一種低析氣量的碳性電池及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低析氣量的碳性電池，包括：包含二氧化錳的正極材料混合物，包含鋅的負(fù)極殼，設(shè)置在正極材料混合物和負(fù)極殼之間的隔膜以及電解質(zhì)，電解質(zhì)中含有弱酸弱堿鹽作為緩沖劑。本發(fā)明向電解質(zhì)中加入弱酸弱堿鹽作為緩沖劑，用于在連放中抑制H+還原為H2，減緩H2氣體的產(chǎn)生，減少電池的析氣量，防止電池氣脹；控制整個電池放電過程的pH的變化，將體系控制在酸性范圍內(nèi)，盡量減少Zn(NH3)4CL2的生成，抑制H+還原為H2，提高防漏性能，延長電池壽命。加入弱酸弱堿鹽，在連放時，過多的H+與緩沖物質(zhì)的弱酸根結(jié)合成難電離的弱酸，從而降低了連放反應(yīng)中產(chǎn)生的H+濃度，使電池體系的pH無明顯變化，抑制H+還原為H2的量，降低電池的析氣量。
【專利說明】
一種低析氣量的碳性電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及碳性電池，尤其涉及一種低析氣量的碳性電池及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳性電池全稱：中性鋅-二氧化猛干電池（zinc-manganese dry battery)，屬于化 學(xué)電源中的原電池，是一種一次性電池。因為這種化學(xué)電源裝置其電解質(zhì)是一種不能流動 的漿層紙糊狀物，所以也叫做干電池，這是相對于具有可流動電解質(zhì)的電池說的。碳性電池 的使用壽命和貯存壽命很大程度上是關(guān)系到材料的質(zhì)量，但更為重要的是配方的優(yōu)選。綜 合性能好的碳性電池，如電池貯存性能好、析氣量小等，特別是析氣量的控制方面，各電池 生產(chǎn)企業(yè)通過各種途徑來減少電池內(nèi)產(chǎn)生的氣體，碳性電池在放電過程中隨著大電流放電 的進(jìn)行，H+不斷地增加，同時還原成H 2,使得電池體系的H+離子濃度降低，這意味著體系中的 pH升高，由于銨型電池3.9 Ω連放后期，尤其在24小時，pH升高，使到難溶的211(順3)2(^2轉(zhuǎn)變 為有流動性的可溶Zn(NH 3)4CL2以及產(chǎn)生大量的氣體。目前較常采用的是在正極材中加入金 屬氧化物等方法，然而由于受原材料工藝的限制以及金屬氧化物對電池性能的相對有影 響，同時未能控制電池在儲存和使用過程中的析氣量，在一定程度上限制了電池性能的提 尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供了一種低析氣量的碳性電池及其制備方法，以解決上述技術(shù)問題。 [0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種低析氣量的碳性電池， 包括:包含二氧化錳的正極材料混合物，包含鋅的負(fù)極殼，設(shè)置在正極材料混合物和負(fù)極殼 之間的隔膜以及電解質(zhì)，電解質(zhì)中含有弱酸弱堿鹽作為緩沖劑。
[0005] 進(jìn)一步的，緩沖劑為醋酸銨。
[0006] 進(jìn)一步的，電解質(zhì)中包含以下重量百分比的組份:氯化銨15wt%~25wt%，氯化鋅 10wt% ~15wt%，醋酸銨0 · 8wt% ~1 · 5wt%。
[0007] 進(jìn)一步的，電解質(zhì)中包含以下重量百分比的組份:氯化銨15wt%~25wt%，氯化鋅 10wt% ~15wt%，醋酸銨0 · 8wt% ~1 · 2wt%。
[0008] 進(jìn)一步的，電解質(zhì)中包含以下重量百分比的組份:氯化銨15wt %~25wt %，氯化鋅 10wt% ~15wt%，醋酸銨lwt%。
