专利名称：具有内外阳极的无汞锌锰电池的制作方法
技术领域：
本实用新型属于锌锰电池技术领域，具体涉及一种具有内外阳极无汞锌锰电池。
技术背景锌锰电池现有碱性锌锰电池、锌锰电池两大类。碱性锌锰电池用KOH或NaOH作电解质。锌锰电池用NH4Cl和ZnCl2作电解质，锌锰电池按NH4Cl或ZnCl2用量不同形成两种电解液体系，相应电池叫铵型电池或锌型电池。锌锰圆筒形电池有纸板结构和糊式结构两种。纸板结构电池用浆层纸或涂覆膜作隔离层。糊式结构电池用浆糊作隔离层。
糊式锌锰电池自发明问世以来已有上百年历史。它结构简单，材料易得，制造成熟，价格低，现仍然是电池市场主导产品，我国现产各型电池近300亿只，其锌锰R20型电池将近占50亿只。但锌锰糊式电池性价比差，放电率仅为25-35％，严重浪费资源，已被行业共识。铵型电池的优点是制造成本低，产品价廉，十分普及，该电池短路电流较高，间歇放电好。其缺点是重负荷连续放电性差，防漏性差，耐低温性差。锌型电池用的电解液比重为28-33波美度，以ZnCl2为主，其ZnCl2含量为24-26％，NH4Cl含量为0-5％。锌型电池适用电解MnO2粉，重负荷连放性好，输出功率高，防漏性好，耐低温性好。国产该电池贮存性能不稳定，贮存性能特别依赖装配的质量水平和原材料的优劣。
锌型锌锰电池用ZnCl2为主，NH4CI为辅作电解质，电池反应如下
其特点是锌型电池反应消耗水。
铵型锌锰电池用NH4Cl为主，ZnCl2为辅作电解质，电池反应式如下反应过程不消耗水。可见，铵型电池反应特点是消耗盐。现有的所有锌锰电池，为改善贮存性能，提高放电效率，锌锰碳性电池使用了HgCl2做缓蚀剂，碱性锌锰电池使用HgO做缓蚀剂。锌锰碳性电池若不用HgCl2作缓蚀剂，电池贮存期间很容易发生自放电而报废。HgCl2能与Zn形成锌汞齐而使锌筒缓蚀。而HgCl2属剧毒物质，不仅破坏生态平衡和污染环境，并通过食物链而使人慢性汞中毒。人慢性汞中毒后会代谢功能紊乱、头发脱落、牙齿松动、神情恍惚，从而导致健康状况下降。
为符合国家可持续发展战略，国家九部委于1997年发布《关于限制电池产品汞含量的规定》。规定指出“根据我国电池行业实际情况，首先实现低汞，最终达到无汞”。低汞标准是汞含量不大于电池重量的0.025％。规定还要求“自2005年1月1日起禁止在国内生产汞含量大于电池重量0.0001％的碱性锌锰电池”。规定对锌锰电池什么时间实现无汞只有“最终达到”要求。为实现锌锰电池无汞，电池行业的技术人员在代汞试剂的选择上做了大量的研究。电池行业曾对锌锰糊式R20型电池进行过两次研制高潮，一次是“加铝锌片”，另一次是广泛筛选代汞试剂，结果均无定论。
目前提出的代汞试剂有铋化合物、铂化合物、醚类、季胺盐类，其应用于锌锰碱性电池有报道。广州电池厂曾报道，无汞R6型纸板电池用BICl3作缓蚀剂，电池贮存三个月锌筒穿孔率可达30％以上。
1995至2005年间重庆三维特种电池有限公司和重庆红岩环保电池有限公司提出了内极式锌锰电池技术中国专利98251761“内极式锌锰电池”和中国专利200420034058.X“内极式锌锰电池”公开了一种包裹有隔离纸的阳极锌筒，置于壳体中部，锌筒底部有一带有集流脚的集流底，集流脚从外壳底部的孔中穿出，作为负极；锌筒内、外有二氧化锰电芯体；同时，其上部设有由封口剂、塑料塞、空气层和纸层构成的封口层，起密封作用。这种结构的锌锰电池虽然提高了锌材的利用率，也达到了批量生产无汞环保电池的要求，在一定程度上使“锌筒穿孔”和“漏液”现象得到较大改善，但是“漏液”问题并没得到根本解决，在材料的整体利用方面无根本突破。
