CN107359385A - 锌空气沾水电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种锌空气沾水电池及其制备方法，锌空气沾水电池包括：电池壳体以及至少一组电池堆叠栈，电池壳体包括内部设有容置空间的基壳和用于封闭基壳的壳盖，至少一组电池堆叠栈安装于基壳的容置空间内。每组电池堆叠栈包括依次叠置的隔网、空气正极以及锌负极，其中，锌负极包覆于吸水纸套内以与空气正极电绝缘，并且锌负极的涂层材料中以质量百分比计含有20～30％的强碱。本发明的制备工艺简单，沾水即可使用，提高了电池使用时放电一致性。
Description
技术领域
本发明涉及空气电池领域，尤其涉及一种锌空气电池及其制备方法。
背景技术
伴随着人们对消费的增加以及工业化进程的加快，全球对能源的需求日益加大，使不可再生能源的大量消耗，其储量急剧减少，环境污染与能源短缺的问题日益突出。研究和发展更为清洁高效的绿色能源已成为各个国家解决能源、环境、社会及经济问题重要手段。锌空气电池利用空气中的氧气作为正极电化学反应活性物质，使用金属锌作为负极电化学反应活性物质，具有能量密度高、资源丰富、反应活性物质绿色无污染等特点，被认为今后电能转换和大规模储存的首选技术之一。
锌空气电池主要由正极、负极和电解液组成，其中，正极通常由扩散层、集流体和催化层构成，负极通常采用锌粉、锌板或者泡沫锌等。目前，锌空气电池可应用于用于航标灯，也可用作铁路信号、公路信号、地震测量仪、导航机、通信机、战时医疗手术照明等，也可作为备用电源。锌空气电池除可用于步兵随身携带电源外，还可用作潜艇潜入水下的动力电源，代替目前所使用的铅酸蓄电池，以提高潜艇速度。
目前，所使用的锌空气电池大多以锌膏作为锌电极，其在制作过程中加入电解质溶液，电池在储存的过程中容易出现电解质溶液碳酸化、失水等诸多问题。或者以锌饼作为锌电极，在电池的使用时，加入电解液，但锌饼对电解液的吸收能力差，导致锌的反应不彻底，放电效率降低。
文献《碳单载催化剂在锌空气电池中的应用研究》(刘宇，《兰州大学》，2013)中提到锌膏的制备方法，先取10g精研锌粉，再称取聚丙烯酸钠0.1g，混合之后加入适量6mol/LKOH溶液，密封搅拌3小时使其成糊状液体。锌膏使用时需要定量注入锌膏槽中，操作过程繁琐以及对人员的技术要求较高。
如中国专利申请第201110332470.4号公开的一种锌空气电池用锌电极的制备方法，其锌电极由碱性电池用活性锌粉经干压成型，真空干燥处理后获得，具体包括如下步骤：1)将锌粉与缓蚀剂、粘结剂按质量比为100∶(0.5～1.0)∶(2～10)的比例混合分散均匀后形成锌粉混合物；2)将锌粉混合物倒入铺有导电集流体的模具中，在5～15MPa的压力下压制成具有模具形状的锌电极；3)将具有模具形状的锌电极放入真空干燥箱中，在50～200℃的温度下加热30～240分钟，使锌电极中的粘结剂固化粘结，获得所需锌电极。其中，锌电极由碱性电池用活性锌粉、缓蚀剂和粘结剂经干压成型，真空干燥处理后获得，使用该锌电极的锌空气电池能够在贮存和使用过程中不会出现失水吸潮、爬液漏碱和电解液碳酸化等问题，制备工艺简单。然而，该专利申请锌空气电池在使用时需要加入一定量的碱性电解液，造成电池在使用时的繁琐以及携带碱性电解液的不便。
又如中国专利申请第201410410079.5号公开的一种锌空气电池用锌电极及其制备方法，包括聚丙烯酸钠溶液与锌颗粒混合制成的混合物构成的锌饼，锌饼内均匀设置有海绵颗粒；通过制备聚丙烯酸钠溶液、制备海绵颗粒、制备成型模具，在成型模具的底部铺一层电池用隔膜纸；将聚丙烯酸钠溶液、制备海绵颗粒倒入成型模具中至体积的1/2～2/3，然后平铺放置编织网，再倒入混合溶液至填满成型模具；干燥处理即可制得锌电极。其中，通过制备聚丙烯酸钠溶液、制备海绵颗粒、制备成型模具，在成型模具的底部铺一层电池用隔膜纸，将聚丙烯酸钠溶液、制备海绵颗粒倒入成型模具，然后平铺放置编织网，再倒入混合溶液至填满成型模具，干燥处理后制得锌电极。其在制备工艺上加入碎海绵有助于电解液的吸收，不易结块、不易碎。然而，该专利申请的锌空气电池的锌饼整体所占用的空间大，使用锌电极时需要加入一定量的碱性电解液，其电解液不易携带。
