专利名称：碱性电池用凝胶状锌膏及其制备方法
技术领域：
本发明涉及ー种可应用于碱锰电池、锌空气电池等方面的锌膏，尤其涉及ー种碱性电池用凝胶状锌膏及其制备方法。
背景技术：
近年来随着便携式用具的增多和零排放电动车辆的开发，人们都在寻找ー种高比能量的电池体系以满足其要求。锌-空气电池作为高效、洁净的緑色能源新技术，具有容量大、比能量高、成本低、放电性能稳定、安全、无污染等优点，已成为当今世界能源领域的开发热点，是ー种具有巨大市场前景的化学电源。 锌空气电池的工作原理是锌为阳极活性物质，空气中的氧气为阴极活性物质，氢氧化钾为电解质；锌电极上发生锌氧化成氧化锌的阳极反应，空气电极上发生氧气还原成氢氧根的阴极反应。由于阴极反应物质为空气中的氧气，不需要储存在电池中，因此锌空气电池能提供较其他电池更多的能量。目前使用的锌膏在高浓度强碱溶液中稳定性较差，特别是电池在较高温度下贮存时较易脱水和水解，分离出来的电解液向电池封ロ处和正极方向迁移，使正极变性能降低，増加了内电阻，放电性能恶化。水解后锌膏中的分散锌粉将发生沉降凝聚，使颗粒变大，表面积减小，负极活性物质利用率下降。同时电池易发生漏液爬碱现象导致其性能降低。
发明内容
本发明的目的是提供ー种エ艺简单、能延长电池的使用寿命和贮存期的碱性电池用凝胶状锌膏及其制备方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明的碱性电池用凝胶状锌膏,包括锌粉混合物与碱性电解液按质量比为100 30^50混合；所述锌粉混合物包括无汞锌粉、凝胶剂、氢氧化铟或氧化铟、氧化锌按质量比为100 0. 5 5 0. 01 O. I 1 混合；所述碱性电解液包括氢氧化钾、氧化锌、氧化钙、锡酸钠和水按质量比为40 :6 7 O. 2 O. 5 0. 05 O. I 52. 5 53. 5 混合。本发明的上述的碱性电池用凝胶状锌膏的制备方法，包括如下步骤；将无汞锌粉与凝胶剂、氢氧化铟或氧化铟、氧化锌按质量比为100 :0. 5飞
O.0Γ0. I :1混合，通过混料机处理1(Γ30分钟混合均匀得所述锌粉混合物；按质量比为40 :6 7 :0. 2 O. 5 :0. 05 O. I :52. 5 53. 5的比例称取氢氧化钾、氧化锌、氧化钙、锡酸钠和水，将水加入电解液配制槽内，在搅拌的状态下加入氢氧化钾，让其溶解，然后依次加入氧化锌、氧化钙和锡酸钠，使其全部溶解，待冷却后即得所述碱性电解液；将所述锌粉混合物与碱性电解液按质量比为100 30"50完全混合，采用真空搅拌的方式搅拌处理5 20分钟，得到凝胶状锌膏。本发明的碱性电池用凝胶状锌膏及其制备方法，由于锌膏采用锌粉混合物和电解液混合真空搅拌而成，具有生产エ艺简单、产品质量容易控制及产品成品率高等优点；由于添加了有效的凝胶剂，可以使锌膏中的锌粉与电解液形成稳定均匀分散的膏体，提高锌膏的保液性能，減少其自放电。同时可以促进锌粉之间、锌粉与集电体之间接触的作用，改善电池的抗震性；由于采用真空搅拌的方式制备，排掉了锌膏在制备过程中产生的气体，減少电池膨胀变形，有利于电池的长期贮存。
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进ー步地详细描述。本发明碱性电池用凝胶状锌膏，其较佳的具体实施方式
是包括锌粉混合物与碱性电解液按质量比为100 :3(Γ50混合；所述锌粉混合物包括无汞锌粉、凝胶剂、氢氧化铟或氧化铟、氧化锌按质量比为100 0. 5 5 0. 01 O. I 1 混合；所述碱性电解液包括氢氧化钾、氧化锌、氧化钙、锡酸钠和水按质量比为40 :6 7 O. 2 O. 5 0. 05 O. I 52. 5 53. 5 混合。所述凝胶剂包括羧甲基纤维素、聚こ烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠及聚丙烯酸衍生物中的ー种或多种。本发明的上述的碱性电池用凝胶状锌膏的制备方法，其较佳的具体实施方式
