堿性鋅錳電池集電體及制作方法和防漏堿性鋅錳電池技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了堿性鋅錳電池集電體及制作方法和防漏堿性鋅錳電池，包括銅釘，銅釘?shù)谋砻嬖O(shè)置有導(dǎo)電聚合物層，是提供的新型堿性鋅錳電池的集電體，利用其表面的導(dǎo)電聚合物鍍層，不但可以覆蓋銅釘表面的金屬雜質(zhì)，還表現(xiàn)出了優(yōu)越的綜合緩蝕性能，獲得全新的防漏堿性鋅錳電池；而且由于聚苯胺、聚吡咯等導(dǎo)電聚合物在堿液中的緩釋性質(zhì)：在堿性電解液中起初不溶解，因此不影響電池的新電放電性能，而是逐漸溶解，伴隨著電池鋅膏雜質(zhì)的出現(xiàn)而逐漸溶解，及時(shí)屏蔽鋅膏雜質(zhì)產(chǎn)生氫氣，相比起初添加的有機(jī)緩蝕劑，可獲得更長的屏蔽壽命。

Alkaline zinc manganese battery collector and manufacturing method thereof and leak proof alkaline Zn Mn Battery

The present invention discloses alkaline zinc manganese battery collector and manufacturing method and leak proof alkaline zinc manganese batteries, including copper, copper nails are arranged on the surface of the conductive polymer layer, is a collector of new alkaline zinc manganese battery provides the use of conductive polymer coating on the surface, not only can cover the surface of metal impurities in copper nail also, show the superior performance of comprehensive corrosion, obtain leak proof alkaline zinc manganese battery new; and because the release properties of Polyaniline and polypyrrole conductive polymers in solution: in alkaline electrolyte were dissolved, and therefore does not affect the new electric discharge performance of battery ring, but gradually dissolved, accompanied by the battery paste zinc impurities gradually dissolved, promptly paste zinc impurity shielding to produce hydrogen, compared to organic inhibitor initially added, can obtain the shielding of longer life.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
堿性鋅錳電池集電體及制作方法和防漏堿性鋅錳電池
本專利技術(shù)涉及化學(xué)電源領(lǐng)域，尤其涉及堿性鋅錳電池集電體及制作方法和堿性鋅錳電池。
技術(shù)介紹