再如中国专利申请第201210431841.9号公开的一种锌空气电池负极及其制备方法，包括锌极板，所述的锌极板分为三层，上下层均为锌粉层，中间层为集流体，制备方法包括制备无汞锌粉、制备下层锌粉层、制备中间集流体、制备上层锌粉层以及真空干燥等。其中，制备无汞锌粉，需加入含有聚乙烯醇的纯净水。其解决了电池在贮存时电解液与电池负极之间的接触，同时在使用时不用一一打开电池上盖、不用再次定量加注，减少了电池使用时的麻烦。然而，该专利申请的锌空气电池负极在使用时仍需添加一定量的电解液。
因此，提供一种制备工艺简单，沾水即可使用、提高了电池使用时放电一致性、适合小电流放电、易贮存的锌空气电池及其制备方法，是促进锌空气电池的工业化进程需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种锌空气沾水电池及其制备方法，该锌空气电池能够在贮存和使用过程中不会出现失水、需要添加碱性电解液、电解液不足导致锌的反应不彻底，放电效率低等问题，只需要在使用的过程中沾水就能使用，其操作过程简单易控，可操作性强。
根据本发明的一个方面，提供一种锌空气沾水电池，包括：电池壳体以及至少一组电池堆叠栈，电池壳体包括内部设有容置空间的基壳和用于封闭基壳的壳盖，至少一组电池堆叠栈安装于基壳的容置空间内。每组电池堆叠栈包括依次叠置的隔网、空气正极以及锌负极，其中，锌负极包覆于吸水纸套内以与空气正极电绝缘，并且锌负极的涂层材料中以质量百分比计含有20～30％的强碱。
优选地，基壳内部的容置空间放置有至少二组电池堆叠栈。
可选择地，电池堆叠栈进一步包括与空气正极连接的正极导电片、与锌负极连接的负极导电片。
其中，当设有多组电池堆叠栈时，正极导电片的一端与最上一组电池堆叠栈的空气正极电连接且另一端延伸至电池壳体外部，负极导电片的一端与最后一组电池堆叠栈的锌负极的导线电连接且另一端延伸至电池壳体外部。
可选择地，锌负极的涂层材料按质量份数计包括10:4～5:4～5的锌粉、粘结剂及强碱。
可选择地，基壳邻近壳盖的一端的内侧壁上设有至少二个扣槽，壳盖上设有与扣槽相匹配的至少二个卡钩，通过卡钩对应卡合于卡槽内以将壳盖连接于基壳。可选择地，可采用其它方式将壳盖连接于基壳，比如通过螺钉连接。
可选择地，壳盖上设有若干通气孔、基壳与壳盖对应面上设有若干通气孔，使得电池的正极、锌负极、隔网与空气充分接触加速反应进行。优选地，基壳的侧面均匀设置有若干通气孔。
根据本发明的另一个方面，提供一种锌空气沾水电池的制备方法，包括以下步骤：(1)准备锌粉、粘结剂以及强碱；(2)将强碱研磨成粉末状，将强碱粉末与锌粉、粘结剂在密闭条件下混合均匀作为负极涂层材料备用；(3)铺设厚度均匀的负极涂层材料作为第一负极层，将带有导线的集流体放置于第一负极层上，在集流体上铺设厚度均匀的负极涂层材料作为第二负极层，在50～60摄氏度条件下热加压，保压时间设定为10～30分钟，热加压至粘结剂固化成型得到锌负极；(4)将隔网、空气正极、以及包覆于吸水纸套内的锌负极依次叠置获得至少一组电池堆叠栈；以及(5)将至少一组电池堆叠栈装入电池壳体，得到锌空气沾水电池。
可选择地，在步骤(4)中，获得至少二组电池堆叠栈，将其中一组电池堆叠栈的空气正极与上一组电池堆叠栈的锌负极的导线通过焊接连接后装入电池壳体内。
