一种无汞碱性干电池制造技术

本发明专利技术提供了一种无汞碱性干电池，属于电池领域。它解决了现有的无汞碱性干电池制备较为复杂、放电性能不好的问题。本发明专利技术无汞碱性干电池，其包括正极、负极和隔膜，所述负极通过将锌合金粉末分散于凝胶状的碱性电解液中而制成；所述锌合金粉末各组分的重量百分比为：铝：0.003％、铋：0.03％、铟：0.03％，余量为锌；相对于所述锌合金粉末100重量份，所述碱性电解液各组分的重量份为：交联型聚丙烯酸：1.25份、交联型聚丙烯酸钠：0.2份、电解液：53份、氧化铟：0.04份、水：3份。本发明专利技术通过合理选择碱性干电池负极的各组分，并配比合理的组分，无需改进负极锌合金的物理尺寸，便于大规模制作且成本较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池
，尤其涉及一种无汞碱性干电池。背景枝术正极采用二氧化锰、负极采用含有锌、电解液等碱性水溶液的碱性干电池，由于其性能较好、成本低廉且无环境污染而成为各种设备的电源提供装置。现有的无汞碱性干电池，例如公开号为“CN102150309”的中国专利公开的一种无汞碱性干电池，其包括正极、负极、隔膜以及碱性电解液，由于碱性干电池的正极一般均采用含有锰元素的物质，所以合理设计碱性干电池的负极使其满足各种场景的需求成为各大生产设计厂商技术研发的方向。 公开号为“CN102150309”以及公开号为“CN102150308”的中国专利均通过设计负极上的锌的物理尺寸来改善碱性干电池的放电性能。由于上述专利中锌的物理尺寸较小，一般为毫米级别，从而使得改变锌的物理尺寸的方式较为困难，成本较高且大规模应用时产品良率较低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种放电性能较好、制备工艺简单的无汞碱性干电池。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是提出一种无汞碱性干电池，其包括正极、负极和隔膜，所述负极通过将锌合金粉末分散于凝胶状的碱性电解液中而制成；所述锌合金粉末各组分的重量百分比为铝0. 003%、铋0. 03%、铟0. 03%，余量为锌；相对于所述锌合金粉末100重量份，所述碱性电解液各组分的重量份为交联型聚丙烯酸1. 25份、交联型聚丙烯酸钠0. 2份、电解液53份、氧化铟0. 04份、水3份。锌是一种较活泼的金属，其电化学性能不稳定，在碱性电解液中有自溶倾向，从而放出氢气，既造成电池气胀漏液，又容易由于自溶而自放电，消耗正极的活性材料，最终造成电池失效报废。本专利技术在锌元素中添加微量的铝元素、铋元素和铟元素来抑制上述反应。铝元素能减少放电析气量、提高耐氧化性，还能与锌元素形成固熔体阻止锌元素的自溶。铋元素能提高氢在锌元素表面的析出过电位，但是其具有临界值，过量的铋元素对过放电析出量作用不明显。铟元素同样能提高氢在锌元素表面的析出电位，对降低析气量大有好处，但铟元素价格较为昂贵，可以通过配合铋元素的使用而降低其用量，减小成本。碱性电解液中，交联型聚丙烯酸和交联型聚丙烯酸钠均起凝胶作用，二者共同使得碱性电解液呈凝胶状。其中交联型丙烯酸钠还能使得碱性电解液存放时间变长、便于制作、使用寿命较长；但是过多的交联型丙烯酸钠会使得碱性干电池放电性能变差，因此需要兼顾碱性干电池的可制作性和放电性能。进一步地，所述锌合金粉末的粒径范围为40至200目，平均粒径80至150目，且30%的锌合金粉末的粒径为100目以下。锌合金粉末的粒径能影响干电池的析气量以及其稳定性。若粒径过小，一方面使得生产的投入产出率低、生产成本提高，另一方面也使得松装密度降低、电池容量降低；若粒径过大，则锌合金粉末不能有效地分散在碱性电解液中降低其放电性能。进一步地，所述电解液中各组分的重量百分比为氢氧化钾36%，氧化锌5%，余量为水。进一步地，所述正极由电解二氧化锰、石墨和正极电解液通过混合、压制、整粒而成；所述电解二氧化锰、石墨和正极电解液的重量比为93 7 :3。进一步地,所述正极电解液为氢氧化钾水溶液,氢氧化钾的重量百分比为39%。本专利技术还提供一种无汞碱性干电池用锌合金粉末，所述锌合金粉末各组分的重量百分比为铝0. 003%、铋0. 03%、铟0. 03%，余量为锌。 进一步地，所述锌合金粉末的粒径范围为40至200目，平均粒径80至150目，且30%的锌合金粉末的粒径为100目以下。本专利技术通过合理选择碱性干电池负极的各组分，并配比合理的组分，无需改进负极锌合金的物理尺寸，便于大规模制作且成本较低。同时本专利技术的碱性干电池在零度下放电I秒钟，其电压降低量低于190mV,在常温下的大电流的放电时间大于18. 2小时,小电流的放电时间大于125小时，放电性能较好。