CN103066298A - 碱性电池负极添加剂 - Google Patents

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施斌斌
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Abstract

本发明提供一种碱性电池负极添加剂，所述添加剂为FS-3100含氟非离子型表面活性剂，所述添加剂的含量为0.05-0.8wt%，以电池负极中锌粉的总重量计。本发明在电池负极中添加了FS-3100含氟非离子型表面活性剂，降低了电池短路温度、提高电池安全防爆、析气量及防漏性能和贮存性能。

Description

碱性电池负极添加剂
技术领域
本发明涉及一种用于碱性电池的添加剂，具体是涉及一种用于碱性电池的负极添加剂。
背景技术
随着社会的进步和电子技术的发展，用电器具向小型化、高能化和多功能化发展，对干电池的性能提出了越来越高的要求。其中容量大、功率高和大电流放电性能好的电池越来越受到消费者的青睐。近年来，国内、外电池厂商为提高电池的功率和大电流输出性能，使用的锌粉颗粒度越来越细，铟、铋等无机缓蚀剂添加量也逐渐下降，电池的表面活性明显提高，但同时也产生了电池短路温度升高、析气量增大和自放电速率加快等一系列问题，从而使电池短路安全防爆性能、防漏性能及贮存性能得不到保证。因此，在提高电池功率和大电流放电性能的同时，如何降低电池短路温度、抑制电池析气量和降低自放电速率已成为电池厂商迫切需要解决的问题。
近年来，有研究报道，在电池的负极添加添加剂，可以降低电池内阻，增加粒子导电能力或者阻止有负面影响的副产物的形成，但是某些添加剂的加入，一方面增加了电池的成本，另一方面会使得电池的连放性能降低或是增加电池的析气量，使得电池的防漏液安全性能下降。
综上所述，缺乏一种成本低、电池的连放性能好、电池防漏液安全性能好同时不改变电池结构能够提高碱性电池电性能的负极添加剂。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对现有技术的不足而提出的在电池负极中添加一种用于降低电池短路温度、析气量及提高电池安全防爆、防漏性能和贮存性能的FS-3100含氟非离子型表面活性剂。
本发明所采用的技术方案是：一种碱性电池负极添加剂，所述添加剂为FS-3100含氟非离子型表面活性剂，所述添加剂的含量为0.05-0.8wt%，以电池负极中锌粉的总重量计。
本发明与现有技术相比，具有以下显著有益效果：FS-3100是一种含氟非离子型表面活性剂，它有很高的化学稳定性，具有可抵抗强氧化剂、强酸和强碱的作用，而且在溶液中仍能保持良好的表面活性。同时它与碳氢表面活性剂复配性能好，复配品具有更高的降低表面张力的能力，少量加入就可以降低水性和溶剂型体系的表面张力，以此加强材料的润湿、分散、流平和其他表面性能，在电池负极中添加了FS-3100含氟非离子型表面活性剂，降低了电池短路温度、提高电池安全防爆、析气量及防漏性能和贮存性能。
具体实施方式
本发明人经过广泛而深入的研究，发现向碱性电池的负极添加FS-3100含氟非离子型表面活性剂对电池的短路温度、析气量及提高电池安全防爆、防漏性能和贮存性能具有意想不到的提高效果。
此外，本发明的电池可选用相应的正极和电解质组分，对本发明的添加剂、负极、电池说明如下。
正极制备方法
适用本发明的正极没有特别限制，可以是本领域常规适用的正极，尤其是技术人员所熟知的正极，例如，含有二氧化锰和石墨粉的正极。
电池的负极
负极的主要活性成分为锌粉、氢或金属氢化物，其他元素如铁，铅或镉在某些特定用途下也可考虑使用。
电池的电解质
电解质水溶液的主要组分应当适应本发明的正极和负极组队。
下面结合具体实施例对本发明做进一步地说明，单本发明不仅仅局限于以下实施例。
对比实施例
用常规方法制备负极，所述负极不添加FS-3100含氟非离子型表面活性剂，即浓度为0wt%，然后试制成电池。
实施例
将浓度为0.05wt%、0.1wt%、0.2wt%、0.4wt%、0.8wt%的FS-3100含氟非离子型表面活性剂，添加到负极的原料中，以电池负极中锌粉的总重量计，得到负极，所述负极试制成电池。
用DM2000电池智能自动检测***测量该电极的电性能，分别测量电池短路温度及防爆数量，结果如表1所述：
表1添加不同含量FS-3100对电池短路温度和防爆性能的影响
Figure BDA00002674051000031
随着表面活性剂FS-3100加入量的增加，电池的短路温度逐渐下降，当表面活性剂加入量小于0.2wt％时，电池的短路温度下降速度较快，短路温度从170℃快速降到111℃；当表面活性剂的加入量超过0.2wt％以后，短路温度的下降趋势平缓，短路温度处于110℃左右。
随着表面活性剂FS-3100加入量的增加，***率也逐渐下降，随着表面活性剂FS-3100从0wt％增加到0.2wt％，***率从35%下降到0%。
用DM2000电池智能自动检测***分别测量新制得电池的性能（简称新电）和70℃下放置7天的性能，结果如表2所述：
表2添加不同含量FS-3100对电池电性能的影响
Figure BDA00002674051000041
添加FS-3100非离子型表面活性剂以后，电池的电性能有了明显变化。在大电流放电过程中，新电的电性能有微弱的下降，最大的下降幅度在3.5%左右，贮存电的电性能反而有所提升，电性能随着表面活性剂FS-3100的增加呈现先上升后下降的趋势，在表面活性剂FS-3100的添加量为200ppm时性能最佳；在小功率放电过程中，新电和贮存电的电性能都有所提升电性能随着表面活性剂FS-3100的增加呈现先上升后下降的趋势，在表面活性剂FS-3100的添加量为200ppm时达到最大。可能是由于表面活性剂在锌粉表面形成了包覆层，降低了锌粉的表面活性，抑制了物质的快速交换和传输，因此电池的大功率放电能力有所减弱，同时由于降低了锌粉的自放电速率，使得贮存电的电性能有所提高。
用DM2000电池智能自动检测***测量该电极的电性能，分别测量电池70℃5天析气量和90℃30天高温漏液，结果如表3所述：
表3添加不同含量FS-3100对电池析气量和高温漏液的影响
Figure BDA00002674051000051
随着表面活性剂FS-3100的增加，电池的析气量逐渐降低，在表面活性剂加入量小于200ppm时，电池的析气量下降速度快，从0.54mL快速下降到0.11mL；当表面活性剂的加入量超过200ppm以后，析气量的下降趋势平缓，处于0.09mL左右。随着表面活性剂FS-3100的增加，高温漏液率也逐渐下降，在90℃30天的条件下，随着表面活性剂FS-3100从0ppm增加到200ppm，漏液率从33%下降到0%。

Claims (1)

1.一种碱性电池负极添加剂，其特征在于，所述添加剂为FS-3100含氟非离子型表面活性剂，所述添加剂的含量为0.05-0.8wt%，以电池负极中锌粉的总重量计。
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