CN106654162B - 负极体包覆防漏膜的锌锰干电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种符合环保要求、防漏性能优越、成本相对较低的无铅无镉无汞锌锰干电池及其制造方法。该电池包括:位于所述电池中部的碳精棒、围绕碳精棒的碳粉柱、包覆在碳粉柱外表面的浆纸以及设置在浆纸外表面的负极体,其特征在于:在所述负极体的外表面包覆有一层或多层不溶于水且耐酸性电解液腐蚀的防漏膜。

Description

负极体包覆防漏膜的锌锰干电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种干电池,更具体地,涉及一种负极体包覆防漏膜的无铅无镉无汞锌锰干电池。此外,本发明还涉及一种制造该电池的方法。
背景技术
锌锰电池发展至今,已有100多年的历史,其特点是使用方便,价格低廉,至今仍是一次性电池中产量最大、使用最广泛的电池。但锌锰电池材料中的铅、汞、镉等有害物质对人体和环境都是有害的,人们越来越重视解决这些有害物质带来的不利影响。在环境保护意识逐渐增强的今天,人们对电池的环保要求也越来越高,使电池工业朝着绿色环保方向迈进。因而,人们首先是取消了汞在电池中的使用,并随着环保意识的不断增强,在电池中也逐渐取消了镉的使用,进而限制并取消铅的使用。
众所周知,汞在电池中起减缓锌皮腐蚀、抑制氢气产生的作用;镉起着增加锌的强度、抑制腐蚀的作用;而铅的作用则是增加锌的延展性、方便机械加工及成型、以及缓蚀和抑制氢气的产生。
因此,需要使用其它物质来代替被取消使用的汞、镉和铅。在现有技术中,加入铟、铋、铝以及稀土合金可以部分代替上述金属的使用,但不能完全达到替代的作用。原因在于,加入铟、铋、铝以及稀土合金使得作为电池负极的锌筒在加工时厚度产生不均匀的现象,锌筒表面出现较大的龟裂纹,导致电池在放电时容易产生腐蚀穿孔,从而产生漏液。因而电池制造者不得不用加厚锌筒壁厚的方法来防止电池放电过程因腐蚀穿孔而产生的漏液。
但是,用加厚锌筒壁厚的方法来提高电池的防漏性能,一方面会占用电池的内部空间,另一方面会增加电池成本,使得电池的性价比降低。
发明内容
因此,本发明要解决的一个技术问题是:提供一种符合环保要求、防漏性能优越、成本相对较低的无铅无镉无汞电池。
在一个实施方式中,本发明涉及一种锌锰干电池,其包括负极体,其特征在于:在所述负极体的外表面包覆有一层或多层不溶于水且耐酸性电解液腐蚀的防漏膜。
在一个方面,所述防漏膜的内表面附着不溶于水且在常温下不干结的胶粘剂。
在一个方面,本发明的锌锰干电池进一步包括位于所述电池中部的碳精棒、围绕所述碳精棒的碳粉柱和包覆在所述碳粉柱外表面的浆纸,并且所述负极体设置在所述浆纸的外表面。
在一个方面,所述防漏膜选自由纳米氧化锆-聚乙烯、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二脂树脂B型(PET)和聚四氟乙烯组成的组,优选纳米氧化锆-聚乙烯。
在一个方面,所述防漏膜是一种防水涂料,所述涂料的成分选自由纳米氧化锆-聚乙烯、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二脂树脂B型(PET)的热熔液、环氧树脂、聚四氟乙烯、酚醛、聚酰胺、氯磺化聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲脂组成的组,优选纳米氧化锆-聚乙烯。
在一个方面,所述防漏膜的高度是40~52mm,宽度为负极体的圆周长度加1~5mm,且厚度是0.05~1mm。在进一步的方面,所述防漏膜的厚度是0.07~0.15mm。在进一步的方面,所述防漏膜的高度是40~52mm,且厚度是0.01~0.5mm。在进一步的方面,所述防漏膜的厚度是0.02~0.10mm。
在一个方面,所述负极体以重量计包含至少99.95%的锌、0.0005-0.0015%的镁以及不多于0.05%的铟、铋、铝或稀土合金。
在一个方面,所述负极体为圆柱体形状的杯体,并且杯体的直径是30.20~30.50mm,杯体的高度是49.5~55.5mm,杯体的壁厚为0.35~0.45mm,杯体的底部厚度是0.50~0.70mm。
在一个方面,所述碳粉柱以重量计包含40~50%的二氧化锰、10~20%的碳及25~35%的水,且重量为45~65g。
在一个方面,本发明的电池还包括:设置在所述碳粉柱上方的压粉纸圈、设置在所述碳精棒和所述碳粉柱下方的纸杯、以及设置在所述防漏膜外表面的聚氯乙烯套。在进一步的方面,本发明的电池还包括:设置在电池底部的底帽、位于电池底部边缘的底垫圈、围绕所述碳精棒设置在所述压粉纸圈上方的胶塞、位于所述胶塞和所述碳精棒上部的顶帽、位于所述顶帽顶部边缘的垫圈以及位于整个电池最外侧的铁壳。
在一个方面,本发明的电池为无铅无镉无汞的锌锰干电池。
在一个实施方式中,本发明提供一种制造本发明的电池的方法,其包括步骤:a)在负极体的外侧面包覆一层或多层不溶于水且耐酸性电解液腐蚀的防漏膜。
