[发明专利]碱性干电池及碱性干电池用正极合剂粒料

说明书

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种碱性干电池及碱性干电池用正极合剂粒料。

背景技术

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。

在碱性干电池的正极中添加各类活性物质以增强碱性干电池的放电和续航时间是改善碱性干电池性能的重要技术手段。现有的专利，例如公开号为“CN101719547A”的中国专利，其通过在正极粒料中添加0.1-5wt％的钡或钙元素；又如公开号为“CN1565064”的中国专利，其通过在正极粒料中添加选自Ti(OH)₄及TiO(OH)₂的添加剂。上述专利中，均需要额外添加其他元素，造成生产成本提高。

发明内容

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、制备工艺简单的碱性干电池。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是提出一种碱性干电池，其包括正极合剂粒料和凝胶状负极，所述正极合剂粒料和凝胶状负极被隔膜隔开；所述正极合剂粒料包括电解二氧化锰粉末、第一石墨、第二石墨、有机酸锌盐、正极电解液、纯水，上述各组分的重量比为100∶3.75∶3.75∶0.8∶3.3∶0.5；所述第一石墨为粒径范围为0-30微米且碳含量大于68％的膨胀石墨，所述第二石墨为粒径范围为0-25微米且碳含量大于85％的膨胀石墨。

采用膨胀石墨而非普通的石墨，能够改进碳颗粒与电解二氧化锰粉末之间的接触特性。同时膨胀石墨的使用能促进导电网络的形成并减少了不参与电化学还原反应的电解二氧化锰的量，增加电解二氧化锰的使用效率。

然而膨胀石墨的使用量以及粒度范围和膨胀范围必须控制在一个合理的范围，若粒度过小而膨胀能力过大时，则导致碱性干电池安全性能欠佳，若粒度过大而膨胀性能过小时，则达不到膨胀石墨所需要达到的增强导电性能的结果。

本发明通过选用两种不同粒径范围和碳含量的膨胀石墨，并通过合理配置两种膨胀石墨与其他组分的配比来达到安全性能和导电性能的平衡点，使得本发明碱性干电池不仅具有较好的导电性能，同时具有较佳的安全性能。

进一步地，所述电解二氧化锰粉末各组分及重量百分比为：二氧化锰：大于90％，水：小于3.5％，硫酸根：小于1.8％，盐酸不溶物：小于0.3％；所述电解二氧化锰粉末粒径分布范围为0至150um，其中具有75um以下的电解二氧化锰粉末的比率大于85％。

电解二氧化锰粉末的粒径范围也是影响碱性干电池正极性能的重要参数，若电解二氧化锰粉末粒径过小，则在制备过程中会引起二次凝集现象，使得电解二氧化锰和石墨等不能有效混合均匀；若电解二氧化锰粉末粒径过大，则会使得电解二氧化锰与石墨的接触面积变小，使得性能减弱。

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％，所述正极电解液中还含有重量百分比小于等于0.5％的碳酸钾。

进一步地，所述正极合剂粒料的粒径为0-120目。

进一步地，所述负极包括锌合金粉和碱性电解液，相对于100重量份的锌合金粉，碱性电解液中各组分的重量份数为：交联型聚丙烯酸：1.25重量份，交联型聚丙烯酸钠：0.2重量份，氧化铟：0.04重量份，纯水：3重量份，负极电解液：53重量份。

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。

进一步地，所述负极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。

本发明还提供一种碱性干电池用正极合剂粒料，所述正极合剂粒料包括电解二氧化锰粉末、第一石墨、第二石墨、有机酸锌盐、正极电解液、纯水，上述各组分的重量比为100∶3.75∶3.75∶0.8∶3.3∶0.5；所述第一石墨为粒径范围为0-30微米且碳含量大于68％的膨胀石墨，所述第二石墨为粒径范围为0-25微米且碳含量大于85％的膨胀石墨。

进一步地，所述电解二氧化锰粉末各组分及重量百分比为：二氧化锰：大于90％，水：小于3.5％，硫酸根：小于1.8％，盐酸不溶物：小于0.3％；所述电解二氧化锰粉末粒径分布范围为0至150um，其中具有75um以下的电解二氧化锰粉末的比率大于85％。