CN1315213C - 镁锰叠层电池组 - Google Patents
镁锰叠层电池组 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1315213C CN1315213C CNB031492134A CN03149213A CN1315213C CN 1315213 C CN1315213 C CN 1315213C CN B031492134 A CNB031492134 A CN B031492134A CN 03149213 A CN03149213 A CN 03149213A CN 1315213 C CN1315213 C CN 1315213C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnesium
- constituent element
- manganese
- cell group
- laminated cell
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 14
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 8
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 239000010405 anode material Substances 0.000 claims abstract 2
- KBMLJKBBKGNETC-UHFFFAOYSA-N magnesium manganese Chemical compound [Mg].[Mn] KBMLJKBBKGNETC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 18
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims description 6
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 6
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 4
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 2
- 239000004166 Lanolin Substances 0.000 claims description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 2
- ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N chromate(2-) Chemical compound [O-][Cr]([O-])(=O)=O ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 2
- 229940039717 lanolin Drugs 0.000 claims description 2
- 235000019388 lanolin Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 6
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 6
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 5
- WJZHMLNIAZSFDO-UHFFFAOYSA-N manganese zinc Chemical compound [Mn].[Zn] WJZHMLNIAZSFDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000007712 rapid solidification Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y02E60/12—
Landscapes
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明涉及一种镁锰叠层电池组，其特征是叠层电池组的阳极材料是镁合金连续铸轧或连续铸造的薄片，它是一种以镁为基体并添加多种元素的合金。阳极与阴极接合的集电层是多功能的，电池隔膜采用聚砜溶液浸渍处理的天然纤维质纸。本发明的镁锰叠层电池组的性能指标可明显超过现有镁锰叠层电池组的技术标准。
Description
技术领域：
本发明涉及一种化学电源，尤其属于镁锰叠层电池组。
技术背景
镁锰叠层电池组的特点是高电压、高功率、高容量、耐储存、低温放电性能优异、环保(无汞无铅无镉)。此外，这种电池原材料资源丰富、生产工艺简单，生产成本低。通讯、电器、军事等需要性能更加先进的叠层电池组。镁锰叠层电池组没有得到商业化推广，除技术方面的因素外，镁合金价格昂贵，缺乏降低成本的有效方法。
由军用镁电池标准(GJB885-90，GJB319A-97)可以发现，现有的镁锰叠层电池组的比能量不高。按较好的电池的比能量的衡量标准，实际比能量可达到理论值的1/3-1/5，镁锰电池的理论比能量为726瓦时/公斤，而实际上现有的镁锰叠层电池组大电流放电时只有约54瓦时/公斤，只达到理论值的1/13.5，显然没有达到应有的水平。从理论分析其中的原因有许多，包括镁合金阳极的加工工艺有待改进、阳极合金组织不利于电流效率的提高、双极性集电层功能有缺陷，因电池内阻大工作时的温度升高造成电池电解液挥发损失等。
镁合金属密排六方晶体结构，在室温只有一个滑移面，因此镁合金的塑性加工性能比铝合金差。现在镁锰叠层电池组镁合金薄板使用挤压或轧制方式，生产工序复杂，生产成本高。
挤压或轧制镁合金板的组织不适合于镁锰叠层电池阳极的要求，两者都容易发生应力腐蚀和剥层腐蚀，降低镁的利用率。
