CN1252851C - 将纳米含铟化合物用于生产碱性电池的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种将纳米含铟化合物用于生产碱性电池的工艺，在生产碱性电池制作负极锌膏时，其内加入纳米含铟化合物纳米氧化铟或纳米氢氧化铟作为添加剂，步骤是：先将纳米含铟化合物与温度为70℃～90℃的氢氧化钾溶液混合并搅拌30分钟到60分钟，使之形成溶液和悬乳液混合在一起的混合体电解液，然后将一定比例的锌粉和增稠剂与之混合形成负极锌膏，由于纳米含铟化合物能微溶于碱液里，并且其颗粒是纳米级的，置换出的铟能更好地包裹锌粉颗粒表面，该纳米含铟化合物在锌膏中的重量百分比仅为0.0015%～0.00316%，其成本大大降低，还能最大限度地抑制了电池里氢气析出和锌粉上枝晶产生，达到了提高电池的放电性能和贮存时间的目的。
Description
技术领域
本发明是一种将纳米含铟化合物用于生产碱性电池的工艺，涉及到一种用含铟化合物生产碱性电池的工艺。
背景技术
目前碱性电池如碱性锌锰电池，其负极锌膏是由含铟铋的锌合金粉制成，有些还加入氧化铟或氢氧化铟作为添加剂来抑制气体的产生并改善电池的放电性能，但效果并不理想，由于这种工艺使铟在锌粉颗粒表面不能均匀包裹，不能很好地抑制氢气的析出和锌粉上枝晶的产生，因此会导致电池防漏性能和放电性能不好，贮存时间短，且铟的使用量也较大，如2002年6月19日公开的发明专利CN1354530A，它公开了一种纳米氢氧化铟用于生产碱性电池的工艺，该种工艺是在制作负极锌膏时，将纳米氢氧化铟作为添加剂加入其内，过程是先将锌粉搅拌，然后加入纳米氢氧化铟搅拌4-6分钟，再加入粘结剂搅拌15～25分钟，最后加入电解液，贮存0.5～2.5小时后形成锌膏，其中提到的氢氧化铟占锌膏百分比为0.035％～0.045％，其成本相对较高，且纳米氢氧化铟与锌粉反应结合还不够完全，导致电池防漏性能和放电性能还不够高，贮存时间还不够长。
发明内容
本发明的目的是提供一种将纳米含铟化合物用于生产碱性电池的工艺，能使纳米含铟化合物含量更低、节约成本的同时，最大限度地抑制电池里氢气析出和锌粉上枝晶产生、提高电池放电性能和贮存能力。
为实现本发明的目的，将纳米含铟化合物用于生产碱性电池的工艺是在生产碱性电池制作负极锌膏时，其内加入纳米含铟化合物作为添加剂，加入纳米含铟化合物的步骤是：先将纳米含铟化合物与温度为70℃～90℃的氢氧化钾溶液混合并搅拌30分钟到60分钟，使之形成溶液和悬乳液混合在一起的混合体电解液，然后将一定比例的锌粉和增稠剂与之混合形成负极锌膏。
上述混合体电解液的配份按以下比例组成：1千克40％的氢氧化钾溶液里加入50～100毫克的纳米含铟化合物，即纳米含铟化合物的含量是50～100ppm。
用含纳米含铟化合物的混合体电解液制备负极锌膏的原料重量配比是：锌粉67.6％、混合体电解液31.6％、增稠剂0.8％，即纳米含铟化合物在负极锌膏中的重量百分比为0.0015％～0.00316％。
所述的纳米含铟化合物是氧化铟，该氧化铟的颗粒度在15～150纳米之间。
所述的纳米含铟化合物也可以是氢氧化铟，其颗粒度在15～150纳米之间。
本发明的特点是：在制备锌膏时，先将纳米含铟化合物加入热的氢氧化钾溶液里，由于纳米含铟化合物能微溶于碱液里，并且纳米含铟化合物颗粒是纳米级的，使其形成一种溶液和悬乳液混合在一起的混合体电解液，所以当加入锌粉后搅拌过程中，纳米含铟化合物能更加均匀地与锌粉混合和反应，产生如下置换反应： ，置换出的铟就更加均匀地沉积在锌表面，能更好地包裹锌粉颗粒表面，最大限度地抑制了电池里氢气析出和锌粉上枝晶产生，且纳米含铟化合物在负极锌膏中的重量百分比仅为0.0015％～0.00316％，其成本大大降低，并提高了电池的放电性能和达到贮存时间长的目的，本发明可以通过以下不同实验的测试结果数据来说明本发明技术效果。
实验1：将纳米含铟化合物纳米氧化铟或纳米氢氧化铟加入氢氧化钾溶液，先制成混合体电解液，再制锌膏。
