碱性电池负极凝胶剂的制备方法以及碱性电池负极凝胶剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高分子的技术领域，提供一种碱性电池负极凝胶剂的制备方法，以及 通过该方法制备的碱性电池负极凝胶剂。
【背景技术】
[0002] 碱性电池是一次电池中性能最好的品种之一，已成为市场中最常见的电池品种。 目前主要碱性电池生产企业的年产量都在几亿至几十亿只，可见碱性电池的市场巨大。
[0003] 碱性电池的负极是包括锌粉和强碱性电解液（高浓度的KOH水溶液）的混合物， 为了防止锌粉在电解液中沉降，确保碱性电池的放电性能，通常需要在负极里添加凝胶剂 起到增稠、防止锌粉沉降的作用。
[0004] 人们最初采用的负极凝胶剂是淀粉，后来改用化学稳定性更高的羧甲基纤维素 (CMC)。但是这些基于天然高分子的材料在强碱性KOH溶液中稳定性差，当电池处于较高的 贮藏温度时电解液易脱水和水解，所以早期的碱性电池普遍存在漏液率高的问题。目前，电 池企业普遍使用了聚丙烯酸类的负极凝胶剂。这类新型的材料在强碱性KOH溶液中稳定性 好，并且由于分子链间交联结构的引入，使得锌粉在负极中悬浮稳定性更好。因此采用此类 凝胶剂制备的碱性电池能够经受得起长时间的贮存和运输，抗跌落性能更好。
[0005] 近些年，激烈的市场竞争导致碱性电池的性能要求越来越高，主要体现在优异的 长期放电性能、良好的耐冲击性能，同时还要求电池的加工性能良好。为了满足这些严苛的 要求，人们不断地在研发新的负极凝胶剂。
[0006] 目前报道的聚丙烯酸类负极凝胶剂在合成方法包括水溶液聚合、反相悬浮聚合、 沉淀聚合。由于最终的产品形式多为粉末，所以沉淀聚合是最方便、最节能的合成方法。沉 淀聚合体系组分包含丙烯酸、共聚单体、分散剂、交联单体、引发剂，通过优化反应体系各组 分的种类、用量以及合成工艺，人们合成出了许多种不同负极凝胶剂。但是大部分合成工艺 都是将所有组分溶于溶剂中采用"一锅煮"的方式进行聚合反应，这样的合成方法导致聚合 反应不易控制，可能会由于引发剂浓度过高使得聚合热积聚从而产生爆聚；更重要的是，这 种合成方法将降低产物的交联均匀度，这势必会影响包含该凝胶剂的碱性电池的耐冲击性 能、储藏运输性能、加工填充性能等。
【发明内容】
[0007] 为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明旨在提供一种能够增强碱性电池抗冲 击性能和提高碱性电池负极凝胶的悬浮性能的碱性电池负极凝胶剂的制备方法，该制备方 法反应过程稳定、安全，同时本发明还提供了使用这种方法制备的碱性电池负极凝胶剂。
[0008] 本发明的目的是通过以下技术方案实现：
[0009] 一种碱性电池负极凝胶剂的制备方法，包括以下制备步骤：
[0010] ⑴：在氮气保护下，向反应器中加入不饱和羧酸单体、有机溶剂、分散剂，搅拌并 升温至55~80°C ;
[0011] ⑵：将含有引发剂的溶液和含有交联剂的溶液以滴加的方式加入到步骤1的反 应体系中，反应2~10小时，优选为4~8小时；
[0012] (3):反应结束后抽滤和干燥，即得到碱性电池负极凝胶剂。
[0013] 其中，所述的交联剂的质量相当于不饱和羧酸单体的质量的0. 8 %~2%，优选为 0. 8%~1. 5%，更优选为0. 8%~1. 05% ;所述的交联剂滴加的时间为1~6小时，优选为 2~4小时。
