CN106025284A

CN106025284A - 一种可充电的碱性锌锰电池

Info

Publication number: CN106025284A
Application number: CN201610377268.6A
Authority: CN
Inventors: 卢财鑫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2016-10-12

Abstract

本发明提供一种碱性锌锰电池，其包括正极、负极、隔膜管、负极集流体以及钢壳，所述钢壳的内部设有所述隔膜管以及所述负极集流体，所述负极集流体设于所述隔膜管的上方，所述隔膜管的内部设有所述负极，所述负极集流体通过一集流钉与所述负极相连通，所述隔膜管与所述钢壳之间设有所述正极，所述正极包括电解二氧化锰、石墨粉、电解液及正极添加剂，所述正极添加剂为硫酸钡，所述负极包括锌、KOH、水、聚丙烯酸、负极添加剂，所述负极添加剂为醇类表面活性剂、含镁化合物、含铟化合物、含钙化合物中的至少一种。

Description

一种可充电的碱性锌锰电池

技术领域

本发明涉及锌锰电池，尤其涉及一种可充电的碱性锌锰电池。

背景技术

一般可充电电池的电压均为1.2V，目前太阳能灯具、电动玩具、家用剃毛器、电推理发剪等大量电器产品使用1.2V镍铬电池，大量丢弃的产品对环境保护产生极大压力且在使用过程中存在记忆效应及自放电高，影响使用效果。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种可充电的碱性锌锰电池，以解决现有技术中的问题。

优选的，所述正极添加剂硫酸钡在所述正极中的质量分数为a，所述负极添加剂在所述负极中的质量分数为b，其中a与b的和为4.95％。

优选的，所述负极添加剂在所述负极中总的质量分数为b为0.95％。

优选的，所述正极添加剂硫酸钡在所述正极中的质量分数大于1％且小于等于4％。

优选的，所述负极添加剂中所述醇类表面活性剂占所述负极的质量分数为0.001％～2.0％，所述含铟化合物占所述负极的质量分数为0.001％～2.0％，所述含镁化合物占所述负极的质量分数为0.001％～2.0％，所述含钙化合物占所述负极的质量分数为0.001％～2.0％。

优选的，所述负极添加剂中所述醇类表面活性剂为三乙醇氨、二乙醇氨或乙醇，所述含铟化合物为氧化铟或氢氧化铟，所述含镁化合物为硫酸镁或氧化镁，所述含钙化合物为氧化钙或氢氧化钙。

优选的，所述正极中的电解液为含KOH的水溶液、或含KOH与氧化锌的水溶液。

本发明所述碱性锌锰电池具有以下优点：通过在正极中添加正极添加剂硫酸钡，该正极添加剂由于可增加电池的循环寿命，因而可将普通的碱性锌锰电池变为可充电的碱性锌锰电池；通过在负极中添加负极添加剂，所述负极添加剂为醇类表面活性剂(三乙醇氨、二乙醇氨或乙醇)、含铟化合物(氧化铟或氢氧化铟)、含镁化合物(硫酸镁或氧化镁)、含钙化合物(氧化钙或氢氧化钙)中的至少一种，该负极添加剂由于可增加电池的循环寿命与抑制电池的析气量，因而可将普通的碱性锌锰电池变为可充电的碱性锌锰电池。

所述碱性锌锰电池，既保持了碱性电池之优良性能，又具有可随意充放电的特性。所述碱性锌锰电池可进行推广应用，从而减少普通的电池的废弃，也降低一次性电池对环境造成的污染。

附图说明

图1为本发明所述碱性锌锰电池的结构示意图。

图中，1表示正极；2表示负极；3表示隔膜管；4表示钢壳；5表示负极集流体；51表示集流钉。

具体实施方式

下面将对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方式，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种碱性锌锰电池。请参阅图1，所述碱性锌锰电池包括正,1、负极2、隔膜管3、钢壳4以及负极集流体5。所述钢壳4的内部设有所述隔膜管3以及所述负极集流体5。所述负极集流体5设于所述隔膜管3的上方。所述隔膜管3的内部设有所述负极2。所述负极集流体5通过一集流钉51与所述负极2相连通。所述隔膜管3与所述钢壳4之间设有所述正极1。

