一种碱性锌锰电池的钢壳及碱性锌锰电池的制作方法_2

文档序号:9015900阅读:来源:国知局
常规碳材料颗粒与钢壳的刚性表面间的接触为点与面的接触,两者的有效界面 接触面积受到了限制,界面电阻较大,我们发现石墨烯将常规导电剂基导电涂层与钢壳内 壁间的点面接触改进为面面接触,显著提高了有效接触面积,极大降低了钢壳与导电膜之 间的界面电阻;
[0019] 9、作为正极集流体,石墨烯导电涂层提高了钢壳导电能力与其内壁表面性质的均 匀性,提高影响着正极的集流效果及正极区域内的电阻分布,进而影响到电流电位分布与 放电性能电阻的降低,将有利于碱性锌锰电池的正极活性物质以及容量得到更好的发挥, 改善碱性锌锰电池的大电流放电性能以及高压段的放分;
[0020] 10、因涂层厚度降低,在钢壳内径一定的前提下可以适当提高活性物质的填充量, 从而提尚电池的容量;
【附图说明】
[0021] 图1为现有技术中涂层钢壳构成示意图;
[0022] 图2为本实用新型的涂层钢壳构成示意图;
[0023] 图3为碱性锌锰电池1. 5W/0. 65W,2s/28s,5m/h,24h/d的电压放分曲线;
[0024] 图4为碱性锌锰电池的1000mA,10s/m,lh/d的电压放分曲线。
[0025] 图中1为常规导电涂层;2为常规钢壳;3石墨烯导电涂层;4钢壳。
【具体实施方式】
[0026] 以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
[0027] 本实用新型人经过广泛而深入的研宄,通过改进制备工艺,意外地获得了可有效 的抑制因常规导电涂层的膨胀剥离与覆盖致密度低产生的钢壳腐蚀生锈与电池性能下降、 或常规导电涂层必需厚度高而导致电池内阻较高的限制的技术,可降低正极环与钢壳间的 界面电阻与径向电阻,提高碱性锌锰电池的正极活性物质利用率与短路电流,延长电池高 压端放分,在此基础上完成了本实用新型。
[0028] 本实用新型的技术构思如下:
[0029] 本实用新型人是针对常规涂层的限制,导电涂层对钢壳内表面的覆盖致密度较 低,导电涂层厚度较高会引起电池内阻增大与容量降低;普通碳材料导电涂层与钢壳间的 粘附性会逐渐降低,导电涂层脱落致使电池各项贮存放电下降等问题,提供一种碱性锌锰 电池用的钢壳涂层改性技术。本实用新型人发现,若采用石墨烯改性导电涂层,石墨烯其特 殊的片层二维结构,使用该材料改性钢壳内表面,导电涂层与钢壳内表面的粘接性能与覆 盖密度将大大提升,可有效的抑制因常规碳材料涂层的膨胀剥离与覆盖致密度低产生的钢 壳腐蚀生锈与电池性能下降,涂层厚度只需要做到0. 01~20ym,在不损失容量的情况下, 可提高导电性能,降低正极环与钢壳间的界面电阻与径向电阻,致使碱性锌锰电池的正极 活性物质以及容量得到更好的发挥,改善碱性锌锰电池的大电流放电性能。
[0030] 如无具体说明,本实用新型的各种原料均可以通过市售得到;或根据本领域的常 规方法制备得到。除非另有定义或说明,本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技 术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用 于本实用新型方法中。
[0031] 碱性锌锰电池的钢壳及其制备方法
[0032] 本实用新型所述的碱性锌锰电池的钢壳是由石墨烯涂层改性的,其制备方法包含 以下步骤:
[0033] a提供钢壳;
[0034] 钢壳可以是预镀镍钢壳或者后镀镍钢壳,是由钢带冲制而成;其中预镀镍钢壳是 先将钢带镀镍后冲制成固定形状的开口钢壳后经过清洗制得;后镀镍钢壳为线将钢带冲制 为固定形状的开口钢壳,然后经过去油、电镀、清洗得到;本实用新型对钢壳种类与形状没 有具体要求,只要不对本实用新型的实用新型目的产生限制即可;
