[发明专利]一种无汞碱性电池负极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，尤其涉及一种无汞碱性电池负极材料及其制备方法。

背景技术

碱性锌锰电池具有大容量、大电流放电、长贮存寿命等优异性能，同时价格也相对较低，因此至今仍是使用最广、产量最大的一种电池。碱性锌锰电池是以电解二氧化锰（EMD）为正极活性物质，特制金属锌粉为负极活性物质，氢氧化钾为电解质的一种新型化学电源。

由于锌在碱性溶液中热力学上不稳定，可与碱液发生反应放出氢气，不仅使电池在贮存和使用过程中容量降低，放出的氢气还会使电池产生变形、电解液渗漏甚至爆炸，因此传统的碱性电池都采用锌粉汞齐化的方法，形成汞齐化膜将锌粉表面覆盖均匀平整，改变锌粒表面状况，使锌电池活化，从而提高电池的电性能，降低锌的腐蚀速度，降低电池的漏液率。

随着国内和国际上对环保的重视程度越来越高，对电池行业，特别是碱性锌锰电池中有害元素的添加量的要求也越来越严格。我国在1997年12月31日就发布了《关于限制电池产品中汞含量的规定》，其规定自2001年1月1日起，禁止生产汞含量超过0.025%的碱性锌锰电池，自2005年1月1日起，禁止生产汞含量超过0.0001%的碱性锌锰电池。

为了替代汞在锌锰电池负极的作用，很多研究机构和公司开发了各种各样的添加剂，作为负极材料的组分，常用的包括氧化铟、氢氧化铟以及两者的混合物，或者是各类有机化学物质。同时，对锌粉也进行了改进，添加了诸如稀土元素以及铟、铋、铅、钙等多种可以提高锌析氢电位的微量金属，以减小锌粉在碱性溶液中的自腐蚀速度。

目前，各研究机构和生产企业采用和使用的负极材料组成主要为锌粉、电解液、去离子水、氧化铟或氢氧化铟或两者的混合物、聚丙烯酸与聚丙烯酸钠。如申请号为CN200710133489.X的中国专利公开了无汞碱性锌锰电池用负极材料及其制备方法，其中负极材料包括如下组分：14~18重量份的锌粉、0.008~0.012重量份的氧化铟、0.06~0.09重量份的聚丙烯酸、0.06~0.09重量份的聚丙烯酸钠、6~7重量份的电解液与1.2~1.5重量份的去离子水。首先将锌粉、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠与氧化铟混合，搅拌均匀然后加入电解液与去离子水在真空下搅拌，得到负极材料。但由于其中含有聚丙烯酸，具有较强的粘性，并且在碱性电解液中粘度更大，容易团聚，不易分散，因此在制备过程中需要进行较长时间的搅拌，操作繁琐。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种无汞碱性电池负极材料及其制备方法，该负极材料较均匀且制备方法简单。

本发明提供了一种无汞碱性电池负极材料，包括：

所述聚丙烯酸钠为包含两种或两种以上不同颗粒度的聚丙烯酸钠颗粒。

优选的，所述无汞锌粉包含稀土元素。

优选的，所述无汞锌粉的颗粒度为300~20μm。

优选的，所述电解液包括：

氢氧化钾或氢氧化钠  30~42wt%；

氧化锌              2~7wt%；

去离子水            余量。

优选的，所述无汞碱性电池负极材料不含聚丙烯酸。

优选的，所述聚丙烯酸钠为包含两种不同颗粒度的聚丙烯酸钠颗粒。

优选的，所述两种不同颗粒度的聚丙烯酸钠颗粒中颗粒度较大的聚丙烯酸钠颗粒与颗粒度较小的聚丙烯酸钠颗粒的质量比为（1~3）：1。

本发明还提供了一种无汞碱性电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：

A）将50~55重量份无汞锌粉与0.3~1.5重量份聚丙烯酸钠混合搅拌，得到混合物；

B）将所述混合物、23~35重量份电解液与1.2~2.5重量份去离子水混合，抽真空搅拌，得到无汞碱性电池负极材料；所述聚丙烯酸钠为包含两种或两种以上不同颗粒度的聚丙烯酸钠颗粒。

优选的，所述步骤A中搅拌的时间为3~10min。

优选的，所述步骤B具体为：

将所述混合物、23~35重量份电解液与1.2~2.5重量份去离子水混合，搅拌5~15min，然后抽真空搅拌2~5min，得到无汞碱性电池负极材料。