[实用新型]锌空气沾水电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及空气电池领域，尤其涉及一种锌空气电池。

背景技术

伴随着人们对消费的增加以及工业化进程的加快，全球对能源的需求日益加大，使不可再生能源的大量消耗，其储量急剧减少，环境污染与能源短缺的问题日益突出。研究和发展更为清洁高效的绿色能源已成为各个国家解决能源、环境、社会及经济问题重要手段。锌空气电池利用空气中的氧气作为正极电化学反应活性物质，使用金属锌作为负极电化学反应活性物质，具有能量密度高、资源丰富、反应活性物质绿色无污染等特点，被认为今后电能转换和大规模储存的首选技术之一。

锌空气电池主要由正极、负极和电解液组成，其中，正极通常由扩散层、集流体和催化层构成，负极通常采用锌粉、锌板或者泡沫锌等。目前，锌空气电池可应用于用于航标灯，也可用作铁路信号、公路信号、地震测量仪、导航机、通信机、战时医疗手术照明等，也可作为备用电源。锌空气电池除可用于步兵随身携带电源外，还可用作潜艇潜入水下的动力电源，代替目前所使用的铅酸蓄电池，以提高潜艇速度。

目前，所使用的锌空气电池大多以锌膏作为锌电极，其在制作过程中加入电解质溶液，电池在储存的过程中容易出现电解质溶液碳酸化、失水等诸多问题。或者以锌饼作为锌电极，在电池的使用时，加入电解液，但锌饼对电解液的吸收能力差，导致锌的反应不彻底，放电效率降低。

文献《碳单载催化剂在锌空气电池中的应用研究》(刘宇，《兰州大学》，2013)中提到锌膏的制备方法，先取10g精研锌粉，再称取聚丙烯酸钠0.1g，混合之后加入适量6mol/L KOH溶液，密封搅拌3小时使其成糊状液体。锌膏使用时需要定量注入锌膏槽中，操作过程繁琐以及对人员的技术要求较高。

如中国专利申请第201110332470.4号公开的一种锌空气电池用锌电极的制备方法，其锌电极由碱性电池用活性锌粉经干压成型，真空干燥处理后获得，具体包括如下步骤：1)将锌粉与缓蚀剂、粘结剂按质量比为100∶(0.5～1.0)∶(2～10)的比例混合分散均匀后形成锌粉混合物；2)将锌粉混合物倒入铺有导电集流体的模具中，在5～15MPa的压力下压制成具有模具形状的锌电极；3)将具有模具形状的锌电极放入真空干燥箱中，在50～200℃的温度下加热30～240分钟，使锌电极中的粘结剂固化粘结，获得所需锌电极。其中，锌电极由碱性电池用活性锌粉、缓蚀剂和粘结剂经干压成型，真空干燥处理后获得，使用该锌电极的锌空气电池能够在贮存和使用过程中不会出现失水吸潮、爬液漏碱和电解液碳酸化等问题，制备工艺简单。然而，该专利申请锌空气电池在使用时需要加入一定量的碱性电解液，造成电池在使用时的繁琐以及携带碱性电解液的不便。

又如中国专利申请第201410410079.5号公开的一种锌空气电池用锌电极及其制备方法，包括聚丙烯酸钠溶液与锌颗粒混合制成的混合物构成的锌饼，锌饼内均匀设置有海绵颗粒；通过制备聚丙烯酸钠溶液、制备海绵颗粒、制备成型模具，在成型模具的底部铺一层电池用隔膜纸；将聚丙烯酸钠溶液、制备海绵颗粒倒入成型模具中至体积的1/2～2/3，然后平铺放置编织网，再倒入混合溶液至填满成型模具；干燥处理即可制得锌电极。其中，通过制备聚丙烯酸钠溶液、制备海绵颗粒、制备成型模具，在成型模具的底部铺一层电池用隔膜纸，将聚丙烯酸钠溶液、制备海绵颗粒倒入成型模具，然后平铺放置编织网，再倒入混合溶液至填满成型模具，干燥处理后制得锌电极。其在制备工艺上加入碎海绵有助于电解液的吸收，不易结块、不易碎。然而，该专利申请的锌空气电池的锌饼整体所占用的空间大，使用锌电极时需要加入一定量的碱性电解液，其电解液不易携带。

再如中国专利申请第201210431841.9号公开的一种锌空气电池负极及其制备方法，包括锌极板，所述的锌极板分为三层，上下层均为锌粉层，中间层为集流体，制备方法包括制备无汞锌粉、制备下层锌粉层、制备中间集流体、制备上层锌粉层以及真空干燥等。其中，制备无汞锌粉，需加入含有聚乙烯醇的纯净水。其解决了电池在贮存时电解液与电池负极之间的接触，同时在使用时不用一一打开电池上盖、不用再次定量加注，减少了电池使用时的麻烦。然而，该专利申请的锌空气电池负极在使用时仍需添加一定量的电解液。

因此，提供一种制备工艺简单，沾水即可使用、提高了电池使用时放电一致性、适合小电流放电、易贮存的锌空气电池是促进锌空气电池的工业化进程需解决的问题。

发明内容