[发明专利]一种锰电极及其锰碱性电池

说明书

本发明涉及一种电极及其碱性电池，具体的说是涉及一种以锰化合物做电极活性材料的电极和由该电极做阴极的锰碱性电池。

目前广泛使用的干电池多数为锌锰干电池和锌锰碱性电池，它们都是使用二氧化锰做电极活性材料，锌锰干电池由于电容量低、使用寿命短、电动势不稳定等缺点，使用范围日益减小，正逐渐被其它电池所取代；锌锰碱性电池在电池容量、放电性能等方面都进行了改进，综合性能优于普通锌锰干电池，但与银锌电池相比，仍然存在电压不稳定、电压随放电程度而下降、单位质量容量较低等缺点；银锌电池性能较好，但由于使用了稀有贵金属，价格较高，应用范围受到限制。锌锰干电池和碱性电池都大量使用锰资源，并且为一次性使用，因此减少锰资源的浪费、提高其利用率是有重要意义的。

本发明的目的在于，仍以原料丰富、价格低廉的锌、锰为主要原料，使用合成方法简单、电容量高的锰酸盐做活性材料制得高效电极，并以此电极做阴极制作出电容量大、放电电压高且平稳的锰碱性电池，并提高锰的利用率。

通过下面的描述可阐明本发明的以上和其它目的。

本发明涉及的锰电极以CaMnO₄、SrMnO₄、BaMnO₄固体粉末的一种或几种或其与二氧化锰共同做电极活性材料，该电极主要由电极活性材料、导电材料、NaOH或KOH水溶液组成，必要时可以加入粘合剂，将混合均匀的混合物压制成型并以金属为集电极兼电极物质载体。

在上述电极中，CaMnO₄、SrMnO₄、BaMnO₄的一种或几种或其与二氧化锰共同的加入量为上述混合物总重量的57-80％，优选75-80％。

导电材料起导电作用，一般为石墨粉或乙炔黑，加入量为混合物的11-25％，优选11-15％；NaOH或KOH水溶液是电解液，它们的加入使固体物质能被浸润而成为一种可以压制成型的混合物，一般其浓度为20-30％，加入量为8-15％；粘合剂可以是现有锌锰碱性电池中所用的粘合剂，如聚四氟乙烯或聚乙烯，加入量为混合物的0-3％；二氧化锰可以是化学法合成的，也可以是电解法制得的；做集电极的导体金属可以是不锈钢或镍或其它耐碱的金属或合金。

在电极活性材料含有BaMnO₄时，常常加入少量KMnO₄，即使KMnO₄混入BaMnO₄晶体中，即两者以固溶体的形式存在，以增大电极或电池容量。KMnO₄的加入量以刚好溶于BaMnO₄晶体并不被碱液从晶体中洗出来为佳，即洗出液为无色，通常KMnO₄的含量不高于BaMnO₄、KMnO₄总重量的0.7％。

上述电极固体物质的粒度直径至少在10^-6m数量级。

上述电极活性材料CaMnO₄、SrMnO₄、BaMnO₄固体的制备方法是：在含K₂MnO₄或Na₂MnO₄和KOH或NaOH的混合溶液中，分别加入非还原性的可溶性Ca²⁺盐、Sr²⁺盐、Ba²⁺盐的水溶液，所得固体，经洗涤、干燥而得成品，可溶性盐可以是氯化物、硝酸盐或醋酸盐等。在BaMnO₄中加入KMnO₄时，则是在含K₂MnO₄、K₂MnO₄和KOH的混合溶液中，加入非还原性的可溶性Ba²⁺盐溶液，得到的晶体用1mol/L的KOH溶液洗涤至无色即可。

根据具体需要，该电极可以制成不同形状。如果采用套筒状，则可以采用圆筒状金属做集电极兼电池容器；如果电极采用片状或平板状，则采用金属丝做集电极兼电极物质载体。

该电极的制做上采用传统的碱性电池电极的制做方法。

上述电极的电极反应是：

(1)RMnO₄做电极活性材料时(R=Ca、Sr或Ba)