CN104269570A - 一种自测碳酸化新型防漏液锌空气电池 - Google Patents

一种自测碳酸化新型防漏液锌空气电池 Download PDF

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Abstract

一种自测碳酸化新型防漏液锌空气电池，电池电解液易吸潮、漏液、碳酸化导致电池失效，本发明创造所述的一种自测碳酸化新型防漏液锌空气电池，从外到内依次为电池壳体、空气正极、隔膜、锌负极、电解液，所述的锌空气电池通过隔膜隔离由正极腔室和锌负极腔室组成。空气正极添加了防水透气层、氧选择性透过膜、二氧化碳吸附层，集流网的截面为矩波浪状，提高空气通过率。电解液的腔室壁采取薄皮橡胶制；所述的弹簧端口内部设置一根有机玻璃制的刺针，长度略短于电解液腔室的高度，轻轻按压弹簧端口既能刺破电解液腔室的内壁，使得电解液能够与锌膏融合。有效的解决了电池保质、吸潮、漏液、碳酸化的问题。

Description

一种自测碳酸化新型防漏液锌空气电池
技术领域
本发明创造涉及一种电池，具体地说是一种能够自测是否碳酸化，并且有优异防漏夜性能的锌空气电池。
背景技术
锌空气电池是一种以空气中的氧气作为正极活性物质，金属锌作为负极活性物质，在电催化剂的催化作用下，发生化学反应而产生电能的化学电源。由于锌空气电池是以电池外部的空气中的氧气作为正极活性物质，所以正极活性物质不占电池的体积和重量，从而此种电池具有很高的性价比。此外，由于锌空气电池还具有原材料便宜易得、放电电压平稳、环保等众多优点，因此被广泛应用于各种便携式移动电源。
但是，锌空气电池普遍存在易吸潮，使得电解液稀释，导致电解液碱性降低的同时使得电解液的电导率下降，当环境湿度较小时，电解液的溶剂会透过隔膜和空气正极向外界环境扩散蒸发，使得电解液的浓度增大，甚至干涸，使得电池失效，再者，这种电池的电解液很容易通过隔膜和空气正极泄漏出来。
发明内容
本发明创造的目的是克服现有锌空气电池，由于电解液碳酸化、或稀释等导致电池失效的问题。
本发明创造所述的一种自测碳酸化新型防漏液锌空气电池，从外到内依次为电池壳体、空气正极、隔膜、锌负极、电解液，所述的锌空气电池通过隔膜隔离由正极腔室和锌负极腔室组成。
所述的空气正极从外到内依次为：防水透气层、集流网、防水透气层、正极催化层、防水透气层、氧选择性透过膜、二氧化碳吸附层；
所述的集流网的截面为矩波浪状，与空气正极表面接触面积为10—50%，能够形成空气正极表面的空气通道，提高空气通过率。
所述的二氧化碳吸附层为二氧化碳吸附剂，优选锂硅酸盐、钠石灰、氢氧化钙、氯化钙等二氧化碳吸收剂；所述的氧选择性透过膜；所述的正极催化层包含催化剂和催化载体，成分组成为还原氧的乙炔黑：二氧化锰：粘结剂PTFE =10:10:1 ；
所述的空气正极和锌负极的端部都插入PH指示剂，优选石蕊试纸，电池外壳开设有机玻璃的透明窗口，可以观测石蕊试纸的状态。
所述的锌负极腔室分为电解液腔室和锌膏；所述的电解液腔室的端口与锌负极腔室的端口为同一端口，采用弹簧装置的端口，电解液的腔室壁采取薄皮橡胶制；所述的弹簧端口内部设置一根有机玻璃制的刺针，长度略短于电解液腔室的高度，轻轻按压弹簧端口既能刺破电解液腔室的内壁，使得电解液能够与锌膏融合； 
