[发明专利]碱锰电池的正极材料、碱锰电池正极和碱锰电池

说明书

技术领域

本发明涉及电化学领域，尤其涉及一种采用二氧化锰与羟基氧化镍作为正极材料的碱锰电池。

背景技术

当前越来越多高耗电便携式电子产品进入市场，如数码相机、电动牙刷、电动剃须刀、闪光灯和遥控电动玩具等。因此，消费者需要选择大功率大容量电池来满足需求。

以数码照相机为例，数码照相机的电池一般都是一次性碱锰原电池，因为与可充镍氢二次电池相比，碱锰原电池具有价格低、储存寿命长的优点。不过碱锰电池也有它的缺点，如脉冲放电能力较差，恒流放电时放电平台过于倾斜。倾斜的放电平台具有一个致命的弱点，它表明在电量比较低的情况下电池的电压已经很低，明显低于开路电位。而数码照相机对电源的电压做了限制以保护设备不会损坏。一旦电池电压低于数码照相机的电压，此时数码照相机便不再工作。尤其是当周围环境的气氛比较低时，此时，如果碱锰电池的荷电状态比较低，加上低温引起的电池大电流放电能力的恶化，导致碱锰电池在荷电状态仍然比较高的情况下就不能再使用了。很多数码照相机使用过的碱锰电池还可以作为其它设备的电源使用，原因就在于此。

一般情况下，数码设备设定的电池电压下限是2.3V。单体碱锰电池恒流放电电压平台倾斜，从1.25V一直到0.95V。电压1.15V对应的电池荷电态高于50％。这意味着，如果两节这样的碱锰电池作为上述数码照相机使用时，只能利用50％的容量。考虑到在数码照相机中的瞬间放电脉冲所需要的动力学因素，一般，当开路电压降到1.2V时，电池作为数码照相机电源使用的可能性就很小了，尤其是环境温度比较低时。大部分情况下，被数码照相机使用过的电池仍然有至少50％的容量。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种具有较好的脉冲放电能力的碱锰电池，以解决现有技术中的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有较好的脉冲放电能力的碱锰电池，通过使用该碱锰电池，增加了碱锰电池作为相机电源时的使用次数。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案；

一种用于碱锰电池的正极材料，其包括主体材料及掺杂材料，所述主体材料为二氧化锰，所述掺杂材料为羟基氧化镍。

一种碱锰电池正极，其包括基体和置于基体表面的涂覆材料，所述涂覆材料包括上述的正极材料、导电材料和粘接剂，在所述涂覆材料的合计量中所述羟基氧化镍所占的质量分数为10％-40％，在所述涂覆材料的合计量中所述二氧化锰所占的质量分数为60％-90％。

一种碱锰电池，其包括上述的碱锰电池正极、负极、设置在正极和负极之间的隔膜和碱性电解质。

优选的，在上述碱锰电池中，在一次脉冲放电开始前，所述正极的组成是二氧化锰与羟基氧化镍，在一次脉冲放电结束后，所述正极的组成是二氧化锰、在脉冲放电期间由羟基氧化镍还原产生的氢氧化镍、由二氧化锰自身还原成的三氧化二锰以及残余的羟基氧化镍。

优选的，在上述碱锰电池中，所述负极材料为锌粉。

从上述技术方案可以看出，本发明实施例的碱锰电池在传统采用二氧化锰材料作为碱锰电池正极材料的基础上，掺入了羟基氧化镍材料，羟基氧化镍的放电动力学速度远远快于二氧化锰材料，因此，本发明实施例公开的碱锰电池具有较好的脉冲放电能力，通过使用该碱锰电池，增加了碱锰电池作为相机电源时的使用次数。

具体实施方式

日常生活中，人们使用的数码设备，如数码照相机，其使用的电池一般都是一次性碱锰原电池，与可充镍氢二次电池相比，碱锰原电池具有价格低、储存寿命长的优点。

传统脉冲输出的特点是大电流、持续时间短，在脉冲放电条件下电池的极化比较大，电压波动大。这种放电输出要求电池的瞬时输出电流能力大，电池极化要小。

传统的碱锰电池的正极采用的是二氧化锰材料，二氧化锰在放电时被还原成三氧化二锰，这个反应的动力学速度比较慢，导致脉冲放电的瞬间电池电压波动很大，如果波动幅度太大，使得脉冲放电瞬间电池电压低于数码照相机所设定的保护电压，一旦电池电压低于数码照相机的保护电压，此时数码照相机便不再工作，最终导致很多数码照相机使用过的碱锰电池电力没有充分利用，造成资源浪费。