[发明专利]一次性碱性电池的电极材料

说明书

技术领域

本发明属于电池领域，特别是指一次性碱性电池的电极材料。

背景技术

一次性碱性电池包括有阳极、阴极、阳极和阴极之间有电解质可渗透的隔板、以及碱性电解质。阳极包括阳极活性材料，现主要是锌或锌合金颗粒和常规的胶凝剂，胶凝剂用来将锌颗粒固定在悬浮液中，以使锌粒能互相接触，将阳极集电器插入胶凝的锌极中，碱性电解质典型的是氢氧化钾的水溶液，也可以是氢氧化钠或氢氧化锂水溶液，阴极包括阴极活性材料，其包含二氧化锰或羟基氧化镍或它们的混合物以及导电添加剂如石墨等。

现一次性碱性电池受商业型号的限制，其电池内的容量是固定的，为了增加电池容量即电池的使用寿命或电池的较高功率消耗以适应一些高功率用电器的需要，一般采用增加电极活性材料的界面表面积以及在电池中增加活性材料的方式来实现，这些一般是通过增加活性材料的密度的方式，而在活性材料的密度达到一定程度后，因密度增加导致在放电过程中电化学反应速率降低，从而不能满足高功率的需要。

现主要使用的锌锰一次性碱性电池的另一个问题是电池在特性上具有倾斜的电压特征，也就是说，电池在放电时平均运行电压逐渐降低，当电池以较高功率消耗时，电压的降低速度显著，因此锌锰电池在高功率下获得的实际电池容量小于低功率消耗时的电池容量，因此现锌锰电池不适用于高功率消耗的用电器比如相机等方面。为了实现能够在高功率下使用的一次性碱性电池，现主要采用的是以羟基氧化镍为阴极活性材料的碱性电池，或是采用羟基氧化镍和二氧化锰按重量比1∶1的比例来作阴极活性材料的方法来生产一次性碱性电池，但羟基氧化镍同二氧化锰相比的成本要高的多。

对于现有一次性碱性电池在使用后进行分析，不论是采用二氧化锰为阴极活性材料还是采用的羟基氧化镍为阴极活性材料，在电池的阳极中，有占原重量15-25％的锌没有反应而被废弃。研究发现，造成这一原因的问题并不是这一比例的锌不能进行反应放电而是当电池内的锌到达这一比例时，因电池内的阻力增加，化学反应速率降低，产生的电量已经不能实际应用，这类不能使用的电池内依然在进行缓慢的电化学反应而直到电池内的阳极活性材料或阴极活性材料全部反应完。

因此，需要一种能够在高功率时有更长的使用寿命和电池内各材料反应更彻底的一次性碱性电池。

发明内容

本发明的主要目的是在保证一次性碱性电池能够适用于高功率消耗并具有同羟基氧化镍为阴极活性材料类似的使用寿命的情况下，能够减少生产成本。

本发明的另一目的是使电池在使用寿命结束时，电池内的阴极和阳极活性材料反应的尽可能彻底，减少资源的消耗。

本发明是通过以下技术方案实现的：

在本发明中所指的百分比均为重量百分比。

一次性碱性电池的电极材料，其包含有阳极材料和阴极材料，位于阳极和阴极之间的隔板，碱性电解质，阳极集电器，凝胶；所述阴极材料包括阴极活性材料二氧化锰和羟基氧化镍及导电碳粒；所述阳极材料为锌或锌合金及石墨；所述石墨占阳极材料重量的5％-10％；所述二氧化锰占阴极活性材料的85％-90％；所述羟基氧化镍占阴极活性材料的10％-15％；所述导电碳粒占阴极材料的30％-35％；所述碱性电解质水溶液的浓度为53％-60％；所述凝胶分别占阳极材料和阴极材料的3％。

所述碱性电池的阳极材料中含有0.01％-0.03％用于防止产生氢的金属或金属氧化物，所述的金属或金属氧化物是指铋、铟、锗中一种或两种以及铝或氧化铝。

所述的碱性电池的阳极材料锌或锌合金中包括有0.015％-0.025％的铝。

所述碱性电解质为氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化锂。

本发明的有益效果是：

1，通过本发明的技术方案，通过在阳极材料中加入一定量的石墨，能够有效的防止在电池的电化学反应后期，因阳极中的锌在反应后所生成的氧化物表层阻碍反应速度和降低电子的传递速度，能够保证化学反应能够平稳的进行，保证电压的稳定。

2，通过在阴极活性材料中使用少量的羟基氧化镍，能够提高一定量的反应速率的同时，降低了现有技术中的羟基氧化镍的使用量，并通过使用高浓度的电解质来提高反应的彻底。

具体实施方式

以下通过具体实施例来详细描述本发明的技术内容，本发明的具体实施例是示例性的，仅能用于解释本发明的内容而不能解释为是对本发明的限制。

本发明是通过以下实施方案实现的：