所述的锌膏的组成成分为锌粉：氧化铅：氧化锌：导电炭黑=90:5:4：1；
有益效果
电解液腔室中封装电解液，在不使用的情况下，将锌负极和电解液分离放置，可以有效提高电池的存放周期。使用时，通过按压弹簧装置，使得刺针顺利刺破电解液腔室，使得电解液和锌负极相混合，激活电池，有效延长了锌电池的保存周期。
锌膏中加入了氧化锌，能够有效地避免负极锌粉在碱性条件下自放电。
在空气正极端口和锌负极的端口都开设有有机玻璃制的透明窗口，在空气正极和锌负极内都插入有石蕊试纸的PH指示剂，使得能够通过观测PH值的变动，判断空气正极和锌负极是否发生碳酸化，是否受潮、是否发生漏液，很好的解决了电池因质变而失效的问题。
附图说明
图1为本发明创造的结构示意图：
 1—电池外壳顶端的有机玻璃制的透明端口；
2—PH指示剂（优选石蕊试纸）；
3—带有矩波浪形泡沫镍网的空气正极；
4—电池外壳；
5—锌膏；
6—电解液腔室端口的弹簧端口；
7—电解液腔室；
8—有机玻璃制的刺针。
具体实施方式
下面，结合附图说明本发明创造的具体实施方式：
一种锌空气电池，包括空气正极3，电池壳体4，其特征在于：所述的空气正极具有与电池壳体内部相接触的突出部分，空气电极与电池壳体之间的空隙形成空气流道，空气电极为多个单元组成的波浪形，其中，单元波浪的界面为矩形、梯形、半圆形、椭圆形中的一种或几种，采用波浪状结构的空气电极，增大了催化反应面积，方便打电流放电。
空气正极3的制备方法：
步骤1：将泡沫镍集流网制作成波浪形状；
步骤2：将集流网涂上催化层，另外一面涂上防水透气层；
步骤3：:催化层外再涂上（模压）防水透气层，或者将两个PTFE防水透气膜分别放置在集流网的两侧，在热压机上150度，2兆帕的条件热压两分钟，在朝空气正极侧粘结氧透过膜，涂覆氢氧化钙乳液（氢氧化钙粉末与水比例1:2）形成二氧化碳吸附层；
步骤4：烘干后将空气电极卷绕成圆筒形状，放入圆柱形金属外壳中，由于空气电极是波浪形状，所以空气电极的部分表面和金属外壳相接触，同时形成多个平行的空气流道；
步骤5：上述所形成的的空气正极内置入PH指示剂，优选为石蕊试纸，通过空气正极顶端的有机玻璃透明窗口可以实时观测PH值。
锌膏5及电解液腔室的制备方法：
步骤1：将75重量份锌粉，5重量份羟丙基甲基纤维素，25重量份固含量为60重量的PTFE乳液，浓度为8摩尔每升的氢氧化钾溶液（按照3g/Ah）混合均匀制备得到负极材料锌膏，优选组分为锌粉：氧化铅：氧化锌：导电炭黑=90:5:4：1；
步骤2：置入负极腔室中，有集流的金属丝或者极耳引出电池的负极；
步骤3：在锌膏上方设置薄皮橡胶袋，内置电解液，橡胶袋顶端用弹簧装置粘结在空气正极的顶端窗口处，弹簧装置向内粘结有机玻璃刺针，长度略短于电解液腔室的高度，正常用力按压后刺针能顺利刺破电解液腔室的内壁，使得电解液和锌膏融合，形成锌负极。
催化层浆料的制备方法：20重量份二氧化锰，25重量份活性炭，5重量份乙炔黑，50重量份无水乙醇混合，在超声波中分散，然后在加入固含量为60重量%的PTFE乳液，在超声波中分散均匀得到催化层。
 
