无汞碱性锌锰电池负极集流体铜钉镀铟方法技术

本发明专利技术是无汞碱性锰电池负极集流体铜钉镀铟方法，属电池制备技术。具体方法是：（１）化学除油：制备化学除油剂，将铜钉基体置于除油剂中进行除油，除油后用去离子水清洗干净；（２）化学抛光：制备抛光液，将经化学除油后清洗干净的铜钉放入抛光液中，抛光后用清水洗净，并立即进行电镀；（３）震动镀铟：用一定配方比制得电镀液，并在一定工艺条件下，将抛光后的铜钉置于震镀机中进行电镀，阳极用金属铟或石墨；（４）震动抛光：将电镀后的铜钉冲洗干净、置于震动抛光机中进行抛光，抛光后用去离子水洗净，用离心烘干机烘干后，即得碱性锌锰电池用负极集流体镀铟铜钉。本发明专利技术工艺简单、易实现、制得的产品镀层光亮平滑，在电池生产线上易输送，生产的电池各项指标优于现有电池水平。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是，属电池制备技术。
技术介绍
所有电池中锌锰电池的成本最低，所以它是使用最广的电池。锌锰电池中，碱性锌锰电池虽然生产成本比普通碳锌电池要高，但因其具有大的输出功率和高的放电容量特性，特别能满足现代社会消费者的要求，随着可充碱性锌锰电池的开发成功，碱性锌锰电池将成为小型电池的主流产品。传统碱性锌锰电池的主要问题之一是使用汞。社会高度文明的今天，人们对生活环境质量的要求越来越高，对减小环境污染的要求越来越强烈。汞及其化合物作为高效的电池锌负极缓蚀剂一直在碱性锌锰电池中使用，但汞会造成严重的环境污染，碱性锌锰电池无汞化是社会发展的必然要求。汞在提高碱性锌锰电池的性能方面起着重要的作用。汞具有很高的析氢过电位，同时它易与其他金属形成汞齐。在碱性锌锰电池中，汞与负极锌粉以及集流体铜钉形成汞齐，抑制氢气析出和锌的腐蚀；汞是唯一的液态金属，能够提高电池放电时锌的溶解活性、降低负极锌粉之间和锌粉与集流体之间的接触电阻以及提高电池的抗震性能。因此，要使电池无汞化并保持电池良好性能，技术难度很大；碱性锌锰电池无汞化的主要措施是寻找合适的缓蚀剂。但是，无论是那种组合，铟是必不可少的组分；铟在碱性锌锰电池中的代汞作用主要有(1)提高放氢过电位。铟属放氢过电位较高的金属，放氢过电位比锌高的只有铅、镉、汞、铊和铟，铅、镉、铊，与汞一样均属于对环境有害的金属，因此铟是唯一放氢过电位高于锌的实用元素；(2)提高锌的活性。铟易与锌形成合金，与汞相似可以通过提高锌的平衡电位而提高锌的稳定性。但更重要的是，锌粉表面铟化后，锌是从铟化层溶出的，因此铟起汞的作用，防止锌的钝化，提高锌的活性溶解；(3)降低负极接触电阻提高电池抗震性能。铟的最显著的特点是高度的可塑性，这一特性使表面铟化的锌粉之间，以及锌粉与镀铟集流体之间有良好的电接触，特别是电池受冲击时，由于铟的变形能保证电池负极有良好的电接触，有类似与汞的降低负极接触电阻提高电池抗震能力的作用。因此，铟是碱性锌锰电池无汞化必不可少的组分；铟在碱性锌锰电池中的使用形式主要有以下三种一种是在制备锌粉时加入铟制成锌铟合金；第二种是在碱液中加入三氧化铟或氢氧化铟，这两种使用形式在生产实践中已获得成功；第三种是在集流体上镀铟。与传统的铜钉上镀锡相比，镀铟有许多优点。首先，锡易在空气中氧化，而铟在空气中非常稳定。