CN102064330A - 碱性锌二氧化锰电池及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碱性锌二氧化锰电池，其正极包括二氧化锰、石墨、氢氧化钾水溶液，其特征在于所述电池正极还含有有效量的摩尔比为0.95～1.3的硫酸氧钛与氢氧化钡形成的正极添加剂。该添加剂由于游离硫酸根含量大大降低，对电池钢壳不产生腐蚀，可有效降低碱锰电池正极极化，提高电池的大电流重负载放电性能。

Description

碱性锌二氧化锰电池及其制备方法

技术领域

本发明属于碱性锌二氧化锰电池技术领域，具体涉及一种碱性锌二氧化锰电池及其制备方法。

背景技术

碱性锌二氧化锰电池以由锌(Zn)作负极，二氧化锰(MnO2)为正极，电解质溶液采用氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)的水溶液，采用了与锌锰电池相反的负极结构，负极在内为膏状胶体，用铜做集流体，正极在外，活性物质和导电材料压成环状与电池外壳连接，正、负极用专用隔膜隔开制成的电池。

碱性锌二氧化锰电池在大电流重负荷放电工作的情况下，正极极化严重，导致其在用于数码相机、电子闪光灯、数字影音播放器等小型高功耗电器时放电性能不佳。已提出的解决办法包括在正极中分别使用二氧化钛、硫酸钙、硫酸氧钛等作为添加剂，但存在普通二氧化钛介电常数较高导电性能不良，硫酸钙、硫酸氧钛溶解度较大，正极硫酸根含量过高，造成正极钢壳镀镍层腐蚀影响电池储存及放电性能的问题。

《电池工业》2007年6期公开了名称为“碱性锌锰电池正极放电性能的研究”，在正极中加入不同的添加剂，进行恒阻放电、脉冲放电试验，加入的添加剂包括二氧化钛、氧化钙、氧化银，添加了不同的添加剂后，在大于1.0V的中高压段放电时间都有增加，而在低压段的放电时间比没有加人添加剂时还要短，整体上放电时间增加的不是很明显。本发明因此而来。

发明内容

本发明目的在于提供一种碱性锌二氧化锰电池正极材料，解决了现有技术中碱性锌二氧化锰电池正极极化严重而采用二氧化钛、硫酸钙、硫酸氧钛却导致电池储存和放电性能差等问题。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种碱性锌二氧化锰电池其特征在于所述正极中还包括有效量的摩尔比为0.95～1.3的硫酸氧钛与氢氧化钡形成的正极添加剂。

优选的，所述正极添加剂中硫酸氧钛与氢氧化钡的摩尔比为1.0～1.05。

优选的，所述正极包括二氧化锰、石墨、氢氧化钾水溶液，且添加剂、二氧化锰、石墨的重量比为2∶91.5～94∶6.5～4。

优选的，所述氢氧化钾水溶液为浓度为40％的氢氧化钾水溶液，其量为添加剂、二氧化锰、石墨的总重量的3.5％。

本发明还提供了一种碱性锌二氧化锰电池正极的制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(1)将规定摩尔比的硫酸氧钛和氢氧化钡分别调制成水分散液，混合二者经研磨、过滤、干燥，制成碱锰电池正极添加剂；

(2)将步骤(1)得到的碱锰电池正极添加剂、电解二氧化锰、石墨混合后加入氢氧化钾水溶液，拌和均匀后经压片、造粒、筛分、成型形成碱性锌二氧化锰电池正极；

(3)按照常规步骤插入隔膜管，注入电解液、锌膏，插入负极集流体并密封制成碱性锌二氧化锰电池。

本发明技术方案以硫酸氧钛、氢氧化钡为原材料，水为分散介质，将两种材料分别调制成水分散液，混合二者经研磨、过滤、干燥，制备碱锰电池正极添加剂。硫酸氧钛与氢氧化钡摩尔比为0.95至1.3，优选1.0-1.05。本发明使用的添加剂材料组成与现有技术不同。现有技术由于各自分别使用单一化合物，取得的效果不佳。申请人经长期研究，令人惊奇的发现采用本发明的多组分复合材料很显著的增加碱锰电池的性能。

本发明得到既能有效改善正极极化，又能避免正极钢壳镀层腐蚀的碱锰电池正极添加剂。本发明涉及碱性电池及其材料领域，涉及含钡含钛氧化物、氢氧化物、硫酸盐化合物及由其组合而成的碱性电池正极添加剂及其制备方法，实现了在提高电池性能的同时避免了对电池钢壳的腐蚀。

