CN102168284A - 一种插块式锌空气电池锌电极的回收电解方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种插块式锌空气电池锌电极的回收电解方法，方法如下：a）回收锌电极：将放电后的插块式电池负极取出，得到锌电极失活物质；b）配制专用电解液：采用纯度大于96%的固态氢氧化钾片碱配置成浓度为6-9mol/L氢氧化钾溶液，每升氢氧化钾溶液中加入氧化锌30-40g，其中，氧化锌的纯度大于98%；c）将电解用的阴极板及阳极板插入步骤b配制的专用电解液中，将步骤a中回收的锌电极放入电解液中，电解制锌。本发明优选的采用湿法电解制锌，电流密度为100-150mA/cm2，温度25-50℃，每30-60min刮锌一次。其是利用回收电池得到的锌电极失活物质来作为电解制锌的原材料进行电解，可省去回收负极碱溶步骤，减少原料用量，同时用其更新制作的新型阴极板导电性好、抗腐蚀性强，使用周期长。

Description

一种插块式锌空气电池锌电极的回收电解方法
技术领域
本发明涉及的是一种插块式锌空气电池锌电极的充电方法，属于锌空电池技术领域。
背景技术
锌空气电池自1879年Maiche首次制作成功，已经发展了一个世纪，目前这项技术仍在持续发展当中，随着多孔空气电极、以聚四氟乙烯做粘合剂的薄型扩散电极的发展，锌空电池放电电流有了大幅度提高，最高可以达到1000mA/cm2。而80年代后大型锌空气电池成为成为研究重点，90年代后，广泛应用大型锌空气于电动车，有望于推广于家用汽车中使用，从而解决能源危机与环境恶化的问题。
锌空气电池的负极电解和更换一直是制约锌空气电池发展的重要问题，而目前锌冶炼工厂生产的锌，其锌粉形貌并不能满足目前电池所需，使得在组装电池后造成锌利用率低，放电不充分，同时在插块式电池机械更换的后的电池阳极还原过程中，电池拆卸负极还原的过程中，需要将电池拆卸，清洗负极，然后取出集流体，将失活负极反应物打碎，加热溶解于电解液中后方能进行电解，这种电解方法，耗碱量大、锌粉洗涤过程复杂、耗时长，无法跟上电池更换速度，经工艺改进后。
发明内容
本发明的目的是提供一种插块式电池负极的处理和电解方法，用该方法可以高效低成本的将回收的插块式电池锌电极电解制备性能稳定、不易发生自腐的锌粉，以后期制备性能较佳的电池。
为实现上述目的目的，本发明采用了如下技术方案：
一种插块式锌空气电池锌电极的回收电解方法，其方法步骤如下：
a）回收锌电极：将放电后的插块式电池负极取出，得到锌电极失活物质；
b）配制专用电解液：采用纯度大于96%的固态氢氧化钾片碱配置成浓度为6-9mol/L氢氧化钾溶液，每升氢氧化钾溶液中加入氧化锌30-40g，其中，氧化锌的纯度大于98%；
c）将电解用的阴极板及阳极板插入步骤b配制的专用电解液中，将步骤a中回收的锌电极放入电解液中，电解制锌。
本发明优选的采用湿法电解制锌，电流密度为100-150mA/cm2，温度25-50℃，每30-60min刮锌一次。
所述阳极板采用304不锈钢板，阴极板采用铝镁合金板。所述的阳极板应制成50-60mm厚为佳。
本发明是利用回收电池得到的锌电极失活物质来作为电解制锌的原材料，将负极失活反应物压制成阳极板，插入电解槽进行电解，可以省去回收负极碱溶步骤，减少原料用量，降低电池回收成本，同时用其更新制作的新型阴极板导电性好、抗腐蚀性强，使用周期长，大大节约了成本，且能改善电解条件，优化产品性能。本发明大大节约了锌空气电池产业链成本，加速了锌空电池产业化进程。
本发明的优点是：
1．本发明所制备的电解锌显枝晶状，可以直接用于插块式电池的制作；
2．简化了插块式电池负极回收电解还原步骤，去除了负极清洗，粉碎，碱溶步骤，故可以大幅度减少碱用量，缩短电解还原循环周期，节约成本；同时避免了在清洗粉碎过程中引入不良离子，影响电解；
3．生产的锌粉性能稳定，不易发生自腐蚀；
4．利用本发明制备的电解锌制造电池，电池放电持久。
附图说明
图1为传统电解制锌所得锌的放电性能图表（放电时间为2.7h）。
图2为本发明湿法电解置锌所得锌的放电性能图表（放电时间为5.3h）。
图3为本发明湿法电解制锌与传统电解制锌的参数指标对比表。
具体实施方式
本发明插块式锌空气电池锌电极的回收电解方法，包括以下步骤：
a）将放电后的插块式电池负极取出，得到锌电极失活物质，将其压制成50-60mm厚板作为阳极板待用；
b）配制专用电解液：采用纯度大于96%的固态氢氧化钾片碱配置成浓度为6-9mol/L氢氧化钾溶液，每升氢氧化钾溶液中加入氧化锌30-40g，其中，氧化锌的纯度大于98%；