第一步配混合体电解液，可以利用固体氢氧化钾溶解配制40％的氢氧化钾溶液所产生热量或直接将40％的氢氧化钾溶液加热到75℃，按每1千克氢氧化钾溶液加入80毫克的纳米含铟化合物的量加入纳米氧化铟或纳米氢氧化铟搅拌30分钟，然后冷却至室温，制成混合体电解液；
第二步配制锌膏，按以下比例配份：
成分 重量百分比
锌粉 67.6％
混合体电解液 31.6％
增稠剂 0.8％
将锌粉与增稠剂等干粉搅拌混合3～4分钟，然后边搅拌边喷洒混合体电解液，再搅拌3～4分钟，即成为锌膏。
第三步将以上锌膏与制作电池的正极环及配件和一种厚度0.08mm～0.1mm的隔膜纸制成规格为LR6和6LR61电池。
实验2：将纳米含铟化合物纳米氧化铟或纳米氢氧化铟与锌粉混合后，再加入氢氧化钾溶液制锌膏。
用实验1方法配制锌膏，但不是用混合体电解液，按以下比例配份：
成分 重量百分比
锌粉 67.6％
纳米含铟化合物 0.03％
40％的氢氧化钾溶液 31.6％
增稠剂 0.77％
将以上锌膏与制作电池的正极环及配件和一种厚度0.08mm～0.1mm的隔膜纸制成规格为LR6和6LR61电池。
实验3：锌膏里不加含铟化合物。
用实验1方法配制锌膏，但不添加含铟化合物，按以下比例配份：
成分 重量百分比
锌粉 67.6％
40％的氢氧化钾溶液 31.6％
增稠剂 0.8％
将以上锌膏与制作电池的正极环及配件和一种厚度0.08mm～0.1mm的隔膜纸制成规格为LR6和6LR61电池。
实验1中的纳米含铟化合物占锌膏的量是0.002528％，比实验2中的纳米含铟化合物的用量少91.57％。
将以上三个实验所制成的电池分别进行高温高湿贮存测试及放电性能测试，同时也进行锌膏析气量测试，其测试结果如下：
表一：锌膏析气量测试结果
| 锌膏 | 锌膏特点 | 45℃、5天的析气量 | |
| 实验 | 1 | 将纳米含铟化合物加入氢氧化钾溶液，先制成混合体电解液，再制锌膏。 | 0.024ml/6g |
| 2 | 将纳米含铟化合物与锌粉混合后，再加入氢氧化钾溶液制锌膏。 | 0.038ml/6g | |
| 3 | 锌膏里不加含铟化合物。 | 0.065ml/6g |
从上表一分析，将纳米含铟化合物加入氢氧化钾溶液，先制成混合体电解液，制出的锌膏析气量最低，将纳米含铟化合物与锌粉混合后，再加入氢氧化钾溶液制出的锌膏次之，锌膏里不加含铟化合物的析气量最高。
表二：高温耐漏性能测试结果
| 电池 | 锌膏特点 | 60℃贮存5天的析气量(LR6) | 100只LR6电池60℃90％RH储存100天耐漏性 | 100只6LR61电池60℃90％RH储存100天耐漏性 | |
| 实验 | 1 | 将纳米含铟化合物加入氢氧化钾溶液，先制成混合体电解液，再制锌膏。 | 0.13 | 0 | 0 |
| 2 | 将纳米含铟化合物与锌粉混合后，再加入氢氧化钾溶液制锌膏。 | 0.19 | 0 | 1 | |
| 3 | 锌膏里不加含铟化合物。 | 0.25 | 4 | 5 |
由表二分析，高温下实验1的电池析气量比实验2的电池析气量低，实验3的电池析气量最高，同时实验1的电池耐漏性能比实验2的电池耐漏性能高，实验3的电池耐漏性能最差。
表三：LR6综合放电性能测试结果
| 电池 | 锌膏特点 | 放电时间 | ||||
| 15秒/分，24小时/天，epv＝0.9v | 负载3.9欧姆，1小时/天，epv＝0.8v | 负载10欧姆，1小时/天，epv＝0.9v | 负载43欧姆，4小时/天，epv＝0.9v | |||
| 实验 | 1 | 将纳米含铟化合物加入氢氧化钾溶液，先制成混合体电解液，再制锌膏。 | 685cycle | 460 | 1140 | 5500 |
| 2 | 将纳米含铟化合物与锌粉混合后，再加入氢氧化钾溶液制锌膏。 | 680cycle | 458 | 1110 | 4700 | |
| 3 | 锌膏里不加含铟化合物。 | 680cycle | 457.5 | 1070 | 2800 | |
由上表三分析，实验1的电池LR6综合放电性能均比实验2的电池LR6综合放电性能好，实验3的电池LR6综合放电性能最差。
