CN103151527A - 碱性电池添加剂 - Google Patents

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徐燕玲
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Abstract

本发明提供一种碱性电池添加剂，所述添加剂为可溶性的金属氟化物，电池正极、负极或电解液中含有0.01-5wt%添加剂，分别以电池正极、负极或者电解液的总重量计。本发明在电池正极、负极或电解液中添加了金属氟化物盐作为添加剂，降低电池内阻、析气量，且提高了电池新电性能和高温贮存性能。

Description

碱性电池添加剂
技术领域
本发明涉及一种电池添加剂，具体涉及一种用于碱性电池的添加剂。
背景技术
近几年，数码产品如数码相机、掌上电脑、游戏机、手机等都朝着大屏幕方向迅猛发展，数码产品对电池的恒流和脉冲放电性能提出了更高的要求。综合性能好的电池，如电池内阻小、贮存性能好、析气量小等性能优越的电池越来越被企业所关注。国内外各电池生产企业通过各种途径来提高电池性能，目前较常采用的有原材料的优选、电池内部空间的提高等方法。这些方法能一定程度的提高电池性能，然而由于受原材料工艺的限制以及电池本身容量的有限性，使通过该方法提高电池性能受到了一定程度的限制。
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碱性电池的正极和/或负极、以及电解液中添加了一种用于降低电池内阻、析气量及提高电池新电性能和高温贮存性能的添加剂。
本发明所采用的技术方案是：一种碱性电池添加剂，所述添加剂为可溶性的金属氟化物，电池正极、负极或电解液中含有0.01-5wt%添加剂，分别以电池正极、负极或者电解液的总重量计。
本发明与现有技术相比，具有以下显著有益效果：在电池正极、负极或电解液中添加了金属氟化物盐作为添加剂，降低电池内阻、析气量，且提高了电池新电性能和高温贮存性能。
作为优选，所述可溶性的金属氟化物为氟化钾或氟化钠。
具体实施方式
本发明人经过广泛而深入的研究，发现向碱性电池的正极添加二氧化锰和硫酸钡的烧结物粉末对电池的连放性能、新电及高温储存性能具有意想不到的提高效果。
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。
对照实施例1
碱性电解液中未添加添加剂，电解液中即可溶性氟化钾的溶度为0wt%。
实施例1
将浓度为0.1wt%、0.5wt%、2.0wt%、5.0wt%的可溶性氟化钾添加到碱性电池的负极中，以电池负极的总重量计。
用电池内阻测试仪测试电池的内阻，表1显示了电解液中添加不同含量的氟化钾对电池内阻的影响。当电解液中添加可溶性氟化钾后，电池内阻呈先减小后增加的趋势，当加入量在0.5％时，电池的内阻比原来减小9.0％，本发明碱性电池具有内阻小的特点。
表1添加不同含量的氟化钾对电池内阻的影响
Figure BDA00002673436400021
Figure BDA00002673436400031
用DM2000电池智能自动检测***测量该电极的电性能，分别测量新制得电池的性能和70℃下放置7天的性能，结果如表2和表3所述：
表2添加不同含量的氟化钾电池的新电性能
Figure BDA00002673436400032
表3添加不同含量的氟化钾电池70℃贮存7天后性能的影响
Figure BDA00002673436400033
氟化钾的加入能提高电池的电性能，尤其是脉冲放电性能，当氟化钾的加入量在0.5％时，电池的性能达到最佳；新电1.5W脉冲放电至1.05V提高17.2%，1000mA连放至0.9V提高5.2%，1000mA脉冲放电至0.9V提高4.0%，10Ω间放至0.9V提高3.9%；电池70℃贮存7天后，1.5W脉冲放电至1.05V提高25.3%，1000mA连放至0.9V提高5.2%，1000mA脉冲放电至0.9V提高5.8%，10Ω间放至0.9V提高10.6%。
