專利名稱：堿性電池用凝膠狀鋅膏及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種可應(yīng)用于堿錳電池、鋅空氣電池等方面的鋅膏，尤其涉及ー種堿性電池用凝膠狀鋅膏及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來隨著便攜式用具的增多和零排放電動車輛的開發(fā)，人們都在尋找ー種高比能量的電池體系以滿足其要求。鋅-空氣電池作為高效、潔凈的緑色能源新技術(shù)，具有容量大、比能量高、成本低、放電性能穩(wěn)定、安全、無污染等優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)今世界能源領(lǐng)域的開發(fā)熱點(diǎn)，是ー種具有巨大市場前景的化學(xué)電源。 鋅空氣電池的工作原理是鋅為陽極活性物質(zhì)，空氣中的氧氣為陰極活性物質(zhì)，氫氧化鉀為電解質(zhì)；鋅電極上發(fā)生鋅氧化成氧化鋅的陽極反應(yīng)，空氣電極上發(fā)生氧氣還原成氫氧根的陰極反應(yīng)。由于陰極反應(yīng)物質(zhì)為空氣中的氧氣，不需要儲存在電池中，因此鋅空氣電池能提供較其他電池更多的能量。目前使用的鋅膏在高濃度強(qiáng)堿溶液中穩(wěn)定性較差，特別是電池在較高溫度下貯存時(shí)較易脫水和水解，分離出來的電解液向電池封ロ處和正極方向遷移，使正極變性能降低，増加了內(nèi)電阻，放電性能惡化。水解后鋅膏中的分散鋅粉將發(fā)生沉降凝聚，使顆粒變大，表面積減小，負(fù)極活性物質(zhì)利用率下降。同時(shí)電池易發(fā)生漏液爬堿現(xiàn)象導(dǎo)致其性能降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種エ藝簡單、能延長電池的使用壽命和貯存期的堿性電池用凝膠狀鋅膏及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的堿性電池用凝膠狀鋅膏,包括鋅粉混合物與堿性電解液按質(zhì)量比為100 30^50混合；所述鋅粉混合物包括無汞鋅粉、凝膠劑、氫氧化銦或氧化銦、氧化鋅按質(zhì)量比為100 0. 5 5 0. 01 O. I 1 混合；所述堿性電解液包括氫氧化鉀、氧化鋅、氧化鈣、錫酸鈉和水按質(zhì)量比為40 :6 7 O. 2 O. 5 0. 05 O. I 52. 5 53. 5 混合。本發(fā)明的上述的堿性電池用凝膠狀鋅膏的制備方法，包括如下步驟；將無汞鋅粉與凝膠劑、氫氧化銦或氧化銦、氧化鋅按質(zhì)量比為100 :0. 5飛
O.0Γ0. I :1混合，通過混料機(jī)處理1(Γ30分鐘混合均勻得所述鋅粉混合物；按質(zhì)量比為40 :6 7 :0. 2 O. 5 :0. 05 O. I :52. 5 53. 5的比例稱取氫氧化鉀、氧化鋅、氧化鈣、錫酸鈉和水，將水加入電解液配制槽內(nèi)，在攪拌的狀態(tài)下加入氫氧化鉀，讓其溶解，然后依次加入氧化鋅、氧化鈣和錫酸鈉，使其全部溶解，待冷卻后即得所述堿性電解液；將所述鋅粉混合物與堿性電解液按質(zhì)量比為100 30"50完全混合，采用真空攪拌的方式攪拌處理5 20分鐘，得到凝膠狀鋅膏。本發(fā)明的堿性電池用凝膠狀鋅膏及其制備方法，由于鋅膏采用鋅粉混合物和電解液混合真空攪拌而成，具有生產(chǎn)エ藝簡單、產(chǎn)品質(zhì)量容易控制及產(chǎn)品成品率高等優(yōu)點(diǎn)；由于添加了有效的凝膠劑，可以使鋅膏中的鋅粉與電解液形成穩(wěn)定均勻分散的膏體，提高鋅膏的保液性能，減少其自放電。同時(shí)可以促進(jìn)鋅粉之間、鋅粉與集電體之間接觸的作用，改善電池的抗震性；由于采用真空攪拌的方式制備，排掉了鋅膏在制備過程中產(chǎn)生的氣體，減少電池膨脹變形，有利于電池的長期貯存。
具體實(shí)施方式

下面將對本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)ー步地詳細(xì)描述。本發(fā)明堿性電池用凝膠狀鋅膏，其較佳的具體實(shí)施方式
