一種海水電池陰極及制造工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及海水電池技術領域，尤其是指一種海水電池陰極及制造工藝。
【背景技術】
[0002]現有技術中，海水電池陰極大多采用氯化亞銅CuCl、碘化亞銅Cul、氯化銀AgCl等難溶化合物作為活性物質，以石墨類作為導電物質，再通過熱熔、粘合劑粘合以澆注、模壓于金屬導電極上制成，陽極以鎂合金為主。
[0003]所述海水電池陰極的缺陷在于:均為難溶于水的化合物作為電池陰極活性物，遇水啟動慢，淡水反應不如海水，成型制造工藝效率低，常規環境保存難度大，均需要完全隔離水汽干燥密封保存。
【發明內容】
[0004]本發明的目的之一在于提供一種海水電池陰極，解決電池遇水啟動慢以及海水電池在淡水工作輸出電量小的技術問題。
[0005]本發明的目的之二在于提供一種海水電池陰極制作工藝，提高海水電池批量生產效率和穩定性，常規環境下保存只要隔水無需干燥密封。
[0006]為達成上述目的，本發明的解決方案為:
一種海水電池陰極，一水硫酸銅和無水硫酸銅的混合物作為活性物，質量百分數為70-92% ;導電碳粉和導電碳纖作為導電物質，導電碳粉質量百分數為1_10%，導電碳纖質量百分數為1-10% ;聚乙烯粉和聚乙烯蠟作為粘合劑，聚乙烯PE粉質量百分數為3-15%，聚乙烯蠟質量百分數為3-12% ;金屬鈦片或鎳片作為集流電極。
[0007]進一步，一水硫酸銅CuS04.H20和無水硫酸銅CuSOj^混合物由五水硫酸銅CuSO 4.5H 2 0在150攝氏度至250攝氏度加熱3小時以上生成。
[0008]進一步，導電碳粉為大于300目的粉末。
[0009]進一步，導電碳纖為長徑比大于20的纖維。
[0010]進一步，聚乙烯粉(PE粉)為大于30目的粉末。
[0011]進一步，聚乙烯蠟(PE蠟)為大于30目的粉末。
[0012]進一步，金屬鈦片或鎳片為厚度小于0.5毫米，與電池陰極的寬度比為0.1-0.95比1。
[0013]一種海水電池陰極制造工藝，包括以下步驟:
一，將五水硫酸銅在150攝氏度至250攝氏度加熱3小時以上生成一水硫酸銅和無水硫酸銅的混合物；
二，將質量百分數為70-92%的一水硫酸銅和無水硫酸銅的混合物與質量百分數為1-10%的導電碳粉，質量百分數為1-10%的導電碳纖，質量百分數為3-15%的聚乙烯PE粉，質量百分數為3-12%的聚乙烯蠟，混合攪拌均勻，將攪拌均勻的物料通過加熱、加壓、剪切工藝造粒；將金屬鈦片或鎳片電極置于模具成型腔中間；將造粒好的陰極顆粒經過注塑螺桿射入放置鈦片或鎳片電極的模具，冷卻出模即得到海水電池陰極。
[0014]采用上述方案后，本發明硫酸銅為強電解質極易溶解于水，在淡水或純凈水中溶解后提高電池電解液性能，同時又能很好的與陽極金屬鎂發生化學反應產生電能，所以本發明選用硫酸銅作為陰極的活性物質。但硫酸銅于常規環境中主要以五水硫酸銅藍色沙質結晶顆粒的方式存在，不便于加工，很難與導電物和粘合劑混合成型。因此將五水硫酸銅在150攝氏度至250攝氏度加熱3小時以上生成粉末狀一水硫酸銅和無水硫酸銅混合物，解決常規五水硫酸銅不能混合成型的問題。一水硫酸銅和無水硫酸銅在常規環境無需特殊防護，即使在高濕度下也只生成五水硫酸銅。本電池陰極硫酸銅、一水硫酸銅和五水硫酸銅都是活性物質。