用DM2000电池智能自动检测***测量该电极的电性能，分别测量新制得电池的新电高压段电性能和70℃下放置7天的高压段电性能，结果如表4和表5所述：
表4添加不同含量的氟化钾电池的新电高压段电性能
Figure BDA00002673436400041
表5添加不同含量的氟化钾电池70℃贮存7天后高压段电性能
Figure BDA00002673436400042
氟化钾的加入能提高电池高压段放电时的放电平台，加入0.5％氟化钾时，新电1.5W脉冲放电至1.20V提高14.7%，1000mA连放至1.10V提高15.2%，1000mA脉冲放电至1.10V提高9.2%，10Ω间放至1.10V提高4.4%；电池70℃贮存7天后，1.5W脉冲放电至1.20V提高4.3%，1000mA连放至1.10V提高12.6%，1000mA脉冲放电至1.10V提高21.6%，10Ω间放至1.10V提高5.4%。
用DM2000电池智能自动检测***测量该电极的电性能，分别测量新制得电池的析气量，结果如表6所述：
表6添加氟化钾对电池析气量的影响
在碱性电池外加电解液中添加氟化钾，可以提高锌表面的析氢过电位，减小电池的析气量，提高电池的防漏性能。
当氟化钾的加入量在0.5％时，电池70℃贮存5天后的析气量比原来减小25.5％；60℃贮存20天后的析气量比原来减小16.7％；电池过放电析气量比原来减小62.4%。
对照实施例2
碱性电解液中未添加添加剂，电解液中即可溶性氟化钠的溶度为0wt%。
实施例2
将浓度为0.1wt%、0.5wt%、2.0wt%、5.0wt%的可溶性氟化钠添加到碱性电池的电解液中，以电池整体电解液浓度计。
用电池内阻测试仪测试电池的内阻，表7显示了电解液中添加不同含量的氟化钾对电池内阻的影响。当电解液中添加可溶性氟化钠后，电池内阻呈先减小后增加的趋势，当加入量在2.0％时，电池的内阻比原来减小6.0％，本发明碱性电池具有内阻小的特点。
表7添加不同含量的氟化钠对电池内阻的影响
Figure BDA00002673436400061
用DM2000电池智能自动检测***测量该电极的电性能，分别测量新制得电池的性能和70℃下放置7天的性能，结果如表8和表9所述：
表8添加不同含量的氟化钠电池的新电性能
Figure BDA00002673436400062
表9添加不同含量的氟化钠电池70℃贮存7天后性能的影响
Figure BDA00002673436400063
Figure BDA00002673436400071
氟化钠的加入能提高电池的电性能，尤其是脉冲放电性能，当氟化钠的加入量在2.0％时，电池的性能达到最佳；新电1.5W脉冲放电至1.05V提高12.7%，1000mA连放至0.9V提高3.2%，1000mA脉冲放电至0.9V提高1.4%，10Ω间放至0.9V提高3.4%；电池70℃贮存7天后，1.5W脉冲放电至1.05V提高15.4%，1000mA连放至0.9V提高3.3%，1000mA脉冲放电至0.9V提高2.1%，10Ω间放至0.9V提高7.4%。
用DM2000电池智能自动检测***测量该电极的电性能，分别测量新制得电池的新电高压段电性能和70℃下放置7天的高压段电性能，结果如表10和表11所述：
表10添加不同含量的氟化钠电池的新电高压段电性能
Figure BDA00002673436400072
表11添加不同含量的氟化钠电池70℃贮存7天后高压段电性能
Figure BDA00002673436400073
氟化钠的加入能提高电池高压段放电时的放电平台，加入2.0％氟化钠时，新电1.5W脉冲放电至1.20V提高10.3%，1000mA连放至1.10V提高10.6%，1000mA脉冲放电至1.10V提高4.2%，10Ω间放至1.10V提高3.2%；电池70℃贮存7天后，1.5W脉冲放电至1.20V提高2.2%，1000mA连放至1.10V提高9.1%，1000mA脉冲放电至1.10V提高14.2%，10Ω间放至1.10V提高3.4%。
