CN200941417Y - 一种锌空气电池 - Google Patents

Abstract

一种锌空气电池，该锌空气电池包括外壳、密封盖、空气正极、锌负极、隔膜、负极集流体以及电池盖帽，外壳为一端封口的杯状，外壳的侧壁上包括透气孔，密封盖装配在外壳的开口端，隔膜位于空气正极和锌负极之间，负极集流体连接在密封盖位于电池内部的侧面上，其中，电池盖帽连接在密封盖位于电池外部的侧面上。本实用新型提供的锌空气电池能够确保空气正极与外壳充分地接触，从而提高了导电性能，降低了电池的内阻。此外，由于该锌空气电池的空气正极中采用的是一端封口的杯状的防水透气膜，因此与现有技术采用的经复杂工艺制备的两端均敞开的筒状防水透气层相比，能够显著提高电池的防漏液性能，并简化电池的制备工艺。

Description

一种锌空气电池

技术领域

本实用新型涉及电池领域，更具体地说，涉及一种锌空气电池。

背景技术

锌空气电池是以金属锌为负极活性物质，空气中的氧气为正极活性物质，通过催化剂的催化作用，使两极活性物质发生化学反应而产生电能的一种化学电源。只要负极内还有锌没有反应完，氧气就可以通过空气扩散电极源源不断地到达电化学反应界面而与锌反应产生电能。由于金属锌电化学容量高而且价格低廉，因此，锌空气电池具有能量密度高和材料成本低等优点。

CN2411585Y公开了一种锌空气电池，如图1所示，该锌空气电池包括外壳1、密封盖2、空气正极3、锌负极4、隔膜5、负极集流体6、电池盖帽7以及金属环9，其中外壳1为一端封口的杯状，外壳1的侧壁上包括透气孔8，密封盖2装配在外壳1的开口端，隔膜5位于空气正极3和锌负极4之间，负极集流体6连接在密封盖2位于电池内部的侧面上，电池盖帽7设置在外壳1的封口端，空气正极3通过金属环9与外壳1接触。

此种锌空气电池的缺点在于，由于用于安装安全阀等电池必要组件的电池盖帽7形成在外壳1的封口端，空气正极3仅仅通过金属环9与外壳1接触，所以空气正极3不能与外壳1充分接触，导电性能降低，因此使得电池的内阻增大。同时，由于此种锌空气电池的防水透气层是由乙炔黑和聚四氟乙烯经过辊压等工艺制备的，因此制备过程复杂，且多次辊压将对电池的性能产生影响。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种内阻降低且结构简单的锌空气电池。

本实用新型提供的锌空气电池包括外壳1、密封盖2、空气正极3、锌负极4、隔膜5、负极集流体6以及电池盖帽7，外壳1为一端封口的杯状，外壳1的侧壁上包括透气孔8，密封盖2装配在外壳1的开口端，隔膜5位于空气正极3和锌负极4之间，负极集流体6连接在密封盖2位于电池内部的侧面上，其中，电池盖帽7连接在密封盖2位于电池外部的侧面上。

由于本实用新型提供的锌空气电池的电池盖帽设置在密封盖位于电池外部的侧面上，而不是设置在外壳的封口端，因此无需设置金属环就能够确保空气正极与外壳充分地接触，从而提高了导电性能，降低了电池的内阻。此外，由于本实用新型的锌空气电池的空气正极中采用的是一端封口的杯状的防水透气膜，因此与现有技术采用的经复杂工艺制备的两端均敞开的筒状防水透气层相比，能够显著提高电池的防漏液性能，并且简化了电池的制备工艺。

附图说明

图1为CN2411585Y中公开的锌空气电池的结构示意图；

图2为本实用新型提供的锌空气电池的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图，对本实用新型进行详细的说明。

如图2所示，本实用新型提供的锌空气电池包括外壳1、密封盖2、空气正极3、锌负极4、隔膜5、负极集流体6以及电池盖帽7，外壳1为一端封口的杯状，外壳1的侧壁上包括透气孔8，密封盖2装配在外壳1的开口端，隔膜5位于空气正极3和锌负极4之间，负极集流体6连接在密封盖2位于电池内部的侧面上，电池盖帽7连接在密封盖2位于电池外部的侧面上。

其中，根据需要所述外壳1的横截面可以为各种形状，如矩形、圆形等，优选为圆形。所述密封盖2也可以为与外壳1的横截面形状对应的各种形状，如矩形、圆形等，优选为圆形。当密封盖2和一端封口的杯状外壳1的横截面均为圆形时，将形成圆柱形锌空气电池。

所述外壳1的侧壁上包括透气孔8，用于使电池外部的空气通过该透气孔分布于空气正极的表面。所述透气孔8优选均匀分布于外壳1的侧壁上，其数量以及尺寸可以根据电池的工作电流而定。所述透气孔可以采用冲压的方法制得。

在密封盖2位于电池内部的侧面上连接有负极集流体6。所述负极集流体6可以通过本领域公知的各种方式连接到密封盖2上，优选地通过焊接的方式。所述负极集流体6可以选用本领域公知的各种材料，优选选用冲孔铜带，即包括有多个冲孔的铜带，铜带的尺寸可以根据需要而定，例如长可以为25毫米-40毫米，宽可以为4毫米-8毫米。

