[發明專利]一次性堿性電池的電極材料

無效

• 申請號: 201210343315.7
• 申請日: 2012-09-14
• 公開（公告）號: CN102856529A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 黃宣斐
• 申請（專利權）人: 黃宣斐
• 主分類號: H01M4/06
• 分類號: H01M4/06;H01M4/62;H01M6/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于電池領域，特別是指一次性堿性電池的電極材料。

背景技術

一次性堿性電池包括有陽極、陰極、陽極和陰極之間有電解質可滲透的隔板、以及堿性電解質。陽極包括陽極活性材料，現主要是鋅或鋅合金顆粒和常規的膠凝劑，膠凝劑用來將鋅顆粒固定在懸浮液中，以使鋅粒能互相接觸，將陽極集電器插入膠凝的鋅極中，堿性電解質典型的是氫氧化鉀的水溶液，也可以是氫氧化鈉或氫氧化鋰水溶液，陰極包括陰極活性材料，其包含二氧化錳或羥基氧化鎳或它們的混合物以及導電添加劑如石墨等。

現一次性堿性電池受商業型號的限制，其電池內的容量是固定的，為了增加電池容量即電池的使用壽命或電池的較高功率消耗以適應一些高功率用電器的需要，一般采用增加電極活性材料的界面表面積以及在電池中增加活性材料的方式來實現，這些一般是通過增加活性材料的密度的方式，而在活性材料的密度達到一定程度后，因密度增加導致在放電過程中電化學反應速率降低，從而不能滿足高功率的需要。

現主要使用的鋅錳一次性堿性電池的另一個問題是電池在特性上具有傾斜的電壓特征，也就是說，電池在放電時平均運行電壓逐漸降低，當電池以較高功率消耗時，電壓的降低速度顯著，因此鋅錳電池在高功率下獲得的實際電池容量小于低功率消耗時的電池容量，因此現鋅錳電池不適用于高功率消耗的用電器比如相機等方面。為了實現能夠在高功率下使用的一次性堿性電池，現主要采用的是以羥基氧化鎳為陰極活性材料的堿性電池，或是采用羥基氧化鎳和二氧化錳按重量比1∶1的比例來作陰極活性材料的方法來生產一次性堿性電池，但羥基氧化鎳同二氧化錳相比的成本要高的多。

對于現有一次性堿性電池在使用后進行分析，不論是采用二氧化錳為陰極活性材料還是采用的羥基氧化鎳為陰極活性材料，在電池的陽極中，有占原重量15-25％的鋅沒有反應而被廢棄。研究發現，造成這一原因的問題并不是這一比例的鋅不能進行反應放電而是當電池內的鋅到達這一比例時，因電池內的阻力增加，化學反應速率降低，產生的電量已經不能實際應用，這類不能使用的電池內依然在進行緩慢的電化學反應而直到電池內的陽極活性材料或陰極活性材料全部反應完。

因此，需要一種能夠在高功率時有更長的使用壽命和電池內各材料反應更徹底的一次性堿性電池。

發明內容

本發明的主要目的是在保證一次性堿性電池能夠適用于高功率消耗并具有同羥基氧化鎳為陰極活性材料類似的使用壽命的情況下，能夠減少生產成本。

本發明的另一目的是使電池在使用壽命結束時，電池內的陰極和陽極活性材料反應的盡可能徹底，減少資源的消耗。

本發明是通過以下技術方案實現的：

在本發明中所指的百分比均為重量百分比。

一次性堿性電池的電極材料，其包含有陽極材料和陰極材料，位于陽極和陰極之間的隔板，堿性電解質，陽極集電器，凝膠；所述陰極材料包括陰極活性材料二氧化錳和羥基氧化鎳及導電碳粒；所述陽極材料為鋅或鋅合金及石墨；所述石墨占陽極材料重量的5％-10％；所述二氧化錳占陰極活性材料的85％-90％；所述羥基氧化鎳占陰極活性材料的10％-15％；所述導電碳粒占陰極材料的30％-35％；所述堿性電解質水溶液的濃度為53％-60％；所述凝膠分別占陽極材料和陰極材料的3％。

所述堿性電池的陽極材料中含有0.01％-0.03％用于防止產生氫的金屬或金屬氧化物，所述的金屬或金屬氧化物是指鉍、銦、鍺中一種或兩種以及鋁或氧化鋁。

所述的堿性電池的陽極材料鋅或鋅合金中包括有0.015％-0.025％的鋁。

所述堿性電解質為氫氧化鉀、氫氧化鈉或氫氧化鋰。

本發明的有益效果是：

1，通過本發明的技術方案，通過在陽極材料中加入一定量的石墨，能夠有效的防止在電池的電化學反應后期，因陽極中的鋅在反應后所生成的氧化物表層阻礙反應速度和降低電子的傳遞速度，能夠保證化學反應能夠平穩的進行，保證電壓的穩定。

2，通過在陰極活性材料中使用少量的羥基氧化鎳，能夠提高一定量的反應速率的同時，降低了現有技術中的羥基氧化鎳的使用量，并通過使用高濃度的電解質來提高反應的徹底。

具體實施方式

以下通過具體實施例來詳細描述本發明的技術內容，本發明的具體實施例是示例性的，僅能用于解釋本發明的內容而不能解釋為是對本發明的限制。

本發明是通過以下實施方案實現的：