專利名稱：一種化學(xué)電池用活性碳層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域，特指一種化學(xué)電池用活性碳層。
背景技術(shù)：
化學(xué)電池是指通過電化學(xué)反應(yīng)，把正極、負(fù)極活性物質(zhì)的化學(xué)能，轉(zhuǎn)化為電能的一 類裝置。經(jīng)過長期的研究、發(fā)展，化學(xué)電池迎來了品種繁多，應(yīng)用廣泛的局面。例如，常見堿 錳電池、鋅錳電池、鋰電池、鋅電池、鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳鐵電池、鎳氫電池、鋰離子電池、 鎂電池等。在一些化學(xué)電池中，常用活性碳層作為負(fù)極。例如現(xiàn)已廣泛被大家使用的鋰離 子電池、鎂電池、水電池等。舉例說明鋰離子電池的負(fù)極材料是鋰金屬，正極材料是碳材。 而鋰離子電池的正極材料是氧化鈷鋰，負(fù)極材料是碳材。電池通過正極產(chǎn)生的鋰離子在負(fù) 極碳材中的嵌入與遷出來實現(xiàn)電池的充放電過程。通常鋰離子電池包括如下結(jié)構(gòu)1、正極構(gòu)造LiCo02(鈷酸鋰)+導(dǎo)電劑(乙炔黑)+粘合劑(PVDF) +集流體(鋁 箔)2、負(fù)極構(gòu)造石墨+導(dǎo)電劑(乙炔黑)+增稠劑(CMC) +粘結(jié)劑(SBR) +集流體(銅 箔)正極上發(fā)生的反應(yīng)為LiCo02 =充電=Li 1_xCo02+X1 i++Xe (電子)負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)為6C+XLi++Xe = = = = = LixC6不論是上述的鋰離子電池，還是目前所流行的環(huán)保水電池、鎂電池，其均需要使用 碳材料作為負(fù)極，例如上述的鋰離子電池中采用了石墨。在這些化學(xué)電池中，均采用活性碳 作為負(fù)極，該活性碳作為離子的嵌套體，用于俘獲正極的離子、電子等。目前制作活性碳層 時，多采用涂布的方式，即將活性碳均勻的涂布在負(fù)極的集流體上或者在采用噴涂的方式 在負(fù)極集流體上形成一層活性碳層。這樣所得到活性碳層中碳是以顆粒狀堆疊形成。由于 活性碳層表面積越大，所存儲的電流也就越大。但是由于目前采用涂布或者噴涂方式所形 成的活性碳層，其表面積無法增加，所以就限制了電池的電量。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可大 大增加活性碳層表面積，從而提高電池電量的化學(xué)電池用活性碳層。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案該化學(xué)電池包括電池本體 以及位于電池本體內(nèi)的活性碳層，所述的活性碳層中的活性碳為活性碳?xì)?。所述的活性碳中的活性碳?xì)种刑荚右灶愂⒕У膩y層堆疊形式存在。所述的活性碳層包括集流體以及覆于集流體表面上的活性碳?xì)?。所述的電池本體為鋰電池、鋰離子電池、鎂電池、水電池中的任意一種。所述本發(fā)明中活性碳層中碳材料采用活性碳?xì)郑垣@得較大的面積，俘獲較多的電池離子，這樣就可以令電池的電量增加，提高電池的性能。
具體實施例方式下面以鎂電池作為實施例具體闡述本發(fā)明。本實施例包括陰極、隔離紙、活性碳 層以及陽極。其中，陰極為采用鎂合金板或者鑄造鎂合金板制作。隔離紙作用是防止正負(fù)極活性物質(zhì)直接接觸，造成電池內(nèi)部短路。隔離紙通常采 用紙質(zhì)的隔離材料，其具有如下優(yōu)點1、在電解液中具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和一定的機械強度，并能承受電極活性物質(zhì) 的氧化還原作用。2、離子通過隔離紙的能力較大，即隔離紙對電解質(zhì)離子運動的阻力要小。這樣，電 池內(nèi)阻就相應(yīng)減小，電池在放電時的能量損耗減小。3、隔離紙為電子的良好絕緣體，且價格低廉?；钚蕴紝?，其碳材料采用活性碳?xì)帧ｊ枠O采用銅板或者泡沫銅制作。其中陰極、隔離紙、活性碳層以及陽極依次疊加，封裝在一個殼體內(nèi)，并且在殼體 內(nèi)注入有作為電解液的。本實施例中，為了增大表面積，所述的活性碳層為活性碳?xì)?