新一代超高性能非碱性锌-二氧化锰电池的研制_叶敏华.pdf
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1、第 卷第期 年月 电池工业 :新一代超高性能非碱性锌二氧化锰电池的研制叶敏华,徐国鹏(松柏(广东)电池工业有限公司,广东 佛山 )摘要:通过将非碱性锌二氧化锰电池(电池)外形尺寸调整到与碱性锌二氧化锰电池相近,提高电池正极材料中二氧化锰的含量,降低含水率,从而降低电池内阻,获得较大的短路电流值,优化并改造生产线,使得新一代 电池电性能明显增加。关键词:非碱性锌二氧化锰电池;正极材料;外形尺寸;电池内阻;电性能中图分类号:文献标识码:文章编号:(),(),):(),:;引言非碱性锌二氧化锰电池(以下简称 电池)从诞生至今,已有一百多年的历史,其中勒克朗谢电池和氯化锌电池是现在普及的两种体系。尽管
2、 电池在美国和欧洲的使用量已逐渐下降,但因该电池具有价格低、随时可用等特点,在世界范围内仍然是所有一次电池中使用最为广泛的电池体系。第三世界国家有对诸如手电筒照明、袖珍收音机和其他不需要高电流的电池需求,促进了 电池的使用。氯化锌电池以氯化锌为主要电解质,按应用场景可以分为普通型、工业重负载型和超重负载型。一般来说,品位或等级越高,其单位工作时间(分钟)费用越低。电池 等 级 间 的 价 格 差 别 在 ,但电池的性能差别较大,在 ,具体差别取决于 不 同 的 电 池 等 级 和 不 同 的 负 载(应 用 场 景)情况。年设计研发出新一代超高性能 电池,性能较原制品性能提高 。性能提升新一代
3、超高性能 电池是通过以下几个方面实现性能提升的。引用格式:叶敏华,徐国鹏 新一代超高性能非碱性锌二氧化锰电池的研制电池工业,():,():,设计方面尺寸和配件 ()电池 标准尺寸:高度为 ,直径为 。但由于之前人们在设计电池时,过多考虑成本问题,较少考虑电池体积对电池容量的影响,所以电池尺寸多为下限设计。以松柏(广东)电池工业有限公司(以下简称松柏)的 电池为例,高度是 ,直径是 ,高度距 标准尺寸的上限值有 ,直 径距 标准尺寸的上限值有。目前市面上的碱性锌二氧化锰电池(以下简称碱性电池)为了追求高容量,普遍都将电池尺寸调整到 标准的上限,高度做到 ,直径做到 。从尺寸上比较,电池与碱性电池
4、的体积相差。如果把 电池尺寸做到和碱性电池一致,内部结构和配方保持不变,容量也可以提高。通过分析、比较和研究,最终确定新电池的 设 计 尺 寸 高 度 为 左 右,直 径 为 左右。确定电池尺寸后,研究电池内部结构和配件的配合。通过优化顶盖、内塞、锌筒、底片尺寸,总共为电池内部增加的高度、的直径空间,电池的锌筒内腔体积比原来增大约,可以容纳更多的正极活性物质。配方要实现电池容量的提升,除了将电池尺寸加大外,还要从电池的配方方面进行调整,以达到最好的放电性能。通过市场调查,发现 电池最多的使用场景是儿童玩具方面,儿童玩具一般都带有发声和发光功能,甚至还有马达驱动功能,都属于中高电流放电模式。电池
5、改进主要从提高中高电流放电性能入手,除提高二氧化锰的含量外,还可以添加导电剂,降低电池内阻,提高电池内部物质之间的导电性活性物质的利用率。生产线众所周知,若改变电池直径和高度,几乎所有的配件尺寸都需要改变,生产线的各个环节也要随之改变。首先要改变的是锌筒、锌饼的尺寸,锌筒的冲模和冲棒直径均需要加大,切锌筒的刀模也要调整;在装配生产线上,涉及配件增大的工位均需调整配合,其中正极粉成型入壳机最为关键,因为增加容量部分要靠增加正极粉量来实现,正极粉柱增加的直径和高度会直接影响最终电池性能的好坏。正极粉成型入壳机的相关模具,其直径和高度均需按比例加大,并逐一予以配合,如果配合不好,会引起粉柱高度和重量
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