在一个方面,本发明的方法进一步包括步骤:b)在负极体内侧装入浆纸,从负极体上部插入纸杯;c)装入碳粉柱、在碳粉柱的上表面压上压粉纸圈、并将碳精棒垂直插入碳粉柱的中部;以及d)在碳精棒上部及负极体的口部涂上密封剂后,插入胶塞并压紧。在一个方面,步骤a)在步骤b)之前进行或在步骤d)之后进行。
在一个方面,所述在负极体的外侧面包覆防漏膜是将所述防漏膜粘贴在所述负极体的外侧面。
在一个方面,所述将所述防漏膜粘贴在所述负极体的外侧面是通过附着于防漏膜的内表面的不溶于水且在常温下不干结的胶粘剂进行。
在一个方面,本发明的方法还包括以下步骤:e)在所述防漏膜的外表面套上聚氯乙烯套管,所述聚氯乙烯套管同时包覆负极体和胶塞;f)从聚氯乙烯套管的底部放入底帽及底垫圈,通过热收缩炉进行收缩;g)在碳精棒的头部压入顶帽,并在顶帽的顶部边缘放置垫圈;以及h)在电池的最外侧套上铁壳,并封口形成电池。
本发明的电池由于在电池的负极体包覆了防漏膜,在负极体表面形成了一层保护膜,因而即使电池在使用时因反应导致负极体自溶而变薄并产生一定的气体,也能对负极体变薄的部分起到保护作用,从而内部的气体和液体不会冲破负极体而产生泄漏。
附图说明
通过附图以及下面的描述,可以更好地理解本实用新型的技术方案,其中:
图1是根据本发明示例性实施方式的无铅无镉无汞的锌锰干电池的部分截面图。
附图标记说明
1-垫圈 2-顶帽 3-胶塞 4-压粉纸圈 5-碳粉柱 6-铁壳 7-聚氯乙烯套 8-防漏膜9-碳精棒 10-浆纸 11-纸杯 12-负极体 13-底帽 14-底垫圈
具体实施方式
如图1所示,本发明的负极体包覆防漏膜的一个示例性电池包括:位于电池中部的碳精棒9、围绕碳精棒9的碳粉柱5、包覆在碳粉柱5外表面的浆纸10、设置在碳粉柱5上方的压粉纸圈4、设置在碳精棒9和碳粉柱5下方的纸杯11、设置在浆纸外表面的负极体12、包覆在负极体12外表面的防漏膜8、以及设置在防漏膜8外表面的聚氯乙烯套7。
本发明的负极体包覆防漏膜的电池还可包括:设置在电池底部的底帽13、位于电池底部边缘的底垫圈14、围绕碳精棒9设置在压粉纸圈上方的胶塞3、位于胶塞3和碳精棒9上部的顶帽2、位于顶帽2顶部边缘的垫圈1以及位于整个电池最外侧的铁壳6。
如本文所使用,术语“防漏膜”或“聚能防漏膜”可以是一种不溶于水且耐酸性电解液腐蚀的薄膜或可以通过成分为不溶于水且耐酸性电解液腐蚀的材料的防水涂料形成。
在一个实施方式中,防漏膜8可以是纳米氧化锆-聚乙烯、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二脂树脂B型(PET)或聚四氟乙烯薄膜,优选纳米氧化锆-聚乙烯。在一个实施方式中,防漏膜8的内表面附着不溶于水及常温下不干结的胶粘剂。该胶粘剂可以选自但不限于由环氧树脂、聚乙烯醚、聚硫橡胶和聚氨脂构成的组。
对于R20型电池而言,防漏膜8的高度大约是40~52mm,宽度为负极体12的圆周长度加1~5mm,且厚度大约是0.05~1mm,例如厚度为0.07~0.15mm。实施例1、实施例3及实施例5给出了所述防漏膜8的示例性例子。
可选地,防漏膜8也可以是一种防水涂料,涂料的成分可以是纳米氧化锆-聚乙烯、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二脂树脂B型(PET)的热熔液、聚四氟乙烯、酚醛、聚酰胺、氯磺化聚乙烯或聚甲基丙烯酸甲脂,也可以是环氧树脂,优选纳米氧化锆-聚乙烯。该涂料可均匀地涂覆在负极体12的外表面,形成一层均匀的防水薄膜。对于R20型电池而言,防漏膜8的高度大约是40~52mm,厚度大约是0.01~0.5mm,例如厚度为0.02~0.10mm。实施例2、实施例4及实施例6给出了所述防漏膜8的示例性例子。
防漏膜8可以先粘贴在负极体12的外侧面上,或者防漏膜8涂刷有胶粘剂的内侧面紧贴负极体12的外表面,或者防漏膜8先涂覆在负极体12的外侧面上。在优选的实施方式中,防漏膜8与负极体12之间尽量紧贴,不留空隙或气泡。实施例1-6提供了示例性描述。
可选地,防漏膜8也可以在负极体12与其他部件例如浆纸10、纸杯11、碳粉柱5、压粉纸圈4、碳精棒9以及胶塞3装配紧密后再粘贴上或涂覆上负极体12。实施例7-12提供了示例性描述。
在一个实施方式中,本发明的锌锰干电池以重量计可包含26%的二氧化锰、18%的锌、15%的碳及8%的氯化锌。
负极体12的材质可以是纯度为99.995%(以重量计)锌和0.0005-0.0015%的镁,不添加铅和镉,但可以添加不多于0.05%(以重量计)的铟、铋、铝或稀土合金。负极体12可以是呈任何适宜形式例如圆柱体形状的杯体。对于R20型电池而言,杯体的直径大约是30.20~30.50mm,杯体的高度大约是49.5~55.5mm。
碳粉柱5以重量计可包含40~50%的二氧化锰、10~20%的碳及25~35%的水。在一个方面中,碳粉柱5的重量大约为45~65g。
