專利名稱：堿性干電池及堿性干電池用正極合劑粒料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種堿性干電池及堿性干電池用正極合劑粒料。
背景技術(shù)：
正極采用二氧化錳、負(fù)極采用含有鋅、電解液等堿性水溶液的堿性干電池，由于其性能較好、成本低廉且無環(huán)境污染而成為各種設(shè)備的電源提供裝置。在堿性干電池的正極中添加各類活性物質(zhì)以增強(qiáng)堿性干電池的放電和續(xù)航時(shí)間是改善堿性干電池性能的重要技術(shù)手段?，F(xiàn)有的專利，例如公開號為“ CNl 01719547A ”的中國專利，其通過在正極粒料中添加0. l_5wt%的鋇或鈣元素；又如公開號為“CN1565064”的中國專利，其通過在正極粒料中添加選自Ti (OH)4及TiO(OH)2的添加劑。上述專利中，均需 要額外添加其他元素，造成生產(chǎn)成本提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提出一種放電性能較好、制備工藝簡單的堿性干電池。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是提出一種堿性干電池，其包括正極合劑粒料和凝膠狀負(fù)極，所述正極合劑粒料和凝膠狀負(fù)極被隔膜隔開；所述正極合劑粒料包括電解二氧化錳粉末、石墨、有機(jī)酸鋅鹽、正極電解液、純水，上述各組分的重量比為100
7.5 0. 8 3. 3 :0. 5。石墨是增強(qiáng)正極合劑粒料活性的良好材料，本發(fā)明中通過合理配置石墨的用量來改善堿性干電池的性能，無需添加其他的元素，從而使得堿性干電池的制備過程簡化。石墨添加量的選取首先需要保證堿性干電池具有足夠好的放電性能，其次也需要使得正極粒料在制備時(shí)不會(huì)出現(xiàn)流動(dòng)差、易破碎等情況。進(jìn)一步地，所述電解二氧化錳粉末各組分及重量百分比為二氧化錳大于90%，水小于3. 5%，硫酸根小于I. 8 %，鹽酸不溶物小于0. 3% ;所述電解二氧化錳粉末粒徑分布范圍為1011111至15011111，其中具有75 iim以下的電解二氧化錳粉末的比率大于85%。電解二氧化錳粉末的粒徑范圍也是影響堿性干電池正極性能的重要參數(shù)，若電解二氧化錳粉末粒徑過小，則在制備過程中會(huì)引起二次凝集現(xiàn)象，使得電解二氧化錳和石墨等不能有效混合均勻；若電解二氧化錳粉末粒徑過大，則會(huì)使得電解二氧化錳與石墨的接觸面積變小，使得性能減弱。進(jìn)一步地,所述正極電解液為氫氧化鉀水溶液,氫氧化鉀的重量百分比為39%,所述正極電解液中還含有重量百分比小于等于0. 5%的碳酸鉀。進(jìn)一步地，所述正極合劑粒料的粒徑為30-120目。進(jìn)一步地，所述負(fù)極包括鋅合金粉和堿性電解液，相對于100重量份的鋅合金粉，堿性電解液中各組分的重量份數(shù)為交聯(lián)型聚丙烯酸1. 25重量份，交聯(lián)型聚丙烯酸鈉0.2重量份,氧化銦0. 04重量份,負(fù)極電解液53重量份,純水3重量份。堿性電解液中，交聯(lián)型聚丙烯酸和交聯(lián)型聚丙烯酸鈉均起凝膠作用，二者共同使得堿性電解液呈凝膠狀。其中交聯(lián)型丙烯酸鈉還能使得堿性電解液存放時(shí)間變長、便于制作、使用壽命較長；但是過多的交聯(lián)型丙烯酸鈉會(huì)使得堿性干電池放電性能變差，因此需要兼顧堿性干電池的可制作性和放電性能。進(jìn)一步地，所述負(fù)極電解液中各組分的重量百分比為氫氧化鉀36%，氧化鋅5%，余量為水。本發(fā)明還提供一種堿性干電池用正極合劑粒料，所述正極合劑粒料包括電解二氧化錳粉末、石墨、有機(jī)酸鋅鹽、正極電解液、純水，上述各組分的質(zhì)量比為100 :7. 5 0.8 3. 3 0. 50 進(jìn)一步地，所述電解二氧化錳粉末各組分及重量百分比為二氧化錳大于90%，水小于3. 5%，硫酸根小于I. 8 %，鹽酸不溶物小于0. 3% ;所述電解二氧化錳粉末粒徑分布范圍為1011111至15011111，其中具有75 iim以下的電解二氧化錳粉末的比率大于85%。進(jìn)一步地,所述正極電解液為氫氧化鉀水溶液,氫氧化鉀的重量百分比為39%,所述正極電解液中還含有重量百分比小于等于0. 5%的碳酸鉀。進(jìn)一步地，所述正極合劑粒料的粒徑為30-120目。本發(fā)明通過合理配置正極合劑粒料中電解二氧化錳與石墨的配比，使得本發(fā)明無需添加其他活性元素即可獲得較好的放電性能，簡化了堿性干電池的制備工藝。同時(shí)本發(fā)明堿性干電池的新制干電池在恒溫環(huán)境中連續(xù)放電時(shí)間達(dá)到19小時(shí)，儲(chǔ)存干電池在恒溫環(huán)境中連續(xù)放電時(shí)間達(dá)到18. 5小時(shí)，儲(chǔ)存干電池在恒溫環(huán)境中小電流間歇放電時(shí)間達(dá)到130小時(shí)。


