[发明专利]一种二次铁基复合材料-铁氰化铜电池及其制造方法

摘要

本发明公开了一种二次铁基复合材料‑铁氰化铜电池的制造方法，包括步骤：（1）铁基复合材料的制备；（2）电池负极片的制备；（3）电池正极片的制备；（4）铁基复合材料‑铁氰化铜电池的组装。本发明采用铁基复合材料作为负极，铁氰化铜为正极，电解质采用酸性溶液。这种新型电池的负极是一种以铁为主要成分的复合材料，它在酸性溶液中有较好的稳定性，从而避免了电池的自发放电；电池的正极是铁氰化铜，它在酸性溶液中稳定，并且具有优异的氧化还原性质。电池在放电时，负极是铁基复合材料形成金属离子的过程，正极是铁氰化铜形成亚铁氰化铜的过程；充电时，金属离子在负极沉积，而正极的亚铁氰化铜还原为铁氰化铜。

主权项

1.一种二次铁基复合材料‑铁氰化铜电池的制造方法，其特征是，包括以下步骤：（1）铁基复合材料的制备将Ni(NO₃)₂·6H₂O 和 FeSO₄·7H₂O固体加入到体积比为1：1的水‑乙醇混合溶剂中，充分搅拌至完全溶解；随后往溶液中加入三硫化二铋固体粉末，搅拌，使三硫化二铋充分分散在溶液中；接着，将形成的混合物加热除去溶剂，形成的固体40^oC干燥；最后将干燥后的固体在氢气流中加热至420^oC，保温3小时后自然冷却至室温，所得固体为铁基复合材料；所述Ni(NO₃)₂·6H₂O 和FeSO₄·7H₂O的质量比为1：7，Ni(NO₃)₂·6H₂O 和FeSO₄·7H₂O的总质量与水‑乙醇混合溶剂的比例为1 g ：3 mL，三硫化二铋固体的质量为FeSO₄·7H₂O的0.5%；（2）电池负极片的制备将碳粉、铁基复合材料与无水乙醇混合，充分搅拌均匀，在 75℃水浴中继续充分搅拌，同时逐滴加入浓度为 60wt.%的聚四氟乙烯乳状液，搅拌成混合均匀的凝膏后，将此凝膏涂在不锈钢的正反两面上，然后碾压呈片状，在室温下放置、干燥，制得电池负极片；所述碳粉和铁基复合材料的质量比为 50 ：20 ~ 50，无水乙醇的加入量相对于碳粉的比例为：无水乙醇：碳粉=10 mL：50 mg，聚四氟乙烯乳状液的加入量相对于铁基复合材料的比例为：聚四氟乙烯乳状液 : 铁基复合材料 =10~40 μL ：20mg；（3）电池正极片的制备首先制备铁氰化铜固体颗粒，然后制备电池正极片：将碳粉、铁氰化铜固体颗粒与无水乙醇混合，充分搅拌均匀，在 75℃水浴中继续充分搅拌，同时逐滴加入浓度为 60wt.%的聚四氟乙烯乳状液，将混合物不断搅拌，直至形成浓稠状液体，随后将此浓稠状液体均匀滴在碳纸表面，然后在室温下放置10小时，再在200^oC下加热3小时，制得电池正极片；所述碳粉和铁氰化铜固体颗粒的质量比为 20 ：80，无水乙醇的加入量相对于碳粉的比例为：无水乙醇：碳粉=10 mL：50 mg，聚四氟乙烯乳状液的加入量相对于铁氰化铜固体颗粒的比例为：聚四氟乙烯乳状液 : 铁基复合材料 = 10～40 μL ：20mg；（4）铁基复合材料‑铁氰化铜电池的组装将电池正极片与负极片用双层聚乙烯多孔膜隔开，置于装有电解质溶液的方形容器中，开口经密封处理后得到相应的铁基复合材料‑铁氰化铜电池。