CN101924223B

CN101924223B - 无汞全防糊式锌锰电池

Info

Publication number: CN101924223B
Application number: CN200910040297.3A
Authority: CN
Inventors: 邱仕洲; 刘煦; 何永洪; 潘燕锋
Original assignee: GUANGZHOU TIGER HEAD BATTERY GROUP CO Ltd
Current assignee: Guangzhou Hutou Battery Group Co ltd
Priority date: 2009-06-17
Filing date: 2009-06-17
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2029-06-17
Also published as: CN101924223A

Abstract

无汞全防糊式锌锰电池涉及一种改进的糊式锌锰电池。本发明包括铁底、锌筒、隔离层、电芯、炭棒和铜帽；隔离层的主要成份是面粉、淀粉、电解液和代汞缓蚀剂；代汞缓蚀剂各组分及其在隔离层中的重量百分比分别为：十二烷基苯磺酸钠，含量为0.03％-0.05％；十六烷基三甲基溴化铵，含量为0.025％-0.04％；三氯化铋，含量为0.02％-0.06％。本发明采用阴阳离子型有机缓蚀剂复配，并添加无机缓蚀剂，利用多种缓蚀剂的协同作用，显著增强缓蚀效果。本发明以传统的糊式锌锰电池工艺为基础，生产工艺不需做调整，缓蚀剂材料易得，成本低，电性能水平与含汞电池持平，适宜用于制造各种型号规格的糊式锌锰电池。

Description

无汞全防糊式锌锰电池

技术领域

本发明涉及一种改进的糊式锌锰电池。

背景技术

糊式锌锰电池是最传统的民用电池，具有结构简单、材料易得、工艺成熟、成本低、间放性能好的优点。

一次电池中的碱性锌锰电池，我国已实现了无汞化，但对普通锌锰电池包括糊式锌锰电池，国家现时的环保要求是低汞，要求汞含量不能大于0.025％。汞的作用是作为缓蚀剂添加到电池里以抑制锌的腐蚀，提高电池的贮存性能。糊式电池的去汞难度较大，从符合可持续发展战略考虑，只有真正实现电池内不添加汞，从源头上减少有害物质，才能符合国家清洁生产的要求和环保要求。而联合国环境规划署有关国际防治汞污染的要求提出签署国际公约或针对相关国家签署减少汞的约定性条约。因此，采用代汞缓蚀剂确保电池的性能是一重大研究课题，至目前为止，采用单一的缓蚀剂均未能很好起到缓蚀作用，电池的电性能也达不到采用氯化汞做缓蚀剂的水平。

国内某大型电池总厂采用以PVA与B(OH)₃生成的醇硼树脂为主，再辅以十六烷基或十八烷基三甲基氯化铵的缓蚀剂实现无汞，但它对传统工艺的电液配方和电芯成型工艺等都需要改动，实施起来存在困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种可保留原传统电池生产工艺又能保证电池性能达到国际标准和国家标准的无汞全防糊式锌锰电池。

本发明包括铁底、锌筒、隔离层、电芯、炭棒和铜帽；隔离层的主要成份是面粉、淀粉、电解液和代汞缓蚀剂；

代汞缓蚀剂各组分及其在隔离层中的重量百分比分别为：

十二烷基苯磺酸钠，含量为0.03％-0.05％；

十六烷基三甲基溴化铵，含量为0.025％-0.04％；

三氯化铋，含量为0.02％-0.06％。

本发明采用阴阳离子型有机缓蚀剂复配，并添加无机缓蚀剂，利用多种缓蚀剂的协同作用，以达到增强缓蚀效果，电性能水平与含汞电池持平。

本发明的有益效果是：

①以传统的糊式锌锰电池工艺为基础，采用无汞缓蚀剂取代氯化汞缓蚀剂，生产工艺不需做调整；缓蚀剂材料易得，成本低。

②独特的缓蚀剂配方使多种缓蚀剂协同作用，取得较好的缓蚀效果，电池性能与含汞电池持平，个别放电项目高于含汞电池。

本发明适宜用于制造各种型号规格的糊式锌锰电池。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图：

图2是本发明实施例的工艺流程简图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1，本发明实施例的结构具有铜帽1、炭棒2、塑料盖3、纸钱4、沥青封口层5、封电芯面层6、电芯7、隔离层8、锌筒9、托底纸10、绝缘底11和铁底12。该电池的隔离层8为糊式(即浆糊层)，其主要成份是面粉、淀粉、电解液和代汞缓蚀剂；外包装采用商标纸，对电池的防漏具有苛刻的要求，电池是具有铁底的全防独特结构。