包括如下步骤；将无汞锌粉与凝胶剂、氢氧化铟或氧化铟、氧化锌按质量比为100 0. 5^5
O.0Γ0. I 1混合，通过混料机处理1(Γ30分钟混合均匀得所述锌粉混合物；按质量比为40 :6 7 :0. 2 O. 5 :0. 05 O. I :52. 5 53. 5的比例称取氢氧化钾、氧化锌、氧化钙、锡酸钠和水，将水加入电解液配制槽内，在搅拌的状态下加入氢氧化钾，让其溶解，然后依次加入氧化锌、氧化钙和锡酸钠，使其全部溶解，待冷却后即得所述碱性电解液；将所述锌粉混合物与碱性电解液按质量比为100 30"50完全混合，采用真空搅拌的方式搅拌处理5 20分钟，得到凝胶状锌膏。本发明的碱性电池用凝胶状锌膏。该锌膏采用锌粉混合物和碱性电解液混合后真空搅拌而成。通过向锌膏中添加有效的凝胶剂，可以使锌膏中的锌粉与电解液形成稳定均匀分散的膏体，使锌粉周围能均匀地保持电解液，保证锌粉颗粒表面在电池放电时各部位有均匀、充足的电解液覆盖，防止锌膏在贮存过程中锌粉与电解液产生不均匀的沉降。同时凝胶剂还有促进锌粉之间、锌粉与集电体之间接触的作用，改善电池在受到振动及在使用时电压异常下降的产生。可以在很大程度上延长电池的使用寿命和贮存期，提高电池的应用范围。本发明的碱性电池用凝胶状锌膏的制备方法，所述锌膏由锌粉混合物和碱性电解液混合后真空搅拌制成，具体包括如下步骤；(I)将锌粉与凝胶剂、氢氧化铟(In(OH)3)或氧化铟(In2O3)、氧化锌(ZnO)按质量比为100 (O. 5 5) (O. 01 O. I) 1混合，通过混料机处理10 30分钟混合均匀。
(2)按质量比为 40 :(6 7) : (O. 2 O. 5) : (O. 05 O. I) : (52. 5 53. 5)的比例称取氢氧化钾(KOH)、氧化锌(ZnO)、氧化钙(CaO)、锡酸钠(Na2SnO3 ·3Η20)和水。将水加入电解液配制槽内，在搅拌的状态下加入氢氧化钾，让其溶解，然后依次加入氧化锌、氧化钙和锡酸钠，使其全部溶解，待冷却后即得所述碱性电解液。(3)将步骤(I)制备的锌粉混合物与步骤(2)制备的碱性电解液按质量比为100 (30^50)完全混合，采用真空搅拌的方式搅拌处理5 20分钟，得到凝胶状锌膏。步骤(I)中凝胶剂包括羧甲基纤维素(CMC)、聚こ烯醇(PVA)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸钠(PAAS)及聚丙烯酸衍生物中ー种或ー种以上混合物。本发明的有益效果是I)本发明的锌膏采用锌粉混合物和电解液混合真空搅拌而成，具有生产エ艺简单、广品质量容易控制及广品成品率闻等优点。 2)本发明的锌膏中由于添加了有效的凝胶剂，可以使锌膏中的锌粉与电解液形成稳定均匀分散的膏体，提高锌膏的保液性能，減少其自放电。同时可以促进锌粉之间、锌粉与集电体之间接触的作用，改善电池的抗震性。3)本发明的锌膏采用真空搅拌的方式制备，排掉了锌膏在制备过程中产生的气体，減少电池膨胀变形，有利于电池的长期贮存。具体实施例I :(I)取40g氢氧化钾、6g氧化锌、O. 5g氧化钙、O. 08g锡酸钠、53. 42g水。先将水加入电解液配制槽内，在搅拌的状态下加入氢氧化钾，让其溶解，然后依次加入氧化锌、氧化钙和锡酸钠，使其全部溶解，待冷却后即得碱性电解液。(2)取IOOg锌粉、O. 05g氧化铟、Ig氧化锌、2g聚丙烯酸钠和O. 5g羧甲基纤维素混合，搅拌处理10分钟使其混合均匀。取上述电解液36g与锌粉混合物混合，采用真空搅拌机处理8分钟即得凝胶状锌膏。采用此锌膏作为负极组装锌空气电池，常温下可以保存2年以上，电池无鼓胀漏液现象。