可选择地，粘结剂为羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素中的一种或二种，比如粘结剂选择为羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素各含一半。
可选择地，粘结剂可以为其它易溶于水的粘结剂中的一种或多种。
可选择地，强碱为氢氧化钾或氢氧化钠。
可选择地，吸水纸为纤维和/或棉质材料制成。
可选择地，步骤(3)中的集流体为泡沫镍或镀镍钢网。
可选择地，负极涂层材料按质量份数计包括10:4～5:4～5的锌粉、粘结剂及强碱。
可选择地，在步骤(4)中的其中一组电池堆叠栈的空气正极与上一组电池堆叠栈的锌负极的导线焊接处采用热缩套管固定。
可选择地，电池组装完成后采用真空包装。
本发明的有益效果是：(1)、根据本发明制备的锌空气沾水电池沾水溶液即可使用，避免需要使用时注入定量的碱性电解液，减少了使用电池的繁琐，提高了电池在使用时放电的一致性，适合小电流放电，且锌空气电池在贮存和使用过程中不会出现吸水潮湿、漏液爬碱等问题；(2)、锌负极采用锌粉热压制成，避免了传统锌电池采用锌板做负极充放电反应导致锌板的强度和导电性能下降的问题；(3)、采用吸水纸套住锌负极，保证电池具有超强的吸水性，同时保证电解液充足，并避免电池正负极接触造成短路；(4)、锌负极将碱性粉末与粘结剂、锌粉压制在集流体上，使电池在使用时直接沾水就可使用，保证了电解液的充足，使锌粉的反应更为彻底；(5)、电池壳体的侧面是多孔的，使电极、隔膜与空气能充分接触，利于反应进行。
附图说明
图1为本发明的锌空气沾水电池的构造示意图。
图2为本发明的锌空气沾水电池的电池堆叠栈的结构示意图。
图3为本发明实施例1中制备锌空气沾水电池的200mA恒流放电曲线图。
图4为本发明实施例2中制备锌空气沾水电池的200mA恒流放电曲线图。
图5为本发明实施例3中制备锌空气沾水电池的200mA恒流放电曲线图。
图6为本发明实施例4中制备锌空气沾水电池的200mA恒流放电曲线图。
图7为本发明实施例5中制备锌空气沾水电池的200mA恒流放电曲线图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明的一种非限制性实施方式，提供了一种锌空气沾水电池的制备方法，具体包括以下步骤。
准备锌粉、羧甲基纤维素以及氢氧化钠。
将氢氧化钠研磨成粉末状，将按质量份数计2:1:1的锌粉、羧甲基纤维素剂、氢氧化钠粉末在密闭条件下混合均匀作为负极涂层材料内备用。
铺设厚度均匀的负极涂层材料作为第一负极层，将泡沫镍制得的集流体连接导线后放置于第一负极层上，在集流体上铺设厚度均匀的负极涂层材料作为第二负极层，在约55℃条件下热加压，保压时间设定为30分钟，热加压至羧甲基纤维素剂固化成型得到锌负极。
用棉吸水纸套套住锌负极，将隔网、空气正极、以及包覆于吸水纸套内的锌负极依次叠置获得一组电池堆叠栈，在该非限制性实施方式中，共采用五组电池堆叠栈。
将下面一组电池堆叠栈的空气正极与上一组电池堆叠栈的锌负极的导线通过焊接连接，并采用热缩套管固定下面一组空气正极与上一组电池堆叠栈的锌负极的导线焊接处。
将连接好的五组电池堆叠栈装入电池壳体，真空封装。
请参照图1、图2，根据该非限制性实施方式得到的锌空气沾水电池包括：电池壳体以及五组电池堆叠栈300，电池壳体包括内部设有容置空间(未标号)的基壳130和用于封闭基壳130的壳盖150，五组电池堆叠栈300安装于基壳130的容置空间内。壳盖150上设有若干通气孔180，基壳130与壳盖150对应面上也设有若干通气孔180。
基壳130与壳盖150的连接端设有扣槽140，壳盖150设有与基壳130的扣槽140匹配的卡钩160，通过卡钩160对应卡合于卡槽140内以将壳盖连接于基壳。
