CN117393786A - 一种高比能海水电池及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高比能海水电池及制备方法，所述海水电池包括正极和镁负极，所述正极包括集流体、粘结剂、导电剂和正极活性物质，所述正极活性物质为氧化铜或者氧化铜和亲水氟化碳的混合物，其中亲水氟化碳为经改性液水热改性的氟化碳，所述改性液中含有尿素、乙醇和氢氧化钠。本发明首次将氧化铜、亲水氟化碳与氧化铜的混合物应用于制备海水电池，可有效缩短海水电池的激活时间，提高活性物质利用率和工作电压，改善电池的放电性能、延长使用寿命，提高电池的倍率性能、放电容量和电压精度，且成本更加低廉。
Description
技术领域
本发明涉及海水电池技术领域，尤其是涉及一种高比能海水电池及制备方法。
背景技术
海水电池是一种无电解液的储备电池，具有贮存时间长、安全性高、低温性能好等优点，被广泛应用于海底声纳、潜水艇、鱼雷、警告浮标和紧急救生设备等领域。
金属镁的理论比容量为2233mAh/g，标准电极电位为-2.37V，是理想的海水电池负极材料。镁海水电池采用开放式结构，直接以海水作为电解液，在深海工作时无需耐压壳体，结构简单可靠，其正极一般采用AgCl、CuCl、PbCl2、CuI等难溶金属卤化物作为活性物质，但这些活性物质的理论比容量较低：AgCl为187mAh/g，CuCl为269mAh/g，PbCl2为193mAh/g。因此，这些镁海水电池的比能量主要受正极材料限制，一般不高。
随着海上装备和武器的不断发展，用电设备对海水电池的比能量提出了更高的要求，故将比容量更高的正极材料应用于海水电池成为需要解决的问题。
中国专利CN114927638A、CN111416096A、CN108232194A以及CN109037663A等公开了将聚苯胺直接作为正极活性物质，或与石墨烯、MnO2等复合作为正极活性物质应用于海水电池的技术方案，但这类正极的比容量只能达到300mAh/g左右，而且没有明显的放电电压平台，在串联成组应用时，为保持电压稳定需要增加DC-DC调压，整体结构复杂，能量转化效率较低。
中国专利CN102903921B提出了氟化碳应用于镁海水电池的技术方案，但由于C-F键具有超疏水性，氟化碳材料应用于海水电池中时，电极的浸润性很差，电池的工作电压和活性物质利用率都较低，该专利并没有提出改善氟化碳亲水性的技术效果和有效方法。中国CN113921813A提出了将AgCl、聚苯胺等与氟化碳复合应用于海水电池，但这两种物质与氟化碳在海水中的电压平台不一致，电池的电压精度很低。另外，由于在镁离子嵌入后，CFx材料的体积膨胀较大，厚度较大的CFX电极受体积膨胀影响，应用于海水电池时在放电后期容易引起流道堵塞；而且Mg嵌入后生成MgF难溶物，造成电压持续下降，Mg-CFx电池没有稳定的电压平台。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高比能海水电池及制备方法，以解决上述背景中的问题。
本发明的第一目的是提供一种高比能海水电池，其包括正极和镁负极，所述正极包括集流体、粘结剂、导电剂和正极活性物质，所述正极活性物质包括氧化铜。
在一些可行的实施方案中，所述正极活性物质还包括亲水氟化碳。
在一些可行的实施方案中，所述正极活性物质中氧化铜与亲水氟化碳的质量比为5:5~5:1。
在一些可行的实施方案中，所述亲水氟化碳为经改性液水热改性的氟化碳，所述改性液中含有尿素、乙醇和氢氧化钠。
本发明的另一目的是提供一种制备高比能海水电池的方法，其步骤包括：
将正极活性物质、导电剂和粘结剂混匀，整备于集流体上得到正极片；
将所述正极片与镁负极组装成海水电池；
其中，所述正极活性物质为氧化铜，或氧化铜与亲水氟化碳的混合物。
在一些可行的实施方案中，制备所述亲水氟化碳时，将氟化碳与改性液混匀后水热，所述改性液中含有尿素、乙醇和氢氧化钠。
在一些可行的实施方案中，所述氟化碳与氢氧化钠的质量比为12:1~10:1。
在一些可行的实施方案中，所述改性液中尿素的质量分数为10%~50%。
在一些可行的实施方案中，所述改性液中乙醇的质量分数为40%~50%。
在一些可行的实施方案中，水热时，温度为160~200℃，时间为7~10h。
本发明具有的有益效果是：
（1）首次提出将氧化铜基材料应用于制备海水电池，在相同质量条件下，由此制备的电池具有更高的比能量，可延长使用设备的续航时间。