具体实施例2 (I)取40g氢氧化钾、7g氧化锌、O. 2g氧化韩、0· 05g锡酸钠、52. 75g水。先将水加入电解液配制槽内，在搅拌的状态下加入氢氧化钾，让其溶解，然后依次加入氧化锌、氧化钙和锡酸钠，使其全部溶解，待冷却后即得碱性电解液。(2)取IOOg锌粉、O. 08g氢氧化铟、Ig氧化锌、O. 8g聚丙烯酸和I. 2g聚丙烯酸钠混合，搅拌处理10分钟使其混合均匀。取上述电解液40g与锌粉混合物混合，采用真空搅拌机处理10分钟即得凝胶状锌膏。采用此锌膏作为负极组装锌空气电池，高温50°C可以保存2个月以上，电池无鼓胀漏液现象。具体实施例3 (I)取40g氢氧化钾、6. 5g氧化锌、O. 4g氧化韩、0· 06g锡酸钠、53. 04g水。先将水加入电解液配制槽内，在搅拌的状态下加入氢氧化钾，让其溶解，然后依次加入氧化锌、氧化钙和锡酸钠，使其全部溶解，待冷却后即得碱性电解液。(2)取IOOg锌粉、O. 08g氢氧化铟、Ig氧化锌、O. 5g聚こ烯醇和I. 6g聚丙烯酸钠混合，搅拌处理10分钟使其混合均匀。取上述电解液45g与锌粉混合物混合，采用真空搅拌机处理15分钟即得凝胶状锌膏。采用此锌膏作为负极组装锌空气电池，常温下可以保存2年以上，电池无鼓胀漏液现象。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1.ー种碱性电池用凝胶状锌膏，其特征在于，包括锌粉混合物与碱性电解液按质量比为100 :30 50混合； 所述锌粉混合物包括无汞锌粉、凝胶剂、氢氧化铟或氧化铟、氧化锌按质量比为100 O. 5 5 0. OI O. I 1 混合； 所述碱性电解液包括氢氧化钾、氧化锌、氧化钙、锡酸钠和水按质量比为40 6^7 O. 2 O. 5 0. 05 O. I 52. 5 53. 5 混合。
2.根据权利要求I所述的碱性电池用凝胶状锌膏，其特征在于，所述凝胶剂包括羧甲基纤维素、聚こ烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠及聚丙烯酸衍生物中的ー种或多种。
3.—种权利要求I或2所述的碱性电池用凝胶状锌膏的制备方法，其特征在于，包括如下步骤； 将无汞锌粉与凝胶剂、氢氧化铟或氧化铟、氧化锌按质量比为100 :0. 5飞0. 0Γ0. I 1混合，通过混料机处理1(Γ30分钟混合均匀得所述锌粉混合物； 按质量比为40 :6 7 :0. 2 O. 5 :0. 05 O. I :52. 5 53. 5的比例称取氢氧化钾、氧化锌、氧化钙、锡酸钠和水，将水加入电解液配制槽内，在搅拌的状态下加入氢氧化钾，让其溶解，然后依次加入氧化锌、氧化钙和锡酸钠，使其全部溶解，待冷却后即得所述碱性电解液； 将所述锌粉混合物与碱性电解液按质量比为100 :3(Γ50完全混合，采用真空搅拌的方式搅拌处理5 20分钟，得到凝胶状锌膏。
全文摘要
本发明公开了一种碱性电池用凝胶状锌膏及其制备方法，包括锌粉混合物与碱性电解液按质量比为10030~50混合；锌粉混合物包括无汞锌粉、凝胶剂、氢氧化铟或氧化铟、氧化锌按质量比为1000.5~50.01~0.11混合；碱性电解液包括氢氧化钾、氧化锌、氧化钙、锡酸钠和水按质量比为406~70.2~0.50.05~0.152.5~53.5混合。凝胶剂包括羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠及聚丙烯酸衍生物等。生产工艺简单、产品质量容易控制能延长电池的使用寿命和贮存期，提高电池的应用范围。
文档编号H01M4/04GK102723471SQ201210229489
公开日2012年10月10日 申请日期2012年7月3日 优先权日2012年7月3日
发明者杨维谦, 王国庆 申请人:北京中航长力能源科技有限公司