每组电池堆叠栈300包括依次叠置的隔网310、空气正极320、锌负极350。其中，锌负极350包覆于吸水纸套340内以与空气正极320电绝缘。将其中一组电池堆叠栈的空气正极与上一组电池堆叠栈的锌负极的导线通过焊接连接以获得串联电池。
进一步包括正极导电片330和负极导电片360。正极导电片330的一端与最上一组电池堆叠栈的空气正极320电连接且另一端延伸至电池壳体外部，负极导电片360的一端与最后一组电池堆叠栈的锌负极350的导线电连接且另一端延伸至电池壳体外部。
下面结合具体实施例对本发明作出进一步详细阐述，但实施例不应理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1
称取10g锌粉，4g羧甲基纤维素钠，4g氢氧化钾。并将氢氧化钾研磨成粉末状。将称量完毕的物质在密闭的搅拌器内充分搅拌均匀，得到混合后的均匀粉末；在模具中倒入一定量混合后的粉末，然后放入带导线的集流体，接着在集流体上再倒入一定量混合后的粉末，热加压并保压一定时间，热加压的温度设定为50℃，保压时间设定为20min，使粘结剂固化成型，即可得到锌负极。先将锌负极用吸水纸套住，依次将正极、负极、隔网相叠，并将负极的导线与正极焊接在一起，用热缩套管将其固定，组装进入电池壳体即可得到电池单体。完成上述步骤后，将电池沾水后，接入电子负载仪，以200mA电流进行恒流放电测试。
如图3所示，锌空气电池的开始工作电压为1.68V，电池的放电容量为2000mAh，平均电压为1.075V。
实施例2
称取10g锌粉，5g羧甲基纤维素钠，5g氢氧化钾。并将氢氧化钾研磨成粉末状。将称量完毕的物质在密闭的搅拌器内充分搅拌均匀，得到混合后的均匀粉末。在模具中倒入一定量混合后的粉末，然后放入带导线的集流体，接着在集流体上再倒入一定量混合后的粉末，热加压并保压一定时间，热加压的温度设定为60℃，保压时间设定为10min，使粘结剂固化成型，即可得到锌负极。先将锌负极用吸水纸套住，依次将正极、负极、隔网相叠，并将负极的导线与正极焊接在一起，用热缩套管将其固定，组装进入电池壳体即可得到电池单体。完成上述步骤后，将电池沾水后，接入电子负载仪，以200mA电流进行恒流放电测试。
如图4所示，锌空气电池的开始工作电压为1.68V，电池的放电容量为2600mAh，平均电压为1.073V。
实施例3
称取10g锌粉，4g羧甲基纤维素钠，5g氢氧化钾。并将氢氧化钾研磨成粉末状；将称量完毕的物质在密闭的搅拌器内充分搅拌均匀，得到混合后的均匀粉末。在模具中倒入一定量混合后的粉末，然后放入带导线的集流体，接着在集流体上再倒入一定量混合后的粉末，热加压并保压一定时间，热加压的温度设定为55℃，保压时间设定为15min，使粘结剂固化成型，即可得到锌负极。先将锌负极用吸水纸套住，依次将正极、负极、隔网相叠，并将负极的导线与正极焊接在一起，用热缩套管将其固定，组装进入电池壳体即可得到电池单体。完成上述步骤后，将电池沾水后，接入电子负载仪，以200mA电流进行恒流放电测试。
如图5所示，锌空气电池的开始工作电压为1.64V，电池的放电容量为2584mAh，平均电压为1.003V。
实施例4
称取25g锌粉、10g羧甲基纤维素钠、12.5g氢氧化钾。并将氢氧化钾研磨成粉末状。将称量完毕的物质在密闭的搅拌器内充分搅拌均匀，得到混合后的均匀粉末；在模具中倒入一定量混合后的粉末，然后放入带导线的集流体，接着在集流体上再倒入一定量混合后的粉末，热加压并保压一定时间，热加压的温度设定为50℃，保压时间设定为10min，使粘结剂固化成型，制得3个锌负极。先将锌负极用吸水纸套住，依次将正极、负极、隔网相叠，并将正负极导线依次相连，用热缩套管将其固定，即可得到3个单体电池的串联电池，组装入电池壳体。完成上述步骤后，将电池沾水后，接入电子负载仪，以200mA电流进行恒流放电测试。