发明内容
本实用新型的目的针对现有锌锰糊式电池、锌锰纸板电池以及内极式电池，特别是R14、R20、R25、R40型电池在实现无汞、又特别是在提高放电利用率等方面存在的问题，提供一种具有内外阳极无汞锌锰电池，通过电池结构的改进和创新实现了电池无汞，并能极大改善电池放电性能和贮存性能，还能从生产源头解决废弃电池对环境的污染。
为实现上述目的，本实用新型采用的的技术方案是这样的即一种具有内外阳极的无汞锌锰电池，包括外锌筒，内通过封口层、电池盖、铜帽封装于外锌筒的碳棒、二氧化锰阴极；其特征是具有内锌筒或锌片，所述锌筒或锌片被包埋在二氧化锰阴极中，其底端与外锌筒连接，内锌筒与碳棒之间、二氧化锰阴极与外锌筒之间通过绝缘层绝缘，外锌筒内壁及内锌筒的内外壁与二氧化锰阴极之间具有隔离纸板或隔离涂层。
上述内外锌筒可采用一次成型或分冲铆接或焊接成型；隔离纸板可采用电泳涂覆或包裹商品浆层纸；二氧化锰阴极采用注芯入筒的方式。
本实用新型的内锌阳极完全被潮湿二氧化锰阴极包封，克服了纸板锌锰电池在储存过程中隔离纸板与锌筒之间由于空气的进入和水分的散失形成结晶，导致电池失效。
本实用新型由于所述结构而极大改善了电池放电性能和贮存性能，还能从生产源头解决废弃电池对环境的污染。
本实用新型电池3.9Ω连放至0.9v放电容量可提高50％以上；3.9Ω连放至0.35v防漏，漏液率为0％，而传统铵型电池漏液率在20％以上。原因是本电池反应机理中消耗水，从而电池不易漏液。同时还可提高电池的放电率。我国能达标的放电二氧化锰矿日益枯竭，大量存在的是低品位放电二氧化锰矿。本实用新型能解决这个难题。
3、本实用新型电池性价比高性价比较品种 性价比糊式锌锰电池 4.67铵型纸板锌锰电池 7.11锌型纸板锌锰电池 9.70内极式锌锰电池 10.70本实用新型锌锰电池 14.8-18.5
以下通过附图及说明来进一步说明本实用新型。
图1是本实用新型电池结构的局部剖面图。
附图中1——外锌筒(即锌阳极I)；2——碳棒(阴极集流体)；3——内锌筒(锌阳极II)；4——二氧化锰阴极(I，II)；5、6——隔离纸板；7、8——绝缘层；符号+代表正极集流端；符号—代表负极集流端。
具体实施方式
以下说明具有内外阳极无汞锌锰电池的制备过程实例1本实用新型电池与锌型纸板锌锰电池性能对比项目本实用新型电池 锌型纸板锌锰电池电解液配方ZnCl216％ ZnCl228％，MgCl27％ NH4Cl5％聚合硼酸盐1.5％其余为水其余为水电解液比重23波美度 30波美度电解液PH值4.5 4.5MnO2∶C比例87∶13 85∶15阳极总重20g20g阳极结构内外锌筒组合 外锌筒阴极总重75g75g开路电压1.72V 1.72V短路电流6.5A 7.8A3.9Ω连放 1518分钟 908分钟至0.9v3.9Ω连放 外观完好 筒身点蚀至0.35v实例2本实用新型电池与内极式锌锰电池性能对比项目本实用新型电池 内极式锌锰电池电解液配方ZnCl216％ZnCl228％，