在镁锰叠层电池中镁阳极一侧面有一层双极性集电层和电芯阴极接触，其作用是把阴阳两极用最小的电阻连接，同时双极性集电层必须具备防电解液渗透、防镁合金腐蚀的功能，使镁合金电极处于稳定状态，否则电解液渗入引起镁腐蚀，既引起镁的利用率降低，也造成电池内阻增大，电压降加快。
镁锰叠层电池的隔膜与其它电池要求不同在于其电阻应该更小，由于和上述相同的原因，隔膜的内阻大时，也必然造成电池的电芯失水严重，工作时电压降加快。
发明内容：
本发明采用快速凝固的铸造或铸轧技术能比较好地实现电化学阳极对材料组织的要求，连续铸造或连续铸轧可以经济地生产镁锰叠层电池需要的1毫米以下厚度的镁合金板，而且制成薄板的组织特点是从表面层向内生长的柱状晶，特别符合要求。
金属的标准电极电位可以作为衡量其抗腐蚀能力的依据，镁的标准电极电位为-2.37伏，在金属中是很低的，因此极易腐蚀。在电池中作为镁合金阳极的双极性集电层必须具备低电阻、无裂纹、底部对镁合金有良好的润湿性和高附着力、耐超电位、耐高浓度盐水、缓蚀、耐渗透、强粘结力、成本较低。但目前镁锰叠层电池组对镁合金阳极集电层材料的研究尚待深入。为此本发明对集电层材料的构成进行研究，从成膜物质、导电填料、稀释剂、固化剂、防锈铬盐填料诸多环节控制，以达到符合多功能要求。本发明的集电层由多功能组元构成，包括导电性组元、憎液防渗组元、缓蚀组元和粘结组元。
隔膜采用天然纤维纸，和其它现有的隔膜材料相比。采用天然纤维纸后，不仅性能提高、而且生产成本降低。但普通的木质纤维纸不能完全阻止二氧化锰粒子的扩散，可能造成电池短路，为此在不增加隔膜的电阻前提下，采取防止二氧化锰粒子经由纤维间隙向阳极扩散的措施，即用能透过电解质离子而不允许透过二氧化锰粒子的半透膜处理。本发明采用聚砜半透膜化处理的天然纤维质纸。
此外镁锰叠层电池组采用普通锌锰叠层电池组的结构形式、技术参数和使用方法，以便不同电池使用时的互换性。并用普通锌锰叠层电池组的工艺路线、设备生产镁锰叠层电池组，以便不同电池生产能兼容。
具体实施方式
镁锰叠层电池组采用和锌锰叠层电池组相同的结构形式、技术参数、工艺路线、设备进行生产。
镁合金阳极薄片成分是以镁为基体，并含有5-8wt％的铝，0.5-2.5wt％的锌，0.1-0.5wt％的锰，0.1-1wt％的微量添加元素，微量添加元素是碱金属、碱土金属、稀土金属中至少一种，最佳成分为：6wt％的铝，1.5wt％的锌，0.35wt％的锰，0.25wt％的碱土金属，其余为镁。
阳极薄片是采用连续铸造或连续铸轧技术从液态镁合金一次成型的镁合金薄片，阳极镁合金薄片的厚度根据电池的型号选取。
阳极集电层含60～80wt％的石墨为导电组元，10～23wt％的环氧沥青为粘结组元，5～15wt％的羊毛脂和4～10wt％的聚四氟乙烯为憎液防渗组元，1～2wt％的铬酸盐为缓蚀组元。
隔膜采用聚砜半透膜处理的天然纤维质纸，干纸厚度约0.1毫米，聚砜在纸纤维间呈胶联和微孔，微孔占40％，微孔直径2微米。
本实施例未述部分与现有技术相同。
本发明进行了组装电池组的实验，各项性能良好，指标明显高于同型号的普通锌锰叠层电池组和镁锰叠层电池组的军用标准，并有更好的低温放电性能及耐高温储存性能。实验结果表明，本发明具有制造方法简单，价格低廉，综合性能优良，无环境污染问题，使用时和同型号锌锰叠层电池组兼容，可以互换。
Claims (3)
1、一种镁锰叠层电池组，其特征是：阳极材料是采用连续铸轧或连续铸造的镁合金薄片，成份是以镁为基体，并含有5～8wt％的铝，0.5～2.5wt％的锌，0.1～0.5wt％的锰，0.1～1.0wt％的微量添加元素，微量添加元素是碱金属、碱土金属、稀土金属中至少一种。
2、根据权利要求1所述的镁锰叠层电池组，其特征是：阳极与阴极接合的集电层是由多功能组元构成的，包括导电性组元、粘结组元、憎液防渗组元和缓蚀组元；导电性组元为60～80wt％的石墨，粘结组元为10～23wt％的环氧沥青，憎液防渗组元为5～15wt％的羊毛脂和4～10wt％的聚四氟乙烯，缓蚀组元为1～2wt％的铬酸盐。
3、根据权利要求1或2所述的镁锰叠层电池组，其特征是：电池隔膜采用聚砜处理的天然纤维质纸。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB031492134A CN1315213C (zh) | 2003-06-17 | 2003-06-17 | 镁锰叠层电池组 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB031492134A CN1315213C (zh) | 2003-06-17 | 2003-06-17 | 镁锰叠层电池组 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1461068A CN1461068A (zh) | 2003-12-10 |
| CN1315213C true CN1315213C (zh) | 2007-05-09 |
Family
ID=29591453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB031492134A Expired - Fee Related CN1315213C (zh) | 2003-06-17 | 2003-06-17 | 镁锰叠层电池组 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1315213C (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110364733A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-10-22 | 江西力能新能源科技有限公司 | 一种含有导电涂层的锂离子电池负极片 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1042806A (zh) * | 1988-11-18 | 1990-06-06 | 中国船舶工业总公司第七研究院第712研究所 | 贮备型机械可充式金属-空气电池 |
