专利名称：镁－锌环保型电解液的制作方法
1名称镁-锌环保型电解液。
2技术领域属电池领域中的一种新型电解液，主要用于锌锰电池。
3相关技术现状电解质有水溶性电解质，非水溶性(有机)电解质和固体电解质。电解质的选择与电极对的选择、电池性能的需求有关。
水溶性电解质有碱性电解质、酸性电解质和中性电解质。
碱性电解质指KOH和NaOH，广泛用于各种碱性电池。如碱锰电池、镍镉电池、镍氢电池、锌镍电池、银锌电池、锂电池、锌-空气电池以及氢氧燃料电池等。
酸性电解质主要指H2SO4，用于铅酸电池。
中性电解质种类繁多，电解质一般是某种盐或几种盐混合物。形成电解液时，PH值在4-6之间。比较典型的有镁锰电池用MgCl2或Mg(ClO4)2与MgCl2混合作电解质。锌锰氯化镁型电池也使用这种电解质。
锌锰电池普遍使用NH4Cl和ZnCl2混合作电解质。锌锰氯化铵型电池以NH4Cl为主，ZnCl2为辅作电解质。内电解液浓度一般为20-25°Be′(波美度)，电解液中NH4Cl占22-24％，ZnCl2占16-18％。二氧化锰阴极电芯粉中外加固体NH4Cl 15-18％，电池电芯中NH4Cl占15-18％，ZnCl2占3-5％，水分占18.5-22.5％。
锌锰氯化锌型电池以ZnCl2为主，NH4Cl为辅作电解质。电解液浓度一般为28-32°Be′，电解液中ZnCl2占24-26％，NH4Cl占3-8％，电液PH值3.8-4.5。该电池也单独使用28-32°Be′ZnCl2电解液。
锌锰叠层电池使用氯化铵型电解液或氯化锌型电解液，为改善电池贮存性，电液中往往加入1-3％MgCl2。
锌锰氯化镁型电池，表现出良好的贮存性和耐候性。该电池输出电流相对较小，负荷电压下降平稳，适合无线通讯作电源。
锌锰氯化铵型电池制造成本低，产品价廉，十分普及。铵型电解液适应天然二氧化锰，也适应电解二氧化锰。该电池短路电流较高，不适合重负荷放电，放电率较低，防漏性差，贮存时易发生“锌筒穿孔”、“气胀鼓底”和“绿帽走水”等质量问题，耐低温性特别差。
锌锰氯化锌型电池，锌型电解液特别适应电解二氧化锰，如用天然二氧化锰电解液特性表现就差。该电池适合于重负荷连续放电，放电率相对较高，防漏性好，耐候性较好，但贮存性能不稳定，贮存性能特别依赖装配的质量水平。
碱性电解质和酸性电解质是强碱和强酸，会灼伤人体和污染环境。相对而言，中性电解质对环境保护有利。
锌锰电池为改善贮存性在电解液中加入了HgCl2，这种含“汞”电解液污染生产场所和周边环境，制造出的有“汞”电池对环境的污染范围更大，危害性更大，属于淘汰产品。
锌锰电池无“汞”，氯化锌型电解液用在R6型和R03型电池上工艺技术已基本过关，但用在R14型和R20型电池上还十分困难，产品存在着质量风险。
天然锰粉做无“汞”锌锰电池，在中国电池业曾掀起过二次高潮。一次是以SnCl2代替HgCl2；另一次是“加铝锌片”，但最终以失败告终。锌锰电池量最大的R20S(S-普通型)和R14S如何实现无汞呢 这是当前电池业急需解决的问题。
4发明的目的由电解液对电极行为影响，对电池综合性能影响的认识，企图通过试验筛选出一种新型电解液。该电解液用于锌锰电池无“汞”对电极材料无特别要求，并电池放电性能提高，贮存性能改善，耐候性更好。5发明内容及技术特征由电解液技术现状和一种追求，对MgCl2-ZnCl2电解液进行了试验。试验电池3.9Ω重负荷连续放电表现出良好的放电性能，其放电率显著增加。由此，对该电解液进行了配方筛选试验70余次，从中选出了对电池综合性能好的电解液配方。例如浓度21-23波美度PH值5-6组分MgCl216-18％，ZnCl214-16％，NH4Cl 3-5％。
添加剂H3BO32-3g/L，PVA 2-3g/L。
本发明电解液由电解质MgCl2、ZnCl2为主，NH4Cl为辅，添加剂H3BO3和PVA组成，区别于其它电解液为组成特点。
本发明电解液用于锌锰电池实现无“汞”对锰粉(MnO2)无特别要求，且电池性能改善为本发明电解液的功能特点。
本发明电解液不使用HgCl2，相对碱性和酸性电解液而言属中性电解液，属环保型电解液，有利于环境保护。6本发明与现有技术相比优点和积极效果与现有NH4Cl型和ZnCl2型电解液相比(见表一)，本发明电解液对电池综合性能改善极大，如3.9Ω重负荷放电放电放电率可增加13-20％，用于无“汞”电池贮存性良好。表一R6型全电解锰粉(MnO2)电池性能比较表
注放电终止电压0.9V，电芯重8.0g。
R14型和R20型锌锰电池用全天然锰粉(MnO2)实现无“汞”，在电池业一直是难点，但本发明电池表现出的独特性能却能解决这个问题。(见表二)。表二R20型全天然锰粉(MnO2)电性能比较表
注放电终止电压0.9V，单一大新天然二氧化锰粉。
本发明电解液与铵型电解液相比每吨可节约300元，与锌型电解液相比每吨可节约374元，节约价值可观。
综上，本发明电解液用于锌锰电池与现有电解液相比，除电池放电性能被提高，电池贮存性能和防漏性能被改善外，还能实现电池无“汞”，尤其是天然锰粉(MnO2)做的普通型锌锰电池也能实现无“汞”，意义深远。
7本发明应用实例7.1电解液配制7.1.1基准称取MgCl2188g，ZnCl2164g，NH4Cl35g于量筒中，加水至1000ml，另外加H3BO32g，PVA2g，用HCl调PH值至4.5～5.0，测比重为21-23波美度。7.1.2电解液纯化处理将配制好的电解液加入纯锌渣，加热至PVA溶解后再加热半小时，加热过程注意补水。加热完毕冷却，补足失水，测比重21-23波美度。用HCl调PH值为4.5-5.0后，静置，过滤。过滤液放入纯净锌渣，陈化七天以上作拌粉液用。7.2电芯粉配方7.2.1基准锰碳比87∶13；电解液加入量每Kg干粉加入500-510ml配制好的电解液。7.2.2电芯粉拌合和电池装配与锌锰纸板电池制造方法相同。7.2.3电池性能指标(以R6型为例)。
电芯重8.0g；电芯复压后密实度1.98～2.00g/cm3电池开路电压1.70-1.72V；电池短路电流≥4.0A；3.9Ω连放，终止电压0.9V放电时间≥110分钟；10Ω连放，终止电压0.9V放电时间≥420分钟。
权利要求
1．以电解质氯化镁、氯化锌为主的本发明电解液的组成，组份和制备方法。
2．本发明电解液在锌锰碳性电池、锌锰碳性无“汞”电池上的应用。
3．本发明电解液在其它类别电池上的应用。
全文摘要
本发明《镁－锌环保型电解液》用于锌锰碳性电池能实现无“汞”,尤其是用于天然锰粉,性能独特,与NH
文档编号H01M6/04GK1296301SQ0012189
公开日2001年5月23日 申请日期2000年8月8日 优先权日2000年8月8日
发明者白云, 李定平 申请人:徐广利, 白云