CN113903914B - 一种锌膏凝胶剂及用其制备锌膏的方法和用其制得的锌膏 - Google Patents
一种锌膏凝胶剂及用其制备锌膏的方法和用其制得的锌膏 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113903914B CN113903914B CN202111011396.6A CN202111011396A CN113903914B CN 113903914 B CN113903914 B CN 113903914B CN 202111011396 A CN202111011396 A CN 202111011396A CN 113903914 B CN113903914 B CN 113903914B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- zinc
- zinc paste
- zinc powder
- bpei
- paste
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- RNWHGQJWIACOKP-UHFFFAOYSA-N zinc;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Zn+2] RNWHGQJWIACOKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 130
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 134
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 44
- BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N Epichlorohydrin Chemical group ClCC1CO1 BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 16
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims abstract description 15
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- IGUXCTSQIGAGSV-UHFFFAOYSA-K indium(iii) hydroxide Chemical group [OH-].[OH-].[OH-].[In+3] IGUXCTSQIGAGSV-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 12
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 claims description 9
- SHKUUQIDMUMQQK-UHFFFAOYSA-N 2-[4-(oxiran-2-ylmethoxy)butoxymethyl]oxirane Chemical compound C1OC1COCCCCOCC1CO1 SHKUUQIDMUMQQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M potassium hydroxide Inorganic materials [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 31
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 19
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 18
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 11
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 8
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 5
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- WJZHMLNIAZSFDO-UHFFFAOYSA-N manganese zinc Chemical compound [Mn].[Zn] WJZHMLNIAZSFDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- 229920000587 hyperbranched polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 3