（2）首次提出将亲水氟化碳与氧化铜混合应用于制备海水电池，可有效缩短海水电池的激活时间，提高活性物质利用率和工作电压，改善电池的放电性能、延长使用寿命，提高电池的倍率性能、放电容量和电压精度，且成本更加低廉。
附图说明
图1是本发明实施例1和实施例2制备的高比能海水电池、对比例1制备的海水电池在激活阶段的电压上升速度对比图；
图2是本发明实施例1制备的高比能海水电池的放电曲线；
图3是本发明实施例2制备的高比能海水电池的放电曲线；
图4是本发明对比例1制备的海水电池的放电曲线。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明：
除非另有定义，下文中所使用的的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的的专业术语只是为了描述具体实施例和对比例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。应当特殊说明的是对于同一种有机物结构可能有多种名称，只要其结构在本专利范围内都属于本专利的保护对象。
除非另有定义，以下实施例中和对比例中的原料、试剂等都可以从市场上够买所得或根据已报导的方法制备所得。
本实施例提供一种高比能海水电池及制备方法，该海水电池包括正极和镁负极，正极包括集流体、粘结剂、导电剂和正极活性物质，正极活性物质为氧化铜或者氧化铜和亲水氟化碳的混合物。氧化铜的理论比容量为670mAh/g，氟化碳的理论比容量为865mAh/g，均高于现有技术所采用的正极活性物质，故单独使用氧化铜作为正极活性材料，或者使用氧化铜和氟化碳的混合物作为正极活性材料，均能有效提升海水电池的比能量；且氧化铜和氟化碳在水溶液中的电位相近，例如在3.5%NaCl水溶液中，20mA/cm2工作时，CFx和CuO的电极电位均在-0.5V（vsHg/Hg2Cl2）左右，且CuO具有稳定的电压平台，解决了现有材料放电时没有电压平台或者电压精度不高的问题，因此采用氧化铜或氧化铜与氟化碳的混合物作为镁海水电池的正极活性物质，有利于提高电池的比能量和电压精度。
此外，氟化碳在放电初期较高的电压，可提高电池在激活阶段的电压上升速度，缩短电池的激活时间；且添加了氟化碳之后，电极的放电反应产物为Mg(OH)2和嵌入CFx层间MgF2，可避免在电流密度较大的时候，单独使用氧化铜作为正极活性物质导致的Mg(OH)2沉淀生成速率过快的问题，以及单独使用氟化碳作为正极活性物质导致的电极膨胀的问题，防止堵塞流道，使电池可以加载更大工作电流密度，提高电池的倍率性能。
但是由于氟化碳中C-F键具有超疏水性，其应用在海水电池中，电极的浸润性差，电池的工作电压和活性物质利用率都比较低，故本实施例所采用的氟化碳为亲水氟化碳，即经改性液水热改性的氟化碳。所采用的改性液中含有尿素、乙醇和氢氧化钠。其中乙醇的作用为分散CFx，因CFx疏水，不能很好的分散于水溶液中，因此需要在溶液中加入乙醇，使其形成分散液，以便进行水热处理；而氢氧化钠的作用是去氟化，即减少CFx表面-CF2、-CF3等官能团的数量，形成碳层，提高亲水性和导电性；尿素的作用为N化掺杂，及在碳表面形成-NH2等亲水性官能团，进一步提高亲水性。经改性得到的亲水氟化碳，在电解液中的浸润性得到改善，减小电池界面电阻，进一步改善电池的倍率性能，提高放电容量和使用寿命。
在一些较优的实施方案中，上述氧化铜和亲水氟化碳的质量比为5:5~5:1。
集流体、粘结剂及导电剂的选料及配比等均可参照本领域的常规设置进行配置，具体的：集流体和采用钛网、银网、铜网、镀银铜网、不锈钢网、泡沫铜或泡沫镍等，粘结剂可采用聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯、羧甲基纤维素钠或微晶纤维等，导电剂可采用导电金属壳体、乙炔黑、SP或碳纳米管等，本申请不做具体限制。
本实施例提供的高比能海水电池的制备方法，包括步骤：
（1）将正极活性物质、导电剂和粘结剂混匀压模，得到正极粉饼；利用集流体包裹正极粉饼，压片、烘干，得到正极片。
在本步骤中，正极活性物质可选用氧化铜，或者氧化铜和亲水氟化碳的混合物。
上述所采用的氧化铜的纯度≥99%，氧化铜与亲水氟化碳的质量比控制在5:5~5:1。
亲水氟化碳采用以下步骤制得：将氟化碳与含有尿素、乙醇和氢氧化钠的改性液混匀后，在160~200℃的温度下水热反应7~10h、滤洗、烘干，得到亲水氟化碳。
