專利名稱：鋅錳干電池電解液快速凈化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及凈化處理鋅錳干電池電解液的一種工藝方法。
鋅錳干電池是以二氧化錳為正極活性材料，以鋅為負(fù)極活性材料，氯化銨和氯化鋅水溶液為電解液(簡稱電液)組成的體系。由于電解液中的自來水及化工原料都不同程度地含有雜質(zhì)，雜質(zhì)中所含氧化還原電位比鋅正的金屬離子，如Cu2+、Fe2+、Fe3+、Ni2+等，對電池的危害極大，它們能與電池負(fù)極鋅構(gòu)成微電池，使鋅不斷地腐蝕、溶解，導(dǎo)致貯存性能惡化，最終出現(xiàn)穿孔漏液、電池失效。所以必須對電解液進行凈化處理。
日本、美國等發(fā)達國家，使用的原材料和水質(zhì)很純、氯化銨型電池的電解液一般不作凈化處理，只對氯化鋅型電池用電解液用鋅粉短時間凈化處理。而我國原材料與水質(zhì)一般純度不高，電解液不經(jīng)過凈化處理，將嚴(yán)重影響干電池的質(zhì)量和使用壽命。
傳統(tǒng)的干電池電液凈化方法是吊鋅法，分兩步進行先將氯化鋅加熱溶解，配成高濃度ZnZl2溶液(50°Be′左右)，然后加入鋅角(皮)蒸汽加熱100℃以上進行高溫凈化處理，時間約1—2天；第二步是用處理好的ZnCl2濃溶液，氯化銨和自來水配好所需濃度的電液，放置或懸吊廢鋅角(皮)在室溫下置換除去電液中的金屬雜質(zhì)，凈化時間需15—30天。吊鋅工藝簡單，除雜全面，能利用本廠的廢鋅角，但也存在許多弊端①凈化速度慢、周期長，相應(yīng)凈化電解液所需容器多，占地面積大，積壓資金多，這對產(chǎn)量迅速增長的廠家已成為影響其生產(chǎn)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；②除雜效果差，對鐵、鎳等雜質(zhì)難以徹底消除；③隨用戶對電池性能要求的不斷提高，整體鋅筒的應(yīng)用范圍不斷增大，吊鋅法在許多廠已成了無米之炊。
近年來，國內(nèi)推出了若干電解液快速凈化方法，其中最具代表性的有1、循環(huán)法這種工藝將吊鋅法中的電液由靜態(tài)改為循環(huán)流動。往往是將Zn皮(角、渣)加入反應(yīng)柱中，用泵作動力進行循環(huán)，直至電液檢驗合格。處理時間縮短為1—2天。主要缺點是①電液循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜，造價高，循環(huán)泵、反應(yīng)柱、管、閥等器件嚴(yán)格要求耐腐蝕；②反應(yīng)柱中Zn皮(角、渣)更換相當(dāng)麻煩；③除鐵效果差。
2、化學(xué)法主要是對除鐵后的電液中有害金屬離子進行分析，根據(jù)其含量加入沉淀劑，使其生成沉淀或絡(luò)合物而沉淀，再經(jīng)分離、過濾并加入緩蝕劑，得到合格電液。該法由于①引入大量化學(xué)添加劑、成本高。②要求有高水平的分析力量。難以推廣應(yīng)用。
3、鋅粉懸浮法在電液中加入適量鋅粉，攪拌作用下鋅粉在反應(yīng)器中呈懸浮狀態(tài)，與雜質(zhì)離子發(fā)生置換，達到凈化。其缺點是①設(shè)備講究，反應(yīng)器(柱)的設(shè)計及攪拌裝置選擇要求很高，過濾裝置復(fù)雜，需普通過濾器和管道過濾器等多種裝置。②需另加化學(xué)添加劑除Fe2+。③特別要求除去SO42-和Ba2+，工序復(fù)雜。
可以說，迄今為止沒有一種方法能被廣大廠家接受、采納，我國目前電液凈化工藝實際上還停留在傳統(tǒng)的吊鋅法階段。
本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，而提供一種凈化速度快，除雜效果好、費用低廉的鋅錳干電池電解液快速凈化工藝。
可采取以下的技術(shù)方案實現(xiàn)目的。
1、采用波美濃度≥36°Be′(室溫)的氯化鋅溶液；2、按需要量加入氯化銨、攪拌溶解；3、溶液靜置3小時以上；4、靜置后的溶液過濾；5、過濾后的溶液加水稀釋至ZnCl2含量達到所需波美濃度要求，并調(diào)節(jié)PH值后，即得凈化電解液成品。本工藝方法可稱之為自然沉降法。
結(jié)合附圖
、實施方式對本技術(shù)方案的內(nèi)容作進一步詳述。
附圖是本凈化方法的工藝流程圖。