c）备好阴极板和阳极板：阴极板采用铝镁合金板；阳极导电体采用304不锈钢板，阳极导电体亦可是利用由放电后插块式电池负极取出的304不锈钢材质的集流体压制成的50-60mm厚板。使用前，将阴极板和阳极板均依次采用400#、800#、1000#、2000#砂纸打磨，使用30-60%乙醇溶液超声20-60min去除油脂，用去离子水清洗并干燥，然后插入配制的专用电解液中，将回收的锌电极放入电解液中，开始电解制锌；本发明优选的采用湿法电解制锌，电流密度100-150mA/cm2，温度25-50℃；每30-60min刮锌一次，以得到比表面积活性适中适合放电的锌粉。
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
1．备电解用电极：选用铝镁合金板的阴极板，使用前依次采用400#、800#、1000#、2000#砂纸打磨该阴极电极板，使用30%乙醇溶液超声60min去除油脂，用去离子水清洗并干燥；
选用304不锈钢板制作的阳极导电体，使用前依次采用400#、800#、1000#、2000#砂纸打磨，使用30%乙醇溶液超声60min去除油脂，用纯净水清洗并干燥；
2．采用纯度为99.7%的固态氢氧化钾片碱配置成浓度为7mol/L的溶液，每升氢氧化钾溶液中加入氧化锌30g，氧化锌的纯度为99%。
3．将放电后的插块式电池负极取出，得到锌电极失活物质；
4．采用湿法电解制锌，电流密度100mA/cm2，温度30℃，每30min刮锌一次。
实施例2
方法步骤同于实施例1，不同点在于：步骤2中采用纯度为96%的固态氢氧化钾片碱配置成浓度为6mol/L的溶液；每升氢氧化钾溶液中加入氧化锌30g，氧化锌的纯度为99%。
实施例3
方法步骤同于实施例1，不同点在于：步骤2中采用纯度为97%的固态氢氧化钾片碱配置成浓度为8mol/L的溶液；每升氢氧化钾溶液中加入氧化锌35g，氧化锌的纯度为98%。
实施例4
方法步骤同于实施例1，不同点在于：步骤2中采用纯度为98%的固态氢氧化钾片碱配置成浓度为8mol/L的溶液；每升氢氧化钾溶液中加入氧化锌40g，氧化锌的纯度为98%。
实施例5
方法步骤同于实施例1，不同点在于：步骤2中采用纯度为99%的固态氢氧化钾片碱配置成浓度为9mol/L的溶液；每升氢氧化钾溶液中加入氧化锌30g，氧化锌的纯度为98%。
实施例6
方法步骤同于实施例1，不同点在于：步骤2中采用纯度为97%的固态氢氧化钾片碱配置成浓度为8mol/L的溶液；每升氢氧化钾溶液中加入氧化锌40g，氧化锌的纯度为99%。
实施例7
方法步骤同于实施例2，不同点在于：所述的阴极板、阳极导电体使用50%乙醇溶液超声50min去除油脂。采用湿法电解制锌，电流密度125mA/cm2，温度40℃，每30min刮锌一次。
实施例8
方法步骤同于实施例3，不同点在于：所述的阴极板、阳极导电体使用40%乙醇溶液超声40min去除油脂。采用湿法电解制锌，电流密度125mA/cm2，温度40℃，每30min刮锌一次。
实施例9
方法步骤同于实施例5，不同点在于：所述的阴极板、阳极导电体使用60%乙醇溶液超声30min去除油脂。采用湿法电解制锌，电流密度150mA/cm2，温度40℃，每60min刮锌一次。
以实施例1为例，电解后得到的锌4g压制成直径2cm，厚度5mm的锌片放电，放电电流为300mA/cm2，截止电压0.8V。传统电解制锌所得锌的放电性能图如图1，放电时间为2.7h。采用本发明湿法电解置锌所得锌的放电性能图表如图2，放电时间为5.3h。
图3示出了本发明湿法电解制锌与传统电解制锌的参数指标对比表，其中传统电解法配置电解液需要配置电解液，每升电解液需要392g氢氧化钾配置初始溶液，而电解2h后需要重新更换新的电解液，溶解用氢氧化钾需要每升392g；而本发明湿法电解制锌，电解过程中不需要更换电解液，循环周期中去除溶解步骤，其氢氧化钾用量可以减少一半，时间节约60min，缩短电解周期。

Claims (5)

1.一种插块式锌空气电池锌电极的回收电解方法，其特征在于方法步骤如下：
a）回收锌电极：将放电后的插块式电池负极取出，得到锌电极失活物质；
b）配制专用电解液：采用纯度大于96%的固态氢氧化钾片碱配置成浓度为6-9mol/L氢氧化钾溶液，每升氢氧化钾溶液中加入氧化锌30-40g，其中，氧化锌的纯度大于98%；
c）将电解用的阴极板及阳极板插入步骤b配制的专用电解液中，将步骤a中回收的锌电极放入电解液中，电解制锌。
2.根据权利要求1所述的插块式锌空气电池锌电极的回收电解方法，其特征在于：采用湿法电解制锌，电流密度100-150mA/cm2，温度25-50℃。
3.根据权利要求2所述的插块式锌空气电池锌电极的回收电解方法，其特征在于：每30-60min刮锌一次。
4.根据权利要求1所述的插块式锌空气电池锌电极的回收电解方法，其特征在于：所述阳极板采用304不锈钢板，阴极板采用铝镁合金板。
5.根据权利要求4所述的插块式锌空气电池锌电极的回收电解方法，其特征在于：所述的阳极板制成50-60mm厚。
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