[发明专利]大容量碱性锌锰电池

说明书

技术领域

本发明涉及电池生产技术领域，特别涉及一种大容量碱性锌锰电池。

背景技术

碱性锌锰电池因其结构设计合理便于大规模生产，同时具有优良的电化学性能和较高的性价比，一直受到广大消费者欢迎。自从无汞碱性锌锰电池投入市场后，安全、环保高性能碱性锌锰电池更加受到市场的好评。

碱性锌锰电池电容量比普通碳性电池高4-5倍，价格也很低廉。目前市场的碱性锌锰电池能够符合如数码相机、闪光灯、电动剃须刀以及电动玩具等高功率小型电子产品的需求。但是许多消费者选择使用于手电筒、MP3、半导体、收音机等中小功率的电子产品，追求大容量碱性锌锰电池就是有较长放电时间，较小的自放电，较好的电池贮存性能。

标准圆柱形电池，如LR03（7#电池），LR6（5#电池），LR14（2#电池），它们的直径和高度尺寸是统一规定的，要增加电池的电容量必须增加更多的活性材料，如碱性锌锰电池正极二氧化锰和负极的锌粉。而且还要选择合理的电化学反应条件，才能充分提高活性材料的利用率，输出更多的电能。这种增加更多的活性材料的电池设计是有局限性的，电化学反应在某种程度上要提高电池的电容量会受到电池钢壳内体积大小的影响。

碱性锌锰电池的工作原理：

碱性锌锰电池的电化学表达式为：

电池反应：

 负极：

 

 正极：

 总反应：

碱性锌锰电池正极主要是二氧化锰（MnO₂）,石墨，加入适量粘合剂和KOH电解液，混合均匀经过压片造粒打环后制成环式结构的正极混合物。而负极主要由锌粉、吸水性聚合物和KOH电解液制成的浆状负极混合物。

碱性锌锰电池在放电时，负极活性材料锌粉与来自正极OH^-离子通过电解液不断迁移提供给负极锌粉表面进行电化学反应释放电子。随着放电的连续进行，锌粉表面锌酸盐浓度逐步增大，并趋向于饱和，电极表面开始生成ZnO或Zn(OH)₂松散膜，从而减少锌电极的真实表面积，使电流密度增加，电极极化加剧，电池内阻升高，此时电池的工作电压明显下降，放电电流减少，以致最后放电终止。

防止锌电极钝化的措施是控制电流密度和改善OH^-离子的迁移条件，尤其电池在中小电流放电模式中，因负极锌粉利用率大大提高，电化学反应负极锌粉最终产物——ZnO大量增加，堆积在活性锌粉表面，ZnO的密度小，体积大阻碍KOH电解液迁移，电解液溶剂极化增加电池内阻，抑制锌粉与OH^-离子的电化学反应造成电池电压明显下降。

改善碱性锌锰电池中小电流放电增加电池使用时间，必须设法减小电解液迁移阻力，便于OH^-离子补充，维持电池工作电压缓慢下降。CN101728546A的发明公开了一种新型碱性锌锰电池，包括壳体、正极环、锌膏、隔膜套、密封圈、负极底、铜针及小碗，负极底上镶嵌有绝缘圈。该碱性锌锰电池容量较小，仍无法解决中小电流放电情况下，电池使用时间短的问题。

 

发明内容

本发明的目的在于克服现有碱性锌锰电池容量较小，在中小电流放电情况下，电池使用时间短的问题，提供一种大容量碱性锌锰电池，在中小电流连续放电情况下，具有较长的放电时间，较小的自放电，较好的电池贮存性能，大大提高了电池放电容量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种大容量碱性锌锰电池，包括钢壳、正极环、锌膏、隔膜纸、密封圈、铜钉和负极盖，向锌膏中添加烷基醇聚氧乙烯醚磷酸酯和铝化合物进行改性，获得大容量碱性锌锰电池。