本发明涉及碱性纽扣电池领域，尤其涉及纽扣电池的化学浸锡液、及制备方法和纽扣电池壳体的制作方法。
背景技术：
碱性纽扣电池是纽扣电池中的一种，放电效果好，使用广泛。
碱性纽扣电池一般使用钢铁壳体，其外表面电镀光亮镍，起装饰和耐腐蚀作用。其内部，在正极端一般使用二氧化锰，负极端一般使用锌和电解液，故钢铁壳体内部也会电镀光亮镍作为保护。
在老技术中，钢铁壳体的电镀光亮镍大多会搭配镉、汞等材料使用，提高对钢铁壳体的保护力度，但由于镉、汞等材料毒性大、对环境污染大，因而逐步被其他物质替代。
技术实现要素：
本发明公开了一种纽扣电池的化学浸锡液、及制备方法和纽扣电池壳体的制作方法，通过本发明的方法，纽扣电池的壳体可以实现密度紧实的锡层，实现纽扣电池不含酚磺酸类有毒物质、不含对苯二酚类禁用的抗氧化剂，制成的电池寿命长。
为解决上述问题，本发明提供的一种纽扣电池的化学浸锡液，包括以下重量份组分：
5-20重量份的亚锡物质、15-25重量份的酸物质、25-30重量份的含羧基或羟基的有机酸、1-5重量份的水合肼或抗坏血酸、20-25重量份的尿素、5-25重量份的硼酸、5-8重量份的硫酸铝、0.5-1重量份的表面活性剂、20-30重量份的碱土金属盐。
优选地，所述亚锡物质和酸物质分别为：硫酸亚锡和硫酸；或焦磷酸亚锡和磷酸。
优选地，所述含羧基或羟基的有机酸为二羟基乙基甘氨酸、葡萄糖酸、edta、酒石酸、柠檬酸、硫代乙醇酸中的任意一种。
优选地，所述表面活性剂为tx表面活性剂、0p系列表面活性剂、k-12中任意一种。
优选地，所述碱土金属盐为镁盐，所述镁盐为醋酸镁或硫酸镁。
本发明还提供一种纽扣电池的化学浸锡液的制备方法，使用上述任意一项所述的纽扣电池的化学浸锡液的组分，包括以下步骤：
(1)将5-20重量份的亚锡物质、15-25重量份的酸物质、25-30重量份的含羧基或羟基的有机酸、1-5重量份的水合肼或抗坏血酸、20-25重量份的尿素、5-25重量份的硼酸、5-8重量份的硫酸铝、0.5-1重量份的表面活性剂、20-30重量份的碱土金属盐混合，搅拌完全，得到化学浸锡液；
(2)对化学浸锡液加热，将其控制在30-50℃下，备用。
优选地，所述步骤(1)具体为：
将18-20重量份的焦磷酸亚锡、20-25重量份的磷酸、28-30重量份的二羟基乙基甘氨酸、1-3重量份的水合肼、22-25重量份的尿素、15-18重量份的硼酸、5-6重量份的硫酸铝、0.5-0.7重量份的k-12、20-25重量份的醋酸镁混合，搅拌完全，得到化学浸锡液。
本发明再提供了一种纽扣电池壳体的制作方法，包括以下步骤：
(1)对电池壳体外侧面与内侧面均进行光亮镍电镀，形成镍层；
(2)在电池内侧面的镍层上，进行铜电镀，形成铜层；
(3)将电池内侧面投入权利要求1～5中任意一项所述的纽扣电池的化学浸锡液内浸泡，浸泡时间为2-4min，取出1min，反复3-10遍，完成锡膜层的制备。
优选地，所述铜电镀所需的镀铜液制备方法为：
在室温为25℃下，按质量浓度选取成分180-200g/l的无水硫酸铜、50-70g/l的h2so4、0.0005-0.001g/l的四氢噻唑硫酮、0.01-0.02g/l的聚二硫二丙烷磺酸钠、0.03-0.05g/l的聚乙二醇、0.05-0.2g/l的十二烷基硫酸钠、0.02-0.08g/l的氯离子、电流密度在2-4a/dm2，搅拌提高电流密度，混合完全得到镀铜液。
可见，本发明的纽扣电池的化学浸锡液，包括组分亚锡物质、酸物质、含羧基或羟基的有机酸、水合肼或抗坏血酸、尿素、硼酸、硫酸铝、0表面活性剂、碱土金属盐，用于纽扣电池镀铜后的处理，利用铜与锡离子的反应原理，将铜置换出来，从而在电池内表面形成致密的锡膜层。由于此工艺流程简单、产生的废水量极少，综合成本低，不含酚磺酸类物质、不含对苯二酚类物质。
具体实施方式
