本发明涉及碱性电池技术领域，尤其是碱性电池的负电极材料、碱性电池及其制备方法。
背景技术：
碱性电池亦称碱性锌锰电池，是以二氧化锰为正极，锌为负极，氢氧化钾为电解液，由于其性能较好、成本低廉且无环境污染而成为电源提供装置。而且碱性电池更适用于大电流连续放电和要求高的工作电压的用电场合，特别适用于照相机、闪光灯、剃须刀、电动玩具、CD机、大功率遥控器、无线鼠标，键盘等。
中国实用新型专利CN203553255U公开了一种碱性电池，包括钢壳、正极环、隔膜管、导电铜针、锌膏、负极底和胶塞，所述的钢壳内侧壁上设有导电层，正极环设在钢壳内，并且正极环与导电层接触连接，正极环的内侧设有隔膜管，隔膜管的外侧壁与正极环的内侧壁接触连接，隔膜管内设有锌膏，隔膜管开口端与胶塞接触连接，胶塞的外侧设在钢壳开口端的内侧壁边上，导电铜针的下端与负极底焊接，并且导电铜针穿过胶塞中部的铜针孔，并与胶塞铜针孔密封连接，钢壳的开口端通过缩口使胶塞密封电池内部。
随着科技的发展，各种数码产品的出现，对碱性电池的放电性能的要求更高。碱性电池亦锌作为负极，由于锌在碱性溶液中热力学上不稳定，可与碱液发生反应放出氢气，不仅使电池在贮存和使用过程中容量降低，而且放出的氢会使电池产生变形、电解液渗漏甚至爆炸。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种碱性电池的负电极材料、碱性电池及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种碱性电池的负电极材料，包括以下按重量份计的原料：
锌粉 65-70份，
碳酸钠 0.9-1份，
聚丙烯酸 0.3-0.4份，
聚丙烯酸钠 0.3-0.4份，
氧化锌 1.13-1.34份，
氢氧化钾 11.28-13.4份，
水 15.79-18.76份。
优选的，所述锌粉的粒径d的分布范围为：d＞400μm的锌粉颗粒的比率＜5％，400μm≥d＞250μm的锌粉颗粒的比率＜20％，250μm≥d＞150μm的锌粉颗粒的比率为35-50％，150μm≥d＞100μm的锌粉颗粒的比率为15-35％，100μm≥d＞75μm的锌粉颗粒的比率为10-25％，d≤75μm的锌粉颗粒的比率为8-15％；其中d≤45μm的锌粉颗粒的比率为小于5％。
优选的，所述的聚丙烯酸和聚丙烯酸钠的重量比为1:1。
一种碱性电池，包括由外向内依次设置的钢壳1、正极环2、正电极体3、隔膜管4、负电极材料5以及绝缘封装于钢壳1的端口上并与其中的负电极材料5连接的负极集电体6，所述的钢壳1内侧壁上设有导电层，正极环2设在钢壳内，并且正极环2与导电层接触连接；其中所述的负电极材料5采用上述的负电极材料。其中负极集电体6分别为导电铜针6a、胶塞6b和负极底6c。
优选的，所述的钢壳1内侧壁上设有导电层，正极环2设在钢壳1内，并且正极环2与导电层接触连接，正极环2内设有正电极体3，正极环2的内侧设有隔膜管4，隔膜管4的外侧壁与正极环2的内侧壁接触连接，隔膜管4内设有负电极材料3，隔膜管4开口端与胶塞6b接触连接，胶塞6b的外侧设在钢壳1开口端的内侧壁边上，导电铜针6a的下端与负极底6c焊接，并且导电铜针6a穿过胶塞6b中部的铜针孔，并与胶塞铜针孔密封连接，钢壳1的开口端通过缩口使胶塞密封电池内部。
所述的正电极体包括以下按重量份计的原料：
二氧化锰 80-100份，
硬脂酸钙 0.1-0.5份，
聚丙烯酸 0.1-0.5份，
硫酸钡 1-2份，
石墨 5-6份。
优选的，所述的二氧化锰的粒径大于200目占大于90％，粒径大于325目占大于60％。
