CN207925562U - 可维护的碱性锌锰电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开可维护的碱性锌锰电池及碱性锌锰电池的维护方法，其目的在于解决碱性锌锰电池在批量成品后若发现漏液隐患或电性能不良时，而只能报废的问题，而本实用新型提供的碱性锌锰电池可进行补充维护。当发现批量生产的圆柱型碱性锌锰电池因铜钉、锌膏、正极杂质存在漏液隐患时，该可维护的碱性锌锰电池可通过气压逆向封闭装置，注入缓蚀剂或者其他添加剂；电性能不足时，可注入电解液或者锌膏；内部气压很高时，可释放压力并注入惰性气体降低电池自放电反应，降低电池漏液或者爆炸风险。本实用新型制备工艺简单，全面降低电池批量报废几率，可以大幅度降低碱性锌锰电池生产过程中的损耗。

Description

可维护的碱性锌锰电池

技术领域

本实用新型涉及一类属于化学电源领域，尤其涉及一种可维护的碱性锌锰电池和碱性锌锰电池的维护方法。

背景技术

锌锰电池在电池市场上具有巨大的份额与其广泛的用途是分不开的，它是民用一次电池的主导产品，几乎所有的低压直流电器都可以使用碱锰电池作为电源。碱性锌锰电池具有优良的电化学性能和较高的性价比，一直受到广大消费者的欢迎，自从无汞碱性锌锰电池投入市场后，安全、环保高性能碱性锌锰电池更加收到市场的好评，现在以及未来几十年将以碱性锌锰电池为主导。

碱性锌锰电池的负极为高活性的锌粉，因此对生产过程的要求很高，若因原材料或者生产线引入ppm级的Fe、Ni、Cr、Sb等析氢电位较低的金属杂质，负极锌粉便发生严重自放电析氢。氢气在电池中不断累积，当气压达到密封圈防爆沟的压力时，防爆沟打开电池内部漏液，漏液会腐蚀电器，漏出的液体会腐蚀电器电路板上的元件、铜箔以及焊点，造成电器报废，造成比电池本身价值高很多的损失，严重影响客户对品牌的信心。因此碱性锌锰电池的生产厂家在生产过程中对金属杂质的控制非常严密，但若因疏忽导致电池内部金属杂质偏高、通过高温检测发现后，电池只能批量隔离报废。除了严重时电池漏液外，碱性锌锰电池在生产过程中还会出现因配方误差等导致的电性能不良的情况，轻则降级使用，重则也会电池批量报废。两者均会给生产厂家造成严重的损失，严重时甚至会导致厂家倒闭。

实用新型人在通过大量的实验与探索下，提出一种可维护的碱性锌锰电池，在其密封圈中嵌入逆向阀门，利用其气压逆向封闭原理，防止电池内部液体向外部泄露，但是利用注入装置可向已经完工的电池内部注入维护材料。维护材料可以是缓蚀剂，用于抑制杂质产生析气量，对漏液隐患电池进行维护；可以是电解液或者锌膏，提高碱性锌锰电池放电性能，对电性能不良的电池进行维护。在注入维护材料之后，输入压力稍高于大气压的惰性气体，以实现正向气压差，逆向阀门根据气压差距自行关闭，完成维护。不仅如此，还可对电池内部进行泄压，降低电池漏液或者爆炸风险。该可维护的碱性锌锰电池成本低、实现简便，只需在原有生产工艺上稍作改变，即获得可后期维护的碱性锌锰电池，全面降低电池批量报废几率，降低成本。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可维护的碱性锌锰电池和碱性锌锰电池的维护方法。本实用新型提供的碱性锌锰电池可进行补充维护，当发现批量生产的圆柱型碱性锌锰电池成品因铜钉、锌膏、正极杂质存在漏液隐患时，该可维护的碱性锌锰电池可通过气压逆向封闭装置，注入缓蚀剂；发现批量生产的碱性锌锰电池的电性能不足时，该可维护的碱性锌锰电池可通过逆向阀注入电解液或者锌膏；内部气压很高时，可释放压力并注入惰性气体降低电池自放电反应，降低电池漏液或者爆炸风险。本实用新型制备工艺简单，可以大幅度降低碱性锌锰电池生产过程中的损耗。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：可维护的碱性锌锰电池，包括电池主体，所述的电池主体包括集电体，所述的集电体包括密封圈、底盖和铜钉，其特征在于所述的密封圈中镶嵌有逆向阀门，逆向阀门打开时，维护材料通过逆向阀门被输送到电池主体的内部空间；当维护材料输送结束后，所述的逆向阀门关闭。所述的底盖中对应位置存在通孔。

本实用新型的进一步的优选方案为：所述的逆向阀门为橡胶块，注入针穿过底盖上的通孔后刺穿橡胶块，维护材料通过注入针输送到电池主体的内部空间，当注入针从橡胶块上移开后，橡胶块通过自身的形变使橡胶块上的针孔闭合。