| WO1995034918A1 (en) * | 1994-06-14 | 1995-12-21 | Ovonic Battery Company, Inc. | ELECTROCHEMICAL HYDROGEN STORAGE ALLOYS AND BATTERIES FABRICATED FROM Mg CONTAINING BASE ALLOYS |
| JP2000012016A (ja) * | 1998-06-22 | 2000-01-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池用負極およびその製造方法 |
-
2003
- 2003-06-17 CN CNB031492134A patent/CN1315213C/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1042806A (zh) * | 1988-11-18 | 1990-06-06 | 中国船舶工业总公司第七研究院第712研究所 | 贮备型机械可充式金属-空气电池 |
| WO1995034918A1 (en) * | 1994-06-14 | 1995-12-21 | Ovonic Battery Company, Inc. | ELECTROCHEMICAL HYDROGEN STORAGE ALLOYS AND BATTERIES FABRICATED FROM Mg CONTAINING BASE ALLOYS |
| JP2000012016A (ja) * | 1998-06-22 | 2000-01-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池用負極およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1461068A (zh) | 2003-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107039640B (zh) | 复合电极材料及其应用 | |
| US6195251B1 (en) | Electrode assembly and electric double layer capacitor having the electrode assembly | |
| CN101849308B (zh) | 用于双极性电池的极板和双极性电池 | |
| CN1315213C (zh) | 镁锰叠层电池组 | |
| CN1585154A (zh) | 用于燃料电池的隔板 | |
| CN201236219Y (zh) | 一种不溶阳极板 | |
| CN113363670A (zh) | 一种隔膜及包含该隔膜的锂离子电池 | |
| CN1461067A (zh) | 镁电池阳极板材 | |
| CN105489900A (zh) | 一种锂离子电池集流体的制备方法 | |
| CN213401438U (zh) | 一种新能源电池模组 | |
| CN2750482Y (zh) | 锂离子电池镍铜复合负极耳 | |
| CN209822473U (zh) | 一种高能复合钽电解电容器 | |
| CN209312881U (zh) | 方形锂电池连接结构 | |
| CN101824639B (zh) | 一种用于回收铅酸蓄电池的电沉积装置的阳极及制造方法 | |
| CN2614389Y (zh) | 卷绕式阀控密封铅酸蓄电池 | |
| CN2521764Y (zh) | 双复合极板阀控密封式铅酸蓄电池 | |
| CN207537560U (zh) | 一种复合阳极板 | |
| CN201793757U (zh) | 一种氯酸钠电解槽 | |
| CN1967928A (zh) | 高倍率锂离子电池串并联方法 | |
| CN1635647A (zh) | 防短路电极的制备方法 | |
| CN202786448U (zh) | 复合电极 | |
| CN1635183A (zh) | 一种新型二氧化铅电极及其制备方法 | |
| CN202688494U (zh) | 钛塑复合型铜箔电解槽 | |
| CN102925772A (zh) | 用作电池负极的镁合金板材及其制备方法 | |
| CN219180217U (zh) | 一种导电薄膜和钛离子电池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: FUJIAN HUAMEI NEW TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: LI HUALUN Effective date: 20100921 Free format text: FORMER OWNER: HUANG YUHONG LI SHUWEI YANG ZHONGKE |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20100921 Address after: 350013 Fujian province Fuzhou City train station Shan New Village No. 68 Patentee after: Fujian Huamei New Technology Development Co., Ltd. Address before: 350013 Fujian province Fuzhou City train station built Shan village 28 seat Co-patentee before: Huang Yuhong Patentee before: Li Hualun Co-patentee before: Li Shuwei Co-patentee before: Yang Zhongke |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20070509 Termination date: 20140617 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |