包含λ-二氧化锰的碱性电池制造技术

一种一次电池包括阴极，所述阴极具有阴极活性材料，所述阴极活性材料包括λ-MnO2和一种或多种附加阴极活性材料的共混物或复合材料；阳极；阴极和阳极之间的分隔体；以及碱性电解质。

【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包含λ-二氧化锰和第二阴极活性材料的共混物或复合材料的碱性电池以及制造包含该共混物或复合材料的碱性电池的方法。
技术介绍
电池(例如，电化学电池)例如碱性电池通常用作电能来源。一般来讲，电池包括负极(阳极)和正极(阴极)。负电极包含能够被氧化的电活性材料(例如锌或锌合金颗粒)；并且正电极包含能够被还原的电活性材料(例如二氧化锰)。负电极的活性材料能够还原正电极的活性材料。为了阻止负电极活性材料与正电极活性材料的直接反应，通过离子可透过性分隔体将电极进行机械隔离及电隔离。当电池被用作例如蜂窝电话等装置的电能来源时，与电极实现电接触，使电子流过所述装置并且允许在各自的电极上发生氧化反应和还原反应以提供电能。与这两种电极接触的电解质溶液包含扩散穿过介于这两种电极之间的分隔体的离子，以在放电期间保持电池整体的电荷平衡。
技术实现思路
本专利技术涉及包括含有阴极活性材料的共混物或复合材料的阴极的电池以及制造包括含有所述共混物或复合材料的阴极的电池的方法。在一方面,本专利技术的特征在于一种阴极,所述阴极包含λ-MnO2和一种或多种附加阴极活性材料的共混物。合适的附加阴极活性材料可包括电解二氧化锰(EMD)、酸处理的电解氧化锰、臭氧处理的电解氧化锰、化学制备的二氧化锰(例如，CMD、pCMD)、氧化镍、包含四价镍的复合金属氧化物、含银金属氧化物、碱金属或碱土金属高铁酸盐、含铜金属氧化物、碳氟化物(CFx)n、包含五价铋的复合金属氧化物、银(I)氧化物、以及它们的组合。在第二方面，本专利技术的特征在于一种阴极，所述阴极包含λ-MnO2和一种或多种附加阴极活性材料的复合材料。所述复合材料可通过同时处理所述一种或多种附加阴极活性材料和λ-MnO2的合适的前体材料来生成。所述一种或多种附加阴极活性材料的前体材料可包括电解二氧化锰、化学制备的二氧化锰、层状锂金属(例如，Co、Ni和/或Mn)氧化物、层状钠金属(例如，Co、Ni和/或Mn)氧化物、多孔氧化锰(具有隧道结构，在所述隧道中包含金属离子)、含银金属氧化物、以及它们的组合。在另一方面，本专利技术的特征在于制造包含以上共混物或复合材料的阴极的方法。在又一方面，本专利技术的特征在于包括含有以上共混物或复合材料的阴极的电池和制造所述电池的方法。实施方案可包括下列一个或多个特征。该共混物可包含λ -MnO2和一种或多种附加阴极活性材料，所述附加阴极活性材料各自独立地选自酸处理的电解二氧化锰、臭氧处理的电解氧化锰、化学制备的二氧化锰、氧化镍、羟基氧化镍、银(I)氧化物、金属高铁酸盐、(CFx)n、包含五价铋的复合铋金属氧化物和/或它们的组合。所述氧化镍可包括羟基氧化镍、羟基氧化钴包被的羟基氧化镍、脱锂的层状锂镍氧化物和/或它们的组合。所述羟基氧化镍可包括β-羟基氧化镍、Y-羟基氧化镍、和/或β-羟基氧化镍和/或Y-羟基氧化镍的共生物。所述羟基氧化钴包被的羟基氧化镍可包括羟基氧化钴包被的β-羟基氧化镍、羟基氧化钴包被的Y-羟基氧化镍、和/或β-羟基氧化镍和Y-羟基氧化镍的羟基氧化钴包被的共生物。所述氧化镍可包括具有化学通式LihHyNiO2的部分脱锂的层状氧化镍，其中O. I≤X≤O. 9且O. I≤y≤O. 9。所述金属高铁酸盐可包括高铁酸钾、高铁酸钡、高铁酸锶、高铁酸银、高铁酸铯、和/或它们的组合。所述复合铋金属氧化物可包括铋酸银、铋酸锌、铋酸镁、和/或它们的组合。所述含银金属氧化物可包括银(I)氧化物、银(II)氧化物、氧化铜银、氧化镍银、银钴镍氧化物、和/或它们的组合。