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1、(10)申请公布号 CN 102780012 A (43)申请公布日 2012.11.14 C N 1 0 2 7 8 0 0 1 2 A *CN102780012A* (21)申请号 201210273952.1 (22)申请日 2012.07.29 H01M 6/06(2006.01) H01M 4/06(2006.01) H01M 4/42(2006.01) (71)申请人宁波倍特瑞能源科技有限公司 地址 315175 浙江省宁波市望春工业园区杉 杉路1号 (72)发明人赵建超 邹快乐 孔天盈 (54) 发明名称 一种无汞碱性干电池 (57) 摘要 本发明提供了一种无汞碱性干电池，属于电。
2、 池领域。它解决了现有的无汞碱性干电池制备较 为复杂、放电性能不好的问题。本发明无汞碱性 干电池，其包括正极、负极和隔膜，所述负极通过 将锌合金粉末分散于凝胶状的碱性电解液中而制 成；所述锌合金粉末各组分的重量百分比为：铝： 0.003、铋：0.03、铟：0.03，余量为锌；相对 于所述锌合金粉末100重量份，所述碱性电解液 各组分的重量份为：交联型聚丙烯酸：1.25份、交 联型聚丙烯酸钠：0.2份、电解液：53份、氧化铟： 0.04份、水：3份。本发明通过合理选择碱性干电 池负极的各组分，并配比合理的组分，无需改进负 极锌合金的物理尺寸，便于大规模制作且成本较 低。 (51)Int.Cl. 。
3、权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 1/1页 2 1.一种无汞碱性干电池，包括正极、负极和隔膜，其特征在于：所述负极通过将锌合金 粉末分散于凝胶状的碱性电解液中而制成；所述锌合金粉末各组分的重量百分比为：铝： 0.003、铋：0.03、铟：0.03，余量为锌；相对于所述锌合金粉末100重量份，所述碱性 电解液各组分的重量份为：交联型聚丙烯酸：1.25份、交联型聚丙烯酸钠：0.2份、电解液： 53份、氧化铟：0.04份、水：3份。 2.如权利要求1所述的无汞碱性干电池，其特征在于：所述。
4、锌合金粉末的粒径范围为 40至200目，其中30的锌合金粉末的粒径为100目以下。 3.如权利要求1或2所述的无汞碱性干电池，其特征在于：所述电解液中各组分的重 量百分比为：氢氧化钾：36，氧化锌：5，余量为水。 4.如权利要求1或2所述的无汞碱性干电池，其特征在于：所述正极由电解二氧化锰、 石墨和正极电解液通过混合、压制、整粒而成；所述电解二氧化锰、石墨和正极电解液的重 量比为93：7：3。 5.如权利要求4所述的无汞碱性干电池，其特征在于：所述正极电解液为氢氧化钾水 溶液，氢氧化钾的重量百分比为39。 权 利 要 求 书CN 102780012 A 1/4页 3 一种无汞碱性干电池 技术领。
5、域 0001 本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种无汞碱性干电池。 0002 背景枝术 0003 正极采用二氧化锰、负极采用含有锌、电解液等碱性水溶液的碱性干电池，由于其 性能较好、成本低廉且无环境污染而成为各种设备的电源提供装置。 0004 现有的无汞碱性干电池，例如公开号为“CN102150309”的中国专利公开的一种无 汞碱性干电池，其包括正极、负极、隔膜以及碱性电解液，由于碱性干电池的正极一般均采 用含有锰元素的物质，所以合理设计碱性干电池的负极使其满足各种场景的需求成为各大 生产设计厂商技术研发的方向。 0005 公开号为“CN102150309”以及公开号为“CN102150308。
6、”的中国专利均通过设计负 极上的锌的物理尺寸来改善碱性干电池的放电性能。由于上述专利中锌的物理尺寸较小， 一般为毫米级别，从而使得改变锌的物理尺寸的方式较为困难，成本较高且大规模应用时 产品良率较低。 发明内容 0006 本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种放电性能 较好、制备工艺简单的无汞碱性干电池。 0007 本发明解决其技术问题采用的技术方案是提出一种无汞碱性干电池，其包括正 极、负极和隔膜，所述负极通过将锌合金粉末分散于凝胶状的碱性电解液中而制成；所述锌 合金粉末各组分的重量百分比为：铝：0.003、铋：0.03、铟：0.03，余量为锌；相对于 所述锌合金粉末。
