凝胶剂对碱锰电池锌膏膨胀率的影响

凝胶剂对碱锰电池锌膏膨胀率的影响 凝胶剂对碱锰电池锌膏膨胀率的影响 第36卷 2006拒 第1期 2月 电池 BATTERYBIMONTHLY V01.36.No.I Feb..20o6 ? 第九届全国电池信息网会专栏? 凝胶剂对碱锰电池锌膏膨胀率的影响 费万淼,徐益军,'谢红卫 [中银(宁波)电池有限公司,浙江宁波315011] 摘要:为了降低锌膏膨胀率,分别选用PW.150+PAA.1,PW.150+PAA.2,PW150+PAA.3和PW.150+PAA-4等4种组 合凝肢刑拌成A,B,c和D等4种锌膏,并在7O?下分别测试这4种锌膏的膨胀率.结果发现;相对于其他3种类型PAA 型凝胶刑,PAA-4凝胶荆可使锌膏24h和48h膨胀率分别降低到12.1%和25.2%;同时可使LR6电池高~1(70?.8Od) 和常温贮存(30d)漏液率,分别降低到8.33%和1×10%. 关键词:碱锰电池;锌膏;膨胀率;凝胶荆;漏液率 中国分类号:TM911.14文献标识码:A文章编号:1001—1579(2006)oi一0041—02 Theinfluenceofbindersontheexpansionrate ofzincgelsinalkalineZn/MnO2battery FEIWan—miao,XUYijan,XIEHong.wei [Zhongyin(Ningbo)BatteryCo,,Ltd.,Ningbo,Zhejiang315011,China] Abstract:Inordertodecreasetheexpansionrateofzincgel,fourtypesofcombinationbindem ofPW-150+PAA一1,PW-150+ PAA-2,PW-150+PAA-3andPW-150+PAA-4wereusedtomakezincgdA,B,CandD.Theex pansionratesofzincgelA, B,candDweremeasuredat70?.Itwagfoundthattheexpansionratesofzincge1Dfor24hand 48hcouldbedecreasedto 12.1%and25.2%respectivdy,theleakageratesofLR6batteriesstoredat70? for8Odandatnormaltemperaturefor30d couldbedecreasedto8.33%and1×10 一%respectivelybyPAA4comparedwiththeotherthreekindsofzincgels. Keywords:alkalineZn/Mn02battery;zincgel;expansionrate;binder;leakagerate 漏液是碱锰电池存在的主要质量问题之一,漏液除封口效 果不好外,主要与电池内部气体压力过大有关.为降低电池内 部气体产生的量和气体压力,众多研究主要集中在原材料杂质 含量的降低,铜钉镀铟或镀锡工艺的优化…和代汞有机或无机 缓蚀剂【J等方面,有关锌膏凝胶剂的研究也较多3,但多集中 在对电池电性能的影响上.本文作者主要从优化凝胶剂组合 出发.希望能达到降低锌膏膨胀率和电池漏液率的目的. 1实验 I.I锌膏制备 将锌粉与4种不同组合的凝胶剂PW.150+PAA.1,PW- 150+PAA.2,PW150+PAA.3和PW150+PAA.4都按质量比 100:1混合均匀,并加入相当于50%锌粉质量的含10%氧化锌 的KOH溶液.在锌膏搅拌机里经真空脱泡处理,分别拌成A, B,C和D等4种锌膏. 1.2电池制备 分别用A,B,c和D这4种锌膏,在LR6电池生产线上组 装成LR6电池a,b,e和d. 1.3锌膏膨胀率测试 分别将200g的A,B,c和D锌膏注入作好标记的4支塑 料管中,振实后,在锌膏上面注入液体石蜡,密封,读取锌膏高度 (日1)和石蜡液面高度(H2);随后将塑料管放在7O?恒温箱放 置一定时间后,从恒温箱中拿出,冷却到室温后,读取石蜡液面 高度(日3),锌膏膨胀率可按公式(1)算得. 膨胀率(%)=[(H3一日2)/H1]×100(1) 1.4电池高温和常温漏液测试 将a,b,c和d电池各24只分别放入7O?的烘箱中,每隔 20d,用酚酞指示剂滴在电池负极底端,以此来检验电池是否漏 液.电池常温漏液测试是将车间生产的4批电池a,b,C和d(各 106只)放在车间里,每隔10d,采用上述定期检验各种电 作者简介: 费万淼(1963一),男,浙江人,中银(宁渡)电池有限公司助理工程师,主要从事碱锰电 池工艺方面的研究; 徐益军(1977一),男,浙江人,中银(宁波)电池有限公司工程师,硕士,主要从事碱锰 电池研究,本文联系人; 谢红卫(1966一),男,浙江人,中银(宁渡)电池有限公司副总工程师,高级工程师,主 要从事碱锰电池工艺方面的研究. 