[发明专利]一种海水电池正极材料及其制备方法和海水电池

说明书

本发明公开了一种海水电池正极材料及其制备方法和海水电池，海水电池正极材料由导电聚苯胺、稳定剂、导电剂及粘结剂组成，海水电池包括正极、负极和海水电解质，正极由正极材料和集流体构成，负极为镁合金。海水电池具有质轻价廉、稳定性好，且环保的特点，在电化学性能上表现出激活时间短、放电电压高、容量大、比能量高等优点。

技术领域

本发明涉及一种海水电池正极材料及其制备方法和海水电池，具体涉及一种以导电聚苯胺作为主要活性物质的正极材料，以及一种由包含导电聚苯胺活性物质正极材料的正极和镁合金负极构成的海水电池，属于海水电池制备技术领域。

背景技术

海水电池是一种活化储备电池，最初发展于20世纪40年代，作为救生设备、海洋标志和应急灯等应用中的动力源，海水活化电池在开发和研究方面越来越受到重视。一般来说，海水活化电池由三部分构成，即活性金属为阳极(镁、铝或者锌合金)，金属氯化物如AgCl，CuCl或CuI为阴极，海水为电解质。由于利用海水作为电解液和电极的非压力储存条件，其设计为干燥存储状态，在注入水或海水等电解质激活前可存放5年时间，具有很长的存放寿命，与其他电池相比，可实现更高的实用性和更低的成本。

海水电池的正极材料主要选用氯化银、氯化亚铜、碘化亚铜等贵金属盐电极。这些材料与镁合金组成的电池具有非激活状态存储寿命长，放电时工作电压平稳的特点。但只有氯化银性能优异，可满足大功率的使用，如水下电力推进、脉冲信号发射等。但氯化银原材料成本高，比重大，导电性差、激活时间长，主要用于鱼雷等军工领域，难以被广泛用于民用等领域。为了拓展海水电池的应用，廉价的正极材料逐渐被开发应用。例如氯化铅等电极，但这类正极的比重也很大，各项性能不如氯化银电极，另外铅的毒性也是难以忽略的问题。

导电聚合物是由具有共扼π-键的高分子经化学或电化学“掺杂”使其由绝缘体转变为导体的一类高分子材料，被称为合成金属。在众多导电高分子中，聚苯胺由于原料易得、质轻价廉、环保低碳、合成简便等优点而受到广泛的关注。除此之外，聚苯胺还具有能量密度高、循环寿命长、自身放电低、室温电导率高、比表面积大、稳定性好、易掺杂、储存电荷能力较高，并能通过掺杂调整电势等特点。导电聚苯胺已被研究用于一次干电池、二次电池、太阳能电池、燃料电池等的电极材料，但是到目前为止还未见将其成功用于海水电池的相关报道。

发明内容

针对现有海水电池采用氯化银、氯化铜、氯化铅等正极材料存在的缺陷，本发明的第一个目的是在于提供一种以导电聚苯胺为主要活性物质，具有质轻、价廉、环保，且工作电压高、放电性能优异等特点的海水电池正极材料。

本发明的另一个目的是在于提供一种以导电聚苯胺为正极材料活性物质，镁合金作为负极的海水电池，该海水电池具有质轻、价廉、环保的特点，且在电化学性能方面表现出激活时间短、工作电压高、电池具有容量大、比能量高等优点的海水电池。

本发明的第三个目的是在于提供一种操作简单、低成本的制备所述海水电池正极材料的方法。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种海水电池正极材料，其由以下质量百分比组分组成：导电聚苯胺64％～80％；稳定剂8％～20％；导电剂4％～15％；粘结剂6％～10％。

优选的方案，所述导电聚苯胺为质子酸掺杂聚苯胺。进一步优选的方案，所述导电聚苯胺为电聚合聚苯胺。质子酸掺杂后的聚苯胺电导率可提高12个数量级以上有利于提高聚苯胺的电化学性能。特别是电聚合聚苯胺相对其他方法制备的聚苯胺具有纯度高，导电性好等特点。