[0009] -種任一所述的低析氣量的碳性電池的制備方法:將緩沖劑混合在正極材料混合 物中，將正極材料混合物、負(fù)極殼、隔膜和電解質(zhì)裝配成該碳性電池后，緩沖劑從正極材料 混合物向隔膜滲透。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明向電解質(zhì)中引入一個緩沖原理，加入 弱酸弱堿鹽，用于在連放中抑制H+還原為H2,減緩H2氣體的產(chǎn)生，減少電池的析氣量，防止 電池氣脹；控制整個電池放電過程的P Η的變化，將體系控制在酸性范圍內(nèi)，盡量減少Ζ η (NH3)4CL2的生成，提高防漏性能，延長電池壽命。加入弱酸弱堿鹽，在連放時，過多的Η+與 緩沖物質(zhì)的弱酸根結(jié)合成難電離的弱酸，從而降低了連放反應(yīng)中產(chǎn)生的H+濃度，使電池體 系的pH無明顯變化，抑制H+還原為H2的量，降低電池的析氣量。
【具體實施方式】
[0011] 以下將對本發(fā)明各實施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施 例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所得到的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明所保 護(hù)的范圍。
[0012] 下面通過具體的實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0013] 實施例1
[0014] 本發(fā)明實施例1涉及一種低析氣量的碳性電池，包括:包含二氧化錳的正極材料混 合物，包含鋅的負(fù)極殼，設(shè)置在正極材料混合物和負(fù)極殼之間的隔膜以及電解質(zhì)，電解質(zhì)中 含有弱酸弱堿鹽作為緩沖劑。
[0015] 本發(fā)明向電解質(zhì)中引入一個緩沖原理，加入弱酸弱堿鹽，用于在連放中抑制H+還 原為H2,減緩H2氣體的產(chǎn)生，減少電池的析氣量，防止電池氣脹;控制整個電池放電過程的pH 的變化，將體系控制在酸性范圍內(nèi)，盡量減少Zn(NH3)4CL2的生成，提高防漏性能，延長電池 壽命。加入弱酸弱堿鹽，在連放時，過多的H+與緩沖物質(zhì)的弱酸根結(jié)合成難電離的弱酸，從 而降低了連放反應(yīng)中產(chǎn)生的H+濃度，使電池體系的pH無明顯變化，抑制H+還原為H 2的量，降 低電池的析氣量。
[0016] 優(yōu)選的，緩沖劑為醋酸銨。
[0017] 醋酸銨是中性物質(zhì)，加入電解質(zhì)中，對電解質(zhì)原有的酸度無明顯改變;醋酸銨與電 池的氯化銨屬同離子效應(yīng)，故無相互影響;有可能提供NH4+參與電池的放電反應(yīng)，有利于提 高放電性能;醋酸銨是強(qiáng)電解質(zhì)，它的加入電池體系后，對電池內(nèi)阻影響可忽略。連放時，H+ 增加，過多的H+與緩沖物質(zhì)的CH3C0(T結(jié)合成難電離的CH3C00H，使到緩沖平衡向左移動，從 而降低了連放反應(yīng)中產(chǎn)生的H+濃度，抑制H+還原為H 2的量，減緩H2氣體的產(chǎn)生，減少電池的 析氣量，防止電池氣脹;控制整個電池放電過程的pH的變化，將體系控制在酸性范圍內(nèi)，盡 量減少Zn(NH 3)4CL2的生成，提高防漏性能，延長電池壽命。
[0018] 優(yōu)選的，電解質(zhì)中包含以下重量百分比的組份：氯化銨15wt %~25wt %，氯化鋅 10wt% ~15wt%，醋酸銨0 · 8wt% ~1 · 5wt%。
[0019] -種制備本實施例低析氣量的碳性電池的方法:將緩沖劑混合在正極材料混合物 中，將正極材料混合物、負(fù)極殼、隔膜和電解質(zhì)裝配成該碳性電池后，緩沖劑從正極材料混 合物向隔膜滲透。
[0020] 實施例2
