CN109616677A - 一种糊式无汞电池浆液及其制备方法 - Google Patents

一种糊式无汞电池浆液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种糊式无汞电池浆液及其制备方法，所述糊式无汞电池浆液以聚乙烯醇、硼酸和烷基酚聚氧乙烯醚、抗坏血酸为有机缓蚀剂，以三氯化铋、氯化铟为无机缓蚀剂，通过采用有机缓蚀剂和无机缓蚀剂作为代汞缓蚀剂并进行适合的重量配比，使得各组分缓蚀作用互相弥补、协同增强，缓蚀效果更均匀、更明显，从而可以真正取代氯化汞的缓蚀作用。本发明绿色环保、无污染且电性能稳定，符合国家产业政策，能够杜绝生产过程中中毒等安全事故的发生，此外，本发明制备方法简单易行，适合工业化生产。

Description

一种糊式无汞电池浆液及其制备方法
技术领域
本发明属于锌锰电池制造技术领域，具体涉及一种糊式无汞电池浆液及其制备方法。
背景技术
目前国内生产的锌锰糊式电池(如R20S)采用氯化汞作为缓蚀剂，减少电池自放电，但氯化汞属于重金属污染物，污染土壤和水资源，属于国家环保部门重点防控目标，不久的将来要取缔氯化汞的使用。
现有的糊式锌锰电池(如R20S)生产方式存在以下缺点：
1、氯化汞是剧毒物质，容易发生安全事故。
2、生产过程中产生含汞工业废水，污染环境。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种绿色环保、无污染且电性能稳定的糊式无汞锌锰电池浆液及其制备方法。
本发明的技术方案为：
一种糊式无汞电池浆液，原料组分包括：
电解液A 240-260重量份、聚乙烯醇溶液7-8重量份、糊料100-120重量份、烷基酚聚氧乙烯醚0.2-0.5重量份、增稠剂100-120重量份、三氯化铋0.02-0.04重量份、氯化铟0.01-0.02重量份、抗坏血酸0.02-0.04重量份；
所述电解液A为氯化锌和氯化铵的混合水溶液，所述混合水溶液中氯化锌和氯化铵的摩尔比为0.5-0.7:4-5；
所述聚乙烯醇溶液为聚乙烯醇和硼酸的混合水溶液，所述混合水溶液中聚乙烯醇和硼酸的摩尔比为7×10-4-9×10-4:7×10-2-9×10-2。
进一步地，所述糊料为糯米粉、面粉和淀粉中的一种或多种的混合物。
进一步地，所述糊料为糯米粉、面粉和淀粉按重量比15-25:25-35:50-60组成的混合物。
进一步地，所述聚乙烯醇溶液采用如下方法制备：将聚乙烯醇、硼酸和水混合后，加热至沸腾，边加热边搅拌，充分搅拌均匀，即得。
进一步地，所述增稠剂为电解液B和聚丙烯酰胺的混合物，所述混合物中电解液B和聚丙烯酰胺的重量比为99.8-99.9:0.1-0.2。
进一步地，所述电解液B为氯化锌和氯化铵的混合水溶液，所述混合水溶液中氯化锌和氯化铵的摩尔比为1-2:3-4。
进一步地，所述增稠剂采用如下方法制备：向电解液B中加入聚丙烯酰胺，浸泡后，充分搅拌使溶解，即得。
一种制备所述的糊式无汞电池浆液的方法，包括如下步骤：
(1)向电解液A中依次加入聚乙烯醇溶液、糊料、烷基酚聚氧乙烯醚，充分搅拌均匀，过滤后，得到白浆；
(2)向增稠剂中加入占步骤(1)所述白浆1/10～1/8质量倍的白浆，充分搅拌均匀，静置后，得到熟浆；
(3)向步骤(2)所述熟浆中加入剩余的步骤(1)所述白浆，搅拌条件下，依次缓慢加入三氯化铋、氯化铟和抗坏血酸，充分混合均匀，即得到所述糊式无汞电池浆液。
进一步地，步骤(2)中，所述静置的时间为0.5-1.5h。
进一步地，步骤(3)中，所述搅拌的速度为40-60r/min。
