CN103208667B - 一种便于组装的锌空气电池组 - Google Patents

Abstract

本发明的一种便于组装的锌空气电池组，与现有技术相比解决了电池更换速度慢、不方便的缺陷，本发明包括A型电池（10）、B型电池（11）和集流体（3），所述的A型电池（10）由电池槽（2）上部平放空气极（5），其上通过隔膜（4）平铺锌膏（1）组成，所述集流体（3）下部装有铜爪（8），所述的B型电池（11）为A型电池（10）下部用双极连接件（9）连接集流体（3）组成，所述的B型电池（11）通过铜爪（8）安装于A型电池（10）的锌膏（1）上，所述的集流体（3）通过铜爪（8）安装于B型电池的锌膏（1）上。本发明提高了锌空气电池的更换速度，避免了焊接不良时引起的电池效率下降的问题。

Description

一种便于组装的锌空气电池组

技术领域

   本发明涉及电池技术领域，具体来说是一种便于组装的锌空气电池组。

背景技术

 随着国内电动汽车行业的迅速发展，电动汽车的驱动电池一直是研究的重点和方向，现有技术中大多利用锌空气电池组来解决大功率电机的动力问题。例如专利号为ZL200610039690.7 的《一种便于更换锌电极的锌空气电池装置》提出了一种水平放置的锌空电池，它提供了在大电流下放电的电池组装技术，但是两个电池间正负极用焊接方法串联的组装方式需要大量的焊接工作量耗费工时。一般电池组在工作时如有一个电池出现漏电将导致整个电池组的工作性能下降，此时应该迅速更换有问题的单电池。现有技术采用将焊接点剪断，更换新的电池后重新焊接的方法，此方法不利于提高机械更换速度，特别是用于对于电池具有大容量要求的电动汽车更是如此。如何开发出一种便于更换的电池以提高机械更换速度已经成为急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中电池更换速度慢、不方便的缺陷，提供一种便于组装的锌空气电池组来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种便于组装的锌空气电池组，包括A型电池、B型电池和集流体，所述的A型电池由电池槽上部平放空气极，其上通过隔膜平铺锌膏组成，所述集流体下部装有铜爪，所述的B型电池为A型电池下部用双极连接件连接集流体组成，所述的B型电池通过铜爪安装于A型电池的锌膏上，所述的集流体通过铜爪安装于B型电池的锌膏上。

所述的集流体和电池槽分别通过导线引出作为电池的负极和正极。

所述的B型电池数量为2个。

所述的集流体上部固定安装有水槽。

所述的电池槽的侧面焊有绝缘条。

有益效果

本发明的一种便于组装的锌空气电池组，与现有技术相比提高了锌空气电池的更换速度，由于本发明将正负极焊接在一块电池上，电池间的串联只需要扣压即可达到串联并保证大电流，不仅极大节省焊接工时，还避免了焊接不良时引起的电池效率下降的问题，还能在不破坏串联结构的基础上随时更换电池组中放电性能差的单电池，既便捷又环保。锌电极集流体上的水槽对降低电池工作温度起到很好的效果，减少了高温对电池放电性能的不良影响。

附图说明                                               

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的A型电池结构示意图。

图3为本发明的B型电池结构示意图。

图4为本发明的A型电池单独使用时的结构示意图。

图5为本发明的双极连接件的结构示意图。

图6为本发明的集流体结构示意图。

图7为本发明与现有技术使用效果对比图。

其中，1-锌膏、2-电池槽、3-集流体、4-隔膜、5-空气极、6-绝缘条、7-水槽、8-铜爪、9-双极连接件、10-A型电池、11-B型电池、12-正极引线、13-负极引线。