优选的，所述的硫酸钡的粒径大于800目占≧99％。
优选的，所述的石墨的粒径D50为8-10μm，石墨的碳含量大于99.9％。
一种碱性电池的制备方法，包括以下步骤：将正极环2装入钢壳1内，然后将正电极体3装入到正极环2内，再在正电极体3的内部装入隔膜管4，然后在隔膜管4中加入负电极材料5，最后安装负极集电体6。
优选的，所述正电极粒料的制备包括以下步骤：
(1)先将硫酸钡进行研磨，研磨速度为15-20转/分钟，过筛(800目)，通过比率≧99％；
(2)将经过步骤(1)处理后的硫酸钡放入40-50℃的真空干燥箱中干燥2-4小时；
(3)称取经过步骤(2)处理后的硫酸钡和二氧化锰、聚丙烯酸、石墨、硬脂酸钙依次序加入容器中，以30-40转/分钟的转速搅拌，同时温度为20℃-30℃，湿度为45-70％RH，反应50-60分钟，得到正电极体，其粒径小于60目＜15％；或者称取经过步骤(2)处理后的硫酸钡和二氧化锰、聚丙烯酸加入容器中，以30-40转/分钟的转速搅拌，同时温度为20℃-30℃，湿度为45-70％RH，反应50-60分钟后，依次序加入石墨和硬脂酸钙混合均匀，即可。
优选的，所述负极材料的制备包括以下步骤：
(1)将氢氧化钾加入水中，溶解后，升温至60℃-70℃，加入碳酸钠，搅拌均匀；
(2)依次序加入氧化锌，在60℃-70℃下搅拌2小时，得到电解液；
(3)将锌粉、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠混合均匀后，加入到步骤(2)得到的电解液中混合均匀，即可。
本发明的有益效果：
本发明制备得到的碱性电池与普通碱性电池相比，具有更好的放电性能和贮存性能，同时安全性更高。
附图说明
图1本发明的碱性电池的剖视示意图；
1.钢壳；2.正极环；3.正电极体；4.隔膜管；5.负电极材料；6.负极集电体；6a.导电铜针；6b.胶塞；6c.负极底。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
请参照图1，本发明碱性电池包括由外向内依次设置的钢壳1、正极环2、正电极体3、隔膜管4、负电极材料5以及绝缘封装于钢壳1的端口上并与其中的负电极材料5连接的负极集电体6，所述的钢壳1内侧壁上设有导电层，正极环2设在钢壳1内，并且正极环2与导电层接触连接，正极环2内设有正电极体3，正极环2的内侧设有隔膜管4，隔膜管4的外侧壁与正极环2的内侧壁接触连接，隔膜管4内设有负电极材料3，隔膜管4开口端与胶塞6b接触连接，胶塞6b的外侧设在钢壳1开口端的内侧壁边上，导电铜针6a的下端与负极底6c焊接，并且导电铜针6a穿过胶塞6b中部的铜针孔，并与胶塞铜针孔密封连接，钢壳1的开口端通过缩口使胶塞密封电池内部。
碱性电池的制备方法，包括以下步骤：将正极环2装入钢壳1内，然后将正电极体3装入到正极环2内，再在正电极体3的内部装入隔膜管4，然后在隔膜管4中加入负电极材料5，最后安装负极集电体6。
具体地，本发明碱性电池的正电极体3通过以下方式制作：
实施例1
一种碱性电池的正电极体，包括以下按重量份计的原料：
二氧化锰 90份，
硬脂酸钙 0.3份，
聚丙烯酸 0.3份，
硫酸钡 1份，
石墨 5.7份。
该正电极粒料的制备包括以下步骤：
(1)先将硫酸钡进行研磨，研磨速度为15转/分钟，过筛(800目)，通过比率≧99％；
(2)将经过步骤(1)处理后的硫酸钡放入45℃的真空干燥箱中干燥3小时；
(3)称取经过步骤(2)处理后的硫酸钡和二氧化锰、聚丙烯酸置、石墨、硬脂酸钙依次序于容器中，搅拌，同时温度为25℃，湿度为55％RH，反应55分钟，得到上述正电极体。