本发明的有益效果为：
1、本发明所述糊式无汞电池浆液，以聚乙烯醇、硼酸和烷基酚聚氧乙烯醚、抗坏血酸为有机缓蚀剂，以三氯化铋、氯化铟为无机缓蚀剂，通过采用有机缓蚀剂和无机缓蚀剂作为代汞缓蚀剂并进行适合的重量配比，使得各组分缓蚀作用互相弥补、协同增强，缓蚀效果更均匀、更明显，从而可以真正取代氯化汞的缓蚀作用。
2、本发明所述糊式无汞电池浆液的缓蚀作用原理如下：
所述有机缓蚀剂包括聚乙烯醇、硼酸和烷基酚聚氧乙烯醚、抗坏血酸，其中，聚乙烯醇在溶解后，附着在锌筒表面，形成一层薄薄的保护膜，从而起到缓蚀、保护的作用；烷基酚聚氧乙烯醚是有机表面活性剂，具有乳化、渗透、分散的作用；硼酸也是良好的缓蚀剂，与烷基酚聚氧乙烯醚一起可以增强聚乙烯醇的缓蚀作用；抗坏血酸可以增强聚乙烯醇的成膜性能，从而起到协同缓蚀的作用。所述无机缓蚀剂包括三氯化铋、氯化铟，三氯化铋和氯化铟在电糊中分别被还原成铋和铟，继而在锌表面生成一层铋膜、铟膜，所述铋膜、铟膜可以大大提高锌的析氢过电位，从而起到保护锌在酸性电解液中不被腐蚀。
3、本发明绿色环保、无污染且电性能稳定，符合国家产业政策，能够杜绝生产过程中中毒等安全事故的发生，此外，本发明制备方法简单易行，适合工业化生产。
附图说明
图1为本发明所述糊式无汞电池的结构示意图。
图中：1-正极帽；2-塑料盖；3-锌筒；4-商标；5-底纸；6-碳棒；7-封口剂；8-一道纸圈；9-电芯；10-电池浆液；11-塑料底圈；12-铁底；13-二道纸圈。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种糊式无汞电池浆液，原料组分包括：
电解液A 251kg、聚乙烯醇溶液7.2kg、糊料104.2kg、烷基酚聚氧乙烯醚0.36kg、增稠剂109kg、三氯化铋0.035kg、氯化铟0.018kg、抗坏血酸0.039kg；
所述电解液A为0.64mol/L氯化锌和4.39mol/L氯化铵的混合水溶液；所述聚乙烯醇溶液为7.9×10-4mol/L聚乙烯醇和8×10-2mol/L硼酸的混合水溶液；所述糊料为糯米粉、面粉和淀粉按重量比20:29.5:54.7组成的混合物；所述增稠剂为电解液B和聚丙烯酰胺按重量比为99.85:0.15组成的混合物，所述电解液B为1.58mol/L氯化锌和3.83mol/L氯化铵的混合水溶液。
进一步，提供一种制备所述糊式无汞电池浆液的方法，包括如下步骤：
(1)向电解液A中依次加入聚乙烯醇溶液、糊料、烷基酚聚氧乙烯醚，充分搅拌均匀，过滤后，得到白浆；
(2)向增稠剂中加入占步骤(1)所述白浆1/9质量倍的白浆，充分搅拌均匀，静置1h后，得到熟浆；
(3)向步骤(2)所述熟浆中加入剩余的步骤(1)所述白浆，50r/min搅拌条件下，依次缓慢加入三氯化铋、氯化铟和抗坏血酸，充分混合均匀，即得到所述糊式无汞电池浆液。
进一步，提供一种包括所述电池浆液的糊式无汞电池，所述电池的结构如图1所示，所述电池的制备步骤具体为：
锌筒3底部设置塑料底圆11；电芯粉加压成型后内部插设炭棒6，得到电芯9，所述成型后的电芯9底部粘设底纸5，装入已注入电池浆液10的锌筒3；水浴加热使电池浆液10糊化；洗炭头，在所述成型后的电芯9的上方设置一道纸圈8，然后在所述一道纸圈8的上方浇注封口剂7，在所述封口剂的上方设置二道纸圈13，然后依次上正极帽1，卷商标4，上塑料盖2，上铁底12，闷口成型。
实施例2
本实施例提供一种糊式无汞电池浆液，原料组分包括：
电解液A 240kg、聚乙烯醇溶液7kg、糊料100kg、烷基酚聚氧乙烯醚0.2kg、增稠剂100kg、三氯化铋0.02kg、氯化铟0.01kg、抗坏血酸0.02kg；
