CN106887648B - 一种锌/空气电池组 - Google Patents

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Abstract

一种锌/空气电池组，包括N节依次层状堆叠的平板状单体电池，单体电池包括单体电池壳体、空气阴极、锌阳极以及空气阴极和锌阳极之间的电解液腔，N为≥2的整数，N节单体电池间的电解液腔通过一注液连通器串联连通，每个连通器分流道上均设有与一个单体电池的电解液腔相连通的连通器流道口，连通器流道口从电解液腔的下方伸入到电解液腔内；锌阳极外包覆有隔膜袋或于锌阳极的电解液腔一侧设有隔膜层。与现有技术相比，本发明方便电池阳极的二次更换；单电池间的连通器流道不易堵塞，不影响电池二次使用；隔膜袋上涂覆的阻水性胶对电解质无污染，不影响电池组放电性能同时电池组循环使用寿命长；该处理方法工艺简单，易于实现，成本极低。

Description

一种锌/空气电池组
技术领域
本发明涉及一种锌/空气电池组，具体地说是一种具有连通器结构的机械再充式锌/空气电池组。
背景技术
机械再充式锌/空气电池组是通过更换锌阳极和电解液来实现二次充电，其中锌阳极一般是锌粉及添加剂按一定比例混合压制而成的锌膏，锌膏外面套有隔膜袋，锌阳极放入单电池电解液腔后加注电解液电池进入工作状态。机械再充式锌/空气电池组通常采用多个单体电池串联连接。
专利号为CN2764000Y的中国专利提供了一种机械插块式锌/空气电池，其各单电池的腔体是相互独立的，此种结构导致注液时需要依次对单电池注液，排液时需要将电池组倒置，电解液才会排出，存在操作不便和氢氧化钾易泄露等缺陷。为实现电解液的快速加注和排出，各单体电池间通过连通器相连，统一进行注排液，且通过延长单电池间的连通流道来减小因其产生的短路电流。但具有连通器结构的机械再充式锌/空气电池在工作数小时后，连通器流道内会产生ZnO沉淀物堵塞连通器，使锌/空气电池无法排液和注液，无法实现二次使用。
发明内容
本发明针对上述锌/空气电池在工作过程中注液连通器流道的堵塞问题，发明一种锌/空气电池组。解决了锌/空气电池因ZnO沉淀物生成而堵塞注液连通器的问题，使上述锌/空气电池可以连续多次使用，提高循环使用寿命。
一种锌/空气电池组，包括N节依次层状堆叠的平板状单体电池，所述单体电池包括单体电池壳体、空气阴极、锌阳极以及空气阴极和锌阳极之间的电解液腔，N为≥2的整数，所述N节单体电池间的电解液腔通过一注液连通器串联连通，注液连通器串联连通包括与电解液储罐相连的连通器主流道，于连通器主流道上设有N个连通器分流道，每个连通器分流道上均设有与一个单体电池的电解液腔相连通的连通器流道口，连通器流道口从电解液腔的下方伸入到电解液腔内，使得所述注液连通器与单体电池电解液腔间形成电解液连通口；所述锌阳极外包覆有隔膜袋或于锌阳极的电解液腔一侧设有隔膜层；所述隔膜袋或隔膜层具有使水分子和电解质离子通过的多孔结构；于电解液连通口上方的隔膜袋或隔膜层的内和/或外表面涂覆有阻水性胶层，或于所述隔膜袋或隔膜层的内和/或外表面与所述电解液连通口接触区域涂覆有阻水性胶层。
所述阻水性胶为与所述隔膜袋材料具有良好粘接性的粘结剂。
所述阻水性胶的涂覆面积为所述电解液连通口面积的1倍以上。
所述阻水性胶为ABS塑料与有机溶剂的混合物，所述有机溶剂为丙酮、丁酮、甲苯、二氯乙烷、三氯乙烷、二氯甲苯、乙酸乙酯中的一种或两种以上；所述ABS塑料于所述阻水性胶膜中的质量百分含量为10％～80％。
所述阻水性胶为聚苯乙烯塑料与有机溶剂的混合物，所述有机溶剂为甲苯、二氯甲烷、氯仿的一种或两种以上；所述聚苯乙烯塑料于所述阻水性胶膜中的质量百分含量为10％～50％。
所述阻水性胶为环氧树脂AB胶。
所述隔膜袋或隔膜层材料为聚乙烯和聚丙烯的复合纤维。
所述隔膜袋或隔膜层的孔隙率为40％，孔径在0.1-5微米之间。
与现有技术相比，本发明具有锌/空气电池组中具有以下优点：
(1)各单电池之间连通，可以统一进行注液和排液，方便电池阳极的二次更换；
(2)单电池间的连通器流道不易堵塞，不影响电池的二次使用；
(3)隔膜袋上涂覆的阻水性胶对电解质无污染，不影响电池组放电性能同时电池组循环使用寿命长；
(4)处理方法工艺简单，易于实现，成本极低。
附图说明
图1具有连通器结构锌空气电池组示意图；
图2锌阳极膈膜袋与连通器流道口示意图；
图中1-单体电池，2-连通器主流道，3-连通器分流道，4-连通器流道口，5-锌阳极，6-隔膜袋，7-隔膜袋涂胶区域。
具体实施方式
实施例1
一种锌/空气电池组，包括24节依次堆叠的平板状单体电池，单体电池包括单体电池壳体、空气阴极、锌阳极以及空气阴极和锌阳极之间的电解液腔，单体电池间的电解液腔通过一注液连通器串联连通，连通器流道口的直径为5mm，锌阳极为锌粉和粘结剂混合后压制而成的锌膏电极，锌阳极外包覆有隔膜袋，膈膜袋的尺寸为160mm*120mm*3mm，隔膜袋与电解液连通口接触区域的外表面涂覆有阻水性胶，阻水性胶的成分为丙酮60％，二氯乙烷10％，ABS含量30％，按比例取上述物质，搅拌至混合均匀，涂覆在隔膜袋与电解液连通口接触区域的外表面凝固24h，涂覆面积为图2中直角边长均为10mm的三角棱柱的各个面。
所述锌/空气电池工作前，通过注液连通器注入浓度为7mol/L的氢氧化钾溶液，工作8h以上后，连通器流道口无析出物，单电池电解液腔内的电解液在2min内顺利排出。
实施例2
所述实施例1中阻水性胶的成分为甲苯50％，二氯甲烷10％，聚苯乙烯40％，按比例取上述物质，搅拌至混合均匀，涂覆在隔膜袋与电解液连通口接触区域的外表面凝固24h，涂覆面积为图2中直角边长均为10mm的三角棱柱的各个面。
实施例3
所述实施例1中阻水性胶采用商业化的环氧树脂AB胶，混合均匀后涂覆在隔膜袋与电解液连通口接触区域的外表面凝固24h，涂覆面积为图2中直角边长均为10mm的三角棱柱的各个面。
对比例1
一种锌/空气电池组，包括24节依次堆叠的平板状单体电池，单体电池包括单体电池壳体、空气阴极、锌阳极以及空气阴极和锌阳极之间的电解液腔，单体电池间的电解液腔通过一注液连通器串联连通，连通器流道口的直径为5mm，锌阳极为锌粉和粘结剂混合后压制而成的锌膏电极，锌阳极外包覆有隔膜袋。
所述锌/空气电池工作前，通过注液连通器注入7mol/L的氢氧化钾溶液，工作8h以上后，连通器流道口出现灰色ZnO析出物，连通器分流道堵塞，单电池电解液腔内的电解液无法顺利排出。

