[发明专利]一种无汞碱性干电池

说明书

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种无汞碱性干电池。

背景枝术

正极采用二氧化锰、负极采用含有锌、电解液等碱性水溶液的碱性干电池，由于其性能较好、成本低廉且无环境污染而成为各种设备的电源提供装置。

现有的无汞碱性干电池，例如公开号为“CN102150309”的中国专利公开的一种无汞碱性干电池，其包括正极、负极、隔膜以及碱性电解液，由于碱性干电池的正极一般均采用含有锰元素的物质，所以合理设计碱性干电池的负极使其满足各种场景的需求成为各大生产设计厂商技术研发的方向。

公开号为“CN102150309”以及公开号为“CN102150308”的中国专利均通过设计负极上的锌的物理尺寸来改善碱性干电池的放电性能。由于上述专利中锌的物理尺寸较小，一般为毫米级别，从而使得改变锌的物理尺寸的方式较为困难，成本较高且大规模应用时产品良率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种放电性能较好、制备工艺简单的无汞碱性干电池。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是提出一种无汞碱性干电池，其包括正极、负极和隔膜，所述负极通过将锌合金粉末分散于凝胶状的碱性电解液中而制成；所述锌合金粉末各组分的重量百分比为：铝：0.003％、铋：0.03％、铟：0.03％，余量为锌；相对于所述锌合金粉末100重量份，所述碱性电解液各组分的重量份为：交联型聚丙烯酸：1.25份、交联型聚丙烯酸钠：0.2份、电解液：53份、氧化铟：0.04份、水：3份。

锌是一种较活泼的金属，其电化学性能不稳定，在碱性电解液中有自溶倾向，从而放出氢气，既造成电池气胀漏液，又容易由于自溶而自放电，消耗正极的活性材料，最终造成电池失效报废。本发明在锌元素中添加微量的铝元素、铋元素和铟元素来抑制上述反应。

铝元素能减少放电析气量、提高耐氧化性，还能与锌元素形成固熔体阻止锌元素的自溶。

铋元素能提高氢在锌元素表面的析出过电位，但是其具有临界值，过量的铋元素对过放电析出量作用不明显。

铟元素同样能提高氢在锌元素表面的析出电位，对降低析气量大有好处，但铟元素价格较为昂贵，可以通过配合铋元素的使用而降低其用量，减小成本。

碱性电解液中，交联型聚丙烯酸和交联型聚丙烯酸钠均起凝胶作用，二者共同使得碱性电解液呈凝胶状。其中交联型丙烯酸钠还能使得碱性电解液存放时间变长、便于制作、使用寿命较长；但是过多的交联型丙烯酸钠会使得碱性干电池放电性能变差，因此需要兼顾碱性干电池的可制作性和放电性能。

进一步地，所述锌合金粉末的粒径范围为40至200目，平均粒径80至150目，且30％的锌合金粉末的粒径为100目以下。

锌合金粉末的粒径能影响干电池的析气量以及其稳定性。若粒径过小，一方面使得生产的投入产出率低、生产成本提高，另一方面也使得松装密度降低、电池容量降低；若粒径过大，则锌合金粉末不能有效地分散在碱性电解液中降低其放电性能。

进一步地，所述电解液中各组分的重量百分比为：氢氧化钾：36％，氧化锌：5％，余量为水。

进一步地，所述正极由电解二氧化锰、石墨和正极电解液通过混合、压制、整粒而成；所述电解二氧化锰、石墨和正极电解液的重量比为93：7：3。

进一步地，所述正极电解液为氢氧化钾水溶液，氢氧化钾的重量百分比为39％。

本发明还提供一种无汞碱性干电池用锌合金粉末，所述锌合金粉末各组分的重量百分比为：铝：0.003％、铋：0.03％、铟：0.03％，余量为锌。

进一步地，所述锌合金粉末的粒径范围为40至200目，平均粒径80至150目，且30％的锌合金粉末的粒径为100目以下。

本发明通过合理选择碱性干电池负极的各组分，并配比合理的组分，无需改进负极锌合金的物理尺寸，便于大规模制作且成本较低。同时本发明的碱性干电池在零度下放电1秒钟，其电压降低量低于190mV，在常温下的大电流的放电时间大于18.2小时，小电流的放电时间大于125小时，放电性能较好。

附图说明

图1为本发明无汞碱性干电池的剖视示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。