一种碱性锌电池复合添加剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种碱性锌电池复合添加剂及其制备方法与应用。本发明专利技术通过将聚乙二醇和咪唑混合得到一种复合添加剂，将其应用于制备碱性锌电池的负极液和负极锌膏，得到的碱性锌电池的负极盖或集流体无需电镀或置换镀铟等稀有贵金属，锌粉中无需添加汞、铟、铅、镉等重金属或有害金属，锌膏中无需添加氧化铟、氢氧化铟、铅的化合物、汞及其化合物等稀有贵金属化合物和污染环境的物质，负极液中无须添加价格昂贵的有机添加剂，而且得到的电池在气胀方面完全达到电池国标高度的要求，与普通电池相比，放电容量还有小幅度提高。因此，使用本发明专利技术所述的碱性锌电池复合添加剂得到的碱性锌电池环保，生产成本降低，市场潜力大。

Composite additive for alkaline zinc battery and preparation method and application thereof

The invention provides an alkaline zinc battery composite additive, a preparation method and an application thereof. According to this invention, a mixture of polyethylene glycol and imidazole compound additive, its application in the preparation of alkaline zinc battery anode and liquid zinc electrode, the cathode of alkaline zinc battery cover or collector without plating or replacement plating indium and other rare metals, without added mercury, indium, lead and heavy metals or, cadmium and other harmful metals in zinc powder, without the addition of indium oxide, indium hydroxide, lead compounds, mercury and its compounds and other rare precious metal compounds and environmental pollution in zinc gel material, anode solution without the addition of organic additives is expensive, and the battery in the battery fully meets the national standard inflatable height compared with the general requirements, battery, discharge capacity and small increase. Therefore, the alkaline zinc battery obtained by using the alkaline zinc battery composite additive has the advantages of environmental protection, low production cost and great market potential.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及碱性锌电池制造技术，特别涉及一种碱性锌电池复合添加剂及其制备方法与应用。
技术介绍
我国是碱性锌电池包括碱性锌锰电池、锌银电池、锌镍电池、锌空气电池的生产和消费大国。但由于锌的高活性，锌在碱性溶液中很容易被腐蚀，Zn发生腐蚀是Zn阳极溶解和氢的阴极析出共轭反应的结果。共轭反应为 阳极氧化反应 Zn+20H— 2e— — Zn0+H20Zn0+0H— — HZn02—或Zn022—+H20 阴极还原反应 2H20+2e— — 20H—+H2个 总反应为 Zn+H20 —H2个+ZnO 负极锌粉自放电是碱性锌电池自放电的主要原因。电池自放电容易造成电池容量下降、使用寿命縮短、电池漏液甚至电池失效等问题。 为解决电池自放电的问题，同时又不影响锌在电池放电时的活化溶解，长期以来人们对抑制负极锌粉的自放电已做了广泛的研究如专利号为ZL200410026985. 1、专利申请号为200610037178. 9等中国专利技术专利(或专利申请)采取的技术手段是在锌膏中添加一定量氢过电位较高的金属及其化合物，如铟、氢氧化铟、氧化铟、铋、锡等；专利号为ZL200410026835. 0、ZL200620057487. 8、ZL200420045131. 3、ZL200410026834. 6等中国专利技术专利采取的技术手段是在负极盖上镀覆氢过电位较高的金属或合金，如铟、锡、锡钴、铜锡锌合金等；亦有技术是前述两者的组合，如专利号为ZL01234722. 1、 ZL200620063306. 2、专利申请号为200610035286. 2、200610037177. 4等中国专利技术专利(或专利申请)；专利号为200410019885. 6在二次碱性锌负极中加入锌酸钙及过渡金属及稀土金属氧化物。 在负极集流体上镀铟或锌铟合金以及在锌膏中加入汞、铅、镉、铟等污染环境或贵的稀有金属，使得电池生产工艺比较复杂，成本也比较高，这显然不符合现代社会的环保、生产及消费理念。虽然有人开发出了代汞添加剂或无汞技术，但是成本比较高、缓蚀效果受电池工作环境影响较大，或是工艺复杂，这对碱性锌电池的可持续发展是极其不利的。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种无需在锌膏中加入汞、铅、镉等有害重金属或铟等稀有贵金属的碱性锌电池复合添加剂。 本专利技术的另一 目的在于提供所述碱性锌电池复合添加剂的制备方法。 