用于碱性锰电池中的阳极材料和阳极材料凝胶制造技术

将熔融成９９．９９５％或更高纯度的金属锌用经过选择的元素进行处理，这些元素以指定范围的含量溶解用于其中，所生成熔体经雾化制得３５－２００目的锌合金粉末；此粉末用一种胶凝剂（聚丙烯酸钠）和一种电解质进行胶凝；具有特定粉末特性（平均颗粒尺寸不超过１０μｍ），或者比表面积至少１ｍ↑［２］／ｇ或者两者兼而有之）的铋化合物以特定的量加入凝胶中，由此制得阳极凝胶。（*该技术在2018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】
本专利技术涉及用于碱性电池中的阳极材料或阳极活性材料，以及组成所述阳极材料的锌合金粉末。锌由于其高氢过电位和低成本而适合作为阳极材料用于碱性干电池和其他类型的电池中。然而，难以完全抑制氢气从采用锌作为阳极材料的碱性干电池中逸出的问题，这一问题又接着引起电解质泄漏的问题。抑制氢气逸出的常规方法大部分都是基于选择锌合金的最佳组成，对锌颗粒进行表面处理以及向电解质中加入缓蚀剂。为制造锌合金，将铋、铟、铝和其他成分与锌结合，但是，即使是基于这类结合的合金组合物对于提供高耐蚀性来说也不是最佳的，且作为阳极材料的锌合金粉末自身在贮存过程中会逸出氢气，于是在干电池中的压力升高导致电解液泄漏。为抑制锌合金腐蚀，人们已经提出将铟化合物如氧化铟和氢氧化铟或铋化合物如氧化铋和氢氧化铋加入到锌粉凝胶中。然而，为了使这些化合物的缓蚀效应显示到最大程度，无论何种类型的化合物都必须以几百ppm的用量加入其中，但是这会导致过量掺杂和锌合金内阻如此之高以致于对电池的放电性能产生负效应。因此，本专利技术的一个目的是提供一种用于无汞碱性锰电池中的阳极活性材料和一种阳极材料，这种电池所释放出的氢气的量要比现有技术中通过改进所用缓蚀剂的物理特性的手段以及通过限定所用锌合金粉末的组成的方法所制出电池的逸氢量要小。本专利技术人为达到上述目的进行了深入研究。结果，他们发现在制备阳极凝胶时，通过加入特定量的金属的方式和通过加入特定量的金属铋或具有特定物理特性的铋化合物，则阳极凝胶的性能将得到改善，达到了在放电前后，尤其是放电后实际上降低氢气逸出的效果。本专利技术是基于这一发现的基础上完成的。首先，本专利技术涉及一种用于碱锰电池中的阳极活性材料，其中铋化合物以0.0001～0.1重量％的量加入到锌合金粉末中。其次，本专利技术涉及一种用于碱锰电池中的阳极活性材料，其特征在于选自于金属铋、氧化铋和氢氧化铋中的一种铋化合物以0.0001～0.1重量％的量加入到锌合金粉末中。第三，本专利技术涉及一种用于碱锰电池中的阳极活性材料，其特征在于将具有平均颗粒尺寸不超过10μm或比表面积至少为1m2/g的铋化合物，或者两种特性皆有的铋化合物以0.0001～0.1重量％的量加入到锌合金粉末中。第四，本专利技术涉及一种用于碱锰电池的阳极活性材料，其特征在于通过加入至少一种选自Al、Bi、In和Pb的合金元素得以合金化的锌合金粉末，其中铋化合物以0.0001～0.1重量％的量加入其中。第五，本专利技术涉及一种用于碱锰电池中的阳极活性材料，其特征在于通过加入至少一种选自0.001～0.01重量％的Al、0.001～0.05重量％的Bi，0.01～0.1重量％的In和0.01～1.0重量％的Pb的合金元素而得以合金化的锌合金粉末，其中铋化合物以0.0001～0.1重量％的量加入其中。第六，本专利技术涉及一种用于碱锰电池中的阳极材料凝胶，它是通过在搅拌下将锌合金粉与一种由氢氧化钾水溶液、胶凝剂和一种铋化合物构成的电解质相混合而制备，所述锌合金粉末是通过由经提纯的且与一种或多种合金元素形成合金化的熔融锌所组成的熔体雾化而制得。第七，本专利技术涉及一种用于碱锰电池中的阳极材料凝胶，它是这样制备的在搅拌下将锌合金粉与由氢氧化钾水溶液、胶凝剂和至少一种选自金属铋、氧化铋和氢氧化铋中的铋化合物构成的电解质相混合，所述锌合金粉末是通过由经提纯的且与一种或多种合金元素形成合金化的熔融锌所组成的熔体雾化而制得。