一种高放电容量的碱性锰电池的正极材料及其碱锰电池制造技术

本发明专利技术涉及一种高放电容量的碱性锰电池的正极材料，包括添加剂，所述添加剂为二氧化钛、咪唑与ES纤维组成，所述二氧化钛、咪唑与ES纤维的质量比为(4‑7)∶2∶1。正极材料的石墨烯为片状鳞片石墨烯，钛酸锰的中值粒径为60～70μm；6mA下从2.0V连续放电至1.0V时的电池放电容量超过120mAh，大幅提高碱锰电池的单位体积容量，以及碱锰电池的脉冲放电能力。

Positive electrode material of alkaline manganese cell with high discharge capacity and alkaline manganese battery

The present invention relates to an alkaline manganese battery high capacity cathode materials, including additive, the additive is composed of titanium dioxide, imidazole and ES fiber, the quality of the titanium dioxide, imidazole and ES fiber ratio (4 7): 2: 1. Flake flake graphene anode material, manganese titanate median particle diameter of 60 to 70 mu m; 6mA from the battery discharge capacity of 2.0V continuous discharge to 1.0V over 120mAh, a substantial increase in unit volume capacity of alkaline manganese batteries, alkaline manganese batteries and pulse discharge capacity.

【技术实现步骤摘要】
一种高放电容量的碱性锰电池的正极材料及其碱锰电池
本专利技术属于电池
，尤其涉及一种高放电容量的碱性锰电池的正极材料及其碱锰电池。
技术介绍
碱锰电池，是指以锌为负极、钛酸锰为正极、氢氧化钾溶液为电解液的原电池。碱锰电池是在锌锰电池的基础上发展起来的；相对锌锰电池，其不含有汞、镉等元素，对环境的友好、环保。并且碱锰电池还有具有能重负载、大电流放电、电容量大、低温性能和防漏性能好、性价比高等优点。所以，随着便携式电子产品的快速发展，碱锰电池在各类电子产品中需求越来越大。碱性锌锰电池以高浓度的氢氧化钾水溶液为电解液，要求碱性锌锰电池隔膜具有良好的亲水性和化学稳定性(包括碱稳定性和氧化还原稳定性)，因此常规的碱性锌锰电池隔膜通常采用具有良好亲水性和化学稳定性的纤维制备，如：维尼纤维、尼龙纤维和亲水性处理的丙纶纤维。良好的隔离性能和离子导电性能是电池隔膜的两大基本功能。孔径越小，隔膜隔离性能越好；孔率越高，则隔膜的储液性能越好，其离子导电性能也更好。因此常规的碱性锌锰电池隔膜通常采用超细短纤制备成，使其具备低孔径、高孔率的特点。但是受纤维技术和织造技术的限制，隔膜的孔径和均匀性总是有限度的。此外，碱性锌锰电池中总是有细度小于隔膜孔径的锌颗粒和钛酸锰颗粒的存在，因此，依赖低孔径提高隔膜隔离性能是有限度的。日本NKK公司在专利97118515.8“碱性电池隔膜纸”中采用了两层配比，处理不同的纤维；通过多圆网或长网、圆网结合的方式，分别上网，在毛毯转移过程中层合抄造的隔膜纸，其特点是一层为纤维致密的紧密层，主要是防止锌枝晶刺穿及正负极细粉材料的渗透，另一层为液体吸收浸透层，由纤维素纤维制备，目的是增加吸碱液及保碱液的能力，其缺点是耐碱性较差。目前，碱锰电池正极材料除了活性物质钛酸锰颗粒，还含有导电剂。导电剂一般采用石墨烯。由于钛酸锰本身为半导体，其导电性能较差，导电剂可以使电流更加流畅的导出。但是，目前碱锰电池的电池容量还有待提高，并且大电流脉冲性能差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：现有技术中，碱锰电池正极材料容量差、大电池流脉冲性能差；从而提供了一种放电容量，脉冲性能好的碱锰电池正极材料。一种高放电容量的碱性锰电池的正极材料，所述正极材料包括钛酸锰、石墨烯，所述石墨烯的中值粒径为80-90μm，还包括添加剂，所述添加剂为二氧化钛、咪唑与ES纤维组成，所述二氧化钛、咪唑与ES纤维的质量比为(4-7)∶2∶1；所述石墨烯为片状鳞片石墨烯；所述钛酸锰的中值粒径为60～70μm；6mA下从2.0V连续放电至1.0V时的电池放电容量超过120mAh。优选，6mA下从2.0V连续放电至1.0V时的电池放电容量高达125mAh。优选，所述二氧化钛、咪唑与ES纤维的质量比为(5-6)∶2∶1；所述钛酸锰的中值粒径为60-65μm。优选，所述二氧化钛、咪唑与ES纤维的质量比为5∶2∶1；所述钛酸锰的中值粒径为60μm。优选，以碱性锰电池的正极材料的总重量为基准，所述钛酸锰占84～95wt％，所述石墨烯占3～15wt％，所述添加剂占0.5～2.5wt％。