專利名稱：無汞堿性鋅錳電池負(fù)極集流體銅釘鍍銦方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是無汞堿性鋅錳電池負(fù)極集流體銅釘鍍銦方法，屬電池制備技術(shù)。
背景技術(shù)：
所有電池中鋅錳電池的成本最低，所以它是使用最廣的電池。鋅錳電池中，堿性鋅錳電池雖然生產(chǎn)成本比普通碳鋅電池要高，但因其具有大的輸出功率和高的放電容量特性，特別能滿足現(xiàn)代社會(huì)消費(fèi)者的要求，隨著可充堿性鋅錳電池的開發(fā)成功，堿性鋅錳電池將成為小型電池的主流產(chǎn)品。傳統(tǒng)堿性鋅錳電池的主要問題之一是使用汞。社會(huì)高度文明的今天，人們對(duì)生活環(huán)境質(zhì)量的要求越來越高，對(duì)減小環(huán)境污染的要求越來越強(qiáng)烈。汞及其化合物作為高效的電池鋅負(fù)極緩蝕劑一直在堿性鋅錳電池中使用，但汞會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，堿性鋅錳電池?zé)o汞化是社會(huì)發(fā)展的必然要求。汞在提高堿性鋅錳電池的性能方面起著重要的作用。汞具有很高的析氫過電位，同時(shí)它易與其他金屬形成汞齊。在堿性鋅錳電池中，汞與負(fù)極鋅粉以及集流體銅釘形成汞齊，抑制氫氣析出和鋅的腐蝕；汞是唯一的液態(tài)金屬，能夠提高電池放電時(shí)鋅的溶解活性、降低負(fù)極鋅粉之間和鋅粉與集流體之間的接觸電阻以及提高電池的抗震性能。因此，要使電池?zé)o汞化并保持電池良好性能，技術(shù)難度很大；堿性鋅錳電池?zé)o汞化的主要措施是尋找合適的緩蝕劑。但是，無論是那種組合，銦是必不可少的組分；銦在堿性鋅錳電池中的代汞作用主要有(1)提高放氫過電位。銦屬放氫過電位較高的金屬，放氫過電位比鋅高的只有鉛、鎘、汞、鉈和銦，鉛、鎘、鉈，與汞一樣均屬于對(duì)環(huán)境有害的金屬，因此銦是唯一放氫過電位高于鋅的實(shí)用元素；(2)提高鋅的活性。銦易與鋅形成合金，與汞相似可以通過提高鋅的平衡電位而提高鋅的穩(wěn)定性。但更重要的是，鋅粉表面銦化后，鋅是從銦化層溶出的，因此銦起汞的作用，防止鋅的鈍化，提高鋅的活性溶解；(3)降低負(fù)極接觸電阻提高電池抗震性能。銦的最顯著的特點(diǎn)是高度的可塑性，這一特性使表面銦化的鋅粉之間，以及鋅粉與鍍銦集流體之間有良好的電接觸，特別是電池受沖擊時(shí)，由于銦的變形能保證電池負(fù)極有良好的電接觸，有類似與汞的降低負(fù)極接觸電阻提高電池抗震能力的作用。因此，銦是堿性鋅錳電池?zé)o汞化必不可少的組分；銦在堿性鋅錳電池中的使用形式主要有以下三種一種是在制備鋅粉時(shí)加入銦制成鋅銦合金；第二種是在堿液中加入三氧化銦或氫氧化銦，這兩種使用形式在生產(chǎn)實(shí)踐中已獲得成功；第三種是在集流體上鍍銦。與傳統(tǒng)的銅釘上鍍錫相比，鍍銦有許多優(yōu)點(diǎn)。首先，錫易在空氣中氧化，而銦在空氣中非常穩(wěn)定。在錫、鉛、鎘等金屬上或合金上鍍銦，除了提高金屬或合金的焊接性能外，主要的目的在于提高金屬或合金的抗氧化性能，因此，使用鍍銦銅釘比使用鍍錫銅釘生產(chǎn)電池，受環(huán)境和操作條件的影響較小；其次，是銦上的放氫過電位比鋅的要高，而錫的放氫過電位卻比鋅的低，因此鍍銦銅釘能抑制放氫，減少負(fù)極的自放電損失，而鍍錫銅釘會(huì)促使鋅粉的腐蝕而造成電池的自放電；再次，是銦和錫的導(dǎo)電性差異，錫的電導(dǎo)率為11.3μΩ·cm-1，比銦(8.5μΩ·cm-1)的要高，因此鍍銦銅釘比鍍錫銅釘與鋅粉間的接觸電阻要??