專利名稱：一種堿錳電池正極材料及其堿錳電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種堿錳電池正極材料及其堿錳電池。
背景技術(shù)：
堿錳電池，是指以鋅為負極、二氧化錳為正極、氫氧化鉀溶液為電解液的原電池。 堿錳電池是在鋅錳電池的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的；相對鋅錳電池，其不含有汞、鎘等元素，對環(huán)境的友好、環(huán)保。并且堿錳電池還有具有能重負載、大電流放電、電容量大、低溫性能和防漏性能好、性價比高等優(yōu)點。所以，隨著便攜式電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，堿錳電池在各類電子產(chǎn)品中需求越來越大。目前，堿錳電池正極材料除了活性物質(zhì)二氧化錳顆粒，還含有導電劑。導電劑一般采用石墨。由于二氧化錳本身為半導體，其導電性能較差，導電劑可以使電流更加流暢的導出。但是，目前堿錳電池的電池容量還有待提高，并且大電流脈沖性能差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中，堿錳電池正極材料容量差、大電池流脈沖性能差；從而提供了一種容量大、脈沖性能好的堿錳電池正極材料。一種堿錳電池正極材料，其包括二氧化錳、石墨；所述石墨包括第一石墨和第二石墨，所述第一石墨的中值粒徑為50 70 μ m，所述第二石墨的中值粒徑為9 20 μ m，所述第一石墨與第二石墨的質(zhì)量比為4 1 2 3。本發(fā)明的第二個目的是提供一種堿錳電池。一種堿錳電池，其包括正極、負極、隔板、殼體；所述隔板位于正正極與負極之間， 所述正極、負極與隔板均容置在殼體內(nèi)；所述正極包括本發(fā)明所提供的堿錳電池正極材料。本發(fā)明的堿錳電池正極材料，由于采用不同粒徑以及特殊配比的石墨作為導電劑，可以大幅提高堿錳電池的單位體積容量，以及堿錳電池的脈沖放電能力。
具體實施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。一種堿錳電池正極材料，其包括二氧化錳、石墨；所述石墨包括第一石墨和第二石墨，所述第一石墨的中值粒徑為50 70 μ m，所述第二石墨的中值粒徑為9 20 μ m，所述第一石墨與第二石墨的質(zhì)量比為4 1 2 3。其中，二氧化錳為堿錳電池正極材料中的活性材料。本發(fā)明的二氧化錳可以采用普通的二氧化錳，還可以采用電解二氧化錳。本發(fā)明優(yōu)選采用電解二氧化錳。本發(fā)明對于二氧化錳的粒徑?jīng)]有特殊要求。在優(yōu)選情況下，本發(fā)明采用中值粒徑為30 50 μ m的二氧化錳。由于二氧化錳是半導體，本發(fā)明中石墨的作用是建立二氧化錳之間的導電網(wǎng)絡(luò)和增加二氧化錳和集流體之間的導電性。本發(fā)明的石墨可以是天然石墨，也可以是人造石墨，本發(fā)明優(yōu)選天然鱗片石墨。優(yōu)選情況下，本發(fā)明第一石墨的中值粒徑為55 65 μ m，所述第二石墨的中值粒徑為11 13μπι。第一石墨和第二石墨的質(zhì)量比優(yōu)選為3 2 1 1。優(yōu)選情況下，本發(fā)明的堿錳電池正極材料還包括添加劑。添加劑的作用是對二氧化錳實現(xiàn)摻雜，以改善電池的充放電循環(huán)的耐放能力以及
高溫性能等。常用的添加劑有以下幾種系列Bi系添加劑(例如Bi203、Bi (NO3) 3、納米NaBiO3)， Ti 系添加劑(例如 Ti02、BaTi03、SrTi03、Ti (OH)4)，Pb 系添加劑(例如 PbO2^Pb (NO3)2)等。本發(fā)明的添加劑優(yōu)選為二氧化鈦。二氧化鈦還可以改善微環(huán)境，有利于電荷的傳輸，使粒子之間有更好的接觸，降低二氧化錳電極的歐姆極化以及電化學極化。二氧化鈦的中值粒徑優(yōu)選為10 30nm。優(yōu)選情況下，以堿錳電池正極材料的總重量為基準，所述二氧化錳占84 95wt%，所述石墨占3 15wt%，所述二氧化鈦占0. 5 2. 5wt%。其中，以堿錳電池正極材料的總重量為基準，所述第一石墨占1 10wt%，所述第二石墨占1 8wt%。