本自然沉降法包含鋅錳干電池電解液的配制及凈化工藝，但所使用的原材料—工業(yè)用氯化鋅、氯化銨，自來水，它們的用量關(guān)系及對成品的濃度、PH值要求等都與現(xiàn)有技術(shù)沒有差別，可酌情處理。而用于凈化工藝的設(shè)備僅是普通過濾機或濾布、棉紙之類過濾裝置；若采用濾布、棉紙過濾電液時上、下濾布，中間棉紙。
對鋅錳干電池中的氯化鋅型干電池的電解液，配制時采用波美濃度≥36°Be′的氯化鋅溶液，凈化效果最佳。
對鋅錳干電池中的氯化銨型干電池的電解液，配制時采用波美濃度＝36°Be′的氯化鋅溶液，凈化效果最佳。
在配好的氯化鋅溶液中加入氯化銨時，可按0.5Kg/l投料，以能溶解為度(此時溶液對氯化銨呈飽和狀態(tài))。
加水稀釋溶液時，氯化銨的含量若低于要求，可在正極配方中作相應(yīng)調(diào)整，酌情增加氯化銨含量。
例1、氯化銨型電解液首先用工業(yè)氯化鋅和自來水配制36°Be′(室溫)的溶液(因氯化鋅溶解時放熱，氯化鋅熱溶液為35°Be′，冷卻至室溫即為36°Be′)，然后加入工業(yè)氯化銨490g/l(此時溶液對氯化銨呈飽和狀態(tài))。溶液靜置3—4小時，然后用普通過濾機過濾，再加水將溶液稀釋至25°Be′左右，即為成品凈化電液。
①此時電液PH值在4.9—5.2，如溶液PH值不合要求，可采用1∶1 HCl或NH3水調(diào)節(jié)；②正極配方作適當(dāng)調(diào)整在原氯化銨含量的基礎(chǔ)上，再增加2—3％(Wt)的氯化銨(相對于正極配方中總干粉重)。
例2、氯化鋅型電解液首先用工業(yè)氯化鋅的自來水配制氯化鋅溶液，該溶液波美濃度為48°—49°Be′(室溫)，然后在溶液中加人工業(yè)氯化銨90g/l。靜置3—4小時后，用普通過濾機過濾溶液，然后將溶液稀釋至30°—31°Be′，此時氯化銨含量為4.7％，PH值為5.0，可用1∶1 HCl或NH3水調(diào)節(jié))，即為成品凈化電液。
與傳統(tǒng)的吊鋅法及目前國內(nèi)各種電液處理方法相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下1、速度快，可在4—5小時內(nèi)完成電液配制和凈化全部工作。
2、除雜全面，效果好。
①利用本發(fā)明所述的方法凈化后的電液，用一般廠家普遍采用的煮鋅皮法來檢驗，效果極好，完全高于傳統(tǒng)吊鋅法的凈化水平。
②根據(jù)原子吸收光譜法的檢測結(jié)果，(山西省中心實驗室及天津大學(xué)作)，凈化后的電液主要雜質(zhì)(Fe，Cu，Co，Nl等)含量均不高于10-1PPM。
③用本發(fā)明配制凈化后的電液，制成的電池，貯存期遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于吊鋅法及目前所有快速凈化方法。本方法制得的成品電池存放四年不壞，而現(xiàn)有電池最好的只能存放2.5年。
3、不需使用蒸餾水、鋅粉、鋅渣、鋅皮、鋅角及任何化學(xué)添加劑。
4、無能耗。
5、凈化周期短，加速資金周轉(zhuǎn)，減少廠房面積約80％，易于管理。
6、大幅度降低電解液凈化成本，降低達80％—90％以上。
7、對操作人員技術(shù)水平要求較低，且大大減少處理電液的人員，勞動強度明顯減輕。
8、工藝、設(shè)備極其簡單，易于推廣。
權(quán)利要求
1.一種鋅錳干電池電解液快速凈化工藝，其特征在于a，采用波美濃度≥36°Be′(室溫)的氯化鋅溶液；b，按需要量加入氯化銨，攪拌溶解；c，溶液靜置3小時以上；d，靜置后的溶液過濾；e，過濾溶液加水稀釋至ZnCl2含量達到所需濾美濃度要求、并調(diào)節(jié)PH值后即得成品。
2.如權(quán)利要求1所述的鋅錳干電池電解液快速凈化工藝，其特征在于鋅錳干電池中的氯化鋅型干電池的電解液采用波美濃度＞36°Be′(室溫)的氯化鋅溶液。
3.如權(quán)利要求1所述的鋅錳干電池電解液快速凈化工藝，其特征在于鋅錳干電池中的氯化銨型干電池的電解液采用波美濃度＝36°Be′(室溫)的氯化鋅溶液。
全文摘要
本發(fā)明是涉及凈化處理鋅錳干電池電解液的一種工藝方法。采用波美濃度≥36°Be′(室溫)的氯化鋅溶液，按需要量加入氯化銨，攪拌溶解，靜置3小時以上后過濾，加水稀釋至ZnCl
文檔編號H01M6/02GK1122521SQ9411768
公開日1996年5月15日 申請日期1994年11月4日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月4日
發(fā)明者郝進生, 田建華 申請人:郝進生, 田建華