[0015]導電碳粉和碳纖同為導電物質，通過兩者按比例混合后解決陰極塊導電的同時，可提高陰極塊的強度和物理性能。其中，導電碳粉可以與活性物質和粘結劑均勻混合提高陰極塊導電性、碳纖的混入在能導電的同時形成網架，可提高陰極塊的強度和增加間隙。由于海水電池陰極塊均在高溫、高壓下加工成型，必然造成陰極塊的過度板結，在電池遇水反應時過度板結的陰極塊會使活性物質釋放緩慢，甚至阻塞內部中斷反應。而碳纖混入后即使在高溫、高壓下也會產生微小間隙，以保證陰極活性物質反應充分。
[0016]聚乙烯樹脂作為粘合劑混入聚乙烯蠟可改善陰極塊在加工過程的流動性和降低成型壓力。
[0017]金屬鈦片和鎳片是很好的防腐和抗氧化電極尤其是鈦片，電極做成片狀可提高與陰極塊的接觸面積，起到比柱形更好的集流效果。
【具體實施方式】
[0018]以下結合具體實施例對本發明做詳細描述。
[0019]一種海水電池陰極，一水硫酸銅CuS04.H20和無水硫酸銅(^04的混合物作為活性物，質量百分數為70-92% ;—水硫酸銅CuS04.Η20和無水硫酸銅&^04的混合物由五水硫酸銅CuSO 4.5H 2 0在150攝氏度至250攝氏度加熱3小時以上生成。
[0020]導電碳粉和導電碳纖作為導電物質，導電碳粉質量百分數為1_10%，導電碳纖質量百分數為1-10% ;導電碳粉為大于300目的粉末。導電碳纖為長徑比大于20的纖維。
[0021]聚乙烯粉和聚乙烯蠟作為粘合劑，聚乙烯PE粉質量百分數為3-15%，聚乙烯蠟質量百分數為3-12%;聚乙烯粉(PE粉)為大于30目的粉末。聚乙烯蠟(PE蠟)為大于30目的粉末。
[0022]金屬鈦片或鎳片作為集流電極。金屬鈦片或鎳片為厚度小于0.5毫米，與電池陰極的寬度比為0.1-0.95比1。由于金屬鈦片或鎳片作為集流電極的質量很小，其所占電池陰極的質量可以忽略。
[0023]一種海水電池陰極制造工藝，包括以下步驟:
一，將五水硫酸銅CuSO 4.5Η 2 0在150攝氏度至250攝氏度加熱3小時以上生成一水硫酸銅CuS04.H20和無水硫酸銅&^04的混合物；
二，將質量百分數為70-92%的一水硫酸銅CuS04.Η20和無水硫酸銅&^04的混合物與質量百分數為1-10%的導電碳粉，質量百分數為1-10%的導電碳纖，質量百分數為3-15%的聚乙烯ΡΕ粉，質量百分數為3-12%的聚乙烯蠟，混合攪拌均勻，將攪拌均勻的物料通過加熱、加壓、剪切工藝造粒；將金屬鈦片或鎳片電極置于模具成型腔中間；將造粒好的陰極顆粒經過注塑螺桿射入放置鈦片或鎳片電極的模具，冷卻出模即得到海水電池陰極。
[0024]本發明采用水溶化合物硫酸銅，比傳統海水電池在淡水和純凈水中的反應性能有顯著提高，測試證明本發明海水電池在海水、淡水、純凈水放電誤差小于30%。
[0025]本發明的注塑工藝，比傳統熱熔澆注、模壓成型效率高且產品一致性也明顯改善。
[0026]本發明使用碳粉和碳纖兩種導電物質，也改善導電性同時提高了電池的物理強度，碳纖的網架結構也可防止陰極塊過度板結。
[0027]在電池保存中傳統電池均需干燥密封，本發明海水電池保存只要工作前不遇水即可。