在密封盖2位于电池外部的侧面上连接有电池盖帽7。电池盖帽7中用于安装电池的其他必要组件，如安全阀等，以起到提高电池安全性的作用。由于密封盖2与负极集流体6相焊接，因此密封盖2为电池的负极端，而与空气正极接触的电池外壳的封口端为电池的正极端。由于现有技术中，电池盖帽以及安全阀等都是设置在电池的正极端，因此使得空气正极与电池外壳之间不能充分接触，影响了导电性能。而本实用新型中电池盖帽以及安全阀等设置在电池的负极端，因此提高了导电性能，降低了电池的内阻，并且使得电池的封装更加简单。

所述空气正极3包括集流网31以及分别位于集流网31两侧的防水透气层32和催化层33。

所述集流网31的种类为本领域技术人员所公知，可以是多孔的泡沫镍，铜网，钢丝网中的一种，如镍丝编织网、镍箔冲孔拉网、铜丝编织网、铜箔冲孔拉网或镀银铜网。

所述防水透气层32可以是由乙炔黑、石墨、高分子憎水材料混合或高分子憎水材料与无机、有机发孔材料混合，通过热压、碾压或流延法制备得到。优选情况下，所述防水透气层32为聚四氟乙烯(PTFE)防水透气膜。由于所述PTFE防水透气膜为专用防水透气层材料，因此无需再通过现有技术的复杂工艺来制备防水透气层，从而简化了电池的制备工艺，提高了生产效率。并且优选地，所述防水透气膜为一端封口的杯状，以提高电池的防漏液性能。

所述催化层33包括催化剂和催化剂载体。所述催化剂可以是二氧化锰、钙钛矿、尖晶石中的一种或几种。所述催化剂载体的种类为本领域技术人员所公知，可以是如活性炭和/或乙炔黑。所述催化层33中还含有粘结剂，所述粘合剂的种类为本领域技术人员所公知，如聚四氟乙烯。在制备催化层的过程中，所述粘合剂通常是以溶液的形式加入。

所述催化层33的制备方法为本领域技术人员所公知，该方法包括将催化剂载体、催化剂、粘结剂与溶剂混合均匀得到糊状物，然后涂覆到集流网上，烘干，烧结，得到催化层。所述溶剂可以为乙醇和/或水，溶剂的用量只要能够使糊状物具有粘性和流动性并且可以涂覆到集流网上即可。

所述空气正极3的制备方法包括将涂覆有催化层的集流网卷绕成两端开口的筒状，接着将防水透气层，优选为防水透气膜包裹在集流网的另一侧，使其紧密结合在一起，然后利用塑封机将防水透气膜的一端密封，使防水透气膜形成一端封口的杯状，从而得到空气正极。

所述隔膜5位于空气正极3和锌负极4之间，用于将空气正极3和锌负极4隔离。所述隔膜5的形状为一端封口的杯状。所述隔膜5的种类为本领域技术人员所公知，如可以为聚乙烯或聚丙烯等材料经过亲水处理后形成的无纺布。

所述锌负极4的组成为本领域技术人员所公知，一般来说，所述锌负极4为由锌负极材料制备的锌膏，所述锌负极材料包括锌粉和粘合剂。所述粘结剂的种类为本领域技术人员所公知，通常采用PTFE乳液。所述锌负极材料中还可以含有其它添加剂，如保湿剂和/或缓蚀剂等。所述保湿剂可以是羟丙基甲基纤维素和/或羧甲基纤维素，所述缓蚀剂可以是氧化锌、氧化铅、二氧化锡和三氧化二铋中的一种或几种。

所述锌负极4的制备方法为本领域技术人员所公知，如将锌粉、粘合剂和溶剂混合均匀制得膏状物，压延或不压延，即可得到所述锌负极。其中，所述溶剂可以为乙醇和/或水，优选情况下，将电解液作为溶剂与锌粉和粘合剂混合注入，所述电解液可以是氢氧化钾、氢氧化钠中的一种。所述溶剂的用量只要能够使所述锌负极材料形成膏状物即可。其中，压延的方法和条件为本领域技术人员所公知。另外为了避免负极锌粉在碱性条件下的自放电，在负极中另外加入少量的氧化锌。

在完成空气正极的制备之后，将其放入已经在侧壁上冲好透气孔的杯状外壳中，接着放入制得的一端封口的杯状隔膜，随后将制得的锌膏加入其中，然后将焊接有负极集流体的密封盖安装到外壳的开口端，最后利用电池封装机进行冲槽密封即可完成电池的组装。

Claims (4)

1.一种锌空气电池，所述锌空气电池包括外壳(1)、密封盖(2)、空气正极(3)、锌负极(4)、隔膜(5)、负极集流体(6)以及电池盖帽(7)，外壳(1)为一端封口的杯状，外壳(1)的侧壁上包括透气孔(8)，密封盖(2)装配在外壳(1)的开口端，隔膜(5)位于空气正极(3)和锌负极(4)之间，负极集流体(6)连接在密封盖(2)位于电池内部的侧面上，其特征在于，电池盖帽(7)连接在密封盖(2)位于电池外部的侧面上。

2.根据权利要求1所述的锌空气电池，其特征在于，所述锌空气电池为圆柱形锌空气电池。

3.根据权利要求1所述的锌空气电池，其特征在于，所述透气孔(8)均匀分布于外壳(1)的侧壁上。

4.根据权利要求1所述的锌空气电池，其特征在于，所述空气正极(3)包括集流网(31)以及分别位于集流网(31)两侧的防水透气膜(32)和催化层(33)，所述防水透气膜(32)为一端封口的杯状。

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