上述改性液中尿素的质量分数为10%~50%，乙醇的质量分数为40%~50%，氢氧化钠的用量控制在：氟化碳与氢氧化钠的质量比为12:1~10:1。
制备亲水氟化碳时，所采用的氟化碳的粒径≤20μm，含氟量≥54%；滤洗时，采用去离子水滤洗至少三次。
（2）裁剪正极片和镁负极片，在二者间设置支撑条，焊接正、负极引线，得到高比能海水电池。
在本步骤中，支撑条可采用ABS材质。
对上述制得的海水电池的测试方案为：引入盐浓度为3.5wt%的海水作为电解质，在常温、电流密度为20mA/cm2的条件下进行放电测试。
下面列举一些具体的实施例。
实施例1：
（1）将中粒径为5μm的氧化铜（纯度≥99%）、导电剂SP、粘结剂5%PTFE的乳液以9:1:0.5的质量比混合均匀，放入模具中，压制成正极粉饼；用镍网作为集流体包裹正极粉饼，压制成片，然后放置于180℃烘箱干燥2h，得到正极片。
（2）将正极片裁剪为55mm×72mm尺寸，负极片镁带裁剪为60mm×77mm尺寸，在二者之间采用ABS塑料条支撑，焊接正负极引线，得到高比能海水电池。
实施例2：
（1）将12g粒径≤20μm、含氟量≥54%的氟化石墨粉末，加入改性液中，改性液包括2.88g氢氧化钠及120g含20%尿素与50%乙醇的混合水溶液中，搅拌分散均匀，放入水热釜中，以180℃的温度水热反应8h，用去离子水滤洗三次后烘干，得到亲水氟化石墨；
将中粒径为5μm的氧化铜（纯度≥99%）与亲水氟化石墨按照7:3的质量比混合均匀，再加入导电剂SP、粘结剂5%PTFE的乳液，将亲水氟化石墨与氧化铜的混合物、导电剂、粘结剂以9:1:0.5的质量比混合均匀，放入模具中，压制成正极粉饼；用铜网作为集流体包裹正极粉饼，压制成片，然后放置于180℃烘箱干燥2h，得到正极片。
（2）将正极片裁剪为55mm×72mm尺寸，负极片镁带裁剪为60mm×77mm尺寸，在二者之间采用ABS塑料条支撑，焊接正负极引线，得到高比能海水电池。
对比例1：
（1）将中粒径为5μm的氧化铜（纯度≥99%）、氟化石墨(粒径≤20μm、含氟量≥54%），按照7:3的质量比混合均匀，将氟化石墨与氧化铜的混合物、导电剂、粘结剂以9:1:0.5的质量比混合均匀，放入模具中，压制成正极粉饼；用铜网作为集流体包裹正极粉饼，压制成片，然后放置于180℃烘箱干燥2h，得到正极片。
（2）将正极片裁剪为55mm×72mm尺寸，负极片镁带裁剪为60mm×77mm尺寸，在二者之间采用ABS塑料条支撑，焊接正负极引线，得到海水电池。
放电性能测试：向实施例1和实施例2制备的高比能海水电池、对比例1制备的海水电池，分别引入盐浓度为3.5wt%的海水作为电解质，在常温、电流密度为20mA/cm2的条件下进行放电测试。
参考附图1，实施例1和实施例2制备的高比能海水电池在激活阶段的电压上升速度均高于对比例1制备的海水电池。参考附图2-图4，当截止电压为0.7V时，实施例1制备的海水电池的正极活性物质比容量570mAh/g，实施例2制备的高比能海水电池的正极活性物质比容量为704mAh/g，对比例1制备的海水电池的正极活性物质比容量593mAh/g。
以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高比能海水电池，其特征在于，包括正极和镁负极，所述正极包括集流体、粘结剂、导电剂和正极活性物质，所述正极活性物质包括氧化铜。
2.根据权利要求1所述的一种高比能海水电池，其特征在于，所述正极活性物质还包括亲水氟化碳。
3.根据权利要求2所述的一种高比能海水电池，其特征在于，所述正极活性物质中氧化铜与亲水氟化碳的质量比为5:5~5:1。
4.根据权利要求2或3所述的一种高比能海水电池，其特征在于，所述亲水氟化碳为经改性液水热改性的氟化碳，所述改性液中含有尿素、乙醇和氢氧化钠。
5.一种制备高比能海水电池的方法，其特征在于，步骤包括：
将正极活性物质、导电剂和粘结剂混匀，整备于集流体上得到正极片；
将所述正极片与镁负极组装成海水电池；
其中，所述正极活性物质为氧化铜，或氧化铜与亲水氟化碳的混合物。
6.根据权利要求5所述的一种制备高比能海水电池的方法，其特征在于，制备所述亲水氟化碳时，将氟化碳与改性液混匀后水热，所述改性液中含有尿素、乙醇和氢氧化钠。
7.根据权利要求6所述的一种制备高比能海水电池的方法，其特征在于，所述氟化碳与氢氧化钠的质量比为12:1~10:1。
8.根据权利要求6所述的一种制备高比能海水电池的方法，其特征在于，所述改性液中尿素的质量分数为10%~50%。