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- UGZADUVQMDAIAO-UHFFFAOYSA-L zinc hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Zn+2] UGZADUVQMDAIAO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229940007718 zinc hydroxide Drugs 0.000 description 2
- 229910021511 zinc hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000014692 zinc oxide Nutrition 0.000 description 2
- 102100022375 Dentin matrix acidic phosphoprotein 1 Human genes 0.000 description 1
- 101710105839 Dentin matrix acidic phosphoprotein 1 Proteins 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- -1 hydroxide ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/244—Zinc electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/621—Binders
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明涉及一种锌膏凝胶剂及其制备锌膏的方法和用其制得的锌膏，锌膏凝胶剂包括主要物质和辅助物质；主要物质为BPEI；辅助物质为交联剂，交联剂为表氯醇、戊二醛或BDE；制备锌膏的方法为：首先将所述BPEI加入到去离子水中搅拌得到BPEI溶液，然后加入电解液后继续搅拌，接着加入所述交联剂、缓蚀剂和锌粉后继续搅拌，最后进行抽真空处理得到锌膏；最终制得的锌膏包含所述BPEI、所述交联剂、缓蚀剂、电解质、水和锌粉；锌粉均匀分散，且与所述BPEI支链上的氨基通过氢键结合。本发明的锌膏凝胶剂可取代传统的PAA凝胶剂材料，可制得内阻小、放电性能优良、储存性能优良的电池。
Description
技术领域
本发明属于碱性锌锰电池技术领域，涉及一种锌膏凝胶剂及用其制备锌膏的方法和用其制得的锌膏。
背景技术
碱性锌锰电池是迄今为止应用最为广泛的民用电池产品。锌膏作为碱性锌锰电池制备的重要组成材料，其性能对碱性电池的放电能力及使用寿命均具有关键的作用。
锌膏凝胶剂是碱锰电池中制备负极锌膏的关键材料之一。锌膏凝胶剂的主要作用是：1)使锌粉在活膏时能均匀分散，并在随之注入电池壳后能固定不摇曳；2)吸收并固定电解液，为锌负极发生反应提供足够的电解质；3)防止电池在储存过程中发生固液分离；4)改善锌粉的表面性能，提高电池的放电性能。
目前，电池企业普遍使用聚丙烯酸(PAA)作为锌膏凝胶剂，这类材料在强碱性溶液中初期稳定性好，粘度较大，使得锌粉悬浮稳定性良好，但是其存在以下问题：
1)PAA的粘度较大，在实际湿法活膏过程中，不利于锌粉均匀分散在溶液中，进而难以得到锌粉在其中均匀分散的锌膏；
2)由于PAA为线性高分子，受限于其一维线性结构，与零维的锌颗粒的接触仅限于点线接触，故接触面积有限，无法在制备锌膏的过程中进一步均匀分散锌粉；
3)采用PAA作为锌膏凝胶剂制得的锌膏中锌粉无法长期稳定悬浮，长时间使用后锌粉会沉降、团聚；
4)PAA在长期储存过程在强碱条件下会逐渐分解，PAA线性结构有限的位点无法有效吸附锌粉，且无法形成三维网络结构限制锌粉的位移，最终在长期储存过程中会产生离浆，使得锌粉下沉和团聚，进而导致电池的放电性能下降。