MgCl26H2O6％NH4CI5％聚合硼酸盐1.5％ 其余为水其余为水电解液比重23波美度30波美度电解液PH值4.5 4.5MnO2∶C比例87∶1385∶15阳极总重20g 8g阳极结构内外锌筒组合 内锌筒阴极总重65g 65g开路电压1.72V 1.72V短路电流6.5A 7.8A3.9Ω连放 1280分钟 780分钟至0.9v3.9连放 外观完好外观完好至0.35v实例3本实用新型电池与普通锌锰电池性能对比项目本实用新型电池 普通锌锰电池电解液配方ZnCl216％ZnCl218％，MgCl26H2O16％ NH4CI13％聚合硼酸盐1.5％ 其余为水其余为水电解液比重23波美度23波美度电解液PH值4.55.5MnO2∶C比例87∶13 85∶15阳极总重15g 15g阳极结构内外锌筒组合 外锌筒阴极总重52g 52g外加NH4CI15％开路电压1.65V1.65V短路电流5A 6.5A3.9Ω连放 350分钟 240分钟至0.9v3.9连放 外观完好 筒身漏液至0.35v实施例4 具有内外阳极无汞锌锰电池工艺流程本实用新型援用已有纸板锌锰电池生产工艺，新增内锌筒，其步骤如下1、加工外阳极锌筒锌元加润滑剂---冲外锌筒---切尾---下浆层纸---下底元---锌外阳极；2、加工内阳极锌筒锌元加润滑剂---冲内锌筒---切尾---开口---打毛刺---包浆层纸-锌内阳极；3、内外阳极的连接锌外阳极加锌内阳极---铆接(焊接)---下底碗---内外阳极；或者锌元加润滑剂---冲成内外锌筒---筒内电泳涂覆隔离层---内外阳极；4、配电解液按配方拌粉料---二氧化锰阴极；5、灌装成型二氧化锰阴极---注芯→复压---插碳棒---戴组合帽--卷口---紧线---半成品储存---套假底、商标---套对装套---装盒---装箱。
实施例5 本实用新型与纸板P型电池、内极式电池实验对比数据
本实用新型具有内外阳极电池放电性能达到碱性电池国家标准，相对碱性电池而言A、固定资产投资是几十万对几千万元；B、材料成本大约是1∶4；C、放电性能大约是1∶1.5。
权利要求1.一种具有内外阳极的无汞锌锰电池，包括外锌筒，内通过封口层、电池盖、铜帽封装于外锌筒的碳棒、二氧化锰阴极；其特征是具有内锌筒或锌片，所述锌筒或锌片被包埋在二氧化锰阴极中，其底端与外锌筒连接，内锌筒与碳棒之间、二氧化锰阴极与外锌筒之间通过绝缘层绝缘，外锌筒内壁及内锌筒或锌片的内外壁与二氧化锰阴极之间具有隔离纸板或隔离涂层。
2.根据权利要求1所述的具有内外阳极的无汞锌锰电池，其特征是所述隔离纸板可采用电泳涂覆或包裹商品浆层纸。
专利摘要本实用新型涉及具有内外阳极的无汞锌锰电池，包括外锌筒，封装于外锌筒的碳棒、二氧化锰阴极；其特征是具有内锌筒或锌片，所述锌筒或锌片被包埋在二氧化锰阴极中，其底端与外锌筒连接，内锌筒与碳棒之间、二氧化锰阴极与外锌筒之间通过绝缘层绝缘，外锌筒内壁及内锌筒或锌片的内外壁与二氧化锰阴极之间具有隔离纸板或隔离涂层。本实用新型极大改善电池放电性能和贮存性能，并从生产源头解决废弃电池对环境的污染。
文档编号H01M2/16GK2831453SQ20052001000
公开日2006年10月25日 申请日期2005年9月23日 优先权日2005年9月23日
发明者王荣, 潘华成, 胡江华 申请人:王荣