CN109888287A - 一种含润湿分散剂的碱锰电池负极添加剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含润湿分散剂的碱锰电池负极添加剂，该碱锰电池负极添加剂包括：锌粉60‑70％，氧化锌1‑3％，阴离子润湿分散剂0.1‑0.3％，非离子表面活性剂0.3‑0.8％，阳离子表面活性剂组合物0.1‑0.25％，氢氧化铟0.2‑0.3％，氧化铈0.1‑0.5％，增稠剂0.1‑0.3％，锡粉0.1‑0.4％，铋粉0.1‑0.2％，9.2mo1/L氢氧化钾溶液补足至100％。添加本发明的碱锰电池负极添加剂，能够显著提高碱锰电池的放电容量和平均放电时间，具有较好的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及碱锰电池技术领域，特别是涉及一种含润湿分散剂的碱锰电池负极添加剂。
背景技术
碱锰电池以其优越的高功率、大容量放电特性及储存期长、性能价格比高等突出优点，己成为一次锌锰电池系列中的主导产品。经济的发展，各种便携式电子产品不断涌现闪光灯等电子产品在使用时需要大电流驱动。往往使用的电池达0.5-15A，相当于0.5-2W的功率。提高大电流放电持性己经成为当前碱锰电池市场激烈竞争的一个热点。
碱锰电池一般情况下碱锰电池的放电过程反应为(1)所示，该反应是消耗水分的：
Zn+2MnO2+H20＝ZnO+2MnOOH (1)
如果电池放电前电解液的数量过多，终点浓度将低于50，在此情况下，电池中的水分过多地占据了本应是活性物充填的空间，降低了电池容量。当KOH浓度远低36％时，则放电反应变成：
Zn+2MnO2+2H2O＝Zn(OH)2+2Mn00H (2)
该反应(1)和反应(2)均需消耗水，时刻保持电池中的水分供应是满足平稳完成放电反应的需要。一方面当电池中的水分量低于一定程度，电解池将膏化甚至固化，从而不能提供出水分，这使放电过程过早地终结，电池放电容量显著降低。另一方面由于水分量低于一定程度，电解池将膏化甚至固化，也使添加锌粉的浓度被限制，从而限制电池放电容量。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种含润湿分散剂的碱锰电池负极添加剂，以保持碱锰电池负极体系在放电过程和常规存贮过程中的物理稳定性。
为达到上述发明目的，本发明可采用以下任何一个技术方案：
一种含润湿分散剂的碱锰电池负极添加剂，所述碱锰电池负极添加剂由以下质量百分比的原料组成：
锌粉60-70％，氧化锌1-3％，阴离子润湿分散剂0.1-0.3％，非离子表面活性剂0.3-0.8％，阳离子表面活性剂组合物0.1-0.25％，氢氧化铟0.2-0.3％，氧化铈0.1-0.5％，增稠剂0.1-0.3％，锡粉0.1-0.4％，铋粉0.1-0.2％，9.2mo1/L氢氧化钾溶液补足至100％。
优选地，所述阴离子润湿分散剂选自聚羧酸盐、萘磺酸盐中的一种。
优选地，所述非离子表面活性剂为包括脂肪醇聚氧乙烯醚、异构烷醇聚氧乙烯醚，烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或数种。
优选地，所述阳离子表面活性组合物包含牛脂胺聚氧乙烯醚、十八胺聚氧乙烯醚中至少一种。
优选地，所述增稠剂包括甲基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素、黄原胶中的一种或数种。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明申请人发现采用本发明技术制得的碱锰电池在第一次放电容量、初始期最小平均放电时间和贮存期最小平均放电时间上都得到了明显的提升，其原理在于，本发明的负极活性成分中使用阴离子润湿分散剂和非离子表面活性剂的组合，由于阴离子润湿分散剂本身具有很好的分散性能，非离子表面活性剂也有一定的分散性能，从而在碱锰电池放电过程中，能维持电解池的体系稳定，从而保持供给水分的稳定，使锌粉于电解液形成稳定的均匀分散的体系，保证锌粉颗粒表面在电池放电时均匀、有充足的电解液覆盖，防止锌粉在贮存过程中产生不均匀的沉降，同时还促进锌粉之间、锌粉与集电体之间接触的作用，改善碱锰电池使用时出现电压异常下降的情况产生；由于非离子表面活性剂具有一定的润湿性能，并能防止体系中颗粒可能的奥氏熟化现象，因而能在氢氧化铟加入后，氢氧化铟与锌还原成金属铟，还原成的金属铟形成微粒，非离子表面活性剂能使之均匀覆盖在锌电极表面，从而提高了锌的耐腐蚀性能，具体表现为碱锰电池在贮存期3个月后最小平均放电时间得到了明显的提升。
