專利名稱：鐵高鐵堿性電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種電池，特別是高鐵堿性電池。
背景技術(shù)：
高鐵作為電池的正極材料時(shí)，該電極反應(yīng)為三電子反應(yīng)，電池的電勢(shì)以及能量都 比傳統(tǒng)的鋅錳電池高。而且這種材料價(jià)格低廉對(duì)環(huán)境無污染，因此受到電化學(xué)界的廣泛注
辰、ο高鐵酸鹽物質(zhì)在電池反應(yīng)中可以得到3個(gè)電子，所以有相對(duì)較高的容量。高鐵酸 鋰的理論容量高達(dá)601Ah/kg。高鐵酸鋇的理論容量也有313Ah/kg。而Mn02的容量為308Ah/ kg。以高鐵酸鹽為正極材料取代商業(yè)鋅錳電池中的Mn02即可組成高鐵一次電池。其電池 反應(yīng)為MFe04+3/2Zn — l/2Fe203+l/2Zn0+Mzn02在高鐵電池中，可作為電池負(fù)極的材料也很多，包括鋅、鋁、鐵、鎘和鎂等。目前國內(nèi)外研究的鐵電池有高鐵和鋰鐵兩種，高鐵電池是以合成穩(wěn)定的高鐵酸鹽 (K2Fe04、BaFe04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(chǎn)物為FeOOH或Fe203-H20，無毒無污染，對(duì)環(huán)境友 好。不需要回收。由于高鐵酸鹽導(dǎo)電性能特點(diǎn)，現(xiàn)有技術(shù)的高鐵電池還存在不夠成熟的不 足，尚未廣泛生產(chǎn)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)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(xué)電源的水溶液體系只能是濃的強(qiáng)堿水溶液 的特性；提出一種鐵高鐵堿性電池。本發(fā)明的鐵高鐵堿性電池，包括外殼、正極材料、負(fù)極材料、堿性電解液以及置于 正負(fù)極之間的隔膜；負(fù)極材料為鐵負(fù)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(jì)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(jì)， 由95-99. 5%的高鐵酸鹽與0. 5-5%的二硼化鎂或其衍生化合物構(gòu)成。所述高鐵酸鹽可選 用常規(guī)K2Fe04、常規(guī)BaFe04、常規(guī)K2Fe04和常規(guī)BaFe04的高鐵酸鹽混合物、常規(guī)高鐵酸鹽 和納米高鐵酸鹽的混合物的其中之一；所述常規(guī)高鐵酸鹽和述納米高鐵酸鹽混合物，其中 納米高鐵酸鹽為BaFe04或K2Fe04或BaFe04和K2Fe04混合物的納米材料之一。所述二硼 化鎂或二硼化鎂的衍生化合物選用納米級(jí)物料更好。所述二硼化鎂或二硼化鎂的衍生化合 物為超導(dǎo)體二硼化鎂或二硼化鎂的衍生化合物材料。所述二硼化鎂或二硼化鎂的衍生化合 物為超導(dǎo)體納米級(jí)物料。所述二硼化鎂衍生化合物選用超導(dǎo)體Bi-Sr-Ca-Cu-O化合物可獲 最好效果。所述二硼化鎂衍生化合物為超導(dǎo)體Bi-Sr-Ca-Cu-O化合物的納米級(jí)物料。所述鐵負(fù)極為現(xiàn)有技術(shù)堿性電池的鐵負(fù)極配方和材料。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是本發(fā)明的鐵高鐵堿性電池，開路電壓在1. 6V-1. 65V，工作電壓在1. 2V_1. 5V，比現(xiàn) 有技術(shù)的一次電池高0. 1-0. 15V，而且放電平穩(wěn)、無污染、安全、性能優(yōu)良，85%以上的放電 時(shí)間在1. 2-1. 5V。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。圖1——電池結(jié)構(gòu)示意2——電池制造工藝流程中金屬頂帽(1)，塑料套筒(2)，負(fù)極(3)，鋼殼(4)，金屬外套(5)，隔離層(6)， 正極材料環(huán)(7)，負(fù)極集流拄(8)，塑料底(9)，金屬底蓋絕緣墊圈(10)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的鐵高鐵堿性電池，可采用現(xiàn)有技術(shù)的原料、產(chǎn)品進(jìn)行制造。本發(fā)明的鐵高鐵堿性電池，其電池結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)的一樣，如圖1所示，由金屬頂 帽(1)，塑料套筒(2)，負(fù)極(3)，鋼殼(4)，金屬外套(5)，隔離層(6)，正極材料環(huán)(7)，負(fù)極 集流拄(8)，塑料底(9)，金屬底蓋絕緣墊圈(10)組合構(gòu)成。本發(fā)明的鐵高鐵堿性電池，其電池制造工藝流程與現(xiàn)有技術(shù)的一樣，如圖2(工藝 流程圖)所示。 