作为变形,本发明的无汞无镉无铅锌锰干电池也可以制作成其他类型的电池,例如R1型、R6型、R14型、R03型等电池。因此,负极体、防漏膜等部件能够根据需要制作的电池的型号调整为合适的尺寸。
下文将详细描述制造本发明的负极体包覆防漏膜的电池的方法的具体实施例。
实施例
除非另外说明,以下实施例所用的材料均可商购获得或可通过本领域常规技术制备。
实施例1
在进行电池装配工序前,先在负极体12的外侧面粘贴一层防漏膜8。该防漏膜8是纳米氧化锆-聚乙烯,其内表面涂有环氧树脂胶粘剂。对于R20型电池而言,该防漏膜8的高度是48mm,宽度是104mm,厚度是0.08mm。防漏膜8的涂有胶粘剂的内侧面紧贴负极体12的外表面,不留空隙或气泡,以避免不利地影响防漏效果。
粘贴好防漏膜8后,在负极体12内侧放入浆纸10,并从负极体12上部插入纸杯11,然后再装入碳粉柱5。碳粉柱5包含45%的二氧化锰、15%的碳及28%的水(以重量计),并且重量为60g。在碳粉柱5的上表面放入压粉纸圈4,并将碳精棒9垂直插入碳粉柱5的中部,并在压粉纸圈4的上表面加压,使碳粉柱5与浆纸10及纸杯11彼此紧贴。在碳精棒9上部及负极体12的口部涂上适量的沥青或环氧树脂密封剂后,插入胶塞3并压紧。
在粘贴上防漏膜8的负极体12的外表面套上聚氯乙烯套管7,聚氯乙烯套管7同时包覆负极体12和胶塞3。从聚氯乙烯套管7的底部放入底帽13及底垫圈14,然后通过热收缩炉进行收缩,再在碳精棒9的头部压入顶帽2,并在顶帽2的顶部边缘放置垫圈1,最后套上铁壳6,并通过封口机封口成为一个完整的电池。
实施例2
在进行电池装配工序前,先在负极体12的外侧面均匀涂上一层防水涂料,形成一层均匀的防水薄膜(防漏膜8)。涂料的成分是纳米氧化锆-聚乙烯的热熔液。对于R20型电池而言,防漏膜8的高度是48mm,厚度是0.08mm。涂料要均匀地涂覆在负极体12的外表面,最好每个位置都能涂覆2次或更多次,尽量不留有空隙或气泡,以避免不利地影响防漏效果。
涂好防漏膜8后,在负极体12内侧放入浆纸10,并从上部插入纸杯11,然后再装入碳粉柱5。碳粉柱包含45%的二氧化锰、15%的碳及28%的水(以重量计),并且重量为60g。在碳粉柱5的上表面放入压粉纸圈4,并将碳精棒9垂直插入碳粉柱5的中部,并在压粉纸圈4的上表面加压,使碳粉柱5与浆纸10及纸杯11彼此紧贴。在碳精棒9上部及负极体12的口部涂上适量的沥青或环氧树脂密封剂后,插入胶塞3并压紧。
在涂覆了防漏膜8的负极体12的外表面套上聚氯乙烯套管7,聚氯乙烯套管7同时包覆负极体12和胶塞3。从聚氯乙烯套管7的底部放入底帽13及底垫圈14,然后通过热收缩炉进行收缩,再在碳精棒9的头部压入顶帽2,并在顶帽2的顶部边缘放置垫圈1,最后套上铁壳6,并通过封口机封口成为一个完整的电池。
实施例3
在进行电池装配工序前,先在负极体12的外侧面粘贴一层聚能防漏膜8。该聚能防漏膜8是聚氯乙烯(PVC),其内表面涂有环氧树脂胶粘剂。对于R20型电池而言,该防漏膜8的高度是48mm,宽度是104mm,厚度是0.08mm。防漏膜8的涂有胶粘剂的内侧面紧贴负极体12的外表面,不留空隙或气泡,以避免不利地影响防漏效果。
粘贴好防漏膜8后,在负极体12内侧放入浆纸10,并从负极体12上部插入纸杯11,然后再装入碳粉柱5。碳粉柱5包含45%的二氧化锰、15%的碳及28%的水(以重量计),并且重量为60g。在碳粉柱5的上表面放入压粉纸圈4,并将碳精棒9垂直插入碳粉柱5的中部,并在压粉纸圈4的上表面加压,使碳粉柱5与浆纸10及纸杯11彼此紧贴。在碳精棒9上部及负极体12的口部涂上适量的沥青或环氧树脂密封剂后,插入胶塞3并压紧。
在粘贴上防漏膜8的负极体12的外表面套上聚氯乙烯套管7,聚氯乙烯套管7同时包覆负极体12和胶塞3。从聚氯乙烯套管7的底部放入底帽13及底垫圈14,然后通过热收缩炉进行收缩,再在碳精棒9的头部压入顶帽2,并在顶帽2的顶部边缘放置垫圈1,最后套上铁壳6,并通过封口机封口成为一个完整的电池。
实施例4
在进行电池装配工序前,先在负极体12的外侧面均匀涂上一层防水涂料,形成一层均匀的防水薄膜(防漏膜8)。涂料的成分是聚氯乙烯(PVC)的热熔液。对于R20型电池而言,防漏膜8的高度是48mm,厚度是0.08mm。涂料要均匀地涂覆在负极体12的外表面,最好每个位置都能涂覆2次或更多次,尽量不留有空隙或气泡,以避免不利地影响防漏效果。
涂好防漏膜8后,在负极体12内侧放入浆纸10,并从上部插入纸杯11,然后再装入碳粉柱5。碳粉柱包含45%的二氧化锰、15%的碳及28%的水(以重量计),并且重量为60g。在碳粉柱5的上表面放入压粉纸圈4,并将碳精棒9垂直插入碳粉柱5的中部,并在压粉纸圈4的上表面加压,使碳粉柱5与浆纸10及纸杯11彼此紧贴。在碳精棒9上部及负极体12的口部涂上适量的沥青或环氧树脂密封剂后,插入胶塞3并压紧。
在涂覆了防漏膜8的负极体12的外表面套上聚氯乙烯套管7,聚氯乙烯套管7同时包覆负极体12和胶塞3。从聚氯乙烯套管7的底部放入底帽13及底垫圈14,然后通过热收缩炉进行收缩,再在碳精棒9的头部压入顶帽2,并在顶帽2的顶部边缘放置垫圈1,最后套上铁壳6,并通过封口机封口成为一个完整的电池。
