專利名稱：延長鋅空氣電池儲存壽命的無機代汞緩蝕劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于堿性鋅空氣電池中鋅電極的緩蝕劑，尤其涉及ー種延長鋅空氣電池儲存壽命的無機代汞緩蝕劑。
背景技術：
鋅空氣電池具有容量大、比能量高、放電性能穩定、原材料便宜易得、生產和使用過程無環境污染等優點，可用作鉄路信號、無線電通訊、航標燈、農用黑光燈和電動汽車的電源。鋅空氣電池還可以代替成本很高的銀-鋅電池用于國防，如魚雷、導彈等用的電池。對于小電流、長壽命工作的扣式鋅空氣電池可用于手表、助聽器以及計算器等場合。因此，鋅空氣電池用途十分廣泛，具有很大的發展前景。然而鋅負極在堿性溶液中存在熱力學不穩定，易發生溶解、析氫(Zn+20!T-2e — Zn0+H20, 2H20+2e — 20H_+H2)，這是鋅空氣電池自放電的主要原因，也是其在儲存過程中性能下降的主要原因。為了延長鋅空氣電池的儲存壽命，傳統的方法是向鋅電極中添加少量的汞作為緩蝕劑。由于汞屬于ー級毒物，嚴重污染環
目前還沒有ー種能完全取代鋅空氣電池中的汞又不影響電池工作性能的緩蝕劑。
發明內容
本發明的目的是提供ー種能完全取代鋅空氣電池中的汞又不影響電池工作性能的延長鋅空氣電池儲存壽命的無機代汞緩蝕劑。本發明的目的是通過以下技術方案實現的本發明的延長鋅空氣電池儲存壽命的無機代汞緩蝕劑，由多種無機化合物復合而成，包括以下任ニ種或多種陰離子基團SnO廣、(1_、5042_、0『、勵4_、51032_、？043_、檸檬酸根中的ニ種或幾種，還包括以下任一種至五種陽離子Y3+、Bi3+、In3+、Ca2+、Ce4+、Na+、La3+、Ag+。由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明提供的延長鋅空氣電池儲存壽命的無機代汞緩蝕劑，由于由多種無機化合物復合而成，包括以下任ニ種或多種陰離子基團SnO32' Cl ■、SO42' OH _、NO廠、SiO32' Ρθ/_、檸檬酸根中的ニ種或幾種，還包括以下任ー種至五種陽離子Υ3+、Bi3+、In3+、Ca2+、Ce4+、Na+、La3+、Ag+。能完全取代鋅空氣電池中的汞又不影響電池工作性能，添加此緩蝕劑的鋅電極與含汞6 %的鋅電極在50土 1°C中儲存相同時間后于相同型號的鋅空氣電池中測試電池的放電性能相當。
具體實施例方式下面將對本發明實施例作進ー步地詳細描述。本發明的延長鋅空氣電池儲存壽命的無機代汞緩蝕劑，其較佳的具體實施方式
是由多種無機化合物復合而成，包括以下任ニ種或多種陰離子基團SnO廣、Cl'SO42' 0H_、N04_、SiO廣、PO43'檸檬酸根中的ニ種或幾種，還包括以下任一種至五種陽離子Y3+、Bi' In3+、Ca2+、Ce4+、Na\ La' Ag+。 該緩蝕劑添加于鋅空氣電池的負極中，其相對于鋅空氣電池的負極的添加量為
O.002-lwt%。所述緩蝕劑與鋅粉通過干粉機械攪拌混合后加入到所述負極中或將所述緩蝕劑加入到電解液中引入到所述負極中。當所述的緩蝕劑通過干粉混合的方法加入到所述負極中時，所述的緩蝕劑與鋅粉混合后，向其中加入O. l_lwt%的聚丙烯酸鈉和O. 2-2wt%的聚丙烯酸作為增稠劑或凝膠齊U，繼續機械攪拌均勻后，再向其中加入電解液，制成鋅空氣電池的負極。本發明的延長鋅空氣電池儲存壽命的無機代汞緩蝕劑，用于堿性鋅空氣電池的代汞緩蝕劑，它具有優良的緩蝕性能，滿足了電池無毒、“緑色”環保的要求井能克服現有緩蝕 劑的不足。本發明的延長鋅空氣電池儲存壽命的無機代汞緩蝕劑，主要由幾種無機化合物組成，其總分子式可以寫做AxBy,陰離子基團B為Sn032_，Cl_，S042_，0H_，N04_，Si032_，P043_，檸檬酸根中的兩種或幾種，對應的陽離子A為Y3+，Bi3+，In3+，Ca2+，Ce4+，Na+，La3+，Ag+金屬離子中的一到五種。可以與鋅粉干混均勻或者直接添加到其電解液中，也可以兩種方法兼而有之，其含量為O. 002-lwt% (相對于鋅電極)。該緩蝕劑主要通過幾種無機物的協同作用改善鋅的沉積質量，提高析氫過電位從而減少氫氣的析出，減緩鋅的自腐蝕反應。本發明與以往技術相比其優點在干，該緩蝕劑性能穩定，使用簡便，用量少，緩蝕效果明顯，并且無污染。具體應用中鋅空氣電池由正極、負極和隔膜組成。