鋅錳電池在電池市場上有巨大的份額與其廣泛的用途是分不開的，它是民用一次電池的主導(dǎo)產(chǎn)品，幾乎所有的低壓直流電器都可以使用堿錳電池作為電源。堿性鋅錳電池具有優(yōu)良的電化學(xué)性能和較高的性價(jià)比，一直受到廣大消費(fèi)者的歡迎，自從無汞堿性鋅錳電池投入市場后，安全、環(huán)保高性能堿性鋅錳電池更加收到市場的好評(píng)，現(xiàn)在以及未來幾十年將以堿性鋅錳電池為主導(dǎo)。銅釘作為正極集電體一般用銅、黃銅、青銅制成；但銅釘在使用前往往表面生成了一層氧化物，會(huì)增加電池內(nèi)阻；或者在加工過程中有Ni、Fe等細(xì)屑附著在表面，甚至浸入到表層；堿性鋅錳電池的負(fù)極活性物質(zhì)鋅對(duì)雜質(zhì)非常敏感，當(dāng)鋅膏或銅釘表面具有表面析氫電位低的Ni、Fe等痕量金屬后，鋅膏便會(huì)源源不斷的自放電產(chǎn)生析氫反應(yīng)，一方面會(huì)影響堿錳電池的貯存性能，更重要的是氫氣會(huì)在電池內(nèi)部積累，最終打開防爆溝引起電池漏液，漏液會(huì)腐蝕電器，漏出的液體會(huì)腐蝕電器電路板上的元件、銅箔以及焊點(diǎn)，造成電器報(bào)廢，造成比電池本身價(jià)值高很多的損失，給消費(fèi)者帶來極大的損失，嚴(yán)重影響客戶的信心。消費(fèi)者還擔(dān)心電池的漏液會(huì)對(duì)人體有害，特別是對(duì)特殊人群，例如小孩子或孕婦。因此消費(fèi)者希望不漏液的電池出現(xiàn)環(huán)保安全問題。而堿錳電池漏液問題是該產(chǎn)品的世界性技術(shù)難題，一直困擾生產(chǎn)廠家。常規(guī)方法為銅釘表面鍍銦、錫等，一方面作為戰(zhàn)略儲(chǔ)備資源，成本較高，而且常規(guī)電鍍污染嚴(yán)重，另一方面有專利表明這種表面鍍金屬的方法還不足以克制堿性鋅錳電池漏液，另外還需要在鋅膏中使用例如二甘醇等其他緩蝕劑，這樣會(huì)影響電池的新電放電性能，并進(jìn)一步增加成本或工藝復(fù)雜性。專利技術(shù)人在通過大量的實(shí)驗(yàn)與探索下發(fā)現(xiàn)采用表面鍍有聚苯胺、聚吡咯等導(dǎo)電聚合物的銅釘時(shí)，可以覆蓋銅釘表面的金屬雜質(zhì)，由于具有較高的電子導(dǎo)電性，不僅不會(huì)影響銅釘?shù)膶?dǎo)電集流效果，而且發(fā)現(xiàn)由于聚苯胺、聚吡咯中的S、N等基團(tuán)對(duì)鋅表面活性位具有覆蓋保護(hù)的作用，將會(huì)大幅度降低銅釘周圍鋅膏的自放電析氫反應(yīng)；不僅如此，由于聚苯胺、聚吡咯等導(dǎo)電聚合物在堿性水溶液中具有一定溶解分解性，因此具有緩釋(緩慢釋放)能力，在隨著電池貯存時(shí)間的延長、鋅膏中遷移來的Fe雜質(zhì)含量逐漸增多時(shí)，銅釘表面的聚苯胺、聚吡咯等溶于鋅膏中、分解為小分子的量也逐漸增加，從而增加鋅膏的緩蝕抗雜質(zhì)能力；而且在電池的存貯初期，聚苯胺、聚吡咯等導(dǎo)電聚合物溶解量低，基本不會(huì)影響電池的新電放電性能；尤其是在過放電時(shí)，常規(guī)In或Sn單質(zhì)金屬也會(huì)參與負(fù)極氧化反應(yīng)而脫離銅釘，銅釘表面的雜質(zhì)將重新裸露，析氫量將大大增加，而聚苯胺與聚吡咯等導(dǎo)電聚合物本身已經(jīng)屬于氧化態(tài)，不會(huì)參與負(fù)極的氧化反應(yīng)，即不會(huì)脫離銅釘，將繼續(xù)維持保護(hù)作用；導(dǎo)電聚合物表面極性明顯低于金屬，因此相比常規(guī)鍍銦鍍錫，堿性電解液在其表面的爬延速率明顯降低，有利于降低電池中孔爬堿率。綜上所述，具有聚苯胺、聚吡咯鍍層的銅釘集電體表現(xiàn)出優(yōu)越的綜合緩蝕能力，獲得全新的防漏堿性鋅錳電池。本專利技術(shù)相比常規(guī)的稀有分散金屬銦或錫鍍層，將大幅度降低生產(chǎn)成本，銦、錫等還是重要的戰(zhàn)略資源。另外常規(guī)金屬電鍍污染嚴(yán)重，主要是重金屬污染比較難以消除，含氰廢氣的產(chǎn)生是金屬電鍍電解行業(yè)的致命問題，我國環(huán)境污染形勢嚴(yán)峻，在當(dāng)?shù)?