实施例5
在进行电池装配工序前,先在负极体12的外侧面粘贴一层聚能防漏膜8。该聚能防漏膜8是聚乙烯(PE),其内表面涂有环氧树脂胶粘剂。对于R20型电池而言,该防漏膜8的高度是48mm,宽度是104mm,厚度是0.08mm。防漏膜8的涂有胶粘剂的内侧面紧贴负极体12的外表面,不留空隙或气泡,以避免不利地影响防漏效果。
粘贴好防漏膜8后,在负极体12内侧放入浆纸10,并从负极体12上部插入纸杯11,然后再装入碳粉柱5。碳粉柱5包含45%的二氧化锰、15%的碳及28%的水(以重量计),并且重量为60g。在碳粉柱5的上表面放入压粉纸圈4,并将碳精棒9垂直插入碳粉柱5的中部,并在压粉纸圈4的上表面加压,使碳粉柱5与浆纸10及纸杯11彼此紧贴。在碳精棒9上部及负极体12的口部涂上适量的沥青或环氧树脂密封剂后,插入胶塞3并压紧。
在粘贴上防漏膜8的负极体12的外表面套上聚氯乙烯套管7,聚氯乙烯套管7同时包覆负极体12和胶塞3。从聚氯乙烯套管7的底部放入底帽13及底垫圈14,然后通过热收缩炉进行收缩,再在碳精棒9的头部压入顶帽2,并在顶帽2的顶部边缘放置垫圈1,最后套上铁壳6,并通过封口机封口成为一个完整的电池。
实施例6
在进行电池装配工序前,先在负极体12的外侧面均匀涂上一层防水涂料,形成一层均匀的防水薄膜(防漏膜8)。涂料的成分是聚乙烯(PE)的热熔液。对于R20型电池而言,防漏膜8的高度是48mm,厚度是0.08mm。涂料要均匀地涂覆在负极体12的外表面,最好每个位置都能涂覆2次或更多次,尽量不留有空隙或气泡,以避免不利地会影响防漏效果。
涂好防漏膜8后,在负极体12内侧放入浆纸10,并从上部插入纸杯11,然后再装入碳粉柱5。碳粉柱包含45%的二氧化锰、15%的碳及28%的水(以重量计),并且重量为60g。在碳粉柱5的上表面放入压粉纸圈4,并将碳精棒9垂直插入碳粉柱5的中部,并在压粉纸圈4的上表面加压,使碳粉柱5与浆纸10及纸杯11彼此紧贴。在碳精棒9上部及负极体12的口部涂上适量的沥青或环氧树脂密封剂后,插入胶塞3并压紧。
在涂覆了防漏膜8的负极体12的外表面套上聚氯乙烯套管7,聚氯乙烯套管7同时包覆负极体12和胶塞3。从聚氯乙烯套管7的底部放入底帽13及底垫圈14,然后通过热收缩炉进行收缩,再在碳精棒9的头部压入顶帽2,并在顶帽2的顶部边缘放置垫圈1,最后套上铁壳6,并通过封口机封口成为一个完整的电池。
实施例7
先在负极体12内侧放入浆纸10,并从上部插入纸杯11,然后再装入碳粉柱5。碳粉柱5包含45%的二氧化锰、15%的碳及28%的水(以重量计),并且重量为60g。在碳粉柱5的上表面放入压粉纸圈4,并将碳精棒9垂直插入碳粉柱5的中部,并在压粉纸圈4表面加压,使碳粉柱5与浆纸10及纸杯11彼此紧贴。在碳精棒9上部及负极体12的口部涂上适量的沥青或环氧树脂密封剂后,插入胶塞3并压紧。
完成上述工序后,在负极体12的外侧面粘贴上一层防漏膜8。该防漏膜是纳米氧化锆-聚乙烯,其内表面涂有环氧树脂胶粘剂。对于R20型电池而言,该防漏膜8的高度是48mm,宽度是104mm,厚度0.08mm。防漏膜8的涂有胶粘剂的内侧面紧贴负极体12的外表面,不留空隙或气泡,以避免不利地影响防漏效果。
在粘贴好防漏膜8的负极体12的外表面套上聚氯乙烯套管7,聚氯乙烯套管7同时包覆负极体12和胶塞3。从聚氯乙烯套管7的底部放入底帽13及底垫圈14,然后通过热收缩炉进行收缩,再在碳精棒9的头部压入顶帽2,并在顶帽2的顶部边缘放置垫圈1,最后套上铁壳6,并通过封口机封口成为一个完整的电池。
实施例8
先在负极体12内侧放入浆纸10,并从上部插入纸杯11,然后再装入碳粉柱5。碳粉柱5包含45%的二氧化锰、15%的碳及28%的水(以重量计),并且重量为60g。在碳粉柱5的上表面放入压粉纸圈4,并将碳精棒9垂直插入碳粉柱5的中部,并在压粉纸圈4表面加压,使碳粉柱5与浆纸10及纸杯11彼此紧贴。在碳精棒9上部及负极体12的口部涂上适量的沥青或环氧树脂密封剂后,插入胶塞3并压紧。
在完成上述工序后,在负极体12的外侧面均匀涂上一层防水涂料,形成一层均匀的防水薄膜(防漏膜8)。涂料的成分是纳米氧化锆-聚乙烯的热溶液。对于R20型电池而言,防漏膜8的高度是48mm,厚度是0.08mm。涂料要均匀地涂覆在负极体12的外表面,最好每个位置都能涂覆2次或更多次,尽量不留有空隙或气泡,以避免不利地影响防漏效果。
在涂覆了防漏膜8的负极体12的外表面套上聚氯乙烯套管7,聚氯乙烯套管7同时包覆负极体12和胶塞3。从聚氯乙烯套管7的底部放入底帽13及底垫圈14,然后通过热收缩炉进行收缩,再在碳精棒9的头部压入顶帽2,并在顶帽2的顶部边缘放置垫圈1,最后套上铁壳6,并通过封口机封口成为一个完整的电池。
实施例9