本专利技术的再一目的在于提供所述碱性锌电池复合添加剂的应用。 本专利技术的目的通过下述技术方案实现一种碱性锌电池复合添加剂，由咪唑和聚乙二醇组成； 所述咪唑和聚乙二醇优选按质量比i : 3 3 : i混合； 所述聚乙二醇优选聚乙二醇600、聚乙二醇400或聚乙二醇900中的至少一种； 所述聚乙二醇更优选聚乙二醇600。 所述碱性锌电池复合添加剂的制备方法，包括以下步骤将咪唑和聚乙二醇混合即可。 所述咪唑和聚乙二醇优选按质量比i : 3 3 : i混合。 所述的碱性锌电池复合添加剂应用于制备碱性锌电池； 所述的碱性锌电池复合添加剂应用于制备碱性锌电池，是将所述碱性锌电池复合添加剂用于制备碱性锌电池的负极液或负极锌膏中的一种或两种； 所述负极液由添加氧化锌的氢氧化钾溶液和复合添加剂组成，所述复合添加剂相当于所述添加氧化锌的氢氧化钾溶液质量的500 1500ppm ; 所述添加氧化锌的氢氧化钾溶液由以下物质按质量百分比计的组分组成 氢氧化钾 41. 5 42. 5% 纯水 52 52. 5% 氧化锌5. 5 6% ; 所述负极锌膏由物质A和复合添加剂组成，所述复合添加剂相当于所述物质A质量的500 1500卯m ; 所述物质A由以下物质按质量百分比计的组分组成 无汞锌粉 95 97% 羧甲基纤维素(CMC) 2 4% 膨胀剂 0. 5 1 % 氧化锌 0. 2 0. 8% ; 所述膨胀剂为聚丙烯酸钠(QP 3); 所述的碱性锌电池为扣式碱性锌锰电池； 所述的扣式碱性锌锰电池包含正极盖、负极盖、正极液、负极液、正极锰饼和负极锌膏，其中，所述负极液由添加氧化锌的氢氧化钾溶液和复合添加剂组成，所述复合添加剂相当于所述添加氧化锌的氢氧化钾溶液质量的500 1500ppm ; 所述添加氧化锌的氢氧化钾溶液由以下物质按质量百分比计的组分组成 氢氧化钾 41. 5 42. 5% 水 52 52. 5% 氧化锌 5. 5 6% ; 所述负极锌膏由物质A和复合添加剂组成，所述复合添加剂相当于所述物质A质量的500 1500卯m ; 所述物质A由以下物质按质量百分比计的组分组成 无荥锌粉 95 97% 羧甲基纤维素 2 4% 膨胀剂 0. 5 1 % 氧化锌 0. 2 0. 8% ; 所述膨胀剂为聚丙烯酸钠(QP 3); 所述的负极盖的处理方式为置换镀锡； 所述置换镀锡所用的镀液由以下按质量百分比计的成分组成氯化亚锡4 '6%次磷酸钠2 '4%氢氟酸4 '6%盐酸9 '11%硫脲1 '3%水72 ' 78%pH小于1。 所述置换镀锡的条件优选为室温进行5分钟。 本专利技术的原理聚乙二醇是链状表面活性剂，咪唑是环状活性剂，上述二者分别单独使用时，很难在锌表面形成完整均一的致密保护层，而当这两者组合使用时，它们会间隔排列吸附在锌粉表面，从而在锌的表面形成致密的保护层，有效阻隔氢氧根离子与锌接触，避免锌发生自腐蚀，当电池放电时，它们便从锌粉表面脱附，而不影响电池的正常放电。 本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果 (1)本专利技术所述的碱性锌电池复合添加剂由价格便宜的咪唑与聚乙二醇组成，不含传统的汞、铅、镉、铋等重金属和铟贵重金属，有利于环保，降低生产成本，市场潜力大。(2)使用该专利技术的碱性锌电池复合添加剂，电池负极盖或集流体无需电镀或置换镀铟等稀有贵金属，锌粉中无需添加汞、铟、铅、镉等重金属或有害金属，锌膏中无需添加氧化铟、氢氧化铟、铅的化合物、汞及其化合物等稀有贵金属化合物和污染环境的物质，负极液中无须添加价格昂贵的有机添加剂，用该复合添加剂组装成的扣式碱性锌锰电池在气胀方面完全达到电池国标高度的要求，与普通电池(即负极盖镀铟，锌膏中添加氧化铅、氧化铟)相比，放电容量还有小幅度提高(如图1和2所示)，因此本专利技术可以简化电池生产工序，提高电池的生产效率，此外还可有效减少废弃电池对环境的污染，能起到保护环境的作用，生产成本也能大大降低，这有利于大规模地推广应用于扣式电池的生产制造过程。附图说明 图1是实施例1 3制备的AG13扣式碱性锌锰电池分别在57。C环境下的气胀测试结果。 图2是实施例1制备的AG13扣式碱性锌锰电池与其同规格普通AG13扣式碱性锌锰电池在3mA连续放电条件下的放电曲线。 图3是实施例2制备的AG13扣式碱性锌锰电池与其同规格普通AG13扣式碱性锌锰电池在3mA连续放电条件下的放电曲线。 图4是实施例3制备的AG13扣式碱性锌锰电池与其同规格普通AG13扣式碱性锌锰电池在3mA连续放电条件下的放电曲线。具体实施例方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。 实施例1 制备AG13扣式碱性锌锰电池，具体的操作过程和所用的物质如表1所示。其中负极液中所用的碱性锌电池复合添加剂由咪唑和聚乙二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碱性锌电池复合添加剂，其特征在于：所述碱性锌电池复合添加剂由咪唑和聚乙二醇组成。

【技术特征摘要】
一种碱性锌电池复合添加剂，其特征在于所述碱性锌电池复合添加剂由咪唑和聚乙二醇组成。2. 根据权利要求1所述的碱性锌电池复合添加剂，其特征在于所述咪唑和聚乙二醇按质量比i:3 3:i混合。3. 根据权利要求1所述的碱性锌电池复合添加剂，其特征在于所述聚乙二醇为聚乙二醇600、聚乙二醇400或聚乙二醇900中的至少一种。4. 权利要求1 3任一项所述碱性锌电池复合添加剂的制备方法，其特征在于将咪唑和聚乙二醇混合，得到所述的碱性锌电池复合添加剂。5. 权利要求1 3任一项所述碱性锌电池复合添加剂的应用，其特征在于所述碱性锌电池复合添加剂应用于制备碱性锌电池的负极液或负极锌膏中的一种或两种。6. 根据权利要求5所述的应用，其特征在于所述的负极液还含有由以下物质按质量百分比计的组分组成的添加氧化锌的氢氧化钾溶液氢氧化钾 41. 5 42. 5%纯水 52 52. 5%氧化锌 5. 5 6% ;其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：周合兵，林胜舟，梁曼，李伟善，
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]