；還有銦比錫軟得多，銦易變形，能夠提高電池的抗震能力等等。遺憾的是現(xiàn)有的鍍銦方法不能滿足電池使用的要求。主要問題有(1)鍍層光潔度不高，電池生產(chǎn)上，鍍銦銅釘由精度很高的導(dǎo)軌輸送，要求鍍層有很高的光潔度；(2)鍍層不均勻，容易使局部基體銅裸露；(3)鍍層不致密，起不到覆蓋銅的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了實(shí)現(xiàn)堿性鋅錳電池?zé)o汞化，通過克服和解決現(xiàn)有鍍銦方法存在鍍層光潔度不夠，鍍層不均勻及鍍層不致密等的缺點(diǎn)和問題，研究發(fā)明一種無污染、成本低的無汞堿性鋅錳電池負(fù)極集流體銅釘鍍銦方法。
本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的(1)化學(xué)除油將銅釘基體置于20～40℃的除油劑中10～20分鐘除油，除油劑按下述重量百分比混合制備而成碳酸鈉Na2CO32～4％，磷酸鈉Na3PO4·12H2O 1～3％，硅酸鈉Na2SiO30.5～1％，乳化劑OP 0.2～0.3％，十二烷基硫酸鈉 0.005～0.015％，水 91.685～96.295％，除油后用去離子水清洗干凈；(2)化學(xué)拋光經(jīng)化學(xué)除油后清洗干凈的銅釘放入溫度為10～40℃的拋光液中30～60秒，拋光液按下述之重量百分比混合制備而成硫酸 H2SO430～60％，硝酸鈉NaNO35～10％，氯化鈉NaCl 0.2～1％，尿素 4～6％，聚乙二醇 0.1～0.2％，水 22.8～60.7％，拋光后用清水洗凈并立即進(jìn)行電鍍；(3)震動(dòng)鍍銦將拋光后的銅釘置于震鍍機(jī)中進(jìn)行電鍍，電鍍液重量百分配方比及工藝條件如下氯化銦 InCl32～5％，氯化鈉 NaCl 2～8％，添加劑A 0.1％～0.5％，添加劑B 0.001％～0.01％，水 86.49～95.899％，溫度10～40℃，pH值2～4，陰極電流密度1～10A/cm2，電壓2～5V，時(shí)間5～20分鐘，陽極用金屬銦或石墨；添加劑A可選用如下酚類對(duì)苯二酚、間苯二酚、萘酚；添加劑B可選用牛膠、明膠、阿拉伯樹膠；(4)震動(dòng)拋光將電鍍后的銅釘沖洗干凈，置于震動(dòng)拋光機(jī)中進(jìn)行拋光，時(shí)間5～30分鐘；拋光后將銅釘取出經(jīng)去離子水洗凈，離心烘干后即得無汞堿性鋅錳電池用負(fù)極集流體鍍銦銅釘產(chǎn)品。
本發(fā)明方法工藝簡單，易實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品鍍層光亮平滑，在鋅錳電池生產(chǎn)線上能順利輸送，生產(chǎn)的電池性能主要指標(biāo)如短路電流、內(nèi)阻、析氫量等均優(yōu)于鍍錫銅釘所制電池的水平。
(四)具體的實(shí)施方式發(fā)明人認(rèn)為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明是較簡單、容易的，只要按上面說明書所述的方法、步驟、配方比、工藝條件進(jìn)行逐步的操作，便能較好的實(shí)施本發(fā)明。發(fā)明人在長期的研究和試驗(yàn)的過程中有許多成功的實(shí)施例，下面僅列舉三個(gè)實(shí)施例列表表示如下表1。在實(shí)施過程中震鍍機(jī)可選用ZD-I型；震動(dòng)拋光機(jī)可選PG-T型；離心烘干機(jī)LX-J型。表1
