CN102569751A - 一种碱锰电池正极材料及其碱锰电池 - Google Patents

一种碱锰电池正极材料及其碱锰电池 Download PDF

Info

Publication number
CN102569751A
CN102569751A CN2010105816465A CN201010581646A CN102569751A CN 102569751 A CN102569751 A CN 102569751A CN 2010105816465 A CN2010105816465 A CN 2010105816465A CN 201010581646 A CN201010581646 A CN 201010581646A CN 102569751 A CN102569751 A CN 102569751A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphite
alkaline manganese
positive electrode
manganese battery
electrode material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2010105816465A
Other languages
English (en)
Inventor
梁美浩
刘建军
李好杰
耿伟贤
冯宏波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BYD Co Ltd
Original Assignee
BYD Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BYD Co Ltd filed Critical BYD Co Ltd
Priority to CN2010105816465A priority Critical patent/CN102569751A/zh
Publication of CN102569751A publication Critical patent/CN102569751A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明属于电池技术领域，具体公开了一种碱锰电池正极材料。其包括二氧化锰、石墨；所述石墨包括第一石墨和第二石墨，所述第一石墨的中值粒径为50～70μm，所述第二石墨的中值粒径为9～13μm，所述第一石墨与第二石墨的质量比为4∶1～2∶3。本发明还公开了一种使用上述正极材料的碱锰电池。本发明的碱锰电池正极材料，由于采用不同粒径以及特殊配比的石墨作为导电剂，可以大幅提高碱锰电池的单位体积容量，以及碱锰电池的脉冲放电能力。

