[發(fā)明專利]一種酸性鋅錳一次電池及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010018943.2
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111200135A
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設計）人: 李國鋼;高強
• 申請（專利權）人: 李國鋼
• 主分類號: H01M6/08
• 分類號: H01M6/08
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 李青

本發(fā)明公開了一種酸性鋅錳一次電池及其制備方法，其采用強酸性電解質替代傳統(tǒng)鋅錳電池的強堿性、中性或弱酸性電解質，發(fā)明產品電池的比能量、比功率比現(xiàn)有堿錳電池大幅提升；電池正極碳棒制備采用電鍍技術，通過形成致密的MnO₂鍍層，縮小了電池體積，具有更高的比能量；利用陰離子交換膜技術，以多孔塑料杯作為支撐，再將離子交換膜制作的隔膜杯緊貼到其內表面，形成獨特的隔膜杯結構，實現(xiàn)了正極電解液、負極電解液的有效隔離；電池負極直接用鋅皮焊接或沖壓制作，由于負極電解液為準中性，且Zn在此條件下的析H₂過電位很高，不必在鋅里添加Hg緩蝕劑，工藝簡單、環(huán)保、安全。

技術領域

本發(fā)明涉及鋅錳電池加工技術領域，具體為一種酸性鋅錳一次電池及其制備方法。

背景技術

鋅錳電池是發(fā)明最早、應用范圍最廣的一次電池。這種電池以MnO₂為正極活性物質，金屬Zn為負極活性物質，電解質溶液則有很多選擇。迄今為止，鋅錳一次電池大致經歷了三代。第一代是以NH₄Cl為主要電解質的勒克朗謝電池，第二代是以ZnCl₂為主要電解質的弱酸性電池，第三代是以KOH或NaOH為主要電解質的強堿性電池，俗稱堿錳電池。與第一代相比，堿錳電池的低溫性能、大電流放電性能有了很大的改善，比能也從50wh/kg大幅提升到100wh/kg以上，最高可到154wh/kg。但是，鋅錳電池的容量潛力還是沒有充分釋放出來，其比能還有進一步提升的空間。另外，受限于傳統(tǒng)鋅錳電池的內阻較大，電池難以大型化。目前，國內已有鋅錳電池生產的專利和論文研究報道，如中國專利CN 1260603A公布了：一種鋅錳電池的制備方法，負極活性物質的金屬鋅與作為正極活性物質的二氧化錳工作在以氯化鋅為主的高濃度電解液中，該電解液還包含作為增加導電能力及參與成流反應的氯化銨，以及作為分散劑的非離子表面活性劑，氯化鋅同時兼作儲備活性物質，不僅滿足一次電池而且具有充電的可能，電池在連續(xù)工作或間歇工作時均能輸出較高容量，但僅滿足于小型化電池。為此急需開發(fā)一種工藝簡單，高效、進一步提升電池的體積比能和重量比能的酸性鋅錳一次電池，并使電池能夠大型化。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是克服以上技術缺陷，提供一種酸性鋅錳一次電池及其制備方法，工藝簡單，環(huán)保、高效、進一步提升鋅錳電池的體積比能和重量比能，并使電池能夠大型化。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的技術方案為：

一種酸性鋅錳一次電池及其制備方法，其特征在于，一種酸性鋅錳一次電池包括正極組件A、正極組件B、負極組件C，所述正極組件A包括正極碳棒、不銹鋼帽、塑料蓋板，所述正極活性物質MnO₂上端加裝不銹鋼帽，所述不銹鋼帽下部套裝階梯狀塑料蓋板，正極碳棒上鍍有致密的正極活性物質，所述正極組件B包括隔膜杯、正極電解液，負極組件C包括鋅套筒、不銹鋼套筒，所述隔膜杯與正極活性物質之間加有正極電解液，所述正極組件B與負極組件C之間加有負極電解液，所述正極組件A和不銹鋼帽構成正極集流體，所述負極組件C的不銹鋼套筒構成負極集流體。

進一步的，所述正極碳棒上鍍有致密的正極活性物質為MnO₂致密鍍層。

進一步的，所述正極電解液為H₂SO₄或HCl、HNO₃、HClO₃溶液中的一種溶液，濃度為1％～45％，所述負極電解液為(NH₄)₂SO₄或ZnSO₄中的一種溶液，濃度為1％～45％。

進一步的，所述正極電解液、負極電解液用隔膜杯分開。

進一步的，所述隔膜杯包括多孔塑料杯、陰離子交換膜，所述陰離子交換膜內附密貼在多孔塑料杯中，膜厚20～40μm。

進一步的，所述正極電解液、負極電解液，添加有3～8％的氣相SiO₂，注入后電解液呈凝膠狀。