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图1所示，本发明所述的一种便于组装的锌空气电池组，包括A型电池10、B型电池11和集流体3，所述的A型电池10由电池槽2上部平放空气极5，其上通过隔膜4平铺锌膏1组成，空气极5焊在电池槽2里组成电池正极12。所述集流体3下部采用焊接的方式装有铜爪8，所述的B型电池11为A型电池10和集流体3组成，中间通过双极连接件9连接。在整体安装时，所述的B型电池11通过下部集流体上的铜爪8安装于A型电池14的锌饼1上，所述的集流体3通过铜爪8安装于B型电池的锌饼1上。锌电极集流体3下面焊接铜爪8，成为电池负极13。

安装在B型电池11上部的集流体3和A型电池10的电池槽2分别通过导线引出作为电池的正负极。B型电池11数量为2个，也可以为多个，对于不同需求进行组装串接在一起。所述的集流体3上部固定安装有水槽7，集流体3上的水槽7对降低电池工作温度起到很好的效果，减少了高温对电池放电性能的不良影响。所述的电池槽2的侧面焊有绝缘条6，以避免锌膏1接触侧壁的金属而产生的电池短接现象。

以上所述的各部件的制作方法如下：

首先，电池槽2是由20㎜宽、0.5㎜厚的不锈钢长条加工成“L”型条，将其弯折成200㎜×100㎜的矩形并在四个直角处电焊而成，槽高为10㎜。电池槽2平放后的垂直侧壁上套一圈10㎜高的U型绝缘条6，以避免锌膏1接触侧壁的金属而产生的电池短接现象。空气极5是采用聚四氟乙烯乳液作粘结剂，将活性炭、石墨、乙炔黑、二氧化锰按重量比4：2-4：1-2：2-4混合，均匀涂抹200㎜×100㎜的矩形泡沫镍的两面，涂抹时沿着每一面的四周边长留出5㎜宽的泡沫镍，以便于空气极5与电池槽2的焊接，之后在150℃烘箱内烘烤60分钟，冷却到室温后，辊压至2㎜。也可参照现有公开技术如《化学电源》（中南大学出版社，2000年，P126－133）中所述的方法制作。

其次，如图6所示，将厚度为0.1㎜的铜皮裁成218㎜×118㎜大小的矩形，四周顶点剪去10㎜×10㎜小正方形，则每条边会有10㎜宽的部分留出，将其折成直角，做成四周10㎜高、主体面积为198㎜×98㎜的铜皮盖子，用20㎜×10㎜的矩形小铜皮弯折成“Z”型作为铜爪8，焊接在锌电极集流体3的铜皮上提高与锌膏1的接触面积，此即锌电极集流体3。将厚度为0.1㎜的铜皮裁成198㎜×98㎜大小的矩形，在中点打一个半径10㎜的小圆孔，四周顶点剪去5㎜×5㎜小正方形，则每条边会有5㎜宽的部分留出，将其折成直角，做成四周5㎜高、主体面积为188㎜×88㎜的带注水孔的铜皮盖子，此即水槽7，将水槽7焊接在锌电极集流体3的上面，用注射器将水注入负极13盖子上的水槽7内，上述方法连接的结构是单电池负极。

锌空气电池是以锌作为负极反应物，空气中的氧气作为正极反应物。

负极反应：

正极反应：

电池结构中的空气极5是正极反应场所，接通引线之后就成为电池的正极；电池的集流体与锌膏接触，将负极反应产生的电子收集并导出，接通引线之后成为电池的负极。

再次，锌膏1的制法可以将电解锌、重量比35％KOH溶液和聚丙烯酸钠按重量比60％，39.5％和0.5％的比例调和成膏糊状，存放3天后即成。所述隔膜4是隔离空气极5和锌膏1的部件，通常采用耐碱隔膜纸或尼龙布制作。

最后，A型电池和B型电池的制作如下：

A型单电池10制作:如图2所示，将200㎜×100㎜隔膜4铺在空气极5上，用704固体胶涂抹在绝缘条6与隔膜4 结合的部位，做到进一步的绝缘。将锌膏1均匀涂覆在隔膜4上，加入适量电解液。实际使用时，如图4所示将集流体3扣压在A型电池上以便于单独使用或运输。

