CN102709608A - 用于碱性电池锌电极的代汞缓蚀剂 - Google Patents

用于碱性电池锌电极的代汞缓蚀剂 Download PDF

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宋焕巧
杨维谦
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Abstract

本发明公开了一种用于碱性电池锌电极的代汞缓蚀剂，该缓蚀剂由无机缓蚀剂和有机缓蚀剂进行复配而成，所述的无机缓蚀剂的用量占锌电极重量的100-600ppm，所述的有机缓蚀剂的用量占锌电极重量的1-100ppm。利用无机缓蚀剂和有机缓蚀剂的协同作用，提高了锌电极的储存性能，且该复配缓蚀剂成本低廉、耐腐蚀性强、能提高活性物质放电利用率、可代替汞作缓蚀剂。

Description

用于碱性电池锌电极的代汞缓蚀剂
技术领域
本发明涉及一种锌电极用缓蚀剂，尤其涉及一种用于碱性电池锌电极的代汞缓蚀剂。
背景技术
金属锌因其资源丰富、价格低廉、比能量高、电极电位较负、对环境无污染等优点而被广泛用作碱性锌锰、锌空气、锌镍、锌氧化银等电池的负极材料。然而锌电极在碱性溶液中存在热力学不稳定，易发生自腐蚀、钝化、变形等现象，从而导致电池容量和活性物质的利用率降低，这是影响以锌为负极活性物质的碱性电池存储性能的主要原因。要解决这一问题通常的方法是在锌电极中添加少量的汞使其汞齐化，这一方法虽然有效，但由于汞的毒性，以及国家对电池中汞添加量的要求越来越严格，已不被广大电池生产厂家所采用。为了提高锌电极在碱性电解液中的储存性能，目前主要采用向电极或电解液中添加缓蚀剂的方法来抑制锌的腐蚀，延长电池的可储存期。缓蚀剂一般分为无机和有机两大类。无机缓蚀剂通常为氧化物、氢氧化物或金属盐，主要通过改善锌的沉积质量，提高析氢过电位来减少氢气的析出和锌的自溶解。有机缓蚀剂多数为表面活性剂，它的缓蚀作用是通过吸附在电极表面形成一层薄膜，阻隔溶剂分子在电极表面的聚集，从而减缓锌的腐蚀。
现有技术中，迄今为止仍未发现任何一种能完全取代汞的作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种能提高锌电极的储存性能、成本低廉、耐腐蚀性强，并能提高活性物质放电利用率、可代替汞作缓蚀剂的用于碱性电池锌电极的代汞缓蚀剂。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的用于碱性电池锌电极的代汞缓蚀剂，该缓蚀剂由无机缓蚀剂和有机缓蚀剂进行复配而成，所述的无机缓蚀剂的用量占锌电极重量的100-600ppm，所述的有机缓蚀剂的用量占锌电极重量的1-100ppm。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供的用于碱性电池锌电极的代汞缓蚀剂，由于由无机缓蚀剂和有机缓蚀剂进行复配而成，所述的无机缓蚀剂的用量占锌电极重量的100-600ppm，所述的有机缓蚀剂的用量占锌电极重量的1-100ppm。利用无机缓蚀剂和有机缓蚀剂的协同作用，提高了锌电极的储存性能，且该复配缓蚀剂成本低廉、耐腐蚀性强、能提高活性物质放电利用率、可代替汞作缓蚀剂。
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。
本发明的用于碱性电池锌电极的代汞缓蚀剂，其较佳的具体实施方式是：
该缓蚀剂由无机缓蚀剂和有机缓蚀剂进行复配而成，所述的无机缓蚀剂的用量占锌电极重量的100-600ppm，所述的有机缓蚀剂的用量占锌电极重量的1-100ppm。
所述的无机缓蚀剂为CaCl2、In(OH)3、柠檬酸钠、Na2SnO3中的一种或两种。
所述的有机缓蚀剂为十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇400、吐温20、十二烷基硫酸钠中的两种或四种。
本发明的用于碱性电池锌电极的代汞缓蚀剂，利用无机缓蚀剂和有机缓蚀剂的协同作用，达到了提高锌电极的储存性能的目的，且该复配缓蚀剂具有成本低廉，耐腐蚀性强和能提高活性物质放电利用率的优点。无毒、环保、价格低廉、缓蚀效果明显，且能提高活性物质利用率。与现有的锌电极中加入无机缓蚀剂和有机缓蚀剂的技术相比，本发明更能有效地减少锌电极的析氢量，提高锌电极的导电性和活性物质的利用率，延长锌电极的储存寿命，更可代替汞作缓蚀剂。
具体实施例一：
电解质溶液用含有少量锌酸盐的38wt%的KOH溶液，所用锌的粒度为200目，纯度为99.995%，每次所测锌的质量为5.0g；测试温度为50±1℃。下述实例均是在以上实验条件下进行的。
向电解液中添加由500ppm的柠檬酸钠，100ppm的聚乙二醇400和吐温20组成的缓蚀剂，锌粉在其中储存15天之后，测得析氢量为0.62ml;锌粉在不含缓蚀剂的空白溶液中，在相同期间内测得析氢量为18.60ml;而含汞6%的锌粉在空白溶液中相同条件下测得析氢量为0.51ml。
用含有上述缓蚀剂的电解液22.4g和46.2g锌粉（含缓蚀剂）制备成锌空气电池负极，继而再制备成76*76*10mm3的方形锌空气电池在测试温度中储存20天后进行放电测试，放电电流为500mA，容量为25.71Ah。不含缓蚀剂的空白锌粉用作锌空气电池负极时经相同条件储存后放电容量为0.31Ah。而含汞6%的锌粉，在不加缓蚀剂的情况下用作电池负极，经过相同条件的储存后以相同的电流放电，容量为27.50Ah。
具体实施例二：
向电解液中添加由150ppm的十二烷基苯磺酸钠和5ppm的吐温20组成的缓蚀剂，向锌粉中添加由600ppmIn(OH)3和Na2SnO3组成的缓蚀剂，锌粉在电解液中储存15天之后，测得析氢量为0.32ml;锌粉在不含缓蚀剂的空白溶液中，在相同期间内测得析氢量为18.60ml;而含汞6%的锌粉在空白溶液中相同条件下测得析氢量为0.51ml。
用含有上述缓蚀剂的电解液22.4g和46.2g锌粉（含缓蚀剂）制备成锌空气电池负极，再继而制备成76*76*10mm3的方形锌空气电池在测试温度中储存20天后进行放电测试，放电电流为500mA，容量为27.89Ah。不含缓蚀剂的空白锌粉用作锌空气电池负极时经相同条件储存后放电容量为0.31Ah。而含汞6%的锌粉，在不加缓蚀剂的情况下用作锌空气电池负极，经过相同条件的储存后以相同的电流放电，容量为27.50Ah。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种用于碱性电池锌电极的代汞缓蚀剂，其特征在于，该缓蚀剂由无机缓蚀剂和有机缓蚀剂进行复配而成，所述的无机缓蚀剂的用量占锌电极重量的100-600ppm，所述的有机缓蚀剂的用量占锌电极重量的1-100ppm。
2.根据权利要求1所述的用于碱性电池锌电极的代汞缓蚀剂，其特征在于，所述的无机缓蚀剂为CaCl2、In(OH)3、柠檬酸钠、Na2SnO3中的一种或两种。
3.根据权利要求1或2所述的用于碱性电池锌电极的代汞缓蚀剂，其特征在于，所述的有机缓蚀剂为十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇400、吐温20、十二烷基硫酸钠中的两种或四种。
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