因此，亟待研究一种新的锌膏凝胶剂以制备内阻小、放电性能优良、储存性能优良的电池。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种锌膏凝胶剂及用其制备锌膏的方法和用其制得的锌膏。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种锌膏凝胶剂，包括主要物质和辅助物质；主要物质为BPEI(超支化聚乙烯亚胺)；辅助物质为交联剂，交联剂为表氯醇、戊二醛或BDE(1,4-丁二醇二缩水甘油醚)，以上交联剂均易溶于水，可以在水相室温条件下缓慢地与BPEI上的氨基形成共价键交联，从而有效避免了交联反应过快发生，粘度瞬间提高，不利于均匀分散锌粉，也不利于活膏、更不利于浆料注入到电池壳内；本发明首次提出采用超支化聚合物作为锌膏凝胶剂，相较于一维线性结构聚合物，超支化聚合物分子量较小粘度较低有利于锌粉在活膏时均匀分散，也利于浆料注入电池壳，更重要是BPEI含有大量拓扑结构的支链，这些支链能够增加其与锌粉的接触面积，鉴于BPEI支链上含有大量氨基，能够与锌粉形成氢键，牢牢吸附锌粉，因而本发明选用BPEI作为锌膏凝胶剂，同时考虑到BPEI的分子量相对较低，单独将其作为锌膏凝胶剂时无法保证电池的储存性能，故而本发明将其与交联剂一起使用。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种锌膏凝胶剂，BPEI的重均分子量为45000～75000g/mol。
如上所述的一种锌膏凝胶剂，交联剂与BPEI的质量比为1～5:100，交联剂用量过大会导致交联速度过快，影响活膏和注入过程，也会造成BPEI自身过度交联而团聚；交联剂加入过少起不到交联作用，无法形成三维网络和提高BPEI分子量。
本发明还提供了采用如上任一项所述的一种锌膏凝胶剂制备锌膏的方法，首先将所述BPEI加入到去离子水中搅拌得到BPEI溶液，然后加入电解液后继续搅拌，接着加入所述交联剂、缓蚀剂和锌粉后继续搅拌，最后进行抽真空处理得到锌膏。
作为优选的技术方案：
如上所述的方法，电解液为KOH溶液；缓蚀剂为氢氧化铟。
如上所述的方法，锌粉的视重比为2～4g/mL。
如上所述的方法，BPEI溶液的浓度为1～10wt％；电解液的浓度为25～45wt％；锌粉与电解液的质量比为1.5～2.5:1；所述BPEI与锌粉的质量比为0.2～1:100，BPEI过少起不到凝结作用，过多的话会导致电池内阻增大；缓蚀剂与锌粉的质量比为0.05:100。
如上所述的方法，第一次搅拌的时间为30～60min，第二次搅拌的时间为10～30min，第三次搅拌的时间为30min，本发明中搅拌时间的设定是为了保证搅拌均匀。
本发明还提供了采用如上任一项所述的方法制得的锌膏，包含所述BPEI、所述交联剂、缓蚀剂、电解质、水和锌粉；锌粉均匀分散，且与所述BPEI支链上的氨基通过氢键结合。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种锌膏，由锌膏制成的LR6电池的内阻为48～82Ω，放电次数为140～170次，储存后放电性能下降率为3～9.3％。
本发明的原理如下：
本发明要解决的技术问题之一是现有技术电池的放电性能较差，主要原因在于：①PAA的粘度较大，在实际湿法活膏过程中，不利于锌粉均匀分散在溶液中，进而难以得到锌粉在其中均匀分散的锌膏；②由于PAA为线性高分子，受限于其一维线性结构，与零维的锌颗粒的接触仅限于点线接触，故接触面积有限，无法在制备锌膏的过程中进一步均匀分散锌粉；③采用PAA作为锌膏凝胶剂制得的锌膏中锌粉无法稳定悬浮，长时间使用后锌粉会沉降、团聚；④锌锰碱性电池阳极活性材料为锌粉，碱性水溶液作为电解液，由于放电反应生成的氢氧化锌和锌氧化物等会在锌粉表面形成致密氧化层，从而导致钝化，内阻变大从而降低了其放电性能。
针对①，本发明采用BPEI作为锌膏凝胶剂的主要物质，相较于粘度较大的线性高分子PAA凝胶剂，超支化BPEI具有球状空间结构，和不易缠结的支链，因而其粘度较低，在与锌粉混合时，更利于锌粉均匀分散；针对②，相较于一维线性结构聚合物，超支化聚合物含有大量拓扑结构的支链，这些支链能够增加其与锌粉的接触面积，能够进一步均匀分散锌粉；针对③，BPEI支链上含有大量氨基，与锌粉的接触位点较多，同时能够与锌粉形成氢键，牢牢吸附锌粉，本发明在制备锌膏的过程中还加入了交联剂进行共价键交联，使锌膏形成稳定的三维网络结构，BPEI能够牢牢吸附锌粉颗粒，使锌粉均匀分散和稳定悬浮，不易沉降、团聚；针对④，本发明采用BPEI作为锌膏凝胶剂的主要物质，BPEI超支化链上的大量氨基可以与锌离子络合，减少和减缓了锌离子与电解液中的氢氧根反应生成的氢氧化锌以及其他锌氧化物的数量和速度，从而减少了锌颗粒表面致密氧化层的生成，避免了锌颗粒表面电阻升高，从而提高其放电性能。
本发明要解决的技术问题之二是现有技术电池的储存性能较差，主要原因在于：PAA在长期储存过程在强碱条件下会逐渐分解，PAA线性结构有限的位点无法有效吸附锌粉，且无法形成三维网络结构限制锌粉的位移，最终在长期储存过程中会产生离浆，使得锌粉下沉和团聚，进而导致电池的放电性能下降。
