专利名称：大面积高放电率无汞锌锰电池的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种电池，更特别的是关于一种大面积高放电率无汞锌锰电池。
在现有技术中，电池外形分圆柱形、扁平型(叠层结构)、方型(矩形)三种，分别用字母“R”、“F”、“S”来表示。
“R”型电池现有内阴极式、外阴极式、卷绕式、平板式、扇形式和双阴极式等结构。电池的结构一般是指电池的阴极或阳极的形态、尺寸及其在电池中如何组合、排置。
“R”型电池用金属材料、如锌、镁、钢等做容器，对电池贮存性表现良好；用非金属材料，如石黑和塑料等做容器，因材料具有“透气”、“透湿”、“透液”等特性，对电池贮存性表现不好，这种材料做电池容器，电池贮存容易变质。
电池结构对电池放电率是有相当影响的，圆柱型电极，放电率与其高度成正比，与其直径成反比；平板或卷绕式电极，放电率与其面积成正比，与其厚度成反比；环形电极，放电率与其环径和高度成正比，与其环厚度成反比。
电池放电率是衡量电池放电性能优劣的重要指标。重负荷(3.9Ω)连放，终止电压0.9V，锌锰电池放电率一般是普通型为26～32％，高容量型为40～46％，高功率型为46～56％，碱锰电池为65～75％。如何提高锌锰电池的放电率，电池业十分重视电解质、二氧化锰阴极材料及其配方和隔膜材料的选择，也强调电池的装配质量，此外，在认识和技术上无重大突破。
锌锰电池普遍使用“汞”作阳极缓蚀剂，如R20型锌锰浆糊电池“汞”含量≥0.2％，R20型锌锰纸板电池“汞”含量≥0.02％，LR20型碱锰电池“汞”含量在1～3％。“汞”污染环境，伤害人体健康。世界上诸多国家或地区立法禁止有“汞”电池生产和销售。中国政府行文在2004年底禁止有“汞”电池生产，2005年底禁止有“汞”电池销售。
本实用新型的目的之一是提供一种大面积高放电率无汞锌锰电池。
本实用新型的目的之二是提供一种大幅度提高锌锰电池放电性能，尤其是增长3.9Ω重负荷连续放电时间，同时实现电池无“汞”，减少锌、二氧化锰资源消耗，减少电池零部件消耗，提高电池性价比，使其用途范围更广、用途更多，保护环境的锌锰电池。
本实用新型的这些以及其它目的将通过下列详细说明和描述来进一步体现和说明。
本实用新型的大面积高放电率无汞锌锰电池，包括金属盖帽，塑料绝缘圈，密封锌片，复压衬件，二氧化锰阴极，锌筒，双瓦型锌片，浆层纸，密封绝缘塑塞，浆层纸，炭精棒，绝缘底垫，金属底等，其中以锌筒为锌阳极，二氧化锰阴极中插入的双瓦型锌片作锌阳极，两个锌阳极通过两个焊接处并联成为双阳极，二氧化锰阴极被双瓦形锌片插入后分成两个阴极区。
进一步的，本实用新型的大面积高放电率无汞锌锰电池，双锌阳极有三个反应面，双锌阳极与二氧化锰阴极相对应的电极面有三个；双瓦形锌片用浆层纸包裹，在复压衬件的辅助下插入二氧化锰阴极中，双瓦形锌片的引流脚与密封锌片联接密封片，再与锌筒密封焊接；锌筒的上下为金属盖帽和金属底，锌筒与金属盖帽之间有塑料绝缘圈，在金属底的上方放置绝缘底垫，复压衬件与密封锌片连接，在绝缘底垫与复压衬件之间有二氧化锰阴极，在二氧化锰阴极中间插入用浆层纸包裹的双瓦型锌片。
本实用新型的产品与传统锌锰电池结构相比，双锌阳极有三个反应面，总反应面积增大一倍以上，同时双锌阳极与以氧化锰阴极相对应的对应电极面也有三个，总对电极面也增大一倍以上，电池放电率超常规大幅度提高并实现无“汞”。
以下通过附图及其说明来进一步说明本实用新型。
图1是本实用新型的局部剖视图。
