CN102544432A - 一种正电极以及具有该正电极的电池 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种正电极，包括：第一材料层，包括导电高分子材料；第二材料层，包括复合材料，设置在第一材料层上。本发明实施例还提供了一种具有该正电极的电池。本发明实施例的正电极及具有该正电极的原材料来源广泛，成本低廉且制作工艺简单，该电池具有低电极电阻，且由于未采用传统电池中的污染成分，用完即使丢弃也不会对环境造成污染，环保程度远胜于传统电池。

Description

一种正电极以及具有该正电极的电池
【技术领域】
本发明涉及电池领域，特别涉及一种正电极以及具有该正电极的电池。
【背景技术】
近年来，陆续出现了移动电话、手提式摄影机、笔记本电脑、数字相机、PDA、CD player等轻便型电子机器，并谋求其小型及轻量化，而伴随此，作为可携带之轻便电源-电池也同样受到关注。电池种类包括干电池、碱性电池、镍氢电池与锂电池等。下面将简单介绍常见电池的正极材料。
日常使用的干电池是一种锌锰电池，也叫碳锌电池。它的正极是一根碳棒，它的周围被二氧化锰、碳粉和氯化铵的混合剂所包围，总称为“碳包”。
镍氢电池正极活性物质为氢氧化镍粉末，此材料用于电池已有百年历史，更已经多次质量改良，因此相关之制造方法很多。镍氢电池所使用之氢氧化镍，一方面要求其纯度，一方面又与其他金属共沉淀作为改质之用，常使用的钴有提高电流放电活性的功能，而锌与电极膨胀率有关。
对于锂电池，其正极材料主要包括下列几种：
1.锂钴氧化物：
最常见的制法是直接以锂的碳酸盐和钴的碳酸盐类或钴的氧化物混合后，在空气中将温度加热至850℃锻烧20小时。
2.锂镍氧化物：
它的合成方法可以由lithium hydroxides〔LiOH〕、Li2CO3、nickelhydroxide〔Ni(OH)2〕、nickel carbonate〔NiCO3〕及nickel oxide〔NiO〕来制备。一般有两种制造方法，一为固态烧结法：将上述的锂和镍的化合物混合，在约750℃的温度下通入空气烧结而成。二为溶液法：是将锂化合物溶在镍的溶液中，经干燥锻烧即可合成。
3.锂锰氧化物：
LiMn2O4在天然界中蕴藏量比起LiCoO2和LiNiO2的含量算是相当丰富了，因此只要经过适当的处理便可以得到。但一般要得到较纯的LiMn2O4常以两种方法来制备，一为固态法：混合MnO2及锂化合物，在适当温度锻烧而成。二为溶液法：将锂盐及锰盐溶于水中，控制pH值使之完全溶解或形成凝胶，再利用喷雾干燥或直接锻烧形成。
不论是新型强调环保的碳锌电池、碱性电池及二次电池，在制作工艺上还是会使用少量的汞或其他重金属(如：钴)等，而且在原料及制作工艺上使用具污染性的物质，对环境以及人体都具有较大危害。
目前应用广泛的锂电池属不稳定的电化学装置，遇水即产生暴炸，且地球上的锂矿越来越少，使其价格快速上涨。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种正电极以及具有该正电极的电池。
本发明提供了一种正电极，包括：第一材料层，包括导电高分子材料；第二材料层，包括复合材料，设置在第一材料层上。
根据本发明一优选实施例，导电高分子材料选自杂环或芳香族杂环化合物。
根据本发明一优选实施例，导电高分子材料选自以下化合物中的一种或多种：聚乙炔、聚芳香烃乙烯、聚噻吩、聚苯胺、聚咇咯、聚吡咯和上述化合物的衍生物。
根据本发明一优选实施例，复合材料包括碳、碳的同素异形体或奈米导电高分子材料。
根据本发明一优选实施例，碳或碳的同素异形体为白碳或称蜡石、碳黑、碳烟、玻璃碳或者玻碳、奈米碳管、活性碳、钻石、金刚石、非晶质碳、石墨烯、富勒烯、石墨、碳炔、双原子碳、C3、原子碳、石墨化性碳素、热分解碳类，焦炭类中的一种或多种。
根据本发明一优选实施例，奈米导电高分子材料呈粉末状或膜片状。
根据本发明一优选实施例，第一材料层包括由导电高分子材料形成的膜片。
根据本发明一优选实施例，导电高分子材料形成的膜片的厚度为1mm，面积为5cmX10cm。
根据本发明一优选实施例，第二材料层的重量为0.1克。
根据本发明一优选实施例，复合材料具有孔隙，孔隙的大小为
Figure BDA0000037916320000031
根据本发明一优选实施例，第二材料层的厚度为0.05mm～0.2mm。
根据本发明一优选实施例，第二材料层通过压制或涂布的方式形成在第一材料层上。
本发明实施例还提供了一种电池，该电池具有如上文所述的正电极。
本发明实施例的正电极及具有该正电极的原材料来源广泛，成本低廉且制作工艺简单，该电池具有低电极电阻，且由于未采用传统电池中的污染成分，用完即使丢弃也不会对环境造成污染，环保程度远胜于传统电池。
【附图说明】
图1是本发明一实施例的正电极的结构示意图；以及
图2是制造本发明一实施例的正电极的方法流程图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明实施例进行详细说明。
图1是本发明一实施例的正电极的结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供了一种正电极，包括第一材料层1与第二材料层2。第二材料层2设置于第一材料层1上。
其中，第一材料层1包括导电高分子材料。导电高分子材料选自杂环或芳香族杂环化合物。优选地，导电高分子材料选自以下化合物中的一种或多种：聚乙炔、聚芳香烃乙烯、聚噻吩、聚苯胺、聚咇咯、聚吡咯和上述化合物的衍生物。
第一材料层1可以包括由导电高分子材料形成的膜片。导电高分子材料形成的膜片的厚度可以为1mm，面积可以为5cmX10cm。
第二材料层2包括复合材料，复合材料包括碳、碳的同素异形体或奈米导电高分子材料。碳或碳的同素异形体为白碳或称蜡石(Chaoite)、碳黑、碳烟(Carbon black)、玻璃碳或者玻碳(Glassy carbon)、奈米碳管(Carbonnanotube)、活性碳(Activated carbon)、钻石、金刚石(Diamond)、非晶质碳(Amorphous carbon)、石墨烯(Graphene)、富勒烯(Fulerene)、石墨(Graphite)、碳炔(Carbyne)、双原子碳(Diatomic carbon)、C3(Tricarbon)、原子碳(Atomiccarbon)、石墨化性碳素、热分解碳类，焦炭类及其他碳的同素异形体中的一种或多种。
碳及其同素异形体可以为布状或粉末状，奈米导电高分子材料可呈粉末状或膜片状。第二材料层2可以通过任何已知的方法形成在第一材料层1上。例如，可以通过压制的方式将布状或粉末状的碳、碳的同素异形体或奈米导电高分子材料形成在第一材料层1上。对于液状的奈米导电高分子材料则可通过涂布的方式在第一材料层1上形成膜片状的奈米导电高分子材料。
第二材料层2的重量可以为0.1克，厚度可以为0.05mm～0.2mm。用于形成第二材料层2的复合材料的大小可以为
Figure BDA0000037916320000041
可以将如上实施例所获得的正电极用于制备电池。本发明还提供了具有如上实施例所获得的正电极的电池。
本发明还提供了制造上述实施例正电极的方法。如图2所示，该方法包括步骤：
a.将第一材料层1制造成第一膜片；
b.在第一膜片上形成第二材料层2。
步骤a可以通过任何已知的方式完成。步骤b可以采用上文中所述的将第二材料层2形成在第一材料层1上的方法来完成，此处不再赘述。
本发明实施例的正电极及具有该正电极的原材料来源广泛，成本低廉且制作工艺简单，该电池具有低电极电阻，且由于未采用传统电池中的污染成分，用完即使丢弃也不会对环境造成污染，环保程度远胜于传统电池。
需要指出的是，在本发明实施例中提到的“第一”、“第二”等用语仅是根据需要采用的文字符号，在实务中并不限于此，并且该文字符号可以互换使用。
上文所揭露之主题可被认为是说明性的而不是限制性的，且预期所附申请专利范围涵盖属于本发明之真实精神和范畴内之所有修改、改进和其他实施例。因此，在法律允许的最大范围，可藉由对所附申请专利范围和其均等物之最广泛许可之理解来确定本发明之范畴且并不受到前述实施方式的详细描述的局限或限制。