，即在其表面成型?“氈毛”，這樣可以增大活性碳層的表面積，俘獲更多的鎂離子。具體而言，該活性碳?xì)忠杂?機聚合物或者浙青為原料生產(chǎn)，灰份低。其主要元素為碳。碳原子在活性碳?xì)种幸灶愂?晶的亂層堆疊形式存在，單位空間有序性較差，經(jīng)活化后生成在孔隙中，90%以上為微孔， 即形成一種活性碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)。這種微觀結(jié)構(gòu)的碳材料可以提供大量的表面積。其表 面具有大量的微孔，在電池充電、放電過程中，活性碳吸附以及解吸時，離子吸附途徑短，吸 附物質(zhì)可以直接進(jìn)入微孔。本發(fā)明所采用的活性碳?xì)?，其除了碳元素外，還含有少量的氫、氧元素等。通常含 氧團(tuán)的總量一般不超過1. 5meq/g。由于本發(fā)明采用活性碳?xì)?，其表面積比通常采用涂布、噴涂方式制作的顆粒狀活 性碳大1-2個數(shù)量級，并且由于活性碳?xì)值奈⒖字苯娱_設(shè)在表面，可直接接觸到電池中的 吸附粒子，其吸附速度非?？欤纱蟠筇岣唠姵氐男阅?。上述實施例中，殼體內(nèi)的水的注入量為至少將陰極、隔離紙、活性碳層以及陽極 浸潤即可。本實施例一的化學(xué)方程式為Mg+H20 = MgCHH2其中負(fù)極電解方程式為Mg1e-+20H- = Mg+H20正極電解方程式為2H20+2e_ = 20H_+H2本實施例一采用鎂合金板或者鑄造鎂合金板為陰極，具有較好的穩(wěn)定性，使用時， 加入少許的水浸潤即可產(chǎn)生1.4伏的直流電。使用一段時間后陰極中的鎂元素會逐漸消 耗，直至陰極消耗殆盡后，該水電池就可以報廢，進(jìn)行回收。本發(fā)明相對其他同類型化學(xué)電池，由于其采用活性碳?xì)?，電池的電量交其他同?號的電池較高，并且電池性能較高，充放電速度較快。4
實施例二，本實施例鋰離子電池作為實施例，該實施例與上述實施例類似，其負(fù)極 中的活性碳層也采用活性碳?xì)郑摶钚蕴細(xì)指灿诓捎勉~箔制作的集流體上，構(gòu)成電池的負(fù) 極。同樣的道理，鋰離子電池中采用活性碳?xì)肿鳛樘疾牧?，電池的性能將大大提高。?dāng)然，以上所述僅僅為本發(fā)明的實施例而已，并非來限制本發(fā)明范圍，凡依本發(fā)明 申請專利范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均應(yīng)包括于本發(fā)明申請專 利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)電池用活性碳層，其包括電池本體以及位于電池本體內(nèi)的活性碳層，其 特征在于所述的活性碳層中的活性碳為活性碳?xì)帧?br>
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種化學(xué)電池用活性碳層，其特征在于，所述的活性碳中的 活性碳?xì)种刑荚右灶愂⒕У膩y層堆疊形式存在。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種化學(xué)電池用活性碳層，其特征在于，所述的活性碳層包 括集流體以及覆于集流體表面上的活性碳?xì)帧?br>
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種化學(xué)電池用活性碳層，其特征在于，所述的電池本體為 鋰電池、鋰離子電池、鎂電池、水電池中的任意一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及電池產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域，特指一種化學(xué)電池用活性碳層。該化學(xué)電池包括電池本體以及位于電池本體內(nèi)的活性碳層，所述的活性碳層中的活性碳為活性碳?xì)帧Ｋ霰景l(fā)明中活性碳層中碳材料采用活性碳?xì)郑垣@得較大的面積，俘獲較多的電池離子，這樣就可以令電池的電量增加，提高電池的性能。
文檔編號H01M4/06GK102055013SQ200910193348
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者黃忠勇 申請人:黃忠勇