[发明专利]一种电池正极和一次电池及它们的制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种电池正极和采用该正极的电池及它们的制备方法，更具体地说是关于一种电池正极和采用该正极的一次电池及它们的制备方法。

背景技术

随着电子工业的快速发展，需要体积小、重量轻、寿命长、能量密度高的电池，作为小型便携式电子产品的能源。不同的电子产品应用对直流电源有着不同的要求。现在常用的一次电池的正极是以二氧化锰作为正极活性物质、负极为锂片。现有的以二氧化锰为正极活性物质的一次电池的缺点是能量密度较低，寿命短。

CN1643715公开了一种用于非水电解液电池的正极及其制备方法和非水电解液电池。所述非水电解液原电池正极的正极活性物质含有二氧化锰，所述二氧化锰颗粒中还分散有至少一种选自氧化钛、氧化铝、氧化锌、氧化铬、氧化锂、氧化镍、氧化铜和氧化铁的金属氧化物。所述金属氧化物的质量为二氧化锰的0.5-4％。该正极是在较大颗粒的二氧化锰中掺杂了小颗粒的金属氧化物，以试图提高电池的能量密度，即质量比容量和放电能力。但是现有的一次电池的能量密度仍然较低，无法满足对一次电池的要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有的一次电池能量密度低、寿命短的缺陷，提供一种具有较高能量密度和较长使用寿命的正极和含该正极的一次电池。本发明的另外一个目的是提供它们的制备方法。

现有技术的以二氧化锰或者二氧化锰掺杂金属氧化物作为正极活性物质制备得到的一次电池的能量密度较低，使用寿命较短，而本发明的发明人发现，在将三氧化二铁和/或四氧化三铁作为正极活性物质制备成正极制备得到的一次电池，具有较高的能量密度和质量比容量，电池的工作电压为0.9伏特。将本发明的一次电池与现有的一次电池比较，本发明的电池具有更高的质量比容量，即每克正极活性物质以相同的放电电流放电，放电的时间更长，因此，使用寿命更长。另外，该正极活性物质的价格更低廉，降低了生产成本，且对环境无污染。

本发明提供了一种一次电池的正极，该正极包括集电体及负载于集电体上的正极材料，所述正极材料包括正极活性物质、导电剂和粘合剂，其中，所述正极活性物质为三氧化二铁和/或四氧化三铁。

本发明提供了一种一次电池正极的制备方法，该方法包括将正极材料负载在集电体上，所述正极材料包括正极活性物质、导电剂和粘合剂，其中，所述正极活性物质为三氧化二铁和/或四氧化三铁。

本发明提供了一种一次电池，该电池包括极芯和非水电解液，所述极芯和非水电解液密封在电池壳体内，所述极芯包括正极、负极及隔膜，其中，所述正极为本发明提供的正极。

本发明提供了一种一次电池的制备方法，该方法包括将正极、负极和隔膜制备成极芯，将得到的极芯和电解液密封在电池壳中，其中，所述正极为本按照发明提供的方法制得。

与现有的一次电池比较，采用本发明提供的正极制备得到的一次电池具有更高的质量比容量、能量密度和更长的使用寿命，且制备正极的正极活性物质的价格低廉，降低了生产成本，且对环境无污染。综合以上优点，本发明提高的一次电池在便携式产品领域具有很好的应用前景。

具体实施方式

按照本发明，所述正极包括集电体及负载于集电体上的正极材料，所述正极材料包括正极活性物质、导电剂和粘合剂，其中，所述正极活性物质为三氧化二铁和/或四氧化三铁。

所述三氧化二铁或四氧化三铁可以商购得到，也可以按照本领域技术人员公知的方法制备得到。当所述正极活性物质为三氧化二铁和四氧化三铁的混合物时，所述三氧化二铁和四氧化三铁的比例没有特别限定，可以任意比例混合。

所述导电剂没有特别限制，可以为本领域常规的正极导电剂，比如ketjen碳黑、乙炔黑、炉黑、碳纤维VGCF、纳米石墨、石墨和导电石墨中的一种或几种，以正极活性物质的重量为基准，所述导电剂的含量为0.5-10重量％，优选为1-5重量％。

所述粘合剂没有特别限定，可以为本领域常规的粘合剂，例如含氟树脂和聚烯烃化合物如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡胶(SBR)以及纤维素基聚合物中的一种或几种；所述纤维素基聚合物可以选自甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素和羟丙基乙基纤维素中的一种或几种。一般来说，根据所用粘合剂种类的不同，以正极活性物质的重量为基准，正极粘合剂的含量为1-8重量％，优选为2-5重量％。

正极集电体可以为一次电池中常规的正极集电体，在本发明的实施方案中使用镍网作为正极集电体。