鋅高鐵酸鹽堿性電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于一種電池，特別是高鐵堿性電池。
【背景技術(shù)】
[0002]高鐵作為電池的正極材料時(shí)，該電極反應(yīng)為三電子反應(yīng)，電池的電勢(shì)以及能量都比傳統(tǒng)的鋅錳電池高。而且這種材料價(jià)格低廉對(duì)環(huán)境無污染，因此受到電化學(xué)界的廣泛注
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[0003]高鐵酸鹽物質(zhì)在電池反應(yīng)中可以得到3個(gè)電子，所以有相對(duì)較高的容量。高鐵酸鋰的理論容量高達(dá)601Ah/kg。高鐵酸鋇的理論容量也有313Ah/kg。而M 1102的容量為308Ah/kgo以高鐵酸鹽為正極材料取代商業(yè)鋅錳電池中的MnO2即可組成高鐵一次電池。其電池反應(yīng)為:
[0004]MFe04+3/2Zn — l/2Fe203+l/2Zn0+Mzn02
[0005]在高鐵電池中，可作為電池負(fù)極的材料也很多，包括鋅、鋁、鐵、鎘和鎂等。
[0006]目如國(guó)內(nèi)外研究的鐵電池有尚鐵和裡鐵兩種，尚鐵電池是以合成穩(wěn)定的尚鐵酸鹽(K2FeO4, 8&?604等)，可作為高鐵電池的正極材料來制作能量密度大、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、綠色無污染。高鐵酸鹽放電后的產(chǎn)物為FeOOH或Fe2O3-H2O,無毒無污染，對(duì)環(huán)境友好。不需要回收。由于高鐵酸鹽導(dǎo)電性能特點(diǎn)，現(xiàn)有技術(shù)的高鐵電池還存在不夠成熟的不足，尚未廣泛生產(chǎn)應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，以及高鐵電池的正極材料，而高鐵酸鹽的可溶性比較差，其高鐵酸鹽為正極材料的化學(xué)電源的水溶液體系只能是濃的強(qiáng)堿水溶液的特性；提出一種鋅高鐵酸鹽堿性電池。
[0008]本發(fā)明的鋅高鐵酸鹽堿性電池，包括外殼、正極材料、負(fù)極材料、堿性電解液以及置于正負(fù)極之間的隔膜；負(fù)極材料為鋅負(fù)極，電解液為6-9mol/L的NaOH或KOH水溶液，其正極材料和電解液組成以重量百分比計(jì):電解液:6-9mol/L的NaOH或KOH水溶液為10-15%，正極材料為85-90%，輔助材料粘合劑為0-3% ;其特征在于:所述正極材料以重量百分比計(jì)，由95-99.5%的高鐵酸鹽與0.5-5%的超導(dǎo)體B1-Sr-Ca-Cu-O化合物構(gòu)成。
[0009]所述高鐵酸鹽可選用常規(guī)K2Fe04、常規(guī)BaFe04、常規(guī)K2FeO4和常規(guī)BaFeO 4的高鐵酸鹽混合物、常規(guī)高鐵酸鹽和納米高鐵酸鹽的混合物的其中之一；所述常規(guī)高鐵酸鹽和納米高鐵酸鹽混合物，其中納米高鐵酸鹽為BaFeO4S K2FeO4S BaFeOjP K2FeOjg合物的納米材料之一。
[0010]所述超導(dǎo)體B1-Sr-Ca-Cu-O化合物為納米級(jí)物料。
[0011]所述鋅負(fù)極為現(xiàn)有技術(shù)堿性電池的鋅負(fù)極配方和材料。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:開路電壓在1.6V-1.65V，工作電壓在1.2V-1.5V，比現(xiàn)有技術(shù)的一次電池高0.1-0.15V，而且放電平穩(wěn)、無污染、安全、性能優(yōu)良， 85%以上的放電時(shí)間在1.2-1.5V。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0014]圖1——電池結(jié)構(gòu)示意圖
[0015]圖2——電池制造工藝流程圖
[0016]圖中:金屬頂帽(I)，塑料套筒(2)，負(fù)極(3)，鋼殼(4)，金屬外套(5)，隔離層(6)，正極材料環(huán)(7)，負(fù)極集流拄(8)，塑料底(9)，金屬底蓋絕緣墊圈(10)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明的鋅高鐵酸鹽堿性電池，可采用現(xiàn)有技術(shù)的原料、產(chǎn)品進(jìn)行制造。
[0018]本發(fā)明的鋅高鐵酸鹽堿性電池，其電池結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)的一樣，如圖1所示，由金屬頂帽(I)，塑料套筒(2)，負(fù)極(3)，鋼殼(4)，金屬外套(5)，隔離層(6)，正極材料環(huán)(7)，負(fù)極集流拄(8)，塑料底(9)，金屬底蓋絕緣墊圈(10)組合構(gòu)成。