所述电解液A为0.5mol/L氯化锌和4mol/L氯化铵的混合水溶液；所述聚乙烯醇溶液为7×10-4mol/L聚乙烯醇和7×10-2mol/L硼酸的混合水溶液；所述糊料为糯米粉、面粉和淀粉按重量比15:25:50组成的混合物；所述增稠剂为电解液B和聚丙烯酰胺按重量比为99.8:0.2组成的混合物，所述电解液B为1mol/L氯化锌和3mol/L氯化铵的混合水溶液。
进一步，提供一种制备所述糊式无汞电池浆液的方法，包括如下步骤：
(1)向电解液A中依次加入聚乙烯醇溶液、糊料、烷基酚聚氧乙烯醚，充分搅拌均匀，过滤后，得到白浆；
(2)向增稠剂中加入占步骤(1)所述白浆1/10质量倍的白浆，充分搅拌均匀，静置0.5h后，得到熟浆；
(3)向步骤(2)所述熟浆中加入剩余的步骤(1)所述白浆，40r/min搅拌条件下，依次加入三氯化铋、氯化铟和抗坏血酸，充分混合均匀，即得到所述糊式无汞电池浆液。
进一步，提供一种包括所述电池浆液的糊式无汞电池，所述电池的结构如图1所示，所述电池的制备步骤具体为：
锌筒3底部设置塑料底圆11；电芯粉加压成型后内部插设炭棒6，得到电芯9，所述成型后的电芯9底部粘设底纸5，装入已注入电池浆液10的锌筒3；水浴加热使电池浆液10糊化；洗炭头，在所述成型后的电芯9的上方设置一道纸圈8，然后在所述一道纸圈8的上方浇注封口剂7，在所述封口剂的上方设置二道纸圈13，然后依次上正极帽1，卷商标4，上塑料盖2，上铁底12，闷口成型。
实施例3
本实施例提供一种糊式无汞电池浆液，原料组分包括：
电解液A 260kg、聚乙烯醇溶液8kg、糊料120kg、烷基酚聚氧乙烯醚0.5kg、增稠剂120kg、三氯化铋0.04kg、氯化铟0.02kg、抗坏血酸0.04kg；
所述电解液A为0.7mol/L氯化锌和5mol/L氯化铵的混合水溶液；所述聚乙烯醇溶液为9×10-4mol/L聚乙烯醇和9×10-2mol/L硼酸的混合水溶液；所述糊料为糯米粉、面粉和淀粉按重量比25:35:60组成的混合物；所述增稠剂为电解液B和聚丙烯酰胺按重量比为99.9:0.1组成的混合物，所述电解液B为2mol/L氯化锌和4mol/L氯化铵的混合水溶液。
进一步，提供一种制备所述糊式无汞电池浆液的方法，包括如下步骤：
(1)向电解液A中依次加入聚乙烯醇溶液、糊料、烷基酚聚氧乙烯醚，充分搅拌均匀，过滤后，得到白浆；
(2)向增稠剂中加入占步骤(1)所述白浆1/10质量倍的白浆，充分搅拌均匀，静置1.5h后，得到熟浆；
(3)向步骤(2)所述熟浆中加入剩余的步骤(1)所述白浆，60r/min搅拌条件下，依次加入三氯化铋、氯化铟和抗坏血酸，充分混合均匀，即得到所述糊式无汞电池浆液。
进一步，提供一种包括所述电池浆液的糊式无汞电池，所述电池的结构如图1所示，所述电池的制备步骤具体为：
锌筒3底部设置塑料底圆11；电芯粉加压成型后内部插设炭棒6，得到电芯9，所述成型后的电芯9底部粘设底纸5，装入已注入电池浆液10的锌筒3；水浴加热使电池浆液10糊化；洗炭头，在所述成型后的电芯9的上方设置一道纸圈8，然后在所述一道纸圈8的上方浇注封口剂7，在所述封口剂的上方设置二道纸圈13，然后依次上正极帽1，卷商标4，上塑料盖2，上铁底12，闷口成型。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种糊式无汞电池浆液，其特征在于，原料组分包括：
