[發明專利]一種高放電容量的堿性錳電池的正極材料及其堿錳電池

在審

• 申請號: 201611149502.6
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106784781A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 余谷峰;陳水標;孫剛
• 申請（專利權）人: 浙江野馬電池有限公司
• 主分類號: H01M4/50
• 分類號: H01M4/50;H01M6/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于電池技術領域，尤其涉及一種高放電容量的堿性錳電池的正極材料及其堿錳電池。

背景技術

堿錳電池，是指以鋅為負極、鈦酸錳為正極、氫氧化鉀溶液為電解液的原電池。堿錳電池是在鋅錳電池的基礎上發展起來的；相對鋅錳電池，其不含有汞、鎘等元素，對環境的友好、環保。并且堿錳電池還有具有能重負載、大電流放電、電容量大、低溫性能和防漏性能好、性價比高等優點。所以，隨著便攜式電子產品的快速發展，堿錳電池在各類電子產品中需求越來越大。

堿性鋅錳電池以高濃度的氫氧化鉀水溶液為電解液，要求堿性鋅錳電池隔膜具有良好的親水性和化學穩定性(包括堿穩定性和氧化還原穩定性)，因此常規的堿性鋅錳電池隔膜通常采用具有良好親水性和化學穩定性的纖維制備，如：維尼纖維、尼龍纖維和親水性處理的丙綸纖維。良好的隔離性能和離子導電性能是電池隔膜的兩大基本功能。孔徑越小，隔膜隔離性能越好；孔率越高，則隔膜的儲液性能越好，其離子導電性能也更好。因此常規的堿性鋅錳電池隔膜通常采用超細短纖制備成，使其具備低孔徑、高孔率的特點。但是受纖維技術和織造技術的限制，隔膜的孔徑和均勻性總是有限度的。此外，堿性鋅錳電池中總是有細度小于隔膜孔徑的鋅顆粒和鈦酸錳顆粒的存在，因此，依賴低孔徑提高隔膜隔離性能是有限度的。

日本NKK公司在專利97118515.8“堿性電池隔膜紙”中采用了兩層配比，處理不同的纖維；通過多圓網或長網、圓網結合的方式，分別上網，在毛毯轉移過程中層合抄造的隔膜紙，其特點是一層為纖維致密的緊密層，主要是防止鋅枝晶刺穿及正負極細粉材料的滲透，另一層為液體吸收浸透層，由纖維素纖維制備，目的是增加吸堿液及保堿液的能力，其缺點是耐堿性較差。

目前，堿錳電池正極材料除了活性物質鈦酸錳顆粒，還含有導電劑。導電劑一般采用石墨烯。由于鈦酸錳本身為半導體，其導電性能較差，導電劑可以使電流更加流暢的導出。但是，目前堿錳電池的電池容量還有待提高，并且大電流脈沖性能差。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：現有技術中，堿錳電池正極材料容量差、大電池流脈沖性能差；從而提供了一種放電容量，脈沖性能好的堿錳電池正極材料。

一種高放電容量的堿性錳電池的正極材料，所述正極材料包括鈦酸錳、石墨烯，所述石墨烯的中值粒徑為80-90μm，還包括添加劑，所述添加劑為二氧化鈦、咪唑與ES纖維組成，所述二氧化鈦、咪唑與ES纖維的質量比為(4-7)∶2∶1；所述石墨烯為片狀鱗片石墨烯；所述鈦酸錳的中值粒徑為60～70μm；6mA下從2.0V連續放電至1.0V時的電池放電容量超過120mAh。

優選，6mA下從2.0V連續放電至1.0V時的電池放電容量高達125mAh。

優選，所述二氧化鈦、咪唑與ES纖維的質量比為(5-6)∶2∶1；所述鈦酸錳的中值粒徑為60-65μm。

優選，所述二氧化鈦、咪唑與ES纖維的質量比為5∶2∶1；所述鈦酸錳的中值粒徑為60μm。

優選，以堿性錳電池的正極材料的總重量為基準，所述鈦酸錳占84～95wt％，所述石墨烯占3～15wt％，所述添加劑占0.5～2.5wt％。

本發明還提供一種堿錳電池，其包括正極、負極、隔板、殼體；所述隔板位于正極與負極之間，所述正極、負極與隔板均容置在殼體內；所述正極包括前述的高放電容量的堿性錳電池的正極材料。

本發明一種高放電容量的堿性錳電池的正極材料以及使用該正極材料的電池，取得了如下技術效果：

由于采用石墨烯，石墨烯有效構筑了堅固的導電網絡的骨架，在脈沖放電過程中，避免了導電網絡骨架的坍塌，使堿錳電池的脈沖放電性能大幅增強。

提供了放電容量，6mA下從2.0V連續放電至1.0V時的電池放電容量超過120mAh。

采用了特制的添加劑，使得石墨烯構筑的導電網絡更加堅固，進一步增強了接觸面積，具有良好的抗沖擊能力，又大大降低了堿錳電池的內阻，提高了單位體積內的容量以及堿錳電池脈沖放電能力。