專利名稱：鎂－鋅環保型電解液的制作方法
1名稱鎂-鋅環保型電解液。
2技術領域屬電池領域中的一種新型電解液，主要用于鋅錳電池。
3相關技術現狀電解質有水溶性電解質，非水溶性(有機)電解質和固體電解質。電解質的選擇與電極對的選擇、電池性能的需求有關。
水溶性電解質有堿性電解質、酸性電解質和中性電解質。
堿性電解質指KOH和NaOH，廣泛用于各種堿性電池。如堿錳電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋅鎳電池、銀鋅電池、鋰電池、鋅-空氣電池以及氫氧燃料電池等。
酸性電解質主要指H2SO4，用于鉛酸電池。
中性電解質種類繁多，電解質一般是某種鹽或幾種鹽混合物。形成電解液時，PH值在4-6之間。比較典型的有鎂錳電池用MgCl2或Mg(ClO4)2與MgCl2混合作電解質。鋅錳氯化鎂型電池也使用這種電解質。
鋅錳電池普遍使用NH4Cl和ZnCl2混合作電解質。鋅錳氯化銨型電池以NH4Cl為主，ZnCl2為輔作電解質。內電解液濃度一般為20-25°Be′(波美度)，電解液中NH4Cl占22-24％，ZnCl2占16-18％。二氧化錳陰極電芯粉中外加固體NH4Cl 15-18％，電池電芯中NH4Cl占15-18％，ZnCl2占3-5％，水分占18.5-22.5％。
鋅錳氯化鋅型電池以ZnCl2為主，NH4Cl為輔作電解質。電解液濃度一般為28-32°Be′，電解液中ZnCl2占24-26％，NH4Cl占3-8％，電液PH值3.8-4.5。該電池也單獨使用28-32°Be′ZnCl2電解液。
鋅錳疊層電池使用氯化銨型電解液或氯化鋅型電解液，為改善電池貯存性，電液中往往加入1-3％MgCl2。
鋅錳氯化鎂型電池，表現出良好的貯存性和耐候性。該電池輸出電流相對較小，負荷電壓下降平穩，適合無線通訊作電源。
鋅錳氯化銨型電池制造成本低，產品價廉，十分普及。銨型電解液適應天然二氧化錳，也適應電解二氧化錳。該電池短路電流較高，不適合重負荷放電，放電率較低，防漏性差，貯存時易發生“鋅筒穿孔”、“氣脹鼓底”和“綠帽走水”等質量問題，耐低溫性特別差。
鋅錳氯化鋅型電池，鋅型電解液特別適應電解二氧化錳，如用天然二氧化錳電解液特性表現就差。該電池適合于重負荷連續放電，放電率相對較高，防漏性好，耐候性較好，但貯存性能不穩定，貯存性能特別依賴裝配的質量水平。
堿性電解質和酸性電解質是強堿和強酸，會灼傷人體和污染環境。相對而言，中性電解質對環境保護有利。
鋅錳電池為改善貯存性在電解液中加入了HgCl2，這種含“汞”電解液污染生產場所和周邊環境，制造出的有“汞”電池對環境的污染范圍更大，危害性更大，屬于淘汰產品。
鋅錳電池無“汞”，氯化鋅型電解液用在R6型和R03型電池上工藝技術已基本過關，但用在R14型和R20型電池上還十分困難，產品存在著質量風險。
天然錳粉做無“汞”鋅錳電池，在中國電池業曾掀起過二次高潮。一次是以SnCl2代替HgCl2；另一次是“加鋁鋅片”，但最終以失敗告終。鋅錳電池量最大的R20S(S-普通型)和R14S如何實現無汞呢 這是當前電池業急需解決的問題。
