專利名稱：高鐵酸鉀電池的陰極材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高鐵酸鹽電池，具體的是高鐵酸鉀電池陰極所用材料。
背景技術(shù)：
1999年，Licht教授等公布了超鐵電池(Super-iron Battery)，在超鐵電池 中，陰極材料是無毒的鐵基化合物，且鐵以+6價(jià)態(tài)化合物形式存在，其理論比 容量為406mAh/g，比Mn02至少高出32%，因高鐵酸鹽最終的還原產(chǎn)物是具有 一定絮凝去污能力的氫氧化鐵，不存在現(xiàn)有廢舊電池的二次污染問題，且自然 界中鐵資源極其豐富，廉價(jià)易得，所以超鐵電池己成為綠色電池發(fā)展的研究熱 占。高鐵酸鹽自發(fā)現(xiàn)至今，其穩(wěn)定性和導(dǎo)電性問題一直是其進(jìn)軍電池領(lǐng)域亟需 解決的難題。如以高鐵酸鉀為陰極材料活性物質(zhì)，3500目石墨作導(dǎo)電劑與鋅膏 直接組成Zn-K2Fe04堿性電池，其放電效率不足40%。中國專利公開了幾個(gè)有關(guān)高鐵電池的方案。如專利號(hào)00107425.3公布了"一 種電池的正極與制造方法及用途"，該專利涉及用氫氧化鎳、氫氧化鈷、鈷的氧 化物或其混合物作為添加劑，專利號(hào)03105380.7公布了一種"摻雜高鐵酸鹽堿性 電池"，該專利涉及的添加劑為鎳、鈷、鉍或錳的金屬氧化物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高鐵酸鉀電池的陰極材料，用該陰 極材料制作成的高鐵電池可大幅提高放電效率。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的高鐵酸鉀電池的陰極材料按重量百分比包括高鐵酸鉀 65~80 wt% ; 導(dǎo)電材料 10~25wt%;添加劑 l 10wt%;電解液 4~8 wt%其中添加劑由重量百分比為40~60%的硅鋁酸鹽和60~40%的二氧化錳組 成，導(dǎo)電材料為3000 4000目的石墨、乙炔黑，電解液為10~14mol/L的KOH水溶液。通過將前述物質(zhì)混合均勻后，在2 4MPa下壓制成型，從而制成摻雜高鐵 酸鉀電池陰極，使其與鋅電極組合即制成高能Zn-K2Fe04堿性電池。電解液為去除還原性物質(zhì)的10~14 mol/L的KOH水溶液，去除還原性物質(zhì) 的目的是避免高鐵酸鉀在強(qiáng)堿性條件的強(qiáng)氧化性氧化電解液中的還原性物質(zhì)， 從而降低自身用作電池陰極材料的電化學(xué)性能。去除還原性物質(zhì)的辦法為向10~14mol/L的KOH水溶液中加入高鐵酸鉀 (U 0.15g/1000mL，加熱沸騰直至顏色完全消失。摻雜高鐵酸鉀材料中添加硅鋁酸鹽、鋁的氧化物、硅的氧化物的目的主要 是提高活性物質(zhì)的比表面積，從而提高其利用率。本發(fā)明的技術(shù)效果是適量硅鋁酸鹽及二氧化錳的添加，極大地提高了 Zn-K2Fe04電池陰極材料的利用效率，由原來的放電效率為40%提高到70%以 上，為高鐵酸鉀進(jìn)軍電池領(lǐng)域開辟了一條廣闊的道路。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1將0.280g高鐵酸鉀、0.082g石墨(3500目)、0.02g絲光沸石 Na[AlSi40O96]'24H2O、 0.018g Mn02混合均勻，并加入14mol/L KOH溶液0.018g，經(jīng)壓片成型，制得高鐵電池陰極材料；取0.38鋅膏直接用作高鐵電池陽極材料; 將這兩材料用聚丙烯隔膜分開，經(jīng)組裝制得Zn-K2Fe04-Mn02電池。該電池的開 路電壓為1.77V，平均放電電壓L3 1.5V，該電池陰極材料活性物質(zhì)的放電效率 為83.75%。 實(shí)施例2將0.292g高鐵酸鉀、0.070g石墨(3500目)、0.012g絲光沸石 Na8[AlSi5012]'3H20、 0.028g Mn02混合均勻，并加入12mol/L KOH溶液0.018g， 經(jīng)壓片成型，制得高鐵電池陰極材料；取0.3g鋅膏直接用作高鐵電池陽極材料; 將這兩材料用聚丙烯隔膜分開，經(jīng)組裝制得Zn-K2Fe04-Mn02電池。該電池的開 路電壓為1.75V,平均放電電壓L3 1.5V，該電池陰極材料活性物質(zhì)的放電效率 為79.72%。 實(shí)施例3將0.300g高鐵酸鉀、0.062g石墨(3500目)、0.016gZSM-5分子篩、0.024g Mn02混合均勻，并加入10mol/L KOH溶液0.018g，經(jīng)壓片成型，制得高鐵電 池陰極材料；取0.3g鋅膏直接用作高鐵電池陽極材料；將這兩材料用聚丙烯隔 膜分開，經(jīng)組裝制得Zn-K2Fe04-Mn02電池。該電池的開路電壓為1.72V,平均 放電電壓1.3~1.5V，該電池陰極材料活性物質(zhì)的放電效率為75.56%。
權(quán)利要求
1、一種高鐵酸鉀電池的陰極材料，按重量百分比包括高鐵酸鉀65～80wt％；導(dǎo)電材料10～25wt％；添加劑 1～10wt％；電解液 4～8wt％其中添加劑由重量百分比為40～60％的硅鋁酸鹽與60～40％的二氧化錳組成，導(dǎo)電材料為3000～4000目的石墨、乙炔黑中的一種，電解液為10～14mol/L的KOH水溶液。
2、 按照權(quán)利要求l所述的高鐵酸鉀電池的陰極材料，其特征在于所述添 加劑中的硅鋁酸鹽是分子篩或絲光沸石中的一種。
3、 按照權(quán)利要求1所述的高鐵酸鉀電池的陰極材料，其特征在于所述電 解液為去除還原性物質(zhì)的電解液，去除辦法為向KOH水溶液中加入高鐵酸鉀 0.1~0.15g/1000mL，加熱沸騰直至顏色完全消失。
全文摘要
本發(fā)明為高鐵電池提供了一種陰極用材料，該材料按重量百分比包括高鐵酸鉀65～80wt％，導(dǎo)電材料10～25wt％，添加劑1～10wt％，電解液4～8wt％，其中添加劑由重量百分比為40～60％的硅鋁酸鹽與60～40％的二氧化錳組成，導(dǎo)電材料為3000～4000目的石墨、乙炔黑中的一種，電解液為10～14mol/L的KOH水溶液，用該陰極材料制作的高鐵電池放電效率明顯提高。
文檔編號(hào)H01M4/58GK101217196SQ20081006388
公開日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2008年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月21日
發(fā)明者吳紅軍, 孔祥平, 溫玉臣, 王寶輝, 穎 陳 申請(qǐng)人:大慶石油學(xué)院