42 电池 BATTERYBIMONTHLY第36卷 池漏液数. 1.5凝胶剂杂质含量测试 称取1.000g的凝胶剂,用40%的浓HNO3溶解,并过滤. 取滤液并稀释至50m1后,用原子吸收光谱仪(VARIANspectr AA220)对杂质进行分析. 2结果与讨论 2.I凝胶剂对锌膏膨胀率的影响 表I是7O?下4种不同锌膏的膨胀率(取5个平行值的平 均值). 表I不同锌膏70?下的膨胀率 Table1Expansionratesfordifferentzincgelsat70oC 从表l中可看出:A,B和C锌膏膨胀率较大,而D锌膏膨 胀率较小,说明使用PAA.4凝胶剂可有效降低锌膏膨胀率. 表2是4种锌膏在70?条件下,放置5d的析气量(取5 个平行值的平均值).4种锌膏析气量大小与电池所用锌膏膨 胀率大小顺序一致,因此可认为D锌膏高温膨胀率的降低是由 锌膏析气量的降低所致. 表2不同锌膏70oC,5d析气? Table2Gassingratefordifferentzincgelsfor5dat70? 锌膏锌膏析气量/ml?g锌膏锌膏析气量/m1.gI1 AO.12CO.14 BO.13DO.O8 锌膏析气量与锌膏中有害杂质含量有关.本文作者所研 究的各锌膏除使用的凝胶剂不一样外,其余所使用的原材料和 制备设备都相同,因此能影响它们杂质含量高低的只有它们各 自所使用的凝胶剂.为此,本文作者测试了各种凝胶剂中Fe, Cu,Ni和Mo含量.测试结果(表3)表明:4种凝胶剂中,PAA.4 中Fe,Cu,Ni和Mo含量最高,其余3种凝胶剂杂质含量相当, 这就说明PAA-4能降低锌膏膨胀率,并不是由于PAA-4凝胶剂 的杂质含量比另外3种低而引起的. 表3不同凝胶剂中有害杂质含量对比 Table3Thecontentofimpuritydementscontentsfordifferent binders/10一% 温下由PAA.4凝胶剂拌成的D锌膏体积质量最小(表4),即等 体积的D锌膏所含锌粉量在4种锌膏中也最少.锌膏膨胀率 主要与锌膏析气量有关.降低等体积锌膏中的锌粉量可有助于 降低等体积锌膏的析气量,从而降低锌膏膨胀率. 2.2凝胶剂对电池漏液的影响 实验发现:使用PAA.4凝胶剂可有效降低LR6电池在常温 和高温(70?)贮存过程中的漏液率(表5和表6). 表570?下不同电池的漏液只数 Table5Leakageamountsofdifferentbatteriesat70?/只 电池20d40d60d80d100d120d a1612142024 b1713162124 e1815172224 dOOO248 注:每种电池各24只 表6常温下各种电池的漏液只数 Table6Leakageamountsofdifferenttypesofbatteriesatnormal temperature/只 电池10d20d30df1电池10d20d30d a0412lIc2814 b0612lld001 注:每种电池各]o6只 电池漏液主要是由于电池内部气体压力过大,造成密封圈 防爆沟破裂而引起的,降低锌膏析气量,可降低电池漏液率.同 时,通过降低锌膏膨胀率,可降低锌膏在贮存过程中占用的电 池内部空间.提高电池内部空气室体积,有效缓解电池贮存过 程中内部气体压力的上升,降低电池漏液率.上述研究已表明: 使用凝胶剂PAA-4不仅可降低锌膏析气量,同时可有效降低锌 膏膨胀率.因此采用PAA-4凝胶剂制成的电池d在高温(70) 和常温下贮存的漏液率最低. 3结论 a.使用PAA-4凝胶剂可有效降低锌膏70下的膨胀率; b.PAA.4凝胶剂改善了锌粉与碱液之间的接触性能,降低 了锌膏析气量和单位体积锌膏中的锌粉量,从而降低锌膏70? 下的膨胀率; c.PAA.4凝胶剂可有效降低LR6电池70?和常温条件下 贮存的漏液率. 参考文献: [1]LIxue—mi"g(黎学明),LIUFei(刘飞),ZENCXim~g.zheng(曾祥 『2] 表4不同类型锌膏的体积质量 Table4Oppositedensitiesofdifferentzincgels 壁童壁壹签墼堕量:g:壁重壁童签璺重量:g:[3] A2.98}IC2.99 B3.O11ID2.85 PAA4凝胶剂能降低锌膏膨胀率和析气量,可能与PAA4 凝胶剂改善了锌粉与碱液问的接触性能有关.实验也发现:常 政).eta1.镀锡方法对无汞碱锰电池用铜钉的性能影响[J]. BatteryBimonthly(电池),2003,33(3):148—149. WUTao(吴涛),LIUZhi.hong(刘志宏),ZHANGDuo-n10(张多 默).无汞碱锰电池负极材料缓蚀剂的研究[J].BattervBimonthlv (电池),2003,33(6):373—374. LUCaJ-xin(卢财鑫),YEZhao.yu(叶兆余).JIANCQiang-rain(蒋 强民),eta1.不同锌膏粘合剂纽台应用试验[J].Batterv Bimonthly(电池),2003,33(4):236—237. 收稿日期:2005—10—25