[发明专利]一种高容量镁海水电池氯化亚铜正极极片成型工艺及所得电池

说明书

本发明公开了一种高容量镁海水电池氯化亚铜正极极片成型工艺及所得电池，属于电池材料技术领域。该高容量镁海水电池氯化亚铜正极极片成型工艺按质量分数分别称取70％～95％氯化亚铜粉末和3％～20％导电碳材料，搅拌并固化后，按质量分数为2％～15％称取粘结剂材料，加入到混合物料中，得到具有一定黏度的混合物，在经过辊压烘烤工序制成氯化亚铜正极极片。采用方便易操作的生产工艺制备极片，很大程度上提高了生产效率；其正极极片中的活性物质含量比较高，加入适量的导电剂和粘结剂，通过高速混合、粉末状态固化、原料糅合、膜片制备和极片成型等工序，使得极片强度高和寿命长，提高电池极片的能量密度和电池极片的性能。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，更具体地说，涉及一种高容量镁海水电池氯化亚铜正极极片成型工艺及所得电池。

背景技术

当前，全球对能源的需求日益加大，使不可再生能源大量消耗，环境污染与能源短缺的问题日益突出，研究和发展更为清洁高效的绿色能源已成为各个国家解决能源、环境、社会及经济问题重要手段。我国目前在海洋设备的发展以及水上救生领域蓬勃发展，海水电池逐步得到关注，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，虽然氯化银性能优异，但氯化银原材料成本高，比重大，导电性差、激活时间长，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和应用。

镁氯化亚铜电池主要由正极、负极和水做电解液组成，作为负极活性物质的金属镁材料在我国储量丰富、廉价易得、利于降低电池成本、反应活性物质绿色无污染等特点。当前所使用的镁氯化亚铜发电装置大多以镁板作为电极，其在使用过程中必须加入中性电解质溶液例如水或是海水等，其中，镁氯化亚铜发电装置可应用于海上救生设备以及水底机器人、临时海上交通信号等。

经检索，中国专利申请号201310157664.4，申请日2013年5月2日，发明名称为：一种液体活化镁-氯化亚铜纸电池及其制备方法，由镁负极、吸附有电解液的纤维纸、涂有CuCl活性浆料的隔膜纸以及碳素集流体依次叠层式结构组成；将镁负极进行钝化处理，配制镁盐浓度为0.1～1.0M、缓蚀剂浓度为0.02～0.06M的电解液；将纤维纸浸渍在电解液中，再置于40～50℃烘干备用；先将CuCl、导电剂、添加剂按80～90：10～20：0.1～1的质量比混合，球磨，得到CuCl混合粉料，再称取一定数量的CuCl混合粉料加去离子水调制成CuCl活性浆料，然后将CuCl活性浆料涂覆在隔膜纸表面，置于30～40℃烘干备用；在镁电极表面依次叠加一层吸附有电解液的吸水纸、涂有CuCl活性浆料的隔膜纸和碳素集流体，引出正、负极引线，塑料膜真空封装。然而，该方法制备的液体活化镁-氯化亚铜纸电池中采用碳素集流体、石墨薄片和未使用特定粉料粘结剂，可能会有极片强度不够，影响极片的寿命；该方法极片采用碳素集流体，而非金属集流体，可能会出现碳素集流体之间无法焊接，多层极耳之间接触电阻大，不利于推广应用。

再如中国专利申请号201711132740.0，申请日2017年11月15日，发明名称为：一种镁氯化亚铜电池的正极制备方法及所得电池，该方法包括以下步骤：(1)将按重量份数计30～70份的氯化亚铜粉末和按重量份数计20～30份的石墨烯纳米粉末投入搅拌机，搅拌6～8小时；(2)向搅拌机中加入按重量份数计20～40份的导电炭黑、按重量份数计1～5份的无水乙醇、以及按重量份数计10～30份的聚四氟乙烯分散溶液，搅拌30～60分钟，得到团状混合物；(3)取出团状混合物，置于轧机内进行反复轧制至目标厚度，得到片材；(4)将片材置于烘箱内，于70～95摄氏度的条件下烘干1～4小时；(5)将烘干后的片材于室温下冷却，裁切至目标尺寸，得到镁氯化亚铜电池的正极。然而，该方法制备的极片时，物料混合、膜片烘干和极片成型等耗费时间较多，将导致电池极片的生产效率不高，无法大规模推广使用；膜片成型后直接粘贴在集流体上，可能会导致活性物质与集流体之间粘结强度不够，将导致导电性不好，电池内阻增大；此外，极片的活性物质含量低于70％，将可能使得极片的能量密度较低，可能存在无法满足目前市场对电池能量密度的需求。

发明内容