在图1中，符号1代表金属盖帽，符号2代表塑料绝缘圈，符号3代表两个焊接处，符号4代表密封锌片，符号5代表复压衬件，符号6代表二氧化锰阴极(Ⅰ’Ⅱ’)，符号7代表锌筒(锌阳极Ⅰ)，符号8代表双“瓦”型锌片(锌阳极Ⅱ)，符号9代表浆层纸，符号10代表密封绝缘塑塞，符号11代表空气室，符号12代表浆层纸，符号13代表炭精棒，符号14代表绝缘底垫，符号15代表金属底，符号+代表正极集流端，符号-代表负极集流端。
本实用新型的大面积高放电率无汞锌锰电池，包括金属盖帽1，塑料绝缘圈2，密封锌片4，复压衬件5，二氧化锰阴极6，锌筒7，双瓦型锌片8，浆层纸9，密封绝缘塑塞10，浆层纸12，炭精棒13，绝缘底垫14，金属底15等，其中以锌筒7为锌阳极，二氧化锰阴极6中插入的双瓦型锌片8作锌阳极，两个锌阳极通过两个焊接处3并联成为双阳极，二氧化锰阴极6被双瓦形锌片8插入后分成两个阴极区。
进一步的，本实用新型的大面积高放电率无汞锌锰电池，双锌阳极有三个反应面，双锌阳极与二氧化锰阴极6相对应的电极面有三个；双瓦形锌片8用浆层纸9包裹，在复压衬件5的辅助下插入二氧化锰阴极6中，双瓦形锌片8的引流脚与密封锌片4联接，密封片4再与锌筒7密封焊接；锌筒7的上下为金属盖帽1和金属底15，锌筒7与金属盖帽1之间有塑料绝缘圈2，在金属底15的上方放置绝缘底垫14，复压衬件5与密封锌片4连接，在绝缘底垫14与复压衬件5之间有二氧化锰阴极6，在二氧化锰阴极6中间插入用浆层纸9包裹的双瓦型锌片8。
本实用新型采用了“双阴双阳大面积”结构设计。由说明书附图1可知6，锌筒7作锌阳极(Ⅰ)兼作容器和负极引流体，二氧化锰阴极6中插入的双“瓦”型锌片8作锌阳极(Ⅱ)，两个锌阳极通过两个焊接处3并联成为双阳极，同时二氧化锰阴极6被双“瓦”形锌片插入后分成两个阴极区，即内阴极(Ⅰ’)和外阴极(Ⅱ’)成为双阴极。
在本实用新型中，电池恒电阻放电，在一定放电条件下，用特定终止电压(负荷电压终止值)前的电池放电时间长短来衡量电池放电性能的优劣。在放电线路中有如下关系V=I·R……(1；)
V负荷电压；I工作电流；R放电电阻。
I能支持V，电池的放电时间就越长。
电池中，阳极是电子流的施主电极，阴极是电子流的受主电极，施主电极提供电子流经外线路做电功被受主电极接受，与此同时，受主电极间电子交换的影响，各反应产物，为保持电中性将重新配伍，以满足能量最低原理而使自身稳定存在。
再则I=i·S……(2)i电流密度，由电极反应速度决定，随电池放电深度增加而减少；S电极反应有效面积；显然，i特定，S增大，I就增大。I增大就能支持V，因此电池的放电时间就能增长。所以增大电极反应面积就能超常规大幅度提高电池放电率，从而显著提高电池放电性能。
电池装配不仅遵循“紧装配”法，还与对电极面积，即阴阳电极彼此间对应面积有关。从实验结果看，增大对电极面积也能显著提高电池放电性能。
单电极无对应电极共轭不成为电池，阴电极和阳电极共轭后才能组成电池。
电池放电性能与共轭电极中的单电极特性有关，还与对电极彼此间的相互影响有关。对电极面积增大，显然这种相互影响力就会增大。这种增大就会使电极间彼此促进而各自反应深度增加。电极反应深度增加，就能超常规大幅度提高电池放电率，从而显著提高电池放电性能。
本实用新型电池实现无“汞”，充分利用了本电池结构中“相向电场”的设置。本实用新型电池的阴极区(Ⅱ’)，锌阳极与二氧化锰阴极形成了两个电场并相向。这两个电场是指锌筒阳极7(Ⅰ)对二氧化锰阴极6(Ⅱ’)，双“瓦”型锌阳极8(Ⅱ)也对二氧化锰阴极6(Ⅱ’)各自形成的电场。这种“相向电场”有利电池反应物转移，有利该区间电解液浓度趋于均匀，这种均匀会使锌阳极反应均匀。这种设置，对电池放电时的锌筒空孔漏液和电液上溢漏液的克服有利，因此，这种设置有利于锌锰电池实现无“汞”。
