[发明专利]用作电极的锌粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，尤其涉及一种用作电极的锌粉及其制备方法。

背景技术

锌锰电池是以二氧化锰为正极、锌为负极的原电池，具有能重负载、大电流放电、电容量大、低温性能和防漏性能好、性价比低等优点而获得了广泛应用。但是，在锌锰电池电解液中，水的还原电位约为-0.828V，锌的氧化电位约为-1.211V，因此，锌会与水发生析氢反应，不仅会消耗锌粉，降低电池的使用寿命，而且会造成电池自放电或出现气胀、爬碱等问题，影响电池的储存稳定性；另外，产生的氢气附着在负极材料表面，会增大电池的内电阻。

为了解决上述问题，传统方法一般采取向锌粉中加入汞形成汞齐化锌粉的方法。在锌粉中加入汞，能够提高析氢电位，减少氢气的析出，汞齐化锌粉在45℃恒温时的析气量约为0.01mL/5g/3d；另外，汞是液态金属，能够促进锌粉的电子传导，减小电池负极的电阻。但是，汞是剧毒物质，且化学性质比较稳定，含汞电池废弃后会污染环境、破坏生态。

现有技术也公开了多种无汞锌粉，主要是将锌与其他具有缓蚀作用的金属如铅、镉等制备成锌基合金，提高析氢电位，减少氢气析出量，提高锌锰电池的储存稳定性。然而，铅、镉等为重金属，含有此类重金属的电池废弃后依然会造成环境污染和生态破坏。

为了减轻对环境的危害，不含汞、铅、镉等金属元素的锌粉成为研究热点。如申请号为03151176.7的中国专利文献公开了一种无汞碱锰电池用锌粉，包括：0.045wt％～0.072wt％的铟、0.012wt％～0.055wt％的铋、0.0015wt％～0.0065wt％的铝和/或0.0005wt％～0.02wt％的钙，余量为锌。其中，铟、铋、钙和铝均能够提高析氢电位，减少氢气的析出量。但是，该锌粉在60℃恒温时的析气量为0.03mL/5g/3d，低于含汞锌粉的析气量水平。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种用作电极的锌粉及其制备方法，本发明提供的锌粉析气量较低，以本发明提供的锌粉作为负极的锌锰电池具有良好的放电性能和储存稳定性。

本发明提供了一种用作电极的锌粉，包括：

0.0001wt％～0.5wt％的稀土，所述稀土为镱和镨中的一种或两种；

0.01wt％～0.1wt％的铋；

0.01wt％～0.1wt％的铟；

余量为锌。

优选的，包括0.001wt％～0.1wt％的稀土。

优选的，包括0.03wt％～0.07wt％的铟。

优选的，还包括0.0001wt％～0.05wt％的铝。

优选的，还包括0.0001wt％～0.03wt％的钙。

优选的，所述锌粉的粒度为20μm～300μm。

本发明还提供了一种上述技术方案所述的锌粉的制备方法，包括：

a)向熔融态锌中加入稀土、铟和铋熔炼，得到锌液，所述稀土为镱和镨中的一种或两种；

b)将所述锌液经过雾化器雾化成型，冷却后得到锌粉。

优选的，还包括：

c)将所述锌粉过筛后经混合器均匀化。

优选的，所述雾化器包括：

喷料架(4)，其具有进气腔(8)和导流孔(6)，以及与所述进气腔(8)相通的进气孔(7)，在所述进气腔(8)上均匀的分布有六个喷射孔(5)；

喷嘴(1)，装配在所述喷料架(4)的喷射孔上，各个喷嘴(1)均与所述进气腔(8)相通，且指向雾化点，该雾化点在所述导流孔(6)的轴线上。

优选的，所述步骤a)之前还包括：

向熔融态锌中加入第一金属熔炼，所述第一金属为铝和钙中的一种或两种。

与现有技术相比，本发明提供的用作电极的锌粉包括：0.0001wt％～0.5wt％的稀土，所述稀土为镱和镨中的一种或两种；0.01wt％～0.1wt％的铋；0.01wt％～0.1wt％的铟；余量为锌。其中，铟和铋能够提高氢在锌合金粒子表面的析出电位，减少氢气的析出量；稀土能够细化锌合金的晶格，而且有利于减少氢气的析出量。实验表明，本发明提供的锌粉的析气量远远低于不含镱和/或镨的锌粉，也低于添加了镧的锌粉，其储存稳定性较好。进一步的，减小本发明提供的锌粉的粒度时，即提高锌粉的活性、提供其放电性能时，锌粉的析气量会有所增加，但是仍然低于不含镱和/或镨的锌粉。因此，调整锌粉的粒度，能够使以该锌粉为电极的电池同时具有良好的放电性能和存储稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的雾化器的结构示意图；

图2为本发明实施例1～3及比较例1提供的锌粉按照行业标准测定的析气量；