一种含石墨烯的无汞碱性钮扣电池正极粉及其制备方法与流程

1.本发明涉及电池制造技术领域，具体涉及一种含石墨烯的无汞碱性钮扣电池正极粉及其制备方法。


背景技术：

2.电池以其便携性、实用性而深受人们的欢迎，据调查废旧电池内含有大量的重金属以及废酸、废碱等电解质溶液。如果随意丢弃，腐败的电池会破坏水源，侵蚀人类赖以生存的庄稼和土地，我们的生存环境面临着巨大的威胁。如果一颗钮扣电池在地里腐烂，它的有毒物质能使一平方米的土地失去使用价值；扔一颗钮扣电池进水里，它其中所含的有毒物质会造成60万升水体的污染，相当于一个人一生的用水量；废旧电池中含有重金属铅、汞、镉、镍、锌、猛等，其中铅、汞、镉是对人体危害较大的物质。但我国的电池污染现象仍不容乐观。目前我国的大部分废旧电池混入生活垃圾被一并埋入地下，久而久之，经过转化使电池腐烂，重金属溶出，既可能污染地下水体，又可能污染土壤，最终通过各种途径进入人的食物链。生物从环境中摄取的重金属经过食物链的生物放大作用，逐级在教高级的生物中成千上万倍地富集，然后经过食物链进入人的身体，在某些器官中积蓄造成慢性中毒。
3.汞俗称“水银”，是一种常温下为液体的物质，可以阻止电池中阴极金属锌的氧化，这一作法提高了电池的贮存寿命。因此，目前采用的锌做阴极度的电池几乎都有一定量的汞做防腐剂，但是汞和汞的化合都具有神经毒性，对内分泌系统，免疫系统等也有不良影响，它会引发人的口齿不清、步态不稳、四肢麻痹，最后导致全身痉挛，精神失常而死。
4.现有钮扣电池传统的制造方法是在负极活性物质锌中加入汞来防止锌粉和电解液反应及锌粉在电池中自放电产生气体，如果不加入汞，电池会气涨爆炸，这样汞对环境造成了污染。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种含石墨烯的无汞碱性钮扣电池正极粉，使用本发明的正极粉生产的钮扣电池有效抑制了钮扣电池在放电过程中产生气体，具有良好的导电性、吸液性和防爆功能，使钮扣电池实现无汞化，以解决钮扣电池现有技术存在的问题。
6.本发明的另一目的在于提供一种含石墨烯的无汞碱性钮扣电池正极粉的制备方法，该制备方法简单高效，操作控制方便，生产的产品质量高，成本低，便于工业化生产。
7.本发明的目的通过下述技术方案实现：一种含石墨烯的无汞碱性钮扣电池正极粉，所述正极粉由二氧化锰混合物和石墨烯电解液混合搅拌而成。
8.优选的，所述二氧化锰混合物包括如下重量份的原料：无汞电解二氧化锰69-81份、石墨13-20份、高锰酸钾3-6份和烟黑1-5份；
9.优选的，所述石墨烯电解液包括如下重量份的原料：氢氧化钾41-50份、氧化锌7-8份、石墨烯0.1-4.9份和纯水37.1-51.9份。
10.本发明中的正极粉由二氧化锰混合物和石墨烯电解液混合而成，二氧化锰混合物由无汞电解二氧化锰、石墨、高锰酸钾、烟黑组成，石墨烯电解液由于加入了石墨烯，改变了传统工艺，增强了导电性，在钮扣电池放电过程中起到良好的导电作用，并抑制钮扣电池放电和存储过程产生气体，有效地催进钮扣电池无汞化的进行，改良了无汞钮扣电池在放电过程中产生气体发生爆炸的风险，使无汞钮扣电池在使用过程中更加安全可靠，由于电池没有添加汞，进而减少汞对于环境的污染；其中，石墨烯电解液中石墨烯的加入可以很好地降低正极极片的电阻，同时提高活性物质用量，不同放电模式下的电池放电性能均有提升，尤其是大电流放电性能。
11.更优选的，所述二氧化锰混合物包括如下重量份的原料：无汞电解二氧化锰69-80份、石墨15-20份、高锰酸钾3-6份和烟黑2-5份。
