CN107946701A - 一种锌空气电池及封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电池技术领域，具体涉及一种锌空气电池及封装方法；本发明包括正极、负极和隔离正负极的隔膜，外壳由前盖和带有通气孔的后盖组成；内壳设置在正极两面的四周边，所述前后盖的四周与正极两侧的内壳熔融为一体；本发明不仅操作简便、便于热熔、焊接，且密封强度高。
Description
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体涉及一种锌空气电池及封装方法。
背景技术
随着科技发展，由于锌空气电池的负极（锌电极）位于电池内部，正极（空气电极）紧接电池外壳内侧，而且正极活性物质是来自空气中的氧气，所以空气电极占据电池的空间非常小，因此，在相同的体积和重量下，锌空气电池内可以装填更多的负极反应物质，从而与传统电池相比，它不仅具有更高的容量，而且与其它传统电池相比，具有比能量高、放电曲线平稳（放电的时候，正极只是发生氧气的还原而空气电极本身不发生变化，负极则是锌被氧化而损耗。锌电极电压平稳，所以放电时电池电压变化小，在1.3V左右出现一个较长时间的放电平台）、自放电少，储存寿命好（在储存时电池的入气孔是密封的，空气电极与外界隔绝，只要阻隔空气进入锌空气电池即可使锌空气电池的电化学反应无法进行，从而电池容量损失小，容量年损失小于2%。）、生产成本低、价格低廉（正极活性物质是空气中的氧气，无须花钱购买而且取之不尽。负极活性物质锌来源丰富、价格便宜）。环保无污染（锌空气电池摒弃了传统电池中的铅、汞、镉等有毒物质，解决了传统电池的污染问题。而且电池使用后的主要反应产物是氧化锌，可以方便的回收利用）等优点。
但是尽管锌空气电池有许多优点，但由于一些因素，而制约了它的发展。其中，由于锌空气电池放电时需要源源不断的来自空气中的氧气进入电池，所以电池不是完全密封的，电池外壳留有一个或多个空气孔，也就是说电池内部与外部是相通的，因而合适的封装是一个有待改进的问题，如果空气电极，特别是防水透气膜做的不好的话，电池就很容易发生爬碱漏液、电解液蒸发而干涸、或者由于吸潮而使电解液变稀，外界的CO2也会进入电池内部而使电解液碳酸盐化。这都会严重影响到锌空气电池的性能和质量。现有锌空气电池技术，为保证导电液体不外流，锌空气电池封装外壳通常采用框架结构；锌空气电池在生产过程中，现将外壳根据尺寸要求定型，然后用胶水固定正极片，从而完成锌空气电池外包装。这种锌空气电池外包装，由于框架及胶水操作的局限性，和复杂性，不便于产业化，且密封性能较差。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的之一在于提供一种不仅比能量高、放电曲线平稳、储存寿命好、生产成本低、环保无污染，而且密封性好的锌空气电池。
本发明的目的之二是提供了所述锌空气电池的封装方法，该封装方法不仅使得到的电池密封性好，而且工艺简单，易于产业化。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种锌空气电池，包括正极、负极和隔膜，所述正极由正极体和固定在正极体上的正极耳组成；还包括内壳和能与所述内壳熔融的外壳，所述外壳由前盖和带有通气孔的后盖组成；所述内壳设置在正极体两面的四周边，所述前后盖的四周与正极两侧的内壳熔融为一体。
较佳地，所述的内壳与外壳之间还设有热封绝缘层；该热封绝缘层除了进一步密封正极内的电极材料外，能更好的将内外壳熔合为一体，提高密封强度。
较佳地，所述隔膜为无尘隔膜纸，该无尘隔膜纸不仅能吸液、导电而且隔开正负极，防止短路。
较佳地，所述外壳厚度为0.3-0.7mm；该厚度在保证很好热熔密封的前提下，尽量将电池超薄化。
较佳地，所述内壳和外壳为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或AB塑料中的一种。这些材料不仅价格便宜、操作简便，而且便于热熔，尤其是密封强度高；其中，内壳和外壳可以为同一种材质，也可以为不同的材质。可以根据材质选择是否设置热封绝缘层。优选内壳和外壳同时都为聚丙烯，共聚型的更好。聚丙烯是一种半结晶的热塑性塑料。具有较高的耐冲击性、机械性质强韧，和优良的抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀。
所述锌空气电池的封装方法：
先在的正极体的两面四周边固定贴设条状塑胶层，所述条状塑胶层在正极体上形成内壳，再在内壳层表面覆上所述无尘隔膜纸；接着依次将前盖、负极片、负极材料、无尘隔膜纸、带有内壳的正极和后盖叠加一起进行熔融焊接；封装完毕。
较佳地，所述熔融焊接同时进行超声波焊接。
较佳地，所述熔融的压力为0.2-0.4MPa，温度为150-250℃。
较佳地，所述超声波的电流为50-200A，脉宽为1.0-2.5ms，频率为20-100Hz。