本发明所述的有效量，是指能对碱性电池性能产生影响的最低量。

相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：

本发明技术方案中添加剂使用的材料对电池其他材料和部件的危害大大减少，而现有技术中添加剂材料游离硫酸根含量较高，危害电池钢壳镀镍层，本发明的复合材料游离硫酸根含量大大降低，对电池钢壳不产生腐蚀，可有效降低碱锰电池正极极化，提高电池的大电流重负载放电性能。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明实施例1碱性锌二氧化锰电池的放电曲线；

图2为对比例1碱性锌二氧化锰电池的放电曲线；

图3为本发明实施例2碱性锌二氧化锰电池的放电曲线；

图4为本发明实施例3碱性锌二氧化锰电池的放电曲线。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例1  碱性锌二氧化锰电池的制备

硫酸氧钛143克，水150克混合调制成糊状，氢氧化钡251克，水150克混合调制成糊状。再将二者在研磨罐中密闭混合研磨一小时。将产物过滤，干燥备用。

上诉产物同电解二氧化锰、石墨按2∶92.5∶6.5的比例混合，再加入混合物重量3.5％的40％氢氧化钾水溶液，拌和均匀后经压片、造粒、筛分、成型制成LR6型电池正极环，装入电池钢壳，插入隔膜管，注入电解液、锌膏，插入负极集流体并密封制成LR6型碱性锌锰电池。

在20±2℃下，以1.5瓦2秒，650毫瓦28秒，每小时5分钟，每天24小时的放电制式放电至电池电压1.05伏止，测定电池放电性能。结果如表1。

对比例1  碱性锌二氧化锰电池的制备

按实施例1的方法，但不使用添加剂，制成LR6型碱性电池。在同样放电制式下与实施例1得到的电池一起进行放电测试。结果如表1。

实施例2  碱性锌二氧化锰电池的制备

硫酸氧钛143克，水150克混合调制成糊状，氢氧化钡271克，水170克混合调制成糊状。再将二者在研磨罐中密闭混合研磨一小时。将产物过滤，干燥备用。

上诉产物同电解二氧化锰、石墨按2∶92.5∶6.5的比例混合，再加入混合物重量3.5％的40％氢氧化钾水溶液，拌和均匀后经压片、造粒、筛分、成型制成LR6型电池正极环，装入电池钢壳，插入隔膜管，注入电解液、锌膏，插入负极集流体并密封制成LR6型碱性锌锰电池。

在20±2℃下，以1.5瓦2秒，650毫瓦28秒，每小时5分钟，每天24小时的放电制式放电至电池电压1.05伏止，测定电池放电性能。结果如表1。

实施例3  碱性锌二氧化锰电池的制备

硫酸氧钛143克，水150克混合调制成糊状，氢氧化钡200克，水120克混合调制成糊状。再将二者在研磨罐中密闭混合研磨一小时。将产物过滤，干燥备用。

上诉产物同电解二氧化锰、石墨按2∶92.5∶6.5的比例混合，再加入混合物重量3.5％的40％氢氧化钾水溶液，拌和均匀后经压片、造粒、筛分、成型制成LR6型电池正极环，装入电池钢壳，插入隔膜管，注入电解液、锌膏，插入负极集流体并密封制成LR6型碱性锌锰电池。

在20±2℃下，以1.5瓦2秒，650毫瓦28秒，每小时5分钟，每天24小时的放电制式放电至电池电压1.05伏止，测定电池放电性能。结果如表1。

表1  实施例与对比例LR6电池放电结果

测定条件：1.5W2S，650mW28S，5Min/h，24h/d，截至电压1.05v。

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种碱性锌二氧化锰电池，其特征在于所述电池正极含有有效量的摩尔比为0.95～1.3的硫酸氧钛与氢氧化钡形成的正极添加剂。

2.根据权利要求1所述的碱性锌二氧化锰电池，其特征在于所述正极添加剂中硫酸氧钛与氢氧化钡的摩尔比为1.0～1.05。

3.根据权利要求1所述的碱性锌二氧化锰电池，其特征在于所述电池正极包括二氧化锰、石墨、氢氧化钾水溶液，且添加剂、二氧化锰、石墨的重量比为(1～2)∶(91.5～94)∶(6.5～4)。

4.一种碱性锌二氧化锰电池的制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(1)将规定摩尔比的硫酸氧钛和氢氧化钡分别调制成水分散液，混合二者经研磨、过滤、干燥，制成碱锰电池正极添加剂；

(2)将步骤(1)得到的碱锰电池正极添加剂、电解二氧化锰、石墨混合后加入氢氧化钾水溶液，拌和均匀后经压片、造粒、筛分、成型形成碱性锌二氧化锰电池正极；

(3)按照常规步骤插入隔膜管，注入电解液、锌膏，插入负极集流体并密封制成碱性锌二氧化锰电池。

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