CN107978760A - 一种锌电极用代汞复合添加剂 - Google Patents

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何玉彬
初志超
陈铤
袁再芳
李萌
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Abstract

本发明公开了一种锌电极用代汞复合添加剂，其特征在于：所述的添加剂为Bi2O3和In2O3的混合物，其中，Bi2O3占混合锌粉总质量的0.05‑0.5%，In2O3占混合锌粉总质量的0.1‑1%。本发明通过选择一定比例的金属氧化物复合添加剂，通过基底效应改善锌电极沉积形貌，从而影响锌电极化成过程、充电过程，增加充电效率，同时降低了锌电极的腐蚀，抑制氢气析出，减少湿荷电过程锌电极的容量损失，减少安全隐患。

Description

一种锌电极用代汞复合添加剂
技术领域
本发明涉及一种锌电极用代汞复合添加剂，属于碱性电池制备领域。
背景技术
金属锌作为碱性电池的负极活性物质，具有较高的比能量和比功率，电极电势较负，其阳极溶解反应极化较小，电化学当量较低，电极过程可逆，且锌资源丰富，成本低。尽管如此，由于锌本身的热力学不稳定性，化学活泼性，锌电极在充放电过程中容易产生锌枝晶且易钝化或被腐蚀、变形严重。在工程实际应用中，主要采取的手段是在锌电极中加入单质汞或氧化汞添加剂使锌电极汞齐化来抑制锌电极的自放电。在锌电极中添加氧化汞添加剂的作用是，充电时HgO早于ZnO还原，还原的Hg与Zn形成合金从而提高锌电极的析氢过电位，因而可以提高锌电极的充电效率与充电深度。二次电池中添加氧化汞，除了具有以上作用外，还可以抑制在充放电循环和湿搁置过程中氢气的析出，这样就可以保持锌电极的容量以及减少锌电极的变形、枝晶生长等，同时还可以维持电池壳内压力恒定，防止电解液泄露等。但由于汞具有毒性，危害生产工人的身心健康。因此，采用其它添加剂来代替HgO，同时还能不影响锌电极的电性能，此项工作显得尤为重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种锌电极用代汞复合添加剂，用来替代传统锌电极用的HgO添加剂，且能满足锌电极的电性能。
本发明的技术方案是：一种锌电极用代汞复合添加剂，所述的添加剂为Bi2O3和In2O3的混合物，其中，Bi2O3占混合锌粉总质量的0.05-0.5%，In2O3占混合锌粉总质量的0.1-1%。
所述的Bi2O3占混合锌粉总质量的0.1-0.4%，In2O3占混合锌粉总质量的0.4-0.8%。
含有所述的一种锌电极用代汞复合添加剂的锌电极的制备方法，氧化锌、锌、Bi2O3及In2O3混合均匀，形成混合锌粉，然后按照100g混合锌粉加入3.0% PVA 30～31ml的比例混合形成混合锌膏，然后在集流体上铺一层云母代原纸，将一定量混合锌膏涂覆于集流体上，形成待处理的锌电极。
所述的集流体为一定厚度的网状银骨架，其中银含量为99%。
本发明的有益效果：本发明通过选择一定比例的金属氧化物复合添加剂，通过基底效应改善锌电极沉积形貌，从而影响锌电极化成过程、充电过程，增加充电效率，同时降低了锌电极的腐蚀，抑制氢气析出，减少湿荷电过程锌电极的容量损失，减少安全隐患。
用该种复合添加剂制备的锌电极组装的碱性锌银蓄电池，与采用传统制备方法采用HgO添加剂制备的锌电极组装的碱性锌银蓄电池相比，容量损失较小，在电流密度为71.98mA/cm2恒流工作时，此代汞添加剂可满足单体电池单周次荷电60d，总荷电时间105d的荷电寿命要求，循环寿命可达到3周次。
本发明与现有锌电极制造技术相比，操作简单，效果明显，无毒无害。
附图说明
图1为采用本发明的复合添加剂制备锌电极过程的示意图；
图2为第一周期荷电30天，常温放电曲线；曲线1代表实施例1，曲线2代表对比例1；
图3为第二周期荷电60天，常温放电曲线；曲线1代表实施例1，曲线2代表对比例1；
图4为第三周期荷电10天，高温60℃放电曲线；曲线1代表实施例1，曲线2代表对比例1。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