本发明采用BPEI作为锌膏凝胶剂的主要物质，一方面不同于PAA等线性高分子凝胶剂材料，本发明中的锌膏凝胶剂的主要物质BPEI为超支化三维拓扑结构，为锌膏凝胶剂提供了大量与锌颗粒接触位点，此外，其支链上还有大量氨基官能团能与锌表面的氧化层形成氢键，得益于其超支化结构和大量氨基官能团，可以使其更好地牢牢吸附锌粉颗粒，使锌粉均匀分散和稳定悬浮，不易沉降；另一方面BPEI上的氨基亦是极好的亲水基团，再配合上其超支化结构，使BPEI具有优异的保水和锁水性能，从而提高其储存性能；此外，本发明在制备锌膏的过程中还加入了交联剂进行共价键交联，使锌膏形成稳定的三维网络结构，该三维网络的形成也有利于提高锌粉悬浮性能、保水性、锁水性，从而提高其储存性能。
有益效果：
(1)本发明的锌膏的制备方法简单，无需设计和制备合成具有特殊分子结构和官能团的PAA衍生物，采用现有技术已经公开的物质——BPEI，配合交联剂使用可取代传统的PAA凝胶剂材料，无需大幅调整传统的生产工艺；
(2)本发明锌膏可制得内阻小、放电性能优良、储存性能优良的电池，有效解决了现有技术存在的问题。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
以下各实施例和对比例中一些性能指标的测试方法如下：
锌粉沉降率：称取5g已真空干燥的锌膏样品，缓慢加入至100g的浓度为40wt％的KOH溶液中，搅拌1h，最终在减压下脱去混入的气泡后得到锌粉悬浮液，将此锌粉悬浮液装入5mL离心管中，在振实密度仪上以300次/分钟的频率进行振跌，加速锌粉沉降，根据离心管中锌粉下沉的高度(即振跌前后悬浮液中锌粉的高度差)评价锌粉的悬浮性能，锌粉沉降率的计算公式如下：
锌粉沉降率＝(锌粉下沉的高度/锌粉悬浮液总高度)×100％。
电池内阻：使用电池内阻测试仪进行测试。
放电次数：采用DMP-1型电池恒功率放电分析仪对电池分别进行5次重复500mw2s，650mw 28s，每小时10次，每天24小时，截止电压1.05v的高功率放电，记录并计算放电次数平均值。
储存后放电性能下降率：先按上述方法测试电池的放电次数(即储存前放电次数)，再将电池在70℃的条件下储存7天(目的是模拟电池储存1-3年)后按上述方法测试电池的放电次数(即储存后放电次数)，储存后放电性能下降率＝(储存前放电次数-储存后放电次数)/储存前放电次数×100％。
实施例1
一种锌膏的制备方法，具体过程如下：
首先将重均分子量为60000g/mol的BPEI加入到去离子水中搅拌30min，得到浓度为1wt％的BPEI溶液；然后加入浓度为25wt％的KOH溶液后继续搅拌10min，接着加入表氯醇、氢氧化铟和视重比为2g/mL的锌粉后继续搅拌30min，最后进行抽真空处理得到锌膏；其中，表氯醇与BPEI的质量比为2.5:100；BPEI与锌粉的质量比为0.2:100；锌粉与KOH溶液的质量比为1.5:1；氢氧化铟与锌粉的质量比为0.05:100。
制得的锌膏包含所述BPEI、表氯醇、氢氧化铟、KOH、水和锌粉；锌粉均匀分散，且与BPEI支链上的氨基通过氢键结合。
为判断锌膏中锌粉能否稳定悬浮，本发明测试了锌粉沉降率，测得值为5.3％，由此可知锌粉能够在锌膏中均匀分散、稳定悬浮和不易沉降。
为判断由锌膏制得的电池是否具有内阻小、放电性能优良、储存性能优良的特点，本发明将锌膏制成LR6电池后测试其电池内阻、放电次数、储存后放电性能下降率，测得值分别对应为49Ω、169次、7.2％，由此可知由锌膏制得的电池具有内阻小、放电性能优良、储存性能优良的特点。
实施例2
一种锌膏的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于BPEI与锌粉的质量比为0.5:100。
制得的锌膏包含所述BPEI、表氯醇、氢氧化铟、KOH、水和锌粉；锌粉均匀分散，且与BPEI支链上的氨基通过氢键结合。
为判断锌膏中锌粉能否稳定悬浮，本发明测试了锌粉沉降率，测得值接近0％(即锌粉无明显下沉)，由此可知锌粉能够在锌膏中均匀分散。
为判断由锌膏制得的电池是否具有内阻小、放电性能优良、储存性能优良的特点，本发明将锌膏制成LR6电池后测试其电池内阻、放电次数、储存后放电性能下降率，测得值分别对应为56Ω、158次、5.7％，由此可知由锌膏制得的电池具有内阻小、放电性能优良、储存性能优良的特点。
对比例1
一种锌膏的制备方法，基本同实施例2，不同之处在于，用中性粘度聚丙烯酸(PAA，重均分子量450000g/mol)替代BPEI，且反应过程中未添加表氯醇。
制得的锌膏包含所述PAA、氢氧化铟、KOH、水和锌粉。
