专利名称：一种化学电池用活性碳层的制作方法
技术领域：
本发明涉及电池产品技术领域，特指一种化学电池用活性碳层。
背景技术：
化学电池是指通过电化学反应，把正极、负极活性物质的化学能，转化为电能的一 类装置。经过长期的研究、发展，化学电池迎来了品种繁多，应用广泛的局面。例如，常见碱 锰电池、锌锰电池、锂电池、锌电池、铅酸电池、镍镉电池、镍铁电池、镍氢电池、锂离子电池、 镁电池等。在一些化学电池中，常用活性碳层作为负极。例如现已广泛被大家使用的锂离 子电池、镁电池、水电池等。举例说明锂离子电池的负极材料是锂金属，正极材料是碳材。 而锂离子电池的正极材料是氧化钴锂，负极材料是碳材。电池通过正极产生的锂离子在负 极碳材中的嵌入与迁出来实现电池的充放电过程。通常锂离子电池包括如下结构1、正极构造LiCo02(钴酸锂)+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF) +集流体(铝 箔)2、负极构造石墨+导电剂(乙炔黑)+增稠剂(CMC) +粘结剂(SBR) +集流体(铜 箔)正极上发生的反应为LiCo02 =充电=Li 1_xCo02+X1 i++Xe (电子)负极上发生的反应为6C+XLi++Xe = = = = = LixC6不论是上述的锂离子电池，还是目前所流行的环保水电池、镁电池，其均需要使用 碳材料作为负极，例如上述的锂离子电池中采用了石墨。在这些化学电池中，均采用活性碳 作为负极，该活性碳作为离子的嵌套体，用于俘获正极的离子、电子等。目前制作活性碳层 时，多采用涂布的方式，即将活性碳均勻的涂布在负极的集流体上或者在采用喷涂的方式 在负极集流体上形成一层活性碳层。这样所得到活性碳层中碳是以颗粒状堆叠形成。由于 活性碳层表面积越大，所存储的电流也就越大。但是由于目前采用涂布或者喷涂方式所形 成的活性碳层，其表面积无法增加，所以就限制了电池的电量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是克服现有技术之不足，提供一种结构简单、可大 大增加活性碳层表面积，从而提高电池电量的化学电池用活性碳层。为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案该化学电池包括电池本体 以及位于电池本体内的活性碳层，所述的活性碳层中的活性碳为活性碳毡。所述的活性碳中的活性碳毡中碳原子以类石墨微晶的乱层堆叠形式存在。所述的活性碳层包括集流体以及覆于集流体表面上的活性碳毡。所述的电池本体为锂电池、锂离子电池、镁电池、水电池中的任意一种。所述本发明中活性碳层中碳材料采用活性碳毡，以获得较大的面积，俘获较多的电池离子，这样就可以令电池的电量增加，提高电池的性能。
具体实施例方式下面以镁电池作为实施例具体阐述本发明。本实施例包括阴极、隔离纸、活性碳 层以及阳极。其中，阴极为采用镁合金板或者铸造镁合金板制作。隔离纸作用是防止正负极活性物质直接接触，造成电池内部短路。隔离纸通常采 用纸质的隔离材料，其具有如下优点1、在电解液中具有良好的化学稳定性和一定的机械强度，并能承受电极活性物质 的氧化还原作用。2、离子通过隔离纸的能力较大，即隔离纸对电解质离子运动的阻力要小。这样，电 池内阻就相应减小，电池在放电时的能量损耗减小。3、隔离纸为电子的良好绝缘体，且价格低廉。活性碳层，其碳材料采用活性碳毡。阳极采用铜板或者泡沫铜制作。其中阴极、隔离纸、活性碳层以及阳极依次叠加，封装在一个壳体内，并且在壳体 内注入有作为电解液的。本实施例中，为了增大表面积，所述的活性碳层为活性碳毡，即在其表面成型有 “毡毛”，这样可以增大活性碳层的表面积，俘获更多的镁离子。具体而言，该活性碳毡以有 机聚合物或者浙青为原料生产，灰份低。其主要元素为碳。碳原子在活性碳毡中以类石墨微 晶的乱层堆叠形式存在，单位空间有序性较差，经活化后生成在孔隙中，90%以上为微孔， 即形成一种活性碳纤维的微观结构。这种微观结构的碳材料可以提供大量的表面积。其表 面具有大量的微孔，在电池充电、放电过程中，活性碳吸附以及解吸时，离子吸附途径短，吸 附物质可以直接进入微孔。本发明所采用的活性碳毡，其除了碳元素外，还含有少量的氢、氧元素等。通常含 氧团的总量一般不超过1. 5meq/g。由于本发明采用活性碳毡，其表面积比通常采用涂布、喷涂方式制作的颗粒状活 性碳大1-2个数量级，并且由于活性碳毡的微孔直接开设在表面，可直接接触到电池中的 吸附粒子，其吸附速度非常快，可大大提高电池的性能。上述实施例中，壳体内的水的注入量为至少将阴极、隔离纸、活性碳层以及阳极 浸润即可。本实施例一的化学方程式为Mg+H20 = MgCHH2其中负极电解方程式为Mg1e-+20H- = Mg+H20正极电解方程式为2H20+2e_ = 20H_+H2本实施例一采用镁合金板或者铸造镁合金板为阴极，具有较好的稳定性，使用时， 加入少许的水浸润即可产生1.4伏的直流电。使用一段时间后阴极中的镁元素会逐渐消 耗，直至阴极消耗殆尽后，该水电池就可以报废，进行回收。本发明相对其他同类型化学电池，由于其采用活性碳毡，电池的电量交其他同型 号的电池较高，并且电池性能较高，充放电速度较快。4
实施例二，本实施例锂离子电池作为实施例，该实施例与上述实施例类似，其负极 中的活性碳层也采用活性碳毡，该活性碳毡覆于采用铜箔制作的集流体上，构成电池的负 极。同样的道理，锂离子电池中采用活性碳毡作为碳材料，电池的性能将大大提高。当然，以上所述仅仅为本发明的实施例而已，并非来限制本发明范围，凡依本发明 申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专 利范围内。
权利要求
1.一种化学电池用活性碳层，其包括电池本体以及位于电池本体内的活性碳层，其 特征在于所述的活性碳层中的活性碳为活性碳毡。
2.根据权利要求1所述的一种化学电池用活性碳层，其特征在于，所述的活性碳中的 活性碳毡中碳原子以类石墨微晶的乱层堆叠形式存在。
3.根据权利要求2所述的一种化学电池用活性碳层，其特征在于，所述的活性碳层包 括集流体以及覆于集流体表面上的活性碳毡。
4.根据权利要求3所述的一种化学电池用活性碳层，其特征在于，所述的电池本体为 锂电池、锂离子电池、镁电池、水电池中的任意一种。
全文摘要
本发明涉及电池产品技术领域，特指一种化学电池用活性碳层。该化学电池包括电池本体以及位于电池本体内的活性碳层，所述的活性碳层中的活性碳为活性碳毡。所述本发明中活性碳层中碳材料采用活性碳毡，以获得较大的面积，俘获较多的电池离子，这样就可以令电池的电量增加，提高电池的性能。
文档编号H01M4/06GK102055013SQ200910193348
公开日2011年5月11日 申请日期2009年10月27日 优先权日2009年10月27日
发明者黄忠勇 申请人:黄忠勇