专利名称：锌高铁碱性电池的制作方法
技术领域：
本发明属于一种电池，特别是高铁碱性电池。
背景技术：
高铁作为电池的正极材料时，该电极反应为三电子反应，电池的电势以及能量都 比传统的锌锰电池高。而且这种材料价格低廉对环境无污染，因此受到电化学界的广泛注
辰、ο高铁酸盐物质在电池反应中可以得到3个电子，所以有相对较高的容量。高铁酸 锂的理论容量高达601Ah/kg。高铁酸钡的理论容量也有313Ah/kg。而Mn02的容量为308Ah/ kg。以高铁酸盐为正极材料取代商业锌锰电池中的Mn02即可组成高铁一次电池。其电池 反应为MFe04+3/2Zn — l/2Fe203+l/2Zn0+Mzn02在高铁电池中，可作为电池负极的材料也很多，包括锌、铝、铁、镉和镁等。目前国内外研究的铁电池有高铁和锂铁两种，高铁电池是以合成稳定的高铁酸盐 (K2Fe04、BaFe04等)，可作为高铁电池的正极材料来制作能量密度大、体积小、重量轻、寿 命长、绿色无污染。高铁酸盐放电后的产物为FeOOH或Fe203-H20，无毒无污染，对环境友 好。不需要回收。由于高铁酸盐导电性能特点，现有技术的高铁电池还存在不够成熟的不 足，尚未广泛生产应用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，以及高铁电池的正极材料，而高铁酸盐 的可溶性比较差，其高铁酸盐为正极材料的化学电源的水溶液体系只能是浓的强碱水溶液 的特性；提出一种锌高铁碱性电池。本发明的锌高铁碱性电池，包括外壳、正极材料、负极材料、碱性电解液以及置于 正负极之间的隔膜；负极材料为锌负极，电解液为6-9mol/L的NaOH或KOH水溶液，其正极 材料和电解液组成以重量百分比计电解液6-9mol/L的NaOH或KOH水溶液为10-15%，正 极材料为85-90%，辅助材料粘合剂为0-3% ；其特征在于所述正极材料以重量百分比计， 由95-99. 5%的高铁酸盐与0. 5-5%的二硼化镁或其衍生化合物构成。所述高铁酸盐可选 用常规K2Fe04、常规BaFe04、常规K2Fe04和常规BaFe04的高铁酸盐混合物、常规高铁酸盐 和纳米高铁酸盐的混合物的其中之一；所述常规高铁酸盐和述纳米高铁酸盐混合物，其中 纳米高铁酸盐为BaFe04或K2Fe04或BaFe04和K2Fe04混合物的纳米材料之一。所述二硼 化镁或二硼化镁的衍生化合物选用纳米级物料更好。所述二硼化镁或二硼化镁的衍生化合 物为超导体二硼化镁或二硼化镁的衍生化合物材料。所述二硼化镁或二硼化镁的衍生化合 物为超导体纳米级物料。所述二硼化镁衍生化合物选用超导体Bi-Sr-Ca-Cu-O化合物可获 最好效果。所述二硼化镁衍生化合物为超导体Bi-Sr-Ca-Cu-O化合物的纳米级物料。所述锌负极为现有技术碱性电池的锌负极配方和材料。
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本发明与现有技术相比的有益效果是本发明的锌高铁碱性电池，开路电压在1. 6V-1. 65V，工作电压在1. 2V_1. 5V，比现 有技术的一次电池高0. 1-0. 15V，而且放电平稳、无污染、安全、性能优良，85%以上的放电 时间在1. 2-1. 5V。
下面结合附图对本发明作进一步说明，但本发明的实施方式不限于此。图1——电池结构示意2——电池制造工艺流程中金属顶帽(1)，塑料套筒(2)，负极(3)，钢壳(4)，金属外套(5)，隔离层(6)， 正极材料环(7)，负极集流拄(8)，塑料底(9)，金属底盖绝缘垫圈(10)。