如图6所示，锌空气电池的开始工作电压为4.72V，电池的放电容量为2500mAh，平均电压为2.914V。
实施例5
称取25g锌粉、12.5g羧甲基纤维素钠、12.5g氢氧化钾。并将氢氧化钾研磨成粉末状；将称量完毕的物质在密闭的搅拌器内充分搅拌均匀，得到混合后的均匀粉末。在模具中倒入一定量混合后的粉末，然后放入带导线的集流体，接着在集流体上再倒入一定量混合后的粉末，热加压并保压一定时间，热加压的温度设定为55℃，保压时间设定为10min，使粘结剂固化成型，制得3个锌负极。先将锌负极用吸水纸套住，依次将正极、负极、隔网相叠，将正负极的导线依次相连，用热缩套管将其固定，即可得到3个单体电池的串联电池，组装入电池壳体。完成上述步骤后，将电池沾水后，接入电子负载仪，以200mA电流进行恒流放电测试。
如图7所示，锌空气电池的开始工作电压为4.52V，电池的放电容量为2566mAh，平均电压为2.99V。
尽管在此已详细描述本发明的优选实施方式，但要理解的是本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体结构和步骤，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。此外，本发明中的温度、压力或时间等参数可以根据具体使用条件在本发明所公开的范围内适当选取。
Claims (10)
1.一种锌空气沾水电池，包括：电池壳体以及至少一组电池堆叠栈，所述电池壳体包括内部设有容置空间的基壳和用于封闭所述基壳的壳盖，所述至少一组电池堆叠栈安装于所述基壳的所述容置空间内，其特征在于，每组所述电池堆叠栈包括依次叠置的隔网、空气正极以及锌负极，其中，所述锌负极包覆于吸水纸套内以与所述空气正极电绝缘，并且所述锌负极的涂层材料中以质量百分比计含有20～30％的强碱。
2.如权利要求1所述的锌空气沾水电池，其特征在于，所述电池堆叠栈进一步包括与所述空气正极连接的正极导电片、与所述锌负极连接的负极导电片。
3.如权利要求1所述的锌空气沾水电池，其特征在于，所述锌负极的涂层材料按质量份数计包括10:4～5:4～5的锌粉、粘结剂及强碱。
4.如权利要求1～3中任一项所述的锌空气沾水电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)准备锌粉、粘结剂以及强碱；
(2)将强碱研磨成粉末状，将强碱粉末与锌粉、粘结剂在密闭条件下混合均匀作为负极涂层材料备用；
(3)铺设厚度均匀的负极涂层材料作为第一负极层，将带有导线的集流体放置于所述第一负极层上，在所述集流体上铺设厚度均匀的负极涂层材料作为第二负极层，在50～60摄氏度条件下热加压，保压时间设定为10～30分钟，热加压至粘结剂固化成型得到锌负极；
(4)将隔网、空气正极、以及包覆于吸水纸套内的锌负极依次叠置获得至少一组电池堆叠栈；以及
(5)将所述至少一组电池堆叠栈装入电池壳体，得到所述锌空气沾水电池。
5.如权利要求4所述的锌空气沾水电池的制备方法，其特征在于，在步骤(4)中，获得至少二组电池堆叠栈，将其中一组电池堆叠栈的空气正极与上一组电池堆叠栈的锌负极的导线通过焊接连接后装入所述电池壳体内。
6.如权利要求4所述的锌空气沾水电池的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素中的一种或二种。
7.如权利要求4所述的锌空气沾水电池的制备方法，其特征在于，所述强碱为氢氧化钾或氢氧化钠。
8.如权利要求4所述的锌空气沾水电池的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的所述集流体为泡沫镍或镀镍钢网。
9.如权利要求4或5所述的锌空气沾水电池的制备方法，其特征在于，所述负极涂层材料按质量份数计包括10:4～5:4～5的锌粉、粘结剂及强碱。
