CN106602180A - 一种铅空气电池 - Google Patents

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吴旭
李金东
陈渊
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Huazhong University of Science and Technology
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Huazhong University of Science and Technology
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
    • H01M12/04—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type
    • H01M12/06—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type with one metallic and one gaseous electrode

Abstract

本发明属于电池领域，并公开了一种铅空气电池，包括绝缘外壳、电解液、铅电极、空气电极、镍网和绝缘压块，所述铅电极安装于所述绝缘外壳内；所述空气电极包括全氟磺酸膜、催化层和碳纸，所述全氟磺酸膜与所述电解液接触；所述绝缘压块将所述镍网和所述空气电极压紧在所述密封垫上，所述镍网位于所述碳纸和所述绝缘压块之间，并且绝缘压块固定连接在所述绝缘外壳上。本发明减小了铅酸电池的质量与体积，减小了正极过电位，增大了电流密度，提高了铅酸电池的比能量和比功率，增强了铅酸电池的稳定性，减少了铅的用量，降低了铅酸电池的环境影响。

Description

一种铅空气电池
技术领域
本发明属于电池领域，更具体地，涉及一种铅空气电池。
背景技术
目前公知的铅酸电池以铅电极作为电池负极，以稀硫酸作为电解液，以二氧化铅电极作为电池正极。生产铅酸电池的主要原材料为铅，由于铅廉价易得，并且废旧铅酸电池回收技术成熟，因此铅酸电池是当前市场上成本效益最好的储能电池，主要应用为电力自行车蓄电池、汽车启动蓄电池、备用通信电池等。但是铅酸电池目前有一些不足，如下：铅酸电池的质量比能量低，导致铅酸电池较为笨重；较低的比功率使铅酸电池并不能满足需要大功率输出的场合；铅酸电池的二氧化铅电极在充电时会析出氧气，极板上的氧化铅容易脱落，影响电极稳定性；铅是一种有毒的重金属，当前铅酸电池用铅量很高，在生产使用和回收过程中对环境和人体健康具有危害。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种铅空气电池，能够增大铅酸电池的比容量，提高铅酸电池的比功率，增强铅酸电池的稳定性，减少铅酸电池的铅用量，降低铅酸电池的环境影响。
为实现上述目的，按照本发明，提供了一种铅空气电池，其特征在于，包括绝缘外壳、电解液、铅电极、空气电极、镍网和绝缘压块，其中，
所述电解液设置于所述绝缘外壳内；
所述铅电极安装于所述绝缘外壳内并且与所述绝缘外壳内的电解液接触，所述铅电极上设置有接头，所述接头伸出所述绝缘外壳并且所述接头与所述绝缘外壳的接合处设置有用于防止电解液漏出的密封胶；
所述空气电极包括全氟磺酸膜、催化层和碳纸，所述全氟磺酸膜与所述绝缘外壳之间设置有用于防止电解液漏出的密封垫，并且所述全氟磺酸膜与所述电解液接触，所述催化层设置于所述全氟磺酸膜和所述碳纸之间，所述碳纸与外部大气接触；
所述绝缘压块将所述镍网和所述空气电极压紧在所述密封垫上，所述镍网位于所述碳纸和所述绝缘压块之间，并且绝缘压块固定连接在所述绝缘外壳上。
优选地，所述催化层的催化活性物质为铂、铱和钌。
优选地，所述碳纸的其中一面设置有微孔层。
优选地，所述密封垫包括硅胶垫与聚四氟乙烯膜，所述硅胶垫位于所述绝缘外壳与所述聚四氟乙烯膜之间。
优选地，所述空气电极的制作过程如下：将催化剂、聚四氟乙烯乳液、全氟磺酸溶液与有机溶剂混合后经超声震荡制成均匀的浆料，将浆料通过气枪喷涂到全氟磺酸膜的一侧和碳纸的微孔层侧并且让这两个喷有浆料的侧面接触，再通过热压工艺粘结在一起，从而形成所述空气电极。
优选地，所述有机溶剂为乙醇。