在锡、铅、镉等金属上或合金上镀铟，除了提高金属或合金的焊接性能外，主要的目的在于提高金属或合金的抗氧化性能，因此，使用镀铟铜钉比使用镀锡铜钉生产电池，受环境和操作条件的影响较小；其次，是铟上的放氢过电位比锌的要高，而锡的放氢过电位却比锌的低，因此镀铟铜钉能抑制放氢，减少负极的自放电损失，而镀锡铜钉会促使锌粉的腐蚀而造成电池的自放电；再次，是铟和锡的导电性差异，锡的电导率为11.3μΩ·cm-1，比铟(8.5μΩ·cm-1)的要高，因此镀铟铜钉比镀锡铜钉与锌粉间的接触电阻要小；还有铟比锡软得多，铟易变形，能够提高电池的抗震能力等等。遗憾的是现有的镀铟方法不能满足电池使用的要求。主要问题有(1)镀层光洁度不高，电池生产上，镀铟铜钉由精度很高的导轨输送，要求镀层有很高的光洁度；(2)镀层不均匀，容易使局部基体铜裸露；(3)镀层不致密，起不到覆盖铜的作用。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了实现碱性锌锰电池无汞化，通过克服和解决现有镀铟方法存在镀层光洁度不够，镀层不均匀及镀层不致密等的缺点和问题，研究专利技术一种无污染、成本低的。本专利技术是通过下述技术方案来实现的(1)化学除油将铜钉基体置于20～40℃的除油剂中10～20分钟除油，除油剂按下述重量百分比混合制备而成碳酸钠Na2CO32～4％，磷酸钠Na3PO4·12H2O 1～3％，硅酸钠Na2SiO30.5～1％，乳化剂OP 0.2～0.3％，十二烷基硫酸钠 0.005～0.015％，水 91.685～96.295％，除油后用去离子水清洗干净；(2)化学抛光经化学除油后清洗干净的铜钉放入温度为10～40℃的抛光液中30～60秒，抛光液按下述之重量百分比混合制备而成硫酸 H2SO430～60％，硝酸钠NaNO35～10％，氯化钠NaCl 0.2～1％，尿素 4～6％，聚乙二醇 0.1～0.2％，水 22.8～60.7％，抛光后用清水洗净并立即进行电镀；(3)震动镀铟将抛光后的铜钉置于震镀机中进行电镀，电镀液重量百分配方比及工艺条件如下氯化铟 InCl32～5％，氯化钠 NaCl 2～8％，添加剂A 0.1％～0.5％，添加剂B 0.001％～0.01％，水 86.49～95.899％，温度10～40℃，pH值2～4，阴极电流密度1～10A/cm2，电压2～5V，时间5～20分钟，阳极用金属铟或石墨；添加剂A可选用如下酚类对苯二酚、间苯二酚、萘酚；添加剂B可选用牛胶、明胶、阿拉伯树胶；(4)震动抛光将电镀后的铜钉冲洗干净，置于震动抛光机中进行抛光，时间5～30分钟；抛光后将铜钉取出经去离子水洗净，离心烘干后即得无汞碱性锌锰电池用负极集流体镀铟铜钉产品。本专利技术方法工艺简单，易实现，产品镀层光亮平滑，在锌锰电池生产线上能顺利输送，生产的电池性能主要指标如短路电流、内阻、析氢量等均优于镀锡铜钉所制电池的水平。(四)具体的实施方式专利技术人认为实现本专利技术是较简单、容易的，只要按上面说明书所述的方法、步骤、配方比、工艺条件进行逐步的操作，便能较好的实施本专利技术。专利技术人在长期的研究和试验的过程中有许多成功的实施例，下面仅列举三个实施例列表表示如下表1。在实施过程中震镀机可选用ZD-I型；震动抛光机可选PG-T型；离心烘干机LX-J型。表1 权利要求1.