[發(fā)明專利]電池正極納米合成材料制備方法及鎂基注水電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710684701.5
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107482227A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設計）人: 袁圣;李華倫
• 申請（專利權）人: 深圳海能動力控股有限公司;惠州海能新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88;H01M12/06;B82Y30/00
• 代理公司: 北京獻智知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙)11434
• 代理人: 楊獻智

技術領域

本發(fā)明涉及電池技術領域，尤其涉及一種鎂基電池。

背景技術

伴隨著人們對消費的增加以及工業(yè)化進程的加快，全球對能源的需求日益加大，不可再生能源的大量消耗，使其儲量急劇減少，環(huán)境污染與能源短缺的問題日益突出。研究和發(fā)展更為清潔高效的綠色能源已成為各個國家解決能源、環(huán)境、社會及經(jīng)濟問題的重要手段。鎂空氣電池利用空氣中的氧氣作為正極電化學反應活性物質，使用金屬鎂作為負極電化學反應活性物質，具有能量密度高、資源豐富、反應活性物質綠色無污染等特點，被認為今后電能轉換和大規(guī)模儲存的首選技術之一。

鎂基標準電池延至于鎂空氣電池的催化膜片技術，同時結合標準電池的設計融合而來。鎂空氣電池主要由正極、負極和電解液組成，其中，正極通常由擴散層、集流體和催化層構成，負極通常采用鎂板、鎂棒或者鎂錠等。目前，鎂空氣電池可應用于用于海上航標航標燈以及漁船供電，也可用作臨時交通信號、海上或是島上能源提供、野外地質勘探、北斗導航設備、野外通信機器能源、戰(zhàn)時或災害時醫(yī)療能源等，也可作為戰(zhàn)備或是民政等等儲備的備用電源。目前，所使用的鎂空氣電池大多以鎂板作為電極，其在使用過程中必須加入中性電解質溶液例如鹽水或是海水等，鎂空氣電池其中一個優(yōu)點是可以在無電解液體的狀態(tài)下可以超長時間儲存。

鎂合金是理想的電池陽極材料。但是由于鎂合金電化學性質過于活潑作電池陽極材料時會產(chǎn)生一系列負面效應例如：電壓滯后。此外，鎂合金中雜質元素的存在導致自腐蝕反應生成Mg(OH)₂鈍化膜，在化學反應過程中抑制了鎂合金陽極活性繼續(xù)反應。因此，提高鎂基合金陽極材料利用率是在電池應用中的難點，解決其技術關鍵是改變高分子納米材料的合成來增加鎂基干電池的放電輸出電容量以及提高電壓輸出反應速度。

如中國專利申請第201210541769.5號揭示的一種鎂空氣電池，包括碳棒、鎂筒、正極合成粉、內(nèi)隔膜紙、外隔膜紙、空氣正極殼、外殼、吸水層、底碗紙、假底、塑料蓋和固定圈。其中，底碗紙設于鎂筒的底部，鎂筒的內(nèi)側面設有內(nèi)隔膜紙，外側設有外隔膜紙，鎂筒腔內(nèi)填充正極合成粉；外殼一端開口，鎂筒套置于外殼腔體內(nèi)；碳棒的主體垂直插入正極合成粉中，且其一端伸出外殼開口外；吸水層覆于正極合成粉表面；空氣正極殼包裹于外隔膜紙外；外殼扣于空氣正極殼外，形成空氣室；鎂筒底端和外殼的內(nèi)壁之間設置固定圈；塑料蓋置于空氣正極殼的上方，并嵌合于外殼開口。然而，該專利申請揭露的鎂空氣電池的正極粉料是由普通碳錳電池改造而成，小電流的恒流(30MA)連續(xù)放電測試時間短、電池容量低，并發(fā)現(xiàn)在壽命測試時出現(xiàn)殼體爆裂的問題，無法滿足現(xiàn)時電器設備對能源的需求。

又如中國專利申請第201010250018.9號揭示的一種由能容易獲得的原料構成的鎂空氣電池，構成如下：將2片具有復合集電層的Mg合金板以板面為鉛垂方向進行定位，復合集電層由以覆蓋一側板面及全部端面的方式進行粘合的導電性金屬層和在其上形成的絕緣性樹脂層構成，并且以使復合集電層相對置的形態(tài)疊合，在各Mg合金板上的導電性金屬層上安裝負極端子，另外在疊合物的周圍卷繞電解質液保持薄板，并且在電解質液保持薄板的外周卷繞碳纖維薄板，同時在碳纖維薄板上安裝正極端子。然而，該專利申請揭露的鎂空氣電池并非注水使用的電池，儲存時易發(fā)生負極腐蝕，難以實現(xiàn)長時間儲存。

再如中國專利申請第201010250018.9號揭示的一種鎂金屬空氣電池，具備至少一個基本電池單元。基本電池單元包括：負極，負極由鎂或鎂合金構成；正極集電體，正極集電體與負極對置，由導電材料構成；正極側催化劑層，正極側催化劑層疊層于正極集電體上的負極側的面上，至少含有：作為正極活性物質的吸附空氣中的氧的活性碳、無水的多價羧酸鹽、錳及金屬粉；以及分離部件，分離部件設置于負極和正極側催化劑層之間，容許離子的通過，并且將負極和正極側催化劑層分離；使用時，通過至少在正極側催化劑層添加有水或金屬氯化物水溶液，以在正極集電體和負極之間產(chǎn)生電動勢。然而，該專利申請揭露的鎂金屬空氣電池無法解決在小電流的恒流(30MA)連續(xù)放電測試時間短、電池容量低等問題。

因此，提供一種電池容量大、產(chǎn)品環(huán)保無污染并可長期儲存的鎂注水電池及其制備方法成為促進鎂基空氣電池的工業(yè)化進程急需解決的問題，也是有特殊需要的行業(yè)必需的產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種電池容量大、產(chǎn)品環(huán)保無污染、兼具超長時間保存和高儲能的鎂基空氣電池。