專利名稱：一種鋅錳電池及其制備方法
技術領域：
本發明屬于電池技術領域，尤其涉及一種具有成本低、密封性能好的環保型鋅錳電池及其制備方法。
背景技術：
目前，鋅錳干電池的結構包括，作為負極活性物質的鋅筒，在該鋅筒中裝有與之發生化學反應的包含有二氧化錳的混合物，中央固定有作為電池電能導出體的碳棒，以及鋅筒封蓋和為了美觀與鋅筒底部構成電連接的假底金屬片。其制備工序為，首先將金屬鋅板沖壓成圓形餅片，然后經沖壓機沖制成帶底的筒體結構，在該金屬鋅筒中裝入包含有二氧化錳的混合物和碳棒，將金屬鋅筒密封并安裝上假底即可。由上述工序制備成的鋅錳干電池，鋅筒不僅要作為電池的反應負極，同時還要兼作干電池二氧化錳混合物的容器使用；為了防止二氧化錳混合物穿孔漏液，所加工成的鋅筒，其筒壁的厚度大大厚于電池發生電化學反應所需的厚度；因此，在鋅錳干電池的整個放電過程中，鋅筒筒壁一般只有不足30％的鋅做為負極活性物被利用。另外，為了防止鋅的自然放電，在加工成鋅筒的鋅餅材料中還要加入汞、鎘等做緩蝕劑等有害物質。因此，上述制備鋅錳干電池的工序及其所制備成的鋅錳干電池存在著以下缺點(一)在上述制備工序中，鋅筒的制備必須由金屬鋅板沖壓成圓形餅片，然后經沖壓機沖制而成，但由于所沖制成的鋅筒筒壁厚度薄厚不均，因此，在使用過程中存在著反應不勻、易發生漏液造成腐蝕電器的現象；(二)上述鋅錳干電池在使用過程中，構成鋅筒的筒底以及70％左右的鋅筒筒壁均不發生反應，因此，利用沖壓成型的鋅筒，既做反應負極又要作為二氧化錳混合物的容器，造成了金屬鋅資源的極大浪費；(三)由于成本的原因，干電池的回收利用存在一定的困難，因此，丟失的鋅錳干電池的鋅筒中，所含的作為緩蝕劑汞、鎘等有害物質會造成不必要的環境污染；(四)由于構成電池負極的鋅筒是由金屬鋅板沖壓成圓形餅片后，再經沖壓機沖制而成，不但工藝復雜，而且由于所沖制成的鋅筒的壁厚不均勻而造成的廢品率較高。
發明內容
本發明的目的就是提供一種制造成本低、不會發生漏液現象的鋅錳電池。
本發明的另一個目的就是提供上述鋅錳電池的制備方法。
實現本發明目的所采用的技術方案為一種鋅錳電池，包括有作為電池負極的活性物質，該活性物質由金屬鋅材料構成，與之進行化學反應的含有二氧化錳的混合物，作為電池電能導出體的碳棒和假底金屬片；構成該鋅錳電池的結構還包括有不與所述的電池負極及所述的二氧化錳混合物發生化學反應的、由筒底和筒壁構成的筒型殼體；所述的作為電池負極的活性物質為金屬鋅片構成的無端蓋的環型鋅筒，該環型鋅筒套裝于所述的殼體中；所述的假底金屬片設置在筒型殼體的外底部，并與所述的環型鋅筒實現電連接；所述的筒型殼體頂部由蓋體密封。
其附加技術特征為所述的環型鋅筒粘貼在所述殼體的內壁上，并與之構成一體結構。
所述的環型鋅筒的高度與所述殼體內壁的高度之比為1∶1-0.4。
所述的環型鋅筒為梳齒狀結構。
所述的筒型殼體為塑料材料構成。
所述的筒型殼體由金屬板卷制而成的骨架和在其內壁上涂有橡塑材料或其他不與二氧化錳混合物發生化學反應材料構成。
所述的筒型殼體的底部與其筒壁為一體結構。
所述的筒型殼體底部設置有圓孔，所述環型鋅筒的底部設置有與之連為一體的導片，該導片通過穿過該圓孔導體與假底金屬片實現電連接。
所述的筒型殼體的底部為與所述環型鋅筒的底部固定結合為一體的結構。