本专利技术还提供一种碱锰电池，其包括正极、负极、隔板、壳体；所述隔板位于正极与负极之间，所述正极、负极与隔板均容置在壳体内；所述正极包括前述的高放电容量的碱性锰电池的正极材料。本专利技术一种高放电容量的碱性锰电池的正极材料以及使用该正极材料的电池，取得了如下技术效果：由于采用石墨烯，石墨烯有效构筑了坚固的导电网络的骨架，在脉冲放电过程中，避免了导电网络骨架的坍塌，使碱锰电池的脉冲放电性能大幅增强。提供了放电容量，6mA下从2.0V连续放电至1.0V时的电池放电容量超过120mAh。采用了特制的添加剂，使得石墨烯构筑的导电网络更加坚固，进一步增强了接触面积，具有良好的抗冲击能力，又大大降低了碱锰电池的内阻，提高了单位体积内的容量以及碱锰电池脉冲放电能力。采用了特制的添加剂，包括特定组分和特定比例的协调作用，对锰电池的单位体积容量，以及碱锰电池的脉冲放电能力具有直接影响，这是专利技术人最惊喜的发现，专利技术人对其工作原理在进行深入分析。所述添加剂中的二氧化钛、咪唑与ES纤维均具有超优异的改善电池的充放电循环的耐放能力，并对钛酸锰实现掺杂以及高温性能等。二氧化钛颗粒和咪唑物质较好的渗入进ES纤维中，对于钛酸锰实现掺杂的效果是突增的，并非本领域技术人员可预期的。因为本领域技术人员只能基于现有技术想到如何和钛酸锰进行融合，而不去思考或没有动机思考二氧化钛、咪唑与ES纤维的混合物对钛酸锰的掺杂效果。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1一种高放电容量的碱性锰电池的正极材料，所述正极材料包括钛酸锰、石墨烯，所述石墨烯的中值粒径为90μm，还包括添加剂，所述添加剂为二氧化钛、咪唑与ES纤维组成，所述二氧化钛、咪唑与ES纤维的质量比为7∶2∶1；所述石墨烯为片状鳞片石墨烯；所述钛酸锰的中值粒径为70μm；6mA下从2.0V连续放电至1.0V时的电池放电容量125mAh；以碱性锰电池的正极材料的总重量为基准，所述钛酸锰占95wt％，所述石墨烯占3wt％，所述添加剂占2wt％。实施例2一种高放电容量的碱性锰电池的正极材料，所述正极材料包括钛酸锰、石墨烯，所述石墨烯的中值粒径为80μm，还包括添加剂，所述添加剂为二氧化钛、咪唑与ES纤维组成，所述二氧化钛、咪唑与ES纤维的质量比为4∶2∶1；所述石墨烯为片状鳞片石墨烯；所述钛酸锰的中值粒径为60μm；6mA下从2.0V连续放电至1.0V时的电池放电容量128mAh；以碱性锰电池的正极材料的总重量为基准，所述钛酸锰占84wt％，所述石墨烯占14wt％，所述添加剂占2wt％。实施例3一种高放电容量的碱性锰电池的正极材料，所述正极材料包括钛酸锰、石墨烯，所述石墨烯的中值粒径为85μm，还包括添加剂，所述添加剂为二氧化钛、咪唑与ES纤维组成，所述二氧化钛、咪唑与ES纤维的质量比为6∶2∶1；所述石墨烯为片状鳞片石墨烯；所述钛酸锰的中值粒径为60～70μm；6mA下从2.0V连续放电至1.0V时的电池放电容量122mAh；以碱性锰电池的正极材料的总重量为基准，所述钛酸锰占95wt％，所述石墨烯占4wt％，所述添加剂占1wt％。实施例4一种高放电容量的碱性锰电池的正极材料，所述正极材料包括钛酸锰、石墨烯，所述石墨烯的中值粒径为88μm，还包括添加剂，所述添加剂为二氧化钛、咪唑与ES纤维组成，所述二氧化钛、咪唑与ES纤维的质量比为5∶2∶1；所述石墨烯为片状鳞片石墨烯；所述钛酸锰的中值粒径为65μm；6mA下从2.0V连续放电至1.0V时的电池放电容量超过120mAh；以碱性锰电池的正极材料的总重量为基准，所述钛酸锰占94.5wt％，所述石墨烯占5wt％，所述添加剂占0.5wt％。实施例5一种高放电容量的碱性锰电池的正极材料，所述正极材料包括钛酸锰、石墨烯，所述石墨烯的中值粒径为89μm，还包括添加剂，所述添加剂为二氧化钛、咪唑与ES纤维组成，所述二氧化钛、咪唑与ES纤维的质量比为5∶2∶1；所述石墨烯为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高放电容量的碱性锰电池的正极材料，所述正极材料包括钛酸锰、石墨烯，所述石墨烯的中值粒径为80‑90μm；其特征在于，还包括添加剂，所述添加剂为二氧化钛、咪唑与ES纤维组成，所述二氧化钛、咪唑与ES纤维的质量比为(4‑7)∶2∶1；所述石墨烯为片状鳞片石墨烯；所述钛酸锰的中值粒径为60～70μm；6mA下从2.0V连续放电至1.0V时的电池放电容量超过120mAh。

【技术特征摘要】
1.一种高放电容量的碱性锰电池的正极材料，所述正极材料包括钛酸锰、石墨烯，所述石墨烯的中值粒径为80-90μm；其特征在于，还包括添加剂，所述添加剂为二氧化钛、咪唑与ES纤维组成，所述二氧化钛、咪唑与ES纤维的质量比为(4-7)∶2∶1；所述石墨烯为片状鳞片石墨烯；所述钛酸锰的中值粒径为60～70μm；6mA下从2.0V连续放电至1.0V时的电池放电容量超过120mAh。2.根据权利要求1所述的高放电容量的碱性锰电池的正极材料，其特征在于：6mA下从2.0V连续放电至1.0V时的电池放电容量高达125mAh。3.根据权利要求2所述的高放电容量的碱性锰电池的正极材料，其特征在于：所述二氧化钛、咪唑与ES...

【专利技术属性】
技术研发人员：余谷峰，陈水标，孙刚，
申请(专利权)人：浙江野马电池有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33