附图说明图I为本专利技术无汞碱性干电池的剖视示意图。具体实施方式以下是本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。请参照图1，本专利技术无汞碱性干电池包括正极3、负极6，正极3和负极6被隔膜4隔开，其中隔膜4优选为法国摩迪公司生产的PAC隔膜。为了保证隔离效果，负极6的一端与隔膜4之间还注入有绝缘石蜡5。负极6的另一端由尼龙制的封口板7、底板8、辅助支撑的铁板9以及负极集电体10封闭。正极3外表面包覆有由钢带冲制成型并镀镍的正极壳体1，正极壳体I内表面还形成有石墨涂装膜2。正极壳体I的开口端部隔着封口板7的端部而敛缝在底板8的周边部，从而使正极壳体I的开口部密合。优选地，正极壳体I的外表面上还贴附有包装标签11。本专利技术的正极3通过如下方式制作将电解二氧化锰、石墨和正极电解液按照重量比为93 7 3的比例用混合机均匀搅拌混合，通过压制、整粒后再利用中空圆筒模具加压成型形成。其中，正极电解液优选为氢氧化钾水溶液，氢氧化钾的重量百分比为39% ;电解二氧化锰优选为靖西湘潭公司生产的电池专用电解二氧化锰；石墨优选为青岛中东石墨公司生产的电池专用石墨。本专利技术的负极6通过如下方式制作(I)利用气体喷雾法制备锌合金粉末。锌合金粉末各组分的含量百分比为招0. 003%、秘0. 03%、铟0. 03%，余量为锌。将上述锌合金粉末利用筛子筛选合适的粒径的锌合金粉末。其中要求锌合金粉末粒径范围为40至200目，平均粒径为80至150目，且100目以下粒径的锌合金粉末所占的比率为约30%。(2)将上述锌合金粉末混合分散于凝胶状的碱性电解液中。相对于上述100重量份的锌合金粉，碱性电解液各组分的重量份为交联型聚丙烯酸1. 25份、交联型聚丙烯酸钠0. 2份、电解液53份、氧化铟0. 04份、水3份。其中，电解液中各组分的重量百分比为氢氧化钾36%，氧化锌5%，余量为水。将本专利技术的无汞碱性干电池与第一比较例和第二比较例中的无汞碱性干电池进行比较测试。其中，第一、第二比较例与本专利技术的无汞碱性干电池的不同之处在于，第一比较例中，碱性电解液各组分的重量份为交联型聚丙烯酸1. 05份、交联型聚丙烯酸钠0. 4份、电解液53份、氧化铟0. 04份、水3份；第二比较例中，碱性电解液各组分的重量份为交联型聚丙烯酸0. 85份、交联型聚丙烯酸钠0. 6份、电解液53份、氧化铟0. 04份、 水3份。测试方法包括低温脉冲放电测试、新制电池大电流连续放电性能测试、存储电池大电流连续放电性能测试、存储电池小电流间歇放电性能测试。其中，低温脉冲放电测试是指将电池在零摄氏度的环境下以I. 6A脉冲放电I秒钟，测试闭路电压的最低值。用开路电压(OV)减去闭路电压得到电压降低量M。测试五次并计算出电压降低量△ V平均值。若电压降低量AV小于190mV，则说明电压降低少，性能较为优异；若电压降低量Λ V大于190mV但小于200mV，则性能较为普通；若电压降低量Λ V大于200mV，则说明电压降低过大，性能差。新制电池大电流连续放电性能测试是指将新制的尚未进行自反应电池在20°C环境中恒温放置24小时，然后将电池连接一个恒定的电阻进行大电流连续放电，测试其放电时间H10若放电时间H1大于18. 5小时，则说明新制电池大电流连续放电性能优异；若放电时间H1小于1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无汞碱性干电池，包括正极、负极和隔膜，其特征在于：所述负极通过将锌合金粉末分散于凝胶状的碱性电解液中而制成；所述锌合金粉末各组分的重量百分比为：铝：0.003％、铋：0.03％、铟：0.03％，余量为锌；相对于所述锌合金粉末100重量份，所述碱性电解液各组分的重量份为：交联型聚丙烯酸：1.25份、交联型聚丙烯酸钠：0.2份、电解液：53份、氧化铟：0.04份、水：3份。

【技术特征摘要】
1.一种无汞碱性干电池，包括正极、负极和隔膜，其特征在于所述负极通过将锌合金粉末分散于凝胶状的碱性电解液中而制成；所述锌合金粉末各组分的重量百分比为铝O.003%、铋0. 03%、铟0. 03%，余量为锌；相对于所述锌合金粉末100重量份，所述碱性电解液各组分的重量份为交联型聚丙烯酸1. 25份、交联型聚丙烯酸钠0. 2份、电解液53份、氧化铟0. 04份、水3份。2.如权利要求I所述的无汞碱性干电池，其特征在于所述锌合金粉末的粒径范围为40至200目...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵建超，邹快乐，孔天盈，
申请(专利权)人：宁波倍特瑞能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：