一种碱性电池的负电极材料，包括以下按重量份计的原料：
锌粉 67份，
碳酸钠 0.92份，
聚丙烯酸 0.35份，
聚丙烯酸钠 0.35份，
氧化锌 1.2份
氢氧化钾 12份，
水 17份。
其中，所述锌粉的粒径d的分布范围为：d＞400μm的锌粉颗粒的比率＜5％，400μm≥d＞250μm的锌粉颗粒的比率＜20％，250μm≥d＞150μm的锌粉颗粒的比率为35-50％，150μm≥d＞100μm的锌粉颗粒的比率为15-35％，100μm≥d＞75μm的锌粉颗粒的比率为10-25％，d≤75μm的锌粉颗粒的比率为8-15％；其中d≤45μm的锌粉颗粒的比率为小于5％。
上述负极材料的制备包括以下步骤：
(1)将氢氧化钾加入水中，溶解后，升温至60℃-70℃，加入碳酸钠，搅拌均匀；
(2)依次序加入氧化锌，在60℃-70℃下搅拌2小时，得到电解液；
(3)将锌粉、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠混合均匀后，加入到步骤(2)得到的电解液中混合均匀，即可。
碱性电池的制备方法，将正极环装入钢壳内，然后将上述的正电极体装入到正极环内，再在正电极体的内部装入隔膜管，然后在隔膜管中加入上述的负电极材料，最后安装负极集电体。
实施例2
一种碱性电池的正电极体，包括以下按重量份计的原料：
二氧化锰 80份，
硬脂酸钙 0.5份，
聚丙烯酸 0.1份，
硫酸钡 1份，
石墨 6份。
正电极粒料的制备包括以下步骤：
(1)先将硫酸钡进行研磨，过筛(800目)，通过比率≧99％；
(2)将经过步骤(1)处理后的硫酸钡放入40℃的真空干燥箱中干燥4小时；
(3)称取经过步骤(2)处理后的硫酸钡和二氧化锰、聚丙烯酸、石墨、硬脂酸钙依次序置于容器中，搅拌，同时温度为20℃，湿度为45％RH，反应60分钟，得到上述正电极体。
一种碱性电池的负电极材料，包括以下按重量份计的原料：
锌粉 67份，
碳酸钠 0.92份，
聚丙烯酸 0.35份，
聚丙烯酸钠 0.35份，
氧化锌 1.2份
氢氧化钾 12份，
水 17份。
其中，所述锌粉的粒径d的分布范围为：d＞400μm的锌粉颗粒的比率＜5％，400μm≥d＞250μm的锌粉颗粒的比率＜20％，250μm≥d＞150μm的锌粉颗粒的比率为35-50％，150μm≥d＞100μm的锌粉颗粒的比率为15-35％，100μm≥d＞75μm的锌粉颗粒的比率为10-25％，d≤75μm的锌粉颗粒的比率为8-15％；其中d≤45μm的锌粉颗粒的比率为小于5％。
上述负极材料的制备包括以下步骤：
(1)将氢氧化钾加入水中，溶解后，升温至60℃-70℃，加入碳酸钠，搅拌均匀；
(2)依次序加入氧化锌，在60℃-70℃下搅拌2小时，得到电解液；
(3)将锌粉、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠混合均匀后，加入到步骤(2)得到的电解液中混合均匀，即可。
碱性电池的制备方法，将正极环装入钢壳内，然后将上述的正电极体装入到正极环内，再在正电极体的内部装入隔膜管，然后在隔膜管中加入上述的负电极材料，最后安装负极集电体。
实施例3
一种碱性电池的正电极体，包括以下按重量份计的原料：
二氧化锰 100份，
硬脂酸钙 0.1份，
聚丙烯酸 0.5份，
硫酸钡 2份，
石墨 5份。
上述正电极粒料的制备包括以下步骤：
(1)先将硫酸钡进行研磨，研磨速度为15转/分钟，过筛(800目)，通过比率≧99％；