[0014] 在上述的碱性电池负极凝胶剂制备方法中，所述的交联剂为1，1，2, 2-四烯丙氧 基乙烷、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、邻苯二甲酸二丙烯酸酯、二 丙烯酸-1，6-己二醇酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三烯丙基醚、二甘醇二烯丙基醚或 蔗糖烯丙基醚中的一种或多种的组合。
[0015] 在上述的碱性电池负极凝胶剂制备方法中，所述的不饱和羧酸单体为丙烯酸、甲 基丙烯酸、巴豆酸、马来酸、富马酸、衣康酸中的一种或多种的组合。
[0016] 在上述的碱性电池负极凝胶剂制备方法中，步骤1中，还包括疏水性功能单体，所 述的疏水性功能单体为甲基丙烯酸的C1~C18的烷基酯、聚（乙二醇）甲基丙烯酸酯、苯 乙烯、顺丁烯二酸酐中的一种，所述的疏水性功能单体的质量相当于不饱和羧酸单体的质 量的0. 1 %~8%，优选为1 %~5%，更优选为1. 5%~2. 5%。
[0017] 在上述的碱性电池负极凝胶剂制备方法中，所述的有机溶剂为苯、甲苯、环己烷、 乙酸乙酯、二氯甲烷、二氯乙烷中的一种或多种组合，所述的溶剂与不饱和羧酸单体的质量 比为：5:1~8:1。
[0018] 在上述的碱性电池负极凝胶剂制备方法中，引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化月 桂酰、过氧化乙酰环己基磺酰、过氧化新葵酸a-异丙苯酯、过氧化新葵酸-1，1-二甲 基-3-羟基丁基酯、过氧化二碳酸二（3-甲氧基丁酯）、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化 双（3, 5, 5-三甲基己酰）、过氧化二碳酸二仲丁酯、过氧化二碳酸二（2-乙基己酯）、过氧 化新庚酸a -异丙苯酯、过氧化二碳酸二正丙酯、过氧化新癸酸叔丁酯中的一种或者多种 的组合，所述的含引发剂的溶液以滴加的方式加入到反应体系中，所述的引发剂滴加时间 为2~6小时，优选为3~4小时，所述的引发剂的质量相当于不饱和羧酸单体的质量的 0? 1%~0? 8%，优选为 0? 3%~0? 7%。
[0019] 在上述的碱性电池负极凝胶剂制备方法中，所述的分散剂为聚氧乙烯（30)二聚 羟基硬脂酸酯、失水山梨糖醇脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、烷基苯磺酸盐、聚 氧乙烯脂肪酸酯或聚氧乙烯烷基醚磺酸盐，所述的分散剂的质量相当于不饱和羧酸单体的 质量的0.3%~1.0%，优选为0.4%~0.7%。
[0020] 一种碱性电池负极凝胶剂，通过上述的制备方法制备得到。
[0021] 本发明的的制备方法及使用该制备方法得到的碱性电池负极凝胶剂（以下简称 "凝胶剂"）有如下的有益效果：
[0022] (1)、本发明通过采用合适的交联剂以及其和单体的配比，交联剂和引发剂以滴加 的方式加入到反应体系中，改善聚合物的交联均匀程度并提高反应稳定性和安全性；
[0023] (2)、本发明所得凝胶剂的凝胶化时间短，这可以减少锌膏（即含有锌粉的碱性电 池负极凝胶）制备过程中气泡的夹杂，减少了耗时费力的除泡过程，又能够提高单位体积 中锌膏的实际填充量，提高电池电性能；
[0024] (3)、本发明所得凝胶剂和KOH溶液制备的负极凝胶具有合适的粘度与屈服值，使 锌膏中的锌粉更够稳定悬浮在在电池负极区域，又可以避免在锌膏填充工艺时由于锌膏流 动性不佳带来的不便。
[0025] (4)、本发明所得凝胶剂应用到碱性电池后，碱性电