[發(fā)明專利]高倍率脈沖放電鋅銀電池電極復(fù)合材料

有效

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• 申請日: 2012-07-04
• 公開（公告）號: CN103531757A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐禎祥;賀必新;黃玉平;王春明;朱剛
• 申請（專利權(quán)）人: 北京精密機電控制設(shè)備研究所;中國運載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電極復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高倍率脈沖放電鋅銀電池電極復(fù)合材料。

背景技術(shù)

復(fù)合電極的電化學(xué)性能由動力學(xué)和熱力學(xué)兩大因素控制。熱力學(xué)因素決定活性材料電化學(xué)參數(shù)的上限，主要由材料的種類決定。動力學(xué)因素包括活性材料進行電子交換的快慢，以及離子在材料中的擴散速度等，體現(xiàn)在活性材料的實際電化學(xué)性能方面，由材料的結(jié)構(gòu)、制備工藝等決定。

不斷發(fā)展的航天能源，要求在常規(guī)恒功率放電的基礎(chǔ)上，具有大電流脈沖放電的性能，達到幾十倍率的脈沖放電能力。

若采用目前鋅銀電池電極材料，由于大電流脈沖放電時，電極極化急劇加大，內(nèi)部損耗增加，儲能效率降低，電壓大幅波動等，引起驅(qū)動這些脈動負載的能力不足，需要增加正、負極活性物質(zhì)量30%以上才能具有足夠的大電流脈沖放電的能力，保證電壓精度需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高倍率脈沖放電鋅銀電池電極復(fù)合材料，解決現(xiàn)有鋅銀電池大電流脈沖放電時，電極極化急劇加大、儲能效率降低和電壓波動大等問題，以適合高比功率、高比能量、可大電流脈沖放電的輕質(zhì)小型化能源系統(tǒng)需求。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種高倍率脈沖放電鋅銀電池電極復(fù)合材料，包含正極材料和負極材料，正極材料由石墨烯和活性銀粉組成，其重量配比為：石墨烯1~3份，活性銀粉97~99份；負極材料包括電解鋅粉、堿性超級電容器用碳材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，其重量配比為：電解鋅粉91~95份，堿性超級電容器用碳材料1~3份，導(dǎo)電劑0.5~2份，粘結(jié)劑2~5份。

所述的活性銀粉的視密度小于0.7g/cm³，所述的電解鋅粉的視密度小于0.6g/cm³。

所述的石墨烯導(dǎo)電率在10⁶S/m以上，比表面積250~300m²/g，粒度為1~10μm，厚度1~10nm。

所述的堿性超級電容器用碳材料的比表面積為1700~2000m²/g，粒度為5~8μm。

所述的石墨烯和活性銀粉兩者通過超聲波振蕩吸附方法或在惰性氣體保護下，采用機械混合方法合成。

所述的堿性超級電容器用碳材料在45%的KOH溶液中穩(wěn)定，按配比稱量鋅粉、堿性超級電容器用碳材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑，添加適量水后采用攪拌分散均勻涂覆。

本發(fā)明的顯著效果在于：本發(fā)明所述的一種高倍率脈沖放電鋅銀電池電極復(fù)合材料具有較大的表面積和較小的視密度，具有較高的電化學(xué)活性，滿足高倍率脈沖放電之高能電源的使用要求，解決現(xiàn)有鋅銀電池由于大電流脈沖放電時，電極極化急劇加大，儲能效率降低，電壓波動大等問題，具有超級電容器和鋅銀電池電極材料綜合性能，以適合高比功率、高比能量、可大電流脈沖放電的輕質(zhì)小型化能源系統(tǒng)要求；同時，本發(fā)明結(jié)合超級電容器與鋅銀電池電極材料的優(yōu)勢，采用相匹配的對稱、非對稱混合電容材料，與鋅銀電池材料復(fù)合，合成具有良好的大電流脈沖放電，且并不損害原本作為鋅銀電池電極材料性能的新型電極復(fù)合材料。

具體實施方式

實施例1

一種高倍率脈沖放電鋅銀電池電極復(fù)合材料包含正極材料和負極材料，其中，正極材料由石墨烯和活性銀粉組成，其重量配比為：石墨烯1份，活性銀粉99份；負極材料包括電解鋅粉、堿性超級電容器用碳材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，其重量配比為：視密度小于0.6g/cm³的鋅粉91份，堿性超級電容器用碳材料3份，導(dǎo)電劑1份，粘結(jié)劑5份。在正極材料中，石墨烯的導(dǎo)電率在10⁶S/m以上，比表面積200m²/g，粒度為1μm，厚度2nm；活性銀粉視密度小于0.7g/cm³，石墨烯和活性銀粉兩者通過超聲波振蕩吸附方法或在惰性氣體保護下，采用機械混合方法合成。在負極材料中，堿性超級電容器用碳材料的比表面積為1700m²/g，粒度為5μm，在45%的KOH溶液中穩(wěn)定，按配比稱量鋅粉、堿性超級電容器用碳材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑，添加適量水后采用攪拌分散均勻涂覆。

實施例2