为判断锌膏中锌粉的悬浮稳定性，测试了锌粉沉降率，测得值为8.6％，由此可知锌粉能够在锌膏中分散性较差，容易下沉。
将锌膏制成LR6电池后测试其电池内阻、放电次数、储存后放电性能下降率，测得值分别对应为82Ω、140次、18.4％。
与实施例2相比，对比例1的储存性远小于实施例2的储存性能，这是因为交联后的BPEI作为凝胶剂长期保水性能优异、悬浮稳定性好、不易分解，因而储存性能更好。
实施例3
一种锌膏的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于BPEI与锌粉的质量比为1:100。
制得的锌膏包含所述BPEI、表氯醇、氢氧化铟、KOH、水和锌粉；锌粉均匀分散，且与BPEI支链上的氨基通过氢键结合。
为判断锌膏中锌粉的悬浮稳定性，本发明测试了锌粉沉降率，测得值接近0％(即锌粉无明显下沉)，由此可知锌粉能够在锌膏中均匀分散。
为判断由锌膏制得的电池是否具有内阻小、放电性能优良、储存性能优良的特点，本发明将锌膏制成LR6电池后测试其电池内阻、放电次数、储存后放电性能下降率，测得值分别对应为62Ω、163次、4.3％，由此可知由锌膏制得的电池具有内阻小、放电性能优良、储存性能优良的特点。
实施例4
一种锌膏的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于BPEI的重均分子量为45000g/mol，BPEI与锌粉的质量比为0.5:100。
制得的锌膏包含所述BPEI、表氯醇、氢氧化铟、KOH、水和锌粉；锌粉均匀分散，且与BPEI支链上的氨基通过氢键结合。
为判断锌膏中锌粉的悬浮稳定性，本发明测试了锌粉沉降率，测得值为4.6％，由此可知锌粉能够在锌膏中均匀分散。
为判断由锌膏制得的电池是否具有内阻小、放电性能优良、储存性能优良的特点，本发明将锌膏制成LR6电池后测试其电池内阻、放电次数、储存后放电性能下降率，测得值分别对应为48Ω、148次、7.5％，由此可知由锌膏制得的电池具有内阻小、放电性能优良、储存性能优良的特点。
实施例5
一种锌膏的制备方法，基本同实施例4，不同之处仅在于实施例5中BPEI的重均分子量为75000g/mol。
制得的锌膏包含所述BPEI、表氯醇、氢氧化铟、KOH、水和锌粉；锌粉均匀分散，且与BPEI支链上的氨基通过氢键结合。
为判断锌膏中锌粉的悬浮稳定性，本发明测试了锌粉沉降率，测得值接近0％(即锌粉无明显下沉)，由此可知锌粉能够在锌膏中均匀分散。
为判断由锌膏制得的电池是否具有内阻小、放电性能优良、储存性能优良的特点，本发明将锌膏制成LR6电池后测试其电池内阻、放电次数、储存后放电性能下降率，测得值分别对应为71Ω、152次、5.3％，由此可知由锌膏制得的电池具有内阻小、放电性能优良、储存性能优良的特点。
实施例6
一种锌膏的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于表氯醇与BPEI的质量比为1:100；BPEI与锌粉的质量比为0.5:100。
制得的锌膏包含所述BPEI、表氯醇、氢氧化铟、KOH、水和锌粉；锌粉均匀分散，且与BPEI支链上的氨基通过氢键结合。
为判断锌膏中锌粉的悬浮稳定性，本发明测试了锌粉沉降率，测得值为4.7％，由此可知锌粉能够在锌膏中均匀分散。
为判断由锌膏制得的电池是否具有内阻小、放电性能优良、储存性能优良的特点，本发明将锌膏制成LR6电池后测试其电池内阻、放电次数、储存后放电性能下降率，测得值分别对应为49Ω、163次、9.3％，由此可知由锌膏制得的电池具有内阻小、放电性能优良、储存性能优良的特点。
实施例7
一种锌膏的制备方法，基本同实施例6，不同之处仅在于表氯醇与BPEI的质量比为5:100。
制得的锌膏包含所述BPEI、表氯醇、氢氧化铟、KOH、水和锌粉；锌粉均匀分散，且与BPEI支链上的氨基通过氢键结合。
为判断锌膏中锌粉的悬浮稳定性，本发明测试了锌粉沉降率，测得值接近0％(即锌粉无明显下沉)，由此可知锌粉能够在锌膏中均匀分散。
为判断由锌膏制得的电池是否具有内阻小、放电性能优良、储存性能优良的特点，本发明将锌膏制成LR6电池后测试其电池内阻、放电次数、储存后放电性能下降率，测得值分别对应为60Ω、152次、3.3％，由此可知由锌膏制得的电池具有内阻小、放电性能优良、储存性能优良的特点。
从实施例1～7可以看出，当使用BPEI和表氯醇时，在不同条件下均能提高锌粉悬浮性能以及电池的放电性能。
从实施例2、3可知，当BPEI重均分子量适中(60000g/mol)，且表氯醇质量占BPEI质量的百分比为2.5％时，BPEI质量占锌粉质量的百分比在0.5％～1％范围内锌粉无明显下沉，随着添加量的上升，电阻增大，放电次数下降。