所述作為電池負極環型鋅筒的金屬鋅材料中不含有金屬構成汞、鎘等有害物質。
實現本發明制備鋅錳電池的方法步驟為第一步 環型鋅筒的制備將金屬鋅錠溶化鑄成鋅板，后在軋制成厚度均勻的鋅片，裁制成條狀，卷制成環型鋅筒；第二步 筒型殼體的制備將塑料或橡膠材料利用注塑方法制備成帶筒底或無筒底的筒型殼體；第三步 鋅錳電池負極的制備將環型鋅筒套裝于筒型殼體中或將環型鋅筒的外筒壁上涂附上玻璃鋼等材料凝固后形成電池負極，將假底金屬片固定在筒型殼體的底部，并使之與環型鋅筒實現電連接；第四步 組裝鋅錳電池將進行電化學反應的含有二氧化錳的混合物和作為電池電能導出體的碳棒裝入由筒型殼體與環型鋅筒構成的容器中，再將筒型殼體頂部由蓋體密封即可。
本發明所提供的一種鋅錳電池及其制備方法與現有技術相比，具有以下優點其一，由于構成該鋅錳電池的負極由無端蓋的環型鋅筒構成，在該鋅筒的外部設置有專門用于盛裝反應物的帶筒底的筒型殼體，且筒型殼體為不與反應物發生化學反應的材料制成，因此，可以將作為電池負極環型鋅筒作得很薄，只需滿足電池的化學反應即可，也即大大減少了金屬鋅的用量；根據設計，一只大號鋅錳電池所使用的環型鋅筒，與原來的由鋅錠所沖制成的鋅筒相比可以節省金屬鋅10克左右、降低成本0.1元；這對于每生產一只大號鋅錳電池只有0.01元左右利潤的電池生產行業來講，具有重大的經濟意義；其二，由于專門用于盛裝反應物的筒型殼體，為不與二氧化錳混合物發生化學反應的材料制成，因此電池的使用時間無論多長，均不會發生液體泄露現象，避免了用電器電路因電池漏液腐蝕而損壞現象的發生；其三，由于構成電池的負極的環型鋅筒中不含有金屬構成汞、鎘等有害物質，因此降低了電池對環境的污染程度，使用更加安全；其四，在制備該鋅錳電池的工序中，其構成電池負極的環型鋅筒為薄鋅片卷制而成，具有鋅片薄厚均勻、工藝簡單的特點。
圖1為本發明提供的鋅錳電池的結構示意圖；圖2為上述鋅錳電池結構中負極與假底金屬片間的連接示意圖；圖3為另一種鋅錳電池的結構示意圖；圖4為鋅錳電池中筒型殼體的結構示意圖；圖5為環型鋅筒的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明提供的鋅錳電池的結構和制備方法做進一步的詳細說明。
如圖1所示為本發明提供的鋅錳電池的結構示意圖，該鋅錳電池的結構包括有；由筒底1與其筒壁2為一體結構構成的筒型殼體，在該筒型殼體內壁上貼有(或與內壁通過粘合劑固定粘合在一起)由金屬鋅材料構成的作為電池負極活性物質的環型鋅筒3，中部設置有作為電池電能導出體的碳棒4，作為與環型鋅筒發生化學反應的二氧化錳混合物5填于筒型殼體中；在筒型殼體的外底部固定有作為電池電極的假底金屬片6，作為電池負極的環型鋅筒通過開于筒型殼體筒底1上的孔由鉚釘或其他導體7與該假底金屬片實現電連接；筒型殼體的上部開口由填料膠層8和端蓋9密封。
為了降低環型鋅筒3與假底金屬片6間電連接的電阻，在上述鋅錳電池結構中，二者之間還可以通過設置于環型鋅筒的底部的凸條15，直接穿過筒底1與假底金屬片6焊接連接(如圖2所示)。該凸條15與環型鋅筒為一體結構，以減小該環型鋅筒與假底金屬片之間的電阻，提高電池的電效率。
