纳米氢氧化铟用于生产碱性电池的工艺 【技术领域】
本发明涉及电池的生产工艺，特别是一种将纳米材料用于生产碱性电池的工艺。
背景技术
碱性电池自在我国开始生产和使用以来，其电池的负极材料-锌膏的生产中，都是在其内加入其它材料(如氢氧化铟)作为添加剂，这样导致电池存在很多问题。首先是电池电位差受颗粒度限制，电池在放电过程中粒子运行速度过慢，放电能量受到一定限制。其次是由于大颗粒度材料的析气量效果较差，导致电池防漏性差，贮存时间短。而这两个问题又是电池使用和贮存的关键问题。因此，要提高碱性电池综合性能和贮存时间，必须从根本上改用超细微粒的高新材料。
【发明内容】
本发明的目的在于将纳米材料应用于碱性电池的生产工艺中，从而提高碱性电池的综合性能和贮存时间。
为了实现本发明的目的，拟采取以下技术方案：
在制作负极材料锌膏时，其内加入的添加剂为纳米氢氧化铟。
上述含有纳米氢氧化铟的锌膏中，由下列重量百分比原料组成：锌粉67.65-67.70％，纳米氢氧化铟0.035-0.045％，粘结剂0.65-0.70％，电解液31.5-32％。
上述的锌膏在制作时，首先将锌粉搅拌2-4分钟，然后加入纳米氢氧化铟搅拌4-6分钟，再加入粘结剂搅拌1 5-25分钟，最后加入电解液，贮存0.5-2.5小时即成为锌膏。
本发明的优点在于：由于采用了超细微粒的纳米材料—纳米氢氧化铟，使其锌膏粒子的结构发生了变化，有效地改善了锌膏粒子的活性能，并使其在电化学反应中更充分，电池放电性能稳定，充分，产品贮存中自放电损失减少，贮存期延长，综合性能得以提高。经对电池的运行性能和贮存时间的检测，其结果如下：1、化学分析结果 单位：ppm元素名称标准值 检测值元素名称标准值检测值 Fe 5 3.8 Al 3 2.4 Cu 2 1.8 Mo 3 0.9 Pb 9 5.4 Cd 2 0.6样品地杂质含量检测合格。2、纳米级In(OH)3的析气量检测 单位：mI纯纳米级 In(OH)3纯无汞锌粉与无汞锌粉混合制成锌膏 第一天 0.02 0.18 0.08 0.2 第二天 0.04 0.34 0.22 0.4 第三天 0.04 0.62 0.46 0.4
注：5g样品置入38％KOH、2.9％ZnO电解液中，在内45℃下放置72h。样品的析气量符合要求。
3、电池放电检测结果采用纳米氢氧化铟结果未采用纳米氢氧化铟结果 43Ω 10Ω 3.9Ω 1.8Ω 43Ω 10Ω 3.9Ω 1.8Ω开路电压 (V) 1.621 1.619 1.622 1.619 1.622 1.620 1.619 1.619 负荷电压 (V) 1.609 1.579 1.477 1.464 1.613 1.583 1.440 1.461 短路电流 (A) 8.10 8.10 8.11 9.34 8.00 8.43 9.10 8.97 容量(Ah) 2.39 1.87 1.94 1.35 2.17 1.93 1.69 1.32 1.40V 7.4 0.8 0.1 6 7.3 0.9 0.1 6 1.30V 22.7 2.5 0.4 37 23.4 2.6 0.3 35 1.20V 51.2 6.5 1.2 84 51.6 7.6 0.9 81 1.10V 63.8 12.1 2.9 163 64.4 12.4 2.3 161 1.00V 71.7 14.5 4.0 302 69.9 14.5 4.3 343 0.90V 83.4 16.0 4.9 550 81.5 16.1 5.6 545 0.80V 6.6 6.4
4、高低温循环检测结果 采用纳米氢氧化铟结果 未采用纳米氢氧化铟结果 高低温循环次数 ≥15次 ≤7次
从以上检测结果可以看出电池的各项性能指标均有较大提高。采用本发明可使碱性电池放电在原来的水平上提高5％，防漏性能提高40％，贮存时间延长一年，这样综合指标相当于降低了电池生产成本核算15％。消费者购买和使用纳米氢氧化铟材料生产的电池性能价格比提高了20％，国家缺少的矿物质材料同比节省3％。
本发明中的电池的高低温循环试验超过12次，而普通碱锰的高低温循环试验不超过7次。另外析气量的检测结果也比较好，但析气量检测结果只能作为参考值，因为锌粉析气量的屏蔽效应大，纳米级In(OH)3的析气量是参比得到的。使用纳米级In(OH)3的电池贮存性能提高的原因何在？我们可以设想普通Ln(OH)3有一定的粒度分布，而它们的粒径比纳米级In(OH)3粒径要大于或超过1000倍或数百倍。在锌粉进行混合处理时，粒子与粒子之间的随机分布，这些空隙之间即为添加剂(缓蚀剂和粘结剂)和电液所填充。若加入普通Ln(OH)3，它们主要存在于锌粉颗粒随机分布所形成的空隙之中，由于它们有一定的粒径，故不可能完全填满空隙。若加入纳米级In(OH)3超细微粒，可以认为混合均匀时，这种超细微粒主要填充于锌粉颗粒随机分布所形成的空隙之中，几乎填满(见图3)。使In(OH)3超细微粒在锌粉颗粒周围分布更均匀，从而进一步发挥In(OH)3的效能，即提高锌表面的析氢电位，减少了电池内部的气体发生量，也就直接体现电池的贮存性能大大提高。
附图说明
图1是本发明生产的碱性电池的结构示意图。
图2是采用普通粒径的氢氧化铟材料生产负极材料锌膏时，其内的锌粉颗粒与氢氧化铟颗粒相混合的结构示意图(大颗粒为锌粉颗粒，小颗粒为氢氧化铟颗粒)。
图3是采用纳米级的氢氧化铟材料生产负极材料锌膏时，其内的锌粉颗粒与纳米氢氧化铟微粒相混合的结构示意图(大颗粒为锌粉颗粒，小微粒为纳米氢氧化铟微粒)。
具体实施方式
利用本发明生产的碱性电池，其结构和主要工艺基本上与现有技术相同。如：图1中的电池结构就与目前的电池结构相同，1为正极；2为锌膏；3为隔离套；4为铜钉；5为粉环；6为商标；7为钢壳；8为密封圈；9为辅助板；10为封口胶；11为负极。本发明的独特之处就在于：在负极材料锌膏的制作工艺中添加了纳米氢氧化铟。该工艺看似简单，但使电池的各项综合性能得到极大提高。该纳米氢氧化铟(In(OH)3)由湖南科源科技实业有限公司生产(厂址位于长沙市建国路)，该产品的生产工艺和性能指标以及各项检测报告属现有技术，到时可以核查，在此不以赘述。
具体实施时可取以下重量百分比的原料：无汞锌粉67.66％，纳米氢氧化铟0.036％，粘结剂0.674％，电解液31.63％。首先将锌粉置于塑料密封桶内搅拌3分钟，然后加入纳米氢氧化铟搅拌5分钟，再加入粘结剂搅拌20分钟，最后加入电解液贮存2小时即成为锌膏。电池的其它部分的实施与现有技术相同。