[发明专利]电池电极制作方法

说明书

技术领域

本发明提供了一种电池电极的制作方法，特别是一种以铁为主要成分的电池电极制作方法。

背景技术

一般镍铁电池的结构其负极使用铁粉、正极使用氢氧化镍，而电解液一般为氢氧化钾水溶液，中间再以隔离膜分开两电极。在过去，由于镍铁电池的铁电极容量不高，使得整体电池能量密度仅约50Wh/kg，功率密度也仅约100W/kg，再加上自放电效应较大，因此在70年代之后镍铁电池渐渐被铅酸电池、锂电池等其它电池所取代。然而，镍铁电池相较于其它电池而言仍具有循环寿命极长(＞1000cycle)、耐过度充电与过度放电、原料充足、无污染问题等优点。

在公知技术中，Jackovitz等人曾在1982提出U.S.Pat.4356101提到在700℃的温度下，利用氢气还原以硫酸铁为前驱物所烧制的氧化铁，而获得放电量高达620mAh/g的活性铁粉，但并未说明此为实际可循环的电容量或第一次的放电容量。Huang 2007年的研究文献亦指出，利用化学还原的纳米铁微粒做为铁电极材料，在不添加任何导电添加剂与活化剂的状况下，提供200mA/g-Fe电流，其电容量可达510mAh/g-Fe。显示纳米铁微粒的高表面积比的确有效提高了铁原子的利用率。然而，纳米铁电极的电容量与传统电池电极的电容量不同的是，纳米铁电极的电容量会随着充放电循环的次数而衰减(请参考图1)。从微结构的观察中发现，由于纳米铁微粒在充放电的过程中，其粒径快速增大使其表面积随的减少，而粒径增大的原因在于充电时，铁原子再结晶成铁微粒，同时，由于系统有往热力学稳定的方向移动的趋势，为了使粒子的表面能降低，粒子遂逐渐长大。经由X光绕射图(X-ray diffraction，XRD)分析的结果可看出，纳米铁微粒的结晶性随着充放电循环而越来越明显，显示了纳米铁微粒的确有重新结晶的现象，而使原来呈现几乎非晶态的粒子逐渐转变为结晶良好的状态。

由于镍铁电池的铁电极仍存在着上述种种的缺点，因此亟需提出一种具有更好的充放电循环特性以及大电流放电的电池电极，以解决当前镍铁电池的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种电池电极制作方法，以克服背景技术中所述的缺点。

为实现上述目的，本发明提供的电池电极材料制作方法，包含：

提供一还原剂；

提供一导电助剂，该导电助剂系选自由金属盐类、金属微粒、金属化合物及含碳导电物质所组成的群组其中的一；

提供一含铁离子溶液，并将该导电助剂加入该含铁离子溶液形成第一混合溶液；

将第一混合溶液与还原剂混合形成第二混合溶液，其中该导电助剂及该含铁离子系经该还原剂还原形成一复合微粒，该复合微粒包含有一铁微粒；

自该第二混合溶液分离出该复合微粒；

提供一黏结剂，将该复合微粒与该黏结剂混合后形成一涂料，以及；

将该涂料涂布于一金属网以制成电极。

所述的电池电极材料制作方法，其中，该还原剂为一硼氢化钾水溶液或一硼氢化钠水溶液。

所述的电池电极材料制作方法，其中，该金属盐类选自由钴、镍、铜、锡、锑、铋、铟、金、铅、镉所构成的群组其中之一。

所述的电池电极材料制作方法，其中，该金属微粒及该金属化物选自由钴、镍、铜、锡、锑、铋、铟、金、铅、镉、钛所构成的群组其中之一。

所述的电池电极材料制作方法，其中，该含碳导电物质为碳黑、纳米碳管或石墨。

所述的电池电极材料制作方法，其中，该含铁离子溶液选自由硫酸铁(FeSO₄)溶液、硝酸铁(Fe(NO₃)₃)溶液，及氯化铁(FeCl₃)溶液所组成的群组其中之一。

所述的电池电极材料制作方法，其中，该铁微粒的粒径为纳米等级。

所述的电池电极材料制作方法，其中，该复合微粒的粒径为100nm～200nm。

所述的电池电极材料制作方法，其中该，黏结剂为铁氟龙。

所述的电池电极材料制作方法，其中，加入一缓蚀剂，该缓蚀剂选自由钼酸盐、磷酸盐、有机磷化合物、硅酸盐、铬酸盐、具极性基团的长碳链有机化合物、界面活性剂所构成的群组其中之一。

本发明的效果是：

1)可使以铁为主要成分的电极有更好的充放电循环特性。

2)可制作具有大电流放电的电池电极。

附图说明

图1是公知技术的纳米铁电极的电容量与充放电循环次数关系图。