[0019]本發(fā)明的鋅高鐵酸鹽堿性電池，其電池制造工藝流程與現(xiàn)有技術(shù)的一樣，如圖2 (工藝流程圖)所示。
[0020]工藝流程中，正極材料混合用的NaOH或KOH水溶液量，可按現(xiàn)有技術(shù)的一般比例規(guī)程進(jìn)行，無須特別控制，也可按配方中總量NaOH或KOH水溶液計(jì)，取10-25%加入；負(fù)極材料材料混合用NaOH或KOH水溶液量，可按現(xiàn)有技術(shù)的一般比例規(guī)程進(jìn)行，無須特別控制，也可按配方中總量NaOH或KOH水溶液計(jì)，取5_20 %加入。剩余NaOH或KOH水溶液用于組裝時(shí)加入。輔助材料粘合劑可為現(xiàn)有技術(shù)的常用的淀粉類、CMC，聚乙烯醇等，可根據(jù)需要以控制在0-3%以內(nèi)為佳。
[0021]鋅負(fù)極采用現(xiàn)有技術(shù)的堿性電池鋅負(fù)極配方和材料。
[0022]正極材料，以重量百分比計(jì)，由95-99.5 %的高鐵酸鹽與0.5_5%的超導(dǎo)體B1-Sr-Ca-Cu-O化合物經(jīng)球磨混合獲得。其高鐵酸鹽可選用常規(guī)K2FeO4、常規(guī)BaFeO4、常規(guī)K2FeO4和常規(guī)BaFeO 4的高鐵酸鹽混合物、常規(guī)高鐵酸鹽和納米高鐵酸鹽的混合物的其中之一；所述常規(guī)高鐵酸鹽和納米高鐵酸鹽混合物，其中納米高鐵酸鹽為BaFeO4S K 2Fe04SBaFeOjP K丨604混合物之一的納米材料。
[0023]本發(fā)明的鋅高鐵酸鹽堿性電池，按現(xiàn)有技術(shù)的方法進(jìn)行放電試驗(yàn)，其放電結(jié)果，開路電壓在1.6V-1.65V，工作電壓在1.2V-1.5V，放電平坦，85 %以上的放電時(shí)間在1.2-1.5V。
[0024](注:本發(fā)明的高鐵酸鹽堿性電池，所述超導(dǎo)體B1-Sr-Ca-Cu-O化合物，是選用該種材料而已，電池為常溫下工作，與其超導(dǎo)性能沒有什么關(guān)系，不涉及超導(dǎo)和超導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用。)
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鋅高鐵酸鹽堿性電池，包括外殼、正極材料、負(fù)極材料、堿性電解液以及置于正負(fù)極之間的隔膜；負(fù)極材料為鋅負(fù)極，電解液為6-9mol/L的NaOH或KOH水溶液，其正極材料和電解液組成以重量百分比計(jì):電解液:6-9mol/L的NaOH或KOH水溶液為10_15%，正極材料為85-90%，輔助材料粘合劑為0-3% ;其特征在于:所述正極材料以重量百分比計(jì)，由95-99.5%的高鐵酸鹽與0.5-5%的超導(dǎo)體B1-Sr-Ca-Cu-O化合物構(gòu)成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋅高鐵酸鹽堿性電池，其特征在于:所述高鐵酸鹽為常規(guī)高鐵酸鹽和納米高鐵酸鹽的混合物。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋅高鐵酸鹽堿性電池，其特征在于:所述超導(dǎo)體B1-Sr-Ca-Cu-O化合物為納米物料。
【專利摘要】本發(fā)明的鋅高鐵酸鹽堿性電池，是根據(jù)高鐵電池的正極材料的化學(xué)電源的水溶液體系只能是濃的強(qiáng)堿水溶液的特性提出的；其包括外殼、正極、負(fù)極、堿性電解液以及置于正負(fù)極之間的隔膜；負(fù)極材料為鋅負(fù)極，正極材料為高鐵酸鹽，電解液為NaOH或KOH水溶液，其正極材料和電解液組成：NaOH或KOH水溶液電解液為10-15％，高鐵酸鹽與Bi-Sr-Ca-Cu-O化合物構(gòu)成的正極材料為85-90％；其構(gòu)成的電池開路電壓在1.6V-1.65V，工作電壓在1.2V-1.5V，比現(xiàn)有技術(shù)的一次電池高0.1-0.15V，而且放電平穩(wěn)、無污染、安全、性能優(yōu)良，85％以上的放電時(shí)間在1.2-1.5V。
【IPC分類】H01M4/52
【公開號(hào)】CN105070909
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510497159
【發(fā)明人】張雅靜, 李先蘭
【申請(qǐng)人】張雅靜
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2010年10月6日
【公告號(hào)】CN101986454A, CN101986454B