参见图2，本发明采用重量比为1.5％-2.5％的聚丙烯酰胺、24％-30％的氯化铵、12％-15％的氯化锌、7％-10％面粉、17.5％-20％的淀粉和适量的水搅拌混合配制成浆糊，然后加入重量比0.03％-0.05％的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、0.025％-0.04％的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)以及0.02％-0.06％的三氯化铋(BiCl₃)，通过搅拌、过滤、调节粘度，并使水的重量比为余量，配成无汞的浆液，输入生产线，注入锌筒内，在锌筒与电芯之间形成隔离层，通过熟化工序使浆液固定不流动，无汞缓蚀剂均匀分布在其中，起到抑制锌的腐蚀的作用。

实施例1：

R20S无汞全防糊式锌锰电池电解液配方为每升电液中含ZnCl₂ 15.5％，NH₄Cl 20％，余量为水；每升电液中投入面、淀粉的比例为3∶7，浆液中含面粉8％、淀粉18.5％、聚丙烯酰胺2％、氯化铵25％、氯化锌14％、余量为水。浆液中另加入无汞缓蚀剂：十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)在浆液中的重量百分比为0.03％、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)在浆液中的重量百分比为0.04％、三氯化铋(BiCl₃)在浆液中的重量百分比为0.03％。通过搅拌、过滤、控制粘度，配成无汞的浆液，输入生产线，注入锌筒内，在锌筒与电芯之间形成隔离层，通过糊化工序使浆液熟化凝固不流动，无汞缓蚀剂均匀分布在其中，起到抑制锌的腐蚀的作用。

实施例2：

电解液配方和浆液配方同实施例1，唯不同的是浆液中加入无汞缓蚀剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的重量百分比为0.025％，十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的重量百分比为0.035％、三氯化铋(BiCl₃)的重量百分比为0.05％。

实施例3：

电解液配方和浆液配方同实施例1，唯不同的是浆液中加入无汞缓蚀剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的重量百分比为0.025％，十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的重量百分比为0.035％、三氯化铋(BiCl₃)的重量百分比为0.04％。

以上三个实施例的电池生产工艺与传统的全防糊式锌锰电池生产工艺相同。按照三个实施例的缓蚀剂配比所生产电池的开路电压为1.65V-1.725V，短路电流：≥6.0A，电性能全部符合GB8897.2-2005标准要求。

经过电池试验，观察新电、贮存半年及一年的锌筒内表面的腐蚀情况，表明本发明三种缓蚀剂具有协同的缓蚀效果。

糊式锌锰电池中锌的化学腐蚀过程中存在共轭的电极反应，即锌的阳极溶解和氢气的阴极析出。

阳极：Zn-2e→Zn⁺

阴极：2H⁺+2e→H₂↑

无论阻断共轭反应的任一反应都可能阻断腐蚀过程的进行，十二烷基苯磺酸钠属阴极型缓蚀剂，十六烷基三甲基溴化铵属于阳极型缓蚀剂，两者化学稳定性较高，耐高温、耐酸性好，两者协同显示较强的加和增效作用，在电极表面生成起物理屏障作用的吸附层，从而降低锌的腐蚀。三氯化铋的加入在锌的表面形成致密的金属铋膜，加强缓蚀效果，但氯化铋的溶解方式和加入的混和搅拌方式对缓蚀效果有很大影响，需要关键控制。

本发明用无毒无害的有机缓蚀剂十二烷基苯磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵以及无机缓蚀剂三氯化铋代替有毒的氯化汞作为电池锌电极的缓蚀剂，取得较好的缓蚀效果，电池性能达到国际标准和国家标准。从而在生产源头上解决了汞的污染问题，达到清洁生产和实施环保可持续发展的目的，对一次电池全面实现无汞化、推进产业进步具有重要的意义。采用多种缓蚀剂的协同作用达到代汞缓蚀效果，并可保留原生产工艺，是本发明的创新所在。

在相同工艺条件下，特别是在采用氯化汞作缓蚀剂的全防糊式电池生产工艺条件不改变的情况下，采用本发明的缓蚀剂，生产制作的无汞电池产品经过上级技术监督检验站检测(见表1)和企业质检部门检验(见表2)，完全符合GB/T8897.1-2003、GB8897.2-2005标准要求，汞含量＜0.0001％，达到无汞化。

表1

表2 电池贮存半年，无汞电池与含汞电池放电性能测试结果：

Claims

1.一种无汞全防糊式锌锰电池，包括铁底、锌筒、隔离层、电芯、炭棒和铜帽；所述隔离层的主要成份是面粉、淀粉、电解液和代汞缓蚀剂；

其特征在于：所述代汞缓蚀剂各组分及其在隔离层中的重量百分比分别为：

十二烷基苯磺酸钠，含量为0.03％-0.05％；

十六烷基三甲基溴化铵，含量为0.025％-0.04％；

三氯化铋，含量为0.02％-0.06％。