本發(fā)明的發(fā)明人意外發(fā)現(xiàn)采用本發(fā)明中兩種不同粒徑的石墨，在一定配比內(nèi)，可以大幅提高堿錳電池容量以及堿錳電池脈沖放電能力。經(jīng)過本發(fā)明的發(fā)明人大量實驗以及分析，本發(fā)明的發(fā)明人推定的原因是小粒徑石墨有效增大了二氧化錳與石墨之間的接觸面積，并且增強了的正極材料的壓實密度；大粒徑石墨有效構(gòu)筑了堅固的導電網(wǎng)絡(luò)的骨架， 在脈沖放電過程中，避免了導電網(wǎng)絡(luò)骨架的坍塌，使堿錳電池的脈沖放電性能大幅增強。兩種不同粒徑的石墨，以一定的配比相互配合，使石墨構(gòu)筑的導電網(wǎng)絡(luò)既具有較大的接觸面積，又具有良好的抗沖擊能力。大大降低了堿錳電池的內(nèi)阻，提高了單位體積內(nèi)的容量以及堿錳電池脈沖放電能力。一種堿錳電池，其包括正極、負極、隔板、殼體；所述隔板位于正正極與負極之間， 所述正極、負極與隔板均容置在殼體內(nèi)；所述正極包括本發(fā)明所提供的堿錳電池正極材料。其中，負極、隔板以及殼體均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，在此不作贅述。以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的闡述。實施例1將91. 5重量份的二氧化錳(中值粒徑D5tl為42. 17 μ m、湘潭電化科技股份有限公司、電解二氧化錳)；3. 75重量份的第一石墨(中值粒徑D5tl為62. 19 μ m) ；3. 75重量份的第二石墨(中值粒徑D5tl為12. 43 μ m) ；1.0重量份的二氧化鈦(中值粒徑D5tl為20nm)混合均勻，制成堿錳電池正極材料Al。實施例2將91. 5重量份的二氧化錳(中值粒徑D5tl為42. 17 μ m、湘潭電化科技股份有限公司、電解二氧化錳)；3. 75重量份的第一石墨(中值粒徑D5tl為70 μ m) ；3. 75重量份的第二石墨(中值粒徑D5tl為9.53 μ m) ； 1.0重量份的二氧化鈦(中值粒徑D5tl為20nm)混合均勻， 制成堿錳電池正極材料A2。實施例3將91. 5重量份的二氧化錳(中值粒徑D5tl為42. 17 μ m、湘潭電化科技股份有限公司、電解二氧化錳)；3. 75重量份的第一石墨(中值粒徑D5tl為50 μ m) ；3. 75重量份的第二石墨(中值粒徑D5tl為20 μ m) ;1. 0重量份的二氧化鈦(中值粒徑D5tl為20nm)混合均勻， 制成堿錳電池正極材料A3。實施例4將91. 5重量份的二氧化錳(中值粒徑D5tl為42. 17 μ m、湘潭電化科技股份有限公司、電解二氧化錳)；4. 5重量份的第一石墨(中值粒徑D5tl為62. 19 μ m) ；3重量份的第二石墨(中值粒徑D5tl為12. 43 μ m) ；1.0重量份的二氧化鈦(中值粒徑D5tl為20nm)混合均勻， 制成堿錳電池正極材料A4。實施例5將91. 5重量份的二氧化錳(中值粒徑D5tl為42. 17 μ m、湘潭電化科技股份有限公司、電解二氧化錳)；3. 75重量份的第一石墨(中值粒徑D5tl為62. 19 μ m) ；3. 75重量份的第二石墨(中值粒徑D5tl為12. 43 μ m) ； 1. 0重量份的三氧化二鑭(中值粒徑D5tl為30nm)混合均勻，制成堿錳電池正極材料A5。實施例6將92. 5重量份的二氧化錳(中值粒徑D5tl為25 μ m、)；3. 75重量份的第一石墨 (中值粒徑D5tl為62. 19 μ m) ;3· 75重量份的第二石墨(中值粒徑D5tl為12. 43 μ m)混合均勻，制成堿錳電池正極材料A6。對比例1將92. 5重量份的二氧化錳(中值粒徑D5tl為42. 17 μ m、湘潭電化科技股份有限公司、電解二氧化錳)；7.5重量份的石墨(中值粒徑D5tl為27. 64 μ m)混合均勻，制成堿錳電池正極材料BCl。性能測試按照如下方法將實施例1-6以及對比例1的堿錳電池正極材料A1-A6以及ACl制成對應(yīng)的堿錳電池B1-B6以及BCl。一、正極的制備將94重量份堿錳電池正極材料，加入到6重量份的40wt %的氫氧化鉀溶液中混合均勻。然后稱取3. 5 3. 9g的正極材料填充到制作好的模具中，加壓制成錳環(huán)。二、負極的制備將66. 3重量份的無汞鋅粉、0. 72重量份的增稠劑(增稠劑由聚丙炳酸和聚丙烯酸鈉組成，兩者的配比為3 4)，以及32. 98重量份的40wt%的氫氧化鉀溶液混合均勻，其中氫氧化鉀溶液中含有微量的氫氧化銦以及2%的氧化鋅，形成鋅膏。三、封裝將卷好的隔膜紙插入錳環(huán)中，再將錳環(huán)放入鋼殼中，注入適量的電解液，然后再注入負極鋅膏。最后插入已套好密封圈的負極集流體，封口成形。恒阻連放測試