7、100重量份，所述碱性电解液各组分的重量份为：交联型聚丙烯酸：1.25 份、交联型聚丙烯酸钠：0.2份、电解液：53份、氧化铟：0.04份、水：3份。 0008 锌是一种较活泼的金属，其电化学性能不稳定，在碱性电解液中有自溶倾向，从而 放出氢气，既造成电池气胀漏液，又容易由于自溶而自放电，消耗正极的活性材料，最终造 成电池失效报废。本发明在锌元素中添加微量的铝元素、铋元素和铟元素来抑制上述反应。 0009 铝元素能减少放电析气量、提高耐氧化性，还能与锌元素形成固熔体阻止锌元素 的自溶。 0010 铋元素能提高氢在锌元素表面的析出过电位，但是其具有临界值，过量的铋元素 对过放电析出量作用不明显。。
8、 0011 铟元素同样能提高氢在锌元素表面的析出电位，对降低析气量大有好处，但铟元 素价格较为昂贵，可以通过配合铋元素的使用而降低其用量，减小成本。 0012 碱性电解液中，交联型聚丙烯酸和交联型聚丙烯酸钠均起凝胶作用，二者共同使 得碱性电解液呈凝胶状。其中交联型丙烯酸钠还能使得碱性电解液存放时间变长、便于制 作、使用寿命较长；但是过多的交联型丙烯酸钠会使得碱性干电池放电性能变差，因此需要 兼顾碱性干电池的可制作性和放电性能。 0013 进一步地，所述锌合金粉末的粒径范围为40至200目，平均粒径80至150目，且 说 明 书CN 102780012 A 2/4页 4 30的锌合金粉末的粒径为。
9、100目以下。 0014 锌合金粉末的粒径能影响干电池的析气量以及其稳定性。若粒径过小，一方面使 得生产的投入产出率低、生产成本提高，另一方面也使得松装密度降低、电池容量降低；若 粒径过大，则锌合金粉末不能有效地分散在碱性电解液中降低其放电性能。 0015 进一步地，所述电解液中各组分的重量百分比为：氢氧化钾：36，氧化锌：5， 余量为水。 0016 进一步地，所述正极由电解二氧化锰、石墨和正极电解液通过混合、压制、整粒而 成；所述电解二氧化锰、石墨和正极电解液的重量比为93：7：3。 0017 进一步地，所述正极电解液为氢氧化钾水溶液，氢氧化钾的重量百分比为39。 0018 本发明还提供一种。
10、无汞碱性干电池用锌合金粉末，所述锌合金粉末各组分的重量 百分比为：铝：0.003、铋：0.03、铟：0.03，余量为锌。 0019 进一步地，所述锌合金粉末的粒径范围为40至200目，平均粒径80至150目，且 30的锌合金粉末的粒径为100目以下。 0020 本发明通过合理选择碱性干电池负极的各组分，并配比合理的组分，无需改进负 极锌合金的物理尺寸，便于大规模制作且成本较低。同时本发明的碱性干电池在零度下放 电1秒钟，其电压降低量低于190mV，在常温下的大电流的放电时间大于18.2小时，小电流 的放电时间大于125小时，放电性能较好。 附图说明 0021 图1为本发明无汞碱性干电池的剖视示。
11、意图。 具体实施方式 0022 以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述， 但本发明并不限于这些实施例。 0023 请参照图1，本发明无汞碱性干电池包括正极3、负极6，正极3和负极6被隔膜4 隔开，其中隔膜4优选为法国摩迪公司生产的PAC隔膜。为了保证隔离效果，负极6的一端 与隔膜4之间还注入有绝缘石蜡5。负极6的另一端由尼龙制的封口板7、底板8、辅助支撑 的铁板9以及负极集电体10封闭。 0024 正极3外表面包覆有由钢带冲制成型并镀镍的正极壳体1，正极壳体1内表面还形 成有石墨涂装膜2。正极壳体1的开口端部隔着封口板7的端部而敛缝在底板8的周边部， 从而使正极壳。
12、体1的开口部密合。优选地，正极壳体1的外表面上还贴附有包装标签11。 0025 本发明的正极3通过如下方式制作：将电解二氧化锰、石墨和正极电解液按照重 量比为93：7：3的比例用混合机均匀搅拌混合，通过压制、整粒后再利用中空圆筒模具加压 成型形成。其中，正极电解液优选为氢氧化钾水溶液，氢氧化钾的重量百分比为39；电解 二氧化锰优选为靖西湘潭公司生产的电池专用电解二氧化锰；石墨优选为青岛中东石墨公 司生产的电池专用石墨。 0026 本发明的负极6通过如下方式制作： 0027 (1)利用气体喷雾法制备锌合金粉末。 0028 锌合金粉末各组分的含量百分比为：铝：0.003、铋：0.03、铟：0.03。
