纳米氧化铟粉体的制备及其在碱性锌锰电池中的应用

　　纳米氧化铟粉体的制备及其在碱性锌锰电池中的应用3长永红陈明飞彭天剑。中南大学粉末冶金国家重点实验室，湖南长沙410083 2.湖南科源科技实业有限公司湖南长沙410005）明：制备的氧化铟粉体为纯度高、分散性好的纳米级超细粉体，同时具有良好的抑制气体产生的作用，可以作为碱性锌锰电池中的代汞缓蚀剂。

　　中图分类法：TM911. 1前言为保护生态环境，近几年世界上许多国家相继立法限制含汞电池的生产和销售。实现电池无汞化，已成为全世界电池界的重要议题。目前，美、曰、英、法等发达国家市场的碱性锌锰电池已全部实现无汞化。我国也由中央九部委联合发布了“关于限制电池产品汞含量的规定”3.因此在我国，开发无汞电池，特别是寻找合适的代汞缓蚀剂对我国电池产品与国际市场接轨，参与国际市场竟争具有十分重要的意义。汞在碱锰电池中的作用是多方面的。它不仅提高氨在锌表面的析出电位，抑制氨气的产生，从而减缓锌的腐蚀-5；而且对锌和电池的其它性能也产生很大影响。由于汞的作用是多方面的因此，代汞就不是一件容易的事。目前主要采用在高纯锌中添加其它微量金属元素或者把金属威化合物）添加在电解液中，通过置换反应沉淀于锌表面，来改变其表面性能的方法。在锌的析氨过程中部分放电电池的析氨程度更为剧烈。金属铟具有减缓部分放电电池析氨的能力，且能提高电池的放电容量，因此3作为首选缓蚀剂得到广泛应用。本研究用共沸蒸馏法制音了纳米级超细In23粉体，并从物理化学性能和缓蚀效果两方面研究了其作为代汞缓蚀剂的可行性。

　　2实验方法2.1氧化铟粉体的制音采用共沸蒸馏法制音氧化铟粉体的工艺如下：首先，将纯铟与盐酸溶液混合制成铟盐溶液，再把浓氨水溶液加入不断搅拌的铟盐溶液中共沉淀得到氨氧化表3氧化铟粉体的电化学性能实验铟胶体前驱物。沉淀芫全以后，胶体用蒸馏水不断洗涤直到用AgNO溶液检测不出C1.然后将胶体在强力搅拌下与正丁醇混合，混合液进行共沸蒸馏处理。

　　蒸馏后的胶体在烘箱中干燥后，在7004~8004锻烧最后得到非常疏松的粉体。

　　2.2氧化铟粉体的特性观察制备的粉体在H-800透射电子显微镜上观察形貌和分布，在PS-6真空型电感耦合等离子原子发射光谱仪上进行纯度测定。用氮吸收法测定粉体的比表面积。

　　2.3粉体的电化学性能采用手工自制锌膏和进口氧化铟粉体样进行电化学性能和析气量的测试比较。自制锌膏的方法如下：首先把凝胶剂和电液混合形成膏状电液；同时，把Zl合金粉和氧化铟缓蚀剂在螺条混合器中干混，以防止粒径变化，搅拌一定时间后，将混合干粉加入膏状电液中搅拌形成锌膏。然后将锌膏组装成电池，进行电性能和析气量的测试。

　　3结果与讨论3.1氧化铟粉体的物理化学性能由于金属铟的加入是通过把In2O3粉体分散与锌粉或电解液中，通过置换沉积在锌粒和集流体的表面，来降低锌和集流体的活性，从而起到减缓锌腐蚀的作用因此要求所加Im3粉体具有高纯度颗粒不能代入有害杂质元素颗粒尺寸要细小且分布均匀要具有足够的表面积来提高置换的活性；同时还要不易结团，以便于均匀分散在锌粒或电解液中。从粉体的低倍形貌观察喔la）可见，所制粉体分布均匀，未见明显团聚现象；高倍形貌观察喔2a廉明，粉体呈均一的四方形状，尺寸细小，在10-30nm具有明显的均一结晶形态。

　　用ICP等离子光谱对氧化铟粉体的杂质含量进行了分析结果见表1显示杂质元素的含量均小于10PPM，即氧化铟的纯度超过99.9%，远远超到了国内厂家96%的技术要求。比表面积的测试结果同国外同类产品比较见表3）有较大幅度的提高，也说明所制粉体的粒度非常细小，达到了国外H先进水平。从以上分析结果来看，共沸蒸馏法制音的氧化铟粉体具有纯度高、粒径小、分布窄、比表面积大等特点，芫全符合作为碱性电池中代汞缓蚀剂的物理要求。

　　表1氧化铟粉体的杂质元素含量元素S含量10表2氧化铟粉体的比表面积测试结果样品自制样进口样A进口样B 3.2氧化铟粉体的电化学性能目前，国产无汞碱锰电池的质量与国外先进水平产品比较，还有较大差距，突出表现在贮存性能方面，一是下降率大，二是爬碱率高宋文顺等结果表明，本研究所制氧化铟粉体作为缓蚀剂，对提高电池电性能和抑制气体产生的作用是明显的，电性能指标已经与进口氧化铟粉体样相当（见表3），达到了标准电池要求御符合QB1892 -94规定之电池）而在析气量方面，短期测试6、9天结果见表4），自制氧化铟粉体样和进口氧化铟粉体样基本相当长期测试伴年）结果（见表5）表明，自制氧化铟粉体样析气效果优于进口氧化铟粉体样。这与氧化铟粉体的粒径细小有关。因为锌粉气体的析出取决于锌粉颗粒的有效表面积。当粒径极细小的氧化铟粉体分布在Zn颗粒表面时，就相当于大大增加了锌粉的颗粒有效表面积，减少了锌粉气体的析出。这也与实验中自制氧化铟粉体的比表面积远远大于进口氧化铟粉体的比表面积的结果相符，因此自制氧化铟粉体样的析气量会较进口氧化铟粉体样弗蒸馏法制音的氧化铟粉体为纯度高、分散米级超细粉体。

　　畜的氧化铟粉体具有良好的抑制气体产生弗蒸馏法制音的氧化铟粉体可用作碱性电缓蚀剂。

　　I.电池工业，1996，6