本实用新型的进一步的优选方案为：所述的橡胶块组成为天然橡胶，丁晴橡胶，氯丁橡胶，硅橡胶的一种或者多种组合。

本实用新型的进一步的优选方案为：所述的维护材料为缓蚀剂、锌膏、电解液或者添加剂。

本实用新型的进一步的优选方案为：所述的缓蚀剂为阴离子、阳离子或者非离子表面活性剂。

本实用新型的进一步的优选方案为：所述的添加剂为密封圈防护剂、隔膜纸防护剂或负极防护剂。

本实用新型的进一步的优选方案为：碱性锌锰电池的维护方法，其特征在于具体步骤如下：a；注入针穿过底盖上的通孔后刺穿橡胶块而释放电池主体的内部气体；

b；通过注入针向电池主体内注入维护材料；

c；输入惰性气体至电池内部压力高于外部大气压；

d；移开注入针，橡胶块在气压差的作用下通过自身形变使橡胶块上的针孔闭合。

本实用新型的进一步的优选方案为：所述的惰性气体为氩气或氮气。

本实用新型的进一步的优选方案为：所述的输入惰性气体的气压为1.2atm。

与现有技术相比，本实用新型的优点是当发现批量生产的圆柱型碱性锌锰电池因铜钉、锌膏、正极杂质存在漏液隐患时，该可维护的碱性锌锰电池可通过橡胶块或气压逆向封闭装置，注入缓蚀剂；电性能不足时，可注入电解液或者锌膏；内部气压很高时，可释放压力并注入惰性气体降低电池自放电反应，降低电池漏液或者爆炸风险。本实用新型制备工艺简单，可以大幅度降低碱性锌锰电池生产过程中的损耗。

附图说明

图1为本实用新型的可维护的碱性锌锰电池的剖视图，1为底盖通孔，2为逆向阀门；

图2为图1中的A处放大图，2为逆向阀门，3为密封圈本体；

图3为本实用新型的注入针的剖视图，4为注入针。

具体实施方式

本实用新型人经过广泛而深入的研究，通过改进工艺，意外地获得了让碱性锌锰电池成品仍可后期维护的技术：可有效对漏液隐患或电性能不足的不良成品电池进行维护，通过注入装置注入适当维护材料以及泄压操作提高碱性锌锰电池的防漏性能以及放电性能，从而大幅度降低碱性锌锰电池生产过程中的损耗，降低生产成本，在此基础上完成了本实用新型。

本实用新型的技术构思如下：

本实用新型人是针对碱性锌锰电池对生产过程要求极为苛刻，若因原材料或者生产线引入ppm级的Fe、Ni、Cr、Sb等析氢电位较低的金属杂质，负极锌粉便发生严重自放电析氢导致电池批量漏液。若因疏忽等不可控因素导致电池内部金属杂质偏高，生产的成品电池只能大批量隔离报废。除了严重时电池漏液外，碱性锌锰电池在生产过程中还会出现因配方误差等导致电性能不良的情况，轻则降级使用，重则也会面临批量报废。因普通碱性锌锰电池成品后便不可维护，两种因素导致的批量报废均会给生产厂家造成不可估量的损失，严重时甚至会破产倒闭。

本实用新型特提供一种可维护的碱性锌锰电池结构，具有该结构的碱性锌锰电池具有可以进行后期维护的功能。通过将逆向阀嵌入碱性锌锰电池的密封圈之后，碱性锌锰电池利用该逆向阀特有的特性，既可以控制内部液体不泄露，又可以向电池内部注入维护材料，并将内部电池内部过高气压释放，将漏液隐患或者电性能不良的成品电池拯救为正常电池。该技术成本低、实现简便，只需在原有生产工艺上稍作改变，便可批量操作，方法独具一格，从根本上解决碱性锌锰电池的生产不良批量报废问题。

如无具体说明，本实用新型的各种原料均可以通过市售得到；或根据本领域的常规方法制备得到。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本实用新型方法中。

所述碱性锌锰电池可以含有其他可允许的组分，例如密封圈、铜钉和负极底、锌膏负极、正极、电解液、隔膜纸等。这些组分以及碱性锌锰电池组装工艺没有具体要求，是本领域技术人员已知的，只要不对本实用新型的实用新型目的产生限制即可。