如圖3所示為另一種鋅錳電池的結構；即只有筒壁2即可構成的筒型殼體，在該筒型殼體的內壁上貼有(或與內壁通過粘合劑固定粘合在一起)由金屬鋅材料制成并作為電池負極活性物質的環型鋅筒3，在該環型鋅筒的底端設置有連接環10，周邊設置有扣環11的假底金屬片6與鋅筒底端的連接環對應密封扣接，實現環型鋅筒與假底金屬片間的電連接；環型鋅筒底中部設置有作為電池電能導出體的碳棒4，作為與環型鋅筒起化學反應的二氧化錳混合物5填充于筒型殼體中；筒型殼體的上部開口由填料膠層8和端蓋9密封。
在上述兩種鋅錳電池的結構中，筒型殼體一般采用由塑料材料如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS、AAS等材料制成，也可以利用有機玻璃材料制成。該筒型殼體的結構還可以為涂于環型鋅筒3外壁上的橡膠材料、塑料材料或玻璃鋼材料凝固后形成的硬殼構成。即只要是不與填充于該筒型殼體中的二氧化錳混合物發生化學反應的材料均可，其目的就是利用該材料制備用于盛裝二氧化錳混合物的容器，使之在電池的使用過程中，或環型鋅筒被反應消耗完后，二氧化錳混合物不會發生對筒型殼體穿孔漏液造成電器電路腐蝕損壞及環境污染現象的發生。
為了提高筒型殼體及鋅錳電池的機械強度，當然，筒型殼體如圖4所示，還可以是包括由鐵皮、鋁皮等廉價金屬板卷制而成的骨架12，和在其內壁上涂有由橡塑如環氧樹脂層、熱熔膠層、聚氨酯層或油漆層等有機材料或其他不與二氧化錳混合物發生化學反應的如石膏等無機材料形成的涂層13構成。由該結構筒型殼體構成的鋅錳電池中，貼于涂層13上的環型鋅筒3與假底金屬片6(當筒型殼體包含有與其筒壁連為一體的筒底時，其筒底可以代替假底金屬片6)的電連接，由穿過涂層連接于環型鋅筒和假底金屬片間的導線14來實現。
在上述鋅錳電池的結構中，根據所壓制而成的環型鋅筒筒壁的薄厚，可以將環型鋅筒的高度設計在殼體內壁高度的1-0.4倍之間。即當環型鋅筒的筒壁較薄時，則環型鋅筒的高度設計得高一些(如二者等高)，反之設計得低一些(如二者高度的比選擇為0.4倍、0.5倍，或再高一些)，以減少金屬鋅的用量。另外該環型鋅筒的形狀還可以通過如圖5所示的梳狀結構來調整構成環型鋅筒的金屬鋅的用量，即當環型鋅筒的筒壁較薄時，則梳齒16的密度設計得大一些或該梳齒長一些；反之設計得密度小一些或梳齒短一些。其目的同樣是使得構成反應負極的環型鋅筒的用量正好滿足與二氧化錳混合物的完全反應，以減少金屬鋅的用量避免浪費。
在上述鋅錳電池的結構中，作為電池負極環型鋅筒的金屬鋅材料中不含有金屬構成汞、鎘等有害物質。
制備鋅錳電池的方法步驟為第一步環型鋅筒的制備將金屬鋅錠溶化鑄成鋅板，后在軋制成厚度均勻的鋅片，裁制成條狀，卷制成環型鋅筒；第二步 筒型殼體的制備將塑料或橡膠材料利用注塑方法制備成帶筒底或無筒底的筒型殼體；第三步鋅錳電池負極的制備將環型鋅筒套裝于筒型殼體中或將環型鋅筒的外筒壁上涂附上玻璃鋼等材料凝固后形成電池負極，將假底金屬片固定在筒型殼體的底部，并使之與環型鋅筒實現電連接；第四步組裝鋅錳電池將進行電化學反應的含有二氧化錳的混合物和作為電池電能流出體的碳棒裝入由筒型殼體與環型鋅筒構成的容器中，再將筒型殼體頂部由蓋體密封即可。
權利要求