具体实施例方式本发明的锌高铁碱性电池，可采用现有技术的原料、产品进行制造。本发明的水溶液体系锌高铁碱性电池，其电池结构与现有技术的一样，如图1所 示，由金属顶帽(1)，塑料套筒(2)，负极(3)，钢壳(4)，金属外套(5)，隔离层(6)，正极材料 环(7)，负极集流拄(8)，塑料底(9)，金属底盖绝缘垫圈(10)组合构成。本发明的锌高铁碱性电池，其电池制造工艺流程与现有技术的一样，如图2(工艺 流程图)所示。 工艺流程中，正极材料混合用的NaOH或KOH水溶液量，可按现有技术的一般比例 规程进行，无须特别控制，也可按配方中总量NaOH或KOH水溶液计，取10-25%加入；负极 材料材料混合用NaOH或KOH水溶液量，可按现有技术的一般比例规程进行，无须特别控制， 也可按配方中总量NaOH或KOH水溶液计，取5-20%加入。剩余NaOH或KOH水溶液用于组 装时加入。辅助材料粘合剂可为现有技术的常用的淀粉类、CMC，聚乙烯醇等，可根据需要以 控制在0-3%以内为佳。锌负极采用现有技术的碱性电池锌负极配方和材料。正极材料，以重量百分比计，由95-99. 5%的高铁酸盐与0. 5_5%的二硼化镁或其 衍生化合物经球磨混合获得。(其高铁酸盐可选用常规K2Fe04、常规BaFe04、常规K2Fe04和 常规BaFe04的高铁酸盐混合物、常规高铁酸盐和纳米高铁酸盐的混合物的其中之一；所 述常规高铁酸盐和纳米高铁酸盐混合物，其中纳米高铁酸盐为BaFe04或K2Fe04或BaFe04 和K2Fe04混合物之一的纳米材料。所述二硼化镁或二硼化镁的衍生化合物选用纳米级物 料更好。所述二硼化镁或二硼化镁的衍生化合物选用超导体二硼化镁或二硼化镁的衍生化 合物或超导体二硼化镁或二硼化镁的衍生化合物纳米材料更佳。所述二硼化镁衍生化合物 选用超导体Bi-Sr-Ca-Cu-O化合物可获最好效果。本发明的锌高铁碱性电池，按现有技术的方法进行放电试验，其放电结果，开路电 压在1. 6V-1. 65V，工作电压在1. 2V-1. 5V，放电平坦，85%以上的放电时间在1. 2-1. 5V。
权利要求
一种锌高铁碱性电池，包括外壳、正极材料、负极材料、碱性电解液以及置于正负极之间的隔膜；负极材料为锌负极，电解液为6 9mol/L的NaOH或KOH水溶液，其正极材料和电解液组成以重量百分比计电解液6 9mol/L的NaOH或KOH水溶液为10 15％，正极材料为85 90％，辅助材料粘合剂为0 3％；其特征在于所述正极材料以重量百分比计，由95 99.5％的高铁酸盐与0.5 5％的二硼化镁或其衍生化合物构成。
2.根据权利要求1所述的锌高铁碱性电池，所述高铁酸盐，其特征在于所述高铁酸盐 为常规K2Fe04、常规BaFe04、常规K2Fe04和常规BaFe04的高铁酸盐混合物、常规高铁酸盐 和纳米高铁酸盐的混合物的其中之一；所述常规高铁酸盐和述纳米高铁酸盐的混合物，其 中纳米高铁酸盐为BaFe04、K2Fe04、BaFe04和K2Fe04混合物的纳米料之一。
3.根据权利要求1所述的锌高铁碱性电池，其特征在于所述二硼化镁或二硼化镁的 衍生化合物为纳米级物料。
4.根据权利要求1所述的锌高铁碱性电池，其特征在于所述二硼化镁或二硼化镁的 衍生化合物为超导体材料。
5.根据权利要求1所述的锌高铁碱性电池，其特征在于所述二硼化镁或二硼化镁的 衍生化合物为超导体纳米物料。
6.根据权利要求1所述的锌高铁碱性电池，其特征在于所述二硼化镁衍生化合物为 超导体Bi-Sr-Ca-Cu-O化合物。
7.根据权利要求1所述的锌高铁碱性电池，其特征在于所述二硼化镁衍生化合物为 超导体Bi-Sr-Ca-Cu-O化合物的纳米物料。
全文摘要
本发明的锌高铁碱性电池，是根据高铁电池的正极材料的化学电源的水溶液体系只能是浓的强碱水溶液的特性提出的；其包括外壳、正极、负极、碱性电解液以及置于正负极之间的隔膜；负极材料为锌负极，正极材料为高铁酸盐，电解液为NaOH或KOH水溶液，其正极材料和电解液组成NaOH或KOH水溶液电解液为10-15％，高铁酸盐与二硼化镁或其衍生化合物构成的正极材料为85-90％；其构成的电池开路电压在1.6V-1.65V，工作电压在1.2V-1.5V，比现有技术的一次电池高0.1-0.15V，而且放电平稳、无污染、安全、性能优良，85％以上的放电时间在1.2-1.5V。
文档编号H01M4/48GK101986454SQ20101050051
公开日2011年3月16日 申请日期2010年10月6日 优先权日2010年10月6日
发明者张雅静 申请人:张雅静