一种低析气量的碳性电池及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种低析气量的碳性电池，包括：包含二氧化锰的正极材料混合物，包含锌的负极壳，设置在正极材料混合物和负极壳之间的隔膜以及电解质，电解质中含有弱酸弱碱盐作为缓冲剂。本发明向电解质中加入弱酸弱碱盐作为缓冲剂，用于在连放中抑制H+还原为H2，减缓H2气体的产生，减少电池的析气量，防止电池气胀；控制整个电池放电过程的pH的变化，将体系控制在酸性范围内，尽量减少Zn(NH3)4CL2的生成，抑制H+还原为H2，提高防漏性能，延长电池寿命。加入弱酸弱碱盐，在连放时，过多的H+与缓冲物质的弱酸根结合成难电离的弱酸，从而降低了连放反应中产生的H+浓度，使电池体系的pH无明显变化，抑制H+还原为H2的量，降低电池的析气量。
【专利说明】
一种低析气量的碳性电池及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及碳性电池，尤其涉及一种低析气量的碳性电池及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 碳性电池全称：中性锌-二氧化猛干电池（zinc-manganese dry battery)，属于化 学电源中的原电池，是一种一次性电池。因为这种化学电源装置其电解质是一种不能流动 的浆层纸糊状物，所以也叫做干电池，这是相对于具有可流动电解质的电池说的。碳性电池 的使用寿命和贮存寿命很大程度上是关系到材料的质量，但更为重要的是配方的优选。综 合性能好的碳性电池，如电池贮存性能好、析气量小等，特别是析气量的控制方面，各电池 生产企业通过各种途径来减少电池内产生的气体，碳性电池在放电过程中随着大电流放电 的进行，H+不断地增加，同时还原成H 2,使得电池体系的H+离子浓度降低，这意味着体系中的 pH升高，由于铵型电池3.9 Ω连放后期，尤其在24小时，pH升高，使到难溶的211(順3)2(^2转变 为有流动性的可溶Zn(NH 3)4CL2以及产生大量的气体。目前较常采用的是在正极材中加入金 属氧化物等方法，然而由于受原材料工艺的限制以及金属氧化物对电池性能的相对有影 响，同时未能控制电池在储存和使用过程中的析气量，在一定程度上限制了电池性能的提 尚。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种低析气量的碳性电池及其制备方法，以解决上述技术问题。 [0004]为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种低析气量的碳性电池， 包括:包含二氧化锰的正极材料混合物，包含锌的负极壳，设置在正极材料混合物和负极壳 之间的隔膜以及电解质，电解质中含有弱酸弱碱盐作为缓冲剂。
[0005] 进一步的，缓冲剂为醋酸铵。
[0006] 进一步的，电解质中包含以下重量百分比的组份:氯化铵15wt%~25wt%，氯化锌 10wt% ~15wt%，醋酸铵0 · 8wt% ~1 · 5wt%。
[0007] 进一步的，电解质中包含以下重量百分比的组份:氯化铵15wt%~25wt%，氯化锌 10wt% ~15wt%，醋酸铵0 · 8wt% ~1 · 2wt%。
[0008] 进一步的，电解质中包含以下重量百分比的组份:氯化铵15wt %~25wt %，氯化锌 10wt% ~15wt%，醋酸铵lwt%。
[0009] -种任一所述的低析气量的碳性电池的制备方法:将缓冲剂混合在正极材料混合 物中，将正极材料混合物、负极壳、隔膜和电解质装配成该碳性电池后，缓冲剂从正极材料 混合物向隔膜渗透。
[0010] 与现有技术相比，本发明的优点在于:本发明向电解质中引入一个缓冲原理，加入 弱酸弱碱盐，用于在连放中抑制H+还原为H2,减缓H2气体的产生，减少电池的析气量，防止 电池气胀；控制整个电池放电过程的P Η的变化，将体系控制在酸性范围内，尽量减少Ζ η (NH3)4CL2的生成，提高防漏性能，延长电池寿命。加入弱酸弱碱盐，在连放时，过多的Η+与 缓冲物质的弱酸根结合成难电离的弱酸，从而降低了连放反应中产生的H+浓度，使电池体 系的pH无明显变化，抑制H+还原为H2的量，降低电池的析气量。
【具体实施方式】
[0011] 以下将对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普 通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保 护的范围。