本实用新型提供的可维护的碱性锌锰电池技术得到如下效果：

1).相比普通碱性锌锰电池，本实用新型提供的碱性锌锰电池具有可后期维护的功能；

2).其具体的后期维护功能，可根据生产的需求自行调整；

3).本实用新型采用的气压逆向密封装置的材质具有超疏水性，可以防止电池内部水系电解液由此渗出；

4).其后期维护功能，可以提高碱性锌锰电池的防漏性能、放电性能等；

5).电池的后期可维护操作，配合注入装置可批量程序化进行；

6).维护材料的种类不受限制，可根据生产的需求自行调整；

7).在注入维护材料之前，注入装置还可以将电池内部已经积累的气体放出，提高电池的安全性能；

8).在注入维护材料之后，注入装置向电池内部注入一定的惰性气体，降低负极锌粉的吸氧腐蚀，提高电池贮存放电性能；

9).本实用新型提供的可维护的碱性锌锰电池结构还可以缓解因电池因短路或者被充电后短时间产生大量气体而产生的爆炸危险，在电池爆炸之前可充当泄气阀功能；

10).制备方法简单易行，材料易得、用量少，只需在碱性锌锰电池成熟的生产线上稍作调整，适合大规模的工业生产。

本实用新型的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件进行。

除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本实用新型方法中。

对比例1

将凝胶剂、电解液与锌粉按照1:50:100的比例搅拌为锌膏，然后添加100ppm的铁杂质(按照锌粉质量计算)；通过FDK460生产线，经过钢壳正极环嵌入、隔膜纸插入，注入有杂质的锌膏，插入由铜钉、负极底与密封圈组成的集电体，卷边整形封口得到可以维护的LR6电池；将得到的具有漏液隐患的LR6电池放置于70℃的高温烘箱中，定期检测其漏液率。

对比例2

将凝胶剂、电解液与锌粉按照1:40:100的比例搅拌为锌膏；通过FDK460生产线，经过钢壳正极环嵌入、隔膜纸插入，注入上述锌膏6.5g，插入由铜钉、负极底与密封圈组成的集电体，卷边整形封口得到LR6电池；将得到的配方不良的LR6电池于放电柜上放电，测试其放电性能。

对比例3

将凝胶剂、电解液与锌粉按照1:50:100的比例搅拌为锌膏；通过FDK460生产线，经过钢壳正极环嵌入、隔膜纸插入，注入上述锌膏4.5g，插入由铜钉、负极底与密封圈组成的集电体，卷边整形封口得到LR6电池；将得到的注入不良的LR6电池于放电柜上放电，测试其放电性能。

实施例1

按照图1将密封圈镶嵌上天然橡胶材质的逆向阀门橡胶块2；将凝胶剂、电解液与锌粉按照1:50:100的比例搅拌为锌膏，然后添加100ppm的铁杂质(按照锌粉质量计算)；通过FDK460生产线，经过钢壳正极环嵌入、隔膜纸插入，注入有杂质的锌膏，插入由铜钉、底盖带通孔与含有逆向阀门的密封圈组成的集电体，卷边整形封口得到可以维护的LR6电池；

维护方法：注入针4如图2所示，前端为不锈钢材质，可刺穿逆向阀门2，另一端连接三通阀，三通阀一通连接有海霸泵，海霸泵末端连接缓蚀剂的贮存罐，另一通连接氩气气瓶；注入针4通过影像识别准确穿过底盖通孔1，穿过橡胶块2，程序控制二通阀接通海霸泵在可以维护的碱性锌锰电池注入0.2g的维护材料缓蚀剂表面活性剂；然后接通氩气注入1.2atm氩气，移出注入针4，当注入针4从橡胶块上移开后，橡胶块2在内部气压大于外部气压的作用下通过自身的形变使橡胶块上的针孔闭合，完成维护。

将得到的经过维护的LR6电池放置于70℃的高温烘箱中，定期检测其漏液率。

实施例2

按照图1将密封圈镶嵌上丁腈橡胶材质的逆向阀门橡胶块2；将凝胶剂、电解液与锌粉按照1:50:100的比例搅拌为锌膏，然后添加100ppm的铁杂质(按照锌粉质量计算)；通过FDK460生产线，经过钢壳正极环嵌入、隔膜纸插入，注入有杂质的锌膏，插入由铜钉、负极底与含有逆向阀门的密封圈组成的集电体，卷边整形封口得到可以维护的LR6电池；

维护方法：注入针4如图2所示，前端为不锈钢材质，可刺穿逆向阀门2，另一端连接三通阀，三通阀一通连接有海霸泵，海霸泵末端连接密封圈防护剂的贮存罐，另一通连接氮气气瓶；注入针4通过影像识别准确穿过底盖通孔1，穿过橡胶块2，程序控制三通阀接通海霸泵在可以维护的碱性锌锰电池注入0.02g的添加剂密封圈防护剂；然后接通氮气注入1.2atm氮气，移出注入针4，当注入针4从橡胶块上移开后，橡胶块2在内部气压大于外部气压的作用下通过自身的形变使橡胶块上的针孔闭合，完成维护。

