[发明专利]碱性锌锰贮备式二次电池

说明书

技术领域

本发明属新能源电池领域，涉及一种贮备式二次电池，特别是一种碱性锌锰贮备式二次电池。

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的欢迎。自从无汞碱性锌锰电池投入市场以来，安全、环保高性能碱性锌锰电池更加受到市场的好评。

碱性锌锰电池的工作原理：

碱性锌锰电池的电化学表达式为：

(-)Zn|KOH|MnO₂(+)

电池反应：

负极：

Zn+2OH^--2e^-→ZnO+H₂O

正极：

2MnO₂+2H₂O+2e^-→2MnOOH+2OH^-

总反应：

Zn+2MnO₂+2H₂O→2MnOOH+ZnO

碱性锌锰贮备电池，该类电池的电极活性物质在贮存期间不进行任何直接的接触(即电池极片处于干荷状态)，使用时通过注入电解液而使得电池激活放电，故而称为贮备电池。碱性贮备电池在贮备状态时没有电能输出，也不存在自放电现象，因而不产生能量损耗，电池经过长期贮存，激活时仍然可以提供足够能量。

利用化学反应的可逆性，可以组建成一个新电池，即当一个化学反应转化为电能之后，还可以用电能使化学能修复，然后再利用化学反应转化为电能，所以叫做二次电池。二次电池又称为充电电池或者蓄电池，是指放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的一种电池。

碱性锌锰贮备电池正极主要由二氧化锰(MnO₂)、石墨，加入适当粘结剂、结构添加剂和KOH电解液，混合均匀经过压片制成的正极混合物。负极主要由Zn、ZnO、吸水性聚合物，加入适当的粘结剂制成的浆状负极混合物。

碱性锌锰贮备电池在放电时，负极活性材料Zn粉与OH^-离子通过电解液不断迁移提供给负极Zn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加，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。

改善碱性锌锰贮备电池中小电流放电、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，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。CN103165918A公开了一种碱性锌锰贮备电池，该碱性电池只能一次性使用，不利于环保。

本发明即提供一种碱性锌锰贮备式二次电池，它能同时满足以下几个特点：

①快速激活；

②大功率输出；

③长时间连续工作；

④长期贮存状态下的性能稳定性；

⑤稳定的充放电循环性能；

⑥宽广的工作温度范围，以适应不同环境要求。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提出了一种碱性锌锰贮备式二次电池。

本发明采用的技术方案如下：

一种碱性锌锰贮备式二次电池，包括电池槽和用于贮备电解液的电解液储液槽，所述电解液储液槽通过电解液管道与所述电池槽连接，且通过激活装置控制电解液管道开闭，在所述电池槽外部设置有正极极柱和负极极柱，电池槽内部设置有正极片和负极片，所述的正极片与正极极柱相连，所述的负极片与负极极柱相连；

所述的正极片包括活性物质、导电材料、粘结剂、正极添加剂，所述活性物质为高价态氧化物；

所述的负极片包括活性物质、导电材料、粘结剂、结构型添加剂，所述活性物质为锌粉、氧化锌，氧化锌添加量为5～10％(锌粉重量计)；