[0012] 下面通过具体的实施例对本发明做进一步的详细描述。
[0013] 实施例1
[0014] 本发明实施例1涉及一种低析气量的碳性电池，包括:包含二氧化锰的正极材料混 合物，包含锌的负极壳，设置在正极材料混合物和负极壳之间的隔膜以及电解质，电解质中 含有弱酸弱碱盐作为缓冲剂。
[0015] 本发明向电解质中引入一个缓冲原理，加入弱酸弱碱盐，用于在连放中抑制H+还 原为H2,减缓H2气体的产生，减少电池的析气量，防止电池气胀;控制整个电池放电过程的pH 的变化，将体系控制在酸性范围内，尽量减少Zn(NH3)4CL2的生成，提高防漏性能，延长电池 寿命。加入弱酸弱碱盐，在连放时，过多的H+与缓冲物质的弱酸根结合成难电离的弱酸，从 而降低了连放反应中产生的H+浓度，使电池体系的pH无明显变化，抑制H+还原为H 2的量，降 低电池的析气量。
[0016] 优选的，缓冲剂为醋酸铵。
[0017] 醋酸铵是中性物质，加入电解质中，对电解质原有的酸度无明显改变;醋酸铵与电 池的氯化铵属同离子效应，故无相互影响;有可能提供NH4+参与电池的放电反应，有利于提 高放电性能;醋酸铵是强电解质，它的加入电池体系后，对电池内阻影响可忽略。连放时，H+ 增加，过多的H+与缓冲物质的CH3C0(T结合成难电离的CH3C00H，使到缓冲平衡向左移动，从 而降低了连放反应中产生的H+浓度，抑制H+还原为H 2的量，减缓H2气体的产生，减少电池的 析气量，防止电池气胀;控制整个电池放电过程的pH的变化，将体系控制在酸性范围内，尽 量减少Zn(NH 3)4CL2的生成，提高防漏性能，延长电池寿命。
[0018] 优选的，电解质中包含以下重量百分比的组份：氯化铵15wt %~25wt %，氯化锌 10wt% ~15wt%，醋酸铵0 · 8wt% ~1 · 5wt%。
[0019] -种制备本实施例低析气量的碳性电池的方法:将缓冲剂混合在正极材料混合物 中，将正极材料混合物、负极壳、隔膜和电解质装配成该碳性电池后，缓冲剂从正极材料混 合物向隔膜渗透。
[0020] 实施例2
[0021] 本发明实施例2涉及一种低析气量的碳性电池，包括:包含二氧化锰的正极材料混 合物，包含锌的负极壳，设置在正极材料混合物和负极壳之间的隔膜以及电解质，电解质中 含有弱酸弱碱盐作为缓冲剂。
[0022]本发明向电解质中引入一个缓冲原理，加入弱酸弱碱盐，用于在连放中抑制H+还 原为H2,减缓H2气体的产生，减少电池的析气量，防止电池气胀;控制整个电池放电过程的pH 的变化，将体系控制在酸性范围内，尽量减少Zn(NH3)4CL2的生成，提高防漏性能，延长电池 寿命。加入弱酸弱碱盐，在连放时，过多的H+与缓冲物质的弱酸根结合成难电离的弱酸，从 而降低了连放反应中产生的H+浓度，使电池体系的pH无明显变化，抑制H+还原为H2的量，降 低电池的析气量。
[0023]优选的，缓冲剂为醋酸铵。
[0024]醋酸铵是中性物质，加入电解质中，对电解质原有的酸度无明显改变;醋酸铵与电 池的氯化铵属同离子效应，故无相互影响;有可能提供NH4+参与电池的放电反应，有利于提 高放电性能;醋酸铵是强电解质，它的加入电池体系后，对电池内阻影响可忽略。连放时，H+ 增加，过多的H+与缓冲物质的CH3C00-结合成难电离的CH3C00H，使到缓冲平衡向左移动，从 而降低了连放反应中产生的H+浓度，抑制H+还原为H 2的量，减缓H2气体的产生，减少电池的 析气量，防止电池气胀;控制整个电池放电过程的pH的变化，将体系控制在酸性范围内，尽 量减少Zn(NH 3)4CL2的生成，提高防漏性能，延长电池寿命。
[0025]优选的，电解质中包含以下重量百分比的组份：氯化铵15wt %~25wt %，氯化锌 10wt% ~15wt%，醋酸铵0 · 8wt% ~1 · 2wt%。
[0026] -种制备本实施例低析气量的碳性电池的方法:将缓冲剂混合在正极材料混合物 中，将正极材料混合物、负极壳、隔膜和电解质装配成该碳性电池后，缓冲剂从正极材料混 合物向隔膜渗透。
[0027] 实施例3
[0028]本发明实施例3涉及一种低析气量的碳性电池，包括:包含二氧化锰的正极材料混 合物，包含锌的负极壳，设置在正极材料混合物和负极壳之间的隔膜以及电解质，电解质中 含有弱酸弱碱盐作为缓冲剂。
