[发明专利]一种应用于碱性锌锰电池中锌膏凝胶剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种应用于碱性锌锰电池中锌膏凝胶剂的制备方法，包括将阳离子聚丙烯酰胺、改性硅藻土加入到蒸馏水中，然后加入可溶性淀粉，在室温下搅拌10～20min，然后浓缩，干燥，研磨，将自制复合凝胶在液氮环境下冷冻干燥0.5～3h，然后在40～45℃抽真空干燥3～6h，将其和步骤S1中的产物、二氧化硅加入到球磨机中研磨4～8h，出料后得到所述凝胶剂。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种应用于碱性锌锰电池中锌膏凝胶剂的制备方法。

背景技术

碱性锌锰电池是迄今为止应用最为广泛的民用电池产品。锌膏作为碱性锌锰电池制备的重要组成材料，其性能对碱性电池的放电能力及使用寿命均具有关键的作用。在当前的碱性锌锰电池的锌膏中，很多含有汞和铅，这使得电池废弃后，对环境产生了恶劣的影响。因此迫切需要提供一种放电能力强，使用寿命长，且无铅无汞的碱性电池使用的锌膏。

锌膏凝胶剂是碱锰电池中制备负极锌膏的关键材料之一。凝胶剂可固定锌粉，使锌粉分散均匀；吸收并固定电解液，为锌负极发生反应提供足够的电解质；防止电池在贮存过程中发生固液分离；改善锌粉的表面性能，提高电池的放电性能。目前，对于无汞碱性锌锰电池，凝胶剂主要有聚丙烯酸型和聚丙烯酸钠两种，其中聚丙烯酸钠型凝胶剂主要用于改善抗振动能。由于不同类型的凝胶剂根据不同的要求、使用不同的工艺研制生产，在性能上存在一定的差异，单一使用很难完全满足要求，因此往往是通过两种或两种以上不同规格的凝胶剂之间的搭配，来满足电池性能的要求。而且目前的电池锌膏凝胶剂存在膨胀率、保水性能、放电性能不佳的问题。

发明内容

针对以上现有技术的碱性锌锰电池中锌膏凝胶剂存在膨胀率、保水性能、放电性能不佳的问题，本发明的目的在于提供一种应用于碱性锌锰电池中锌膏凝胶剂的制备方法，其制备方法包括以下步骤：

S1：将阳离子聚丙烯酰胺、改性硅藻土加入到蒸馏水中，然后加入可溶性淀粉，在室温下搅拌10～20min，然后浓缩，干燥，研磨，备下步使用，其中阳离子聚丙烯酰胺、改性硅藻土和可溶性淀粉的质量比为(0.8～1.3):(1～1.68):(0.69～0.88)。

S2：将自制复合凝胶在液氮环境下冷冻干燥0.5～3h，然后在40～45℃抽真空干燥3～6h，将其和步骤S1中的产物、二氧化硅加入到球磨机中研磨4～8h，出料后得到所述凝胶剂，其中自制复合凝胶、步骤S1中产物和二氧化硅的质量比为(50～85):(20～30):(8～12)。

作为优选方案，上述所述的阳离子聚丙烯酰胺选自分子量为800～1000万，阳离子浓度为40～60％的聚丙烯酰胺。

作为优选方案，上述所述的改性硅藻土采取以下方法制备：

1)将硅藻土加入到蒸馏水中，然后加入硫酸氢钠，在50～65℃下搅拌50～80min，然后加入氧化石墨烯继续在该温下搅拌反应20～40min，其中硅藻土、蒸馏水、硫酸氢钠和氧化石墨烯的质量体积比为(2～6)g:(80～150)mL:(1.3～3.2)g:(0.88～1.69)g，静置备用。

2)将聚丙烯酸加入到上述步骤1)中，在室温下搅拌反应6～10h后，过滤干燥，研磨，过600目网筛得到改性硅藻土。

作为更优选方案，上述步骤2)中所述的加入聚丙烯酸的量为硅藻土量的30～45％。

作为优选方案，上述所述的自制复合凝胶采用以下方法制备：

将聚丙烯酸钠加入到氢氧化钠水溶液中，在室温下搅拌6～15min，然后加入交联剂和亚硫酸氢钠，继续搅拌35～50min后停止搅拌，静置5～10h，得到自制凝胶，其中聚丙烯酸钠、氢氧化钠水溶液、交联剂和亚硫酸氢钠的质量体积比为(1～3)g:(20～40)mL:(0.44～0.86)mL:(0.9～1.15)g。

作为更优选方案，上述所述的氢氧化钠水溶液的浓度为10～15％。