鎘高鐵酸鹽堿性電池的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明屬于一種電池，特別是高鐵堿性電池。
【背景技術】
[0002]高鐵作為電池的正極材料時，該電極反應為三電子反應，電池的電勢以及能量都比傳統的鋅錳電池高。而且這種材料價格低廉對環境無污染，因此受到電化學界的廣泛注
O
[0003]高鐵酸鹽物質在電池反應中可以得到3個電子，所以有相對較高的容量。高鐵酸鋰的理論容量高達601Ah/kg。高鐵酸鋇的理論容量也有313Ah/kg。而M 1102的容量為308Ah/kgo以高鐵酸鹽為正極材料取代商業鋅錳電池中的MnO2即可組成高鐵一次電池。其電池反應為:
[0004]MFe04+3/2Zn — l/2Fe203+l/2Zn0+Mzn02
[0005]在高鐵電池中，可作為電池負極的材料也很多，包括鋅、鋁、鐵、鎘和鎂等。
[0006]目如國內外研究的鐵電池有尚鐵和裡鐵兩種，尚鐵電池是以合成穩定的尚鐵酸鹽(K2FeO4, 8&?604等)，可作為高鐵電池的正極材料來制作能量密度大、體積小、重量輕、壽命長、綠色無污染。高鐵酸鹽放電后的產物為FeOOH或Fe2O3-H2O,無毒無污染，對環境友好。不需要回收。由于高鐵酸鹽導電性能特點，現有技術的高鐵電池還存在不夠成熟的不足，尚未廣泛生產應用。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于:針對現有技術的不足，以及高鐵電池的正極材料，而高鐵酸鹽的可溶性比較差，其高鐵酸鹽為正極材料的化學電源的水溶液體系只能是濃的強堿水溶液的特性；提出一種鎘高鐵酸鹽堿性電池。
[0008]本發明的鎘高鐵酸鹽堿性電池，包括外殼、正極材料、負極材料、堿性電解液以及置于正負極之間的隔膜；負極材料為鎘負極，電解液為6-9mol/L的NaOH或KOH水溶液，其正極材料和電解液組成以重量百分比計:電解液:6-9mol/L的NaOH或KOH水溶液為10-15%，正極材料為85-90%，輔助材料粘合劑為0-3% ;其特征在于:所述正極材料以重量百分比計，由95-99.5%的高鐵酸鹽與0.5-5%的超導體B1-Sr-Ca-Cu-O化合物構成。
[0009]所述高鐵酸鹽可選用常規K2Fe04、常規BaFe04、常規K2FeO4和常規BaFeO 4的高鐵酸鹽混合物、常規高鐵酸鹽和納米高鐵酸鹽的混合物的其中之一；所述常規高鐵酸鹽和納米高鐵酸鹽混合物，其中納米高鐵酸鹽為BaFeO4S K2FeO4S BaFeOjP K2FeOjg合物的納米材料之一。
[0010]所述超導體B1-Sr-Ca-Cu-O化合物為納米級物料。
[0011]所述鎘負極為現有技術堿性電池的鎘負極配方和材料。
[0012]本發明與現有技術相比的有益效果是:開路電壓在1.6V-1.65V，工作電壓在1.2V-1.5V，比現有技術的一次電池高0.1-0.15V，而且放電平穩、無污染、安全、性能優良， 85%以上的放電時間在1.2-1.5V。
【附圖說明】
[0013]下面結合附圖對本發明作進一步說明，但本發明的實施方式不限于此。
[0014]圖1——電池結構示意圖
[0015]圖2——電池制造工藝流程圖
[0016]圖中:金屬頂帽(I)，塑料套筒(2)，負極(3)，鋼殼(4)，金屬外套(5)，隔離層(6)，正極材料環(7)，負極集流拄(8)，塑料底(9)，金屬底蓋絕緣墊圈(10)。
【具體實施方式】
[0017]本發明的鎘高鐵酸鹽堿性電池，可采用現有技術的原料、產品進行制造。
[0018]本發明的鎘高鐵酸鹽堿性電池，其電池結構與現有技術的一樣，如圖1所示，由金屬頂帽(I)，塑料套筒(2)，負極(3)，鋼殼(4)，金屬外套(5)，隔離層(6)，正極材料環(7)，負極集流拄(8)，塑料底(9)，金屬底蓋絕緣墊圈(10)組合構成。