先在负极体12内侧放入浆纸10,并从上部插入纸杯11,然后再装入碳粉柱5。碳粉柱5包含45%的二氧化锰、15%的碳及28%的水(以重量计),并且重量为60g。在碳粉柱5的上表面放入压粉纸圈4,并将碳精棒9垂直插入碳粉柱5的中部,并在压粉纸圈4表面加压,使碳粉柱5与浆纸10及纸杯11彼此紧贴。在碳精棒9上部及负极体12的口部涂上适量的沥青或环氧树脂密封剂后,插入胶塞3并压紧。
完成上述工序后,在负极体12的外侧面粘贴上一层防漏膜8。该防漏膜是聚氯乙烯(PVC),其内表面涂有环氧树脂胶粘剂。对于R20型电池而言,该防漏膜8的高度是48mm,宽度是104mm,厚度0.08mm。防漏膜8的涂有胶粘剂的内侧面紧贴负极体12的外表面,不留空隙或气泡,以避免不利地影响防漏效果。
在粘贴好防漏膜8的负极体12的外表面套上聚氯乙烯套管7,聚氯乙烯套管7同时包覆负极体12和胶塞3。从聚氯乙烯套管7的底部放入底帽13及底垫圈14,然后通过热收缩炉进行收缩,再在碳精棒9的头部压入顶帽2,并在顶帽2的顶部边缘放置垫圈1,最后套上铁壳6,并通过封口机封口成为一个完整的电池。
实施例10
先在负极体12内侧放入浆纸10,并从上部插入纸杯11,然后再装入碳粉柱5。碳粉柱5包含45%的二氧化锰、15%的碳及28%的水(以重量计),并且重量为60g。在碳粉柱5的上表面放入压粉纸圈4,并将碳精棒9垂直插入碳粉柱5的中部,并在压粉纸圈4表面加压,使碳粉柱5与浆纸10及纸杯11彼此紧贴。在碳精棒9上部及负极体12的口部涂上适量的沥青或环氧树脂密封剂后,插入胶塞3并压紧。
在完成上述工序后,在负极体12的外侧面均匀涂上一层防水涂料,形成一层均匀的防水薄膜(防漏膜8)。涂料的成分是聚氯乙烯(PVC)的热熔液。对于R20型电池而言,防漏膜8的高度是48mm,厚度是0.08mm。涂料要均匀地涂覆在负极体12的外表面,最好每个位置都能涂覆2次或更多次,尽量不留有空隙或气泡,以避免不利地影响防漏效果。
在涂覆了防漏膜8的负极体12的外表面套上聚氯乙烯套管7,聚氯乙烯套管7同时包覆负极体12和胶塞3。从聚氯乙烯套管7的底部放入底帽13及底垫圈14,然后通过热收缩炉进行收缩,再在碳精棒9的头部压入顶帽2,并在顶帽2的顶部边缘放置垫圈1,最后套上铁壳6,并通过封口机封口成为一个完整的电池。
实施例11
先在负极体12内侧放入浆纸10,并从上部插入纸杯11,然后再装入碳粉柱5。碳粉柱5包含45%的二氧化锰、15%的碳及28%的水(以重量计),并且重量为60g。在碳粉柱5的上表面放入压粉纸圈4,并将碳精棒9垂直插入碳粉柱5的中部,并在压粉纸圈4表面加压,使碳粉柱5与浆纸10及纸杯11彼此紧贴。在碳精棒9上部及负极体12的口部涂上适量的沥青或环氧树脂密封剂后,插入胶塞3并压紧。
完成上述工序后,在负极体12的外侧面粘贴上一层防漏膜8。该防漏膜是聚乙烯(PE),其内表面涂有环氧树脂胶粘剂。对于R20型电池而言,该防漏膜8的高度是48mm,宽度是104mm,厚度0.08mm。防漏膜8的涂有胶粘剂的内侧面紧贴负极体12的外表面,不留空隙或气泡,以避免不利地影响防漏效果。
在粘贴好防漏膜8的负极体12的外表面套上聚氯乙烯套管7,聚氯乙烯套管7同时包覆负极体12和胶塞3。从聚氯乙烯套管7的底部放入底帽13及底垫圈14,然后通过热收缩炉进行收缩,再在碳精棒9的头部压入顶帽2,并在顶帽2的顶部边缘放置垫圈1,最后套上铁壳6,并通过封口机封口成为一个完整的电池。
实施例12
先在负极体12内侧放入浆纸10,并从上部插入纸杯11,然后再装入碳粉柱5。碳粉柱5包含45%的二氧化锰、15%的碳及28%的水(以重量计),并且重量为60g。在碳粉柱5的上表面放入压粉纸圈4,并将碳精棒9垂直插入碳粉柱5的中部,并在压粉纸圈4表面加压,使碳粉柱5与浆纸10及纸杯11彼此紧贴。在碳精棒9上部及负极体12的口部涂上适量的沥青或环氧树脂密封剂后,插入胶塞3并压紧。
在完成上述工序后,在负极体12的外侧面均匀涂上一层防水涂料,形成一层均匀的防水薄膜(防漏膜8)。涂料的成分是聚乙烯(PE)的热熔液。对于R20型电池而言,防漏膜8的高度是48mm,厚度是0.08mm。涂料要均匀地涂覆在负极体12的外表面,最好每个位置都能涂覆2次或更多次,尽量不留有空隙或气泡,以避免不利地影响防漏效果。
在涂覆了防漏膜8的负极体12的外表面套上聚氯乙烯套管7,聚氯乙烯套管7同时包覆负极体12和胶塞3。从聚氯乙烯套管7的底部放入底帽13及底垫圈14,然后通过热收缩炉进行收缩,再在碳精棒9的头部压入顶帽2,并在顶帽2的顶部边缘放置垫圈1,最后套上铁壳6,并通过封口机封口成为一个完整的电池。
比较例1(无防漏膜)
负极体的材质和尺寸与上述实施例相同,区别在于该比较例中不包覆或涂覆防漏膜8,下文将详细阐述其制作方法。
先在负极体12内侧放入浆纸10,并从上部插入纸杯11,然后再装入碳粉柱5。碳粉柱5包含45%的二氧化锰、15%的碳及28%的水(以重量计),并且重量为60g。在碳粉柱5的上表面放入压粉纸圈4,并将碳精棒9垂直插入碳粉柱5的中部,并在压粉纸圈4表面加压,使碳粉柱5与浆纸10及纸杯11彼此紧贴。在碳精棒9上部及负极体12的口部涂上适量的沥青或环氧树脂密封剂后,插入胶塞3并压紧。
