本发明专利技术提供一种碱性超级电容电池铁电极，包括多孔金属集电极基体以及电极材料，电极材料的85-95wt％为电化学活性复合材料、5-15wt％为导电剂和粘结剂，电化学活性复合材料包括电化学活性物质和添加剂，本发明专利技术还提供一种碱性超级电容电池铁电极的制备方法，通过电极极板拉浆自动生产线将第一电极材料浆料进行填充、涂覆，经过烘干、预压、辊压、冲压切片、分片、点焊极耳，从而制成铁电极；本发明专利技术公开的制造方法制作的铁电极强度高、电性能好，制造工艺简单、一致性好、成本低廉，本发明专利技术公开的铁电极配方和制造方法适合于制作高容量、高功率的环保型镍-铁电池、铁/空气电池、银-铁电池等碱性二次电池的铁负极，从而制造相应的超级电池或超级电容电池。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及二次电池
，特别是设及碱性超级电容电池的铁电极组成与制 备技术，应用于制作高容量、高功率的环保型儀-铁电池、铁/空气电池、银-铁电池等的铁 负极。
技术介绍
儀-铁电池是一种W铁或铁的化合物作为负极活性物质，氨氧化亚儀作为正极活 性物质，氨氧化钟（钢）水溶液作为电解液的二次电池。20世纪前半叶，儀-铁电池作为 动力电源广泛应用于牵引机车，但随着性能更佳的儀-儒、儀-氨电池和裡离子电池的先后 成功研发和应用，儀-铁电池一度被淡出人们的视线。然而，儀-铁电池存在如下显著的优 势：（1)铁电极可承受过充过放、长期放电态搁置等电性能滥用；(2)铁电极充放电循环可 达2000-4000次循环，使用寿命可达10~25年；（3)相比于儀-儒电池、铅酸电池的儒负极 和铅负极，W铁或铁氧化物为电活性物质的铁电极不构成对环境的污染；(4)相比于儀-氨 电池^稀±元素为主的储氨合金电极，铁电极成本优势十分明显。特别是，随着环保压力日 益加大，人们对绿色能源的日益重视，儀-铁电池作为一种很有发展前途的绿色环保二次 电池重新受到了应有的关注。 传统袋式结构的铁电极具有制作工艺复杂、设备投入大，活性物质利用率低，高 倍率放电能力较弱，自放电率高等缺点，运大大影响了儀-铁电池的性能提化难W满足 大容量储能和高性能动力电源系统的要求。鉴于此，人们研究了拉浆式制作铁电极的工 艺，W期提高电极活性物质利用率和大电流放电能力。专利CN102623710A公开了一种采 用发泡儀基体的铁电极：将90-95wt%化2〇3、3-8wt%添加剂、l-2wt%粘接剂混合而成的 水性浆料涂覆在发泡儀基体上，烘干后在氨气氛中将化2〇3还原成化3〇4,从而制作成铁电 极，与传统袋式铁电极相比，电极活性物质利用率提高了41-47%，大电流放电能力提高了 59-63. 5%，适用于高倍率放电的铁儀电池。专利CN102623712A公开了采用发泡儀基体或 发泡铁基体的铁电极：将85-95wt%化3〇4、I-Swt%添加剂、3-7wt%导电剂、l-3wt%粘接剂 混合而成的水性浆料涂覆在发泡儀基体上制作而成，发泡儀基体或发泡铁基体独特的=维 网状结构和高度的微孔化，使活性物质与集流体间的距离大大缩短，大电流放电能力提高 了50-65.5%，活性物质利用率提高了26-30%。专利CN102623713A公开了一种采用由钢 带经机械冲孔后化学锻儀而成的带毛刺钢带基体制作铁电极：将85-95wt%化3〇4、l-5wt% 添加剂、3-7wt%导电剂、l-3wt%粘接剂混合而成的水性浆料涂覆在发泡儀基体上制作而 成，独特的=维网状结构，使活性物质与集流体间的距离大大缩短，活性物质利用率提高了 14-18.7%，大电流放电能力提高了45-48 %。对应地，专利CN102623757A公开了一种W 烧结式儀电极为正极、W专利CN102623713A公开的铁电极为负极叠片而成的儀-铁电池； 专利CN102623758A公开了一种W烧结式儀电极为正极、W专利CN102623712A公开的铁电 极为负极叠片而成的儀-铁电池；专利CN102623759A公开了一种W烧结式儀电极为正极、 W专利CN102623710A公开的铁电极为负极叠片而成的儀-铁电池。实例证明，W上S种 儀-铁仅仅是电池容量在现有技术基础上有所提高，大电流放电能力有一定增强，使用寿 命有一定延长。 为了提高电活性物质的电化学容量、提高电活性物质的利用率，近10多年来人 们在电活性物质的纳米化方面进行了大量的尝试；为了提高电极电荷转移速率，加大电池 的充放电速率，提高电池的能量密度和功率密度，常用的方法是把电活性的物质组装到高 导电载体（如碳纳米管、碳纳米纤维、金属纳米线等）上。Liu化等化iuZLTaySW，Li X. 2011.Chemical.Communications. 