[发明专利]一种高放电容量的碱性锰电池的正极材料及其碱锰电池在审

专利信息
申请号: 201611149502.6 申请日: 2016-12-07
公开(公告)号: CN106784781A 公开(公告)日: 2017-05-31
发明(设计)人: 余谷峰;陈水标;孙刚 申请(专利权)人: 浙江野马电池有限公司
主分类号: H01M4/50 分类号: H01M4/50;H01M6/06
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 315202 浙江*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 放电 容量 碱性 电池 正极 材料 及其
【说明书】:

技术领域

本发明属于电池技术领域,尤其涉及一种高放电容量的碱性锰电池的正极材料及其碱锰电池。

背景技术

碱锰电池,是指以锌为负极、钛酸锰为正极、氢氧化钾溶液为电解液的原电池。碱锰电池是在锌锰电池的基础上发展起来的;相对锌锰电池,其不含有汞、镉等元素,对环境的友好、环保。并且碱锰电池还有具有能重负载、大电流放电、电容量大、低温性能和防漏性能好、性价比高等优点。所以,随着便携式电子产品的快速发展,碱锰电池在各类电子产品中需求越来越大。

碱性锌锰电池以高浓度的氢氧化钾水溶液为电解液,要求碱性锌锰电池隔膜具有良好的亲水性和化学稳定性(包括碱稳定性和氧化还原稳定性),因此常规的碱性锌锰电池隔膜通常采用具有良好亲水性和化学稳定性的纤维制备,如:维尼纤维、尼龙纤维和亲水性处理的丙纶纤维。良好的隔离性能和离子导电性能是电池隔膜的两大基本功能。孔径越小,隔膜隔离性能越好;孔率越高,则隔膜的储液性能越好,其离子导电性能也更好。因此常规的碱性锌锰电池隔膜通常采用超细短纤制备成,使其具备低孔径、高孔率的特点。但是受纤维技术和织造技术的限制,隔膜的孔径和均匀性总是有限度的。此外,碱性锌锰电池中总是有细度小于隔膜孔径的锌颗粒和钛酸锰颗粒的存在,因此,依赖低孔径提高隔膜隔离性能是有限度的。

日本NKK公司在专利97118515.8“碱性电池隔膜纸”中采用了两层配比,处理不同的纤维;通过多圆网或长网、圆网结合的方式,分别上网,在毛毯转移过程中层合抄造的隔膜纸,其特点是一层为纤维致密的紧密层,主要是防止锌枝晶刺穿及正负极细粉材料的渗透,另一层为液体吸收浸透层,由纤维素纤维制备,目的是增加吸碱液及保碱液的能力,其缺点是耐碱性较差。

目前,碱锰电池正极材料除了活性物质钛酸锰颗粒,还含有导电剂。导电剂一般采用石墨烯。由于钛酸锰本身为半导体,其导电性能较差,导电剂可以使电流更加流畅的导出。但是,目前碱锰电池的电池容量还有待提高,并且大电流脉冲性能差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是:现有技术中,碱锰电池正极材料容量差、大电池流脉冲性能差;从而提供了一种放电容量,脉冲性能好的碱锰电池正极材料。

一种高放电容量的碱性锰电池的正极材料,所述正极材料包括钛酸锰、石墨烯,所述石墨烯的中值粒径为80-90μm,还包括添加剂,所述添加剂为二氧化钛、咪唑与ES纤维组成,所述二氧化钛、咪唑与ES纤维的质量比为(4-7)∶2∶1;所述石墨烯为片状鳞片石墨烯;所述钛酸锰的中值粒径为60~70μm;6mA下从2.0V连续放电至1.0V时的电池放电容量超过120mAh。

优选,6mA下从2.0V连续放电至1.0V时的电池放电容量高达125mAh。

优选,所述二氧化钛、咪唑与ES纤维的质量比为(5-6)∶2∶1;所述钛酸锰的中值粒径为60-65μm。

优选,所述二氧化钛、咪唑与ES纤维的质量比为5∶2∶1;所述钛酸锰的中值粒径为60μm。

优选,以碱性锰电池的正极材料的总重量为基准,所述钛酸锰占84~95wt%,所述石墨烯占3~15wt%,所述添加剂占0.5~2.5wt%。

本发明还提供一种碱锰电池,其包括正极、负极、隔板、壳体;所述隔板位于正极与负极之间,所述正极、负极与隔板均容置在壳体内;所述正极包括前述的高放电容量的碱性锰电池的正极材料。

本发明一种高放电容量的碱性锰电池的正极材料以及使用该正极材料的电池,取得了如下技术效果:

由于采用石墨烯,石墨烯有效构筑了坚固的导电网络的骨架,在脉冲放电过程中,避免了导电网络骨架的坍塌,使碱锰电池的脉冲放电性能大幅增强。

提供了放电容量,6mA下从2.0V连续放电至1.0V时的电池放电容量超过120mAh。

采用了特制的添加剂,使得石墨烯构筑的导电网络更加坚固,进一步增强了接触面积,具有良好的抗冲击能力,又大大降低了碱锰电池的内阻,提高了单位体积内的容量以及碱锰电池脉冲放电能力。

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