本发明公开了一种纽扣电池的化学浸锡液、及制备方法和纽扣电池壳体的制作方法，整个过程杜绝了酚磺酸类有毒物质、不含对苯二酚类禁用的抗氧化剂，通过本方法制得的电池使用时间久。
本发明的一种纽扣电池的化学浸锡液，包括以下重量份组分：5-20重量份的亚锡物质、15-25重量份的酸物质、25-30重量份的含羧基或羟基的有机酸、1-5重量份的水合肼或抗坏血酸、20-25重量份的尿素、5-25重量份的硼酸、5-8重量份的硫酸铝、0.5-1重量份的表面活性剂、20-30重量份的碱土金属盐。
优选地，所述亚锡物质和酸物质分别为：硫酸亚锡和硫酸；或焦磷酸亚锡和磷酸。
优选地，所述含羧基或羟基的有机酸为二羟基乙基甘氨酸、葡萄糖酸、edta、酒石酸、柠檬酸、硫代乙醇酸中的任意一种。
优选地，所述表面活性剂为tx表面活性剂、0p系列表面活性剂、k-12中任意一种。
优选地，所述碱土金属盐为镁盐，所述镁盐为醋酸镁或硫酸镁。
本发明的一种纽扣电池的化学浸锡液的制备方法，使用上述任意一项所述的纽扣电池的化学浸锡液的组分，包括以下步骤：
(1)将5-20重量份的亚锡物质、15-25重量份的酸物质、25-30重量份的含羧基或羟基的有机酸、1-5重量份的水合肼或抗坏血酸、20-25重量份的尿素、5-25重量份的硼酸、5-8重量份的硫酸铝、0.5-1重量份的表面活性剂、20-30重量份的碱土金属盐混合，搅拌完全，得到化学浸锡液；
(2)对化学浸锡液加热，将其控制在30-50℃下，备用。
优选地，所述步骤(1)具体为：
将18-20重量份的焦磷酸亚锡、20-25重量份的磷酸、28-30重量份的二羟基乙基甘氨酸、1-3重量份的水合肼、22-25重量份的尿素、15-18重量份的硼酸、5-6重量份的硫酸铝、0.5-0.7重量份的k-12、20-25重量份的醋酸镁混合，搅拌完全，得到化学浸锡液。
下面对本发明进行详细描述：本发明的纽扣电池的化学浸锡液适用于作为电镀铜件的化学浸锡液，由硫酸亚锡和硫酸/焦磷酸亚锡和磷酸、含羧基或羟基的有机酸(可选二羟基乙基甘氨酸、葡萄糖酸、edta、酒石酸、柠檬酸或硫代乙醇酸)、水合肼或抗坏血酸、尿素、硼酸、硫酸铝、表面活性剂(可选tx表面活性剂、0p系列表面活性剂或k-12)、镁盐(醋酸镁或硫酸镁)组成。
其中，硫酸亚锡和硫酸，或者焦磷酸亚锡和磷酸，是为本浸锡液提供锡离子，并控制防止水解；并通过水合肼或抗坏血酸抗氧化。
含羧基或羟基的有机酸，是锡离子和铜离子的络合剂。
尿素和硫酸铝可以促进锡和铜的置换反应速度。
硼酸为硫酸或磷酸提供酸，稳定酸度。
表面活性剂，可以有效提高工件的表面张力，起湿润作用。
醋酸镁或硫酸镁提高浸锡液的致密度。
电池壳体一般包括多层结构，如本发明描述的电池壳体，从外至内包括有光亮镍层、铜层、锡层。铜层是经过电镀而成，电镀的孔隙度大，不致密，在实际使用中，电池内溶液很容易渗透至铜层，使得电池在放电过程中容易析出氢气，导致电池报废。
因此通过本发明的浸锡液，浸锡液可以将铜层融合起来，隔绝了电池壳体和电池内溶液，有效提高电池的寿命。
本发明的化学浸锡液，实际上是对镍层和铜层同时进行“善后工作”，将电池壳体的结构改变，利用了铜和锡的电位差，铜离子与二价锡离子发生2cu+sn2+→sn+2cu+的化学置换反应，锡与铜置换融合后，形成一层致密的锡膜层，基本不存在孔隙，使得添加了溶液的电池寿命长久，不容易被腐蚀。
本发明还提供一种纽扣电池壳体的制作方法，包括以下步骤：
(1)对电池壳体外侧面与内侧面均进行光亮镍电镀，形成镍层；
(2)在电池内侧面的镍层上，进行铜电镀，形成铜层；
(3)将电池内侧面投入权利要求1～5中任意一项所述的纽扣电池的化学浸锡液内浸泡，浸泡时间为2-4min，取出1min，反复3-10遍，完成锡膜层的制备。
优选地，所述铜电镀所需的镀铜液制备方法为：