从实施例4、5可知，当表氯醇质量占BPEI质量的百分比为2.5％，且BPEI质量占锌粉质量的百分比为0.5％时，BPEI重均分子量从45000g/mol提高至75000g/mol后，锌粉悬浮性能提高，内阻变大，放电次数下降。
从实施例6、7可知，当BPEI重均分子量为60000g/mol，且BPEI质量占锌粉质量的百分比为0.5％时，表氯醇质量占BPEI质量的百分比从1％提高至5％后，锌粉悬浮性能提高，内阻变大，放电次数下降。
综合电池锌粉悬浮稳定性、储存性能和放电效果，BPEI重均分子量为60000g/mol、BPEI质量占锌粉质量的百分比为0.5％、表氯醇质量占BPEI质量的百分比为2.5％为最优条件。
Claims (8)
1.一种锌膏的制备方法，其特征在于，首先将超支化聚乙烯亚胺加入到去离子水中搅拌得到超支化聚乙烯亚胺溶液，然后加入电解液后继续搅拌，接着加入交联剂、缓蚀剂和锌粉后继续搅拌，最后进行抽真空处理得到锌膏，交联剂为表氯醇、戊二醛或1,4-丁二醇二缩水甘油醚，交联剂与超支化聚乙烯亚胺的质量比为1~5:100。
2.根据权利要求1所述的一种锌膏的制备方法，其特征在于，超支化聚乙烯亚胺的重均分子量为45000~75000g/mol。
3.根据权利要求1所述的一种锌膏的制备方法，其特征在于，电解液为KOH溶液；缓蚀剂为氢氧化铟。
4.根据权利要求1所述的一种锌膏的制备方法，其特征在于，锌粉的视重比为2~4g/mL。
5.根据权利要求1所述的一种锌膏的制备方法，其特征在于，超支化聚乙烯亚胺溶液的浓度为1~10wt%；电解液的浓度为25~45wt%；锌粉与电解液的质量比为1.5~2.5:1；所述超支化聚乙烯亚胺与锌粉的质量比为0.2~1:100；缓蚀剂与锌粉的质量比为0.05:100。
6.根据权利要求1所述的一种锌膏的制备方法，其特征在于，第一次搅拌的时间为30~60min，第二次搅拌的时间为10~30min，第三次搅拌的时间为30min。
7.采用如权利要求1~6任一项所述的一种锌膏的制备方法制得的锌膏，其特征在于，包含所述超支化聚乙烯亚胺、所述交联剂、缓蚀剂、电解质、水和锌粉；锌粉均匀分散，且与所述超支化聚乙烯亚胺支链上的氨基通过氢键结合。
8.根据权利要求7所述的锌膏，其特征在于，由锌膏制成的LR6电池的内阻为48~82Ω，放电次数为140~170次，储存后放电性能下降率为3~9.3%。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111011396.6A CN113903914B (zh) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | 一种锌膏凝胶剂及用其制备锌膏的方法和用其制得的锌膏 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111011396.6A CN113903914B (zh) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | 一种锌膏凝胶剂及用其制备锌膏的方法和用其制得的锌膏 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113903914A CN113903914A (zh) | 2022-01-07 |
| CN113903914B true CN113903914B (zh) | 2024-05-03 |
Family
ID=79188093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111011396.6A Active CN113903914B (zh) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | 一种锌膏凝胶剂及用其制备锌膏的方法和用其制得的锌膏 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113903914B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102723471A (zh) * | 2012-07-03 | 2012-10-10 | 北京中航长力能源科技有限公司 | 碱性电池用凝胶状锌膏及其制备方法 |
| CN108899548A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-11-27 | 嘉兴学院 | 一种锂离子电池负极粘结剂的制备方法及制备锂离子电池负极材料的方法 |