Description

一种碱锰电池正极材料及其碱锰电池
技术领域
本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种碱锰电池正极材料及其碱锰电池。
背景技术
碱锰电池，是指以锌为负极、二氧化锰为正极、氢氧化钾溶液为电解液的原电池。碱锰电池是在锌锰电池的基础上发展起来的；相对锌锰电池，其不含有汞、镉等元素，对环境的友好、环保。并且碱锰电池还有具有能重负载、大电流放电、电容量大、低温性能和防漏性能好、性价比高等优点。所以，随着便携式电子产品的快速发展，碱锰电池在各类电子产品中需求越来越大。
目前，碱锰电池正极材料除了活性物质二氧化锰颗粒，还含有导电剂。导电剂一般采用石墨。由于二氧化锰本身为半导体，其导电性能较差，导电剂可以使电流更加流畅的导出。但是，目前碱锰电池的电池容量还有待提高，并且大电流脉冲性能差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有技术中，碱锰电池正极材料容量差、大电池流脉冲性能差；从而提供了一种容量大、脉冲性能好的碱锰电池正极材料。
一种碱锰电池正极材料，其包括二氧化锰、石墨；所述石墨包括第一石墨和第二石墨，所述第一石墨的中值粒径为50～70μm，所述第二石墨的中值粒径为9～20μm，所述第一石墨与第二石墨的质量比为4∶1～2∶3。
本发明的第二个目的是提供一种碱锰电池。
一种碱锰电池，其包括正极、负极、隔板、壳体；所述隔板位于正正极与负极之间，所述正极、负极与隔板均容置在壳体内；所述正极包括本发明所提供的碱锰电池正极材料。
本发明的碱锰电池正极材料，由于采用不同粒径以及特殊配比的石墨作为导电剂，可以大幅提高碱锰电池的单位体积容量，以及碱锰电池的脉冲放电能力。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种碱锰电池正极材料，其包括二氧化锰、石墨；所述石墨包括第一石墨和第二石墨，所述第一石墨的中值粒径为50～70μm，所述第二石墨的中值粒径为9～20μm，所述第一石墨与第二石墨的质量比为4∶1～2∶3。
其中，二氧化锰为碱锰电池正极材料中的活性材料。
本发明的二氧化锰可以采用普通的二氧化锰，还可以采用电解二氧化锰。本发明优选采用电解二氧化锰。
本发明对于二氧化锰的粒径没有特殊要求。在优选情况下，本发明采用中值粒径为30～50μm的二氧化锰。
由于二氧化锰是半导体，本发明中石墨的作用是建立二氧化锰之间的导电网络和增加二氧化锰和集流体之间的导电性。
本发明的石墨可以是天然石墨，也可以是人造石墨，本发明优选天然鳞片石墨。
优选情况下，本发明第一石墨的中值粒径为55～65μm，所述第二石墨的中值粒径为11～13μm。
第一石墨和第二石墨的质量比优选为3∶2～1∶1。
优选情况下，本发明的碱锰电池正极材料还包括添加剂。
添加剂的作用是对二氧化锰实现掺杂，以改善电池的充放电循环的耐放能力以及高温性能等。
常用的添加剂有以下几种系列：Bi系添加剂(例如Bi2O3、Bi(NO3)3、纳米NaBiO3)，Ti系添加剂(例如TiO2、BaTiO3、SrTiO3、Ti(OH)4)，Pb系添加剂(例如PbO2、Pb(NO3)2)等。
本发明的添加剂优选为二氧化钛。二氧化钛还可以改善微环境，有利于电荷的传输，使粒子之间有更好的接触，降低二氧化锰电极的欧姆极化以及电化学极化。
二氧化钛的中值粒径优选为10～30nm。
优选情况下，以碱锰电池正极材料的总重量为基准，所述二氧化锰占84～95wt％，所述石墨占3～15wt％，所述二氧化钛占0.5～2.5wt％。
其中，以碱锰电池正极材料的总重量为基准，所述第一石墨占1～10wt％，所述第二石墨占1～8wt％。
本发明的发明人意外发现：采用本发明中两种不同粒径的石墨，在一定配比内，可以大幅提高碱锰电池容量以及碱锰电池脉冲放电能力。经过本发明的发明人大量实验以及分析，本发明的发明人推定的原因是：小粒径石墨有效增大了二氧化锰与石墨之间的接触面积，并且增强了的正极材料的压实密度；大粒径石墨有效构筑了坚固的导电网络的骨架，在脉冲放电过程中，避免了导电网络骨架的坍塌，使碱锰电池的脉冲放电性能大幅增强。两种不同粒径的石墨，以一定的配比相互配合，使石墨构筑的导电网络既具有较大的接触面积，又具有良好的抗冲击能力。大大降低了碱锰电池的内阻，提高了单位体积内的容量以及碱锰电池脉冲放电能力。
一种碱锰电池，其包括正极、负极、隔板、壳体；所述隔板位于正正极与负极之间，所述正极、负极与隔板均容置在壳体内；所述正极包括本发明所提供的碱锰电池正极材料。
其中，负极、隔板以及壳体均为本领域技术人员所公知的，在此不作赘述。
以下结合具体实施例对本发明作进一步的阐述。
实施例1
将91.5重量份的二氧化锰(中值粒径D50为42.17μm、湘潭电化科技股份有限公司、电解二氧化锰)；3.75重量份的第一石墨(中值粒径D50为62.19μm)；3.75重量份的第二石墨(中值粒径D50为12.43μm)；1.0重量份的二氧化钛(中值粒径D50为20nm)混合均匀，制成碱锰电池正极材料A1。
实施例2
将91.5重量份的二氧化锰(中值粒径D50为42.17μm、湘潭电化科技股份有限公司、电解二氧化锰)；3.75重量份的第一石墨(中值粒径D50为70μm)；3.75重量份的第二石墨(中值粒径D50为9.53μm)；1.0重量份的二氧化钛(中值粒径D50为20nm)混合均匀，制成碱锰电池正极材料A2。
实施例3
将91.5重量份的二氧化锰(中值粒径D50为42.17μm、湘潭电化科技股份有限公司、电解二氧化锰)；3.75重量份的第一石墨(中值粒径D50为50μm)；3.75重量份的第二石墨(中值粒径D50为20μm)；1.0重量份的二氧化钛(中值粒径D50为20nm)混合均匀，制成碱锰电池正极材料A3。