1.一種鋅錳電池，包括有作為電池負極的活性物質，該活性物質由金屬鋅材料構成，與之進行化學反應的含有二氧化錳的混合物，作為電池電能導出體的碳棒和假底金屬片；其特征在于構成該鋅錳電池的結構還包括有不與所述的電池負極及所述的二氧化錳混合物發生化學反應的、由筒底和筒壁構成的筒型殼體；所述的作為電池負極的活性物質為金屬鋅片構成的無端蓋的環型鋅筒，該環型鋅筒套裝于所述的殼體中；所述的假底金屬片設置在筒型殼體的外底部，并與所述的環型鋅筒實現電連接；所述的筒型殼體頂部由蓋體密封。
2.根據權利要求1所述的一種鋅錳電池，其特征在于所述的環型鋅筒粘貼在所述殼體的內壁上，并與之構成一體結構。
3.根據權利要求1所述的一種鋅錳電池，其特征在于所述的環型鋅筒的高度與所述殼體內壁的高度之比為1∶1-0.4。
4.根據權利要求1所述的一種鋅錳電池，其特征在于所述的環型鋅筒為梳齒狀結構。
5.根據權利要求1所述的一種鋅錳電池，其特征在于所述的筒型殼體為塑料或橡膠材料構成。
6.根據權利要求1所述的一種鋅錳電池，其特征在于所述的筒型殼體由金屬板卷制而成的骨架和在其內壁上涂有橡塑材料或其他不與二氧化錳混合物發生化學反應材料構成。
7.根據權利要求1所述的一種鋅錳電池，其特征在于所述的筒型殼體的筒底與其筒壁為一體結構。
8.根據權利要求7所述的一種鋅錳電池，其特征在于所述的筒型殼體底部設置有圓孔，所述環型鋅筒的底部設置有與之連為一體的導片，該導片通過穿過該圓孔導體與假底金屬片實現電連接。
9.根據權利要求1所述的一種鋅錳電池，其特征在于所述的筒型殼體的底部為與所述環型鋅筒的底部固定連接為一體的結構。
10.根據權利要求1所述的一種鋅錳電池，其特征在于所述作為電池負極環型鋅筒的金屬鋅材料中不含有金屬構成汞、鎘等有害物質。
11.制備如權利要求1所述的一種鋅錳電池的方法步驟為第一步環型鋅筒的制備將金屬鋅錠溶化鑄成鋅板，后在軋制成厚度均勻的鋅片，裁制成條狀，卷制成環型鋅筒；第二步筒型殼體的制備將塑料或橡膠材料利用注塑方法制備成帶筒底或無筒底的筒型殼體；第三步鋅錳電池負極的制備將環型鋅筒套裝于筒型殼體中或將環型鋅筒的外筒壁上涂附上玻璃鋼等材料凝固后形成電池負極，將假底金屬片固定在筒型殼體的底部，并使之與環型鋅筒實現電連接；第四步組裝鋅錳電池將進行電化學反應的含有二氧化錳的混合物和作為電池電能導出體的碳棒裝入由筒型殼體與環型鋅筒構成的容器中，再將筒型殼體頂部由蓋體密封即可。
全文摘要
本發明屬于電池技術領域，公開了一種鋅錳電池及其制備方法。構成該鋅錳電池的技術方案為包括有由筒底和筒壁構成的筒型殼體、作為電池負極的無端蓋環型鋅筒并套裝于上述殼體中、進行化學反應的二氧化錳混合物、作為電池電能導出體的碳棒、假底金屬片及筒型殼體頂部的密封蓋體。該鋅錳電池通過環型鋅筒的制備、筒型殼體的制備、鋅錳電池負極的制備和組裝等工序制成。該鋅錳電池，由于利用鋅板卷制成無端蓋的環型鋅筒作為負極，利用塑料或其他無機材料構成用于盛裝反應物的帶筒底的筒型殼體，該殼體不參與電池的電化學反應，因此，降低了制造成本、節約了金屬鋅的用量，并且具有制造工藝簡單的特點。解決了鋅錳電池易發生液體泄露，導致用電器電路腐蝕而損壞的問題。
文檔編號H01M2/02GK1983690SQ20061014713
公開日2007年6月20日 申請日期2006年11月6日 優先權日2006年4月10日
發明者崔存乾, 張虎, 肖果, 劉桂廠 申請人:衡水長信電池配件有限責任公司