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无汞碱性Zn/MnO2电池以其电极材料资源丰富;污染小对环境友好;有较宽的工作温度范围:自放电率低,贮存寿命长;中低电流条件下放电性能优良;性价比高等突出优点,已成为一次性电池中的主导产品。然而近年来,随着科学技术和经济的发展,各种便携式数字化的电子产品(如数码相机、CD及PDA)以及电动玩具不断涌现,这些产品使用时均需大电流(500-1200mA)驱动。而市售无汞碱锰电池在大电流下工作时,普遍存在负荷电压下降快,输出容量低等缺点。因此,提高无汞碱性Zn/MnO2电池的大电流放电性能已成为当前电池市场竞争的一个热点。 碱性Zn/MnO2电池要适应大电流放电的需要,必须降低电池的欧姆电阻和放电时产生的极化。既要有良好的电子传输功能,又要有通畅的离子扩散迁移通道。因此在电池材料的选择、电极的配方加工工艺等方面均需进行重新设计调整。针对高功率碱锰电池的放电特点,本论文工作主要对碱锰电池正极配方及混料工艺;以及适用于变形正极并可现场喷涂的聚合物隔膜进行了研究。主要研究的内容和结果如下: 1.针对目前碱锰电池存在的正极环电子电阻大,高功率放电时极化严重的问题,我们采用了正交法选定了对大电流放电性能影响显著的组分;筛选出能明显改善大电流放电性能的添加剂,并分别确定了各组分及添加剂含量的变化范围:在它们含量的变化范围内设定几个位级,进行正交搭配实验优选出最佳的正极配方;同时又采用了球磨的混料工艺。SEM实验表明,通过球磨这一“机械化学”法使半导体性质的MnO2表明包覆一层导电性能优良的石墨,提高了正极的导电性能;电阻测试结果显示,实验配方的正极环轴向电阻率为0.394Ω·cm较市售电池的0.545Ω·cm减小了近30%;粉末微电极实验证实,实验配方较市售电池的正极粉料反应活性明显提高,极化减小。由实验配方组装的AA型电池,在1000mA恒流放电时,容量达到1188.0mAh(终止电压0.9V)较市售电池的672.0mAh提高77.0%,而且中高压段容量也明显提高;MnO2的利用率达到39.5%,较一般碱锰电池MnO2的利用率25.0%提高近15.0%. 2.针对大电流放电条件下,正极区的极化严重制约电性能提高这一问题,