9.根据权利要求6所述的一种制备高比能海水电池的方法，其特征在于，所述改性液中乙醇的质量分数为40%~50%。
10.根据权利要求6-9任一所述的一种制备高比能海水电池的方法，其特征在于，水热时，温度为160~200℃，时间为7~10h。
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Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1589482A (zh) * | 1967-09-25 | 1970-03-31 | ||
| GB1246669A (en) * | 1968-09-05 | 1971-09-15 | Nuclear Res Associates Inc | Improved magnesium-cupric oxide primary battery |
| WO1995030248A2 (en) * | 1994-04-20 | 1995-11-09 | I.N.Frantsevich Institute For Problems Of Materialscience | Water activated chemical current source |
| US5667916A (en) * | 1996-05-10 | 1997-09-16 | Wilson Greatbatch Ltd. | Mixed cathode formulation for achieving end-of-life indication |
| CN1391300A (zh) * | 2002-07-12 | 2003-01-15 | 华南理工大学 | 海水电池 |
| US20100310908A1 (en) * | 2009-03-18 | 2010-12-09 | Eaglepicher Technologies, Llc | Non-aqueous electrochemical cell having a mixture of at least three cathode materials therein |
| WO2014017416A1 (ja) * | 2012-07-23 | 2014-01-30 | 大日本印刷株式会社 | マグネシウムイオン二次電池およびこれを用いた電池パック |
| US20160254541A1 (en) * | 2013-10-29 | 2016-09-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electrode active material for magnesium battery |
| CN108565412A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-09-21 | 天津力神电池股份有限公司 | 一种氟化碳混合正极极片及其制备方法 |
| CN111769253A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-10-13 | 天津力神电池股份有限公司 | 一种电池正极片、软包装锂氟化碳一次电池及其制备方法 |
| CN113651348A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-11-16 | 山东重山光电材料股份有限公司 | 一种三氧化二铝包覆氟化碳及其制备方法、应用和锂电池 |
| CN113921813A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-11 | 武汉中原长江科技发展有限公司 | 一种新型高比能量海水电池 |
| CN114583128A (zh) * | 2022-03-07 | 2022-06-03 | 湘潭大学 | 一种表面高导电氟化碳的可控制备方法 |
| CN115084645A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-09-20 | 上海交通大学 | 一种可充镁离子电池电解液和可充镁离子电池 |
| CN115440966A (zh) * | 2022-10-17 | 2022-12-06 | 贵州梅岭电源有限公司 | 一种铜修饰的氟化碳/氧化铌复合正极材料及其制备方法 |
