[發(fā)明專利]電池電極制作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010214629.8
• 申請日: 2010-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN102299305A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周更生;高振裕
• 申請（專利權(quán)）人: 周更生
• 主分類號(hào): H01M4/26
• 分類號(hào): H01M4/26;H01M4/38;H01M4/62
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 周長興

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供了一種電池電極的制作方法，特別是一種以鐵為主要成分的電池電極制作方法。

背景技術(shù)

一般鎳鐵電池的結(jié)構(gòu)其負(fù)極使用鐵粉、正極使用氫氧化鎳，而電解液一般為氫氧化鉀水溶液，中間再以隔離膜分開兩電極。在過去，由于鎳鐵電池的鐵電極容量不高，使得整體電池能量密度僅約50Wh/kg，功率密度也僅約100W/kg，再加上自放電效應(yīng)較大，因此在70年代之后鎳鐵電池漸漸被鉛酸電池、鋰電池等其它電池所取代。然而，鎳鐵電池相較于其它電池而言仍具有循環(huán)壽命極長(＞1000cycle)、耐過度充電與過度放電、原料充足、無污染問題等優(yōu)點(diǎn)。

在公知技術(shù)中，Jackovitz等人曾在1982提出U.S.Pat.4356101提到在700℃的溫度下，利用氫氣還原以硫酸鐵為前驅(qū)物所燒制的氧化鐵，而獲得放電量高達(dá)620mAh/g的活性鐵粉，但并未說明此為實(shí)際可循環(huán)的電容量或第一次的放電容量。Huang?2007年的研究文獻(xiàn)亦指出，利用化學(xué)還原的納米鐵微粒做為鐵電極材料，在不添加任何導(dǎo)電添加劑與活化劑的狀況下，提供200mA/g-Fe電流，其電容量可達(dá)510mAh/g-Fe。顯示納米鐵微粒的高表面積比的確有效提高了鐵原子的利用率。然而，納米鐵電極的電容量與傳統(tǒng)電池電極的電容量不同的是，納米鐵電極的電容量會(huì)隨著充放電循環(huán)的次數(shù)而衰減(請參考圖1)。從微結(jié)構(gòu)的觀察中發(fā)現(xiàn)，由于納米鐵微粒在充放電的過程中，其粒徑快速增大使其表面積隨的減少，而粒徑增大的原因在于充電時(shí)，鐵原子再結(jié)晶成鐵微粒，同時(shí)，由于系統(tǒng)有往熱力學(xué)穩(wěn)定的方向移動(dòng)的趨勢，為了使粒子的表面能降低，粒子遂逐漸長大。經(jīng)由X光繞射圖(X-ray?diffraction，XRD)分析的結(jié)果可看出，納米鐵微粒的結(jié)晶性隨著充放電循環(huán)而越來越明顯，顯示了納米鐵微粒的確有重新結(jié)晶的現(xiàn)象，而使原來呈現(xiàn)幾乎非晶態(tài)的粒子逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶良好的狀態(tài)。

由于鎳鐵電池的鐵電極仍存在著上述種種的缺點(diǎn)，因此亟需提出一種具有更好的充放電循環(huán)特性以及大電流放電的電池電極，以解決當(dāng)前鎳鐵電池的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種電池電極制作方法，以克服背景技術(shù)中所述的缺點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的電池電極材料制作方法，包含：

提供一還原劑；

提供一導(dǎo)電助劑，該導(dǎo)電助劑系選自由金屬鹽類、金屬微粒、金屬化合物及含碳導(dǎo)電物質(zhì)所組成的群組其中的一；

提供一含鐵離子溶液，并將該導(dǎo)電助劑加入該含鐵離子溶液形成第一混合溶液；

將第一混合溶液與還原劑混合形成第二混合溶液，其中該導(dǎo)電助劑及該含鐵離子系經(jīng)該還原劑還原形成一復(fù)合微粒，該復(fù)合微粒包含有一鐵微粒；

自該第二混合溶液分離出該復(fù)合微粒；

提供一黏結(jié)劑，將該復(fù)合微粒與該黏結(jié)劑混合后形成一涂料，以及；

將該涂料涂布于一金屬網(wǎng)以制成電極。

所述的電池電極材料制作方法，其中，該還原劑為一硼氫化鉀水溶液或一硼氫化鈉水溶液。

所述的電池電極材料制作方法，其中，該金屬鹽類選自由鈷、鎳、銅、錫、銻、鉍、銦、金、鉛、鎘所構(gòu)成的群組其中之一。

所述的電池電極材料制作方法，其中，該金屬微粒及該金屬化物選自由鈷、鎳、銅、錫、銻、鉍、銦、金、鉛、鎘、鈦所構(gòu)成的群組其中之一。

所述的電池電極材料制作方法，其中，該含碳導(dǎo)電物質(zhì)為碳黑、納米碳管或石墨。

所述的電池電極材料制作方法，其中，該含鐵離子溶液選自由硫酸鐵(FeSO₄)溶液、硝酸鐵(Fe(NO₃)₃)溶液，及氯化鐵(FeCl₃)溶液所組成的群組其中之一。

所述的電池電極材料制作方法，其中，該鐵微粒的粒徑為納米等級(jí)。

所述的電池電極材料制作方法，其中，該復(fù)合微粒的粒徑為100nm～200nm。

所述的電池電極材料制作方法，其中該，黏結(jié)劑為鐵氟龍。

所述的電池電極材料制作方法，其中，加入一緩蝕劑，該緩蝕劑選自由鉬酸鹽、磷酸鹽、有機(jī)磷化合物、硅酸鹽、鉻酸鹽、具極性基團(tuán)的長碳鏈有機(jī)化合物、界面活性劑所構(gòu)成的群組其中之一。

本發(fā)明的效果是：

1)可使以鐵為主要成分的電極有更好的充放電循環(huán)特性。

2)可制作具有大電流放電的電池電極。

附圖說明

圖1是公知技術(shù)的納米鐵電極的電容量與充放電循環(huán)次數(shù)關(guān)系圖。