Claims (13)

1.一种正电极，其中，所述正电极包括：
第一材料层，包括导电高分子材料；
第二材料层，包括复合材料，设置在所述第一材料层上。
2.根据权利要求1所述的正电极，其中，所述导电高分子材料选自杂环或芳香族杂环化合物。
3.根据权利要求1所述的正电极，其中，所述导电高分子材料选自以下化合物中的一种或多种：聚乙炔、聚芳香烃乙烯、聚噻吩、聚苯胺、聚咇咯、聚吡咯和上述化合物的衍生物。
4.根据权利要求1所述的正电极，其中，所述复合材料包括碳、碳的同素异形体或奈米导电高分子材料。
5.根据权利要求4所述的正电极，其中，所述碳或所述碳的同素异形体为白碳或称蜡石、碳黑、碳烟、玻璃碳或者玻碳、奈米碳管、活性碳、钻石、金刚石、非晶质碳、石墨烯、富勒烯、石墨、碳炔、双原子碳、C3、原子碳、石墨化性碳素、热分解碳类，焦炭类中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的正电极，其中，所述奈米导电高分子材料呈粉末状或膜片状。
7.根据权利要求1所述的正电极，其中，所述第一材料层包括由所述导电高分子材料形成的膜片。
8.根据权利要求7所述的正电极，其中，所述导电高分子材料形成的膜片的厚度为1mm，面积为5cmX10cm。
9.根据权利要求1所述的正电极，其中，所述第二材料层的重量为0.1克。
10.根据权利要求1所述的正电极，其中，所述复合材料具有孔隙，所述孔隙的大小为
Figure FDA0000037916310000011
11.根据权利要求1所述的正电极，其中，所述第二材料层的厚度为0.05mm～0.2mm。
12.根据权利要求1所述的正电极，其中，所述第二材料层通过压制或涂布的方式形成在所述第一材料层上。
13.一种电池，其中，所述电池包括权利要求1-12中任一项所述的正电极。
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