圖I為本發(fā)明堿性干電池的剖視示意圖。
具體實(shí)施例方式以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。請參照圖1，本發(fā)明堿性干電池包括正極合劑粒料3和凝膠狀負(fù)極6，正極合劑粒料3和凝膠狀負(fù)極6被隔膜4隔開。隔膜4優(yōu)選為法國摩迪公司生產(chǎn)的PAC隔膜。為了保證隔離效果，負(fù)極6的一端與隔膜4之間還注入有絕緣石蠟5。負(fù)極6的另一端由尼龍制的封口板7、底板8、輔助支撐的鐵板9以及負(fù)極集電體10封閉。正極合劑粒料3外表面包覆有由鋼帶沖制成型并鍍鎳的正極殼體1，正極殼體I內(nèi)表面還形成有石墨涂裝膜2。正極合劑粒料3通過加壓被壓實(shí)于正極殼體I內(nèi)表面。正極殼體I的開口端部隔著封口板7的端部而斂縫在底板8的周邊部，從而使正極殼體I的開口部密合。優(yōu)選地，正極殼體I的外表面上還貼附有包裝標(biāo)簽11。具體地，本發(fā)明堿性干電池的正極合劑粒料3通過如下方式制作(I)利用電解法制作電解二氧化錳粉末。在一較佳實(shí)施例中，電解二氧化錳粉末各組分的重量百分比為二氧化錳大于90%，水小于3.5%，硫酸根小于1.8%，鹽酸不溶物小于0. 3%;電解二氧化錳粉末粒徑分布范圍為1011111至15011111，其中具有75 iim以下的電解二氧化錳粉末的比率大于85%。(2)添加正極活性物質(zhì)。相對于100重量份的電解二氧化錳粉末，作為添加成分的各類添加物質(zhì)的組分如下石墨7. 5重量份、有機(jī)酸鋅鹽0. 8重量份、正極電解液3. 3重量份、純水0. 5重量份。其中，正極電解液優(yōu)選為氫氧化鉀水溶液，氫氧化鉀的重量百分比為39%，正極電解液中還含有重量百分比小于等于0. 5%的碳酸鉀。(3)混合均勻后加壓。將上述電解二氧化錳和各類添加物混合、攪拌均勻后，先壓制成片狀，而后整粒成粒徑為30-120目的顆粒狀正極粉，最后使用中空圓筒模具將得到的顆粒狀正極粉加壓成 型為正極合劑粒料。進(jìn)一步地，本發(fā)明堿性干電池的凝膠狀負(fù)極6可通過如下方式制得取100重量份的鋅合金粉末并將該鋅合金粉末分散于凝膠狀的堿性電解液中。相對于100重量份的鋅合金粉，堿性電解液中各組分的重量份數(shù)為交聯(lián)型聚丙烯酸1. 25重量份，交聯(lián)型聚丙烯酸鈉0. 2重量份,氧化銦0. 04重量份,負(fù)極電解液53重量份,純水3重量份。其中，負(fù)極電解液優(yōu)選為氫氧化鉀水溶液，氫氧化鉀的重量百分比為36 %，負(fù)極電解液中還含有重量百分比為5%的氧化鋅。將本發(fā)明的堿性干電池與第一比較例和第二比較例的堿性干電池進(jìn)行比較測試。其中，第一、第二比較例與本發(fā)明的堿性干電池的不同之處僅在于第一比較例中，石墨的重量分?jǐn)?shù)為10份，第二比較例中，石墨的重量分?jǐn)?shù)為5份。測試方法包括制備性能測試、新制電池大電流連續(xù)放電性能測試、儲(chǔ)存電池大電流連續(xù)放電性能測試和儲(chǔ)存電池小電流間歇放電性能測試。其中，制備性能測試是指在制備正極合劑粒料時(shí)，檢測是否會(huì)因?yàn)槭^多或過少加入造成正極合劑粒料出現(xiàn)瑕疵。本發(fā)明堿性干電池的正極合劑粒料在生產(chǎn)過程中較少出現(xiàn)粒料碎裂等不良情況，后期正極電解液注入后也未出現(xiàn)不良情況，較好地滿足制備工藝需求。而第一比較例中由于石墨添加量過大，使得正極合劑粒料在插入正極殼體過程中的流動(dòng)性過大，粒料易破碎，后期正極電解液注入過程中出現(xiàn)大批不良品，不能滿足制備工藝需求。第二比較例中由于石墨添加量過小，造成正極合劑粒料流動(dòng)性過差，不易制得粒料，但第二比較例在后期注入正極電解液時(shí)不會(huì)出現(xiàn)不良，勉強(qiáng)滿足制備工藝需求。