將堿錳電池B1-B6以及BC1，外接10歐姆的電阻，形成測試回路，測試放電時間，終止電壓為0. 9V。脈沖性能測試步驟一將堿錳電池B1-B6以及BC1，在IA電流下恒流放電10s，然后靜置50s，步驟二 重復步驟一 59次，然后靜置23h。步驟三重復步驟一和步驟二，直至放電電壓為0. 9V。記錄步驟三中重復的次數(shù)，結(jié)果見表1。表 權(quán)利要求
1.一種堿錳電池正極材料，其包括二氧化錳、石墨；所述石墨包括第一石墨和第二石墨，所述第一石墨的中值粒徑為50 70 μ m，所述第二石墨的中值粒徑為9 20 μ m，所述第一石墨與第二石墨的質(zhì)量比為4 1 2 3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿錳電池正極材料，其特征在于還包括添加劑，所述添加劑為二氧化鈦。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的堿錳電池正極材料，其特征在于所述二氧化鈦的中值粒徑為 10 30nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的堿錳電池正極材料，其特征在于以堿錳電池正極材料的總重量為基準，所述二氧化錳占84 95wt%，所述石墨占3 15wt%，所述二氧化鈦占 0. 5 2. 5wt%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的堿錳電池正極材料，其特征在于以堿錳電池正極材料的總重量為基準，所述第一石墨1 IOwt%，所述第二石墨占1 8wt%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿錳電池正極材料，其特征在于所述第一石墨的中值粒徑為55 65 μ m，所述第二石墨的中值粒徑為11 13μπι。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿錳電池正極材料，其特征在于所述第一石墨與第二石墨的質(zhì)量比為3 2 1 1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿錳電池正極材料，其特征在于所述石墨為片狀鱗片石墨。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿錳電池正極材料，其特征在于所述二氧化錳的中值粒徑為 30 50 μ m。
10.一種堿錳電池，其包括正極、負極、隔板、殼體；所述隔板位于正極與負極之間，所述正極、負極與隔板均容置在殼體內(nèi)；所述正極包括權(quán)利要求1所述的堿錳電池正極材料。
全文摘要
本發(fā)明屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種堿錳電池正極材料。其包括二氧化錳、石墨；所述石墨包括第一石墨和第二石墨，所述第一石墨的中值粒徑為50～70μm，所述第二石墨的中值粒徑為9～13μm，所述第一石墨與第二石墨的質(zhì)量比為4∶1～2∶3。本發(fā)明還公開了一種使用上述正極材料的堿錳電池。本發(fā)明的堿錳電池正極材料，由于采用不同粒徑以及特殊配比的石墨作為導電劑，可以大幅提高堿錳電池的單位體積容量，以及堿錳電池的脈沖放電能力。
文檔編號H01M10/24GK102569751SQ20101058164
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者馮宏波, 劉建軍, 李好杰, 梁美浩, 耿偉賢 申請人:比亞迪股份有限公司