表四：6LR61综合放电性能测试结果
| 电池 | 锌膏特点 | 放电时间 | ||||
| 负载180欧姆，24小时/天，epv＝5.4v | 负载180欧姆，30分钟/天，epv＝4.8v | 负载270欧姆，1小时/天，epv＝5.4v | 负载620欧姆，2小时/天，epv＝5.4v | |||
| 实验 | 1 | 将纳米含铟化合物加入氢氧化钾溶液，先制成混合体电解液，再制锌膏。 | 850.2 | 854 | 1282.7 | 2984.5 |
| 2 | 将纳米含铟化合物与锌粉混合后，再加入氢氧化钾溶液制锌膏。 | 832 | 703 | 1198 | 2610 | |
| 3 | 锌膏里不加含铟化合物 | 820 | 614 | 1151 | 2308 | |
由上表四分析，实验1的电池6LR61综合放电性能均比实验2的电池6LR61综合放电性能好，实验3的电池6LR61综合放电性能最差。
由此可见，实验1中的纳米含铟化合物占锌膏的量是0.002528％，比实验2中的纳米含铟化合物的用量少91.57％，但实验1的电池耐漏性能和综合放电性能均优于实验2的电池，结果说明本发明不但降低了纳米含铟化合物的用量，节约成本，而且能最大限度地抑制了电池里氢气析出和锌粉上枝晶产生，达到了提高电池的放电性能和贮存时间长的目的。
技术方案的实施
利用本发明生产的碱性电池，其结构和主要工艺基本上与现有技术相同，但在制作锌膏时加入纳米含铟化合物纳米氧化铟或纳米氢氧化铟作为添加剂，将纳米含铟化合物纳米氧化铟或纳米氢氧化铟加入氢氧化钾溶液，先制成混合体电解液，再制锌膏。
第一步配混合体电解液，可以利用固体氢氧化钾溶解配制40％的氢氧化钾溶液所产生热量或直接将40％的氢氧化钾溶液加热到75℃，按每1千克氢氧化钾溶液加入80毫克的纳米含铟化合物的量加入纳米氧化铟或纳米氢氧化铟搅拌30分钟，然后冷却至室温，制成混合体电解液；
第二步配制锌膏，按以下比例配份：
成分 重量百分比
锌粉 67.6％
混合体电解液 31.6％
增稠剂 0.8％
将锌粉与增稠剂等干粉搅拌混合3～4分钟，然后边搅拌边喷洒混合体电解液，再搅拌3～4分钟，即成为锌膏，电池的其它部分的实施与现有技术相同。
Claims (5)
1、一种将纳米含铟化合物用于生产碱性电池的工艺，在生产碱性电池制作负极锌膏时，其内加入纳米含铟化合物作为添加剂，其特征在于：加入纳米含铟化合物的步骤是，先将纳米含铟化合物与温度为70℃～90℃的氢氧化钾溶液混合并搅拌30分钟到60分钟，使之形成溶液和悬乳液混合在一起的混合体电解液，然后将一定比例的锌粉和增稠剂与之混合形成负极锌膏，所述纳米含铟化合物在所述负极锌膏中的重量百分比为0.0015％～0.00316％。
2、根据权利要求1所述的将纳米含铟化合物用于生产碱性电池的工艺，其特征在于：所述混合体电解液的配份按以下比例组成：1千克40％的氢氧化钾溶液里加入50～100毫克的纳米含铟化合物，即纳米含铟化合物的含量是50～100ppm。
3、根据权利要求1或2所述的将纳米含铟化合物用于生产碱性电池的工艺，其特征在于：其组成负极锌膏的锌粉、混合体电解液和增稠剂的重量百分比是：锌粉67.6％、混合体电解液31.6％、增稠剂0.8％。
4、根据权利要求1或2所述的将纳米含铟化合物用于生产碱性电池的工艺，其特征在于：所述的纳米含铟化合物是氧化铟，该氧化铟的颗粒度在15～150纳米之间。
5、根据权利要求1或2所述的将纳米含铟化合物用于生产碱性电池的工艺，其特征在于：所述的纳米含铟化合物是纳米氢氧化铟，该氢氧化铟的颗粒度在15～150纳米之间。
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| CN101901894A (zh) * | 2010-08-13 | 2010-12-01 | 东莞市天荣电子科技有限公司 | 一种无铅无汞碱性纽扣电池锌膏及其制备方法 |
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