專利名稱：一種導(dǎo)電高聚物蓄電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蓄電池的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
導(dǎo)電高聚物具有高的電導(dǎo)率及能可逆地氧化和還原，這為蓄電池提供了一種新的電極材料。在導(dǎo)電高聚物中，聚苯胺是最有希望的一種新型的高分子電極材料。聚苯胺在水溶液和空氣中非常穩(wěn)定，而且成本低。當(dāng)電池放電后，聚苯胺能自發(fā)地氧化，這使電池能自發(fā)地恢復(fù)約20％的電容量，這對(duì)蓄電池是非常有利的。用聚苯胺作陰極的鋅—聚苯胺蓄電池已有報(bào)導(dǎo)，但它尚未開發(fā)實(shí)際應(yīng)用。這是因?yàn)殡姵氐娜萘渴艿骄郾桨返南拗?。?dāng)pH＞4，聚苯胺的電導(dǎo)率和化學(xué)活性明顯下降，從而降低了電池的容量。低的pH有利于提高聚苯胺的電導(dǎo)率和電化學(xué)活性，但使鋅電極易遭腐蝕，這對(duì)電池是非常不利的。因此，電池的電解質(zhì)溶液必須控制在pH＞4。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于發(fā)明一種在pH＞4的情況下具有較高電池容量的新型導(dǎo)電高聚物蓄電池。
本發(fā)明陰極為苯胺與間氨苯酚共聚物，陽極為鋅片，電解液由ZnCl2和NH4Cl組成的溶液。
這種鋅—苯胺與間氨基苯酚共聚物蓄電池表示如下zn|znCl2，NH4Cl(溶液)|Poly(aniline-co-m-aminophenol)
電池電極反應(yīng)如下陰極 式中，A-為摻雜陰離子SO42-或Cl-。
陽極
本發(fā)明首次采用苯胺與間氨基苯酚共聚物作陰極材料構(gòu)成鋅—苯胺與間氨基苯酚共聚物蓄電池。苯胺與間氨基苯酚共聚物poly(aniline-co-m-aminophenol)，它在pH 11的溶液中仍保持較高電導(dǎo)率和電化學(xué)活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，本發(fā)明之蓄電池在pH 4.70的電解質(zhì)溶液中，它的電容量有明顯提高，而且具有很好的充放電性能。由于用導(dǎo)電高聚物構(gòu)成的蓄電池具有重量輕的優(yōu)點(diǎn)，以及所用的電解質(zhì)溶液非常緩和，本發(fā)明特別適用于礦工用的照明電源。
本發(fā)明的電解液的pH值為4.7。
電解液中ZnCl2濃度為2.0mol.dm-3，NH4Cl濃度為3.0mol.dm-3。
另，本發(fā)明鋅片表面經(jīng)汞齊化處理。目的是防止氫在鋅電極上析出。
蓄電池的隔膜為維尼倫布。
本發(fā)明還提供了一種合成苯胺與間氨苯酚共聚物合成方法在三電極體系組成的電解池內(nèi)，在常溫、常壓下采用循環(huán)伏安法將苯胺、間氨基苯酚和硫酸或鹽酸進(jìn)行電解，在工作電極上得到電解產(chǎn)物，用pH＝3.0±0.2的鹽酸水溶液洗滌電解產(chǎn)物，在70～90℃下真空干燥，即得苯胺與間氨基苯酚共聚物。
苯胺與間氨基苯酚共聚物的比容量120～135Ahkg-1，比能量為130～145Whkg-1.第一百三十次充放電的庫侖效率為96％，比能量?jī)H下降了13％。
上述方法中電解液中的苯胺的濃度為0.25～0.40mol.dm-3，間氨基苯酚的濃度為0.008～0.016mol.dm-3，硫酸濃度或鹽酸的濃度分別為1.8～3.0mol.dm-3、2.5～6.0mol.dm-3。
電解時(shí)，循環(huán)伏安法的掃描電位為-0.10～0.95V，電位掃描速率為30～150mV.s-1。


圖1為蓄電池在電流密度分別為10mA(5mAcm-2)和5mA(2.5mAcm-2)下充放電的充放電曲線圖。
圖2為蓄電池在電流密度為1mA(0.5mAcm-2)下的充放電的充放電曲線圖。
具體實(shí)施例方式
一、電池的電極材料、電解質(zhì)溶液和隔膜電極材料為苯胺與間氨基苯酚共聚物和Zn，電解液由ZnCl2和NH4Cl構(gòu)成，隔膜為維尼倫布。
二、苯胺與間氨基苯酚共聚物合成1、原料準(zhǔn)備苯胺、間氨基苯酚和硫酸或鹽酸苯胺經(jīng)減壓蒸餾后保存在4℃冰箱中備用2、配電解液將苯胺和間氨基苯酚加入到硫酸或鹽酸水溶液中，用電磁攪拌器攪拌至均相，并調(diào)整苯胺濃度為0.25～0.40mol.dm-3、間氨基苯酚濃度為0.008～0.016mol.dm-3，硫酸濃度為1.8～3.0mol.dm-3，或鹽酸濃度為2.5～6.0mol.dm-33、電解池準(zhǔn)備電解池采用三電極體系，由兩鉑片和一飽和甘汞電極(SCE)參比電極，或一碳電極、一鉑片和飽和甘汞參比電極構(gòu)成。