12.更优选的，所述石墨烯电解液包括如下重量份的原料：氢氧化钾45-50份、氧化锌7-8份、石墨烯3-4.9份和纯水44-51.9份。
13.更优选的，所述二氧化锰混合物包括如下重量份的原料：无汞电解二氧化锰80份、石墨15份、高锰酸钾3份和烟黑2份。
14.更优选的，所述石墨烯电解液包括如下重量份的原料：氢氧化钾45份、氧化锌8份、石墨烯3份和纯水44份。
15.本发明还提了一种含石墨烯的无汞碱性钮扣电池正极粉的制备方法，包括如下步骤：
16.s1、按照重量份称取原料，备用；
17.s2、将无汞电解二氧化锰、石墨、高锰酸钾和烟黑放入混粉机的搅拌槽内，搅拌混合30-40min，得到二氧化锰混合物，备用；
18.s3、将纯水加入配电解液槽内，然后将氢氧化钾在搅拌的状态下加入配电解液槽内，让其溶解，混合均匀，再在搅拌状态下分别将氧化锌和石墨烯加入配电解液槽内让其溶解，待其溶液冷却到常温后，用纯水将溶液中氢氧根离子调至35-45％，得石墨烯电解液，备用；
19.s4、将重量为二氧化锰混合物重量的5-10％的石墨烯电解液缓慢加入步骤s2中的搅拌槽内与二氧化锰混合物混合，搅拌40-50min，得到正极粉。
20.本发明中的正极粉通过采用上述方法制得，而利用上述方法制得的正极粉用于生产的钮扣电池有效抑制了钮扣电池在放电过程中产生气体，使钮扣电池实现无汞化，以解决钮扣电池现有技术存在的问题。
21.本发明的有益效果在于：本发明的正极粉由二氧化锰混合物和石墨烯电解液混合而成，二氧化锰混合物由无汞电解二氧化锰、石墨、高锰酸钾、烟黑组成，石墨烯电解液由于加入了石墨烯，改变了传统工艺，增强了导电性，在钮扣电池放电过程中起到良好的导电作用，并抑制钮扣电池放电和存储过程产生气体，有效地催进钮扣电池无汞化的进行，改良了无汞钮扣电池在放电过程中产生气体发生爆炸的风险，使无汞钮扣电池在使用过程中更加安全可靠，由于电池没有添加汞，进而减少汞对于环境的污染。
具体实施方式
22.为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实
施方式提及的内容并非对本发明的限定。
23.实施例1
24.一种含石墨烯的无汞碱性钮扣电池正极粉，所述正极粉由二氧化锰混合物和石墨烯电解液混合搅拌而成。
25.所述二氧化锰混合物包括如下原料：无汞电解二氧化锰、石墨、高锰酸钾和烟黑；
26.所述石墨烯电解液包括如下原料：氢氧化钾、氧化锌、石墨烯和纯水。
27.所述含石墨烯的无汞碱性钮扣电池正极粉通过如下步骤制备而成：
28.s1、称取原料，备用；
29.s2、将80kg无汞电解二氧化锰、15kg石墨、3kg高锰酸钾和2kg烟黑放入混粉机的搅拌槽内，搅拌混合30min，得到二氧化锰混合物，备用；
30.s3、将44kg纯水加入配电解液槽内，然后将45kg氢氧化钾在搅拌的状态下加入配电解液槽内，让其溶解，混合均匀，再在搅拌状态下分别将8kg氧化锌和3kg石墨烯加入配电解液槽内让其溶解，待其溶液冷却到常温后，用纯水将溶液中氢氧根离子调至40％，得石墨烯电解液，备用；
31.s4、取8kg步骤s3中制得石墨烯电解液缓慢加入步骤s2中的搅拌槽内与二氧化锰混合物混合，搅拌45min，得到正极粉。
32.实施例2
33.一种含石墨烯的无汞碱性钮扣电池正极粉，所述正极粉由二氧化锰混合物和石墨烯电解液混合搅拌而成。
34.所述二氧化锰混合物包括如下原料：无汞电解二氧化锰、石墨、高锰酸钾和烟黑；
35.所述石墨烯电解液包括如下原料：氢氧化钾、氧化锌、石墨烯和纯水。