是包括鋅粉混合物與堿性電解液按質(zhì)量比為100 :3(Γ50混合；所述鋅粉混合物包括無汞鋅粉、凝膠劑、氫氧化銦或氧化銦、氧化鋅按質(zhì)量比為100 0. 5 5 0. 01 O. I 1 混合；所述堿性電解液包括氫氧化鉀、氧化鋅、氧化鈣、錫酸鈉和水按質(zhì)量比為40 :6 7 O. 2 O. 5 0. 05 O. I 52. 5 53. 5 混合。所述凝膠劑包括羧甲基纖維素、聚こ烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉及聚丙烯酸衍生物中的ー種或多種。本發(fā)明的上述的堿性電池用凝膠狀鋅膏的制備方法，其較佳的具體實(shí)施方式
包括如下步驟；將無汞鋅粉與凝膠劑、氫氧化銦或氧化銦、氧化鋅按質(zhì)量比為100 0. 5^5
O.0Γ0. I 1混合，通過混料機(jī)處理1(Γ30分鐘混合均勻得所述鋅粉混合物；按質(zhì)量比為40 :6 7 :0. 2 O. 5 :0. 05 O. I :52. 5 53. 5的比例稱取氫氧化鉀、氧化鋅、氧化鈣、錫酸鈉和水，將水加入電解液配制槽內(nèi)，在攪拌的狀態(tài)下加入氫氧化鉀，讓其溶解，然后依次加入氧化鋅、氧化鈣和錫酸鈉，使其全部溶解，待冷卻后即得所述堿性電解液；將所述鋅粉混合物與堿性電解液按質(zhì)量比為100 30"50完全混合，采用真空攪拌的方式攪拌處理5 20分鐘，得到凝膠狀鋅膏。本發(fā)明的堿性電池用凝膠狀鋅膏。該鋅膏采用鋅粉混合物和堿性電解液混合后真空攪拌而成。通過向鋅膏中添加有效的凝膠劑，可以使鋅膏中的鋅粉與電解液形成穩(wěn)定均勻分散的膏體，使鋅粉周圍能均勻地保持電解液，保證鋅粉顆粒表面在電池放電時(shí)各部位有均勻、充足的電解液覆蓋，防止鋅膏在貯存過程中鋅粉與電解液產(chǎn)生不均勻的沉降。同時(shí)凝膠劑還有促進(jìn)鋅粉之間、鋅粉與集電體之間接觸的作用，改善電池在受到振動及在使用時(shí)電壓異常下降的產(chǎn)生。可以在很大程度上延長電池的使用壽命和貯存期，提高電池的應(yīng)用范圍。本發(fā)明的堿性電池用凝膠狀鋅膏的制備方法，所述鋅膏由鋅粉混合物和堿性電解液混合后真空攪拌制成，具體包括如下步驟；(I)將鋅粉與凝膠劑、氫氧化銦(In(OH)3)或氧化銦(In2O3)、氧化鋅(ZnO)按質(zhì)量比為100 (O. 5 5) (O. 01 O. I) 1混合，通過混料機(jī)處理10 30分鐘混合均勻。
(2)按質(zhì)量比為 40 :(6 7) : (O. 2 O. 5) : (O. 05 O. I) : (52. 5 53. 5)的比例稱取氫氧化鉀(KOH)、氧化鋅(ZnO)、氧化鈣(CaO)、錫酸鈉(Na2SnO3 ·3Η20)和水。將水加入電解液配制槽內(nèi)，在攪拌的狀態(tài)下加入氫氧化鉀，讓其溶解，然后依次加入氧化鋅、氧化鈣和錫酸鈉，使其全部溶解，待冷卻后即得所述堿性電解液。(3)將步驟(I)制備的鋅粉混合物與步驟(2)制備的堿性電解液按質(zhì)量比為100 (30^50)完全混合，采用真空攪拌的方式攪拌處理5 20分鐘，得到凝膠狀鋅膏。步驟(I)中凝膠劑包括羧甲基纖維素(CMC)、聚こ烯醇(PVA)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸鈉(PAAS)及聚丙烯酸衍生物中ー種或ー種以上混合物。本發(fā)明的有益效果是I)本發(fā)明的鋅膏采用鋅粉混合物和電解液混合真空攪拌而成，具有生產(chǎn)エ藝簡單、廣品質(zhì)量容易控制及廣品成品率聞等優(yōu)點(diǎn)。 2)本發(fā)明的鋅膏中由于添加了有效的凝膠劑，可以使鋅膏中的鋅粉與電解液形成穩(wěn)定均勻分散的膏體，提高鋅膏的保液性能，減少其自放電。同時(shí)可以促進(jìn)鋅粉之間、鋅粉與集電體之間接觸的作用，改善電池的抗震性。3)本發(fā)明的鋅膏采用真空攪拌的方式制備，排掉了鋅膏在制備過程中產(chǎn)生的氣體，減少電池膨脹變形，有利于電池的長期貯存。具體實(shí)施例I :(I)取40g氫氧化鉀、6g氧化鋅、O. 5g氧化鈣、O. 08g錫酸鈉、53. 42g水。先將水加入電解液配制槽內(nèi)，在攪拌的狀態(tài)下加入氫氧化鉀，讓其溶解，然后依次加入氧化鋅、氧化鈣和錫酸鈉，使其全部溶解，待冷卻后即得堿性電解液。(2)取IOOg鋅粉、O. 05g氧化銦、Ig氧化鋅、2g聚丙烯酸鈉和O. 5g羧甲基纖維素混合，攪拌處理10分鐘使其混合均勻。取上述電解液36g與鋅粉混合物混合，采用真空攪拌機(jī)處理8分鐘即得凝膠狀鋅膏。