4、電解合成將配制的溶液加入到電解池中，用循環(huán)伏安法進(jìn)行電解。掃描電位控制在-0.10～0.95V(vs.SCE)，電位掃描速率為60mVs-1。
5、洗滌將鉑電極或碳電極上生成的電解固體物取下后，用pH＝3.0±0.2的鹽酸水溶液進(jìn)行洗滌，直至完全除去未反應(yīng)的苯胺和間氨基苯酚，及其防止共聚物水解。
6、干燥將上述步驟5中得到的電解固體物質(zhì)在70～90℃下真空干燥，得苯胺與間氨基苯酚共聚物。
三、鋅電極處理鋅片的純度為99.99％，先用0號(hào)金剛砂子去掉鋅片表面的氧化物等，然后浸在0.1mol.dm-3的鹽酸水溶液中進(jìn)一步除去鋅表面的氧化物，最后浸在氯化汞溶液中使鋅片輕微汞齊化，洗滌，烘干。
四、電解液配制將定量的ZnCl2和NH4Cl溶解在二次蒸餾水中，配成含2.0mol.dm-3ZnCl2和3.0mol.dm-3NH4Cl溶液，然后將溶液的pH調(diào)到4.70。
五、將上述兩個(gè)電極、電解質(zhì)溶液和隔膜裝入一玻璃容器中，構(gòu)成一個(gè)密封蓄電池。
蓄電池的開路電壓為1.34V，電池在0.75～1.45V之間進(jìn)行恒電流充放電，共聚物的比容量為120～135Ahkg-1，比能量為130～145Whkg-1，電池在恒電流下連續(xù)充放電130次，第一百三十次的庫侖效率為96％，比能量?jī)H下降了13％。
六、蓄電池在不同電流密度下充放電的充放電曲線圖1中，曲線1為蓄電池在電流密度為10mA(5mAcm-2)下的充放電的充放電曲線。曲線2為蓄電池在電流密度為5mA(2.5mAcm-2)下的充放電的充放電曲線。
圖2中，曲線為蓄電池在電流密度為1mA(0.5mAcm-2)下的充放電的充放電曲線。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電高聚物蓄電池，其特征在于其陰極為苯胺與間氨苯酚共聚物，陽極為鋅片，電解液由ZnCl2和NH4Cl組成的溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述導(dǎo)電高聚物蓄電池，其特征在于電解液的pH值為4.7。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述導(dǎo)電高聚物蓄電池，其特征在于電解液中ZnCl2濃度為2.0mol·dm-3，NH4Cl濃度為3.0mol·dm-3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述導(dǎo)電高聚物蓄電池，其特征在于鋅片表面經(jīng)汞齊化處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述導(dǎo)電高聚物蓄電池，其特征在于蓄電池的隔膜為維尼倫布。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述導(dǎo)電高聚物蓄電池，其特征在于苯胺與間氨苯酚共聚物的合成方法是在三電極體系組成的電解池內(nèi)，在常溫、常壓下采用循環(huán)伏安法將苯胺、間氨基苯酚和硫酸或鹽酸進(jìn)行電解，在工作電極上得到電解產(chǎn)物，用pH＝3.0±0.2的鹽酸水溶液洗滌電解產(chǎn)物，在70～90℃下真空干燥，即得苯胺與間氨基苯酚共聚物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述導(dǎo)電高聚物蓄電池，其特征在于電解液中的苯胺的濃度為0.25～0.40mol·dm-3，間氨基苯酚的濃度為0.008～0.016mol·dm-3，硫酸濃度或鹽酸的濃度分別為1.8～3.0mol·dm-3、2.5～6.0mol·dm-3。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述導(dǎo)電高聚物蓄電池，其特征在于用循環(huán)伏安法合成苯胺與間氨苯酚共聚物時(shí)，掃描電位為-0.10～0.95V，電位掃描速率為30～150mV·s-1。
全文摘要
一種導(dǎo)電高聚物蓄電池，涉及一種新型導(dǎo)電高聚物蓄電池，蓄電池由苯胺與間氨基苯酚共聚物陰極和鋅陽極組成，電池的電解液由ZnCl
文檔編號(hào)H01M2/16GK1805186SQ20061003770
公開日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2006年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月4日
發(fā)明者穆紹林, 張靜, 單丹 申請(qǐng)人:揚(yáng)州大學(xué)