电池壳体4为多层复合薄膜（由内向外依次为：聚乙烯层或聚丙烯层、铝箔层、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET或尼龙层），至少包括金属箔层和高分子薄膜层，且正极壳体和负极壳体的凸缘之间并与凸缘密封连接，为了使得薄膜与孔壁和粘合剂结合的更为紧密，薄膜要求经过表面处理，如，将隔膜在无水乙醇或重铬酸钠和浓硫酸的混合水溶液中浸润10分钟，然后60度烘干。
锌电池包括电池壳体、空气正极、锌负极、电解液和隔膜，所述的隔膜分别围成密闭的正极腔室和负极腔室，空气正极位于正极腔室中，锌负极和电解液位于负极腔室中，电池壳体上包括孔，与正极腔室相通，并且还包括外围壳体的外壳，壳体和外围壳体围成的空间包括含氧气体。
外壳上有充气孔，能充入含氧气体即可，重启后用密封胶或者密封垫密封。
锌负极腔室中包含容器，容器端盖上固定有弹簧装置的刺针，容器中封装电解液，在不使用的情况下，将锌负极和电解液分离放置，可以有效提高电池的存放周期。使用时，通过按压弹簧装置，使得刺针顺利刺破容器壁（可采用薄皮橡胶），使得电解液和锌负极相混合，激活电池。刺针的材料优选非金属刺针，如有机玻璃刺针。
锌负极中处含有锌粉和粘合剂外，还含有添加剂，如1-10%保湿剂、1-20%缓蚀剂、1-5%导电剂。
至此，本发明创造实施例完全阐述完毕。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或者部分步骤，以上所述，仅为本发明创造的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述的权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种自测碳酸化新型防漏液锌空气电池，从外到内依次为电池壳体、空气正极、隔膜、锌负极、电解液，所述的锌空气电池通过隔膜隔离由正极腔室和锌负极腔室组成，锌负极内包含有锌膏和电解液腔室。
2.根据权利要求1所述的一种自测碳酸化新型防漏液锌空气电池，其他特征在于所述的空气正极从外到内依次为：防水透气层、集流网、防水透气层、正极催化层、防水透气层、氧选择性透过膜、二氧化碳吸附层。
3.根据权利要求2所述的一种自测碳酸化新型防漏液锌空气电池，其他特征在于所述的集流网的截面为矩波浪状，与空气正极表面接触面积为10—50%，能够形成空气正极表面的空气通道，提高空气通过率。
4.根据权利要求2所述的一种自测碳酸化新型防漏液锌空气电池，其他特征在于所述的二氧化碳吸附层为二氧化碳吸附剂，优选锂硅酸盐、钠石灰、氢氧化钙、氯化钙等二氧化碳吸收剂；所述的氧选择性透过膜；所述的正极催化层包含催化剂和催化载体，成分组成为还原氧的乙炔黑：二氧化锰：粘结剂PTFE =10:10:1。
5.根据权利要求1所述的一种自测碳酸化新型防漏液锌空气电池，其他特征在于所述的空气正极和锌负极的端部都插入PH指示剂，优选石蕊试纸，电池外壳开设有机玻璃的透明窗口，可以观测石蕊试纸的状态。
6.根据权利要求1所述的一种自测碳酸化新型防漏液锌空气电池，其他特征在于所述的锌负极腔室分为电解液腔室和锌膏；所述的电解液腔室的端口与锌负极腔室的端口为同一端口，采用弹簧装置的端口，电解液的腔室壁采取薄皮橡胶制；所述的弹簧端口内部设置一根有机玻璃制的刺针，长度略短于电解液腔室的高度，轻轻按压弹簧端口既能刺破电解液腔室的内壁，使得电解液能够与锌膏融合。
7.根据权利要求1或6所述的一种自测碳酸化新型防漏液锌空气电池，其他特征在于所述的锌膏的组成成分为锌粉：氧化铅：氧化锌：导电炭黑=90:5:4：1。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105826638A (zh) * 2016-05-23 2016-08-03 徐嘉陵 一种锌空气电池电极材料及其应用
CN105846015A (zh) * 2016-05-23 2016-08-10 徐嘉陵 一种金属空气电池用正极材料及其正极制备方法
CN106025311A (zh) * 2015-03-30 2016-10-12 流体公司 包括空气电极的具有蒸气返回的电化学电池中的水管理系统
CN109066019A (zh) * 2018-07-20 2018-12-21 北京颐源新能源科技有限公司 一种自带液体的金属空气电池
CN112034370A (zh) * 2020-07-29 2020-12-04 国网浙江桐乡市供电有限公司 一种机房ups蓄电池检测装置及方法
CN113258173A (zh) * 2021-05-14 2021-08-13 黄兴国 汽车用整体式充填锌空气电池
US11664547B2 (en) 2016-07-22 2023-05-30 Form Energy, Inc. Moisture and carbon dioxide management system in electrochemical cells

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106025311A (zh) * 2015-03-30 2016-10-12 流体公司 包括空气电极的具有蒸气返回的电化学电池中的水管理系统
CN106025311B (zh) * 2015-03-30 2021-06-25 南特能源公司 包括空气电极的具有蒸气返回的电化学电池中的水管理系统
CN105826638A (zh) * 2016-05-23 2016-08-03 徐嘉陵 一种锌空气电池电极材料及其应用
CN105846015A (zh) * 2016-05-23 2016-08-10 徐嘉陵 一种金属空气电池用正极材料及其正极制备方法
CN105846015B (zh) * 2016-05-23 2018-11-13 徐嘉陵 一种金属空气电池用正极材料及其正极制备方法
CN105826638B (zh) * 2016-05-23 2018-11-13 徐嘉陵 一种锌空气电池电极材料及其应用
US11664547B2 (en) 2016-07-22 2023-05-30 Form Energy, Inc. Moisture and carbon dioxide management system in electrochemical cells
CN109066019A (zh) * 2018-07-20 2018-12-21 北京颐源新能源科技有限公司 一种自带液体的金属空气电池
CN112034370A (zh) * 2020-07-29 2020-12-04 国网浙江桐乡市供电有限公司 一种机房ups蓄电池检测装置及方法
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