[0028]以上所述僅為本發明的優選實施例，并非對本案設計的限制，凡依本案的設計關鍵所做的等同變化，均落入本案的保護范圍。
【主權項】
1.一種海水電池陰極，其特征在于:一水硫酸銅和無水硫酸銅的混合物作為活性物，質量百分數為70-92% ;導電碳粉和導電碳纖作為導電物質，導電碳粉質量百分數為1-10%，導電碳纖質量百分數為1-10% ;聚乙烯粉和聚乙烯蠟作為粘合劑，聚乙烯PE粉質量百分數為3-15%，聚乙烯蠟質量百分數為3-12% ;金屬鈦片或鎳片作為集流電極。2.如權利要求1所述的一種海水電池陰極，其特征在于:一水硫酸銅和無水硫酸銅的混合物由五水硫酸銅在150攝氏度至250攝氏度加熱3小時以上生成。3.如權利要求1所述的一種海水電池陰極，其特征在于:導電碳粉為大于300目的粉末。4.如權利要求1所述的一種海水電池陰極，其特征在于:導電碳纖為長徑比大于20的纖維。5.如權利要求1所述的一種海水電池陰極，其特征在于:聚乙烯粉為大于30目的粉末。6.如權利要求1所述的一種海水電池陰極，其特征在于:聚乙烯蠟為大于30目的粉末。7.如權利要求1所述的一種海水電池陰極，其特征在于:金屬鈦片或鎳片為厚度小于0.5毫米，與電池陰極的寬度比為0.1-0.95比1。8.一種海水電池陰極制造工藝，其特征在于，包括以下步驟: 一，將五水硫酸銅在150攝氏度至250攝氏度加熱3小時以上生成一水硫酸銅和無水硫酸銅的混合物； 二，將質量百分數為70-92%的一水硫酸銅和無水硫酸銅的混合物與質量百分數為1-10%的導電碳粉，質量百分數為1-10%的導電碳纖，質量百分數為3-15%的聚乙烯PE粉，質量百分數為3-12%的聚乙烯蠟，混合攪拌均勻，將攪拌均勻的物料通過加熱、加壓、剪切工藝造粒；將金屬鈦片或鎳片電極置于模具成型腔中間；將造粒好的陰極顆粒經過注塑螺桿射入放置鈦片或鎳片電極的模具，冷卻出模即得到海水電池陰極。9.如權利要求8所述的一種海水電池陰極制造工藝，其特征在于，導電碳粉為大于300目的粉末；導電碳纖為長徑比大于20的纖維；聚乙烯粉為大于30目的粉末；聚乙烯蠟為大于30目的粉末。10.如權利要求8所述的一種海水電池陰極制造工藝，其特征在于，金屬鈦片或鎳片為厚度小于0.5毫米，與電池陰極的寬度比為0.1-0.95比1。
【專利摘要】本發明公開一種海水電池陰極，一水硫酸銅和無水硫酸銅的混合物作為活性物，質量百分數為70-92%；導電碳粉和導電碳纖作為導電物質，導電碳粉質量百分數為1-10%，導電碳纖質量百分數為1-10%；聚乙烯粉和聚乙烯蠟作為粘合劑，聚乙烯PE粉質量百分數為3-15%，聚乙烯蠟質量百分數為3-12%；金屬鈦片或鎳片作為集流電極。本發明還公開一種海水電池陰極制造工藝。本發明解決電池遇水啟動慢以及海水電池在淡水工作輸出電量小的技術問題；提高海水電池批量生產效率和穩定性，常規環境下保存只要隔水無需干燥密封。
【IPC分類】H01M4/58, H01M4/62, H01M4/10, H01M6/34
【公開號】CN105428591
【申請號】CN201510775832
【發明人】吳霆侖
【申請人】廈門朗納科工貿有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月13日