在负极体12的外表面套上聚氯乙烯套管7,聚氯乙烯套管7同时包覆负极体12和胶塞3。从聚氯乙烯套管7的底部放入底帽13及底垫圈14,然后通过热收缩炉进行收缩,再在碳精棒9的头部压入顶帽2,并在顶帽2的顶部边缘放置垫圈1,最后套上铁壳6,并通过封口机封口成为一个完整的电池。
结果比较(实施例1-12和比较例1)
取上述实施例1-12所制成R20型无汞无镉无铅锌锰干电池,用2.2Ω电阻连续放电测试其防漏性能,并在相同条件下与比较例1制成的R20型无汞无镉无铅锌锰干电池作比较,结果如下表1和表2所示:
Figure BDA0000836879850000151
表1
Figure BDA0000836879850000152
Figure BDA0000836879850000161
表2
从上述表1及表2的实验比较结果可见,本发明的实施例1-12所制成的R20型无汞无镉无铅锌锰干电池,在2.2Ω电阻连续放电测试中其防漏性能明显优于比较例1制成的R20型无汞无镉无铅锌锰干电池,并且本发明的电池经过长期的放电测试仍然能够保持良好的防漏性能。其原因在于本发明的无铅无汞无镉电池的负极体上包覆或涂覆了一层防漏膜,在负极体表面形成了一层保护膜,因而即使电池在使用时因反应导致负极体自溶而变薄并产生一定的气体,该保护膜也能对负极体变薄的部分起到保护作用,从而内部的气体和液体不会冲破负极体而产生泄漏。因而,本发明实现了一种不含汞、镉、铅的符合环保要求,防漏性能优越,成本相对较低的锌锰干电池。
从表1实验比较结果可见,本发明的实施例1-6所制成的R20型无铅无汞无镉电池负极体上包覆了防漏膜,不论是粘贴或是涂覆纳米氧化锆-聚乙烯防漏膜、或是粘贴或涂覆聚氯乙烯(PVC)防漏膜、或是粘贴或涂覆聚乙烯(PE)防漏膜,均获得类似的防漏性能,在长期放电测试下其防漏性能均远远优于比较例1所制成的R20型无铅无汞无镉电池。
再表1及表2还可以看出,实施例1-6所制成的R20型无铅无汞无镉电池与实施例7-12所制成的R20型无铅无汞无镉电池相比较,在进行电池装配工序中,不论是先在负极体12的外侧面粘贴或涂覆由纳米氧化锆-聚乙烯、聚氯乙烯(PVC)或聚乙烯(PE)制成的防漏膜(实施例1-6),或在负极体12与其他部件例如浆纸10、纸杯11、碳粉柱5、压粉纸圈4、碳精棒9以及胶塞3装配紧密后再粘贴或涂覆纳米氧化锆-聚乙烯、聚氯乙烯(PVC)或聚乙烯(PE)防漏膜(实施例7-12),其均获得类似的防漏性能,且在长期放电测试下其防漏性均远远优于比较例1所制成的R20型无铅无汞无镉电池。
下文将进一步描述负极体包覆不同厚度的防漏膜的实施例(实施例13和14)、将本发明的防漏膜应用于传统含铅的锌锰干电池的实施例(实施例15、16和17以及比较例2)、以及实施例13-17与比较例1-2的防漏性能测试。
实施例13
先在负极体12内侧放入浆纸10,并从上部插入纸杯11,然后再装入碳粉柱5。碳粉柱5包含45%的二氧化锰、15%的碳及28%的水(以重量计),并且重量为60g。在碳粉柱5的上表面放入压粉纸圈4,并将碳精棒9垂直插入碳粉柱5的中部,并在压粉纸圈4表面加压,使碳粉柱5与浆纸10及纸杯11彼此紧贴。在碳精棒9上部及负极体12的口部涂上适量的沥青或环氧树脂密封剂后,插入胶塞3并压紧。
在完成上述工序后,在负极体12的外侧面均匀涂上一层防水涂料,形成一层均匀的防水薄膜(防漏膜8)。涂料的成分是纳米氧化锆-聚乙烯的热溶液。对于R20型电池而言,防漏膜8的高度是48mm,厚度是0.06mm。涂料要均匀地涂覆在负极体12的外表面,最好每个位置都能涂覆2次或更多次,尽量不留有空隙或气泡,以避免不利地影响防漏效果。
在涂覆了防漏膜8的负极体12的外表面套上聚氯乙烯套管7,聚氯乙烯套管7同时包覆负极体12和胶塞3。从聚氯乙烯套管7的底部放入底帽13及底垫圈14,然后通过热收缩炉进行收缩,再在碳精棒9的头部压入顶帽2,并在顶帽2的顶部边缘放置垫圈1,最后套上铁壳6,并通过封口机封口成为一个完整的电池。
实施例14
先在负极体12内侧放入浆纸10,并从上部插入纸杯11,然后再装入碳粉柱5。碳粉柱5包含45%的二氧化锰、15%的碳及28%的水(以重量计),并且重量为60g。在碳粉柱5的上表面放入压粉纸圈4,并将碳精棒9垂直插入碳粉柱5的中部,并在压粉纸圈4表面加压,使碳粉柱5与浆纸10及纸杯11彼此紧贴。在碳精棒9上部及负极体12的口部涂上适量的沥青或环氧树脂密封剂后,插入胶塞3并压紧。
在完成上述工序后,在负极体12的外侧面均匀涂上一层防水涂料,形成一层均匀的防水薄膜(防漏膜8)。涂料的成分是纳米氧化锆-聚乙烯的热溶液。对于R20型电池而言,防漏膜8的高度是48mm,厚度是0.18mm。涂料要均匀地涂覆在负极体12的外表面,最好每个位置都能涂覆2次或更多次,尽量不留有空隙或气泡,以避免不利地影响防漏效果。
