[01232138]碱性电池锌负极材料制备关键技术

我国是一次性便携电池消费大国,电池产量占世界的一半以上,年产量超百亿支,其中以碱性电池（包括碱性锌锰、碱性空气电池）为主。但是,目前碱性电池的实际比容量不足理论比容量的百分之三十,其主要原因在于碱性电池反应过程中锌负极材料利用率较低,析氢自腐蚀现象严重,造成大量锌资源浪费。因此,抑制锌负极自腐蚀是目前碱性电池行业亟待解决的关键性问题。然而,当前国内外相关企业一般通过三种方式解决这一问题：（1）电解质中添加腐蚀抑制剂、（2）合金代替纯锌负极、（3）锌负极表面修饰法,这三种方法或腐蚀抑制效果较差,或生产成本高昂,或对于电池本身电化学性能负面影响较大,难以有效解决锌负极析氢自腐蚀问题。 针对上述问题,嘉兴学院与浙江长虹飞狮电器工业有限公司产学研合作,共同研发、设计并实施了本项目。取得的成果如下： 1、 提出了基于电流体动力学原理制备孔隙率、厚度可控的抗腐蚀薄膜,用于修饰碱性电池锌负极表面,发明了高效抗腐蚀薄膜的电纺制备技术;明晰了制备过程中控制参数对薄膜孔隙率、厚度的影响机制。 2、 提出了氧化铝抗腐蚀薄膜制备技术,通过两步法（静电纺丝→热处理）实现硝酸铝溶液→氧化铝薄膜的转变,制备成本低廉,抑制效果显著。该技术成功实现产业化,可抑制锌负极材料自腐蚀88.5%以上,用于碱性锌锰电池提高使用寿命1倍以上,用于碱性锌空气电池提高使用寿命2倍以上,提高锌材料利用率60%以上。技术难度大,复杂程度高。 3、 建成了高比容量碱性电池LR6和LR03生产线,年产3500万支以上,技术成熟,自动化程度高,质量稳定,产品一致性好,为提高碱性电池比容量、使用寿命提供了良好的产业示范。 本项目已授权发明专利4项,实用新型专利10项,发表学术论文4篇,获得国家自然科学基金资助1项,已形成完整的自主知识产权体系。2019年全年生产高比容量碱性电池3500万支,产品产值1650万元,销售收入1270万元,经济效益显著。本项目的实施,解决了现有锌碱性电池比容量低、放电时长短、使用寿命短的行业共性难题。攻克了碱性电池中金属负极析氢自腐蚀的难题,提高了锌材料的利用率,减少锌资源浪费,提高企业竞争力,促进了碱性电池负极材料的科技进步。