無汞全防糊式鋅錳電池的製作方法
2023-05-27 08:16:21 2
專利名稱：無汞全防糊式鋅錳電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種改進的糊式鋅錳電池。
背景技術：
糊式鋅錳電池是最傳統的民用電池，具有結構簡單、材料易得、工藝成熟、成本低、 間放性能好的優點。一次電池中的鹼性鋅錳電池，我國已實現了無汞化，但對普通鋅錳電池包括糊式 鋅錳電池，國家現時的環保要求是低汞，要求汞含量不能大於0. 025%。汞的作用是作為緩 蝕劑添加到電池裡以抑制鋅的腐蝕，提高電池的貯存性能。糊式電池的去汞難度較大，從符 合可持續發展戰略考慮，只有真正實現電池內不添加汞，從源頭上減少有害物質，才能符合 國家清潔生產的要求和環保要求。而聯合國環境規劃署有關國際防治汞汙染的要求提出籤 署國際公約或針對相關國家籤署減少汞的約定性條約。因此，採用代汞緩蝕劑確保電池的 性能是一重大研究課題，至目前為止，採用單一的緩蝕劑均未能很好起到緩蝕作用，電池的 電性能也達不到採用氯化汞做緩蝕劑的水平。國內某大型電池總廠採用以PVA與B(OH)3生成的醇硼樹脂為主，再輔以十六烷基 或十八烷基三甲基氯化銨的緩蝕劑實現無汞，但它對傳統工藝的電液配方和電芯成型工藝 等都需要改動，實施起來存在困難。
發明內容
本發明的目的是提供一種可保留原傳統電池生產工藝又能保證電池性能達到國 際標準和國家標準的無汞全防糊式鋅錳電池。本發明包括鐵底、鋅筒、隔離層、電芯、炭棒和銅帽；隔離層的主要成份是麵粉、澱 粉、電解液和代汞緩蝕劑；其中代汞緩蝕劑在隔離層中的重量百分比為十二烷基苯磺酸鈉含量為0. 03 % -0. 05 %、十六烷基三甲基溴化銨含量為0. 025% -0. 04%,三氯化鉍含量為0. 02 % -0. 06 %。作為本發明的進一步改進，隔離層由重量比為1.5% -2.5%的聚丙烯醯胺、 24 % -30 %的氯化銨、12 % -15 %的氯化鋅、7 % -10 %的麵粉、17. 5 % -20 %的澱粉和適量的 水攪拌混合配製成漿糊，並與代汞緩蝕劑混和。本發明採用陰陽離子型有機緩蝕劑復配，並添加無機緩蝕劑，利用多種緩蝕劑的 協同作用，以達到增強緩蝕效果，電性能水平與含汞電池持平。本發明的有益效果是①以傳統的糊式鋅錳電池工藝為基礎，採用無汞緩蝕劑取代氯化汞緩蝕劑，生產 工藝不需做調整；緩蝕劑材料易得，成本低。②獨特的緩蝕劑配方使多種緩蝕劑協同作用，取得較好的緩蝕效果，電池性能與 含汞電池持平，個別放電項目高於含汞電池。
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本發明適宜用於製造各種型號規格的糊式鋅錳電池。
圖1是本發明實施例的結構示意圖；圖2是本發明實施例的工藝流程簡圖。
具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。參見圖1，本發明實施例的結構具有銅帽1、炭棒2、塑料蓋3、紙錢4、浙青封口層 5、封電芯面層6、電芯7、隔離層8、鋅筒9、託底紙10、絕緣底11和鐵底12。該電池的隔離 層8為糊式(即漿糊層)，其主要成份是麵粉、澱粉、電解液和代汞緩蝕劑；外包裝採用商標 紙，對電池的防漏具有苛刻的要求，電池是具有鐵底的全防獨特結構。參見圖2，本發明採用重量比為1. 5% -2. 5%的聚丙烯醯胺、24% _30%的氯化銨、 12% -15%的氯化鋅、7% -10%麵粉、17. 5% -20%的澱粉和適量的水攪拌混合配製成漿 糊，然後加入重量比0. 03% -0. 05%十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、0. 025% -0. 04%十六烷基 三甲基溴化銨(CTAB)含量及0. 02% -0. 06%三氯化鉍(BiCl3)，通過攪拌、過濾、調節粘度， 並使水的重量比為餘量，配成無汞的漿液，輸入生產線，注入鋅筒內，在鋅筒與電芯之間形 成隔離層，通過熟化工序使漿液固定不流動，無汞緩蝕劑均勻分布在其中，起到抑制鋅的腐 蝕的作用。實施例1 R20S無汞全防糊式鋅錳電池電解液配方為每升電液中含ZnCl2 15.5%, NH4Cl 20%，餘量為水；每升電液中投入面、澱粉的比例為3 7，漿液中含麵粉8%、澱粉18.5%、 聚丙烯醯胺2%、氯化銨25%、氯化鋅14%、餘量為水。漿液中另加入無汞緩蝕劑十六烷基 三甲基溴化銨(CTAB)O. 03%、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)O. 04%、三氯化鉍(BiCl3) 0. 