| CN108933254A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-12-04 | 嘉兴学院 | 一种锂离子电池负极粘结剂的制备方法及制备锂离子电池负极材料的方法 |
-
2021
- 2021-08-31 CN CN202111011396.6A patent/CN113903914B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102723471A (zh) * | 2012-07-03 | 2012-10-10 | 北京中航长力能源科技有限公司 | 碱性电池用凝胶状锌膏及其制备方法 |
| CN108899548A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-11-27 | 嘉兴学院 | 一种锂离子电池负极粘结剂的制备方法及制备锂离子电池负极材料的方法 |
| CN108933254A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-12-04 | 嘉兴学院 | 一种锂离子电池负极粘结剂的制备方法及制备锂离子电池负极材料的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113903914A (zh) | 2022-01-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109103426B (zh) | 一种用于高性能启停铅炭超级电池的负极板铅膏及其制备方法 | |
| Tang et al. | A flexible and conductive binder with strong adhesion for high performance silicon‐based lithium‐ion battery anode | |
| CN111662418B (zh) | 锂离子电池用锂化功能聚合物及其制备方法和应用 | |
| CN114142011A (zh) | 一种硬碳复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN107732169B (zh) | 锂电池硅基负极材料及其制备方法、电池负极和锂电池 | |
| CN108832126B (zh) | 一种含偶合酰胺键的聚羧酸水性粘结剂及制备方法与其在锂离子电池中的应用 | |
| CN112002950B (zh) | 锂离子电池正极浆料及其制备方法、正极片、锂离子电池 | |
| CN101154730A (zh) | 锂离子电池正极材料和含有该材料的正极和锂离子电池 | |
| CN103582974A (zh) | 液式铅蓄电池 | |
| CN109216659A (zh) | 一种粘结剂，使用该粘结剂的电极极片及二次电池 | |
| CN116581386B (zh) | 锂金属电池用添加剂、电解液及其锂金属电池 | |
| CN112201791A (zh) | 一种吸氧自愈合膜改善锂离子电池三元正极材料的方法 | |
| CN114614003B (zh) | 一种具有双交联网络结构的粘结剂及其制备方法和应用 | |
| CN113903914B (zh) | 一种锌膏凝胶剂及用其制备锌膏的方法和用其制得的锌膏 | |
| CN204315664U (zh) | 一种铝硫电池用石墨烯/有机硫/聚苯胺复合材料正极 | |
| CN111883857B (zh) | 一种胶体电解质及包含其的锌离子电池 | |
| CN112563483A (zh) | 一种锂离子电池正极活性物浆料及制备方法 | |
| CN110492101B (zh) | 一种锂离子电池负极粘结剂及其制备方法和应用 | |
| CN112599861A (zh) | 一种钴酸锂动力电池的制备方法 | |
| CN112290011A (zh) | 水性锂离子电池正极活性物浆料及正极片的制备方法 | |
| CN113937280B (zh) | 锌膏凝胶剂及用其制备锌膏的方法和用其制得的锌膏 | |
| CN111430685B (zh) | 改性磷酸铁锂材料及其制备方法和应用 | |
| CN109817981B (zh) | 一种碱性电池负极合成凝胶剂 | |
| CN112736246A (zh) | 一种导电助剂及其在锂离子电池硅负极中的应用 | |
| CN114204026B (zh) | 一种锂离子电池用水性粘结剂及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |