一种高功率环保型碱性锌锰干电池的制造工艺的制作方法

1.本发明涉及碱性锌锰干电池技术领域，具体为一种高功率环保型碱性锌锰干电池的制造工艺。


背景技术：

2.碱性锌锰干电池作为人们在日常生活中最常见的电池类型，具有价格适中、环保、比能量高等诸多优点，随着近年来电池制造技术的不断进步，碱性锌锰干电池的容量在不断提升，其应用范围也越来越广。
3.碱性锌锰干电池主要由钢壳、正极环、隔膜、负极锌膏、电解液、封口体组成，其中负极锌膏随着放电的连续进行，锌粉表面锌酸盐浓度逐步增大，从而减小锌电极的真实表面积，也会使电池内阻升高，较大的内阻会影响电池的放电性能，尤其是高功率的放电性能。
4.因此，人们正在进行各种努力，如通过负极锌膏的方式，以提高碱性锌锰干电池电极的反应效率和降低电池内阻，从而改善电池的高功率输出性能，但到目前为止，其大电流高功率脉冲性能仍不尽如人意。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.1.要解决的技术问题
7.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高功率环保型碱性锌锰干电池的制造工艺，解决上述问题。
8.(二)技术方案
9.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
10.一种高功率环保型碱性锌锰干电池的制造工艺，包括以下步骤：
11.步骤一、将碱性锌锰干电池的正极材料与脱模剂混匀并压制成型，得到碱性锌锰干电池正极环；
12.步骤二、将正极环插入钢壳，然后在钢壳底部填入阻隔剂以形成阻隔层，然后插入隔膜纸，使隔膜纸外壁与正极环内壁紧密接触，底部与阻隔层接触，接着向隔膜纸中注入碱性电解液，并使隔膜纸和正极环充分吸液；
13.步骤三、向隔膜纸内注入含有复合导电乳的负极锌膏，将负极端、密封圈和负极集流体铜针组装成封口体后插入负极锌膏中，将正极钢壳与封口体密封，制得碱性锌锰干电池。
14.优选的，所述复合导电乳的用量为负极锌膏的10-20％。
15.优选的，所述复合导电乳预先同调制负极锌膏所需的电解液混合，搅拌均匀后再向其中加入锌粉和其它需要的添加物形成的混合物，经真空搅拌形成含有复合导电乳的负极锌膏。
16.优选的，所述复合导电乳中含有以下质重量份数的原料：导电石墨30-40份、水溶性树脂乳液8-18份、导电炭黑3-6份、导电高分子助剂2-4份、分散助剂2-4份和余量去离子水。
17.优选的，所述导电石墨为粒径小于30微米的微粉石墨，所述水溶性树脂乳液为等量的环氧树脂和酚醛树脂的混合乳液。
18.优选的，所述导电高分子助剂是聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚对苯乙烯、聚苯胺、聚苯硫醚中的至少一种。
19.优选的，所述分散助剂为氨水、磺酸钠、六偏磷酸钠中的至少一种，所述导电炭黑为聚合物接枝改性的导电炭黑。
20.优选的，所述聚合物接枝改性的导电炭黑的制备方法为：在导电炭黑中加入足量10wt％的koh溶液，充分反应后，加入β-丙内酯，65-75℃条件下反应5-6h，反应结束后静置，除去上层碱液，然后用水洗涤数次除去残存的碱和盐，最后脱水即得聚合物接枝改性的导电炭黑。
21.优选的，将导电高分子助剂和分散助剂通过去离子水配制成水溶液，然后依次将导电石墨、水溶性树脂乳液和导电炭黑加入到搅拌容器中，搅拌混合10-20min，然后加入配制好的水溶液，搅拌分散15-25min，再球磨20-30min，然后对球磨后的浆料超声振荡20-30min，得到复合导电乳。
22.(三)有益效果
23.与现有技术相比，本发明提供了一种高功率环保型碱性锌锰干电池的制造工艺，具备以下有益效果：
24.(1)本方案制得的碱性锌锰干电池，通过带有复合导电乳的负极锌膏，极大的降低了电池内阻，提高了电池高功率放电性能和长期贮藏性能，降低了成本，简化了工艺，很容易进行工业化生产，值得推广。
25.(2)本方案的复合导电乳以导电石墨、水溶性树脂乳液和导电炭黑为主料，其中导电石墨具有优异的导电性能、中水性树脂对碱性电池正极环附着力优异，同时耐强碱腐蚀性好，导电炭黑具有较低的电阻率，并通过分散助剂可使导电石墨、水溶性树脂乳液和导电炭黑之间分散均匀，通过导电高分子助剂可进一步提高导电性能，因此制备的碱性锌锰干电池不仅导电性好、电阻低还具备耐腐蚀等优点。
26.(3)通过对复合导电乳中的导电炭黑进行改性得到聚合物接枝改性的导电炭黑，同样提高了电池高功率放电性能，同时还具有好的分散性、稳定性和较大的比表面积，成本较低。
具体实施方式
27.下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例一：
29.一种高功率环保型碱性锌锰干电池的制造工艺，包括以下步骤：
30.步骤一、将碱性锌锰干电池的正极材料与脱模剂混匀并压制成型，得到碱性锌锰干电池正极环；
31.步骤二、将正极环插入钢壳，然后在钢壳底部填入阻隔剂以形成阻隔层，然后插入隔膜纸，使隔膜纸外壁与正极环内壁紧密接触，底部与阻隔层接触，接着向隔膜纸中注入碱性电解液，并使隔膜纸和正极环充分吸液；
32.步骤三、向隔膜纸内注入含有复合导电乳的负极锌膏，将负极端、密封圈和负极集流体铜针组装成封口体后插入负极锌膏中，将正极钢壳与封口体密封，制得碱性锌锰干电池。
33.进一步的，复合导电乳的用量为负极锌膏的10％。
34.进一步的，复合导电乳预先同调制负极锌膏所需的电解液混合，搅拌均匀后再向其中加入锌粉和其它需要的添加物形成的混合物，经真空搅拌形成含有复合导电乳的负极锌膏。
35.进一步的，复合导电乳中含有以下质重量份数的原料：导电石墨30份、水溶性树脂乳液8份、导电炭黑3份、导电高分子助剂2份、分散助剂2份和余量去离子水。
36.进一步的，导电石墨为粒径小于30微米的微粉石墨，水溶性树脂乳液为等量的环氧树脂和酚醛树脂的混合乳液。
37.进一步的，导电高分子助剂是聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚对苯乙烯、聚苯胺、聚苯硫醚中的至少一种。
38.进一步的，分散助剂为氨水、磺酸钠、六偏磷酸钠中的至少一种，导电炭黑为聚合物接枝改性的导电炭黑。
39.进一步的，聚合物接枝改性的导电炭黑的制备方法为：在导电炭黑中加入足量10wt％的koh溶液，充分反应后，加入β-丙内酯，65℃条件下反应5h，反应结束后静置，除去上层碱液，然后用水洗涤数次除去残存的碱和盐，最后脱水即得聚合物接枝改性的导电炭黑。
40.进一步的，将导电高分子助剂和分散助剂通过去离子水配制成水溶液，然后依次将导电石墨、水溶性树脂乳液和导电炭黑加入到搅拌容器中，搅拌混合10min，然后加入配制好的水溶液，搅拌分散15min，再球磨20min，然后对球磨后的浆料超声振荡20min，得到复合导电乳。
41.实施例二：
42.一种高功率环保型碱性锌锰干电池的制造工艺，包括以下步骤：
43.步骤一、将碱性锌锰干电池的正极材料与脱模剂混匀并压制成型，得到碱性锌锰干电池正极环；
44.步骤二、将正极环插入钢壳，然后在钢壳底部填入阻隔剂以形成阻隔层，然后插入隔膜纸，使隔膜纸外壁与正极环内壁紧密接触，底部与阻隔层接触，接着向隔膜纸中注入碱性电解液，并使隔膜纸和正极环充分吸液；
45.步骤三、向隔膜纸内注入含有复合导电乳的负极锌膏，将负极端、密封圈和负极集流体铜针组装成封口体后插入负极锌膏中，将正极钢壳与封口体密封，制得碱性锌锰干电池。
46.进一步的，复合导电乳的用量为负极锌膏的15％。