正極由碳、PTFE和催化劑混合后，壓制或輥壓到集流體上。隔膜為PP、PE等微孔無妨布，或是其接枝膜及多層復合膜。負極為金屬鋅粉，粒度為200目，純度為99.995%。鋅粉通常被制作成鋅膏狀，鋅膏的組成為鋅粉、凝膠劑、無機緩蝕劑、電解液，其中鋅粉為不規則狀，用量為50-80% (占鋅膏重量的百分比)。凝膠劑為PAA、PAAS等,用量為O. 1-1 % (占鋅骨重量的百分比)。無機緩蝕劑為AXBY，陰離子基團B為SnO3' CF, S042_，0H_，N04_，Si032_，PO廣，檸檬酸根中的兩種或幾種，陽離子A為Y3+，Bi3+，In3+，Ca2+，Ce4+，Na+，La3+，Ag+金屬離子中的一到五種。電解質溶液為含有少量鋅酸鹽(O. 40M/L)的36. 5wt%的KOH溶液。每次所測鋅粉的質量為46. 2g ;測試溫度為50± 1°C。下述具體實施例均是在上述實驗條件下進行的。具體實施例I :向鋅粉中添加O. 3wt%的CaCl2和檸檬酸鈉的組成的緩蝕劑，干混攪拌均勻后，再向其中加入O. 52wt%的聚丙烯酸鈉和O. 48wt%聚丙烯酸，繼續攪拌均勻后加入適量的電解液，真空攪拌均勻得到鋅膏，將上述鋅膏裝作為負極制備成鋅空氣電池，在測試溫度中儲存20天后進行放電測試，容量為24. 99Ah。不含緩蝕劑的空白鋅粉用作鋅空氣電池負極時經相同條件儲存后放電容量為O. 31Ah。而含汞6%的鋅粉，在不加緩蝕劑的情況下用作電池負極，經過相同條件的儲存后以相同的電流放電，容量為27. 50Ah。具體實施例2 將電解液中添加O. 2wt%的錫酸鈉和O. 05wt%的氫氧化銦作為緩蝕溶液，與占鋅膏重量百分比為O. 52%的聚丙烯酸鈉、O. 48%聚丙烯酸以及鋅粉真空混合均勻得到鋅膏，用上述鋅膏裝作為負極制備成鋅空氣電池，在測試溫度中儲存20天后進行放電測試，容量為26. 91Ah。不含緩蝕劑的空白鋅粉用作鋅空氣電池負極時經相同條件儲存后放電容量為
O.31Ah。而含汞6%的鋅粉，在不加緩蝕劑的情況下用作電池負極，經過相同條件的儲存后以相同的電流放電，容量為27. 50Ah。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范 圍為準。
權利要求
1.ー種延長鋅空氣電池儲存壽命的無機代汞緩蝕劑，其特征在干，由多種無機化合物復合而成，包括以下任ニ種或多種陰離子基團SnO32'Cl—、SO42'OH—、NO4'SiO32'PO/-、檸檬酸根中的ニ種或幾種，還包括以下任一種至五種陽離子Y3+、Bi3+、In3+、Ca2+、Ce4+、Na+、La3+、Ag+。
2.根據權利要求I所述的延長鋅空氣電池儲存壽命的無機代汞緩蝕劑，其特征在于，該緩蝕劑添加于鋅空氣電池的負極中，其相對于鋅空氣電池的負極的添加量為O.002-lwt%。
3.根據權利要求2所述的延長鋅空氣電池儲存壽命的無機代汞緩蝕劑，其特征在干，所述緩蝕劑與鋅粉通過干粉機械攪拌混合后加入到所述負極中或將所述緩蝕劑加入到電解液中引入到所述負極中。
4.根據權利要求3所述的延長鋅空氣電池儲存壽命的無機代汞緩蝕劑，其特征在干， 當所述的緩蝕劑通過干粉混合的方法加入到所述負極中時，所述的緩蝕劑與鋅粉混合后，向其中加入O. l_lwt%的聚丙烯酸鈉和O. 2-2wt%的聚丙烯酸作為增稠劑或凝膠劑,繼續 機械攪拌均勻后，再向其中加入電解液，制成鋅空氣電池的負極。
全文摘要
本發明公開了一種延長鋅空氣電池儲存壽命的無機代汞緩蝕劑，由多種無機化合物復合而成，包括以下任二種或多種陰離子基團SnO32-、Cl-、SO42-、OH-、NO4-、SiO32-、PO43-、檸檬酸根中的二種或幾種，還包括以下任一種至五種陽離子Y3+、Bi3+、In3+、Ca2+、Ce4+、Na+、La3+、Ag+。能完全取代鋅空氣電池中的汞又不影響電池工作性能，添加此緩蝕劑的鋅電極與含汞6％的鋅電極在50±1℃中儲存相同時間后于相同型號的鋅空氣電池中測試電池的放電性能相當。
文檔編號H01M4/62GK102738468SQ20121022948
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月3日 優先權日2012年7月3日
發明者宋煥巧, 楊維謙 申請人:北京中航長力能源科技有限公司