实施例4
将91.5重量份的二氧化锰(中值粒径D50为42.17μm、湘潭电化科技股份有限公司、电解二氧化锰)；4.5重量份的第一石墨(中值粒径D50为62.19μm)；3重量份的第二石墨(中值粒径D50为12.43μm)；1.0重量份的二氧化钛(中值粒径D50为20nm)混合均匀，制成碱锰电池正极材料A4。
实施例5
将91.5重量份的二氧化锰(中值粒径D50为42.17μm、湘潭电化科技股份有限公司、电解二氧化锰)；3.75重量份的第一石墨(中值粒径D50为62.19μm)；3.75重量份的第二石墨(中值粒径D50为12.43μm)；1.0重量份的三氧化二镧(中值粒径D50为30nm)混合均匀，制成碱锰电池正极材料A5。
实施例6
将92.5重量份的二氧化锰(中值粒径D50为25μm、)；3.75重量份的第一石墨(中值粒径D50为62.19μm)；3.75重量份的第二石墨(中值粒径D50为12.43μm)混合均匀，制成碱锰电池正极材料A6。
对比例1
将92.5重量份的二氧化锰(中值粒径D50为42.17μm、湘潭电化科技股份有限公司、电解二氧化锰)；7.5重量份的石墨(中值粒径D50为27.64μm)混合均匀，制成碱锰电池正极材料BC1。
性能测试：
按照如下方法将实施例1-6以及对比例1的碱锰电池正极材料A1-A6以及AC1制成对应的碱锰电池B1-B6以及BC1。
一、正极的制备
将94重量份碱锰电池正极材料，加入到6重量份的40wt％的氢氧化钾溶液中混合均匀。然后称取3.5～3.9g的正极材料填充到制作好的模具中，加压制成锰环。
二、负极的制备
将66.3重量份的无汞锌粉、0.72重量份的增稠剂(增稠剂由聚丙炳酸和聚丙烯酸钠组成，两者的配比为3∶4)，以及32.98重量份的40wt％的氢氧化钾溶液混合均匀，其中氢氧化钾溶液中含有微量的氢氧化铟以及2％的氧化锌，形成锌膏。
三、封装
将卷好的隔膜纸插入锰环中，再将锰环放入钢壳中，注入适量的电解液，然后再注入负极锌膏。最后插入已套好密封圈的负极集流体，封口成形。
恒阻连放测试：
将碱锰电池B1-B6以及BC1，外接10欧姆的电阻，形成测试回路，测试放电时间，终止电压为0.9V。
脉冲性能测试：
步骤一：将碱锰电池B1-B6以及BC1，在1A电流下恒流放电10s，然后静置50s，
步骤二：重复步骤一59次，然后静置23h。
步骤三：重复步骤一和步骤二，直至放电电压为0.9V。
记录步骤三中重复的次数，结果见表1。
表1
  电池   恒阻连放(min)   脉冲放电(次)
  B1   1307   570
  B2   1270   550
  B3   1280   540
  B4   1250   534
  B5   1202   501
  B6   1210   485
  BC1   1198   480
从表1可以看出，电池B1-B6的恒阻连放时间远远大于电池BC1，说明本发明的碱锰电池正极材料的容量，相对对比例有了的大幅的提高；并且活性物质利用高，电极极化小。从表1还可以看出，电池B1-B6的脉冲放电次数也远远大于电池BC1，这说明本发明的碱锰电池正极材料可以有效抵抗脉冲电流的冲击，具有优异的抗脉冲性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种碱锰电池正极材料，其包括二氧化锰、石墨；所述石墨包括第一石墨和第二石墨，所述第一石墨的中值粒径为50～70μm，所述第二石墨的中值粒径为9～20μm，所述第一石墨与第二石墨的质量比为4∶1～2∶3。
2.根据权利要求1所述的碱锰电池正极材料，其特征在于：还包括添加剂，所述添加剂为二氧化钛。
3.根据权利要求2所述的碱锰电池正极材料，其特征在于：所述二氧化钛的中值粒径为10～30nm。
4.根据权利要求2或3所述的碱锰电池正极材料，其特征在于：以碱锰电池正极材料的总重量为基准，所述二氧化锰占84～95wt％，所述石墨占3～15wt％，所述二氧化钛占0.5～2.5wt％。
5.根据权利要求4所述的碱锰电池正极材料，其特征在于：以碱锰电池正极材料的总重量为基准，所述第一石墨1～10wt％，所述第二石墨占1～8wt％。
6.根据权利要求1所述的碱锰电池正极材料，其特征在于：所述第一石墨的中值粒径为55～65μm，所述第二石墨的中值粒径为11～13μm。
7.根据权利要求1所述的碱锰电池正极材料，其特征在于：所述第一石墨与第二石墨的质量比为3∶2～1∶1。
8.根据权利要求1所述的碱锰电池正极材料，其特征在于：所述石墨为片状鳞片石墨。
9.根据权利要求1所述的碱锰电池正极材料，其特征在于：所述二氧化锰的中值粒径为30～50μm。
10.一种碱锰电池，其包括正极、负极、隔板、壳体；所述隔板位于正极与负极之间，所述正极、负极与隔板均容置在壳体内；所述正极包括权利要求1所述的碱锰电池正极材料。
CN2010105816465A 2010-12-08 2010-12-08 一种碱锰电池正极材料及其碱锰电池 Pending CN102569751A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010105816465A CN102569751A (zh) 2010-12-08 2010-12-08 一种碱锰电池正极材料及其碱锰电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010105816465A CN102569751A (zh) 2010-12-08 2010-12-08 一种碱锰电池正极材料及其碱锰电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102569751A true CN102569751A (zh) 2012-07-11