-
2023
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Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1589482A (zh) * | 1967-09-25 | 1970-03-31 | ||
| GB1246669A (en) * | 1968-09-05 | 1971-09-15 | Nuclear Res Associates Inc | Improved magnesium-cupric oxide primary battery |
| WO1995030248A2 (en) * | 1994-04-20 | 1995-11-09 | I.N.Frantsevich Institute For Problems Of Materialscience | Water activated chemical current source |
| US5667916A (en) * | 1996-05-10 | 1997-09-16 | Wilson Greatbatch Ltd. | Mixed cathode formulation for achieving end-of-life indication |
| CN1391300A (zh) * | 2002-07-12 | 2003-01-15 | 华南理工大学 | 海水电池 |
| US20100310908A1 (en) * | 2009-03-18 | 2010-12-09 | Eaglepicher Technologies, Llc | Non-aqueous electrochemical cell having a mixture of at least three cathode materials therein |
| WO2014017416A1 (ja) * | 2012-07-23 | 2014-01-30 | 大日本印刷株式会社 | マグネシウムイオン二次電池およびこれを用いた電池パック |
| US20160254541A1 (en) * | 2013-10-29 | 2016-09-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electrode active material for magnesium battery |
| CN108565412A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-09-21 | 天津力神电池股份有限公司 | 一种氟化碳混合正极极片及其制备方法 |
| CN111769253A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-10-13 | 天津力神电池股份有限公司 | 一种电池正极片、软包装锂氟化碳一次电池及其制备方法 |
| CN113651348A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-11-16 | 山东重山光电材料股份有限公司 | 一种三氧化二铝包覆氟化碳及其制备方法、应用和锂电池 |
| CN113921813A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-11 | 武汉中原长江科技发展有限公司 | 一种新型高比能量海水电池 |
| CN114583128A (zh) * | 2022-03-07 | 2022-06-03 | 湘潭大学 | 一种表面高导电氟化碳的可控制备方法 |
| CN115084645A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-09-20 | 上海交通大学 | 一种可充镁离子电池电解液和可充镁离子电池 |
| CN115440966A (zh) * | 2022-10-17 | 2022-12-06 | 贵州梅岭电源有限公司 | 一种铜修饰的氟化碳/氧化铌复合正极材料及其制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
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