專利名稱：一種化學電池用活性碳層的制作方法
技術領域：
本發明涉及電池產品技術領域，特指一種化學電池用活性碳層。
背景技術：
化學電池是指通過電化學反應，把正極、負極活性物質的化學能，轉化為電能的一 類裝置。經過長期的研究、發展，化學電池迎來了品種繁多，應用廣泛的局面。例如，常見堿 錳電池、鋅錳電池、鋰電池、鋅電池、鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳鐵電池、鎳氫電池、鋰離子電池、 鎂電池等。在一些化學電池中，常用活性碳層作為負極。例如現已廣泛被大家使用的鋰離 子電池、鎂電池、水電池等。舉例說明鋰離子電池的負極材料是鋰金屬，正極材料是碳材。 而鋰離子電池的正極材料是氧化鈷鋰，負極材料是碳材。電池通過正極產生的鋰離子在負 極碳材中的嵌入與遷出來實現電池的充放電過程。通常鋰離子電池包括如下結構1、正極構造LiCo02(鈷酸鋰)+導電劑(乙炔黑)+粘合劑(PVDF) +集流體(鋁 箔)2、負極構造石墨+導電劑(乙炔黑)+增稠劑(CMC) +粘結劑(SBR) +集流體(銅 箔)正極上發生的反應為LiCo02 =充電=Li 1_xCo02+X1 i++Xe (電子)負極上發生的反應為6C+XLi++Xe = = = = = LixC6不論是上述的鋰離子電池，還是目前所流行的環保水電池、鎂電池，其均需要使用 碳材料作為負極，例如上述的鋰離子電池中采用了石墨。在這些化學電池中，均采用活性碳 作為負極，該活性碳作為離子的嵌套體，用于俘獲正極的離子、電子等。目前制作活性碳層 時，多采用涂布的方式，即將活性碳均勻的涂布在負極的集流體上或者在采用噴涂的方式 在負極集流體上形成一層活性碳層。這樣所得到活性碳層中碳是以顆粒狀堆疊形成。由于 活性碳層表面積越大，所存儲的電流也就越大。但是由于目前采用涂布或者噴涂方式所形 成的活性碳層，其表面積無法增加，所以就限制了電池的電量。
發明內容
本發明所要解決的技術問題就是克服現有技術之不足，提供一種結構簡單、可大 大增加活性碳層表面積，從而提高電池電量的化學電池用活性碳層。為解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案該化學電池包括電池本體 以及位于電池本體內的活性碳層，所述的活性碳層中的活性碳為活性碳氈。所述的活性碳中的活性碳氈中碳原子以類石墨微晶的亂層堆疊形式存在。所述的活性碳層包括集流體以及覆于集流體表面上的活性碳氈。所述的電池本體為鋰電池、鋰離子電池、鎂電池、水電池中的任意一種。所述本發明中活性碳層中碳材料采用活性碳氈，以獲得較大的面積，俘獲較多的電池離子，這樣就可以令電池的電量增加，提高電池的性能。
具體實施例方式下面以鎂電池作為實施例具體闡述本發明。本實施例包括陰極、隔離紙、活性碳 層以及陽極。其中，陰極為采用鎂合金板或者鑄造鎂合金板制作。隔離紙作用是防止正負極活性物質直接接觸，造成電池內部短路。隔離紙通常采 用紙質的隔離材料，其具有如下優點1、在電解液中具有良好的化學穩定性和一定的機械強度，并能承受電極活性物質 的氧化還原作用。2、離子通過隔離紙的能力較大，即隔離紙對電解質離子運動的阻力要小。這樣，電 池內阻就相應減小，電池在放電時的能量損耗減小。3、隔離紙為電子的良好絕緣體，且價格低廉。活性碳層，其碳材料采用活性碳氈。陽極采用銅板或者泡沫銅制作。其中陰極、隔離紙、活性碳層以及陽極依次疊加，封裝在一個殼體內，并且在殼體 內注入有作為電解液的。本實施例中，為了增大表面積，所述的活性碳層為活性碳氈，即在其表面成型有 “氈毛”，這樣可以增大活性碳層的表面積，俘獲更多的鎂離子。具體而言，該活性碳氈以有 機聚合物或者浙青為原料生產，灰份低。其主要元素為碳。碳原子在活性碳氈中以類石墨微 晶的亂層堆疊形式存在，單位空間有序性較差，經活化后生成在孔隙中，90%以上為微孔， 即形成一種活性碳纖維的微觀結構。這種微觀結構的碳材料可以提供大量的表面積。其表 面具有大量的微孔，在電池充電、放電過程中，活性碳吸附以及解吸時，離子吸附途徑短，吸 附物質可以直接進入微孔。本發明所采用的活性碳氈，其除了碳元素外，還含有少量的氫、氧元素等。通常含 氧團的總量一般不超過1. 5meq/g。由于本發明采用活性碳氈，其表面積比通常采用涂布、噴涂方式制作的顆粒狀活 性碳大1-2個數量級，并且由于活性碳氈的微孔直接開設在表面，可直接接觸到電池中的 吸附粒子，其吸附速度非常快，可大大提高電池的性能。上述實施例中，殼體內的水的注入量為至少將陰極、隔離紙、活性碳層以及陽極 浸潤即可。本實施例一的化學方程式為Mg+H20 = MgCHH2其中負極電解方程式為Mg1e-+20H- = Mg+H20正極電解方程式為2H20+2e_ = 20H_+H2本實施例一采用鎂合金板或者鑄造鎂合金板為陰極，具有較好的穩定性，使用時， 加入少許的水浸潤即可產生1.4伏的直流電。使用一段時間后陰極中的鎂元素會逐漸消 耗，直至陰極消耗殆盡后，該水電池就可以報廢，進行回收。本發明相對其他同類型化學電池，由于其采用活性碳氈，電池的電量交其他同型 號的電池較高，并且電池性能較高，充放電速度較快。4
實施例二，本實施例鋰離子電池作為實施例，該實施例與上述實施例類似，其負極 中的活性碳層也采用活性碳氈，該活性碳氈覆于采用銅箔制作的集流體上，構成電池的負 極。同樣的道理，鋰離子電池中采用活性碳氈作為碳材料，電池的性能將大大提高。當然，以上所述僅僅為本發明的實施例而已，并非來限制本發明范圍，凡依本發明 申請專利范圍所述的構造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均應包括于本發明申請專 利范圍內。
權利要求
1.一種化學電池用活性碳層，其包括電池本體以及位于電池本體內的活性碳層，其 特征在于所述的活性碳層中的活性碳為活性碳氈。
2.根據權利要求1所述的一種化學電池用活性碳層，其特征在于，所述的活性碳中的 活性碳氈中碳原子以類石墨微晶的亂層堆疊形式存在。
3.根據權利要求2所述的一種化學電池用活性碳層，其特征在于，所述的活性碳層包 括集流體以及覆于集流體表面上的活性碳氈。
4.根據權利要求3所述的一種化學電池用活性碳層，其特征在于，所述的電池本體為 鋰電池、鋰離子電池、鎂電池、水電池中的任意一種。
全文摘要
本發明涉及電池產品技術領域，特指一種化學電池用活性碳層。該化學電池包括電池本體以及位于電池本體內的活性碳層，所述的活性碳層中的活性碳為活性碳氈。所述本發明中活性碳層中碳材料采用活性碳氈，以獲得較大的面積，俘獲較多的電池離子，這樣就可以令電池的電量增加，提高電池的性能。
文檔編號H01M4/06GK102055013SQ200910193348
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月27日 優先權日2009年10月27日
發明者黃忠勇 申請人:黃忠勇