Family

ID=46414630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010105816465A Pending CN102569751A (zh) 2010-12-08 2010-12-08 一种碱锰电池正极材料及其碱锰电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102569751A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104218229A (zh) * 2014-09-02 2014-12-17 中银（宁波）电池有限公司 一种碱性电池正极及其制备方法
CN106784781A (zh) * 2016-12-07 2017-05-31 浙江野马电池有限公司 一种高放电容量的碱性锰电池的正极材料及其碱锰电池
CN108281607A (zh) * 2018-02-08 2018-07-13 中银（宁波）电池有限公司 改性电解二氧化锰及其制备方法
CN111211304A (zh) * 2020-01-13 2020-05-29 湖南丰源业翔晶科新能源股份有限公司 长循环锂离子电池及其复合正极活性材料、正极材料、正极浆料和正极
CN112151754A (zh) * 2020-08-10 2020-12-29 贵州众智华创电子科技有限公司 一种锂锰电池正极片

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07272715A (ja) * 1994-03-28 1995-10-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd アルカリマンガン電池
CN1357934A (zh) * 2000-12-13 2002-07-10 深圳市比亚迪实业有限公司 二氧化锰电极及其一次碱性锌锰电池
JP2005116304A (ja) * 2003-10-07 2005-04-28 Nissan Motor Co Ltd 二次電池
JP2006062926A (ja) * 2004-08-30 2006-03-09 Nippon Graphite Industries Ltd 非膨張黒鉛粉末の製造方法、非膨張黒鉛粉末、導電炭素材、正極合剤及びアルカリマンガン電池
JP2007080652A (ja) * 2005-09-14 2007-03-29 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd リチウムイオン電池の電極形成用スラリーおよびリチウムイオン電池
CN1969414A (zh) * 2004-06-28 2007-05-23 松下电器产业株式会社 碱性电池
US20080138711A1 (en) * 2005-09-27 2008-06-12 Hidekatsu Izumi Alkaline Dry Battery
JP2008243529A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Hitachi Vehicle Energy Ltd リチウムイオン二次電池用正極電極およびリチウムイオン二次電池

