[01380414]绿色高能超铁电池

1.课题来源与背景 本项目是黑龙江省科技厅资助科学技术研究项目(GB01A3010)，属电化学专业，应用基础类研究。随着人们对绿色能源的需求日趋高涨，研发新型高容量、对环境友好的电池一直是全世界电化学科学家的愿望。本项目采用国产原料实验室合成与放大合成高容量、对环境友好的超铁电池新材料并研制绿色、高能超铁电池正是其目的与意义之所在。 2.技术原理及性能指标 技术原理： 合成出多个系列、不同阳离子的Fe(VI)化合物或复合物，目前，已经合成出的超铁基电池材料主要为K、Ba、Sr、Cs、Ag等阳离子的高铁酸盐或复合物，并对合成方法进行改进和优化，合成方法包括在强碱介质下合成、在有机介质下合成、固相合成和绿色合成等；对上述五个系列Fe(VI)化合物或复合物的电池性能进行了研究和评价，研制出多种电池的配方；采用不同的Fe(VI)化合物或复合物，研制成功碱性Zn-Super-iron AAA型、碱性Zn-Super-iron扣式、有机Li-Super-iron扣式和MH-Super-iron可充电池；碱性Zn-Super-iron AAA型电池的能量可达1.7 Wh以上（75Ω连续放电），特别是在高放电电流下，可达普通碱锰电池(Duracell)的两倍以上。 性能指标： (1)采用国产原料合成与放大的“超铁”电池材料，主剂纯度高于96%，晶型化一致，适合于电池应用，具有高放电率； (2)研制超铁电池比容量为370～380mAh/g，比能量高于现用的普通电池（一次MnO2）35%； (3)超铁电池阴极材料K2FeO4工业化放大技术研究项目，放大阴极材料主剂一次生产5Kg，一次合成达到一次可生产1500只七号超铁电池； (4)解决了超铁电池工业化的两个重大技术关键，即K2FeO4的放电率低和Ba2FeO4稳定性差的问题，并获得两个国家发明专利。 3.技术的创造性与先进性 超铁电池的发明，引起科学界的极大重视，被认为电池发展中一项革命性、突破性成果。申请自从1999年以来，一直从事超铁电池研究和开发工作，研究成果显著，一直保持国际领先地位，并先后承担了省、市重大攻关、国家归国留学人员基金等项目。 4.技术的成熟程度，适用范围和安全性 本项目已研发成功AAA式及纽扣式碱性超铁电池，AAA式K2FeO4/Zn电池放电性能优于现有商品化的碱性锌锰电池；钮扣式超铁电池性能优于银锌高能电池。电池相应的制备工艺基本成熟，具备推广的条件，电池可批量制作、成本低，具有竞争优势，应用前景广阔。电池适用于照相机、微型收录机、摄像机、对讲机、剃须刀、游戏机、玩具、遥测器、报警器、计算器等领域。 5.应用情况及存在的问题 应用情况： 已完成阴极材料主剂的实验室和小试生产工艺研究，确定了合成工艺路线和生产条件，一次可生产1kg左右的高铁酸钾，纯度高于96%，生产周期为4～6小时，如果每个七号超铁电池装填3～4g，一次可生产300只电池。超铁电池阴极材料K2FeO4工业化放大技术研究项目，放大阴极材料主剂一次生产5kg，一次合成达到一次可生产1500只七号超铁电池。 存在的问题： (1)合成材料工艺流程尚需进一步的简化。 (2)需提高电池材料的稳定性，使超铁电池的放置时间进一步延长。 (3)进一步降低超铁电池的成本。