在室温为25℃下，按质量浓度选取成分180-200g/l的无水硫酸铜、50-70g/l的h2so4、0.0005-0.001g/l的四氢噻唑硫酮、0.01-0.02g/l的聚二硫二丙烷磺酸钠、0.03-0.05g/l的聚乙二醇、0.05-0.2g/l的十二烷基硫酸钠、0.02-0.08g/l的氯离子、电流密度在2-4a/dm2，搅拌提高电流密度，混合完全得到镀铜液。
镀铜液的维护，在镀铜过程中，可以添加体积百分比浓度为1-2ml/l的双氧水，加热至50-60℃，搅拌60min，再加入3-40g/l活性炭，搅拌30min，静止后过滤，继续使用，进而保持光亮性。
下面对本发明的纽扣电池壳体的制作方法进行详细描述：
在室温下，制备镀铜液，将进行完镀镍的电池壳体浸泡镀铜液，使得电池壳体完成铜电镀，形成铜层，浸泡时间为5-20min。
化学浸锡液的浸泡总时间，优选为7-25min，温度为30-35℃。目的是在电池壳体上生成0.2-1.0μm厚的锡膜层，优选为生成0.5-0.6μm厚，满足使用要求。
该电池壳体完成制备，接下来使用常规手段进行后制作。
下面通过实施例对本发明的纽扣电池的化学浸锡液的制备方法进行详描述：
一种纽扣电池的化学浸锡液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将18-20重量份的焦磷酸亚锡、20-25重量份的磷酸、28-30重量份的二羟基乙基甘氨酸、1-3重量份的水合肼、22-25重量份的尿素、15-18重量份的硼酸、5-6重量份的硫酸铝、0.5-0.7重量份的k-12、20-25重量份的醋酸镁混合，搅拌完全，得到化学浸锡液。
(2)对化学浸锡液加热，将其控制在30-50℃下，备用，完成化学浸锡液的制备。
将该化学浸锡液投入使用，使用其对已经完成电镀镍和电镀铜的电池壳体进行浸泡，浸泡方法为：浸泡4min，取出1min，再浸泡4min，取出1min，最后浸泡4min，完成浸泡。
下面通过多个实施例对本发明的纽扣电池的化学浸锡液进行实验验证：
实施例1
包括以下步骤：
(1)制备化学浸锡液：将18重量份的焦磷酸亚锡、20重量份的磷酸、28重量份的二羟基乙基甘氨酸、1重量份的水合肼、22重量份的尿素、15重量份的硼酸、5重量份的硫酸铝、0.5重量份的k-12、20重量份的醋酸镁混合，搅拌完全，得到化学浸锡液，并加热至30-50℃，保持；
(2)将经过镀镍和镀铜的电池壳体，投入步骤(1)的化学浸锡液中浸泡，每4min取出一次，共浸泡16分钟，浸泡完成，待检测。
实施例2
包括以下步骤：
(1)制备化学浸锡液：将20重量份的焦磷酸亚锡、25重量份的磷酸、30重量份的二羟基乙基甘氨酸、3重量份的水合肼、25重量份的尿素、18重量份的硼酸、6重量份的硫酸铝、0.7重量份的k-12、25重量份的醋酸镁混合，搅拌完全，得到化学浸锡液，并加热至30-50℃，保持；
(2)将经过镀镍和镀铜的电池壳体，投入步骤(1)的化学浸锡液中浸泡，每4min取出一次，共浸泡16分钟，浸泡完成，待检测。
实施例3
包括以下步骤：
(1)制备化学浸锡液：将5重量份的焦磷酸亚锡、15重量份的磷酸、25重量份的二羟基乙基甘氨酸、1重量份的水合肼、20重量份的尿素、20重量份的硼酸、5重量份的硫酸铝、1重量份的k-12、30重量份的醋酸镁混合，搅拌完全，得到化学浸锡液，并加热至30-50℃，保持；
(2)将经过镀镍和镀铜的电池壳体，投入步骤(1)的化学浸锡液中浸泡，每4min取出一次，共浸泡16分钟，浸泡完成，待检测。
实施例4
包括以下步骤：
(1)制备化学浸锡液：将18重量份的硫酸亚锡、20重量份的硫酸、28重量份的二羟基乙基甘氨酸、1重量份的水合肼、22重量份的尿素、15重量份的硼酸、5重量份的硫酸铝、0.5重量份的k-12、20重量份的醋酸镁混合，搅拌完全，得到化学浸锡液，并加热至30-50℃，保持；
(2)将经过镀镍和镀铜的电池壳体，投入步骤(1)的化学浸锡液中浸泡，每4min取出一次，共浸泡16分钟，浸泡完成，待检测。