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07272715A (ja) * 1994-03-28 1995-10-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd アルカリマンガン電池
CN1357934A (zh) * 2000-12-13 2002-07-10 深圳市比亚迪实业有限公司 二氧化锰电极及其一次碱性锌锰电池
JP2005116304A (ja) * 2003-10-07 2005-04-28 Nissan Motor Co Ltd 二次電池
CN1969414A (zh) * 2004-06-28 2007-05-23 松下电器产业株式会社 碱性电池
JP2006062926A (ja) * 2004-08-30 2006-03-09 Nippon Graphite Industries Ltd 非膨張黒鉛粉末の製造方法、非膨張黒鉛粉末、導電炭素材、正極合剤及びアルカリマンガン電池
JP2007080652A (ja) * 2005-09-14 2007-03-29 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd リチウムイオン電池の電極形成用スラリーおよびリチウムイオン電池
US20080138711A1 (en) * 2005-09-27 2008-06-12 Hidekatsu Izumi Alkaline Dry Battery
JP2008243529A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Hitachi Vehicle Energy Ltd リチウムイオン二次電池用正極電極およびリチウムイオン二次電池

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104218229A (zh) * 2014-09-02 2014-12-17 中银（宁波）电池有限公司 一种碱性电池正极及其制备方法
CN104218229B (zh) * 2014-09-02 2016-06-29 中银（宁波）电池有限公司 一种碱性电池正极及其制备方法
CN106784781A (zh) * 2016-12-07 2017-05-31 浙江野马电池有限公司 一种高放电容量的碱性锰电池的正极材料及其碱锰电池
CN108281607A (zh) * 2018-02-08 2018-07-13 中银（宁波）电池有限公司 改性电解二氧化锰及其制备方法
CN108281607B (zh) * 2018-02-08 2020-09-08 中银（宁波）电池有限公司 改性电解二氧化锰及其制备方法
CN111211304A (zh) * 2020-01-13 2020-05-29 湖南丰源业翔晶科新能源股份有限公司 长循环锂离子电池及其复合正极活性材料、正极材料、正极浆料和正极
CN111211304B (zh) * 2020-01-13 2021-09-03 湖南丰源业翔晶科新能源股份有限公司 长循环锂离子电池及其复合正极活性材料、正极材料、正极浆料和正极
CN112151754A (zh) * 2020-08-10 2020-12-29 贵州众智华创电子科技有限公司 一种锂锰电池正极片
CN112151754B (zh) * 2020-08-10 2024-05-28 贵州金航电子电器有限公司 一种锂锰电池正极片

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102024994B (zh) 一种镍锌二次电池及其制备方法
CN100568592C (zh) 一种水性胶、应用该水性胶的锂电池及该锂电池的制造方法
CN111430819B (zh) 一种水系离子电池及其制备方法
CN101299469B (zh) 镍氢低自放电电池
CN104022278A (zh) 一种圆柱锂离子电池电芯及其制备方法
CN106129379A (zh) 一种使用超细合金锌粉的大电流碱性锌锰电池
CN102569751A (zh) 一种碱锰电池正极材料及其碱锰电池
CN113675365B (zh) 一种负极片及锂离子电池
CN105161770A (zh) 一种铅酸蓄电池铅膏添加剂及其制备方法、应用
CN105161309A (zh) 锂离子混合型电容器
CN111048846A (zh) 一种镍锌电池
CN101794913A (zh) 一种可免维护的氢镍电池及制作方法
CN107154497A (zh) 一种复合导电剂、正极片、锂离子电池及其制备方法
US8795555B2 (en) Method of manufacturing nickel electrode for nickel-zinc battery
CN201478380U (zh) 一种镍氢电池极片及使用该种极片的电池
CN100459271C (zh) 一种碱性二次电池的制备方法
CN102522600B (zh) 长寿宽温镍氢电池
CN108091834A (zh) 一种铅酸蓄电池正极铅膏及铅酸蓄电池
CN101593834A (zh) 一种锌镍电池用的镍正极
CN100589262C (zh) 镍正极及其制备方法及包括该正极的镍-金属氢化物蓄电池
CN114171721B (zh) 一种大功率锌银贮备电池中锌电极及其制备方法
CN103606682A (zh) 用于制作镍氢电池负极的负极浆料、镍氢电池负极和镍氢电池
CN102280641A (zh) 一种二次锂电池及其阴极极片
CN101471442B (zh) 一种制作电池正极板的方法及其正极浆料
CN110931269B (zh) 一种电容型铁镍电池铁电极

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20120711