用DM2000电池智能自动检测***测量该电极的电性能，分别测量新制得电池的析气量，结果如表12所述：
表12添加氟化钾对电池析气量的影响
Figure BDA00002673436400082
在碱性电池外加电解液中添加氟化钠，可以提高锌表面的析氢过电位，减小电池的析气量，提高电池的防漏性能。
当氟化钠的加入量在2.0％时，电池70℃贮存5天后的析气量比原来减小8.5％；60℃贮存20天后的析气量比原来减小6.3％；电池过放电析气量比原来减小53.8%。
对照实施例3
碱性电池的正极中未加添加剂，即正极中可溶性氟化钾的溶度为0wt%。
实施例3
将浓度为0.1wt%、0.5wt%、2.0wt%、5.0wt%的可溶性氟化钾添加到碱性电池的正极中，以电池正极的总重量计。
用电池内阻测试仪测试电池的内阻，表13显示了电解液中添加不同含量的氟化钾对电池内阻的影响。当电解液中添加可溶性氟化钾后，电池内阻呈先减小后增加的趋势，当加入量在1.5％时，电池的内阻比原来减小11.4％，本发明碱性电池具有内阻小的特点。
表13添加不同含量的氟化钾对电池内阻的影响
用DM2000电池智能自动检测***测量该电极的电性能，分别测量新制得电池的性能和70℃下放置7天的性能，结果如表14和表15所述：
表14添加不同含量的氟化钾电池的新电性能
表15添加不同含量的氟化钾电池70℃贮存7天后性能的影响
Figure BDA00002673436400102
氟化钾的加入能提高电池的电性能，尤其是脉冲放电性能，当氟化钾的加入量在1.5％时，电池的性能达到最佳；新电1.5W脉冲放电至1.05V提高17.0%，1000mA连放至0.9V提高5.3%，1000mA脉冲放电至0.9V提高6.6%，10Ω间放至0.9V提高6.3%；电池70℃贮存7天后，1.5W脉冲放电至1.05V提高28.3%，1000mA连放至0.9V提高5.5%，1000mA脉冲放电至0.9V提高7.6%，10Ω间放至0.9V提高11.9%。
用DM2000电池智能自动检测***测量该电极的电性能，分别测量新制得电池的新电高压段电性能和70℃下放置7天的高压段电性能，结果如表16和表17所述：
表16添加不同含量的氟化钾电池的新电高压段电性能
Figure BDA00002673436400103
Figure BDA00002673436400111
表17添加不同含量的氟化钾电池70℃贮存7天后高压段电性能
Figure BDA00002673436400112
氟化钾的加入能提高电池高压段放电时的放电平台，加入1.5％氟化钾时，新电1.5W脉冲放电至1.20V提高18.2%，1000mA连放至1.10V提高14.6%，1000mA脉冲放电至1.10V提高10.4%，10Ω间放至1.10V提高7.1%；电池70℃贮存7天后，1.5W脉冲放电至1.20V提高6.4%，1000mA连放至1.10V提高15.2%，1000mA脉冲放电至1.10V提高17.6%，10Ω间放至1.10V提高7.1%。
用DM2000电池智能自动检测***测量该电极的电性能，分别测量新制得电池的析气量，结果如表18所述：
表18添加氟化钾对电池析气量的影响
Figure BDA00002673436400113
Figure BDA00002673436400121
在碱性电池正极中添加氟化钾，可以提高锌表面的析氢过电位，减小电池的析气量，提高电池的防漏性能。
当氟化钾的加入量在1.5％时，电池70℃贮存5天后的析气量比原来减小26.9％；60℃贮存20天后的析气量比原来减小27.3％；电池过放电析气量比原来减小64.2%。

Claims (2)

1.一种碱性电池添加剂，其特征在于，所述添加剂为可溶性的金属氟化物，电池正极、负极或电解液中含有0.01-5wt%添加剂，分别以电池正极、负极或者电解液的总重量计。
2.根据权利要求1所述的碱性电池添加剂，其特征在于，所述的可溶性的金属氟化物为氟化钾或氟化钠。
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