采用此鋅膏作為負(fù)極組裝鋅空氣電池，常溫下可以保存2年以上，電池?zé)o鼓脹漏液現(xiàn)象。具體實(shí)施例2 (I)取40g氫氧化鉀、7g氧化鋅、O. 2g氧化韓、0· 05g錫酸鈉、52. 75g水。先將水加入電解液配制槽內(nèi)，在攪拌的狀態(tài)下加入氫氧化鉀，讓其溶解，然后依次加入氧化鋅、氧化鈣和錫酸鈉，使其全部溶解，待冷卻后即得堿性電解液。(2)取IOOg鋅粉、O. 08g氫氧化銦、Ig氧化鋅、O. 8g聚丙烯酸和I. 2g聚丙烯酸鈉混合，攪拌處理10分鐘使其混合均勻。取上述電解液40g與鋅粉混合物混合，采用真空攪拌機(jī)處理10分鐘即得凝膠狀鋅膏。采用此鋅膏作為負(fù)極組裝鋅空氣電池，高溫50°C可以保存2個(gè)月以上，電池?zé)o鼓脹漏液現(xiàn)象。具體實(shí)施例3 (I)取40g氫氧化鉀、6. 5g氧化鋅、O. 4g氧化韓、0· 06g錫酸鈉、53. 04g水。先將水加入電解液配制槽內(nèi)，在攪拌的狀態(tài)下加入氫氧化鉀，讓其溶解，然后依次加入氧化鋅、氧化鈣和錫酸鈉，使其全部溶解，待冷卻后即得堿性電解液。(2)取IOOg鋅粉、O. 08g氫氧化銦、Ig氧化鋅、O. 5g聚こ烯醇和I. 6g聚丙烯酸鈉混合，攪拌處理10分鐘使其混合均勻。取上述電解液45g與鋅粉混合物混合，采用真空攪拌機(jī)處理15分鐘即得凝膠狀鋅膏。采用此鋅膏作為負(fù)極組裝鋅空氣電池，常溫下可以保存2年以上，電池?zé)o鼓脹漏液現(xiàn)象。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.ー種堿性電池用凝膠狀鋅膏，其特征在于，包括鋅粉混合物與堿性電解液按質(zhì)量比為100 :30 50混合； 所述鋅粉混合物包括無汞鋅粉、凝膠劑、氫氧化銦或氧化銦、氧化鋅按質(zhì)量比為100 O. 5 5 0. OI O. I 1 混合； 所述堿性電解液包括氫氧化鉀、氧化鋅、氧化鈣、錫酸鈉和水按質(zhì)量比為40 6^7 O. 2 O. 5 0. 05 O. I 52. 5 53. 5 混合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的堿性電池用凝膠狀鋅膏，其特征在于，所述凝膠劑包括羧甲基纖維素、聚こ烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉及聚丙烯酸衍生物中的ー種或多種。
3.—種權(quán)利要求I或2所述的堿性電池用凝膠狀鋅膏的制備方法，其特征在于，包括如下步驟； 將無汞鋅粉與凝膠劑、氫氧化銦或氧化銦、氧化鋅按質(zhì)量比為100 :0. 5飛0. 0Γ0. I 1混合，通過混料機(jī)處理1(Γ30分鐘混合均勻得所述鋅粉混合物； 按質(zhì)量比為40 :6 7 :0. 2 O. 5 :0. 05 O. I :52. 5 53. 5的比例稱取氫氧化鉀、氧化鋅、氧化鈣、錫酸鈉和水，將水加入電解液配制槽內(nèi)，在攪拌的狀態(tài)下加入氫氧化鉀，讓其溶解，然后依次加入氧化鋅、氧化鈣和錫酸鈉，使其全部溶解，待冷卻后即得所述堿性電解液； 將所述鋅粉混合物與堿性電解液按質(zhì)量比為100 :3(Γ50完全混合，采用真空攪拌的方式攪拌處理5 20分鐘，得到凝膠狀鋅膏。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種堿性電池用凝膠狀鋅膏及其制備方法，包括鋅粉混合物與堿性電解液按質(zhì)量比為10030~50混合；鋅粉混合物包括無汞鋅粉、凝膠劑、氫氧化銦或氧化銦、氧化鋅按質(zhì)量比為1000.5~50.01~0.11混合；堿性電解液包括氫氧化鉀、氧化鋅、氧化鈣、錫酸鈉和水按質(zhì)量比為406~70.2~0.50.05~0.152.5~53.5混合。凝膠劑包括羧甲基纖維素、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉及聚丙烯酸衍生物等。生產(chǎn)工藝簡單、產(chǎn)品質(zhì)量容易控制能延長電池的使用壽命和貯存期，提高電池的應(yīng)用范圍。
文檔編號H01M4/04GK102723471SQ201210229489
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月3日
發(fā)明者楊維謙, 王國慶 申請人:北京中航長力能源科技有限公司