一种，其特征在于(1)化学除油将铜钉基体置于20～40℃的除油剂中10～20分钟除油，除油剂按下述重量百分比混合制备而成碳酸钠Na2CO32～4％，磷酸钠Na3PO4·12H2O 1～3％，硅酸钠Na2SiO30.5～1％，乳化剂OP 0.2～0.3％，十二烷基硫酸钠0.005～0.015％，水91.685～96.295％，除油后用去离子水清洗干净；(2)化学抛光经化学除油后清洗干净的铜钉放入温度为10～40℃的抛光液中30～60秒，抛光液按下述重量百分比混合制备而成硫酸H2SO430～60％，硝酸钠NaNO35～10％，氯化钠NaCl 0.2～1％，尿素 4～6％，聚乙二醇 0.1～0.2％，水 22.8～60.7％，抛光后用清水洗净并立即进行电镀；(3)震动镀铟将抛光后的铜钉置于震镀机中进行电镀，电镀液重量比分配方比及工艺条件如下氯化铟InCl32～5％，氯化钠NaCl 2～8％，添加剂A 0.1％～0.5％，添加剂B 0.001％～0.01％，水 86.49～95.899％，温度10～40℃，pH值2～4，阴极电流密度1～10A/cm2，电压2～5V，时间5～20分钟，阳极用金属铟或石墨；添加剂A选用如下酚类对苯二酚、间苯二酚、萘酚；添加剂B选用牛胶、明胶、阿拉伯树胶；(4)震动抛光将电镀后的铜钉冲洗干净，置于震动抛光机中进行抛光，时间5～30分钟；抛光后将铜钉取出经去离子水洗净，离心烘干后即得无汞碱性锌锰电池用负极集流体镀铟铜钉产品。全文摘要本专利技术是无汞碱性锰电池负极集流体铜钉镀铟方法,属电池制备技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无汞碱性锌锰电池负极集流体铜钉镀铟方法，其特征在于：（１）化学除油：将铜钉基体置于２０～４０℃的除油剂中１０～２０分钟除油，除油剂按下述重量百分比混合制备而成：碳酸钠Ｎａ↓［２］ＣＯ↓［３］２～４％，磷酸钠Ｎａ↓［３］ＰＯ↓［４］．１２Ｈ↓［２］Ｏ１～３％，硅酸钠Ｎａ↓［２］ＳｉＯ↓［３］０．５～１％，乳化剂ＯＰ０．２～０．３％，十二烷基硫酸钠０．００５～０．０１５％，水９１．６８５～９６．２９５％，除油后用去离子水清洗干净；（２）化学抛光：经化学除油后清洗干净的铜钉放入温度为１０～４０℃的抛光液中３０～６０秒，抛光液按下述重量百分比混合制备而成：硫酸Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］３０～６０％，硝酸钠ＮａＮＯ↓［３］５～１０％，氯化钠ＮａＣｌ０．２～１％，尿素４～６％，聚乙二醇０．１～０．２％，水２２．８～６０．７％，抛光后用清水洗净并立即进行电镀；（３）震动镀铟：将抛光后的铜钉置于震镀机中进行电镀，电镀液重量比分配方比及工艺条件如下：氯化铟ＩｎＣｌ↓［３］２～５％，氯化钠ＮａＣｌ２～８％，添加剂Ａ０．１％～０．５％，添加剂Ｂ０．００１％～０．０１％，水８６．４９～９５．８９９％，温度：１０～４０℃，ｐＨ值２～４，阴极电流密度：１～１０Ａ／ｃｍ↑［２］，电压２～５Ｖ，时间５～２０分钟，阳极用金属铟或石墨；添加剂Ａ选用如下酚类：对苯二酚、间苯二酚、萘酚；添加剂Ｂ选用牛胶、明胶、阿拉伯树胶；（４）震动抛光：将电镀后的铜钉冲洗干净，置于震动抛光机中进行抛光，时间：５～３０分钟；抛光后将铜钉取出经去离子水洗净，离心烘干后即得无汞碱性锌锰电池用负极集流体镀铟铜钉产品。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟善，黄启明，吕东生，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]