[发明专利]一种碱性电池正极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池正极及其制备，具体是一种碱性电池正极及其制备方法。

背景技术

碱性电池通常包括钢壳、正极环、锌膏、隔膜管、集电体、碱性电解质、密封圈等。数码产品及电子器件数字化技术的不断发展，离不开大电流放电的高功率或脉冲放电的电池，传统的碱性电池使用领域大部分需要中小电流性能优越的电池，然而目前碱性电池技术领域很难做到兼具优越的大电流性能和优越的中小电流性能，而电池的大电流性能或中小电流性能与电池的正极利用率密切相关。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种碱性电池正极及其制备方法，该正极组装于碱性电池后，可使碱性电池获得优越的大电流性能和优越的中小电流性能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种碱性电池正极，该正极中含有质量百分比为0.05～5％的石墨烯。

采用石墨烯作为碱性电池的正极导电剂，不仅可以有效降低电池内阻，提高正极活性物质的利用率，也可以减少正极导电材料的用量，提高正极活性物质的含量，从而提高电池放电容量和综合性能。

优选地，该正极的质量百分比组成为：石墨3～6％、石墨烯0.05～5％、氢氧化钾溶液1～3％、硬脂酸钙0.05～0.5％，余量为电解二氧化锰。石墨和石墨烯作为正极的混合导电剂，不仅可以有效降低电池内阻，提高活性物质的利用率，也可以减少正极导电材料的用量，提高正极活性物质的含量，从而提高电池放电容量。但是当正极导电剂的含量过低时，电池内阻增加，并且会直接影响电池的初始电性能及高温贮存后电性能；当正极导电剂的含量过高时，电池中正极活性物质的含量相对会减少，从而影响电池中小电流性能。因此，为了兼顾电池的大电流性能和中小电流性能，使电池兼具优越的大电流性能和优越的中小电流性能，本发明将正极中石墨的含量控制在3～6％、石墨烯的含量控制在0.05～5％，同时将氢氧化钾溶液的含量控制在1～3％、硬脂酸钙的含量控制在0.05～0.5％，获得了具有较高放电容量的电池。

优选地，所述的氢氧化钾溶液的浓度为35～50％，既可保证正极生产过程中的拌粉要求，又不至于对电池的电性能造成影响。

此外，通过控制石墨与石墨烯的含量之和为3～7％或含量之比为1:1～3，在确保电池较高的放电容量基础上，可进一步减少混合导电剂用量，提高电池活性物质含量，从而使电池放电容量进一步提高，同时电池在经过高温贮存后也不会出现电性能大幅度下降的现象。

一种碱性电池正极的制备方法，包括以下步骤：

1)原料准备：准备电解二氧化锰、石墨、石墨烯、硬脂酸钙和氢氧化钾溶液，按照石墨3～6％、石墨烯0.05～5％、氢氧化钾溶液1～3％、硬脂酸钙0.05～0.5％、余量为电解二氧化锰的质量百分比进行配料；

2)第一次拌粉：将电解二氧化锰、石墨、硬脂酸钙和一部分石墨烯混合并进行干搅拌，之后加入氢氧化钾溶液进行湿搅拌，搅拌均匀后经过压片、造粒、过筛得到一次颗粒粉料；

3)第二次拌粉：对得到的一次颗粒粉料进行搅拌，搅拌的同时添加剩余的石墨烯，搅拌均匀后即得到二次颗粒粉料，所述的剩余的石墨烯在所述的正极中的质量百分含量≤2％；

4)制作正极环：将二次颗粒粉料制作成正极环，即为所述的正极。

优选地，步骤1)中所采用的石墨烯与石墨的含量之和为3～7％。

优选地，步骤1)中所采用的石墨烯与石墨含量之比为1:1～3。

优选地，步骤1)中所采用的氢氧化钾溶液的浓度为35～50％。

优选地，步骤1)中所采用的电解二氧化锰为粉状，其粒径为150μm以下。电解二氧化锰作为正极活性物质，将其粒径控制在150μm以下，以确保其利用率。

本发明公开的碱性电池正极的制备方法，包括两次拌粉工艺，将石墨烯分两次加入，在第一次拌粉过程中先加一部分石墨烯，剩余的石墨烯在第二次拌粉过程中加入，且将第二次拌粉过程中石墨烯的加入量控制在2％以下，以确保二次颗粒粉料组份和密度的均匀性，使制作的正极环重量均匀。将石墨烯分两次加入，且在第二次拌粉搅拌的同时，添加2％以下的石墨烯，不仅可以使石墨烯得到均匀的分散，也可以提高正极的导电率，从而提高正极活性物质的利用率。之所以在第二次拌粉中添加剩余的石墨烯，是因为第二次拌粉中颗粒料之间的摩擦力较大，可使石墨烯的分散更均匀，从而最终制得的正极环成分、重量均匀，性能稳定。