權(quán)利要求
1.一種無汞堿性鋅錳電池負(fù)極集流體銅釘鍍銦方法，其特征在于(1)化學(xué)除油將銅釘基體置于20～40℃的除油劑中10～20分鐘除油，除油劑按下述重量百分比混合制備而成碳酸鈉Na2CO32～4％，磷酸鈉Na3PO4·12H2O 1～3％，硅酸鈉Na2SiO30.5～1％，乳化劑OP 0.2～0.3％，十二烷基硫酸鈉0.005～0.015％，水91.685～96.295％，除油后用去離子水清洗干凈；(2)化學(xué)拋光經(jīng)化學(xué)除油后清洗干凈的銅釘放入溫度為10～40℃的拋光液中30～60秒，拋光液按下述重量百分比混合制備而成硫酸H2SO430～60％，硝酸鈉NaNO35～10％，氯化鈉NaCl 0.2～1％，尿素 4～6％，聚乙二醇 0.1～0.2％，水 22.8～60.7％，拋光后用清水洗凈并立即進(jìn)行電鍍；(3)震動(dòng)鍍銦將拋光后的銅釘置于震鍍機(jī)中進(jìn)行電鍍，電鍍液重量比分配方比及工藝條件如下氯化銦InCl32～5％，氯化鈉NaCl 2～8％，添加劑A 0.1％～0.5％，添加劑B 0.001％～0.01％，水 86.49～95.899％，溫度10～40℃，pH值2～4，陰極電流密度1～10A/cm2，電壓2～5V，時(shí)間5～20分鐘，陽極用金屬銦或石墨；添加劑A選用如下酚類對(duì)苯二酚、間苯二酚、萘酚；添加劑B選用牛膠、明膠、阿拉伯樹膠；(4)震動(dòng)拋光將電鍍后的銅釘沖洗干凈，置于震動(dòng)拋光機(jī)中進(jìn)行拋光，時(shí)間5～30分鐘；拋光后將銅釘取出經(jīng)去離子水洗凈，離心烘干后即得無汞堿性鋅錳電池用負(fù)極集流體鍍銦銅釘產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明是無汞堿性錳電池負(fù)極集流體銅釘鍍銦方法,屬電池制備技術(shù)。具體方法是:(1)化學(xué)除油:制備化學(xué)除油劑,將銅釘基體置于除油劑中進(jìn)行除油,除油后用去離子水清洗干凈;(2)化學(xué)拋光:制備拋光液,將經(jīng)化學(xué)除油后清洗干凈的銅釘放入拋光液中,拋光后用清水洗凈,并立即進(jìn)行電鍍;(3)震動(dòng)鍍銦:用一定配方比制得電鍍液,并在一定工藝條件下,將拋光后的銅釘置于震鍍機(jī)中進(jìn)行電鍍,陽極用金屬銦或石墨;(4)震動(dòng)拋光:將電鍍后的銅釘沖洗干凈、置于震動(dòng)拋光機(jī)中進(jìn)行拋光,拋光后用去離子水洗凈,用離心烘干機(jī)烘干后,即得堿性鋅錳電池用負(fù)極集流體鍍銦銅釘。本發(fā)明工藝簡單、易實(shí)現(xiàn)、制得的產(chǎn)品鍍層光亮平滑,在電池生產(chǎn)線上易輸送,生產(chǎn)的電池各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于現(xiàn)有電池水平。
文檔編號(hào)H01M4/64GK1348224SQ01129898
公開日2002年5月8日 申請(qǐng)日期2001年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月9日
發(fā)明者李偉善, 黃啟明, 呂東生 申請(qǐng)人:華南師范大學(xué)