CN2764000Y

CN2764000Y - 机械插块式锌—空气电池

Info

Publication number: CN2764000Y
Application number: CN 200420006980
Authority: CN
Inventors: 周利民; 刘伟春
Original assignee: BEIJING CHANGLI UNION ENERGY S
Current assignee: Beijing AVIC Changli Energy and Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2014-03-12

Abstract

本实用新型公开了一种机械插块式锌－空气电池，包括一电池箱壳体，在箱壳体内置有一组单元电池，各单元电池电解槽内两纵侧至少一侧插立空气电极，电解槽内盛有电解液，电解液中插有锌电极板，锌电极板接负引出线，空气电极接正引出线，各单元电池间开有气道；所述的锌电极板为陶瓷压制成的锌板。其空气阴极放电电流密度大，正常＞200mcm²；压制的锌阳极板，层层反应，节约电解液；自放电非常小，月自放电0.2～0.5％；空气阴极寿命提高，达到400个循环；解决了电池二次还原。

Description

机械插块式锌—空气电池

技术领域

本实用新型涉及一种机械插块式锌—空气电池。

背景技术

现诸如：镉—镍、铁—镍、锌—镍、镍—氢、锌—锰、锂离子电池等，其中大多数电池由于重量比能量低、体积比能量低，且还原性差而难以满足用于电动车辆动力源。现多采用铅酸电池做为电动车辆的电源，虽然以铅酸电池为动力的电动车辆本身不对大气造成污染，但由于电池的二次还原性差，无法解决电池的二次污染(目前国内尚无解决废旧铅酸电池的处理好方法)，仍存在较为严重的污染问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种环保性好且重量比能量高、体积比能量高的机械插块式锌—空气电池。

为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案：一种机械插块式锌—空气电池，包括一电池箱壳体，在箱壳体内置有一组单元电池，各单元电池电解槽内两纵侧至少一侧插立空气电极，电解槽内盛有电解液，电解液中插有锌电极板，锌电极板接负引出线，空气电极接正引出线，各相邻单元电池间开有气道且异极电极相互电连通。

在空气电池箱本体的上方覆盖绝缘板，各插入电解液中的锌电极板与上绝缘板独立联接，绝缘板的上面一端有负引出线端子，另一端有正引出线端子。

所述的电解液为KOH电解液。

所述的锌电极板为陶瓷压制成的锌板。

本实用新型的优点是：

1.空气阴极放电电流密度大，正常＞200mcm²；

2.压制的锌阳极板，层层反应，节约电解液；

3.自放电非常小，月自放电0.2～0.5％；

4.空气阴极寿命提高，达到400个循环；

5.解决了电池二次还原。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图

图2为本实用新型单元电池结构示意图

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型机械插块式锌—空气电池包括一电池箱壳体1，在箱壳体内置有一组单元电池2，各单元电池槽内两纵侧至少一侧插立空气电极201，电槽内盛有电解液203，电解液中插有锌电极板202，锌电极板接负引出线3，空气电极接正引出线4，各相邻单元电池间开有气道5且异极电极相互电连通。

在空气电池箱本体的上方可覆盖绝缘板6，各插入电解液中的锌电极板与上方覆盖的绝缘板6整体联置或分体活性联接。

所述的锌电极板为陶瓷压制成的锌板；亦可在陶瓷压制成的锌板中添加合金及添加剂。

上述机械插块式锌—空气电池设计基于的原理：

(1)空气阴极反应实质：在单元电池中，空气电极中的氧被电化学还原为氢氧根离子：

(2)金属阳极反应实质：在单元电池中，锌电极中的锌在碱性溶液中产生氧化锌：

在过量的碱中，形成可溶性的锌酸根离子

反应结果：

a、金属锌与电解液KOH接触比较稳定；

b、锌的电化当量提高；

c、重量比能量达到300Wh/kg或更高；

d、体积比能量达到600h/L或更高。

(3)电解液：

空气阴极使电解液直接与空气接触，一般采用含水的电解液。碱性和酸性电解液均有缺点。碱性电解液会被空气中二氧化碳污染，在潮湿空气中表面有H₂O生成。酸性电解液会与低廉的催化剂作用使之腐蚀，同时也腐蚀空气阴极的集流体。实际上，可允许碱性电解液的缺点，采用比重d＝1.30～1.40的含水电解液-KOH电解液。