Claims (8)

1.一种锌/空气电池组，包括N节依次层状堆叠的平板状单体电池，所述单体电池包括单体电池壳体、空气阴极、锌阳极以及空气阴极和锌阳极之间的电解液腔，N为≥2的整数，其特征在于：所述N节单体电池间的电解液腔通过一注液连通器串联连通，注液连通器包括与电解液储罐相连的连通器主流道，于连通器主流道上设有N个连通器分流道，每个连通器分流道上均设有与一个单体电池的电解液腔相连通的连通器流道口，连通器流道口从电解液腔的下方伸入到电解液腔内，使得所述注液连通器与单体电池电解液腔间形成电解液连通口；所述锌阳极外包覆有隔膜袋或于锌阳极的电解液腔一侧设有隔膜层；所述隔膜袋或隔膜层具有使水分子和电解质离子通过的多孔结构；于电解液连通口上方的隔膜袋或隔膜层的内和/或外表面涂覆有阻水性胶层，或于所述隔膜袋或隔膜层的内和/或外表面与所述电解液连通口接触区域涂覆有阻水性胶层；
阻水性胶对电解质无污染。
2.如权利要求1所述锌/空气电池组，其特征在于：所述阻水性胶为与所述隔膜袋材料具有良好粘接性的粘结剂。
3.如权利要求1所述锌/空气电池组，其特征在于：所述阻水性胶的涂覆面积为所述电解液连通口面积的1倍以上。
4.如权利要求1-3任一所述锌/空气电池组，其特征在于：所述阻水性胶为ABS塑料与有机溶剂的混合物，所述有机溶剂为丙酮、丁酮、甲苯、二氯乙烷、三氯乙烷、二氯甲苯、乙酸乙酯中的一种或两种以上；所述ABS塑料于所述阻水性胶中的质量百分含量为10%~80%。
5.如权利要求1-3任一所述锌/空气电池组，其特征在于：所述阻水性胶为聚苯乙烯塑料与有机溶剂的混合物，所述有机溶剂为甲苯、二氯甲烷、氯仿的一种或两种以上；所述聚苯乙烯塑料于所述阻水性胶中的质量百分含量为10%~50%。
6.如权利要求1-3任一所述锌/空气电池组，其特征在于：所述阻水性胶为环氧树脂AB胶。
7.如权利要求1或2所述锌/空气电池组，其特征在于：所述隔膜袋或隔膜层材料为聚乙烯和聚丙烯的复合纤维。
8.如权利要求1或2所述锌/空气电池组，其特征在于：所述隔膜袋或隔膜层的孔隙率为40%，孔径在0.1-5微米之间。
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