实施例5
包括以下步骤：
(1)制备化学浸锡液：将18重量份的硫酸亚锡、20重量份的硫酸、28重量份的酒石酸、1重量份的水合肼、22重量份的尿素、15重量份的硼酸、5重量份的硫酸铝、0.5重量份的k-12、20重量份的醋酸镁混合，搅拌完全，得到化学浸锡液，并加热至30-50℃，保持；
(2)将经过镀镍和镀铜的电池壳体，投入步骤(1)的化学浸锡液中浸泡，每4min取出一次，共浸泡16分钟，浸泡完成，待检测。
将上述5个实施例制备的电池壳体进行同样的后处理，制得电池，将各电池进行比较，在短时间内进行高强度测试，测试内容包括电压、内阻、容量、内压、循环寿命、密封性能、安全性能、过冲等检测。
综合数据后，实施例2制得的电池数据最佳，实施例1次之，实施例3再次之；实施例4制得的电池数据稍差于实施例2，实施例5次之实施例4。
可见，通过焦磷酸亚锡和磷酸制得的化学浸锡液效果优于硫酸亚锡和硫酸制得的化学浸锡液。
下面再通过本发明镀铜液进行实验。
实施例6
在选用实施例1的方案基础上进行：包括步骤(1)制备化学浸锡液：将18重量份的焦磷酸亚锡、20重量份的磷酸、28重量份的二羟基乙基甘氨酸、1重量份的水合肼、22重量份的尿素、15重量份的硼酸、5重量份的硫酸铝、0.5重量份的k-12、20重量份的醋酸镁混合，搅拌完全，得到化学浸锡液，并加热至30-50℃，保持；(2)将经过镀镍和镀铜的电池壳体，投入步骤(1)的化学浸锡液中浸泡，每4min取出一次，共浸泡16分钟，浸泡完成，待检测。
包括步骤：
(a)对电池壳体外侧面与内侧面均进行光亮镍电镀，形成镍层；
(b)制备镀铜液：在室温为25℃下，按质量浓度选取成分180g/l的无水硫酸铜、60g/l的h2so4、0.0008g/l的四氢噻唑硫酮、0.01g/l的聚二硫二丙烷磺酸钠、0.03g/l的聚乙二醇、0.15g/l的十二烷基硫酸钠、0.06g/l的氯离子、电流密度在4a/dm2，搅拌提高电流密度，混合完全得到镀铜液。
(c)将完成镍层制备的电池壳体投入镀铜液中，经过电流作用，浸泡10min，电镀铜完成。
(d)将完成电镀铜的电池壳体投入化学浸锡液中，完成后按常规技术制成电池，待检测。
实施例7
在选用实施例1的方案基础上进行：包括步骤(1)制备化学浸锡液：将18重量份的焦磷酸亚锡、20重量份的磷酸、28重量份的二羟基乙基甘氨酸、1重量份的水合肼、22重量份的尿素、15重量份的硼酸、5重量份的硫酸铝、0.5重量份的k-12、20重量份的醋酸镁混合，搅拌完全，得到化学浸锡液，并加热至30-50℃，保持；(2)将经过镀镍和镀铜的电池壳体，投入步骤(1)的化学浸锡液中浸泡，每4min取出一次，共浸泡16分钟，浸泡完成，待检测。
包括步骤：
(a)对电池壳体外侧面与内侧面均进行光亮镍电镀，形成镍层；
(b)制备镀铜液：在室温为25℃下，按质量浓度选取成分200g/l的无水硫酸铜、60g/l的h2so4、0.0005g/l的四氢噻唑硫酮、0.02g/l的聚二硫二丙烷磺酸钠、0.03g/l的聚乙二醇、0.05g/l的十二烷基硫酸钠、0.02g/l的氯离子、电流密度在4a/dm2，搅拌提高电流密度，混合完全得到镀铜液。
(c)将完成镍层制备的电池壳体投入镀铜液中，经过电流作用，浸泡10min，电镀铜完成。
(d)将完成电镀铜的电池壳体投入化学浸锡液中，完成后按常规技术制成电池，待检测。
将上述2个实施例制备的电池壳体进行同样的后处理，制得电池，将各电池进行比较，在短时间内进行高强度测试，测试内容包括电压、内阻、容量、内压、循环寿命、密封性能、安全性能、过冲等检测。
实施例6的电池性能优于实施例7的电池性能。
以上对本发明所提供的纽扣电池的化学浸锡液、及制备方法和纽扣电池壳体的制作方法的结构进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。