CN201402831Y - 一种无汞钮扣电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种无汞钮扣电池，包括：负极集电体(1)、负极锌膏(2)、隔膜(3)、绝缘密封圈(4)、正极粉饼(5)及正极壳体(6)；正极粉饼(5)填充在正极壳体(6)的底部，隔膜(3)设置于正极粉饼上，隔开正极粉饼与负极锌膏，负极锌膏(2)填充于负极集电体(1)的凹部内，上述绝缘密封圈(4)设置在上负极集电体(1)与正极壳体(6)之间，其特征在于：负极集电体(1)的内外面镀有镍镀层(8)作为底层，在负极集电体的内凹面上，在镍镀层(8)上还镀有一层铜层或含铜合金层(9)；铜层或含铜合金层(9)上还镀有一层含锌合金层(10)。本实用新型的优点是，无汞钮扣电池的造价更低、更有效防止气胀和漏液。

Description

一种无汞钮扣电池

技术领域

本实用新型涉及碱性电池、特别是涉及一种碱性无汞钮扣电池。

背景技术

传统的碱性电池(包括锌-二氧化锰电池及锌-氧化银电池等)，均需要在电池的负极加入汞，汞与电池负极金属产生汞齐，以防止电池内负极锌膏与电池负极金属之间反应而产生氢，造成电池气胀及漏液。

近年人类致力保护环境，世界各国先后推出了不少环保标准及法律，其中各国对汞的使用特别关注。汞，亦称水银，毒性非常高，口服、吸入或接触后可导致脑和肝的损伤。

为了减少使用汞，碱性柱型及钮扣电池已发现在其电池负极金属表面镀上氢过电位较高的材料(如铟、锡等金属)以取代汞，成功防止电池内锌膏与电池负极集电体之间反应而产生氢气。但是，上述做法还是未能完全解决电池气胀及漏液等问题，其防气胀、防漏液的稳定性、恶劣环境存放测试及较严谨的破坏性试验，相对传统含汞的碱性电池，均不理想。因此，展开了很多针对现时铟、锡镀层的弱点的研究。其中包括如何改善镀铟、镀锡层的针孔、易氧化等缺点；找出取代铟、锡镀层的原材料等。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种价格便宜、并能更有效防止气胀和漏液的无汞钮扣电池。

本实用新型提供一种无汞钮扣电池，包括：负极集电体、负极锌膏、隔膜、绝缘密封圈、正极粉饼及正极壳体；正极粉饼填充在正极壳体的底部，隔膜设置于正极粉饼上，隔开正极粉饼与负极锌膏，负极锌膏填充于负极集电体的凹部内，上述绝缘密封圈设置在负极集电体与正极壳体之间，其特征在于：负极集电体的内外面镀有镍镀层作为底层，在负极集电体的内凹面上，在镍镀层上还镀有一层铜层或含铜合金层；铜层或含铜合金层上还镀有一层含锌合金层。

上述含铜合金层为锌铜合金层或铜铋合金层。

上述含锌合金层为锌-锡合金层或锌-锡-铅合金层。

上述铜层或含铜合金层及含锌合金层由负极集电体内凹面覆盖至负极集电体外表面不超出负极集电体顶面。

镍镀层、铜层或含铜合金层及含锌合金层的厚度在0.2μm至10μm之间。

所述正极粉饼为二氧化锰或二氧化锰及氧化银的混合物。

所述负极锌膏含有氧化铟或氢氧化铟负极集电体。

负极集电体由一层铁片或者不锈钢片制成，周边有U形回折部。

本实用新型与现有技术比较的优点及效果为：

1)本实用新型所述负极集电体镀有的第一层的镍层，除有防护铁基层外，其外表面镍层主要是提供钮扣电池光亮的外表面装饰，而内凹面镍层则由于镍较其它金属如铟、锡等更能平均及平滑镀于铁基层上，其针孔率也较少，因此所述负极集电体内凹面的第一层镍层为以后的镀层提供了更平滑的平台，使其后之镀层更致密。

2)本实用新型所述负极集电体内凹面镀有的第二层锌铜合金层，此合金层拥有其组成元素铜的优点，为重要的中间镀层，一方面可提高镀层结合强度，亦能提高耐蚀性，此外含铜75％～95％的锌铜合金层或铜铋合金层能更有效增强其抗张强度，其功能在于更有效防止电池内锌膏与负极集电体基层之间反应而产生氢，解决现有技术仍存在的气胀及漏液等问题。

3)本实用新型所述负极集电体内凹面镀有的第三层锌-锡合金层或锌-锡-铅合金层(含锌不超出20％)，此合金层拥有其组成元素锌的优点，远较铟、锡的氢过电位高，是理想的取代铟、锡的物质，其主要功能是更有效防止电池内产生氢气，解决现有技术存在之气胀及漏液等问题。同时，由于碱性溶液中锌的标准电位比铟的标准电位更负，因此负极锌膏内的氢氧化铟与锌-锡合金层或锌-锡-铅合金层能产生置换反应，于负极集电体内凹面最外层形成薄薄一层铟金属保护层，因此能更有效解决现有技术所存在的气胀及漏液等问题。此外，锌、铋亦较铟、锡廉宜，有效降低了生产的成本。

4)使用所述的合金层后，发现其合金层不但使电池性能更稳定，而且合金镀层范围可至0.2μm至10μm以内，较现有技术的镀层更薄(现时在负极集电体上的各镀层一般为1μm至10μm之间)，新技术更加节约资源，降低成本。

