[发明专利]一种镍锌二次电池正极

说明书

技术领域

本发明涉及镍锌二次电池技术领域。

背景技术

随着各种电动设备朝着小型化、便携化的方向发展，电池得到了越来越广泛的应用。电池可以分为一次电池和二次电池，一次电池放完电以后无法再充电，只能废弃。二次电池又称为可充电电池，在放完电以后，可以再进行充电，循环使用。所以，在电动工具、电动玩具中，普遍采用二次电池。

镍镉电池是传统上使用得较多的一种二次电池，但镍镉电池因为负极中使用了有毒物质镉，已经有越来越多的国家对镍镉电池的使用进行限制。解决之道就是要寻找镍镉电池的替代品。镍氢电池是其中的一种，但镍氢电池的成本较高。除此之外，镍锌电池渐渐进入人们的视野，镍锌电池中的负极使用锌，代替了以往使用的镉，锌是无毒的，对环境友好。并且，生产镍锌电池可以在很大程度上使用镍镉电池的生产设备，降低生产投入成本。

镍锌电池的电芯由正极、负极以及处于正负极之间的绝缘隔膜组成。正极是在载流体上涂覆正极材料制成。载流体的作用主要在于两个方面，一个方面是提供了正极材料依附的载体，另一个方面是收集正极材料发生电化学反应时产生的电流，起到导电的作用。在传统的生产工艺中，正极的载流体选用发泡镍。发泡镍是在带有大量孔隙的塑料泡沫上镀金属镍而制成的，具有良好的孔隙率与导电性，但随着镍价的上涨，发泡镍的价格也随之上升，导致电池的成本不断增加。另外，镍属于重金属，扩散到环境中以后，也会对环境产生不良影响，所以，寻找价格低廉、环境友好的材料替代发泡镍作为正极载流体成为十分重要的课题。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术中使用发泡镍作为电池正极载流体的不足之处，提供一种新型镍锌电池的正极。

本发明的技术解决方案是：镍锌二次电池正极，由载流体以及涂覆于载流体上的正极材料构成，载流体为石墨纸，或为在基体材料上涂覆石墨、碳黑、碳粉、碳纤维、镍粉、金属粉末或金属纤维中的一种或几种构成，正极材料由活性材料、导电材料、添加剂、粘结剂组成。

石墨纸由作为主体材料的含碳量80％～99.99％WT的碳纤维与作为填充材料的含碳量80％～99.99％WT的碳纤维粉或石墨粉或碳粉或其组合构成。其厚度为0.1mm～0.4mm，抗拉强度为大于等于3MPa，石墨纯度为80％～99.99％。

基体材料为不与电池的电解液发生反应的材料，可以为尼龙、或维尼纶、或聚烯烃、或氟化聚烯烃、或聚酰胺，或上述材料中的一种或几种通过单层或多层复合而成。厚度为0.1mm～0.35mm，抗拉强度为大于等于3MPa。

在基体材料上涂覆石墨等是采用浸涂、喷涂或辊压的方式涂覆。

正极材料中的活性材料为氢氧化镍，重量百分比为60％～80％；添加剂为钴或钴的化合物、锌或锌的氧化物、稀土元素及其化合物，重量百分比为3％～10％。导电材料为石墨、碳黑、碳粉、碳纤维、镍粉、金属粉末或金属纤维中的一种或几种组成，重量百分比为15％～25％。粘结剂为羧甲基纤维素钠(CMC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡胶(SBR)、聚乙烯醇(PVA)中的一种或几种，重量百分比为1％～5％。

本发明与现有技术相比的有益效果是：使用由石墨纸或在基体材料上涂覆石墨等材料构成的载流体作为电池正极的载流体，克服了以往使用发泡镍作为电池正极载流体传统做法的不足之处，可以大大降低镍的使用量，从而大大降低成本，并且减轻了环境污染。

附图说明

图1为本发明的使用石墨纸作为电池电极载流体的电池正极结构示意图；

图2为本发明的使用在基体材料上涂覆石墨等作为电池电极载流体的电池正极结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

本实施例以制造镍锌AA600mAh电池为例，镍锌二次电池正极的载流体采用石墨纸，石墨纸的厚度为0.1mm，抗拉强度为3MPa，石墨纯度为99.9％。

石墨纸由含碳量99.99％WT的碳纤维作为主体材料，用含碳量为99.99％WT的碳纤维粉作为填充材料，进行压制而成。将石墨纸裁切成宽度为38mm的长条状，然后每间隔80mm粘结上极耳，即可作为正极的载流体使用。