[发明专利]一种电池正极材料及其制备方法和制备的碱性锌锰电池

说明书

本发明公开了一种电池正极材料，属于电池领域，它由以下重量份数的原料组成：80‑86份电解二氧化锰、6‑10份石墨、0.15份硬脂酸钙和5‑8份的混合溶液A，其中混合溶液A由摩尔比为0.5‑2：1硫酸氢钾与锐钛矿晶型TiO₂添加至氢氧化钾溶液中制得，所述锐钛矿晶型TiO₂占氢氧化钾溶液的0‑2％wt；本发明中，将锐钛矿晶型TiO₂加入至熔融的硫酸氢钾中，可以得到钛盐酸性溶液，熔融得到的钛盐酸性溶液，直接加入一定量的氢氧化钾溶液后可以得到活性更强的ɑ型钛酸，ɑ型钛酸作为一种水合二氧化钛，更易与电解二氧化锰、石墨均匀混合，且正极材料的生产方式简便，成品率高。

技术领域

本发明涉及电池领域，更具体地说，涉及一种电池正极材料及其制备方法和制备的碱性锌锰电池。

背景技术

锐钛矿晶型TiO₂作为碱性锌锰电池正极添加剂能够有效提高电池电性能及防漏性能。在公开号为CN103636031A的中国专利中，公开了一种碱性电池，其披露了锐钛矿晶型TiO₂作为碱性电池正极添加剂，能够抑制放电末期的正极的极化，能够实现低负载及中负载放电中高容量的碱性电池。其中锐钛矿晶型TiO₂通过与电解二氧化锰、膨胀石墨一起直接混合使用，并采用干粉搅拌工艺。由于锐钛矿晶型TiO₂加入量相对较少，使用传统的固态混合，会导致锐钛矿晶型TiO₂与电解二氧化锰、膨胀石墨等混合不均匀，局部含量较高，局部甚至几乎无含量。在公开号为CN110739459A的中国专利中，公开了一种半固态电池正极材料及其制备的碱性锌锰电池，以TiO(OH)₂为添加剂制得的半固态正极，减少正极极化效果，增加活性物质利用率，从而优化了导电性能。该工艺下，TiO₂分布均匀性有一定的提高，但在生产过程因为半固体，不利生产，成品率低。

目前，碱性锌锰电池一般采用KOH水溶液作为电解液，由于KOH水溶液具有较低的冰点，因此碱性电池工作温度可以低至-18℃，低温性能虽比碳性电池好，但是实际使用中，在温度较低环境条件下，其电性能并不理想。北方冬天的室外温度通常在-10℃左右,使用碱性电池会出现电性能不良现象，并且放电电流越大，其低温条件下放电性能越差。市场上尚无一种低温性能碱性电池。因此北方，如果功耗较大的用电器往往会使用锂一次电池代替，这就增加了使用成本。

针对以上问题，本发明提出了一种控制锐钛矿晶型TiO₂混料均匀的正极材料，通过该正极材料制备的碱性电池常温下放电性能有一定的提升，改善碱性锌锰电池的低温性能，在温度为-10℃的条件下，依旧能稳定工作。

发明内容

本发明所采取的技术方案是：提供一种电池正极材料，由以下重量份数的原料组成：80-86份电解二氧化锰、6-10份石墨、0.15份硬脂酸钙和5-8份的混合溶液A，其中混合溶液A由摩尔比为0.5-2：1硫酸氢钾与锐钛矿晶型TiO₂添加至氢氧化钾溶液中制得，所述锐钛矿晶型TiO₂占氢氧化钾溶液的0-2％wt。

将锐钛矿晶型TiO₂加入至熔融的硫酸氢钾中，可以得到钛盐酸性溶液，直接加入一定量的氢氧化钾溶液后可以得到活性更强的ɑ型钛酸，其反应活性较一般水合二氧化钛更强。将ɑ型钛酸溶液均匀地喷洒在正极粉中，得到的正极材料含TiO₂，分布均匀，生产成品率高。使用此法进行湿式混合，相比固态或者半固态混合，TiO₂与其他材料混合的更加均匀，并且对TiO₂活性还有一定的提升，可使产品性能更加的均匀稳定且性能还有进一步的提升。石墨在电池正极中作导电物质，比例越高，导电性能越好，但比例高了，则反应物质减小，加入少量的液态TiO₂，能降低电池内阻，提高电池低温性能。