[发明专利]圆柱形碱性电池

说明书

技术领域

本发明涉及一类属于化学电源领域，尤其涉及一种圆柱形碱性电池。

背景技术

锌二氧化锰电池(又称Leclanché电池)，是1865年由法国科学家George Leclanché设计的。锌锰电池自第一代干电池发展到纸板锌锰电池，1950代前后在锌锰干电池的基础上成功研制出碱性锌锰电池。碱性锌锰电池在电池市场上具有巨大的份额与其广泛的用途是分不开的，它是民用一次电池的主导产品，几乎所有的低压直流电器都可以使用碱锰电池作为电源。碱性锌锰电池具有优良的电化学性能和较高的性价比，一直受到广大消费者的欢迎，自从无汞碱性锌锰电池投入市场后，安全、环保高性能碱性锌锰电池更加收到市场的好评；近年来，碱性锌锰电池的大电流放电性能虽然较中性锌锰电池(干电池)得到显著提高，但中小电池放电性能并没有获得如同大电流的高性价比，目前大中电流放电消费者更倾向于选用更好倍率性能的锂电池或锂离子电池，因此对碱性一次电池的小电流放电性能需求逐步提高。碱性锌锰电池已经产生了近70年，随着形势和市场需求的变化，迫切需要开发下一代更适合小电流放电的高容量低成本的一次碱性商用电池。

经申请人多年的碱性锌锰电池研究发现，因碱性锌锰电池正极活性材料电解二氧化锰的密度与导电性均较低，正极环占据碱性锌锰电池腔体体积比例一般较高，达到50％，一方面一次圆柱型电池的外观尺寸无论国家标准还是国际标准均有限定，因此正极环的体积受到限制，另一方面为了保证碱性锌锰电池的大电流放电性能，设计正负极比例时一般均为负极锌膏过量，碱性锌锰电池的小电流放电容量主要取决于其正极填充量，两者造成碱性锌锰电池小电流放电性能受限；碱性锌锰电池的正极放电为MnO2单电子还原为MnOOH，为均相反应，电池放电过程电压逐渐下降，基本无放电平台，不利于电池恒功率输出。在碱性锌锰电池的放电反应末期，即低电压段放电时，正极MnO2因生成MnOOH晶格体积膨胀，导致正极环变硬，体积显著膨胀并变致密。

而本发明申请的全新设计的圆柱型碱性电池，具有电量补充层以及自动防漏层，可弥补电量补充层开压低，功率输出性能差以及常规碱锰电池理论容量低，小电流放电性能差的问题，充分发挥电量补充层的小电流放电性能以及自动防漏层的大电流性能，获得显著高于现有一次圆柱型碱性锌锰电池的小电流放电性能，明显优于碱性锌锰电池的防漏安全性能，生产成本低，并利用自动防漏层放电后膨胀致密的特性，弥补电池防漏性能。新型圆柱型锌锰电池采用常规碱性锌锰电池的负极锌膏工艺，现有碱性锌锰电池的生产厂家稍作调整便可生产，是下一代碱性商用电池有力竞争者。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供具有较高的小电流放电性能及提升的综合放电性能的碱性电池，且生产成本低，可克服目前碱性锌锰电池出现的漏液问题，提高一次电池的安全系数。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：圆柱形碱性电池，其特征在于包括负极、隔膜纸、正极组合以及带孔的壳体，所述的正极组合由电量补充层和自动防漏层组成，

电量补充层为由活性炭、催化剂、导电剂以及粘结剂混合后辊压而成的薄膜；

自动防漏层为由电解二氧化锰、导电剂与粘结剂混合后加压而成的正极环；

自动防漏层贴近所述的壳体；电量补充层位于自动防漏层的内侧并贴近隔膜纸。

本发明进一步的优选方案为：所述的电量补充层与自动防漏层的厚度比为1:2～1:20。

本发明进一步的优选方案为：自动防漏层为3个，3个自动防漏层轴向排列在壳体内，相邻两个自动防漏层之间具有间隙，所述的壳体的开孔对准所述的间隙。

本发明进一步的优选方案为：所述的自动防漏层的厚度为壳体的内径尺寸的7％～25％。

本发明进一步的优选方案为：所述的间隙的高度为0.2～0.5mm，间隙处填充粉末状疏水性碳材料。

本发明进一步的优选方案为：所述的电量补充层以环形贴在自动防漏层的间隙的内侧。

本发明进一步的优选方案为：所述的电量补充层的高度为壳体高度的2％～10％。

本发明进一步的优选方案为：所述的壳体的开孔直径大小为0.2～0.5mm，开孔的个数为2～8个。

本发明进一步的优选方案为：所述的壳体为钢壳。

本发明进一步的优选方案为：负极为由锌粉颗粒、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、KOH电解液以及缓蚀剂混合而成的锌膏。