B型单电池11制作步骤如下：如图5所示，双极连接件9为用12根直径为1.45㎜的铜丝弯成高10㎜、宽5㎜，如图3所示平行等间距焊接各焊2个，将A型电池用双极连接件9与集流体焊接在一起即可。

在实际使用时，本电池组采用逐层向上堆放的方式安装，首先在底部放A型电池10，此时的A型电池已经将装在上面的集流体３给取下，在上面直接加上B型电池，使B型电池下部的铜爪８插入到A型电池的锌膏１中，其锌膏1上面盖住B型电池15下部安装的集流体３，如此反复堆放，最上层的B型电池15的锌膏1上盖住一个单独的集流体３封顶。空气极5焊在电池槽2里组成电池正极12，集流体３构成电池负极13，B型电池安装在A型电池上部时，其B型电池的集流体３构成了A型电池的负极，B极电池的空气极５构成了B型电池的正极，其上部的集流体３又构成了B型电池的正级，从而形成了A型电池与B型电池的串联的连接方式，以达到串接多个B型电池的需求。最上层电池的负极13接通引线当作整个串联电池组的负极，最底层电池的正极12接通引线当作整个串联电池组的正极。在电动汽车领域，一般需要10块以上的锌空气电池进行组装，此电池组的结构设计从根本上保证了锌空气电池更换的便捷性，大大提高了使用效率。

经过此种方式连接的锌空气电池组，在正常情况下每只单电池能的额定输出为1V/10A左右，即功率为10W。需要额定输出10V/10A的电池组工作时，取上述单电池10片组装在一起就能实现。在10A电流不变的情况下得到不同电压时，只需简单地加上或取下相应电压差值的单电池数目即可实现。需要额定输出20V/20A的电池组时，分两组，每组20片叠放在一起组成两组20V/10A的电池组，再将2个20V的电池组并联即可满足要求。此种方式连接后的电池使用效果与传统连接方式效果相同，实验证明，串联10个电池组成一个电池组，总重量（含锌膏）为3.5Kg，用15A的电流恒流放电测得该电池的比功率，再与传统焊接方法做成的电池组（10个单电池串联，4Kg）的15A恒流放电数据做比较，其效果更好，对比结果如图7所示。

同样，为了使每个单电池的放电总量相同，需要从控制锌的质量入手，为了避免每次称取相同质量的锌膏1时带来的不便性，可以用模具称取锌饼后，用隔膜纸包好并风干，其优点在于批量生产、易于保管、便于携带和及时更换电池内的已用锌饼。所述锌饼由将电解锌、水和聚丙烯酸钠按重量比65％，34.5％和0.5％的比例调和成膏糊状，在60~80℃下烘干后即成。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种便于组装的锌空气电池组，包括A型电池（10）、B型电池（11）和第一集流体（3），所述的A型电池（10）由电池槽（2）上部平放空气极（5），其上通过隔膜（4）平铺锌膏（1）组成，其特征在于：所述第一集流体（3）下部装有第一铜爪（8），第二集流体（3）下部装有第二铜爪（8），所述的B型电池（11）为A型电池（10）下部用双极连接件（9）连接第二集流体（3）组成，所述的B型电池（11）通过第二铜爪（8）安装于A型电池（10）的锌膏（1）上，所述的第一集流体（3）通过第一铜爪（8）安装于B型电池的锌膏（1）上。

2.根据权利要求1所述的便于组装的锌空气电池组，其特征在于：所述的第一集流体（3）和电池槽（2）分别通过导线引出作为电池的负极（13）和正极（12）。

3.根据权利要求1所述的便于组装的锌空气电池组，其特征在于：所述的B型电池（11）数量为2个。

4.根据权利要求1所述的便于组装的锌空气电池组，其特征在于：所述的第二集流体（3）上部固定安装有水槽（7）。

5.根据权利要求1所述的便于组装的锌空气电池组，其特征在于：所述的电池槽（2）的侧面焊有绝缘条（6）。