新制電池大電流連續(xù)放電性能測試是指將新制的尚未進(jìn)行自反應(yīng)電池在20°C環(huán)境中恒溫放置24小時(shí)，然后將電池連接一個(gè)恒定的電阻進(jìn)行大電流連續(xù)放電，測試其放電時(shí)間Hl。若放電時(shí)間Hl大于18. 5小時(shí)，則說明新制電池大電流連續(xù)放電性能優(yōu)異；若放電時(shí)間Hl小于18. 5小時(shí)但大于18小時(shí)，則說明新制電池大電流連續(xù)放電性能一般；若放電時(shí)間Hl小于18小時(shí)，則說明新制電池大電流連續(xù)放電性能較差。儲(chǔ)存電池大電流連續(xù)放電性能測試是指將新制的電池在常溫下儲(chǔ)存一段時(shí)間后連接一個(gè)恒定的電阻進(jìn)行大電流連續(xù)放電，并測試其放電時(shí)間H2。若放電時(shí)間H2大于18. 2小時(shí)，則說明儲(chǔ)存電池大電流連續(xù)放電性能優(yōu)異；若放電時(shí)間H2小于18. 2小時(shí)但大于17. 8小時(shí)，則說明儲(chǔ)存電池大電流連續(xù)放電性能一般；若放電時(shí)間H2小于17. 8小時(shí)，則說明儲(chǔ)存電池大電流連續(xù)放電性能較差。儲(chǔ)存電池小電流間歇放電性能是指將新制的電池在常溫下儲(chǔ)存一段時(shí)間后連接一個(gè)恒定的電阻進(jìn)行小電流間歇放電并測試其放電時(shí)間H3。若放電時(shí)間H3大于125小時(shí)，則說明儲(chǔ)存電池小電流間歇放電性能優(yōu)異；若放電時(shí)間H3小于125小時(shí)但大于120小時(shí)，則說明儲(chǔ)存電池小電流間歇性能一般；若放電時(shí)間H3小于120小時(shí)，則說明儲(chǔ)存電池小電流間歇放電性能較差。本發(fā)明堿性干電池以及第一比較例、第二比較例的堿性干電池的測試結(jié)果如下表
權(quán)利要求
1.一種堿性干電池，其包括正極合劑粒料、凝膠狀負(fù)極以及隔膜，所述正極合劑粒料包括電解二氧化錳粉末、石墨、有機(jī)酸鋅鹽、正極電解液、純水，上述各組分的重量比為100 7.5 0. 8 3. 3 :0. 5。
2.如權(quán)利要求I所述的堿性干電池，其特征在于所述電解二氧化錳粉末各組分及重量百分比為二氧化錳大于90%，水小于3. 5%，硫酸根小于I. 8%，鹽酸不溶物小于0.3% ;所述電解二氧化錳粉末粒徑分布范圍為1011111至15011111，其中具有75iim以下的電解二氧化錳粉末的比率大于85%。
3.如權(quán)利要求I或2所述的堿性干電池，其特征在于所述正極電解液為氫氧化鉀水溶液，氫氧化鉀的重量百分比為39%，所述正極電解液中還含有重量百分比小于等于0.5%的碳酸鉀。
4.如權(quán)利要求I或2所述的堿性干電池，其特征在于所述正極合劑粒料的粒徑為30-120 目。
5.如權(quán)利要求I所述的堿性干電池，其特征在于所述負(fù)極包括鋅合金粉和堿性電解液，相對于100重量份的鋅合金粉，堿性電解液中各組分的重量份數(shù)為交聯(lián)型聚丙烯酸1.25重量份,交聯(lián)型聚丙烯酸鈉0. 2重量份,氧化銦0. 04重量份，負(fù)極電解液53重量份，純水3重量份。
6.如權(quán)利要求5所述的堿性干電池，其特征在于所述負(fù)極電解液中各組分的重量百分比為氫氧化鉀36%，氧化鋅5%，余量為水。
7.—種如權(quán)利要求I所述的堿性干電池用正極合劑粒料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種堿性干電池及堿性干電池用正極合劑粒料，本堿性干電池包括正極合劑粒料和凝膠狀負(fù)極，其中正極合劑粒料和凝膠狀負(fù)極被隔膜隔開。本發(fā)明無需添加其他活性元素即可獲得較好的放電性能，簡化了堿性干電池的制備工藝。同時(shí)本發(fā)明堿性干電池的新制電池、儲(chǔ)存干電池在恒溫環(huán)境中連續(xù)放電時(shí)間增長，儲(chǔ)存干電池在恒溫環(huán)境中小電流間歇放電時(shí)間也增長。
文檔編號H01M6/06GK102760894SQ20121027395
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月29日
發(fā)明者萬文鵬, 趙建超, 鄒快樂 申請人:寧波倍特瑞能源科技有限公司