在涂覆了防漏膜8的负极体12的外表面套上聚氯乙烯套管7,聚氯乙烯套管7同时包覆负极体12和胶塞3。从聚氯乙烯套管7的底部放入底帽13及底垫圈14,然后通过热收缩炉进行收缩,再在碳精棒9的头部压入顶帽2,并在顶帽2的顶部边缘放置垫圈1,最后套上铁壳6,并通过封口机封口成为一个完整的电池。
实施例15(含铅的锌锰干电池包覆聚能防漏膜)
含铅的负极体的尺寸与上述实施例相同,区别在于其负极体成分中含有铅。该负极体12的材质是纯度为99.75%(以重量计)锌,以及0.15%的镁,以及0.25%的铅。
先在负极体12内侧放入浆纸10,并从上部插入纸杯11,然后再装入碳粉柱5。碳粉柱5包含45%的二氧化锰、15%的碳及28%的水(以重量计),并且重量为60g。在碳粉柱5的上表面放入压粉纸圈4,并将碳精棒9垂直插入碳粉柱5的中部,并在压粉纸圈4表面加压,使碳粉柱5与浆纸10及纸杯11彼此紧贴。在碳精棒9上部及含铅的负极体12的口部涂上适量的沥青或环氧树脂密封剂后,插入胶塞3并压紧。
完成上述工序后,在含铅的负极体12的外侧面粘贴上一层防漏膜8。该防漏膜是纳米氧化锆-聚乙烯,其内表面涂有环氧树脂胶粘剂。对于R20型电池而言,该防漏膜8的高度是48mm,宽度是104mm,厚度0.08mm。防漏膜8的涂有胶粘剂的内侧面紧贴含铅的负极体12的外表面,不留空隙或气泡,以避免不利地影响防漏效果。
在粘贴好防漏膜8的负极体12的外表面套上聚氯乙烯套管7,聚氯乙烯套管7同时包覆含铅的负极体12和胶塞3。从聚氯乙烯套管7的底部放入底帽13及底垫圈14,然后通过热收缩炉进行收缩,再在碳精棒9的头部压入顶帽2,并在顶帽2的顶部边缘放置垫圈1,最后套上铁壳6,并通过封口机封口成为一个完整的电池。
实施例16(含铅的锌锰干电池包覆聚能防漏膜)
含铅的负极体的尺寸与上述实施例相同,区别在于其负极体成分中含有铅。该负极体12的材质是纯度为99.75%(以重量计)锌,以及0.15%的镁,以及0.25%的铅。
先在负极体12内侧放入浆纸10,并从上部插入纸杯11,然后再装入碳粉柱5。碳粉柱5包含45%的二氧化锰、15%的碳及28%的水(以重量计),并且重量为60g。在碳粉柱5的上表面放入压粉纸圈4,并将碳精棒9垂直插入碳粉柱5的中部,并在压粉纸圈4表面加压,使碳粉柱5与浆纸10及纸杯11彼此紧贴。在碳精棒9上部及含铅的负极体12的口部涂上适量的沥青或环氧树脂密封剂后,插入胶塞3并压紧。
完成上述工序后,在含铅的负极体12的外侧面粘贴上一层防漏膜8。该防漏膜是聚氯乙烯(PVC),其内表面涂有环氧树脂胶粘剂。对于R20型电池而言,该防漏膜8的高度是48mm,宽度是104mm,厚度0.08mm。防漏膜8的涂有胶粘剂的内侧面紧贴含铅的负极体12的外表面,不留空隙或气泡,以避免不利地影响防漏效果。
在粘贴好防漏膜8的负极体12的外表面套上聚氯乙烯套管7,聚氯乙烯套管7同时包覆含铅的负极体12和胶塞3。从聚氯乙烯套管7的底部放入底帽13及底垫圈14,然后通过热收缩炉进行收缩,再在碳精棒9的头部压入顶帽2,并在顶帽2的顶部边缘放置垫圈1,最后套上铁壳6,并通过封口机封口成为一个完整的电池。
实施例17(含铅的锌锰干电池包覆聚能防漏膜)
含铅的负极体的尺寸与上述实施例相同,区别在于其负极体成分中含有铅。该负极体12的材质是纯度为99.75%(以重量计)锌,以及0.15%的镁,以及0.25%的铅。
先在负极体12内侧放入浆纸10,并从上部插入纸杯11,然后再装入碳粉柱5。碳粉柱5包含45%的二氧化锰、15%的碳及28%的水(以重量计),并且重量为60g。在碳粉柱5的上表面放入压粉纸圈4,并将碳精棒9垂直插入碳粉柱5的中部,并在压粉纸圈4表面加压,使碳粉柱5与浆纸10及纸杯11彼此紧贴。在碳精棒9上部及含铅的负极体12的口部涂上适量的沥青或环氧树脂密封剂后,插入胶塞3并压紧。
完成上述工序后,在含铅的负极体12的外侧面粘贴上一层防漏膜8。该聚能防漏膜是聚乙烯(PE),其内表面涂有环氧树脂胶粘剂。对于R20型电池而言,该防漏膜8的高度是48mm,宽度是104mm,厚度0.08mm。防漏膜8的涂有胶粘剂的内侧面紧贴含铅的负极体12的外表面,不留空隙或气泡,以避免不利地影响防漏效果。
在粘贴好防漏膜8的负极体12的外表面套上聚氯乙烯套管7,聚氯乙烯套管7同时包覆含铅的负极体12和胶塞3。从聚氯乙烯套管7的底部放入底帽13及底垫圈14,然后通过热收缩炉进行收缩,再在碳精棒9的头部压入顶帽2,并在顶帽2的顶部边缘放置垫圈1,最后套上铁壳6,并通过封口机封口成为一个完整的电池。
比较例2(无防漏膜的、含铅的锌锰干电池)
先在含铅的负极体12内侧放入浆纸10,并从负极体12上部插入纸杯11,然后再装入碳粉柱5。碳粉柱5包含45%的二氧化锰、15%的碳及28%的水(以重量计),并且重量为60g。在碳粉柱5的上表面放入压粉纸圈4,并将碳精棒9垂直插入碳粉柱5的中部,并在压粉纸圈4表面加压,使碳粉柱5与浆纸10及纸杯11彼此紧贴。在碳精棒9上部及含铅的负极体12的口部涂上适量的沥青或环氧树脂密封剂后,插入胶塞3并压紧。