10.如权利要求5所述的锌空气沾水电池的制备方法，其特征在于，在步骤(4)中的其中一组电池堆叠栈的空气正极与上一组电池堆叠栈的锌负极的导线焊接处采用热缩套管固定。
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|---|---|---|---|---|
| CN108172703A (zh) * | 2017-12-17 | 2018-06-15 | 合肥伏雷科技有限公司 | 一种锌空电池充电宝 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100173206A1 (en) * | 2009-01-05 | 2010-07-08 | High Tech Battery Inc. | Packaging structure of low-pressure molded fuel cell |
| CN102509774A (zh) * | 2011-10-27 | 2012-06-20 | 北京中航长力能源科技有限公司 | 一种锌空气电池用锌电极的制备方法 |
| CN103700907A (zh) * | 2014-01-15 | 2014-04-02 | 湖南桑顿新能源有限公司 | 一种锌金属空气电池的制备方法 |
| CN106329031A (zh) * | 2015-07-03 | 2017-01-11 | 中国第汽车股份有限公司 | 采用锌膏的锌空气电池的阳极及其制作方法 |
| CN106684392A (zh) * | 2016-11-21 | 2017-05-17 | 深圳海能动力控股有限公司 | 阴极空气电极、水发电金属空气电池及制备方法 |
| CN207116645U (zh) * | 2017-05-23 | 2018-03-16 | 惠州海能新材料科技有限公司 | 锌空气沾水电池 |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100173206A1 (en) * | 2009-01-05 | 2010-07-08 | High Tech Battery Inc. | Packaging structure of low-pressure molded fuel cell |
| CN102509774A (zh) * | 2011-10-27 | 2012-06-20 | 北京中航长力能源科技有限公司 | 一种锌空气电池用锌电极的制备方法 |
| CN103700907A (zh) * | 2014-01-15 | 2014-04-02 | 湖南桑顿新能源有限公司 | 一种锌金属空气电池的制备方法 |
| CN106329031A (zh) * | 2015-07-03 | 2017-01-11 | 中国第汽车股份有限公司 | 采用锌膏的锌空气电池的阳极及其制作方法 |
| CN106684392A (zh) * | 2016-11-21 | 2017-05-17 | 深圳海能动力控股有限公司 | 阴极空气电极、水发电金属空气电池及制备方法 |
| CN207116645U (zh) * | 2017-05-23 | 2018-03-16 | 惠州海能新材料科技有限公司 | 锌空气沾水电池 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108172703A (zh) * | 2017-12-17 | 2018-06-15 | 合肥伏雷科技有限公司 | 一种锌空电池充电宝 |
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