CN105185985A - 高铁酸盐碱性电池正极材料 - Google Patents

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Abstract

本发明的高铁酸盐碱性电池正极材料，以重量百分比计，由95-99.5％的高铁酸盐与0.5-5％的Bi-Sr-Ca-Cu-O化合物构成，具有无污染、安全、性能优良等优点，制得高铁碱性电池，其放电结果，开路电压在1.6V-1.65V，工作电压在1.2V-1.5V，放电平坦，85％以上的放电时间在1.2-1.5V。

Description

高铁酸盐碱性电池正极材料
技术领域
本发明属于一种电池，特别是高铁碱性电池。
背景技术
高铁作为电池的正极材料时，该电极反应为三电子反应，电池的电势以及能量都比传统的锌锰电池高。而且这种材料价格低廉对环境无污染，因此受到电化学界的广泛注意。
高铁酸盐物质在电池反应中可以得到3个电子，所以有相对较高的容量。高铁酸锂的理论容量高达601Ah/kg。高铁酸钡的理论容量也有313Ah/kg。而MnO2的容量为308Ah/kg。以高铁酸盐为正极材料取代商业锌锰电池中的MnO2即可组成高铁一次电池。其电池反应为：
MFeO4+3/2Zn→1/2Fe2O3+1/2ZnO+MznO2
在高铁电池中，可作为电池负极的材料也很多，包括锌、铝、铁、镉和镁等。
目前国内外研究的铁电池有高铁和锂铁两种，高铁电池是以合成稳定的高铁酸盐(K2FeO4、BaFeO4等)，可作为高铁电池的正极材料来制作能量密度大、体积小、重量轻、寿命长、绿色无污染。高铁酸盐放电后的产物为FeOOH或Fe2O3-H2O，无毒无污染，对环境友好。不需要回收。由于高铁酸盐导电性能特点，现有技术的高铁电池还存在不够成熟的不足，尚未广泛生产应用。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，以及高铁电池的正极材料，而高铁酸盐的可溶性比较差，其高铁酸盐为正极材料的化学电源的水溶液体系只能是浓的强碱水溶液的特性；提出一种高铁酸盐碱性电池正极材料。
本发明的高铁酸盐碱性电池正极材料，其特征在于：以重量百分比计，由95-99.5％的高铁酸盐与0.5-5％的超导体Bi-Sr-Ca-Cu-O化合物构成。
所述高铁酸盐可选用常规K2FeO4、常规BaFeO4、常规K2FeO4和常规BaFeO4的高铁酸盐混合物、常规高铁酸盐和纳米高铁酸盐的混合物的其中之一；所述常规高铁酸盐和纳米高铁酸盐混合物，其中纳米高铁酸盐为BaFeO4或K2FeO4或BaFeO4和K2FeO4混合物的纳米材料之一。
所述超导体Bi-Sr-Ca-Cu-O化合物为纳米级物料。
本发明与现有技术相比的有益效果是：具有无污染、安全、性能优良等优点。
具体实施方式
本发明的高铁酸盐碱性电池正极材料，可采用现有技术的原料、产品进行制造。
以重量百分比计，由95-99.5％的高铁酸盐与0.5-5％的超导体Bi-Sr-Ca-Cu-O化合物构成。
所述高铁酸盐可选用常规K2FeO4、常规BaFeO4、常规K2FeO4和常规BaFeO4的高铁酸盐混合物、常规高铁酸盐和纳米高铁酸盐的混合物的其中之一；所述常规高铁酸盐和纳米高铁酸盐混合物，其中纳米高铁酸盐为BaFeO4或K2FeO4或BaFeO4和K2FeO4混合物的纳米材料之一。
所述超导体Bi-Sr-Ca-Cu-O化合物为纳米级物料。
将上述原料进行球磨混合均匀即得本发明的高铁酸盐碱性电池正极材料。
在高铁电池中，可作为电池负极的材料也很多，包括锌、铝、铁、镉和镁等。
本发明的高铁酸盐碱性电池正极材料选择制造锌高铁碱性电池为代表，其实施效果如下：
本发明的高铁酸盐碱性电池正极材料制造锌高铁碱性电池实施例，可采用现有技术的原料、产品进行制造。
本发明实施例为水溶液体系锌高铁酸盐碱性电池，其电池结构与现有技术的一样，由金属顶帽，塑料套筒，负极，钢壳，金属外套，隔离层，正极材料环，负极集流拄，塑料底，金属底盖绝缘垫圈组合构成。
其电池制造工艺流程与现有技术的一样，先将正极材料(高铁酸盐与二硼化镁或衍生化合物)、NaOH或KOH溶液、粘合剂经混匀、压制、烘干、粉碎后制成正极材料环；将负极材料粉、NaOH或KOH溶液、粘合剂经混匀制成负极材料；然后将正极材料环、负极材料、隔膜、负电极集流柱进行组装，加入NaOH或KOH溶液后，进行封口即得电池产品。
其正极材料混合用的NaOH或KOH水溶液量，可按现有技术的一般比例规程进行，无须特别控制，也可按配方中总量NaOH或KOH水溶液计，取15％加入；负极材料材料混合用KOH水溶液量，可按现有技术的一般比例规程进行，无须特别控制，也可按配方中总量KOH水溶液计，取10％加入。剩余KOH水溶液用于组装时加入。辅助材料粘合剂可为3％聚乙烯醇水溶液，加入量控制在2％。
锌负极采用现有技术的碱性电池锌负极配方和材料。
正极材料，以重量百分比计，由95-99.5％的高铁酸盐与0.5-5％的超导体Bi-Sr-Ca-Cu-O化合物经球磨混合获得。(其高铁酸盐可选用常规K2FeO4、常规BaFeO4、常规K2FeO4和常规BaFeO4的高铁酸盐混合物、常规高铁酸盐和纳米高铁酸盐的混合物的其中之一；或常规高铁酸盐和纳米高铁酸盐混合物，其中纳米高铁酸盐为BaFeO4或K2FeO4或BaFeO4和K2FeO4混合物之一的纳米材料。
所述超导体Bi-Sr-Ca-Cu-O化合物为纳米级物料更佳。
所得锌高铁碱性电池，按现有技术的方法进行放电试验，其放电结果，开路电压在1.6V-1.65V，工作电压在1.2V-1.5V，放电平坦，85％以上的放电时间在1.2-1.5V。
(注：本发明的高铁酸盐碱性电池正极材料，所述超导体Bi-Sr-Ca-Cu-O化合物，是选用该种材料而已，电池为常温下工作，与其超导性能没有什么关系，不涉及超导及超导技术应用。)

Claims (4)

1.一种高铁酸盐碱性电池正极材料其特征在于：以重量百分比计，由95-99.5％的高铁酸盐与0.5-5％的超导体Bi-Sr-Ca-Cu-O化合物构成。
2.根据权利要求1所述的高铁酸盐碱性电池正极材料锌，其特征在于：所述高铁酸盐为常规K2FeO4、常规BaFeO4、常规K2FeO4和常规BaFeO4的高铁酸盐混合物其中之一。
3.根据权利要求1所述的高铁酸盐碱性电池正极材料，其特征在于：所述高铁酸盐为常规高铁酸盐和纳米高铁酸盐的混合物。
4.根据权利要求1所述的高铁酸盐碱性电池正极材料，其特征在于：所述超导体Bi-Sr-Ca-Cu-O化合物为纳米物料。
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