度为40％的阳离子聚丙烯酰胺、改性硅藻土加入到蒸馏水中，然后加入可溶性淀粉，在室温下搅拌10min，然后浓缩，干燥，研磨，备下步使用，其中阳离子聚丙烯酰胺、改性硅藻土和可溶性淀粉的质量比为0.8:1:0.69。S2：将自制复合凝胶在液氮环境下冷冻干燥0.5h，然后在40℃抽真空干燥3h，将其和步骤S1中的产物、二氧化硅加入到球磨机中研磨4h，出料后得到所述凝胶剂，其中自制复合凝胶、步骤S1中产物和二氧化硅的质量比为50:20:8。实施例2一种应用于碱性锌锰电池中锌膏凝胶剂的制备方法，具体包括如下步骤：改性硅藻土采取以下方法制备：1)将硅藻土加入到蒸馏水中，然后加入硫酸氢钠，在65℃下搅拌80min，然后加入氧化石墨烯继续在该温下搅拌反应40min，其中硅藻土、蒸馏水、硫酸氢钠和氧化石墨烯的质量体积比为6g:150mL:3.2g:1.69g，静置备用。2)将聚丙烯酸加入到上述步骤1)中，在室温下搅拌反应10h后，过滤干燥，研磨，过600目网筛得到改性硅藻土，其中加入聚丙烯酸的量为硅藻土量的45％。自制复合凝胶采用以下方法制备：将聚丙烯酸钠加入到浓度为15％的氢氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于碱性锌锰电池中锌膏凝胶剂的制备方法，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：/nS1：将阳离子聚丙烯酰胺、改性硅藻土加入到蒸馏水中，然后加入可溶性淀粉，在室温下搅拌10～20min，然后浓缩，干燥，研磨，备下步使用，其中阳离子聚丙烯酰胺、改性硅藻土和可溶性淀粉的质量比为(0.8～1.3):(1～1.68):(0.69～0.88)；/nS2：将自制复合凝胶在液氮环境下冷冻干燥0.5～3h，然后在40～45℃抽真空干燥3～6h，将其和步骤S1中的产物、二氧化硅加入到球磨机中研磨4～8h，出料后得到所述凝胶剂，其中自制复合凝胶、步骤S1中产物和二氧化硅的质量比为(50～85):(20～30):(8～12)。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于碱性锌锰电池中锌膏凝胶剂的制备方法，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：
S1：将阳离子聚丙烯酰胺、改性硅藻土加入到蒸馏水中，然后加入可溶性淀粉，在室温下搅拌10～20min，然后浓缩，干燥，研磨，备下步使用，其中阳离子聚丙烯酰胺、改性硅藻土和可溶性淀粉的质量比为(0.8～1.3):(1～1.68):(0.69～0.88)；
S2：将自制复合凝胶在液氮环境下冷冻干燥0.5～3h，然后在40～45℃抽真空干燥3～6h，将其和步骤S1中的产物、二氧化硅加入到球磨机中研磨4～8h，出料后得到所述凝胶剂，其中自制复合凝胶、步骤S1中产物和二氧化硅的质量比为(50～85):(20～30):(8～12)。


2.根据权利要求1所述的一种应用于碱性锌锰电池中锌膏凝胶剂的制备方法，其特征在于，所述的阳离子聚丙烯酰胺选自分子量为800～1000万，阳离子浓度为40～60％的聚丙烯酰胺。


3.根据权利要求1所述的一种应用于碱性锌锰电池中锌膏凝胶剂的制备方法，其特征在于，所述的改性硅藻土采取以下方法制备：
1)将硅藻土加入到蒸馏水中，然后加入硫酸氢钠，在50～65℃下搅拌50～80min，然后加入氧化石墨烯继续在该温下搅拌反应20～40min，其中硅藻土、蒸馏水、硫酸氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓江红，
申请(专利权)人：杭州肄康新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33