镁锰叠层电池组制造技术

一种镁锰叠层电池组，其特征是：阳极材料是采用连续铸轧或连续铸造的镁合金薄片。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种化学电源，尤其属于镁锰叠层电池组。
技术介绍
镁锰叠层电池组的特点是高电压、高功率、高容量、耐储存、低温放电性能优异、环保(无汞无铅无镉)。此外，这种电池原材料资源丰富、生产工艺简单，生产成本低。通信、电器、军事等需要性能更加先进的叠层电池组。镁锰叠层电池组没有得到商业化推广，除技术方面的因素外，镁合金价格昂贵，缺乏降低成本的有效方法。由军用镁电池标准(GJB885-90，GJB319A-97)可以发现，现有的镁锰叠层电池组的比能量不高。按较好的电池的比能量的衡量标准，实际比能量可达到理论值的1/3-1/5，镁锰电池的理论比能量为726瓦时/公斤，而实际上现有的镁锰叠层电池组大电流放电时只有约54瓦时/公斤，只达到理论值的1/13.5，显然没有达到应有的水平。从理论分析其中的原因有许多，包括镁合金阳极的加工工艺有待改进、阳极合金组织不利于电流效率的提高、双极性导电膜功能有缺陷，因电池内阻大工作时的温度升高造成电池电解液挥发损失等。镁合金属密排六方晶体结构，在室温只有一个滑移面，因此镁合金的塑性加工性能比铝合金差。现在镁锰叠层电池组镁合金薄板使用挤压或轧制方式，生产工序复杂，生产成本高。挤压或轧制镁合金板的组织不适合于镁锰叠层电池阳极的要求，两者都容易发生应力腐蚀和剥层腐蚀，降低镁的利用率。在镁锰叠层电池中镁阳极一侧面有一层双极性导电膜和电芯阴极接触，其作用是把阴阳两极用最小的电阻连接，同时双极性导电膜必须具备防电解液渗透、防镁合金腐蚀的功能，使镁合金电极处于稳定状态，否则电解液渗入引起镁腐蚀，既引起镁的利用率降低，也造成电池内阻增大，电压降加快。镁锰叠层电池的隔膜与其它电池要求不同在于其电阻应该更小，由于和上述相同的原因，隔膜的内阻大时，也必然造成电池的电芯失水严重，工作时电压降加快。
技术实现思路
本专利技术采用快速凝固的铸造或铸轧技术能比较好地实现电化学阳极对材料组织的要求，连续铸造或连续铸轧可以经济地生产镁锰叠层电池需要的1毫米以下厚度的镁合金板，而且制成薄板的组织特点是从表面层向内生长的柱状晶，特别符合要求。金属的标准电极电位可以作为衡量其抗腐蚀能力的依据，镁的标准电极电位为-2.37伏，在金属中是很低的，因此极易腐蚀。在电池中作为镁合金阳极的双极性导电层必须具备低电阻、无裂纹、底部对镁合金有良好的润湿性和高附着力、耐超电位、耐高浓度盐水、缓蚀、耐渗透、强粘结力、成本较低。但目前镁锰叠层电池组对镁合金阳极导电层材料的研究尚待深入。为此本专利技术对导电层材料的构成进行研究，从成膜物质、导电填料、稀释剂、固化剂、防锈铬盐填料诸多环节控制，以达到符合多功能要求。隔膜采用天然纤维纸，和其它现有的隔膜材料相比。采用天然纤维纸后，不仅性能提高、而且生产成本降低。但普通的木质纤维纸不能完全阻止二氧化锰粒子的扩散，可能造成电池短路，为此在不增加隔膜的电阻前提下，采取防止二氧化锰粒子经由纤维间隙向阳极扩散的措施，即用能透过电解质离子而不允许透过二氧化锰粒子的半透膜处理。本专利技术采用聚砜半透膜化处理的天然纤维质纸。此外镁锰叠层电池组采用普通锌锰叠层电池组的结构形式、技术参数和使用方法，以便不同电池使用时的互换性。并用普通锌锰叠层电池组的工艺路线、设备生产镁锰叠层电池组，以便不同电池生产能兼容。镁锰叠层电池组采用和锌锰叠层电池组相同的结构形式、技术参数、工艺路线、设备进行生产。镁合金阳极薄片成分是以镁为基体，并含有5-8％的铝，0.5-2.5％的锌，0.1-0.5％的锰，0.1-1％的微量添加元素(微量添加元素可以是碱金属、碱土金属、稀土金属等)，最佳成分为6％的铝，1.5％的锌，0.35％的锰，0.25％的碱土金属，其余为镁。阳极薄片是采用连续铸造或连续铸轧技术从液态镁合金一次成型的镁合金薄片，阳极镁合金薄片的厚度根据电池的型号选取。阳极导电层含60～80％的石墨，10～23％的环氧沥青，5-15％的羊毛脂，1-2％的铬酸盐，4％-10％聚四氟乙烯。隔膜采用聚砜半透膜处理的天然纤维质纸，干纸厚度约0.1毫米，聚砜在纸纤维间呈胶联和微孔，微孔占40％，微孔直径2微米。本实施例未述部分与现有技术相同。本专利技术进行了组装电池组的实验，各项性能良好，指标明显高于同型号的普通锌锰叠层电池组和镁锰叠层电池组的军用标准，并有更好的低温放电性能及耐高温储存性能。实验结果表明，本专利技术具有制造方法简单，价格低廉，综合性能优良，无环境污染问题，使用时和同型号锌锰叠层电池组兼容，可以互换。权利要求1.一种镁锰叠层电池组，其特征是阳极材料是采用连续铸轧或连续铸造的镁合金薄片。2.根据权利要求1所述的镁锰叠层电池组，其特征是阳极镁合金簿片成分是以镁为基体，并含有5-8％的铝，0.5-2.5％的锌，0.1-0.5％的锰，0.1-1.0％的微量添加元素。3.根据权利要求1和2所述的镁锰叠层电池组，其特征是阳极与阴极接合的导电层是由多功能组元构成的，包括导电性组元、憎液防渗组元、缓蚀组元和粘结组元，成分为石墨60-80％，环氧沥青10-23％，羊毛脂5～15％，铬酸盐1-2％，聚四氟乙烯4-10％。4.根据权利要求1、2和3所述的镁锰叠层电池组，其特征是电池隔膜采用聚砜处理的天然纤维质纸。全文摘要本专利技术涉及一种镁锰叠层电池组，其特征是叠层电池组的阳极材料是镁合金连续铸轧或连续铸造的薄片，它是一种以镁为基体并添加多种元素的合金。阳极与阴极接合的导电层是多功能的，电池隔膜采用聚砜溶液浸渍处理的天然纤维质纸。本专利技术的镁锰叠层电池组的性能指标可明显超过现有镁锰叠层电池组的技术标准。文档编号H01M2/20GK1461068SQ0314921公开日2003年12月10日 申请日期2003年6月17日 优先权日2003年6月17日专利技术者李华伦, 黄育宏, 李书伟, 杨仲可 申请人:李华伦, 黄育宏, 李书伟, 杨仲可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：李华伦，黄育宏，李书伟，杨仲可，
申请(专利权)人：李华伦，黄育宏，李书伟，杨仲可，
类型：发明
国别省市：