13、，余量为 说 明 书CN 102780012 A 3/4页 5 锌。将上述锌合金粉末利用筛子筛选合适的粒径的锌合金粉末。其中要求锌合金粉末粒径 范围为40至200目，平均粒径为80至150目，且100目以下粒径的锌合金粉末所占的比率 为约30。 0029 (2)将上述锌合金粉末混合分散于凝胶状的碱性电解液中。 0030 相对于上述100重量份的锌合金粉，碱性电解液各组分的重量份为：交联型聚丙 烯酸：1.25份、交联型聚丙烯酸钠：0.2份、电解液：53份、氧化铟：0.04份、水：3份。 0031 其中，电解液中各组分的重量百分比为：氢氧化钾：36，氧化锌：5，余量为水。 0032 将本发明的无汞。
14、碱性干电池与第一比较例和第二比较例中的无汞碱性干电池进 行比较测试。其中，第一、第二比较例与本发明的无汞碱性干电池的不同之处在于，第一比 较例中，碱性电解液各组分的重量份为：交联型聚丙烯酸：1.05份、交联型聚丙烯酸钠：0.4 份、电解液：53份、氧化铟：0.04份、水：3份；第二比较例中，碱性电解液各组分的重量份 为：交联型聚丙烯酸：0.85份、交联型聚丙烯酸钠：0.6份、电解液：53份、氧化铟：0.04份、 水：3份。 0033 测试方法包括低温脉冲放电测试、新制电池大电流连续放电性能测试、存储电池 大电流连续放电性能测试、存储电池小电流间歇放电性能测试。 0034 其中，低温脉冲放电测试。
15、是指将电池在零摄氏度的环境下以1.6A脉冲放电1秒 钟，测试闭路电压的最低值。用开路电压(0V)减去闭路电压得到电压降低量V。测试五 次并计算出电压降低量V平均值。 0035 若电压降低量V小于190mV，则说明电压降低少，性能较为优异；若电压降低量 V大于190mV但小于200mV，则性能较为普通；若电压降低量V大于200mV，则说明电压 降低过大，性能差。 0036 新制电池大电流连续放电性能测试是指将新制的尚未进行自反应电池在20环 境中恒温放置24小时，然后将电池连接一个恒定的电阻进行大电流连续放电，测试其放电 时间H 1 。 0037 若放电时间H 1 大于18.5小时，则说明新制电。
16、池大电流连续放电性能优异；若放电 时间H 1 小于18.5小时但大于18小时，则说明新制电池大电流连续放电性能一般；若放电 时间H 1 小于18小时，则说明新制电池大电流连续放电性能较差。 0038 存储电池大电流连续放电性能测试是指将新制的电池在常温下存储一段时间后 连接一个恒定的电阻进行大电流连续放电，并测试其放电时间H 2 。 0039 若放电时间H 2 大于18.2小时，则说明存储电池大电流连续放电性能优异；若放电 时间H 2 小于18.2小时但大于17.8小时，则说明存储电池大电流连续放电性能一般；若放 电时间H 2 小于17.8小时，则说明存储电池大电流连续放电性能较差。 0040。
17、 存储电池小电流间歇放电性能是指将新制的电池在常温下存储一段时间后连接 一个恒定的电阻进行小电流间歇放电并测试其放电时间H 3 。 0041 若放电时间H 3 大于125小时，则说明存储电池小电流间歇放电性能优异；若放电 时间H 3 小于125小时但大于120小时，则说明存储电池小电流间歇性能一般；若放电时间 H 3 小于120小时，则说明存储电池小电流间歇放电性能较差。 0042 本发明无汞碱性干电池以及第一比较例、第二比较例的无汞碱性干电池的测试结 果若下表： 说 明 书CN 102780012 A 4/4页 6 0043 V(mV) H 1 h H 2 h H 3 h 本发明 186 1。
18、9.0 18.5 130 第一比较例 198 18.8 17.6 132 第二比较例 215 18.2 17.2 132 0044 通过上述测试结果可知，本发明碱性干电池各项参数性能均达到优异结果，其他 比较例部分参数能达到优异结果、部分参数结果一般还有部分参数结果较差，均不符合需 要。 0045 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领 域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并 不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。 说 明 书CN 102780012 A 1/1页 7 图1 说 明 书 附 图CN 102780012 A 。