将得到的经过维护的LR6电池放置于70℃的高温烘箱中，定期检测其漏液率。

实施例3

按照图1将密封圈镶嵌上氯丁橡胶与硅橡胶共混材质的逆向阀门橡胶块；将凝胶剂、电解液与锌粉按照1:40:100的比例搅拌为锌膏；通过FDK460生产线，经过钢壳正极环嵌入、隔膜纸插入，注入上述锌膏，插入由铜钉、负极底与含有逆向阀门的密封圈组成的集电体，卷边整形封口得到可以维护的LR6电池；

维护方法：注入针4如图2所示，前端为不锈钢材质，可刺穿逆向阀门2，另一端连接三通阀，三通阀一通连接有海霸泵，海霸泵末端连接电解液的贮存罐，另一通连接氩气气瓶；注入针4通过影像识别准确穿过底盖通孔1，穿过橡胶块2，程序控制三通阀接通海霸泵在可以维护的碱性锌锰电池注入0.5g的电解液；然后接通氩气注入1.2atm氩气，移出注入针4，当注入针4从橡胶块上移开后，橡胶块2在内部气压大约外部气压的作用下通过自身的形变使橡胶块上的针孔闭合，完成维护。

将得到的经过维护的LR6电池于放电柜上放电，测试其放电性能。

实施例4

按照图1将密封圈镶嵌上硅橡胶共混材质的逆向阀门橡胶块；将凝胶剂、电解液与锌粉按照1:50:100的比例搅拌为锌膏；通过FDK460生产线，经过钢壳正极环嵌入、隔膜纸插入，以80％的质量注入上述锌膏，插入由铜钉、负极底与含有逆向阀门的密封圈组成的集电体，卷边整形封口得到可以维护的LR6电池；

维护方法：注入针4如图2所示，前端为不锈钢材质，可刺穿逆向阀门2，另一端连接三通阀，三通阀一通连接有海霸泵，海霸泵末端连接密封圈防护剂的贮存罐，另一通连接氩气气瓶；注入针4通过影像识别准确穿过底盖通孔1，穿过橡胶块2，程序控制三通阀接通海霸泵在可以维护的碱性锌锰电池注入20％的锌膏；然后接通氩气注入1.2atm氩气，移出注入针4，当注入针4从橡胶块上移开后，橡胶块2在内部气压大约外部气压的作用下通过自身的形变使橡胶块上的针孔闭合，完成维护。

将得到的经过维护的LR6电池于放电柜上放电，测试其放电性能。

表1碱性锌锰电池漏液率对比

表2碱性锌锰电池放电性能对比

表3碱性锌锰电池放电性能对比

如对比例1、实施例1与实施例2，通过在LR6电池的锌膏添加铁杂质来模拟生产中引入的漏液隐患，70℃高温下的漏液结果可以明显看出，常规碱锰电池漏液率高达90％以上；同样的杂质含量产生的同样的漏液隐患，本实用新型提出的可维护的锌锰电池在经过恰当的维护后(实施例1与实施例2)，在70℃的高温中放置8周后漏液率为零，表明显著降低了漏液隐患，避免了对比例1电池的报废；

如对比例2、实施例3，以及对比例3与实施例4通过改变锌膏配方或者锌膏少注入来模拟生产中遇到的电池放电性能不良；1.5W/0.65W的脉冲放电结果显示，常规碱锰电池仅有70次；同样的配方，本实用新型提出的可维护的碱性锌锰电池在经过恰当的维护后(实施例3)，1.5W/0.65W的脉冲放电提高为100次，表明显著提高了放电性能，避免了对比2、3电池的降级使用或者报废；

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用以限定本实用新型的实质技术内容范围，本实用新型的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。在本实用新型提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本实用新型的上述内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，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。

Claims (5)

1.可维护的碱性锌锰电池，包括电池主体，所述的电池主体包括集电体，所述的集电体包括密封圈、底盖和铜钉，其特征在于所述的密封圈中镶嵌有逆向阀门，逆向阀门打开时，维护材料通过逆向阀门被输送到电池主体的内部空间；当维护材料输送结束后，所述的逆向阀门关闭。

2.根据权利要求1所述的可维护的碱性锌锰电池，其特征在于所述的逆向阀门为橡胶块，注入针穿过底盖上的通孔后刺穿橡胶块，维护材料通过注入针输送到电池主体的内部空间，当注入针从橡胶块上移开后，橡胶块通过自身的形变使橡胶块上的针孔闭合。

3.根据权利要求1所述的可维护的碱性锌锰电池，其特征在于所述的维护材料为缓蚀剂、锌膏、电解液或者添加剂。

4.根据权利要求3所述的可维护的碱性锌锰电池，其特征在于所述的缓蚀剂为表面活性剂。

5.根据权利要求3所述的可维护的碱性锌锰电池，其特征在于所述的添加剂为密封圈防护剂。