4發明的目的由電解液對電極行為影響，對電池綜合性能影響的認識，企圖通過試驗篩選出一種新型電解液。該電解液用于鋅錳電池無“汞”對電極材料無特別要求，并電池放電性能提高，貯存性能改善，耐候性更好。5發明內容及技術特征由電解液技術現狀和一種追求，對MgCl2-ZnCl2電解液進行了試驗。試驗電池3.9Ω重負荷連續放電表現出良好的放電性能，其放電率顯著增加。由此，對該電解液進行了配方篩選試驗70余次，從中選出了對電池綜合性能好的電解液配方。例如濃度21-23波美度PH值5-6組分MgCl216-18％，ZnCl214-16％，NH4Cl 3-5％。
添加劑H3BO32-3g/L，PVA 2-3g/L。
本發明電解液由電解質MgCl2、ZnCl2為主，NH4Cl為輔，添加劑H3BO3和PVA組成，區別于其它電解液為組成特點。
本發明電解液用于鋅錳電池實現無“汞”對錳粉(MnO2)無特別要求，且電池性能改善為本發明電解液的功能特點。
本發明電解液不使用HgCl2，相對堿性和酸性電解液而言屬中性電解液，屬環保型電解液，有利于環境保護。6本發明與現有技術相比優點和積極效果與現有NH4Cl型和ZnCl2型電解液相比(見表一)，本發明電解液對電池綜合性能改善極大，如3.9Ω重負荷放電放電放電率可增加13-20％，用于無“汞”電池貯存性良好。表一R6型全電解錳粉(MnO2)電池性能比較表
注放電終止電壓0.9V，電芯重8.0g。
R14型和R20型鋅錳電池用全天然錳粉(MnO2)實現無“汞”，在電池業一直是難點，但本發明電池表現出的獨特性能卻能解決這個問題。(見表二)。表二R20型全天然錳粉(MnO2)電性能比較表
注放電終止電壓0.9V，單一大新天然二氧化錳粉。
本發明電解液與銨型電解液相比每噸可節約300元，與鋅型電解液相比每噸可節約374元，節約價值可觀。
綜上，本發明電解液用于鋅錳電池與現有電解液相比，除電池放電性能被提高，電池貯存性能和防漏性能被改善外，還能實現電池無“汞”，尤其是天然錳粉(MnO2)做的普通型鋅錳電池也能實現無“汞”，意義深遠。
7本發明應用實例7.1電解液配制7.1.1基準稱取MgCl2188g，ZnCl2164g，NH4Cl35g于量筒中，加水至1000ml，另外加H3BO32g，PVA2g，用HCl調PH值至4.5～5.0，測比重為21-23波美度。7.1.2電解液純化處理將配制好的電解液加入純鋅渣，加熱至PVA溶解后再加熱半小時，加熱過程注意補水。加熱完畢冷卻，補足失水，測比重21-23波美度。用HCl調PH值為4.5-5.0后，靜置，過濾。過濾液放入純凈鋅渣，陳化七天以上作拌粉液用。7.2電芯粉配方7.2.1基準錳碳比87∶13；電解液加入量每Kg干粉加入500-510ml配制好的電解液。7.2.2電芯粉拌合和電池裝配與鋅錳紙板電池制造方法相同。7.2.3電池性能指標(以R6型為例)。
電芯重8.0g；電芯復壓后密實度1.98～2.00g/cm3電池開路電壓1.70-1.72V；電池短路電流≥4.0A；3.9Ω連放，終止電壓0.9V放電時間≥110分鐘；10Ω連放，終止電壓0.9V放電時間≥420分鐘。
權利要求
1．以電解質氯化鎂、氯化鋅為主的本發明電解液的組成，組份和制備方法。
2．本發明電解液在鋅錳碳性電池、鋅錳碳性無“汞”電池上的應用。
3．本發明電解液在其它類別電池上的應用。
全文摘要
本發明《鎂－鋅環保型電解液》用于鋅錳碳性電池能實現無“汞”,尤其是用于天然錳粉,性能獨特,與NH
文檔編號H01M6/04GK1296301SQ0012189
公開日2001年5月23日 申請日期2000年8月8日 優先權日2000年8月8日
發明者白云, 李定平 申請人:徐廣利, 白云