优选地，所述电解液为稀硫酸。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明将传统铅酸电池正极的二氧化铅电极替换为空气电极，减小了铅酸电池的质量与体积，减小了正极过电位，增大了电流密度，提高了铅酸电池的比能量和比功率，增强了铅酸电池的稳定性，减少了铅的用量，降低了铅酸电池的环境影响。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中空气电极的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
参照图1、图2，一种铅空气电池，包括绝缘外壳1、电解液4、铅电极3、空气电极5、镍网6和绝缘压块2，其中，
绝缘外壳1整体呈长方体形状，其一端开口；
所述电解液4设置于所述绝缘外壳1内，优选地，电解液4选用稀硫酸；
所述铅电极3安装于所述绝缘外壳1内并且与所述绝缘外壳1内的电解液4接触，所述铅电极3上设置有接头，所述接头伸出所述绝缘外壳1并且所述接头与所述绝缘外壳1的接合处设置有用于防止电解液4漏出的密封胶；
所述空气电极5包括全氟磺酸膜9、催化层10和碳纸11，空气电极5设置在绝缘外壳1开口的那一侧，所述全氟磺酸膜9与所述绝缘外壳1之间设置有用于防止电解液4漏出的密封垫，并且所述全氟磺酸膜9与所述电解液4接触，所述催化层10设置于所述全氟磺酸膜9和所述碳纸11之间，所述碳纸11与外部大气接触；
所述绝缘压块2将所述镍网6和所述空气电极5压紧在所述密封垫上，所述镍网6位于所述碳纸11和所述绝缘压块2之间，以用于传导电流，并且绝缘压块2固定连接在所述绝缘外壳1上，绝缘压块2的中部设置有缺口，以便于碳纸11与外部大气接触。
进一步，所述催化层10的催化活性物质为铂、铱和钌。
进一步，所述碳纸11的其中一面设置有微孔层。
进一步，所述密封垫包括硅胶垫7与聚四氟乙烯膜8，所述硅胶垫7位于所述绝缘外壳1与所述聚四氟乙烯膜8之间。
进一步，所述空气电极5的制作过程如下：将催化剂、聚四氟乙烯乳液、全氟磺酸溶液与有机溶剂混合后经超声震荡制成均匀的浆料，将浆料通过气枪喷涂到全氟磺酸膜9的一侧和碳纸11的微孔层侧并且让这两个喷有浆料的侧面接触，再通过热压工艺粘结在一起，从而形成所述空气电极5。优选地，所述有机溶剂为乙醇。
本发明的所述铅电极3为符合行业标准的铅酸蓄电池用极板，铅酸蓄电池用极板的面积为6.25cm2，质量为8g，容量为0.4Ah，所述稀硫酸电解液4的浓度优选为4.9mol/L，所述催化层10的催化剂含量优选为1mg/cm2，空气电极5的有效面积为9cm2，质量为0.7g。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种铅空气电池，其特征在于，包括绝缘外壳、电解液、铅电极、空气电极、镍网和绝缘压块，其中，
所述电解液设置于所述绝缘外壳内；
所述铅电极安装于所述绝缘外壳内并且与所述绝缘外壳内的电解液接触，所述铅电极上设置有接头，所述接头伸出所述绝缘外壳并且所述接头与所述绝缘外壳的接合处设置有用于防止电解液漏出的密封胶；
所述空气电极包括全氟磺酸膜、催化层和碳纸，所述全氟磺酸膜与所述绝缘外壳之间设置有用于防止电解液漏出的密封垫，并且所述全氟磺酸膜与所述电解液接触，所述催化层设置于所述全氟磺酸膜和所述碳纸之间，所述碳纸与外部大气接触；
所述绝缘压块将所述镍网和所述空气电极压紧在所述密封垫上，所述镍网位于所述碳纸和所述绝缘压块之间，并且绝缘压块固定连接在所述绝缘外壳上。
2.根据权利要求1所述的一种铅空气电池，其特征在于，所述催化层的催化活性物质为铂、铱和钌。
3.根据权利要求1所述的一种铅空气电池，其特征在于，所述碳纸的其中一面设置有微孔层。
4.根据权利要求1所述的一种铅空气电池，其特征在于，所述密封垫包括硅胶垫与聚四氟乙烯膜，所述硅胶垫位于所述绝缘外壳与所述聚四氟乙烯膜之间。
5.根据权利要求1所述的一种铅空气电池，其特征在于，所述空气电极的制作过程如下：将催化剂、聚四氟乙烯乳液、全氟磺酸溶液与有机溶剂混合后经超声震荡制成均匀的浆料，将浆料通过气枪喷涂到全氟磺酸膜的一侧和碳纸的微孔层侧并且让这两个喷有浆料的侧面接触，再通过热压工艺粘结在一起，从而形成所述空气电极。
6.根据权利要求5所述的一种铅空气电池，其特征在于，所述有机溶剂为乙醇。
7.根据权利要求1所述的一种铅空气电池，其特征在于，所述电解液为稀硫酸。
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CN108963391A (zh) * 2018-07-23 2018-12-07 Cnus技术公司 一种金属空气电池

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