類地區(qū)之內(nèi)，都不允許開辦金屬電鍍廠，就是被批準(zhǔn)的金屬電鍍廠，也需要嚴(yán)格控制廢水處理，甚至是2級(jí)處理后都不允許排放，水處理的成本往往高于生產(chǎn)電鍍成本，像上海地區(qū)，要求零排放，很多污水處理廠達(dá)不到這個(gè)處理能力。國家已嚴(yán)厲控制金屬電鍍行業(yè)的擴(kuò)張，并且逐年削減。因此，無論哪里，金屬電鍍作為當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門重要的控制污染項(xiàng)目，很難批準(zhǔn)上馬。因此本專利技術(shù)的另一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)便是導(dǎo)電聚合物電鍍或涂覆無重金屬氰化物污染，利于環(huán)保，可作為堿性鋅錳電池的下一代環(huán)保集電體。本專利技術(shù)不改變常規(guī)的堿性鋅錳電池的生產(chǎn)制備工藝，只需在集電體原有生產(chǎn)工藝上稍作改變，可獲得全面提高的堿性鋅錳電池防漏性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供克服現(xiàn)有堿性鋅錳電池的銅釘集電體表面具有表面析氫電位低的Ni、Fe等金屬后，鋅膏便會(huì)源源不斷的自放電產(chǎn)生析氫導(dǎo)致電池漏液，而常規(guī)銅釘表面鍍稀有分散金屬銦、錫的方法，一方面成本較高，而且金屬電鍍污染嚴(yán)重，另一方面這種表面鍍金屬的方法還不足以克制堿性鋅錳電池漏液，另外還需要在鋅膏中使用例如二甘醇等其他緩蝕劑，將會(huì)進(jìn)一步增加成本或工藝復(fù)雜性的問題，并影響電池的新電放電性能；提供一種新型的堿性鋅錳電池用集電體，包括銅釘以及銅釘表面的導(dǎo)電聚合物鍍層，不僅可避免金屬電鍍引起的污染，降低生產(chǎn)成本，還可顯著改善堿性鋅錳電池的防漏液性能，獲得全新的防漏堿性鋅錳電池。本專利技術(shù)進(jìn)一步地提供堿性鋅錳電池集電體的制作方法和應(yīng)用有該集電體的堿性鋅錳電池。本專利技術(shù)解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：堿性鋅錳電池集電體，包括銅釘，其特征在于所述的銅釘?shù)谋砻嬖O(shè)置有導(dǎo)電聚合物層。本專利技術(shù)進(jìn)一步的優(yōu)選方案為：所述的導(dǎo)電聚合物為聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩以及它們的衍生物或其組合。本專利技術(shù)進(jìn)一步的優(yōu)選方案為：所述的導(dǎo)電聚合物層的厚度為0.2～200μm。本專利技術(shù)進(jìn)一步的優(yōu)選方案為：所述的導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電率為10～100S/cm。本專利技術(shù)進(jìn)一步的優(yōu)選方案為：所述的導(dǎo)電聚合物層從銅釘?shù)募怃J端起占銅釘長度的60％～90％。本專利技術(shù)進(jìn)一步的優(yōu)選方案為：堿性鋅錳電池集電體的制作方法，其特征在于具有如下步驟：(a)提供作為堿性鋅錳電池集電體的銅釘；并將銅釘進(jìn)行清洗，(b)將導(dǎo)電聚合物包覆在上述的銅釘表面。本專利技術(shù)進(jìn)一步的優(yōu)選方案為：(b)具有如下步驟：1)將銅釘通過振動(dòng)料斗設(shè)備進(jìn)行排列，銅釘?shù)募怃J端朝下、寬頭端朝上方向插入至定向模具的銅釘插入孔內(nèi)；2)將定向模具上所有的銅釘?shù)募怃J端以固定深度浸入至內(nèi)含有導(dǎo)電聚合物單體以及摻雜劑的電鍍液中；3)電鍍液中施加電壓以完成對(duì)銅釘?shù)碾婂儯逑锤稍锖蟮玫奖砻姘灿袑?dǎo)電聚合物層的銅釘。