如图1所示，将质量分数75%的氧化锌、质量分数24.4%的锌粉、质量分数0.1%的Bi2O3及质量分数0.5% In2O3的添加剂混合均匀，形成混合锌粉，并用浓度为3%的PVA水溶液将其调成膏状。在专用模具内将混合锌膏涂覆于银骨架集流体上，经过压制，化成干燥等工艺，即制备出待用的锌电极。
将待用的锌电极与银电极通过隔膜进行单装，形成极板组。将极板组装入盛装单体的容器中，加入一定量电解液即可对外供电。所述隔膜可以是再生纤维素膜、或聚丙烯和非编织人造纤维毡的一种或多种。所述电解液为浓度为35%氢氧化钾水溶液。
实施例2：
将质量分数74%的氧化锌、质量分数24.8%的锌粉、质量分数0.4%的Bi2O3及质量分数0.8% In2O3的添加剂混合均匀，形成混合锌粉，并用浓度为3%的PVA水溶液将其调成膏状。在专用模具内将混合锌膏涂覆于银骨架集流体上，经过压制，化成干燥等工艺，即制备出待用的锌电极。
将待用的锌电极与银电极通过隔膜进行单装，形成极板组。将极板组装入盛装单体的容器中，加入一定量电解液即可对外供电。所述隔膜可以是再生纤维素膜、或聚丙烯和非编织人造纤维毡的一种或多种。所述电解液为浓度为35%氢氧化钾水溶液。
实施例3：
将质量分数74%的氧化锌、质量分数24.5%的锌粉、质量分数0.5%的Bi2O3及质量分数1%In2O3的添加剂混合均匀，形成混合锌粉，并用浓度为3%的PVA水溶液将其调成膏状。在专用模具内将混合锌膏涂覆于银骨架集流体上，经过压制，化成干燥等工艺，即制备出待用的锌电极。
将待用的锌电极与银电极通过隔膜进行单装，形成极板组。将极板组装入盛装单体的容器中，加入一定量电解液即可对外供电。所述隔膜可以是再生纤维素膜、或聚丙烯和非编织人造纤维毡的一种或多种。所述电解液为浓度为35%氢氧化钾水溶液。
实施例4：
将质量分数74%的氧化锌、质量分数25.6%的锌粉、质量分数0.2%的Bi2O3及质量分数0.2% In2O3的添加剂混合均匀，形成混合锌粉，并用浓度为3%的PVA水溶液将其调成膏状。在专用模具内将混合锌膏涂覆于银骨架集流体上，经过压制，化成干燥等工艺，即制备出待用的锌电极。
将待用的锌电极与银电极通过隔膜进行单装，形成极板组。将极板组装入盛装单体的容器中，加入一定量电解液即可对外供电。所述隔膜可以是再生纤维素膜、或聚丙烯和非编织人造纤维毡的一种或多种。所述电解液为浓度为35%氢氧化钾水溶液。
对比例1
将质量分数75%的氧化锌、质量分数23.8%的锌粉、质量分数1.2% In2O3的添加剂混合均匀，形成混合锌粉，并用浓度为3%的PVA水溶液将其调成膏状。在专用模具内将混合锌膏涂覆于银骨架集流体上，经过压制，化成干燥等工艺，即制备出待用的锌电极。
将待用的锌电极与银电极通过隔膜进行单装，形成极板组。将极板组装入盛装单体的容器中，加入一定量电解液即可对外供电。所述隔膜可以是再生纤维素膜、或聚丙烯和非编织人造纤维毡的一种或多种。所述电解液为浓度为35%氢氧化钾水溶液。

Claims (4)

1.一种锌电极用代汞复合添加剂，其特征在于：所述的添加剂为Bi2O3和In2O3的混合物，其中，Bi2O3占混合锌粉总质量的0.05-0.5%，In2O3占混合锌粉总质量的0.1-1%。
2.根据权利要求1所述的一种锌电极用代汞复合添加剂，其特征在于：所述的Bi2O3占混合锌粉总质量的0.1-0.4%，In2O3占混合锌粉总质量的0.4-0.8%。
3.如含有权利要求1或2所述的一种锌电极用代汞复合添加剂的锌电极的制备方法，其特征在于：氧化锌、锌、Bi2O3及In2O3混合均匀，形成混合锌粉，然后按照100g混合锌粉加入3.0% PVA 30～31ml的比例混合形成混合锌膏，然后在集流体上铺一层云母代原纸，将一定量混合锌膏涂覆于集流体上，形成待处理的锌电极。
4.根据权利要求3所述的一种锌电极用代汞复合添加剂的锌电极的制备方法，其特征在于：所述的集流体为网状银骨架，其中银含量为99%。
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