本发明包括正极、负极和隔离正负极的隔膜，外壳由前盖和带有通气孔的后盖组成；内壳设置在正极两面的四周边，前后盖的四周与正极两侧的内壳通过一定条件下的热熔超声处理后熔融为一体；本发明不仅操作简便、便于热熔、焊接，成本低廉，能大批量产业化生产；且密封强度高，对比现有12N封装强度，本发明的封装强度可达18-20N，大大提高了电池的封装密闭性。大大改善了锌空气电池因漏液、电解液蒸发、或者吸潮，外界的CO2也会进入电池内部而使电解液碳酸盐化等密封强度不够带来的严重影响到锌空气电池的性能和质量问题；从而为进一步实现产业化提供质量保证。
附图说明
图1为本发明锌空气电池的结构示意图；
图2为本发明锌空气电池A-A处熔融前的结构示意图；
图3为本发明锌空气电池A-A处熔融后的结构示意图；
图4位本发明锌空气电池的分解示意图。
具体的实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，以助于本领域技术人员理解本发明。
实施例1
一种锌空气电池，见图1、2、3和4，包括正极2、负极1和隔离正负极的无尘隔膜纸3、内壳4、外壳5。
其中，内壳4由聚丙烯条组成。
外壳5，为厚度为0.3-0.7mm的聚丙烯，外壳5由前盖52和带有通气孔510的后盖51组成，后盖51可以是图中的田字型，也可以是条状或多孔网状等其它形状。
正极2包括正极材料21和固定于正极材料21上并伸出外壳的正极耳211组成，将聚丙烯切割为条状，分别在正极体两面的四周边贴设，正极体两面的四周边贴设的聚丙烯（41,42）构成所述内壳4。
负极1包括负极材料12和负极片11，负极片11由金属箔和负极耳111组成，负极耳111一端固定在金属箔上，另一端伸出外壳。
所述锌空气电池的封装方法：
先在的正极体的两面四周边固定贴设条状塑胶层，所述条状聚丙烯层在正极体上形成内壳，再在内壳层表面覆上所述无尘隔膜纸；接着依次将前盖、负极片、负极材料、无尘隔膜纸、带有聚丙烯内壳的正极和后盖叠加一起放入机器内进行熔融（压力为0.3MPa，温度为200℃）同时进行超声波焊接（电流为120A，脉宽为2.0ms，频率为80Hz）焊接；前盖后盖以及正极体两侧的聚丙烯熔融为一体，封装完毕。
实施例2
一种锌空气电池，包括正极、负极和隔离正负极的无尘隔膜纸、内壳、外壳，材质和结构同实施例1；区别在于：外壳厚度为0.6mm，内壳与外壳之间还设有热封DNP绝缘层。
所述锌空气电池的封装方法同实施例1，区别在于：
熔融压力为0.35MPa，温度为180℃，超声波焊接电流为150A，脉宽为1.5ms，频率为60Hz。
实施例3
一种锌空气电池，包括正极、负极和隔离正负极的无尘隔膜纸、内壳、外壳，结构同实施例1；区别在于：外壳厚度为0.3mm的聚乙烯，内壳为聚丙烯。
所述锌空气电池的封装方法同实施例1，区别在于：
熔融压力为0.4MPa，温度为150℃，超声波焊接电流为200A，脉宽为1.0ms，频率为100Hz。
实施例4
一种锌空气电池，包括正极、负极和隔离正负极的无尘隔膜纸、内壳、外壳，材质和结构同实施例1；区别在于：外壳厚度为0.7mm的聚氯乙烯，内壳为聚苯乙烯，内壳与外壳之间还设有热封DNP绝缘层.
所述锌空气电池的封装方法同实施例1，区别在于：
熔融压力为0.2MPa，温度为250℃，超声波焊接电流为50A，脉宽为2.5ms，频率为20Hz。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述的特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种锌空气电池，包括正极、负极和隔膜，所述正极由正极体和固定在正极体上的正极耳组成；其特征在于，还包括内壳和能与所述内壳熔融的外壳，所述外壳由前盖和带有通气孔的后盖组成；所述内壳设置在正极体两面的四周边，所述前后盖的四周与正极两侧的内壳熔融为一体。
2.如权利要求1所述锌空气电池，其特征在于，所述的内壳与外壳之间还设有热封绝缘层。
3.如权利要求1所述锌空气电池，其特征在于，所述隔膜为无尘隔膜纸。
4.如权利要求2所锌空气电池，其特征在于，所述外壳厚度为0.3-0.7mm。
5.如权利要求4所锌空气电池，其特征在于，所述内壳和外壳的材质为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或AB塑料中的一种。
6.如权利要求5所锌空气电池，其特征在于，所述内壳和外壳的材质同为聚丙烯。
7.如权利要求1-6中任意一项所述锌空气电池的封装方法，其特征在于，具体方法为：
先在的正极体的两面四周边固定贴设条状塑胶层，所述条状塑胶层在正极体上形成所述内壳，再在内壳层表面覆上所述热封绝缘层；接着依次将前盖、负极片、负极材料、无尘隔膜纸、带有内壳的正极和后盖叠加一起进行熔融焊接；封装完毕。
8.如权利要求7所述锌空气电池的装配方法，其特征在于，所述熔融焊接同时进行超声波焊接。
9.如权利要求8所述锌空气电池的装配方法，其特征在于，所述熔融的压力为0.2-0.4MPa，温度为150-250℃。
10.如权利要求8所述锌空气电池的装配方法，其特征在于，所述超声波的电流为50-200A，脉宽为1.0-2.5ms，频率为20-100Hz。
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