[0021] 本發(fā)明實施例2涉及一種低析氣量的碳性電池，包括:包含二氧化錳的正極材料混 合物，包含鋅的負(fù)極殼，設(shè)置在正極材料混合物和負(fù)極殼之間的隔膜以及電解質(zhì)，電解質(zhì)中 含有弱酸弱堿鹽作為緩沖劑。
[0022]本發(fā)明向電解質(zhì)中引入一個緩沖原理，加入弱酸弱堿鹽，用于在連放中抑制H+還 原為H2,減緩H2氣體的產(chǎn)生，減少電池的析氣量，防止電池氣脹;控制整個電池放電過程的pH 的變化，將體系控制在酸性范圍內(nèi)，盡量減少Zn(NH3)4CL2的生成，提高防漏性能，延長電池 壽命。加入弱酸弱堿鹽，在連放時，過多的H+與緩沖物質(zhì)的弱酸根結(jié)合成難電離的弱酸，從 而降低了連放反應(yīng)中產(chǎn)生的H+濃度，使電池體系的pH無明顯變化，抑制H+還原為H2的量，降 低電池的析氣量。
[0023]優(yōu)選的，緩沖劑為醋酸銨。
[0024]醋酸銨是中性物質(zhì)，加入電解質(zhì)中，對電解質(zhì)原有的酸度無明顯改變;醋酸銨與電 池的氯化銨屬同離子效應(yīng)，故無相互影響;有可能提供NH4+參與電池的放電反應(yīng)，有利于提 高放電性能;醋酸銨是強(qiáng)電解質(zhì)，它的加入電池體系后，對電池內(nèi)阻影響可忽略。連放時，H+ 增加，過多的H+與緩沖物質(zhì)的CH3C00-結(jié)合成難電離的CH3C00H，使到緩沖平衡向左移動，從 而降低了連放反應(yīng)中產(chǎn)生的H+濃度，抑制H+還原為H 2的量，減緩H2氣體的產(chǎn)生，減少電池的 析氣量，防止電池氣脹;控制整個電池放電過程的pH的變化，將體系控制在酸性范圍內(nèi)，盡 量減少Zn(NH 3)4CL2的生成，提高防漏性能，延長電池壽命。
[0025]優(yōu)選的，電解質(zhì)中包含以下重量百分比的組份：氯化銨15wt %~25wt %，氯化鋅 10wt% ~15wt%，醋酸銨0 · 8wt% ~1 · 2wt%。
[0026] -種制備本實施例低析氣量的碳性電池的方法:將緩沖劑混合在正極材料混合物 中，將正極材料混合物、負(fù)極殼、隔膜和電解質(zhì)裝配成該碳性電池后，緩沖劑從正極材料混 合物向隔膜滲透。
[0027] 實施例3
[0028]本發(fā)明實施例3涉及一種低析氣量的碳性電池，包括:包含二氧化錳的正極材料混 合物，包含鋅的負(fù)極殼，設(shè)置在正極材料混合物和負(fù)極殼之間的隔膜以及電解質(zhì)，電解質(zhì)中 含有弱酸弱堿鹽作為緩沖劑。
[0029]本發(fā)明向電解質(zhì)中引入一個緩沖原理，加入弱酸弱堿鹽，用于在連放中抑制H+還 原為H2,減緩H2氣體的產(chǎn)生，減少電池的析氣量，防止電池氣脹;控制整個電池放電過程的pH 的變化，將體系控制在酸性范圍內(nèi)，盡量減少Zn(NH3)4CL2的生成，提高防漏性能，延長電池 壽命。加入弱酸弱堿鹽，在連放時，過多的H+與緩沖物質(zhì)的弱酸根結(jié)合成難電離的弱酸，從 而降低了連放反應(yīng)中產(chǎn)生的H+濃度，使電池體系的pH無明顯變化，抑制H+還原為H 2的量，降 低電池的析氣量。
[0030]優(yōu)選的，緩沖劑為醋酸銨。
[0031 ]醋酸銨是中性物質(zhì)，加入電解質(zhì)中，對電解質(zhì)原有的酸度無明顯改變;醋酸銨與電 池的氯化銨屬同離子效應(yīng)，故無相互影響;有可能提供NH4+參與電池的放電反應(yīng)，有利于提 高放電性能;醋酸銨是強(qiáng)電解質(zhì)，它的加入電池體系后，對電池內(nèi)阻影響可忽略。連放時，H+ 增加，過多的H+與緩沖物質(zhì)的CH3C0(T結(jié)合成難電離的CH3C00H，使到緩沖平衡向左移動，從 而降低了連放反應(yīng)中產(chǎn)生的H+濃度，抑制H+還原為H 2的量，減緩H2氣體的產(chǎn)生，減少電池的 析氣量，防止電池氣脹;控制整個電池放電過程的pH的變化，將體系控制在酸性范圍內(nèi)，盡 量減少Zn(NH 3)4CL2的生成，提高防漏性能，延長電池壽命。