[0029]本发明向电解质中引入一个缓冲原理，加入弱酸弱碱盐，用于在连放中抑制H+还 原为H2,减缓H2气体的产生，减少电池的析气量，防止电池气胀;控制整个电池放电过程的pH 的变化，将体系控制在酸性范围内，尽量减少Zn(NH3)4CL2的生成，提高防漏性能，延长电池 寿命。加入弱酸弱碱盐，在连放时，过多的H+与缓冲物质的弱酸根结合成难电离的弱酸，从 而降低了连放反应中产生的H+浓度，使电池体系的pH无明显变化，抑制H+还原为H 2的量，降 低电池的析气量。
[0030]优选的，缓冲剂为醋酸铵。
[0031 ]醋酸铵是中性物质，加入电解质中，对电解质原有的酸度无明显改变;醋酸铵与电 池的氯化铵属同离子效应，故无相互影响;有可能提供NH4+参与电池的放电反应，有利于提 高放电性能;醋酸铵是强电解质，它的加入电池体系后，对电池内阻影响可忽略。连放时，H+ 增加，过多的H+与缓冲物质的CH3C0(T结合成难电离的CH3C00H，使到缓冲平衡向左移动，从 而降低了连放反应中产生的H+浓度，抑制H+还原为H 2的量，减缓H2气体的产生，减少电池的 析气量，防止电池气胀;控制整个电池放电过程的pH的变化，将体系控制在酸性范围内，尽 量减少Zn(NH 3)4CL2的生成，提高防漏性能，延长电池寿命。
[0032]优选的，电解质中包含以下重量百分比的组份：氯化铵15wt %~25wt %，氯化锌 10wt% ~15wt%，醋酸铵lwt%。
[0033] -种制备本实施例低析气量的碳性电池的方法:将缓冲剂混合在正极材料混合物 中，将正极材料混合物、负极壳、隔膜和电解质装配成该碳性电池后，缓冲剂从正极材料混 合物向隔膜渗透。
[0034]本发明实施例1至实施例3所涉及的低析气量的碳性电池与现有的在正极添加金 属氧化物及加入其它含量的醋酸铵的碳性电池相比，析气量更低，电性能更好。
[0035]具体数据见表一和表二。
[0036] 表1:加入不同重量百分比的醋酸铵缓冲剂电池与正极加入金属氧化物电池的电 压以及产生气体量对比
[0037]
[0039] 由表现1中可以看出，新电、常温和恒温的电压、柝气量，不是加入醋酸铵的重量百 分比越大而越有优势，而是浓加入醋酸铵重量百分比为l.Owt%时最佳。
[0040] 表2:加入不同重量百分比的醋酸铵电池与正极加入金属氧化物电池的放电性能 (3.9 Ω连放)对比，主要验证其电性能及贮存性能
[0041]
[0043] 由表现2中可以看出，新电、常温和恒温的放是性能，不是醋酸铵的重量百分比越 大而越有优势，而是浓加入醋酸铵的重量百分比为1. 〇wt %时最佳。
[0044] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任 何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内 容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容， 依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本 发明技术方案的范围内。
【主权项】
1. 一种低析气量的碳性电池，其特征在于，包括:包含二氧化锰的正极材料混合物，包 含锌的负极壳，设置在所述正极材料混合物和所述负极壳之间的隔膜以及电解质，所述电 解质中含有弱酸弱碱盐作为缓冲剂。2. 如权利要求1所述的低析气量的碳性电池，其特征在于:所述缓冲剂为醋酸铵。3. 如权利要求2所述的低析气量的碳性电池，其特征在于:所述电解质中包含以下重量 百分比的组份：氯化铵15wt %~25wt %，氯化锌IOwt %~15wt %，醋酸铵O . 8wt %~ 1 · 5wt% 〇4. 如权利要求2所述的低析气量的碳性电池，其特征在于:所述电解质中包含以下重量 百分比的组份：氯化铵15wt %~25wt %，氯化锌IOwt %~15wt %，醋酸铵0.8wt %~ 1 · 2wt% 〇5. 如权利要求2所述的低析气量的碳性电池，其特征在于:所述电解质中包含以下重量 百分比的组份:氯化铵15wt%~25wt%，氯化锌10wt%~15wt%，醋酸铵lwt%。6. -种如权利要求1~5任一所述的低析气量的碳性电池的制备方法，其特征在于:将 所述缓冲剂混合在所述正极材料混合物中，将所述正极材料混合物、所述负极壳、所述隔膜 和所述电解质装配成该碳性电池后，所述缓冲剂从所述正极材料混合物向所述隔膜渗透。
【文档编号】H01M6/06GK105932312SQ201610319726
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】刘建纯
【申请人】刘建纯