第八，本专利技术涉及一种用于碱锰电池中的阳极材料凝胶，它通过在搅拌下将锌合金粉末与一种由氢氧化钾水溶液、胶凝剂和一种具有平均颗粒尺寸不超过10μm或比表面积至少为1m2/g或两种特征皆有的铋化合物构成的电解质相混合而制备，所述锌合金粉末是通过经提纯的且与一种或多种合金元素形成合金化的熔融锌所构成的熔体经雾化而制得。第九，本专利技术涉及一种用于碱锰电池中的阳极材料凝胶，它通过在搅拌下将锌合金粉末与一种由氢氧化钾水溶液、胶凝剂和铋化合物构成的电解质相混合而制备，所述锌合金粉末是通过由提纯的且与至少一种选自Al、Bi、In和Pb之中的合金元素形成合金化的熔融锌所组成的熔体经雾化而制得。第十，本专利技术涉及一种用于碱锰电池中的阳极材料凝胶，它通过在搅拌下将锌合金粉末与一种由氢氧化钾水溶液、胶凝剂和铋化合物构成的电解质相混合而制备，所述锌合金粉末是通过由提纯的且与至少一种选自0.001～0.01重量％Al、0.001～0.05重量％Bi、0.01～0.1重量％的In和0.01～1.0重量％的Pb的合金元素形成合金化的熔融锌所组成的熔体经雾化而制得。第十一，本专利技术涉及一种用作碱锰电池中阳极材料的锌合金粉末，它是通过由提纯的且与一种或多种选自0.001～0.01重量％Al、0.001～0.05重量％Bi、0.01～0.1重量％的In和0.01～1.0重量％Pb的元素形成合金化的熔融锌所组成的熔体经雾化而制得。第十二，本专利技术涉及一种用作碱锰电池阳极材料的锌合金粉末，它是通过由提纯的且与0.001～0.01重量％Al、0.001～0.05重量％Bi、0.01～0.1重量％的In和0.01～1.0重量％的pb形成合金化的熔融锌所组成的熔体经雾化而制得。本专利技术锌合金粉末是通过首先将高纯锌和电沉积锌与特定量的合金元素在熔融状态相混合形成合金，再将此合金雾化成粉末并使粉末胶凝，同时以特定的量加入铋化合物。由此制得的锌合金粉末能够有效地抑制氢气逸出，并因此有助于制造出具有较长的贮存期限和改善贮存稳定性的碱锰电池。至今，此效果背后的准确机理尚未完全解释明白，但可假定下列假说。当一种铋化合物如氧化铋或氢氧化铋加入到阳极凝胶中时，具有高氢过电位的金属铋沉淀置换在锌合金表面上。如果将金属铋加入到阳极凝胶中，则非常少量溶解在电解质中的铋沉淀置换在锌颗粒表面上，或者金属铋颗粒在阳极凝胶中接触锌颗粒。在这两种情形(在锌颗粒表面上沉淀置换的铋或者与锌颗粒接触的铋)下，具有比锌更惰性电位的铋相对锌形成局部电池。正如人们一般所认识的那样，在电解质中的锌通过电化学反应逸出氢气，其中由于杂质(如铁)引起的电位差或者由于锌颗粒间晶体取向不同所致的电位差提供了形成局部电池的驱动力，且在锌颗粒表面上具有更惰性电位的位置处，水发生电解释放出氢气，而锌等等在惰性较小的电位处溶解。在由锌和铋形成的局部电池中，惰性电位在铋表面的惰性电位位置上提高，氢气如同在由铁和锌间电位差所形成的局部电池情况那样会释放出来；然而，由于铋的高氢过电位，从铋中氢气释放的速率相比较于从铁和锌中释放的速率则显著地受到抑制。如果多于几千个ppm的铋化合物加入到锌合金粉末的凝胶中，则氢气的释放将被有效地抑制，但是，另一方面，电池的内阻将增加或者会出现其它对电池的放电性能会产生相反效应的现象。为避免这一问题，铋化合物的加入量必须小到在几十个ppm或几百个ppm的数量级上。适用的铋化合物可以选自各种等级的试剂和工程产品类。为了保证通过加入少量铋化合物而有效地抑制氢气释放，则铋化合物必须均匀分散在阳极凝胶中。为了满足这一条件，重要的是要加入到阳极凝胶中的铋化合物不能够具有超过10μm的平均颗粒尺寸。如果铋化合物的平均颗粒尺寸超过10μm，则铋将不会在阳极锌凝胶中得到有效地分散，为了有效地抑制氢气释放，必须加入高于几千p本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用碱性锰电池中的阳极活性材料，它含有以０．０００１～０．１重量％的量加入到锌合金粉末中的铋化合物。

【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：永田秀树，松本政义，一箭健治，斋藤和也，
申请(专利权)人：同和矿业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]