CN200976388Y

CN200976388Y - 一种便于更换锌电极的锌空气电池装置

Info

Publication number: CN200976388Y
Application number: CN 200620072410
Authority: CN
Inventors: 徐献芝; 朱梅; 李芬; 宋辉; 蔡传禔
Original assignee: University of Science and Technology of China USTC
Current assignee: University of Science and Technology of China USTC
Priority date: 2006-04-11
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2016-04-11

Abstract

本实用新型锌空气电池装置，包括由集流体敷锌膏构成的锌电极，电池槽、隔膜和空气极，其中空气极和集流体分别通过导线引出作为电池的正负极；特征是在平放的电池槽的底部平放集流体，其上平铺锌膏，锌膏上覆盖隔膜，隔膜上覆盖空气极。本实用新型电池装置克服了机械插块式锌空气电池的锌电极在放电结束后出现变形不易取出更换、以及易导致更换过程中损坏空气极的缺点，可以方便地实现反应结束后锌电极或锌膏的更换，且不易使空气极受损。由于采用单面空气极，空气极在整个单电池上方，电池单体水平放置，即使空气极有微小破损电池也不会有渗漏现象，可适合在颠簸震动环境下工作。

Description

一种便于更换锌电极的锌空气电池装置

技术领域：

本实用新型属于电池技术领域，特别涉及可更换锌电极的锌空气电池装置。

背景技术：

《锌空气(氧)电池进展》(科学出版社，1975年版，清华大学锌空气电池研究组编译，p7)介绍了一种能够通过更换锌电极实现电池再次使用的锌空气电池，电池单元有一个多孔锌极，用氢氧化钾电解质浸透，用多孔隔膜包着，放在并联而又平行的两片疏水空气阴极之间。网址http://www.changliunion.com/上介绍的北京长力联合能源公司生产的锌空气电池，基本结构也如上所述。这种结构的锌空气电池采用双空气阴极，采取立式放置，单电池的厚度约2cm。因此，更换锌电极的取出口仅仅是两片空气极之间的约1cm宽的狭缝，而且由于电池在放电反应过程中锌电极会发生电极增厚、特别是电极面不均匀增厚导致的扭曲变形，使锌电极往往被卡住在双空气阴极中间，导致更换操作不便而且费时，还容易造成在更换过程中损伤空气极。空气极是电池壳体的一个组成部分，承担侧向的液体压力，若在更换过程中造成即使微小的损伤，电池也会出现渗漏爬碱现象，影响使用。

实用新型内容：

本实用新型提出一种锌空气电池装置，不仅使锌电极更换方便、快速，且可避免更换过程中损坏空气极。

这种锌空气电池装置，包括由集流体3敷锌膏1构成的锌电极，以及电池槽2、隔膜4和空气极5，其中，空气极5和集流体3分别通过导线引出作为电池的正负极；其特征在于：在平放的电池槽2的底部平放集流体3，其上平铺锌膏1，锌膏1上覆盖隔膜4，隔膜上覆盖空气极5。

所述电池槽2通常由塑料注塑而成，也可采用布胶板材料制成。沿电池槽内周边粘贴不导电的、高度与平铺的锌膏平齐的塑料条10，将槽内空间分为两部分：外围空间是溢流槽11，内部空间是锌极槽12；锌极槽12内底部平放安装集流体3，其上平铺有锌膏1。

可在电池槽2上加盖板6，通过盖板6上的固定扣7端部扣在电池槽2的底部以固定盖板6和电池槽2，使电池成为一个整体。

所述盖板6是用塑料或布胶板制作的网络状板，在其经纬线的交叉处设置有突出块8，突出块8之间的空间以及网络状板上的网络孔形成空气极5的通风口9；突出块8的厚度可使盖板6盖在电池槽2上固定后该突出块8压紧在空气极5上；这样既可使得空气极5与隔膜4和锌膏1之间充分接触，又可以通过网络孔和突出块8之间的空间形成的通风口9，保持通畅的氧气扩散空间。