47:12473-12475)报道了一种Wa-Fe2〇3/CNFs纳米复 合物作为负极，P-Ni(OH)2作为正极的儀-铁电池，该原型电池展示出高充电速率，较好循 环特性，但是将a-Fe2〇3组装到CNFs上的工艺复杂、不易控制、成本较高，不适合大批量生 产。Wan邑HL等（Wan邑HL，Lian邑YY，Gon邑M，LiYG，Chan邑W，MeffordT，ZhouJG，Wan邑 J，RegierT，WeiF，Dai比 2012.化1:ureCommunications. 3:1921-1926)报道的一种儀-铁 电池是W纳米Ni(OH)z/MCNTs纳米杂化物为正极，化化/石墨締纳米杂化物为负极，其充放 电速率比传统Ni-Fe电池快近1000倍，可在2min内完成充电，30sec内放电，能量密度可达 120怖/Kg,功率密度可达15KW/Kg。该研究制备Ni(OH)z/MCNTs和化Ox/石墨締纳米杂化物 的工艺复杂、成本高，难W大规模工业化应用。 迄今尚未发现与本专利申请相同的文献报道或专利公开情况。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有的铁电极存在活性物质利用率不高、充电效率低、高倍率放 电特性差等问题，提出一种用于碱性超级电容电池的高容量、高功率铁电极及其制备方法。 高比表面碳的加入有效增强活性铁氧化物的利用率，高比表面碳的超级电容效应能显著提 升铁电极的输出功率。 为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种碱性超级电容电池铁电极，包括多孔金属 集电极基体W及其上的电极材料，电极材料的85-95wt%为电化学活性复合材料、5-15wt% 为导电剂和粘结剂，所述电化学活性复合材料包括电化学活性物质和添加剂，电化学活性 物质是占电化学活性复合材料60-90wt%的铁的氧化物或氨氧化物，添加剂包括：（1)含量 为电化学活性复合材料5-20wt%的高比表面碳粉，包括活性炭、碳纳米管、碳纤维、碳气凝 胶、石墨締等中的一种或多种，（2)含量为电化学活性复合材料3-lOwt%的NiO或Ni(0H)2， (3)含量为电化学活性复合材料2-lOwt%的金属硫化物，包括化S、NiS，或还包含M2S3;所 述导电剂占电极材料3-lOwt%，粘接剂占电极材料2-5wt%，导电剂包括乙烘碳黑、石墨、 亚氧化铁的一种或多种，粘接剂包括聚乙締醇PVA、簇甲基纤维素钢CMC、径丙基纤维素钢 HPMC、聚偏二氣乙締PVDF、聚四氣乙締PTFE、下苯胶乳SBR、氯下胶乳CR、酪醒胶乳PF的一 种或多种。[000引作为优选方式，高比表面碳粉在电极上的空间分布方式有两种：均匀分散在电极 材料中，或涂覆在电极的表面。 为实现上述专利技术目的，本专利技术还提供一种所述碱性超级电容电池铁电极的制备方 法，其中高比表面碳粉均匀分散在电极材料中时的制备方法为：所述的铁电极采用泡沫儀 或冲孔的锻儀钢带作为基体，通过电极极板拉浆自动生产线将第一电极材料浆料进行填 充、涂覆，经过烘干、预压、漉压、冲压切片、分片、点焊极耳，从而制成铁电极；所述第一电极 材料浆料包括上述重量百分含量的电化学活性物质、高比表面碳粉、NiO或Ni(OH) 2、金属硫 化物、导电剂、粘结剂W及使总的固含量为30-40wt%的纯水。 作为优选方式，所述第一电极材料浆料的制备步骤如下： 步骤本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种碱性超级电容电池铁电极，其特征在于：包括多孔金属集电极基体以及其上的电极材料，电极材料的85‑95wt％为电化学活性复合材料、5‑15wt％为导电剂和粘结剂，所述电化学活性复合材料包括电化学活性物质和添加剂，电化学活性物质是占电化学活性复合材料60‑90wt％的铁的氧化物或氢氧化物，添加剂包括：(1)含量为电化学活性复合材料5‑20wt％的高比表面碳粉，包括活性炭、碳纳米管、碳纤维、碳气凝胶、石墨烯等中的一种或多种，(2)含量为电化学活性复合材料3‑10wt％的NiO或Ni(OH)2，(3)含量为电化学活性复合材料2‑10wt％的金属硫化物，包括FeS、NiS，或还包含Bi2S3；所述导电剂占电极材料3‑10wt％，粘接剂占电极材料2‑5wt％，导电剂包括乙炔碳黑、石墨、亚氧化钛的一种或多种，粘接剂包括聚乙烯醇PVA、羧甲基纤维素钠CMC、羟丙基纤维素钠HPMC、聚偏二氟乙烯PVDF、聚四氟乙烯PTFE、丁苯胶乳SBR、氯丁胶乳CR、酚醛胶乳PF的一种或多种。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴孟强，冯婷婷，刘文龙，文浪，汪东霞，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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