附图说明

图1为本实用新型无汞钮扣电池的结构示意图；

图2为本实用新型负极集电体的结构示意图；

图3为本实用新型负极集电体的镀层结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图详述本实用新型的造价更低、更有效防止气胀和漏液的无汞钮扣电池。

研究发现，在25℃，6N氢氧化钠溶液中，锌有比锡更高的氢过电位，可考虑成为电池负极盖内的覆盖物料。此外，锌的价格远较铟、锡便宜，可大大降低产品的成本。

锌对钢铁基体来说，锌镀层属于阳极性镀层，可用于防止钢铁的腐蚀。但在较恶劣的作业条件下，纯锌镀层往往亦不能满足耐蚀要求，因此锌基合金镀层如锌铜、锌锡等得到广泛研究和迅速发展。

此外，研究亦发现铋，由于其无毒性，近年已广泛于各行业中使用，最为常见为取代汞及铅的使用。

因此，本实用新型在无汞钮型电池技术的领域中，为了更有效防止气胀和漏液等，采用了不同的锌基合金镀层或含铜合金镀层，来取代在负极集电体上电镀镍层、铜层，再电镀铟、锡、铟-锡合金层的现有技术。

根据本实用新型的钮扣电池，负极集电体内外表面镀有第一层镍镀层，在负极集电体上的内凹面，第一层镍镀层之外镀有第二层铜层、锌铜合金层或铜铋合金层，第二层铜层、锌铜合金层或铜铋合金层上镀有第三层锌-锡合金层或锌-锡-铅合金层。

下面根据附图详细说明本实用新型的结构。

图1是本实用新型提供的无汞钮扣电池，包括：负极集电体1、负极锌膏2、隔膜3、绝缘密封圈4、正极粉饼5及正极壳体6。所述正极粉饼5为二氧化锰或二氧化锰及氧化银的混合物，正极粉饼5填充在正极壳体6的底部，隔膜3设置于正极粉饼上，隔开正极粉饼与负极锌膏。所述负极锌膏2含有氧化铟或氢氧化铟，负极锌膏2填充于负极集电体1的凹部内，负极集电体1倒扣于隔膜3上。负极集电体1周边有U形回折部7，上述回折部与正极壳体6之间安装有绝缘密封圈4，上述绝缘密封圈4内外均涂浸有厚胶水，作密封用。

图2显示了本实用新型所述的负极集电体1，可由一层铁片或者不锈钢片制成，其周边有U形回折部7。

图3显示了本实用新型所述的负极集电体1的图层。如图3所示，本实用新型的负极集电体1的内外面先镀有一镍镀层8，负极集电体的内凹面上，在镍镀层8之上镀有一层铜层、锌铜合金层或铜铋合金层9，铜层或含铜合金层9上再镀有一层锌-锡合金层或锌-锡-铅合金层10。

所述两层锌铜合金层(或铜层、铜铋合金层)9及锌-锡合金层(或锌-锡-铅合金层)10由负极集电体1内凹面覆盖至负极集电体外表面不超出负极集电体顶面11。

所述负极集电体1各镀层8～10其厚度可在0.2μm至10μm之间。

应当指出的是，上面合金层仅为本实用新型的最佳实施例，锌铜合金层(或铜铋合金层)9可以是铜层或任何含铜合金层，锌-锡合金层(或锌-锡-铅合金层)10可以是任何含锌合金层。

因此，本领域普通技术人员在本实用新型的提示下，可以在不超出本实用新型精神的范围内做出各种改进，本实用新型的保护范围以权利要求为准。

Claims (8)

1.一种无汞钮扣电池，包括：负极集电体(1)、负极锌膏(2)、隔膜(3)、绝缘密封圈(4)、正极粉饼(5)及正极壳体(6)；正极粉饼(5)填充在正极壳体(6)的底部，隔膜(3)设置于正极粉饼上，隔开正极粉饼与负极锌膏，负极锌膏(2)填充于负极集电体(1)的凹部内，上述绝缘密封圈(4)设置在负极集电体(1)与正极壳体(6)之间，其特征在于：

负极集电体(1)的内外面镀有镍镀层(8)作为底层，在负极集电体的内凹面上，在镍镀层(8)上还镀有一层铜层或含铜合金层(9)；

铜层或含铜合金层(9)上还镀有一层含锌合金层(10)。

2.根据权利要求1所述的无汞钮扣电池，其特征在于：

上述含铜合金层(9)为锌铜合金层或铜铋合金层。

3.根据权利要求1所述的无汞钮扣电池，其特征在于：

上述含锌合金层(10)为锌-锡合金层或锌-锡-铅合金层。

4.根据权利要求1所述的无汞钮扣电池，其特征在于：

含铜合金层(9)及含锌合金层(10)由负极集电体(1)内凹面覆盖至负极集电体外表面不超出负极集电体顶面(11)。

5.根据权利要求1所述的无汞钮扣电池，其特征在于：

镍镀层(8)、含铜合金层(9)及含锌合金层(10)的厚度在0.2μm至10μm之间。

6.根据权利要求1所述的无汞钮扣电池，其特征在于：

所述正极粉饼(5)为二氧化锰或二氧化锰及氧化银的混合物。

7.根据权利要求1所述的无汞钮扣电池，其特征在于：

所述负极锌膏(2)含有氧化铟或氢氧化铟负极集电体(1)。

8.根据权利要求1所述的无汞钮扣电池，其特征在于：

负极集电体(1)由一层铁片或者不锈钢片制成，周边有U形回折部(7)。

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