该共混物可包含19:1或更小且1:9或更大的重量比的λ -MnO2与酸处理的电解氧化猛，19:1或更小且1:9或更大(例如，9:1或更小且3:7或更大)的重量比的λ-MnO2与氧化镍，或19:1或更小且1:9或更大(例如，19:1或更小且I: I或更大)的重量比的λ-MnO2与含银金属氧化物。该共混物可包含按重量计介于30%或更大或按重量计95%或更小之间的λ -MnO2。该共混物可具有30微米或更小(例如，20微米或更小，10微米或更小，5微米或更小，4微米或更小，或2微米或更小)的平均粒度。例如，对于λ -MnO2和LihHyNiO2的共混物或λ -MnO2和Ag2O的共混物，该共混物可具有4微米或更小的平均粒度。又如，对于包含λ -MnO2和酸处理的EMD、EMD和/或O-EMD的共混物，该共混物可具有30微米或更小的平均粒度。该电池还可包括含有细锌或锌合金颗粒的阳极、碱性电解质溶液和分隔体。当以10mA/g活性阴极材料的标称速率放电至O. 8V截止电压时，该电池可具有大于320mAh/g (例如，大于330mAh/g，大于340mAh/g)的重量分析放电容量。例如,在以10mA/g活性阴极材料的标称速率放电至O. 8V截止电压时，包含λ -MnO2和LihHyNiO2或λ -MnO2和Ag2O的共混物的电池可具有大于340mAh/g的重量分析放电容量。在以10mA/g活性阴极材料的标称速率放电至O. 8V截止电压时，包含λ -Μη02和酸处理的EMD的共混物的电池可具有大于320mAh/g的重量分析放电容量。制造包含该共混物的阴极的方法可包括机械地混合λ -MnO2和一种或多种附加阴极活性材料以形成共混物。该方法还可包括研磨该共混物(例如，以减小该共混物的平均粒度)。这种制造电池的方法可包括将包含通过所述方法制备的共混物的阴极结合到电池中。该方法可包括将包含细锌或锌合金颗粒的阳极结合到电池中。该方法还可包括将碱性电解质和分隔体结合到电池中。该电池还可包括含有细锌或锌合金颗粒的阳极、碱性电解质溶液和分隔体。在以10mA/g活性阴极材料的标称速率放电至O. 8V截止电压时，该电池可具有大于330mAh/g (例如，大于340mAh/g)的重量分析放电容量。阴极可包含λ -MnO2和一种或多种阴极活性材料的复合材料，所述一种或多种阴极活性材料可包括酸处理的电解二氧化锰、酸处理的化学制备的二氧化锰、层状氧化镍、层状氧化钴、层状氧化锰、和/或它们的组合。层状氧化镍可包括具有化学式LihHyNiO2的部分脱锂的层状锂镍氧化物，其中O. I ≤ X ≤ O. 9且O. I ≤ y ≤ O. 9。层状氧化钴可包括部分脱锂的层状锂氧化钴。层状氧化锰为部分脱锂的层状锂锰氧化物。所述酸处理的化学制备的二氧化锰是由氧化锰前体制备的，所述前体具有包含碱金属或碱土金属离子的隧道结构并且选自锰钡矿、钾锰矿、钡硬锰矿、钡镁锰矿、以及Naa44Mn02。复合材料可包含19:1或更小，或1:9或更大的重量比的入-] 1102与酸处理的电解氧化锰，19:1或更小，或1:9或更大的重量比的λ -MnO2与脱锂的层状氧化镍。在一些实施方案中，这种制造包含复合材料的阴极的方法包括共混标称化学计量的LiMn2O4尖晶石和一种或多种阴极活性材料的前体以形成混合物、以及用含水酸溶液在低温下处理该混合物以形成λ-MnO2和一种或多种阴极活性材料的复合材料。一种或多种阴极活性材料的前体可包括电解二氧化锰、化学制备的氧化锰、层状锂镍氧化物、层状钠氧化镍、层状锂氧化钴、层状钠氧化钴、层状锂锰氧化物、层状钠氧化锰、和/或它们的组合。实施方案可包括下列一本文档来自技高网...

【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：J·A·纳尔逊，K·S·南容达斯瓦米，张矾，P·A·克里斯琴，
申请(专利权)人：吉列公司，
类型：发明
国别省市：