2、本发明申请人还发现在大电流放电时，采用本发明的碱锰电池放电电压表现较为平稳，未出现电压明显下降的现象，其原理在于，本发明的负极添加剂中加入阴离子分散剂，由于加入的阴离子分散剂具有的分散性能，锌负极在大电流放电时，离子在锌粉颗粒的表面的流动能力增强了，使得放电反应产物的粒度变小，放电反应产物均匀分散在电解液中，防止反应产物因为分散不均一而出现的结晶现象，这些结晶往往附着在锌粉颗粒的表面上，从而使负极锌粉的氧化反应得以顺利进行下去，未出现放电电压明显下降。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
实施例1
本发明提供一种碱锰电池负极添加剂，各个组分及质量百分比如下：
锌粉60％，氧化锌3％，聚羧酸盐0.1％，脂肪醇聚氧乙烯醚0.3％，十二烷基三甲基溴化铵0.1％，牛脂胺聚氧乙烯醚0.1％，氢氧化铟0.2％，氧化铈0.5％，甲基羟乙基纤维素0.1％，锡粉0.4％，铋粉0.2％，9.2mo1/L氢氧化钾溶液补足至100％。
实施例2
本发明提供一种碱锰电池负极添加剂，各个组分及质量百分比如下：
锌粉65％，氧化锌1％，萘磺酸盐0.2％，烷基酚聚氧乙烯醚0.3％，十二烷基三甲基溴化铵0.2％，十八胺聚氧乙烯醚0.1％，氢氧化铟0.3％，氧化铈0.1％，甲基羟丙基纤维素0.2％，黄原胶0.1％，锡粉0.1％，铋粉0.1％，9.2mo1/L氢氧化钾溶液补足至100％。
实施例3
本发明提供一种碱锰电池负极添加剂，各个组分及其重量份数如下：
锌粉70％，氧化锌2％，聚羧酸盐0.1％，萘磺酸盐0.2％，烷基酚聚氧乙烯醚0.8％，牛脂胺聚氧乙烯醚0.1％，十八胺聚氧乙烯醚0.15％，氢氧化铟0.25％，氧化铈0.3％，甲基羟乙基纤维素0.1％，黄原胶0.1％，锡粉0.25％，铋粉0.15％，9.2mo1/L氢氧化钾溶液补足至100％。
对照例：
一种碱锰电池负极添加剂，各个组分及质量百分比如下：
锌粉63.5％，氧化锌2％，聚乙烯醇0.2％，烷基酚聚氧乙烯醚0.2％，十二烷基三甲基溴化铵0.1％，氢氧化铟0.25％，氧化铈0.3％，甲基羟乙基纤维素0.1％，锡粉0.25％，铋粉0.15％，9.2mo1/L氢氧化钾溶液补足至100％。
对比试验
添加实施例1-3和对照例之一的负极添加剂，不改变其它电池材料和工艺，组装了LR6型无汞碱性锌锰电池，并按标准QB1185-91中规定的实验条件和方法进行了电池性能测试，每次进行电池放电试验的电池取量为10个，将试验结果求平均值。试验条件如下：开路电压：1.5-1.6V：温度：20±5℃：湿度：45％--75％：负荷电阻：10.0：放电方法：连续：终止电压：0.9V。
表1电池性能参数
从表1数据可知，添加本发明碱锰电池负极添加剂，相对于对照例，在第一次放电容量、初始期最小平均放电时间和贮存期最小平均放电时间上都得到了明显的提升。
同时，本发明申请人意外发现，采用本发明的负极添加剂制得的碱锰电池，在大电流放电时，碱锰电池放电电压表现较为平稳，未出现电压明显下降的现象。
Claims (5)
1.一种含润湿分散剂的碱锰电池负极添加剂，其特征在于，所述碱锰电池负极添加剂由以下质量百分比的原料组成：
锌粉60-70％，氧化锌1-3％，阴离子润湿分散剂0.1-0.3％，非离子表面活性剂0.3-0.8％，阳离子表面活性剂组合物0.1-0.25％，氢氧化铟0.2-0.3％，氧化铈0.1-0.5％，增稠剂0.1-0.3％，锡粉0.1-0.4％，铋粉0.1-0.2％，9.2mo1/L氢氧化钾溶液补足至100％。
2.按照权利要求1所述的碱锰电池负极添加剂，其特征在于，所述阴离子润湿分散剂选自聚羧酸盐、萘磺酸盐中的一种。
3.按照权利要求1所述的碱锰电池负极添加剂，其特征在于，所述非离子表面活性剂为包括脂肪醇聚氧乙烯醚、异构烷醇聚氧乙烯醚，烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或数种。
4.按照权利要求1所述的碱锰电池负极添加剂，其特征在于，所述阳离子表面活性组合物包含牛脂胺聚氧乙烯醚、十八胺聚氧乙烯醚中至少一种。
5.按照权利要求1所述的碱锰电池负极添加剂，其特征在于，所述增稠剂包括甲基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素、黄原胶中的一种或数种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190614 |