(2)将经过步骤(1)处理后的硫酸钡放入50℃的真空干燥箱中干燥2小时；
(3)称取经过步骤(2)处理后的硫酸钡和二氧化锰、聚丙烯酸置于容器中，搅拌，同时温度为30℃，湿度为70％RH，反应50分钟后，依次序加入石墨、硬脂酸钙混合均匀。
一种碱性电池的负电极材料，包括以下按重量份计的原料：
锌粉 67份，
碳酸钠 0.92份，
聚丙烯酸 0.35份，
聚丙烯酸钠 0.35份，
氧化锌 1.2份
氢氧化钾 12份，
水 17份。
其中，所述锌粉的粒径d的分布范围为：d＞400μm的锌粉颗粒的比率＜5％，400μm≥d＞250μm的锌粉颗粒的比率＜20％，250μm≥d＞150μm的锌粉颗粒的比率为35-50％，150μm≥d＞100μm的锌粉颗粒的比率为15-35％，100μm≥d＞75μm的锌粉颗粒的比率为10-25％，d≤75μm的锌粉颗粒的比率为8-15％；其中d≤45μm的锌粉颗粒的比率为小于5％。
上述负极材料的制备包括以下步骤：
(1)将氢氧化钾加入水中，溶解后，升温至60℃-70℃，加入碳酸钠，搅拌均匀；
(2)依次序加入氧化锌，在60℃-70℃下搅拌2小时，得到电解液；
(3)将锌粉、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠混合均匀后，加入到步骤(2)得到的电解液中混合均匀，即可。
碱性电池的制备方法，将正极环装入钢壳内，然后将上述的正电极体装入到正极环内，再在正电极体的内部装入隔膜管，然后在隔膜管中加入上述的负电极材料，最后安装负极集电体。
对比例1
一种碱性电池的正电极体，包括以下按重量份计的原料：
二氧化锰 90份，
硬脂酸钙 0.3份，
硫酸钡 1份，
石墨 5.7份。
上述碱性电池的正电极体的制备方法参见实施例1。
一种碱性电池的负电极材料，包括以下按重量份计的原料：
锌粉 67份，
碳酸钠 0.92份，
聚丙烯酸 0.35份，
聚丙烯酸钠 0.35份，
氧化锌 1.2份
氢氧化钾 12份，
水 17份。
其中，所述锌粉的粒径d的分布范围为：d＞400μm的锌粉颗粒的比率＜5％，400μm≥d＞250μm的锌粉颗粒的比率＜20％，250μm≥d＞150μm的锌粉颗粒的比率为35-50％，150μm≥d＞100μm的锌粉颗粒的比率为15-35％，100μm≥d＞75μm的锌粉颗粒的比率为10-25％，d≤75μm的锌粉颗粒的比率为8-15％；其中d≤45μm的锌粉颗粒的比率为小于5％。
上述负极材料的制备包括以下步骤：
(1)将氢氧化钾加入水中，溶解后，升温至60℃-70℃，加入碳酸钠，搅拌均匀；
(2)依次序加入氧化锌，在60℃-70℃下搅拌2小时，得到电解液；
(3)将锌粉、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠混合均匀后，加入到步骤(2)得到的电解液中混合均匀，即可。
碱性电池的制备方法，将正极环装入钢壳内，然后将上述的正电极体装入到正极环内，再在正电极体的内部装入隔膜管，然后在隔膜管中加入上述的负电极材料，最后安装负极集电体。
本发明实施例1的碱性电池与对比例1的碱性电池的性能比较，结果如表1所示：
通过表1可知，添加本发明实施例1的碱性电池的放电性能显著提升，放电时间和放电次数都较对比例1的碱性电池有明显增加。
具体地，本发明碱性电池的负电极材料5通过以下方式制作：
实施例4
一种碱性电池负电极材料，包括以下按重量份计的原料：
锌粉 67份，
碳酸钠 0.92份，
聚丙烯酸 0.35份，
聚丙烯酸钠 0.35份，
氧化锌 1.2份
氢氧化钾 12份，
水 17份。
