[发明专利]一种新型的圆柱式锌空气电池的密封方法有效

专利信息
申请号: 200910085971.X 申请日: 2009-06-03
公开(公告)号: CN101908661A 公开(公告)日: 2010-12-08
发明(设计)人: 张树雄;周利民;周跃民 申请(专利权)人: 北京中航长力能源科技有限公司
主分类号: H01M12/06 分类号: H01M12/06;H01M4/88
代理公司: 北京北新智诚知识产权代理有限公司 11100 代理人: 朱丽华
地址: 102300 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 新型 圆柱 空气 电池 密封 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及电池制造技术,尤其涉及一种新型的圆柱式锌空气电池的密封方法。

背景技术

锌空气电池具有容量大、比能量高、工作电压平稳、使用安全、价格低廉、环境友好等优点,一直受到国内外研究单位和企业的关注。随着现代制造技术的发展,它的潜力逐渐表现出来,其应用而逐渐扩大,不仅继续在便携式通信机、医疗器件、江河航标灯、电子手表、计算器等传统领域中广泛应用,而目前正开发适用于移动电话、笔记本电脑等多种先进便携式电子产品的电源,以及用于发展电动车辆动力电源。

锌空气电池的电化学原理为:在碱性电解液中,空气电极上发生氧气还原为氢氧根离子的阴极反应,电极电位较正;而锌电极上发生锌氧化生成氧化锌的阳极反应,电极电位较负,由此二者组成电池时,就可对外提供电能。由于锌空气电池有一半电化学当量的反应物质是空气中的氧气,不需要储存在电池中,因此该电池可以提供比普通一次性电池大得多的比能量,并节省大量资源。有资料证实AA型和AAA型圆柱形锌空气电池在中、小电流密度条件下,放电容量分别较普通锌锰电池和碱性锌锰电池高出了3.5倍和1.5倍以上,是一种真正的高容量产品。

在锌空电池发展历程中,长期以来只有扣式和方型两种结构形式产品进入市场.而圆柱型结构方式,早期也有过报导.但由于其结构上的特殊要求和制造工艺上的困难,一直没有形成可靠的产品,使其应用领域受到限制。

目前消费者使用最广泛的是圆柱式电池,如碱锰电池、镉镍电池、镍氢电池以及锂离子电池,锌空气电池如果能解决圆柱式电池的密封问题的话,势必会得到大力推广。圆柱型的空气电极与其他扣式电池,以及动力电池不同,后者都是平板式的,即都是通过平面或者碾压连续或者间断生产的,完成后按照电池所需要的面积进行裁剪组装,而圆柱型电池的电极是筒装的,为异型电池,因此很多技术都是采用平面电极卷绕、粘接而成,效率低,可靠性差。

目前为止的绝大部分锌空气电池的研制均采用粘结剂进行胶粘封口,由于空气电极的材料都是使用高分子聚合物的聚四氟乙烯以及低压聚乙烯构成,而这些材料由于自身的性质决定,其粘接性比较差,因此只要空气电极采用粘接的方法生产的锌空电池都不同程度存在爬碱漏液隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的圆柱式锌空气电池的密封方法,其采用加热模压的方式,直接定型生产圆柱型电池的空气电极,完全不使用胶粘的方式,可以完全解决圆柱型锌电池的密封问题。

为实现上述目的,本发明采取以下设计方案:

一种新型的圆柱式锌空气电池的密封方法,其方法步骤如下:

一种新型的圆柱式锌空气电池的密封方法,其方法步骤如下:

1)首先,预制出带有气孔的不锈钢电池壳,并生产出空气电极;按照10~35%∶40~60%∶20~30%的重量比加入粘接剂、导电剂以及改型材料,经过热合、粉碎,制备出防水粉料待用;

2)空气电极的内层为催化膜,按如下配比制备;按重量比例配置催化剂的混合物料:其中聚四氟乙烯:10~25%;乙炔黑或碳黑:45~75%,催化剂:10~35%;

在上述混合物料中加入2倍于重量的水溶液,充分混合搅拌团聚成泥浆状,再干燥出去其中的水分,使得可溶性催化剂分散析出在碳黑的表面;在干燥后的混合物中加入3倍有机溶剂(如酒精),经过反复碾压纤维化,最终压制成规定的厚度,为预埋的催化膜待用;

3)空气电极的成型制备

①将上述制备的催化膜粘接成筒状,预埋在空气电极的热压模具中的内层,装入改性的防水粉料;

②将根据圆柱型电池尺寸设计的空气电极热压模具放置在加热设备上,升温加热到指定温度220~400度;

③将经过加热的模具进行合模,保压5~10分钟;

④将保压后的模具降温到20~70℃定型后,打开模具取出空气电极待用;

4)将按照上述方法制备的空气电极的边缘浸涂耐碱胶层,经过干燥后形成很薄的密封膜;

5)将空气电极外围套上由泡沫镍或者铜网制备气体扩散层,该扩散层兼做正极集流体;一起装入预制的带孔不锈钢电池壳内。

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