电解液A 240-260重量份、聚乙烯醇溶液7-8重量份、糊料100-120重量份、烷基酚聚氧乙烯醚0.2-0.5重量份、增稠剂100-120重量份、三氯化铋0.02-0.04重量份、氯化铟0.01-0.02重量份、抗坏血酸0.02-0.04重量份；
所述电解液A为氯化锌和氯化铵的混合水溶液，所述混合水溶液中氯化锌和氯化铵的摩尔比为0.5-0.7:4-5；
所述聚乙烯醇溶液为聚乙烯醇和硼酸的混合水溶液，所述混合水溶液中聚乙烯醇和硼酸的摩尔比为7×10-4-9×10-4:7×10-2-9×10-2。
2.根据权利要求1所述的糊式无汞电池浆液，其特征在于，所述糊料为糯米粉、面粉和淀粉中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求2所述的糊式无汞电池浆液，其特征在于，所述糊料为糯米粉、面粉和淀粉按重量比15-25:25-35:50-60组成的混合物。
4.根据权利要求1所述的糊式无汞电池浆液，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液采用如下方法制备：将聚乙烯醇、硼酸和水混合后，加热至沸腾，边加热边搅拌，充分搅拌均匀，即得。
5.根据权利要求1所述的糊式无汞电池浆液，其特征在于，所述增稠剂为电解液B和聚丙烯酰胺的混合物，所述混合物中电解液B和聚丙烯酰胺的重量比为99.8-99.9:0.1-0.2。
6.根据权利要求5所述的糊式无汞电池浆液，其特征在于，所述电解液B为氯化锌和氯化铵的混合水溶液，所述混合水溶液中氯化锌和氯化铵的摩尔比为1-2:3-4。
7.根据权利要求5或6所述的糊式无汞电池浆液，其特征在于，所述增稠剂采用如下方法制备：向电解液B中加入聚丙烯酰胺，浸泡后，充分搅拌使溶解，即得。
8.一种制备权利要求1-7任一项所述的糊式无汞电池浆液的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)向电解液A中依次加入聚乙烯醇溶液、糊料、烷基酚聚氧乙烯醚，充分搅拌均匀，过滤后，得到白浆；
(2)向增稠剂中加入占步骤(1)所述白浆1/10～1/8质量倍的白浆，充分搅拌均匀，静置后，得到熟浆；
(3)向步骤(2)所述熟浆中加入剩余的步骤(1)所述白浆，搅拌条件下，依次缓慢加入三氯化铋、氯化铟和抗坏血酸，充分混合均匀，即得到所述糊式无汞电池浆液。
9.根据权利要求8所述的制备糊式无汞电池浆液的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述静置的时间为0.5-1.5h。
10.根据权利要求8所述的制备糊式无汞电池浆液的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述搅拌的速度为40-60r/min。
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Denomination of invention: Paste type mercury free battery slurry and its preparation method

Effective date of registration: 20221024

Granted publication date: 20201110

Pledgee: Fuyang sub branch of Bank of Hangzhou Co.,Ltd.

Pledgor: HANGZHOU ETERNAL BATTERY Co.,Ltd.

Registration number: Y2022980019394