03%。 通過攪拌、過濾、控制粘度，配成無汞的漿液，輸入生產線，注入鋅筒內，在鋅筒與電芯之間 形成隔離層，通過糊化工序使漿液熟化凝固不流動，無汞緩蝕劑均勻分布在其中，起到抑制 鋅的腐蝕的作用。實施例2 電解液配方和漿液配方同實施例1，唯不同的是漿液中加入無汞緩蝕劑十六 烷基三甲基溴化銨(CTAB)O. 025 %,十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)O. 035 %、三氯化鉍 (BiCl3)O. 05%。實施例3 電解液配方和漿液配方同實施例1，唯不同的是漿液中加入無汞緩蝕劑十六 烷基三甲基溴化銨(CTAB)O. 025 %,十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)O. 035 %、三氯化鉍 (BiCl3)O. 04%。以上三個實施例的電池生產工藝與傳統的全防糊式鋅錳電池生產工藝相同。按照 三個實施例的緩蝕劑配比所生產電池的開路電壓為1. 65V-1. 725V，短路電流彡6. OA,電 性能全部符合GB8897. 2-2005標準要求。經過電池試驗，觀察新電、貯存半年及一年的鋅筒內表面的腐蝕情況，表明本發明三種緩蝕劑具有協同的緩蝕效果。糊式鋅錳電池中鋅的化學腐蝕過程中存在共軛的電極反應，即鋅的陽極溶解和氫 氣的陰極析出。陽極Zn_2e — Zn+陰極2H++2e—H2 個無論阻斷共軛反應的任一反應都可能阻斷腐蝕過程的進行，十二烷基苯磺酸鈉屬 陰極型緩蝕劑，十六烷基三甲基溴化銨屬於陽極型緩蝕劑，兩者化學穩定性較高，耐高溫、 耐酸性好，兩者協同顯示較強的加和增效作用，在電極表面生成起物理屏障作用的吸附層， 從而降低鋅的腐蝕。三氯化鉍的加入在鋅的表面形成緻密的金屬鉍膜，加強緩蝕效果，但氯 化鉍的溶解方式和加入的混和攪拌方式對緩蝕效果有很大影響，需要關鍵控制。本發明用無毒無害的有機緩蝕劑十二烷基苯磺酸鈉和十六烷基三甲基溴化銨以 及無機緩蝕劑三氯化鉍代替有毒的氯化汞作為電池鋅電極的緩蝕劑，取得較好的緩蝕效 果，電池性能達到國際標準和國家標準。從而在生產源頭上解決了汞的汙染問題，達到清潔 生產和實施環保可持續發展的目的，對一次電池全面實現無汞化、推進產業進步具有重要 的意義。採用多種緩蝕劑的協同作用達到代汞緩蝕效果，並可保留原生產工藝，是本發明的 創新所在。在相同工藝條件下，特別是在採用氯化汞作緩蝕劑的全防糊式電池生產工藝 條件不改變的情況下，採用本發明的緩蝕劑，生產製作的無汞電池產品經過上級技術監 督檢驗站檢測(見表1)和企業質檢部門檢驗(見表2)，完全符合GB/T8897. 1-2003、 GB8897. 2-2005標準要求，汞含量< 0. 0001 %，達到無汞化。表 1 表2電池貯存半年，無汞電池與含汞電池放電性能測試結果
權利要求
一種無汞全防糊式鋅錳電池，包括鐵底、鋅筒、隔離層、電芯、炭棒和銅帽；所述隔離層的主要成份是麵粉、澱粉、電解液和代汞緩蝕劑；其特徵在於所述代汞緩蝕劑在隔離層中的重量百分比為十二烷基苯磺酸鈉含量為0.03％ 0.05％、十六烷基三甲基溴化銨含量為0.025％ 0.04％、三氯化鉍含量為0.02％ 0.06％。
2.按照權利要求1所述的無汞全防糊式鋅錳電池，其特徵在於所述隔離層由重量比 為1. 5% -2. 5%的聚丙烯醯胺、24% -30%的氯化銨、12% -15%的氯化鋅、7% -10%的面 粉、17. 5% -20%的澱粉和適量的水攪拌混合配製成漿糊，並與所述代汞緩蝕劑混和。
全文摘要
無汞全防糊式鋅錳電池涉及一種改進的糊式鋅錳電池。本發明包括鐵底、鋅筒、隔離層、電芯、炭棒和銅帽；隔離層的主要成份是麵粉、澱粉、電解液和代汞緩蝕劑；其中代汞緩蝕劑在隔離層中的重量百分比為十二烷基苯磺酸鈉含量為0.03％-0.05％、十六烷基三甲基溴化銨含量0.025％-0.04％三氯化鉍含量為0.02％-0.06％。本發明採用陰陽離子型有機緩蝕劑復配，並添加無機緩蝕劑，利用多種緩蝕劑的協同作用，顯著增強緩蝕效果。本發明以傳統的糊式鋅錳電池工藝為基礎，生產工藝不需做調整，緩蝕劑材料易得，成本低，電性能水平與含汞電池持平，適宜用於製造各種型號規格的糊式鋅錳電池。
文檔編號H01M6/06GK101924223SQ20091004029
公開日2010年12月22日 申請日期2009年6月17日 優先權日2009年6月17日
發明者何永洪, 劉煦, 潘燕鋒, 邱仕洲 申請人:廣州市虎頭電池集團有限公司