[0032]優(yōu)選的，電解質(zhì)中包含以下重量百分比的組份：氯化銨15wt %~25wt %，氯化鋅 10wt% ~15wt%，醋酸銨lwt%。
[0033] -種制備本實施例低析氣量的碳性電池的方法:將緩沖劑混合在正極材料混合物 中，將正極材料混合物、負(fù)極殼、隔膜和電解質(zhì)裝配成該碳性電池后，緩沖劑從正極材料混 合物向隔膜滲透。
[0034]本發(fā)明實施例1至實施例3所涉及的低析氣量的碳性電池與現(xiàn)有的在正極添加金 屬氧化物及加入其它含量的醋酸銨的碳性電池相比，析氣量更低，電性能更好。
[0035]具體數(shù)據(jù)見表一和表二。
[0036] 表1:加入不同重量百分比的醋酸銨緩沖劑電池與正極加入金屬氧化物電池的電 壓以及產(chǎn)生氣體量對比
[0037]
[0039] 由表現(xiàn)1中可以看出，新電、常溫和恒溫的電壓、柝氣量，不是加入醋酸銨的重量百 分比越大而越有優(yōu)勢，而是濃加入醋酸銨重量百分比為l.Owt%時最佳。
[0040] 表2:加入不同重量百分比的醋酸銨電池與正極加入金屬氧化物電池的放電性能 (3.9 Ω連放)對比，主要驗證其電性能及貯存性能
[0041]
[0043] 由表現(xiàn)2中可以看出，新電、常溫和恒溫的放是性能，不是醋酸銨的重量百分比越 大而越有優(yōu)勢，而是濃加入醋酸銨的重量百分比為1. 〇wt %時最佳。
[0044] 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任 何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi) 容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容， 依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本 發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種低析氣量的碳性電池，其特征在于，包括:包含二氧化錳的正極材料混合物，包 含鋅的負(fù)極殼，設(shè)置在所述正極材料混合物和所述負(fù)極殼之間的隔膜以及電解質(zhì)，所述電 解質(zhì)中含有弱酸弱堿鹽作為緩沖劑。2. 如權(quán)利要求1所述的低析氣量的碳性電池，其特征在于:所述緩沖劑為醋酸銨。3. 如權(quán)利要求2所述的低析氣量的碳性電池，其特征在于:所述電解質(zhì)中包含以下重量 百分比的組份：氯化銨15wt %~25wt %，氯化鋅IOwt %~15wt %，醋酸銨O . 8wt %~ 1 · 5wt% 〇4. 如權(quán)利要求2所述的低析氣量的碳性電池，其特征在于:所述電解質(zhì)中包含以下重量 百分比的組份：氯化銨15wt %~25wt %，氯化鋅IOwt %~15wt %，醋酸銨0.8wt %~ 1 · 2wt% 〇5. 如權(quán)利要求2所述的低析氣量的碳性電池，其特征在于:所述電解質(zhì)中包含以下重量 百分比的組份:氯化銨15wt%~25wt%，氯化鋅10wt%~15wt%，醋酸銨lwt%。6. -種如權(quán)利要求1~5任一所述的低析氣量的碳性電池的制備方法，其特征在于:將 所述緩沖劑混合在所述正極材料混合物中，將所述正極材料混合物、所述負(fù)極殼、所述隔膜 和所述電解質(zhì)裝配成該碳性電池后，所述緩沖劑從所述正極材料混合物向所述隔膜滲透。
【文檔編號】H01M6/06GK105932312SQ201610319726
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】劉建純
【申請人】劉建純