[发明专利]无汞碱性扣式电池及其制造方法

说明书

[技术领域]

本发明属电化学领域，涉及一种无汞碱性扣式电池，特别是 无汞碱性锌/锰、无汞碱性锌/银锰、无汞碱性锌/镍锰扣式电池及其制造方法。

[背景技术]

在碱性锌锰电池中，由于锌在强碱溶液中的电极电位很低 (标准电极电势为-1.22V)，当锌电极中含有析氢过电位较低的金属杂质时， 易形成腐蚀微电池，或直接与析氢过电位较低的铁负极盖接触形成腐蚀电池， 从而发生析氢腐蚀，导致电池内部氢气积聚，内压增大，电池壳体膨胀，甚 至爆裂。

汞是析氢电位最高的金属，为了抑制锌负极的析氢腐蚀，通常在对锌粉 中加汞作为缓蚀剂，实现对锌粉表面及负极盖内表层的汞齐化，从而提高其 析氢过电位，防止碱性锌锰电池鼓胀。但是，汞是极易挥发的剧毒物质，对 人体和环境会造成极大的危害。目前，在美国、日本、欧洲市场上基本上已 看不到销售含汞电池；我国政府规定自2001年起禁止生产含汞高于0.025％ 的电池，自2005年起禁止生产含汞高于0.0001％的电池，碱性锌锰电池无汞 化已是大势所趋。

圆柱型碱性锌锰电池(如LR6、LR03碱性锌锰电池)在电池设计时在上部 留有一定的空间，可以吸纳部分电池产生的气体而不会发生明显的鼓胀，并 且电池盖上有防爆孔，可以泄放过多的气体而防止电池爆炸。但“扣式”电 池的体积小，并且电池内部填满了电极材料、电解液等物质，内部已没有空 间来容纳气体，电池鼓胀现象很难控制。并且由于扣式电池没有压力泄放装 置，在滥用(如短路)条件下的易出现电池爆炸现象。

因此，在不加汞的条件下，抑制扣式碱性电池内部气体的产生，对于实 现扣式碱性电池无汞化、维护环境安全以及促进能源工业发展具有重要意义， 并具有广阔的市场应用前景。

[发明内容]

针对传统技术生产无汞扣式碱性锌锰电池存在析气引起的 膨胀及滥用条件下的安性性问题，本发明提供了一种防气胀、高安全性的无 汞碱性扣式电池及其制造方法，详细内容如下：

(1)按照常规的生产工艺，将铁片或不锈钢片冲压成带有凹坑的半成品 以后，电镀镍或铜，接着在冲有凹坑的一面电镀一层含锡80％-98％，含铟 0％-20％，含铋0-20％的锡铟、锡铋或锡铟铋的合金镀层。然后再制成负极盖， 有镀层的一面在电池负极盖中与负极锌膏接触。

(2)或者将铁片或不锈钢片的一面电镀镍或铜，接着在镍镀层或铜镀层 上电镀一层含锡80％-98％，含铟0％-20％，含铋0-20％的锡铟、锡铋或锡铟铋的 合金镀层。然后再制成负极盖，有镀层的一面在电池负极盖中与负极锌膏接 触，并在150-300℃下进行热处理15-180min。

(3)采用酸性电镀的方法获得方式(1)及方式(2)中的合金镀层。采 用的电镀液组成为：硫酸亚锡30-70g/L，硫酸铟0-25g/L，硫酸铋0-25g/L， SS820酸性镀锡光亮剂10-20ml/L，SS821酸性镀锡光亮剂0.5-2ml/L，硫酸 30-50ml/L，温度15-40℃，电流密度0.5-5A/dm²。

采用本发明中以方式(1)或方式(2)生产的负极盖，按照生产扣式电 池的常规工艺，与商品化的负极锌膏、密封胶圈、隔膜、正极二氧化锰片、 正极外壳，组装成本发明的无汞碱性锌/锰扣式电池。

在另一实施方式中，用氧化银片、或氧化银锰混合片、或氢氧化亚镍与 二氧化锰混合片代替上述生产过程中的二氧化锰片，就可得到本发明的无汞 碱性锌/银、锌/银锰、锌/镍锰扣式电池。

本发明具有以下优点与积极效果：

本发明通过在负极盖的内表面电镀一层含锡80％-98％，含铟0％-20％，含 铋0-20％的锡铟、锡铋或锡铟铋的合金镀层，有效地抑制了无汞扣式碱性电池 析气臌胀及滥用条件下的安全性问题，成功地实现了碱性扣式电池的无汞化 生产。

(1)采用方式(1)制造负极盖，即先冲凹坑再电镀合金镀层，可以避 免冲凹坑过程中铁片或不锈钢片的变形对合金镀层的破坏，从而可以确保负 极盖内表面合金镀层的完整性。采用方式(2)制造负极盖，即电镀、冲孔并 制作成负极盖后进行热处理，可以使冲孔过程中合金镀层可能出现的裂纹在 热处理过程中融合，从而也确保了负极盖内表面合金镀层的完整性。因此， 上述两种方式均可以防止锌负极与析氢过电位较低的铁负极盖接触形成腐蚀 电池而发生析氢腐蚀。