工藝流程中，正極材料混合用的NaOH或KOH水溶液量，可按現(xiàn)有技術(shù)的一般比例 規(guī)程進(jìn)行，無須特別控制，也可按配方中總量NaOH或KOH水溶液計(jì)，取10-25%加入；負(fù)極 材料材料混合用NaOH或KOH水溶液量，可按現(xiàn)有技術(shù)的一般比例規(guī)程進(jìn)行，無須特別控制， 也可按配方中總量NaOH或KOH水溶液計(jì)，取5-20%加入。剩余NaOH或KOH水溶液用于組 裝時(shí)加入。輔助材料粘合劑可為現(xiàn)有技術(shù)的常用的淀粉類、CMC，聚乙烯醇等，可根據(jù)需要以 控制在0-3%以內(nèi)為佳。鐵負(fù)極采用現(xiàn)有技術(shù)的堿性電池鐵負(fù)極配方和材料。正極材料，以重量百分比計(jì)，由95-99. 5%的高鐵酸鹽與0. 5_5%的二硼化鎂或其 衍生化合物經(jīng)球磨混合獲得。(其高鐵酸鹽可選用常規(guī)K2Fe04、常規(guī)BaFe04、常規(guī)K2Fe04和 常規(guī)BaFe04的高鐵酸鹽混合物、常規(guī)高鐵酸鹽和納米高鐵酸鹽的混合物的其中之一；所 述常規(guī)高鐵酸鹽和納米高鐵酸鹽混合物，其中納米高鐵酸鹽為BaFe04或K2Fe04或BaFe04 和K2Fe04混合物之一的納米材料。所述二硼化鎂或二硼化鎂的衍生化合物選用納米級(jí)物 料更好。所述二硼化鎂或二硼化鎂的衍生化合物選用超導(dǎo)體二硼化鎂或二硼化鎂的衍生化 合物或超導(dǎo)體二硼化鎂或二硼化鎂的衍生化合物納米材料更佳。所述二硼化鎂衍生化合物 選用超導(dǎo)體Bi-Sr-Ca-Cu-O化合物可獲最好效果。本發(fā)明的鐵高鐵堿性電池，按現(xiàn)有技術(shù)的方法進(jìn)行放電試驗(yàn)，其放電結(jié)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(shí)間在1. 2-1. 5V。
權(quán)利要求
一種鐵高鐵堿性電池，包括外殼、正極材料、負(fù)極材料、堿性電解液以及置于正負(fù)極之間的隔膜；負(fù)極材料為鐵負(fù)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(jì)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(jì)，由95 99.5％的高鐵酸鹽與0.5 5％的二硼化鎂或其衍生化合物構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵高鐵堿性電池，所述高鐵酸鹽，其特征在于所述高鐵酸鹽 為常規(guī)K2Fe04、常規(guī)BaFe04、常規(guī)K2Fe04和常規(guī)BaFe04的高鐵酸鹽混合物、常規(guī)高鐵酸鹽 和納米高鐵酸鹽的混合物的其中之一；所述常規(guī)高鐵酸鹽和述納米高鐵酸鹽的混合物，其 中納米高鐵酸鹽為BaFe04、K2Fe04、BaFe04和K2Fe04混合物的納米料之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵高鐵堿性電池，其特征在于所述二硼化鎂或二硼化鎂的 衍生化合物為納米級(jí)物料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵高鐵堿性電池，其特征在于所述二硼化鎂或二硼化鎂的 衍生化合物為超導(dǎo)體材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵高鐵堿性電池，其特征在于所述二硼化鎂或二硼化鎂的 衍生化合物為超導(dǎo)體納米物料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵高鐵堿性電池，其特征在于所述二硼化鎂衍生化合物為 超導(dǎo)體Bi-Sr-Ca-Cu-O化合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵高鐵堿性電池，其特征在于所述二硼化鎂衍生化合物為 超導(dǎo)體Bi-Sr-Ca-Cu-O化合物的納米物料。
全文摘要
本發(fā)明的鐵高鐵堿性電池，是根據(jù)高鐵電池的正極材料的化學(xué)電源的水溶液體系只能是濃的強(qiáng)堿水溶液的特性提出的；其包括外殼、正極、負(fù)極、堿性電解液以及置于正負(fù)極之間的隔膜；負(fù)極材料為鐵負(fù)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％，高鐵酸鹽與二硼化鎂或其衍生化合物構(gòu)成的正極材料為85-90％；其構(gòu)成的電池開路電壓在1.6V-1.65V，工作電壓在1.2V-1.5V，比現(xiàn)有技術(shù)的一次電池高0.1-0.15V，而且放電平穩(wěn)、無污染、安全、性能優(yōu)良，85％以上的放電時(shí)間在1.2-1.5V。
文檔編號(hào)H01M10/24GK101986453SQ201010500509
公開日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月6日
發(fā)明者張雅靜, 李先蘭 申請(qǐng)人:李先蘭