其中，所述锌粉的粒径d的分布范围为：d＞400μm的锌粉颗粒的比率＜5％，400μm≥d＞250μm的锌粉颗粒的比率＜20％，250μm≥d＞150μm的锌粉颗粒的比率为35-50％，150μm≥d＞100μm的锌粉颗粒的比率为15-35％，100μm≥d＞75μm的锌粉颗粒的比率为10-25％，d≤75μm的锌粉颗粒的比率为8-15％；其中d≤45μm的锌粉颗粒的比率为小于5％。
上述负极材料的制备包括以下步骤：
(1)将氢氧化钾加入水中，溶解后，升温至60℃-70℃，加入碳酸钠，搅拌均匀；
(2)依次序加入氧化锌，在60℃-70℃下搅拌2小时，得到电解液；
(3)将锌粉、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠混合均匀后，加入到步骤(2)得到的电解液中混合均匀，即可。
一种碱性电池正电极体，包括以下按重量份计的原料：
二氧化锰 80份，
硬脂酸钙 0.5份，
聚丙烯酸 0.1份，
硫酸钡 1份，
石墨 6份。
正电极体的制备包括以下步骤：
(1)先将硫酸钡进行研磨，研磨速度为15转/分钟，过筛(800目)，通过比率≧99％；
(2)将经过步骤(1)处理后的硫酸钡放入40℃的真空干燥箱中干燥4小时；
(3)称取经过步骤(2)处理后的硫酸钡和二氧化锰、聚丙烯酸、石墨、硬脂酸钙依次序置于容器中，搅拌，同时温度为20℃，湿度为45％RH，反应60分钟，得到上述正电极体。
碱性电池的制备方法，将正极环装入钢壳内，然后将上述的正电极体装入到正极环内，再在正电极体的内部装入隔膜管，然后在隔膜管中加入上述的负电极材料，最后安装负极集电体。
实施例5
一种碱性电池负电极材料，包括以下按重量份计的原料：
锌粉 65份，
碳酸钠 1份，
聚丙烯酸 0.4份，
聚丙烯酸钠 0.4份，
氧化锌 1.13份
氢氧化钾 11.28份，
水 18.76份。
其中，所述锌粉的粒径d的分布范围为：d＞400μm的锌粉颗粒的比率＜5％，400μm≥d＞250μm的锌粉颗粒的比率＜20％，250μm≥d＞150μm的锌粉颗粒的比率为35-50％，150μm≥d＞100μm的锌粉颗粒的比率为15-35％，100μm≥d＞75μm的锌粉颗粒的比率为10-25％，d≤75μm的锌粉颗粒的比率为8-15％；其中d≤45μm的锌粉颗粒的比率为小于5％。
上述负极材料的制备包括以下步骤：
(1)将氢氧化钾加入水中，溶解后，升温至60℃-70℃，加入碳酸钠，搅拌均匀；
(2)依次序加入氧化锌，在60℃-70℃下搅拌2小时，得到电解液；
(3)将锌粉、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠混合均匀后，加入到步骤(2)得到的电解液中混合均匀，即可。
一种碱性电池正电极体，包括以下按重量份计的原料：
二氧化锰 80份，
硬脂酸钙 0.5份，
聚丙烯酸 0.1份，
硫酸钡 1份，
石墨 6份。
正电极体的制备包括以下步骤：
(1)先将硫酸钡进行研磨，研磨速度为15转/分钟，过筛(800目)，通过比率≧99％；
(2)将经过步骤(1)处理后的硫酸钡放入40℃的真空干燥箱中干燥4小时；
(3)称取经过步骤(2)处理后的硫酸钡和二氧化锰、聚丙烯酸、石墨、硬脂酸钙依次序置于容器中，搅拌，同时温度为20℃，湿度为45％RH，反应60分钟，得到上述正电极体。
碱性电池的制备方法，将正极环装入钢壳内，然后将上述的正电极体装入到正极环内，再在正电极体的内部装入隔膜管，然后在隔膜管中加入上述的负电极材料，最后安装负极集电体。
实施例6
一种碱性电池负电极材料，包括以下按重量份计的原料：