本实用新型锌空气电池装置由于采取在平放的电池槽内底部依次平放安装锌集流体，其上平铺锌膏，锌膏上覆盖隔膜，隔膜上覆盖空气极，锌电极不是被夹在双空气阴极中间而是只被单面空气极覆盖且为平放，故即便锌电极在放电反应过程中发生增厚扭曲变形也不会被卡住；在更换锌电极时，打开空气极后，锌电极的取出口即是电极面，该取出口远大于现有立式放置的机械插块式锌空气电池装置的取出口，从而可方便、快速地实现锌电极在反应结束后的更换；且由于取出锌电极前空气极已先与电池槽分离，故不会出现因更换锌电极而导致空气极受损。由于采用单面空气极，空气极在整个单电池上方，电池单体水平放置，即使空气极有微小破损电池也不会有渗漏现象，可适合在颠簸震动环境下工作。

附图说明：

图1是本实用新型锌空气电池装置的结构示意图。

图2是电池槽上的盖板的结构示意图。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式：

实施例1：

图1给出了本实用新型锌空气电池装置的结构示意图。图2是加在电池槽上的盖板的结构示意图。本实用新型锌空气电池装置，包括由集流体3敷锌膏1构成的锌电极，以及电池槽2、隔膜4和空气极5，其中，空气极5和集流体3分别通过导线引出作为电池的正负极；在平放的电池槽2的底部平放安装集流体3，其上平铺锌膏1，锌膏1上覆盖隔膜4，隔膜上覆盖空气极5。

所述锌膏1由电解锌与比重为1.3的KOH溶液和聚丙烯酸钠按5-6∶3-4∶0.01-0.1的重量比调和成膏糊状而成。本实施例单电池中，将电解锌与比重为1.3的KOH溶液和聚丙烯酸钠按重量比为60％∶39.5％∶0.5％的比例调和成膏糊状，存放1天后即成锌膏1。

所述集流体3为采用金属导体如铜或锌制作的薄板，作为收集、输出电流的一个电极。

所述隔膜4是隔离空气极5和锌膏1的部件，通常采用耐碱隔膜纸或尼龙布制作。本实施例单电池中的空气极5，是采用聚四氟乙烯乳液作粘结剂，将活性炭、石墨、乙炔黑、二氧化锰按重量比4∶2-4∶1-2∶2-4混合，辊压在镀镍铜网上，在180-200℃烘箱内烘烤20-50分钟，冷却到室温后，在面向空气极的一面压上一层厚0.1-0.15mm的聚四氟乙烯薄膜制成。将空气极5和隔膜纸4裁剪成94mm×148mm大小的矩形。也可参照现有公开技术如《化学电源》(中南大学出版社，2000年，P126-133)中所述的方法制作。

所述电池槽2通常由塑料注塑而成，也可以是布胶板材料制成。本实施例中采用工程塑料注塑电池槽2，电池槽的外观尺寸为98mm×152mm，高7mm；沿电池槽内周边粘贴不导电的、高度与平铺的锌膏平齐的塑料条10，该塑料条10将槽内空间分为两部分，外围空间是溢流槽11，内部空间是锌极槽12。锌极槽12内底部平放安装集流体3，集流体3上平铺有锌膏1。本实施例单电池中，围成锌极槽的塑料条10尺寸为厚1mm高6mm，锌极槽的外形尺寸为94mm×148mm，内尺寸为92mm×146mm，将厚度为0.1mm的铜皮裁成92mm×146mm大小的矩形作为集流体3并平放安装在锌极槽12底部，焊接铜导线并引出槽体之外，作为负极。这种预留溢流槽的设计，是考虑到在盖板的突出块与空气极的接触中，由于压力的作用，锌膏内会溢出小部分的电解液，为避免该液体损坏使用电池的电器，因此，在电池槽的设计中，预留了溢流空间，收集可能溢出的电解液。在现有技术中未见相同的设计。

所述盖板6是用塑料或者布胶板制作成网络状的板，在其经纬线的交叉处设置由塑料或者布胶板制作的突出块8，突出块8压在空气极5上；突出块8之间的空间以及网络状板上的网络孔形成空气极5的通风口9；盖板6设置突出块8压在空气极5上既可使得空气极5、隔膜4、锌膏1充分接触，又可以保持通畅的氧气扩散空间。

本实施例中盖板6采用工程塑料注塑成外尺寸为100mm×154mm、厚1mm的网络状板面，其网络经纬交叉点上设有高0.5mm、长和宽均为0.5mm的突出块8，经纬线宽5mm、厚1mm，围成5mm×5mm的网眼作为空气极的通风口9，在盖板6的长边的中间部位设置两个固定扣7，在短边的中间部位也设置两个固定扣7。固定扣外高9mm、宽10mm，内高与电池槽2的外高相同为7mm，固定扣端部尺寸为宽2mm，厚1mm。