在含铅的负极体12的外表面套上聚氯乙烯套管7,聚氯乙烯套管7同时包覆含铅的负极体12和胶塞3。从聚氯乙烯套管7的底部放入底帽13及底垫圈14,然后通过热收缩炉进行收缩,再在碳精棒9的头部压入顶帽2,并在顶帽2的顶部边缘放置垫圈1,最后套上铁壳6,并通过封口机封口成为一个完整的电池。
结果比较(实施例13-17和比较例1-2)
取上述实施例13-17所制成R20型锌锰干电池,用2.2Ω电阻连续放电测试其防漏性能,在相同条件下实施例13-14与比较例1制成的R20型无铅无汞无镉锌锰干电池作比较;以及在相同条件下实施例15-17与比较例2所制成的R20型含铅的锌锰干电池作比较,结果如下表3所示:
Figure BDA0000836879850000211
Figure BDA0000836879850000221
表3
如表3比较结果所示,实施例13及实施例14所制成的R20型无铅无汞无镉电池,在2.2Ω电阻连续放电测试中其防漏性均明显优于比较例1所制成的R20型无铅无汞无镉电池。其中,实施例13采用了厚度只有0.06mm较薄的防漏膜8,而实施例14采用了厚度为0.18mm较厚的防漏膜8,结果显示:实施例14所制成的R20型无铅无汞无镉电池的防漏性优于实施例13所制成的R20型无铅无汞无镉电池,但均优于比较例1的无防漏膜电池。
表3的结果还显示,实施例15-17所制成的R20型含铅的锌锰干电池,在2.2Ω电阻连续放电测试中其防漏性能均明显优于比较例2所制成的R20含铅但无防漏膜的锌锰干电池。通过实施例15-17与比较例2的比较结果可知,本发明的防漏膜同样适用于含铅的锌锰干电池。
尽管上面已经参考锌锰干电池的具体实施例描述了本发明,但当然能想到,本领域普通技术人员可以推导出许多变型,因此,本领域普通技术人员容易想到的变型被认作本发明的一部分。本发明的范围在所附的权利要求书中限定。

Claims (10)

1.一种锌锰干电池,其包括负极体,其特征在于:在所述负极体的外表面粘贴有一层不溶于水且耐酸性电解液腐蚀的防漏膜,
其中所述锌锰干电池还包括位于所述锌锰干电池中部的碳精棒、围绕所述碳精棒的碳粉柱和包覆在所述碳粉柱外表面的浆纸,并且所述负极体设置在所述浆纸的外表面,
其中所述锌锰干电池还包括设置在所述碳粉柱上方的压粉纸圈、设置在所述碳精棒和所述碳粉柱下方的纸杯、以及设置在所述防漏膜外表面的聚氯乙烯套;
其中所述锌锰干电池还包括设置在锌锰干电池底部的底帽、位于锌锰干电池底部边缘的底垫圈、围绕所述碳精棒设置在所述压粉纸圈上方的胶塞、位于所述胶塞和所述碳精棒上部的顶帽、位于所述顶帽顶部边缘的垫圈以及位于整个锌锰干电池最外侧的铁壳;
其中,所述防漏膜的成分是纳米氧化锆-聚乙烯,并且
其中,所述防漏膜的内表面附着不溶于水且在常温下不干结的胶粘剂。
2.根据权利要求1所述的锌锰干电池,其中所述防漏膜的高度是40~52mm,宽度为负极体的圆周长度加1~5mm,且厚度是0.05~1mm。
3.根据权利要求2所述的锌锰干电池,其中所述防漏膜的厚度是0.07~0.15mm。
4.根据权利要求1或2所述的锌锰干电池,其中所述负极体以重量计包含至少99.95%的锌、0.0005-0.0015%的镁以及不多于0.05%的铟、铋、铝或稀土合金。
5.根据权利要求1或2所述的锌锰干电池,其中所述负极体为圆柱体形状的杯体,并且杯体的直径是30.20~30.50mm,杯体的高度是49.5~55.5mm,杯体的壁厚为0.35~0.45mm,杯体的底部厚度是0.50~0.70mm。
6.根据权利要求1或2所述的锌锰干电池,其中,所述碳粉柱以重量计包含40~50%的二氧化锰、10~20%的碳及25~35%的水,且重量为45~65g。
7.根据权利要求1或2所述的锌锰干电池,所述锌锰干电池为无铅无镉无汞的锌锰干电池。
8.一种制造权利要求1-7任一项所述的锌锰干电池的方法,其包括步骤:
a)在负极体的外侧面粘贴一层不溶于水且耐酸性电解液腐蚀的防漏膜;
b)在负极体内侧装入浆纸,从负极体上部插入纸杯;
c)装入碳粉柱、在碳粉柱的上表面压上压粉纸圈、并将碳精棒垂直插入碳粉柱的中部;
d)在碳精棒上部及负极体的口部涂上密封剂后,插入胶塞并压紧;
e)在所述防漏膜的外表面套上聚氯乙烯套管,所述聚氯乙烯套管同时包覆负极体和胶塞;
f)从聚氯乙烯套管的底部放入底帽及底垫圈,通过热收缩炉进行收缩;
g)在碳精棒的头部压入顶帽,并在顶帽的顶部边缘放置垫圈;以及
h)在锌锰干电池的最外侧套上铁壳,并封口形成锌锰干电池;
其中,所述防漏膜的成分是纳米氧化锆-聚乙烯,并且其中,将所述防漏膜粘贴在所述负极体的外侧面是通过附着于防漏膜的内表面的不溶于水且在常温下不干结的胶粘剂进行。
9.根据权利要求8所述的方法,其中步骤a)在步骤b)之前进行或在步骤d)之后进行。
10.根据权利要求8所述的方法,其中所述防漏膜的高度是40~52mm,宽度为负极体的圆周长度加1~5mm,且厚度是0.05~1mm。
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