47.进一步的，复合导电乳预先同调制负极锌膏所需的电解液混合，搅拌均匀后再向其中加入锌粉和其它需要的添加物形成的混合物，经真空搅拌形成含有复合导电乳的负极锌膏。
48.进一步的，复合导电乳中含有以下质重量份数的原料：导电石墨35份、水溶性树脂乳液13份、导电炭黑4.5份、导电高分子助剂3份、分散助剂3份和余量去离子水。
49.进一步的，导电石墨为粒径小于30微米的微粉石墨，水溶性树脂乳液为等量的环氧树脂和酚醛树脂的混合乳液。
50.进一步的，导电高分子助剂是聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚对苯乙烯、聚苯胺、聚苯硫醚中的至少一种。
51.进一步的，分散助剂为氨水、磺酸钠、六偏磷酸钠中的至少一种，导电炭黑为聚合物接枝改性的导电炭黑。
52.进一步的，聚合物接枝改性的导电炭黑的制备方法为：在导电炭黑中加入足量10wt％的koh溶液，充分反应后，加入β-丙内酯，70℃条件下反应5.5h，反应结束后静置，除去上层碱液，然后用水洗涤数次除去残存的碱和盐，最后脱水即得聚合物接枝改性的导电炭黑。
53.进一步的，将导电高分子助剂和分散助剂通过去离子水配制成水溶液，然后依次将导电石墨、水溶性树脂乳液和导电炭黑加入到搅拌容器中，搅拌混合15min，然后加入配制好的水溶液，搅拌分散20min，再球磨25min，然后对球磨后的浆料超声振荡25min，得到复合导电乳。
54.实施例三：
55.一种高功率环保型碱性锌锰干电池的制造工艺，包括以下步骤：
56.步骤一、将碱性锌锰干电池的正极材料与脱模剂混匀并压制成型，得到碱性锌锰干电池正极环；
57.步骤二、将正极环插入钢壳，然后在钢壳底部填入阻隔剂以形成阻隔层，然后插入隔膜纸，使隔膜纸外壁与正极环内壁紧密接触，底部与阻隔层接触，接着向隔膜纸中注入碱性电解液，并使隔膜纸和正极环充分吸液；
58.步骤三、向隔膜纸内注入含有复合导电乳的负极锌膏，将负极端、密封圈和负极集流体铜针组装成封口体后插入负极锌膏中，将正极钢壳与封口体密封，制得碱性锌锰干电池。
59.进一步的，复合导电乳的用量为负极锌膏的20％。
60.进一步的，复合导电乳预先同调制负极锌膏所需的电解液混合，搅拌均匀后再向其中加入锌粉和其它需要的添加物形成的混合物，经真空搅拌形成含有复合导电乳的负极锌膏。
61.进一步的，复合导电乳中含有以下质重量份数的原料：导电石墨40份、水溶性树脂乳液18份、导电炭黑6份、导电高分子助剂4份、分散助剂4份和余量去离子水。
62.进一步的，导电石墨为粒径小于30微米的微粉石墨，水溶性树脂乳液为等量的环氧树脂和酚醛树脂的混合乳液。
63.进一步的，导电高分子助剂是聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚对苯乙烯、聚苯胺、聚苯硫醚中的至少一种。
64.进一步的，分散助剂为氨水、磺酸钠、六偏磷酸钠中的至少一种，导电炭黑为聚合物接枝改性的导电炭黑。
65.进一步的，聚合物接枝改性的导电炭黑的制备方法为：在导电炭黑中加入足量10wt％的koh溶液，充分反应后，加入β-丙内酯，75℃条件下反应6h，反应结束后静置，除去上层碱液，然后用水洗涤数次除去残存的碱和盐，最后脱水即得聚合物接枝改性的导电炭黑。
66.进一步的，将导电高分子助剂和分散助剂通过去离子水配制成水溶液，然后依次将导电石墨、水溶性树脂乳液和导电炭黑加入到搅拌容器中，搅拌混合20min，然后加入配制好的水溶液，搅拌分散25min，再球磨30min，然后对球磨后的浆料超声振荡30min，得到复合导电乳。
67.经实验证明：本方案制得的碱性锌锰干电池长期储存后，其劣化率更低，低于20％，储存性能提高50％左右，大负荷放电特性大大改善，大电流性能提高30％以上。
68.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。