36.所述含石墨烯的无汞碱性钮扣电池正极粉通过如下步骤制备而成：
37.s1、称取原料，备用；
38.s2、将78kg无汞电解二氧化锰、14kg石墨、4kg高锰酸钾和4kg烟黑放入混粉机的搅拌槽内，搅拌混合35min，得到二氧化锰混合物，备用；
39.s3、将40kg纯水加入配电解液槽内，然后将50kg氢氧化钾在搅拌的状态下加入配电解液槽内，让其溶解，混合均匀，再在搅拌状态下分别将7kg氧化锌和3kg石墨烯加入配电解液槽内让其溶解，待其溶液冷却到常温后，用纯水将溶液中氢氧根离子调至40％，得石墨烯电解液，备用；
40.s4、取7kg步骤s3中制得石墨烯电解液缓慢加入步骤s2中的搅拌槽内与二氧化锰混合物混合，搅拌45min，得到正极粉。
41.实施例3
42.一种含石墨烯的无汞碱性钮扣电池正极粉，所述正极粉由二氧化锰混合物和石墨烯电解液混合搅拌而成。
43.所述二氧化锰混合物包括如下原料：无汞电解二氧化锰、石墨、高锰酸钾和烟黑；
44.所述石墨烯电解液包括如下原料：氢氧化钾、氧化锌、石墨烯和纯水。
45.所述含石墨烯的无汞碱性钮扣电池正极粉通过如下步骤制备而成：
46.s1、称取原料，备用；
47.s2、将81kg无汞电解二氧化锰、13.8kg石墨、3.8kg高锰酸钾和1.4kg烟黑放入混粉
机的搅拌槽内，搅拌混合33min，得到二氧化锰混合物，备用；
48.s3、将42kg纯水加入配电解液槽内，然后将47kg氢氧化钾在搅拌的状态下加入配电解液槽内，让其溶解，混合均匀，再在搅拌状态下分别将7.5kg氧化锌和3.5kg石墨烯加入配电解液槽内让其溶解，待其溶液冷却到常温后，用纯水将溶液中氢氧根离子调至40％，得石墨烯电解液，备用；
49.s4、取6.5kg步骤s3中制得石墨烯电解液缓慢加入步骤s2中的搅拌槽内与二氧化锰混合物混合，搅拌42min，得到正极粉。
50.实施例4
51.一种含石墨烯的无汞碱性钮扣电池正极粉，所述正极粉由二氧化锰混合物和石墨烯电解液混合搅拌而成。
52.所述二氧化锰混合物包括如下原料：无汞电解二氧化锰、石墨、高锰酸钾和烟黑；所述石墨烯电解液包括如下原料：氢氧化钾、氧化锌、石墨烯和纯水。
53.所述含石墨烯的无汞碱性钮扣电池正极粉通过如下步骤制备而成：
54.s1、称取原料，备用；
55.s2、将76kg无汞电解二氧化锰、16kg石墨、4kg高锰酸钾和4kg烟黑放入混粉机的搅拌槽内，搅拌混合37min，得到二氧化锰混合物，备用；
56.s3、将39kg纯水加入配电解液槽内，然后将49kg氢氧化钾在搅拌的状态下加入配电解液槽内，让其溶解，混合均匀，再在搅拌状态下分别将8kg氧化锌和4kg石墨烯加入配电解液槽内让其溶解，待其溶液冷却到常温后，用纯水将溶液中氢氧根离子调至40％，得石墨烯电解液，备用；
57.s4、取7kg步骤s3中制得石墨烯电解液缓慢加入步骤s2中的搅拌槽内与二氧化锰混合物混合，搅拌48min，得到正极粉。
58.对采用实施例1的正极粉的钮扣电池(型号：lr44h)性能进行测试，结果如表1所示：
59.表1
[0060][0061]
由表1可知，添加本发明实施例1的正极粉的钮扣电池无漏液现象，且放电性能显著提升。
[0062]
对含有本发明实施例1正极粉的钮扣电池进行重金属测试结果(检测机构为通标标准技术服务有限公司，sgs测试报告：no.canec1826470402)如表2所示：
[0063]
表2
[0064]
测试项目隔(cd)铅(pb)汞(hg)限值0.0020-0.0005单位％(w/w)％(w/w)％(w/w)mdl0.00100.00100.0001
