[发明专利]一种碱性干电池的负极及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种碱性干电池，尤其涉及一种碱性干电池的负极及其应用，属于电池技术领域。

本发明中下列表达式的意义为：

PAA：聚丙烯酸钠盐

PA：聚丙烯酸粉末

背景技术

碱性电池是最成功的高容量干电池，也是目前最具性价比的电池之一。碱性电池是以二氧化锰为正极，锌为负极，且负极锌也由片状改变成粒状，增大了负极的反应面积，氢氧化钾为电解液。所以电性能得以很大提高，一般的同等型号的碱性电池是普通电池的容量和放电时间的3-7倍，低温性能两者差距更大。碱性电池更适用于大电流连续放电和要求高的工作电压的用电场合，特别适用于照相机、闪光灯、剃须刀、电动玩具、CD机、大功率遥控器、无线鼠标、键盘等。

但是，现有技术中的碱性干电池的负极的活性物质锌粉与电解液、其他添加剂等容易分层、沉降，影响负极反应的进行，从而影响碱性干电池的放电性能。

除此之外，碱性干电池在恶劣环境中或者长期储存下容易出现漏液现象，由于电解液是带有腐蚀性的碱性物质氢氧化钾，对眼睛、呼吸道及皮肤会有刺激作用。而且，电解液也会侵蚀金属、破坏电子零件，因此电池漏出的电解液也会破坏使用该电池的产品，特别是电子产品。

关于解决碱性干电池负极活性物质锌粉与电解液、其他添加剂等容易分层、沉降的问题，现有技术中已有报道，如中国发明专利(公开号：CN102760894A)公开了一种碱性干电池及碱性干电池用正极合剂粒料，同时也公开了该碱性干电池的负极包括锌合金粉和碱性电解液，相对于100重量份的锌合金粉，碱性电解液中各组分的重量份数为：交联型聚丙烯酸：1.25重量份，交联型聚丙烯酸钠：0.2重量份，氧化铟：0.04重量份，负极电解液：53重量份，纯水：3重量份。其中，碱性电解液中的交联型聚丙烯酸和交联型聚丙烯酸钠均起凝胶作用，二者共同使得碱性电解液呈凝胶状，虽然能缓解锌粉与电解液、其他添加剂等分层、沉降的现象，但是，效果并不非常明显，仍有较大的改善空间；而且，该专利未能改善碱性干电池的防漏性能，且由于负极添加剂种类较多，还会带入杂质元素，影响碱性干电池的性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种能保证电池放电性能稳定且提升电池的防漏性能的碱性干电池的负极。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种碱性干电池的负极，包括锌合金粉、PAA、PA和电解液，锌合金粉、PAA、PA和电解液的重量份数比为100：(0.9-1.2)：(0.06-0.2)：(51-56)；其中，PAA的粒径≤300μm。

本发明中PAA和PA作为负极凝胶剂，主要作用于锌粉的分散分布，保持负极的流动性以及黏性，防止负极活性物质锌粉与电解液、其他添加剂等的分层与沉降，同时，吸收负极电解液后作为导电骨架，保证负极反应平稳进行。

本发明这两种负极凝胶剂解决了目前碱性电池中需要多种凝胶剂保持负极不分层与沉降的问题，搭配简单，减少负极中添加剂种类，同时减少杂质元素的带入，从而保证电池放电性能稳定的同时提升电池的防漏性能。

作为优选，本发明中锌合金粉和电解液均为碱性干电池中常用的锌合金粉和电解液。

在上述的一种碱性干电池的负极中，PAA的粒径分布为(以质量百分比计)：粒径≤75μm：12-18％，75＜粒径≤105μm：62-75％，105＜粒径≤150μm：6-20％，150＜粒径≤300μm：1-8％。本发明通过正交实验得出，PAA的粒径按上述分布，电解液保持能力提升2％左右，负载相同电阻放电时，其初始电压提高了0.3％，高段位放电性能提升5.3％左右。

在上述的一种碱性干电池的负极中，PAA的比重为0.4-0.8g/cm³，含水量≤3.5wt％。

在上述的一种碱性干电池的负极中，PAA的pH为5-7。

在上述的一种碱性干电池的负极中，PA的粒径≤150μm。

在上述的一种碱性干电池的负极中，PA的粒径分布为(以质量百分比计)：粒径≤75μm：≥85％，75＜粒径≤105μm：7-12％，105＜粒径≤150μm：3-8％。本发明通过正交实验得出，PA的粒径按上述分布，电解液分层渗出比例降低60％左右，而渗出相同质量电解液所需时间增加了230％。同时，在高温储存情况下，电解液渗出比例降低65％左右，体现了良好的高温稳定性。

在上述的一种碱性干电池的负极中，PA的比重为0.15-0.50g/cm³，含水量≤3.5wt％。