本实用新型同现有技术相比的优点是电池环保性和安全性好，尤其是放电性能特别优异。重负荷放电，放电时间是R20S电池的7倍，R20P电池的2倍，并可达到LR20电池的放电水平，放电率超常规。(见表一)表一R20型各类电池重负荷放电、环保性、安全性比较放电条件3.9Ω连续放电，终止电压0.9V，温度20±2℃
由于本实用新型电池的放电率提高，放电时间增长，放电容量增加，与现有锌锰碳性电池相比，还可减少大量锌、二氧化锰资源消耗。比较如下(见表二)表二R20型电池放电量与只数折算表(3.9Ω放电)
表三R20型电池万只锌、二氧化锰粉消耗表
表四R20型电池年总量(折算)锌、二氧化锰粉消耗表
由表二、表三、表四可知，按电池年总量的总放电量224亿安时计，年产本实用新型R20型电池28.0亿只，相当于年产70亿只R20S型电池，相当于年产49.7亿只R20P电池，与R20S型电池相比，每年可少耗锌材4.13万吨，少耗二氧化锰粉7.84万吨；与R20P型电池相比，每年可少耗锌材3.32万吨，少耗电解二氧化锰粉5.15万吨；其可节约价值潜力大，社会、经济效益明显。
本实用新型电池技术解决方案是沿用R20P型纸板电池生产工艺，新增双“瓦”形锌片的制造和装配。
双“瓦”形锌片8冲裁成型后，经浆层纸9包裹后，在复压衬件5的辅助下加平行力将其插入二氧化锰阴极中随后再次复压定形其后再将双形锌片的引流与密封锌片联接密封片再与锌筒密封焊接由此完成本实用新型电池制造。
具体实例R20型电池电池直径Φ33.7毫米；总高度60.0～61.0毫米；锌筒重量(锌阳极Ⅰ)16.5克，双“瓦”形锌片重量(锌阳极Ⅱ)7.5克；电芯组成(二氧化锰阴极Ⅰ’和Ⅱ’)电解二氧化锰52％，乙炔黑9％，水30％，氯化镁和氯化锌盐含量9％；电芯重量68～72克。电池开路电压1.70～1.72V；电池短路电流≥8A；电池放电性能3.9Ω连续放电至0.9V，温度20±2℃，放电时间≥1500分钟。
权利要求1.一种大面积高放电率无汞锌锰电池，包括金属盖帽，塑料绝缘圈，密封锌片，复压衬件，二氧化锰阴极，锌筒，双瓦型锌片，浆层纸，密封绝缘塑塞，浆层纸，炭精棒，绝缘底垫，金属底，其特征在于锌筒为锌阳极，二氧化锰阴极中插入的双瓦型锌片作锌阳极，两个锌阳极通过两个焊接处并联成为双阳极，二氧化锰阴极被双瓦形锌片插入后分成两个阴极区。
2.如权利要求1所述的大面积高放电率无汞锌锰电池，其特征在于双锌阳极有三个反应面。
3.如权利要求1所述的大面积高放电率无汞锌锰电池，其特征在于双锌阳极与二氧化锰阴极相对应的电极面有三个。
4.如权利要求1所述的大面积高放电率无汞锌锰电池，其特征在于双瓦形锌片用浆层纸包裹，在复压衬件的辅助下插入二氧化锰阴极中，双瓦形锌片的引流脚与密封锌片联接密封片，再与锌筒密封焊接。
5.如权利要求1～4所述的大面积高放电率无汞锌锰电池，其特征在于锌筒的上下为金属盖帽和金属底，锌筒与金属盖帽之间有塑料绝缘圈，在金属底的上方放置绝缘底垫，复压衬件与密封锌片连接，在绝缘底垫与复压衬件之间有二氧化锰阴极，在二氧化锰阴极中间插入用浆层纸包裹的双瓦型锌片。
专利摘要本实用新型公开了一种大面积高放电率无汞锌锰电池,包括金属盖帽,密封锌片,复压衬件,二氧化锰阴极,锌筒,双瓦型锌片,浆层纸,浆层纸,炭精棒,金属底,其中锌筒为锌阳极,二氧化锰阴极中插入的双瓦型锌片作锌阳极,两个锌阳极通过两个焊接处并联成为双阳极,二氧化锰阴极被双瓦形锌片插入后分成两个阴极区。本实用新型电池放电性能优异,符合环保要求,使用范围更广,用途更多,性价比高,减少了大量锌,二氧化锰资源消耗。
文档编号H01M6/04GK2445448SQ0024716
公开日2001年8月29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