[发明专利]一种液体活化镁-氯化亚铜纸电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纸电池，尤其属于液体活化镁-氯化亚铜纸电池及其制作方法。

技术背景

镁是一种活泼金属，电负性为1.31，标准电极电位为-2.36V 理论比容量可达2.20Ah/g，在常用的金属中仅比锂(3.86Ah/g)铝(2.98Ah/g)小，远比金属锌(0.82Ah/g)大，所以镁是一种很有前途的电池负极材料，我国镁的资源非常丰富，储量居世界首位。

氯化亚铜微溶于水，在干燥空气中是稳定的，但是在潮湿的空气中被氧化呈绿色的碱式盐。氯化亚铜对皮肤和眼睛有刺激作用，在使用时应注意安全。金属镁与氯化亚铜构成的电池常用于海事与气象部门。

Mg-CuCl电池其反应过程：

负极反应：Mg→Mg²⁺+2e

正极反应：Cu⁺+Cl^-+e→Cu+Cl^-

总反应：  Mg+2CuCl→MgCl₂+2Cu 

电池反应的理论电动势为1.838V，但电池实际的开路电势可以达到2.0V以上。这种电池结构简单，使用方便，价格便宜，特别是在军事、海事和气象部门应用较多，目前国内有关镁-氯化亚铜电池的专利较少，大多数是有关镁阳极制作方法的专利。例如，专利申请号03142626·3“镁电池阳极板料”涉及到镁合金为基材，连续铸造或连续铸轧制成的薄板的工艺；专利申请号00811017·4“一种镁基一次电池和二次电池”涉及到金属镁以烧结形式做负极；专利申请号02111675·x“镁合金固态成型工艺方法”提出了一种适用生产圆筒形镁干电池负极的方法；专利申请号03134338·4“镁干电池及其制造方法”提出了镁合金阳极壳体采用低温挤压成型的方法；专利申请号03261351·2“圆柱形镁干电池结构设计”阳极镁筒采用镁合金圆饼挤冲成型的整体圆筒；专利申请号200620032162·4“镁-氯化亚铜纸板一次电池”涉及的电池整体结构，其设计具有结构合理的特点；专利申请号20110228683·2“一种镁干电池”涉及阳极镁合金、电解液为MgCl₂、Mg(NO₃)₂ 、 Mg(SO₄)₂、和Mg(ClO₄)₂溶液。此外尚有专利号200310113951·1“镁海水干电池”，该专利列出了一系列的Mg电池其中有Mg/CuCl电池。专利申请号200810127885·6 和200810127886·0提出了“鱼雷电池阳极镁合金极生产方法”。 

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构成的工业标准印刷技术，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。        

发明内容                                                                                                                   

本发明的目的在于提供一种液体活化镁-氯化亚铜纸电池及其制备方法。

本发明所述的液体活化镁-氯化亚铜纸电池是一种叠层式电池，其结构是镁负极（5）、吸附有电解液的纤维纸（4）、涂有CuCl活性浆料的隔膜纸（3）以及碳素集流体（2）依次层叠构成的叠层式柔性纸电池。

本发明所述的镁负极是0.1~0.5mm的金属镁箔或镁合金片。

本发明所述的纤维纸是滤纸或快速吸水纸。

本发明所述的电解液由镁盐与缓蚀剂配制，其中镁盐的浓度为0.1~1.0M，缓蚀剂的浓度为0.02~0.06M；所述的镁盐为MgSO₄ 、Mg(NO₃)₂、MgCl₂、 Mg(AC)₂、Mg(ClO₄)₂或镁的卤素化合物；所述的缓蚀剂为锡酸盐、铬酸盐、钒酸盐、季铵盐、磷酸盐或硼酸盐。