[发明专利]一种镁锰纸电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种镁锰纸电池及其制备方法。

技术背景

镁是一种活性金属，电负性为1.31，标准电极电位为-2.36V（VS·SHE）理论比容量可达2.20Ah/g，在常用的金属中仅比锂（3.86Ah/g）铝（2.98Ah/g）小，远比金属锌（0.82Ah/g）大。同时镁是一种很有前途的电池负极材料我国镁的资源非常丰富，储量居世界首位；另外，镁电池具有成本低、无公害、高功率、高能量密度的优点，所以受到广泛关注，目前镁电池主要用作军事。通常镁锰电池负极为镁金属或镁合金，正极为MnO₂，电解液为Mg(ClO₄)₂或MgBr₂，电池反应为：

Mg+2MnO₂+H₂O→ Mg(OH)₂+Mn₂O₃  。

镁锰电池的优点是初始储存性能较好，因为在镁或镁合金表面生成Mg(OH)₂和MgO保护膜的原因。目前镁锰干电池已有较多的专利报导，申请号02138096·1的“镁干电池”涉及到以镁合金为阳极材料的镁干电池，其中镁合金中包含有一种金属A，该金属A或为碱金属或为碱土金属或为稀土金属或为这些金属的任意组合。申请号03142626·3的“镁电池阳极板料”涉及到镁合金为基材，连续铸造或连续铸轧制成的薄板的工艺；申请号00811017·4的“一种镁基一次电池和二次电池”涉及到金属镁以烧结形式做负极；申请号02111675·x的“镁合金固态成型工艺方法”提出了一种适用生产圆筒形镁干电池负极的方法；申请号03134338·4的“镁干电池及其制造方法”提出了镁合金阳极壳体采用低温挤压成型的方法；申请号03261351·2的“圆柱形镁干电池结构设计”阳极镁筒采用镁合金圆饼挤冲成型的整体圆筒；申请号200620032162·4的“镁锰纸板一次电池”涉及的电池整体结构，其设计具有结构合理的特点；申请号20110228683·2“一种镁干电池”涉及阳极镁合金、电解液为MgCl₂、Mg(NO₃)₂ 、Mg(SO₄)₂和Mg(ClO₄)₂溶液。此外尚有申请号200310113951·1的“镁海水干电池”；专利申请号200810127885·6 的“鱼雷电池阳极镁合金极生产方法”；专利申请号200910131909·x的“镁-空气电池”等。

纸电池是近几年发展起来的一种新型电池，它是以纸张为载体的具有柔性薄型的特点，以色列Power paper公司生产的纸电池是一种由锌和MnO₂构成的使用工业标准印刷技术，将电极材料印刷在纸上，单体纸电池可达到1.5v，这种电池的特点是成本极低，形貌和尺寸灵活，使用方便。Enfucell电池公司也研制了一种纸电池，其组成与结构跟Power paper公司的相似。纸电池目前开始用于微型电子器材，特别是作为“射频识别”（RFID）的电源，有其广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镁锰纸电池及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的镁锰纸电池由镁负极、涂有MnO₂活性浆料的隔膜纸和碳素集流体构成的叠层式镁锰纸电池。

本发明所述的镁负极是厚0.1~0.2mm的金属镁箔或镁合金。

本发明所述的MnO₂活性浆料是先由MnO₂、导电剂和添加剂按80-90∶10-20∶0.1-1.0的质量比配制成MnO₂混合粉料，再按MnO₂混合粉料与电解液按70~75:25~30的质量比调制成MnO₂活性浆料。

所述的MnO₂是活性MnO₂、电解MnO₂、纤维MnO₂或纳米MnO₂中的一种或两种以上。

所述的导电剂是碳纳米管、碳黑或石墨中的一种或两种以上。

所述的添加剂是V₂O₅、人造沸石、氟化物、氧化镁或KMnO₄中的一种或两种以上。