(4)锌阳极的二次还原反应

锌—空气电池放电过程中产生Zn(OH)₂和K₂Zn O²的ZnO，经如下过程还原成纯锌：

反应结果：a、锌离子还原成锌分子；

b、锌在经过特殊处理重新装入电池使用；

c、碱液得到二次更新、重复使用。

①空气阴极的制造：

气体扩散电极制造运用催化技术、电化学技术、膜分离技术，动态化学物理研究等技术，采用最新材料和先进科学的技术手段、使空气阴极达到如下技术要求：

a、O₂→OH^-离子速度快；

b、极板孔径、孔隙率高，且分布均匀；

c、采用电子导体导流网；

d、放电电流密度达到300mA/cm²以上；

e、极板能耐CO₂和潮湿气体腐蚀；

f、循环寿命＞200次以上

上述空气阴极的制造，使机械插块式锌—空气电池克服了以往现有电池的不足，达到较为满意的使用效果。

②锌阳极的制造

机械插块式锌—空气电池的锌阳极制造关系到电池的放电能力和自放电的控制，同时也直接关系到机械插块式锌—空气电池的二次回收与再利用。锌阳极的制造采用以下工艺条件：

a、压制成陶瓷锌板、密度适中；

b、孔径大、孔隙率高、比表面积大；

c、添加添加剂，控制自放电，使其保持每月＜0.5％的衰减率；

d、放电电流密度高，达到＞1A/cm²。

本实用新型机械插块式锌-空气电池是利用空气作为正极，活性物质金属锌为负极材料的一种新型能源，使电池的连续放电时间及使用寿命大为提高，并且供电期间无需充电，不依赖交流市电；采用的锌电极压制成金属陶瓷锌电极，放电能力强，自放电率低；并且锌粉可以电解还原，减少锌板极化，故而能简单方便、低成本地进行二次还原和再利用。

据有关资料统计，全球锌的储量仅次于铁。因此，锌以其丰富的存储量及低廉的价格使机械插块式“锌—空气”电池制造成本和使用成本大大降低。机械插块式“锌—空气”电池在使用的正常循环中没有有害气体、液体和固体产生和释放，其唯一消耗和释放的只有氧气，而氧气又是空气中大量存在的，是生命存在的重要构件。所以，机械插块式“锌—空气”电池使这一能源体系具有真正意义上零排放的环保特性。

在电池体积相同的情况下，本实用新型机械插块式锌—空气电池比能量高，是铅酸电池4-5倍，24伏电池续行里程大于180公里，36伏电池续行里程大于240公里。

本实用新型可用在不同品牌的电动车辆上。如：电动自行车(两轮)和残疾人电动车(三轮)、旅游观光车、高尔夫球车、环保清洁车、电动平板车、运动场地车等新型电动四轮特种车。

Claims

1、一种机械插块式锌-空气电池，包括一电池箱壳体，其特征在于：在箱壳体内置有一组单元电池，各单元电池槽内两纵侧至少一侧插立空气电极，电池槽内盛有电解液，电解液中插有锌电极板，锌电极板接负引出线，空气电极接正引出线，各相邻单元电池间开有气道且异极电极相互电连通。

2、根据权利要求1所述的机械插块式锌-空气电池，其特征在于：在空气电池箱本体的上方覆盖绝缘板，各插入电解液中的锌电极板与上绝缘板独立联接，绝缘板的上面一端有负引出线端子，另一端有正引出线端子。

3、根据权利要求1所述的机械插块式锌-空气电池，其特征在于：所述的电解液为KOH电解液。

4、根据权利要求1所述的机械插块式锌-空气电池，其特征在于：所述的各插入电解液中的锌电极板与上绝缘板整体联置。

5、根据权利要求1所述的机械插块式锌-空气电池，其特征在于：所述的各插入电解液中的锌电极板与上绝缘板分体活性独立联接。

6、根据权利要求1所述的机械插块式锌-空气电池，其特征在于：所述的锌电极板为陶瓷压制成的锌板。

7、根据权利要求6所述的机械插块式锌-空气电池，其特征在于：所述的陶瓷压制成的锌板中添加合金及添加剂。