[发明专利]锌锰干电池用无腐蚀复合电解质及其制备方法

摘要

本发明涉及一种锌锰干电池用无腐蚀复合电解质及其制备方法，它是采用≥99.5％的精制NH4Cl、≥98％精制ZnCl2和复合缓蚀剂三种原料充分搅拌均匀即成，精制氯化铵制备是将农用氯化铵、循环母液投入反应釜加热溶解、除杂并过滤，滤液经冷却至常温结晶，高纯度结晶经离心，干燥得≥99.5％的精制NH4Cl。精制ZnCl2制备是将工业ZnCl2、水投入反应釜加热、溶解、除杂、过滤、浓缩、干燥得≥98％的精制氯化锌产品。复合缓蚀剂以聚丙烯酸钠、酯类表面活性剂、螯合分散剂为主的复合缓蚀剂。本发明改变现有电解液的配制方法，只需向固体复合电解质中直接加水，就可配制出所需波美浓度的电解液，本发明具有方便、节能、高效、环保和低成本的综合效能，将加快推行锌锰干电池行业的无汞化进程。

主权项

一种锌锰干电池用无腐蚀复合电解质的制备方法，其特征在于所述该无腐蚀复合电解质是采用精制氯化铵、精制氯化锌和复合缓蚀剂三种原料充分搅拌均匀即成，所述的各原料的重量配比为：纯度≥99.5％的精制氯化铵          4‑64％纯度≥98％的精制氯化锌            34‑94％复合缓蚀剂                        0.1‑20％.以上各组分百分含量之和为100％，所述复合缓蚀剂为聚丙烯酸钠、酯类表面活性剂、聚合物类螯合分散剂和洁净自来水复合而成；所述的具体步骤包括：(1)制备纯度≥99.5％的精制氯化铵：将氯化铵循环母液加入反应釜中，开启搅拌器，投入农用氯化铵，其NH4Cl含量≥97％，SO42‑≤0.8％，Fe≤0.001％，H2O≤0.1％，然后向反应釜中加入双氧水进行除铁，加入活性炭吸附去除重金属和有机物；在反应釜内加入氯化钡除硫酸根，加入的量按下述反应式计量加入：Ba2++SO42‑＝BaSO4↓，同时向反应釜夹套中通入蒸汽，加热60～80分钟至物料沸腾，温度115～130℃，在高温下将物料从反应釜底部放出进入过滤池过滤，过滤后的滤液进入冷却结晶池进行冷却结晶至室温，经冷却后的物料进入稠厚器，再进行离心分离，同时向离心机内滤饼上结晶物料加水洗涤，洗去母液及吸附在结晶表面的钾、钠、硫酸根等杂质离子，得到湿铵产品，其水分含量≤3.5％，然后进入振动干燥器，经干燥后得合格产品精制氯化铵，即NH4Cl含量≥99.5％，SO42‑≤0.02％，Fe≤0.0001％，重金属≤0.0005％，H2O≤0.5％；(2)制备纯度≥98％的精制氯化锌：将清洁自来水加入反应釜内，开启搅拌器，并投入工业氯化锌，其ZnCl2≥95％，Fe≤0.001％，重金属≤0.001％，控制溶液的浓度为45°Be，同时向反应釜夹套中通入蒸汽加热至60～70℃，再向反应釜中加入高锰酸钾除铁，加入量按下述反应式计量加入：MnO4‑+3Fe2++2H2O+5OH‑＝MnO2↓+3Fe(OH)3↓控制反应时间1.5～2.5小时左右，然后进行过滤除杂。除杂后的滤液进入置换反应池，在常温下搅拌加入锌粉除重金属，加入锌粉的量，根据下列反应原理按计量的1.2倍加入：Cu2++Zn＝Zn2++CuCd2++Zn＝Zn2++CdNi2++Zn＝Zn2++NiPb2++Zn＝Zn2++Pb反应时间2小时左右。然后进行过滤除杂，除杂后得到精制液进入浓缩反应釜，控制温度约120℃，浓缩反应1～2小时，控制浓度50°Be，浓缩液放入石墨槽进行加热干燥，经干燥后将产品破碎并计量包装，制得精制氯化锌产品，即ZnCl2≥98％，Fe≤0.0005％，重金属≤0.0005％；(3)制备复合缓蚀剂：将分子量为5000‑10000，比例为1～10％的聚丙烯酸钠、比例为40～90％的酯类表面活性剂、比例为1～20％的聚合物类螯合分散剂、比例为10～20％洁净自来水按比例加入反应釜，在常温下充分搅拌均匀，复配为复合缓蚀剂；缓蚀剂有机表面活性分子在电极表面形成的膜占据了腐蚀反应进行的活动中心，提高阳极或阴极反应活化能，它不仅能吸附也能解附，即在电池不使用时，锌处于稳定电位，缓蚀剂分子优先吸附以优先阻止锌溶解，起缓蚀作用；而在电池放电时，缓蚀剂能顺利脱离锌表面，不再阻断锌溶解；所以放电初期，瞬间断路电压比有汞电池稍低，但持续放电即可上升，比有汞电池稳定，不影响使用效果；配伍螯合分散剂阻止重金属离子沉积，同时可阻止锌水解沉淀，以防在锌筒内表面形成微电池产生点腐蚀；(4)将上述精制氯化铵，精制氯化锌和复合缓蚀剂三种原料按重量配比进行混合并充分搅拌均匀即得锌锰干电池用无腐蚀复合电解质产品。