本專利技術(shù)進(jìn)一步的優(yōu)選方案為：(b)具有如下步驟：1)將銅釘通過振動(dòng)料斗設(shè)備進(jìn)行排列，銅釘?shù)募怃J端朝下、寬頭端朝上方向插入至定向模具的銅釘插入孔內(nèi)；2)將定向模具上所有的銅釘?shù)募怃J端以固定深度浸入至內(nèi)含有導(dǎo)電聚合物、成膜劑以及溶劑的浸涂液中；3)從浸涂液中提拉出銅釘，清洗干燥后得到表面包覆有導(dǎo)電聚合物層的銅釘。本專利技術(shù)進(jìn)一步的優(yōu)選方案為：固定深度為銅釘高度的60％～90％。本專利技術(shù)進(jìn)一步的優(yōu)選方案為：堿性鋅錳電池，包括鋼殼、鋅膏、負(fù)極底蓋和集電體，所述的集電體包括銅釘，所述的銅釘?shù)谋砻嬖O(shè)置有導(dǎo)電聚合物層，所述的導(dǎo)電聚合物層從銅釘?shù)募怃J端起占銅釘長度的60％～90％，銅釘?shù)募怃J端插入所述的鋅膏中，銅釘?shù)膶掝^端焊接于負(fù)極底蓋上與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是提供的新型堿性鋅錳電池的集電體，利用其表面的導(dǎo)電聚合物鍍層，不但可以覆蓋銅釘表面的金屬雜質(zhì)，還表現(xiàn)出了優(yōu)越的綜合緩蝕性能，顯著降低堿錳電池的漏液率；而且由于聚苯胺、聚吡咯等導(dǎo)電聚合物在堿液中的緩釋性質(zhì)：在堿性電解液中起初不溶解，因此不影響電池的新電放電性能，而是逐漸溶解，伴隨著電池鋅膏雜質(zhì)的出現(xiàn)而逐漸溶解，及時(shí)屏蔽鋅膏雜質(zhì)產(chǎn)生氫氣，相比起初添加的有機(jī)緩蝕劑，可獲得更長的屏蔽壽命；在過放電時(shí)，聚苯胺與聚本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
堿性鋅錳電池集電體，包括銅釘，其特征在于所述的銅釘?shù)谋砻嬖O(shè)置有導(dǎo)電聚合物層。

【技術(shù)特征摘要】
1.堿性鋅錳電池集電體，包括銅釘，其特征在于所述的銅釘?shù)谋砻嬖O(shè)置有導(dǎo)電聚合物層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性鋅錳電池集電體，其特征在于所述的導(dǎo)電聚合物為聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩以及它們的衍生物或其組合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性鋅錳電池集電體，其特征在于所述的導(dǎo)電聚合物層的厚度為0.2～200μm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性鋅錳電池集電體，其特征在于所述的導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電率為10～100S/cm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性鋅錳電池集電體，其特征在于所述的導(dǎo)電聚合物層從銅釘?shù)募怃J端起占銅釘長度的60％～90％。6.堿性鋅錳電池集電體的制作方法，其特征在于具有如下步驟：(a)提供作為堿性鋅錳電池集電體的銅釘；并將銅釘進(jìn)行清洗，(b)將導(dǎo)電聚合物包覆在上述的銅釘表面。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的堿性鋅錳電池集電體的制作方法，其特征在于(b)具有如下步驟：1)將銅釘通過振動(dòng)料斗設(shè)備進(jìn)行排列，銅釘?shù)募怃J端朝下、寬頭端朝上方向插入至定向模具的銅釘插入孔內(nèi)；2)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：崔言明，黃園橋，施斌斌，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中銀寧波電池有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：浙江,33