然后按照以下方式进行单电池组装：

先将锌膏1平铺在锌极槽12内平放安装的集流体3上，高度为6mm与电池槽内塑料条10齐平，上面覆盖两张隔膜纸4，然后盖上空气极5，最后将盖板6盖在空气极5上，此时，突出块8将空气电极面，隔膜面和锌电极面紧密接触在一起。固定扣7扣在电池槽2的底部，锌空气电池制成后，放在塑料袋或电池盒内密封存放。

将电池平放，空气极面向上方，正负极引出的导线与负载相连，电池就可以正常工作了。本实施例单电池的额定输出是1V5A。

需要额定输出6V5A的电池组工作时，取上述单电池6片平叠在一起，间隔2-3mm，空气极向上，将正负极引出的导线按串联的方式连接起来作为电池组，将电池组的正负极与负载相连即可正常工作。

需要12V10A电池组工作时，取上述单电池24片，分两组，每组12片叠放在一起，空气极向上，电极组成2个12V的电池组，再将这两组并联即可满足要求。

对于机械插块式锌空气电池，如果通过直接加大锌电极与两片空气极之间的距离以加大更换锌电极的取出口，则会增加电池的内电阻，降低电池的性能，也会增大电池的体积，影响使用范围。而对于锌空气电池，实现快捷、安全地更换锌电极是电池走向商业化的重要环节。本实用新型电池装置由于采取在平放的电池槽内底部依次水平放置锌集流体，其上平铺锌膏，锌膏上覆盖隔膜，隔膜上覆盖空气极；锌电极不是被夹在双空气阴极中间而是只被单面空气极覆盖且为平放，故即便锌电极在放电反应过程中发生增厚扭曲变形也不会被卡住。

本实用新型锌空气电池当工作至锌膏不能维持电池正常输出要求时，可以方便地通过更换锌膏或锌电极使电池再工作：打开电池盖板6，掀开空气电极5和隔膜4，刮去锌电极上的旧锌膏，装入新的锌膏1；或直接更换锌电极。按安装步骤重新组装成单电池后，电池又可以继续使用。旧锌膏放入电解槽内还原成锌后，又可以循环使用。

更换锌电极时，打开空气极后，锌电极的取出口即是电极面，该取出口远大于现有立式放置的机械插块式锌空气电池装置的取出口，故可方便、快速地实现锌电极在反应结束后的更换；且由于取出锌电极前空气极已先与电池槽分离，故不会出现为了更换锌电极导致的空气极受损。由于电池结构采用空气极在整个单电池上方，电池单体水平放置，因此，即使空气极有微小破损电池也不会有渗漏现象，可适合在颠簸震动环境下工作。

Claims

1、一种锌空气电池装置，包括由集流体(3)敷锌膏(1)构成的锌电极，以及电池槽(2)、隔膜(4)和空气极(5)，其中空气极(5)和集流体(3)分别通过导线引出作为电池的正负极；其特征在于：在平放的电池槽(2)的底部平放集流体(3)，其上平铺锌膏(1)，锌膏(1)上覆盖隔膜(4)，隔膜上覆盖空气极(5)。

2、如权利要求1所述的锌空气电池装置，特征在于在电池槽(2)上加盖板(6)；所述盖板(6)是用塑料或布胶板制作的网络状板，在其经纬线的交叉处设置有突出块(8)，突出块(8)之间的空间以及网络状板上的网络孔形成空气极(5)的通风口(9)；突出块(8)的厚度可使盖板(6)盖在电池槽(2)上固定后该突出块(8)压紧在空气极(5)上；通过盖板(6)上的固定扣(7)端部扣在电池槽(2)的底部使电池成为一个整体。

3、如权利要求1所述的锌空气电池装置，特征在于沿电池槽内周边粘贴不导电的、高度与平铺的锌膏平齐的塑料条(10)，该塑料条(10)将槽内空间分为两部分：外围空间是溢流槽(11)，内部空间是锌极槽(12)；锌极槽(12)内底部平放安装集流体(3)，集流体(3)上平铺有锌膏(1)。