测试结果未检出未检出未检出
[0065]
测试结论为：本实施例1的含石墨烯的无汞碱性钮扣电池正极粉的钮扣电池的测试结果不超过欧盟电池指令2006/66ec及其第4章的修订指令2013/56/eu中提及的限量。
[0066]
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种含石墨烯的无汞碱性钮扣电池正极粉，其特征在于：所述正极粉由二氧化锰混合物和石墨烯电解液混合搅拌而成。2.根据权利要求1所述的一种含石墨烯的无汞碱性钮扣电池正极粉，其特征在于：所述二氧化锰混合物包括如下重量份的原料：无汞电解二氧化锰69-81份、石墨13-20份、高锰酸钾3-6份和烟黑1-5份；所述石墨烯电解液包括如下重量份的原料：氢氧化钾41-50份、氧化锌7-8份、石墨烯0.1-4.9份和纯水37.1-51.9份。3.根据权利要求2所述的一种含石墨烯的无汞碱性钮扣电池正极粉，其特征在于：所述二氧化锰混合物包括如下重量份的原料：无汞电解二氧化锰69-80份、石墨15-20份、高锰酸钾3-6份和烟黑2-5份。4.根据权利要求2所述的一种含石墨烯的无汞碱性钮扣电池正极粉，其特征在于：所述石墨烯电解液包括如下重量份的原料：氢氧化钾45-50份、氧化锌7-8份、石墨烯3-4.9份和纯水44-51.9份。5.根据权利要求2所述的一种含石墨烯的无汞碱性钮扣电池正极粉，其特征在于：所述二氧化锰混合物包括如下重量份的原料：无汞电解二氧化锰80份、石墨15份、高锰酸钾3份和烟黑2份。6.根据权利要求2所述的一种含石墨烯的无汞碱性钮扣电池正极粉，其特征在于：所述石墨烯电解液包括如下重量份的原料：氢氧化钾45份、氧化锌8份、石墨烯3份和纯水44份。7.一种如权利要求2-6任一项所述含石墨烯的无汞碱性钮扣电池正极粉的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：s1、按照重量份称取原料，备用；s2、将无汞电解二氧化锰、石墨、高锰酸钾和烟黑放入混粉机的搅拌槽内，搅拌混合30-40min，得到二氧化锰混合物，备用；s3、将纯水加入配电解液槽内，然后将氢氧化钾在搅拌的状态下加入配电解液槽内，让其溶解，混合均匀，再在搅拌状态下分别将氧化锌和石墨烯加入配电解液槽内让其溶解，待其溶液冷却到常温后，用纯水将溶液中氢氧根离子调至35-45％，得石墨烯电解液，备用；s4、将重量为二氧化锰混合物重量的5-10％的石墨烯电解液缓慢加入步骤s2中的搅拌槽内与二氧化锰混合物混合，搅拌40-50min，得到正极粉。

技术总结
本发明涉及电池制造技术领域，具体涉及一种含石墨烯的无汞碱性钮扣电池正极粉及其制备方法，所述正极粉由二氧化锰混合物和石墨烯电解液混合搅拌而成；所述二氧化锰混合物包括如下重量份的原料：无汞电解二氧化锰69-81份、石墨13-20份、高锰酸钾3-6份和烟黑1-5份；所述石墨烯电解液包括如下重量份的原料：氢氧化钾41-50份、氧化锌7-8份、石墨烯0.1-4.9份和纯水37.1-51.9份。本发明的目的在于提供一种含石墨烯的无汞碱性钮扣电池正极粉，使用本发明的正极粉生产的钮扣电池有效抑制了钮扣电池在放电过程中产生气体，使钮扣电池实现无汞化，以解决钮扣电池现有技术存在的问题。以解决钮扣电池现有技术存在的问题。


技术研发人员：黄理博
受保护的技术使用者：东莞市天球实业有限公司
技术研发日：2023.07.24
技术公布日：2023/9/20