[发明专利]一种液体活化锌锰纸电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液体活化锌锰纸电池及其制备方法。

背景技术

锌锰电池具有价廉、使用方法方便的优点，它是日常生活中经常使用的一种电池。而纸电池是近几年发展起来的一种新型电池，它是以纸张为载体的具有柔性薄型的特点，以色列Power paper公司生产的纸电池也是一种由锌和MnO₂构成，采用工业标准印刷技术，将电极材料印刷在纸上，单体纸电池可达到1.5v，这种电池的特点是成本极低，形貌和尺寸灵活，使用方便。Enfucell电池公司也研制了一种纸电池，其组成与结构跟Power paper公司的相似。纸电池目前开始用于微型电子器材，特别是作为“射频识别”（RFID）的电源，有其广阔的应用前景。

锌锰电池由于液相电解质的存在，自放电是难以避免的。所以电池在存储期间其性能会下降，容量会减少。本发明人经过深入的研究采用干式真空储存，临时使用时外加液体使之活化，从而驱动电池工作。这样电池在干燥真空条件下可以长期保存而不变质。并且本发明人发现各种水、体液、饮料和废水都可以作为活化剂，因此本发明的液体活化锌锰纸电池不仅可以长期保存，而且使用非常方便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液体活化锌锰纸电池及其制备方法。

本发明所述的液体活化锌锰纸电池是一种叠层式电池，其结构是锌负极、吸附有电解液的纤维纸、涂有MnO₂活性浆料的浆层纸以及碳素集流体构成的叠层式柔性纸电池。

本发明所述的锌负极是厚0.1mm～0.2mm的锌箔。

本发明所述的纤维纸是快速吸水纸或滤纸。

本发明所述的电解液按ZnCl₂∶NH₄Cl∶CaCl₂=5～30∶5～50∶3~10的质量比配制而成。

本发明所述的MnO₂活性浆料是由MnO₂∶导电剂∶添加剂=80~90∶10~20∶0.1-1.0 的质量比配制成MnO₂ 混合粉料，再将MnO₂ 混合粉料加去离子水调制成MnO₂ 活性浆料。

本发明所述的MnO₂是电解MnO₂、活性MnO₂、纤维MnO₂或者纳米MnO₂ 中的一种或者两种以上。

本发明所述的导电剂是碳纳米管、炭黑或超细石墨粉中的一种或者两种以上。

本发明所述的添加剂是V₂O₅、沸石或者ZnO中的一种或者两种以上。

本发明所述的碳素集流体是石墨膜、炭黑膜或者碳纳米管膜。

本发明所述的一种液体活化锌锰纸电池及其制作方法，其制作步骤是：

（1）电解液的配制。按ZnCl₂∶NH₄Cl∶CaCl₂=5-30∶5-50∶3-10的质量比配制。

（2）纤维纸的处理。将纤维纸浸渍在上述电解液中，沥掉多余的滴液，再置于40-50℃烘干备用。

（3）MnO₂混合粉料的配制。将MnO₂、导电剂和添加剂按80-90∶10-20∶0.1-1.0的质量比混合、球磨得到MnO₂混合粉料。

（4）MnO₂ 活性浆料的配制及其涂覆，称取一定数量的MnO₂混合粉料加去离子水调配成MnO₂活性浆料，然后用刮涂的方法将MnO₂活性浆料刮涂在浆层纸表面，并在40～50摄氏度烘干备用。

（5）液体活化锌锰纸电池的制作。在锌箔负极表面依次叠加吸附有电解液的纤维纸、涂有MnO₂活性浆料的浆层纸和碳素集流体，同时接出正负极引线，最后用塑料膜真空封装。其结构见附图。

本发明所述的液体活化锌锰纸电池的优点：

储存性能优异。由于电池是在干燥真空的条件下保存，因此不存在自放电现象，也就是说本发明的电池可以长期保存而不失效。

柔性薄膜化。由于单体电池其电压为1.5-1.6V，可以为面膜、膏药等提供低电压小电流的电源，叠加组装成双体或者三体电池，其电压为3.0-4.5V，这样可以满足各种小型电子器件的需要。例如双体电池可以设计成一次性薄型手机或摄像机所用电池。