所述正极1包括电解二氧化锰、石墨粉、电解液及正极添加剂。所述正极添加剂为硫酸钡。所述正极添加剂硫酸钡在所述正极中的质量分数大于1％且小于等于4％，优选为，2％～3％。

所述正极1中的电解液为含KOH的水溶液、或含KOH与氧化锌的水溶液。

所述负极2包括锌、KOH、水、聚丙烯酸、负极添加剂。所述负极添加剂为醇类表面活性剂、含铟化合物、含镁化合物、含钙化合物中的至少一种。

所述正极添加剂硫酸钡在所述正极中的质量分数为a，所述负极添加剂在所述负极中总的质量分数为b，优选的，a与b的和为4.95％。进一步的，优选的，所述负极添加剂在所述负极中总的质量分数为b为0.95％。

在负极2中，所述醇类表面活性剂具体为三乙醇氨、二乙醇氨或乙醇。所述醇类表面活性剂在负极2中所占的重量百分数为0.001％～2.0％，优选为0.1％-1.5％，更优选为0.2％-1.0％。所述含铟化合物为氧化铟或氢氧化铟。所述含铟化合物在负极2中所占的重量百分数为0.001％～2.0％，优选为0.1％-1.5％，更优选为0.2％-1.0％。所述含镁化合物为硫酸镁或氧化镁。所述含镁化合物在负极2中所占的重量百分数为0.001％～2.0％，优选为0.1％-1.5％，更优选为0.2％-1.0％。所述含钙化合物具体为氧化钙或氢氧化钙。所述含钙化合物在负极2中所占的重量百分数为0.001％～2.0％，优选为0.1％-1.5％，更优选为0.2％-1.0％。

所述钢壳4的材料为302不锈钢或者304不锈钢。所述负极集流体5由负极底、铜针以及密封圈组成。

相较于现有技术，本发明所述碱性锌锰电池具有以下优点：通过在正极中添加正极添加剂硫酸钡，该正极添加剂由于可增加电池的循环寿命，因而可将普通的碱性锌锰电池变为可充电的碱性锌锰电池；通过在负极中添加负极添加剂，所述负极添加剂为醇类表面活性剂(三乙醇氨、二乙醇氨或乙醇)、含铟化合物(氧化铟或氢氧化铟)、含镁化合物(硫酸镁或氧化镁)、含钙化合物(氧化钙或氢氧化钙)中的至少一种，该负极添加剂由于可增加电池的循环寿命与抑制电池的析气量，因而可将普通的碱性锌锰电池变为可充电的碱性锌锰电池。

下面结合具体实施例对本发明的碱性锌锰电池进行说明：

实施例1：

按一次碱性锌锰电池的生产工艺，按照表1a的添加剂的组分进行制备AA电池。为了对比需要，还提供对比例1至对比例3。

各组的不同试验电池按以下测试方式测试：放电电流按100mA恒流，终止电压为0.9V，充电方式为充电电流120mA、12h，终止压电为1.7V参数设置。

表1a为实施例1各实验组及对比例1～3的正极添加剂以及负极添加剂的组分及比例。表1b为实施例1及对比例1～3各电池不同循环次数后的气体析出量。表1c为实施例1及对比例1～3各电池在第25次和第50次放电后的平均放电容量(取每组试验的9个电池的平均值)。

表1a实施例1及对比例1～3的正极添加剂以及负极添加剂的组分及比例

表1b：实施例1及对比例1～3的电池不同循环次数后的气体析出量

表1c：实施例1及对比例1～3的电池在第25次和第50次放电后的平均放电容量

从表1a和1b可见，相对于对比例1～3而言，试验1及2的电池循环后电池气体析出量较低。相对于对比例1而言，对比例3、试验1及2中当负极中采用负极添加剂后，在第10次循环后电池气体析出量有至少50％的降低，在第25次循环后电池析气量有至少85％的降低，在第50次循环后电池析气量有至少90％的降低。现有技术中电池的密封部件仅能承受有限的压力，当电池内部产生的气体达到一定的气压后，密封圈的防爆阀会打开，即电池漏液。电池漏液不仅造成电池死电，而且会腐蚀用电器具，甚至严重的会造成人身伤害。而本申请实施例1试验1及2通过在电池负极中采用负极添加剂后，可抑制了电池在循环使用过程中气体的产生量，从而提高电池的使用安全性，避免了电池漏液。