[0035] b将石墨烯、常规导电剂、粘结剂以及少量添加剂例如稳定剂、中和剂、消泡剂均匀 分散于溶剂中,得到混合浆料;
[0036] 其中常规导电添加剂包括石墨、碳纳米管、碳纤维、活性碳、无定形碳、导电炭黑、 乙炔黑、Super-Li、KS-6中的一种或几种组合;粘结剂包括聚偏氟乙烯、CMC、SBR、LA系列粘 结剂中的一种或几种组合;溶剂可以是丁酮等有机溶剂或者纯水;本实用新型对常规导电 剂、粘结剂与添加剂或者溶剂没有具体要求,只要不对本实用新型的实用新型目的产生限 制即可;
[0037]c将上述混合浆料在钢壳内壁通过喷涂、干燥,最后得到石墨烯涂层改性的碱性锌 锰电池的钢壳;
[0038] 混合浆料制备工艺、喷涂、干燥工艺是本领域技术人员已知的,没有具体要求,只 要不对本实用新型的实用新型目的产生限制即可。
[0039] 碱性锌锰电池
[0040] 本实用新型还提供一种含有本实用新型所述的石墨烯涂层改性钢壳的碱性锌锰 电池。所述碱性锌锰电池可以含有其他可允许的组分,例如密封圈、铜钉和负极底、锌膏负 极、正极、电解液、隔膜纸等。这些组分没有具体要求,是本领域技术人员已知的,只要不对 本实用新型的实用新型目的产生限制即可。
[0041] 与现有的各种碱性锌锰电池的钢壳相比,本实用新型的特点在于:1、碱性锌锰电 池的钢壳除了常规的碳材料,还添加有超高的导电性能、超强的柔韧性以及超薄的二维片 层结构的石墨稀;
[0042] 2、石墨烯改性的钢壳,比一般导电涂层改性的钢壳更有利于对钢壳内表面的覆盖 与粘附,可有效的抑制因常规碳材料涂层的覆盖致密度低或膨胀剥离产生的钢壳腐蚀生锈 与电池性能下降;
[0043] 3、石墨烯改性的钢壳内壁涂层提高导电性能,降低正极环与钢壳间的界面电阻与 径向电阻,致使碱性锌锰电池的正极活性物质以及容量得到更好的发挥,改善碱性锌锰电 池的大电流放电性能,相对其它涂层更具有优势;
[0044] 4、通过调整导电涂层中石墨烯与常规碳材料的比例,可获得针对放电以及成本最 适合的碱性锌锰电池钢壳,进而碱性锌锰电池;
[0045] 5、制备方法简单易行,材料易得,石墨烯用量少,只需在碱性锌锰电池成熟的生产 线上稍作调整,适合大规模的工业生产。
[0046] 本实用新型的其他方面由于本文的公开内容,对本领域的技术人员而言是显而易 见的。下面结合具体实施例,进一步阐述本实用新型。应理解,这些实施例仅用于说明本实 用新型而不用于限制本实用新型的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常 按照常规条件,或按照制造厂商所建议的条件进行。
[0047] 除非另有定义或说明,本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人 员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本实用 新型方法中。
[0048] 为进一步阐述本实用新型的内容、实质特点和显著进步,兹列举以下对比例和实 施例详细说明如下,但不仅仅限于实施例。
[0049] 图1所示,由于常规碳材料粒径的限制,常规涂层对钢壳表面的覆盖密度较低,存 在无覆盖的针孔;为提高覆盖率只能增加涂敷厚度,导电涂层厚度一般为5~50ym,致使 钢壳径向电阻增加以及电池能量密度受限,并且常规碳材料与钢壳内表面的接触为点到面 的接触,有效接触面积受到了一定的损失。如图2所示,石墨烯改性涂层中二维片状结构的 石墨烯对钢壳表面的
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