一种高防腐蚀的锌锰电池外壳的制备方法与流程

本发明涉及电池材料技术领域，尤其是一种高防腐蚀的锌锰电池外壳的制备方法。

背景技术：

我国是一个电池生产大国，每年电池产量近300亿只，其中以锌锰干电池为主导电池产量的九成以上，其中，普通碳性锌锰电池更是电池生产的主要品种。

根据目前所采用的的电池结构，金属锌压制成锌筒不但是电池反应的活性物质，同时也是电池的外层保护壳。但是，由于锌锰电池的锌负极在充放电过程中容易形成枝晶，并且由于暴露在空气中的电池锌筒容易被氧化，影响电池的寿命和性能。因此，通过一定的电化学技术对现有锌锰电池的商品化锌外壳进行改进具有重大意义。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种高防腐蚀的锌锰电池外壳，该电池外壳在提高其耐腐蚀性的同时，还降低了电池极化，延长电池使用寿命。

本发明的技术方案为：一种高防腐蚀的锌锰电池外壳的制备方法，所述的电池外壳包括外层壳体和内层壳体；所述的内层壳体为锌筒，所述的外层壳体为通过将具有耐腐蚀性的复合材料包覆在内层壳体外侧的保护镀层，该所述的保护镀层不仅有耐腐蚀作用，而且可以有效降低电池极化。

其制备方法具体包括以下步骤：

s1)、将锌筒浸泡在丙酮溶液中超声处理15-30min后，用蒸馏水冲洗3～5次，继而置于盐酸中浸泡1～5min，然后用甲醇冲洗，得到处理后的锌筒；

s2)、将一定浓度的zrcl4溶于n,n-二甲基甲酰胺dmf中，搅拌溶解后，加入对苯二甲酸pta，在不锈钢反应釜中水热反应一段时间，接着用乙醇清洗过滤，烘干得到粉末样品；

s3)、将粉末样品、聚偏氟乙烯(pvdf)和甲基吡咯烷酮(nmp)按照一定比例配置镀层液；

s4)、将步骤s1)中处理的锌筒浸泡于步骤s3)中的镀层液中10～30min后取出，烘干得到电池外壳。

优选的，所述外层壳体和内层壳体均为柱形腔体。

优选的，所述的外层壳体的厚度为0.3-0.5mm。

优选的，所述的内层壳体的厚度为0.03-0.05mm。

优选的，步骤s1)中，所述的盐酸的浓度为1～3mol/l，更优选为1mol/l。

优选的，步骤s2)中，所述的zrcl4浓度为0.8～2.4mmol。

优选的，步骤s2)中，所述的对苯二甲酸pta的浓度为1～2mmol。

优选的，步骤s2)中，所述的水热反应的温度为80～160℃，反应时间为2～8h。

优选的，步骤s3)中所述的粉末样品、聚偏氟乙烯pvdf和甲基吡咯烷酮nmp的比例配置为80～120mg：5～15mg：10～40ml。

本发明的有益效果为：

1.本发明提供的耐腐蚀电池外壳通过设置镀层，从而对内层壳体表面起到保护作用，避免表面破损而导致电解液泄露；

2.本发明结构简单，实用性强，而且其使用材料制备方法简单、能耗低，原料简便易取，而且所用材料廉价，操作简单，易于实现，可实现工业化生产；

3.本发明制得的保护镀层不仅有耐腐蚀作用，而且可以有效降低电池极化，从而延长电池寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明实施例8中两种电池的在不同电压条件下的容量图；

图3为本发明实施例8中两种电池的稳定性示意图；

图4为本发明实施例8两种电池壳放置不同时间的腐蚀示意图；

图中，1-内层壳体，2-外层壳体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

实施例1

本实施例提供一种高防腐蚀的锌锰电池外壳，如图1所示，所述的电池外壳包括外层壳体2和内层壳体1，所述外层壳体2和内层壳体1均为柱形腔体。并且所述的外层壳体2包覆在内层壳体1外侧。其中，本实施例所述的内层壳体1采用锌筒材料制成。而所述的外层壳体2为通过将具有耐腐蚀性的复合材料包覆在内层壳体1外侧的保护镀层，通过所述的保护镀层对内层壳体1起到保护作用，防止内层壳体1被电解液腐蚀，从而避免内层壳体1表面破损而导致电解液泄露。本实施例中所述的保护镀层通过采用氯化锆zrcl4、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、苯二甲酸(pta)、聚偏氟乙烯(pvdf)和甲基吡咯烷酮(nmp)材料复合而成，该保护镀层能很好的解决腐蚀问题，以及电池极化。

本实施例中，所述的外层壳体2的厚度为0.4mm，内层壳体1的厚度为0.05mm。

实施例2

本实施提供电池外壳的制备方法，具体包括以下步骤：

s1)、将直径为15mm，高度为50mm的aa型锌筒浸泡在丙酮中超声15min，用蒸馏水冲洗3次，继而置于浓度为1mol/l的盐酸中浸泡1min，然后用甲醇冲洗，得到处理后的锌筒；

s2)、将1.2mmolzrcl4溶于120mln，n-二甲基甲酰胺(dmf)，搅拌溶解后，加入1.2mmol对苯二甲酸(pta)，继续搅拌至均匀后，移至不锈钢反应釜中，在温度为100℃下反应4h。

s3)、待温度降至室温后，取出所得产品，用乙醇清洗过滤3次后，置于60℃烘箱中烘干，得到镀层粉末样品；

s4)、将烘干的粉末、以及聚偏氟乙烯(pvdf)和甲基吡咯烷酮(nmp)按照90mg：10mg：20ml的比例配置镀层液；

s5)、然后将步骤s1)处理后的锌筒浸泡于镀层液中15min后取出，在60℃烘箱中烘干，即得到实施例1所述的电池外壳，本实施例得到的电池外壳称为zn-u电池外壳。

实施例3

基于实例2的方案，只对锌筒进行泡酸处理，不在其外侧包覆镀层液，得到处理后的锌筒电池外壳，简称为zn-电池外壳

实施例4-7

基于实例2的方案，通过调控不同比例配置的镀层液和不同的浸泡时间影响zn-u的合成和电化学性能、条件以及循环充放电后的电化学性能结果如表1所示。

表1实施例2～7的电池外壳生成条件

实施例8

利用实施例2提供的电池外壳、以及实施例3电池外壳组装lr6电池，进行测试。

在100ma下测试，两者的容量分别为846mah和840mah，并且实施例1的电池外壳的稳定性远远优于现有技术的电池外壳，两者在电流密度为2ma/cm2时的稳定性能分别为1300h和200h，具体可参见图2、图3和图4所示。进一步证明了实施例1的防腐蚀性能远远优于现有技术的电池外壳的防腐蚀性能。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。