锌粉 70份，
碳酸钠 0.9份，
聚丙烯酸 0.3份，
聚丙烯酸钠 0.3份，
氧化锌 1.34份
氢氧化钾 13.4份，
水 15.79份。
其中，所述锌粉的粒径d的分布范围为：d＞400μm的锌粉颗粒的比率＜5％，400μm≥d＞250μm的锌粉颗粒的比率＜20％，250μm≥d＞150μm的锌粉颗粒的比率为35-50％，150μm≥d＞100μm的锌粉颗粒的比率为15-35％，100μm≥d＞75μm的锌粉颗粒的比率为10-25％，d≤75μm的锌粉颗粒的比率为8-15％；其中d≤45μm的锌粉颗粒的比率为小于5％。
上述负极材料的制备包括以下步骤：
(1)将氢氧化钾加入水中，溶解后，升温至60℃-70℃，加入碳酸钠，搅拌均匀；
(2)依次序加入氧化锌，在60℃-70℃下搅拌2小时，得到电解液；
(3)将锌粉、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠混合均匀后，加入到步骤(2)得到的电解液中混合均匀，即可。
一种碱性电池正电极体，包括以下按重量份计的原料：
二氧化锰 80份，
硬脂酸钙 0.5份，
聚丙烯酸 0.1份，
硫酸钡 1份，
石墨 6份。
正电极体的制备包括以下步骤：
(1)先将硫酸钡进行研磨，研磨速度为15转/分钟，过筛(800目)，通过比率≧99％；
(2)将经过步骤(1)处理后的硫酸钡放入40℃的真空干燥箱中干燥4小时；
(3)称取经过步骤(2)处理后的硫酸钡和二氧化锰、聚丙烯酸、石墨、硬脂酸钙依次序置于容器中，搅拌，同时温度为20℃，湿度为45％RH，反应60分钟，得到上述正电极体。
碱性电池的制备方法，将正极环装入钢壳内，然后将上述的正电极体装入到正极环内，再在正电极体的内部装入隔膜管，然后在隔膜管中加入上述的负电极材料，最后安装负极集电体。
对比例2
一种碱性电池负电极材料，包括以下按重量份计的原料：
锌粉 67份，
碳酸钠 0.92份，
聚丙烯酸 0.3份，
聚丙烯酸钠 0.4份，
氧化锌 1.2份
氢氧化钾 12份，
水 17份。
上述负极材料的制备包括以下步骤：
(1)将氢氧化钾加入水中，溶解后，升温至60℃-70℃，加入碳酸钠，搅拌均匀；
(2)依次序加入氧化锌，在60℃-70℃下搅拌2小时，得到电解液；
(3)将锌粉、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠混合均匀后，加入到步骤(2)得到的电解液中混合均匀，即可。
一种碱性电池正电极体，包括以下按重量份计的原料：
二氧化锰 80份，
硬脂酸钙 0.5份，
聚丙烯酸 0.1份，
硫酸钡 1份，
石墨 6份。
正电极体的制备包括以下步骤：
(1)先将硫酸钡进行研磨，研磨速度为15转/分钟，过筛(800目)，通过比率≧99％；
(2)将经过步骤(1)处理后的硫酸钡放入40℃的真空干燥箱中干燥4小时；
(3)称取经过步骤(2)处理后的硫酸钡和二氧化锰、聚丙烯酸、石墨、硬脂酸钙依次序置于容器中，搅拌，同时温度为20℃，湿度为45％RH，反应60分钟，得到上述正电极体。
碱性电池的制备方法，将正极环装入钢壳内，然后将上述的正电极体装入到正极环内，再在正电极体的内部装入隔膜管，然后在隔膜管中加入上述的负电极材料，最后安装负极集电体。
表2实施例4的碱性电池和对比例2的碱性电池的性能比较
上述实施例所描述的仅仅是对本发明做进一步解释说明，并非对本发明的限制。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代都落入本发明的保护范围内。