从表1c可见，对比例2单独添加正极添加剂，电池是可充电的，但性能劣于对比例1。而对比例3表明当电池中不使用正极添加剂，而仅使用负极添加剂之后，电池可实现充电，但性能下降明显。试验1和2表明，同时采用正极添加剂以及负极添加剂之后，电池的循环性能明显上升。

实施例2

按与实施例1相同的制备方法制备AA可充碱性锌锰电池，不同之处在于，正极添加剂以及负极添加剂的添加比例，具体如表2a所示。

表2b为实施例2各电池不同循环次数后的气体析出量(取每组试验的9个电池的平均值)。

表2c为实施例2各电池在第25次和第50次循环放电后的平均放电容量(取每组试验的9个电池的平均值)。

表2a实施例2各电池正极添加剂、负极添加剂的比例

表2b实施例2各电池不同循环次数后的气体析出量

表2c：实施例2各电池在第25次和第50次放电后的平均放电容量

从表2a和表2b可看出，随着负极添加剂的总量的增加，电池在使用过程中的气体量是减少的，但当超过一定总含量0.95％后，就没有明显效果。

从表2c可见，当电池中正极添加剂与负极添加剂的总含量为4.95％时，电池的安全性能与循环均达到最佳，且容量有2％-5％的提升。

由以上测试结果可见，相对于现有技术，实施例2通过添加不同比例的正极添加剂以及负极添加剂，所得到的碱性锌锰电池具有可循环充电的性能的同时且具有较高的安全性。

同样地，对于同结构、不同尺寸的AAA、C、D、LR61等可充碱性锌锰电池也适用。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种碱性锌锰电池，其包括正极、负极、隔膜管、负极集流体以及钢壳，所述钢壳的内部设有所述隔膜管以及所述负极集流体，所述负极集流体设于所述隔膜管的上方，所述隔膜管的内部设有所述负极，所述负极集流体通过一集流钉与所述负极相连通，所述隔膜管与所述钢壳之间设有所述正极，其特征在于，所述正极包括电解二氧化锰、石墨粉、电解液及正极添加剂，所述正极添加剂为硫酸钡，所述负极包括锌、KOH、水、聚丙烯酸、负极添加剂，所述负极添加剂为醇类表面活性剂、含镁化合物、含铟化合物、含钙化合物中的至少一种。

2.一种如权利要求1所述的碱性锌锰电池，其特征在于，所述正极添加剂硫酸钡在所述正极中的质量分数为a，所述负极添加剂在所述负极中总的质量分数为b，其中a与b的和为4.95％。

3.一种如权利要求2所述的碱性锌锰电池，其特征在于，所述负极添加剂在所述负极中总的质量分数为b为0.95％。

4.一种如权利要求1所述的碱性锌锰电池，其特征在于，所述正极添加剂硫酸钡在所述正极中的质量分数大于1％且小于等于4％。

5.一种如权利要求1所述的碱性锌锰电池，其特征在于，所述负极添加剂中所述醇类表面活性剂占所述负极的质量分数为0.001％～2.0％，所述含镁化合物占所述负极的质量分数为0.001％～2.0％，所述含铟化合物占所述负极的质量分数为0.001％～2.0％，所述含钙化合物占所述负极的质量分数为0.001％～2.0％。

6.一种如权利要求1所述的碱性锌锰电池，其特征在于，所述负极添加剂中所述醇类表面活性剂为三乙醇氨、二乙醇氨或乙醇，所述含铟化合物为氧化铟或氢氧化铟，所述含镁化合物为硫酸镁或氧化镁，所述含钙化合物为氧化钙或氢氧化钙。

7.一种如权利要求1所述的碱性锌锰电池，其特征在于，所述正极中的电解液为含KOH的水溶液、或含KOH与氧化锌的水溶液。