[0019]本發明的鎘高鐵酸鹽堿性電池，其電池制造工藝流程與現有技術的一樣，如圖
2(工藝流程圖)所示。
[0020]工藝流程中，正極材料混合用的NaOH或KOH水溶液量，可按現有技術的一般比例規程進行，無須特別控制，也可按配方中總量NaOH或KOH水溶液計，取10-25%加入；負極材料材料混合用NaOH或KOH水溶液量，可按現有技術的一般比例規程進行，無須特別控制，也可按配方中總量NaOH或KOH水溶液計，取5_20 %加入。剩余NaOH或KOH水溶液用于組裝時加入。輔助材料粘合劑可為現有技術的常用的淀粉類、CMC，聚乙烯醇等，可根據需要以控制在0-3%以內為佳。
[0021]鎘負極采用現有技術的堿性電池鎘負極配方和材料。
[0022]正極材料，以重量百分比計，由95-99.5 %的高鐵酸鹽與0.5_5%的超導體B1-Sr-Ca-Cu-O化合物經球磨混合獲得。其高鐵酸鹽可選用常規K2FeO4、常規BaFeO4、常規K2FeO4和常規BaFeO 4的高鐵酸鹽混合物、常規高鐵酸鹽和納米高鐵酸鹽的混合物的其中之一；所述常規高鐵酸鹽和納米高鐵酸鹽混合物，其中納米高鐵酸鹽為BaFeO4S K 2Fe04SBaFeOjP K丨604混合物之一的納米材料。
[0023]本發明的鎘高鐵酸鹽堿性電池，按現有技術的方法進行放電試驗，其放電結果，開路電壓在1.6V-1.65V，工作電壓在1.2V-1.5V，放電平坦，85 %以上的放電時間在
1.2-1.5V。
[0024](注:本發明的高鐵酸鹽堿性電池，所述超導體B1-Sr-Ca-Cu-O化合物，是選用該種材料而已，電池為常溫下工作，與其超導性能沒有什么關系，不涉及超導和超導技術應用。)
【主權項】
1.一種鎘高鐵酸鹽堿性電池，包括外殼、正極材料、負極材料、堿性電解液以及置于正負極之間的隔膜；負極材料為鎘負極，電解液為6-9mol/L的NaOH或KOH水溶液，其正極材料和電解液組成以重量百分比計:電解液:6-9mol/L的NaOH或KOH水溶液為10_15%，正極材料為85-90%，輔助材料粘合劑為0-3% ;其特征在于:所述正極材料以重量百分比計，由95-99.5%的高鐵酸鹽與0.5-5%的超導體B1-Sr-Ca-Cu-O化合物構成。2.根據權利要求1所述的鎘高鐵酸鹽堿性電池，其特征在于:所述高鐵酸鹽為常規高鐵酸鹽和納米高鐵酸鹽的混合物。3.根據權利要求1所述的鎘高鐵酸鹽堿性電池，其特征在于:所述超導體B1-Sr-Ca-Cu-O化合物為納米物料。
【專利摘要】本發明的鎘高鐵酸鹽堿性電池，是根據高鐵電池的正極材料的化學電源的水溶液體系只能是濃的強堿水溶液的特性提出的；其包括外殼、正極、負極、堿性電解液以及置于正負極之間的隔膜；負極材料為鎘負極，正極材料為高鐵酸鹽，電解液為NaOH或KOH水溶液，其正極材料和電解液組成：NaOH或KOH水溶液電解液為10-15％，高鐵酸鹽與Bi-Sr-Ca-Cu-O化合物構成的正極材料為85-90％；其構成的電池開路電壓在1.6V-1.65V，工作電壓在1.2V-1.5V，比現有技術的一次電池高0.1-0.15V，而且放電平穩、無污染、安全、性能優良，85％以上的放電時間在1.2-1.5V。
【IPC分類】H01M4/52, H01M6/04, H01M4/36
【公開號】CN105185984
【申請號】CN201510497157
【發明人】張雅靜, 李先蘭
【申請人】李先蘭
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2010年10月6日
【公告號】CN101997143A, CN101997143B