[实用新型]内氧式圆柱形锌-空气电池

说明书

本实用新型公开了一种内氧式圆柱形锌-空气电池，它属于电化学技术领域。

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，其电动势为1.6V。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，不需要贮存在电池中，因此该电池可以提供比普通一次性电池(如干电池、碱性锌锰电池)大得多的比能量，并节省大量资源。由于这一突出优点，人们已研制生产了若干种形式的锌-空气电池，如扣式锌-空气电池，方形锌-空气电池。这些电池的空气电极均为平板形，与市场上广泛使用的小型标准化圆柱电池(如AA及AAA型)不能互换使用，极大地限制了其使用范围。虽然有人[陆天虹等《电源技术》，2(5)1980；H.R.Espig and D.F.Porter“8th In-ternational Power Sources Symposium”P.535-552(1972)；吴智远：中国专利，ZL94206870.X(940320)]报导过圆柱形锌-空气电池的制备方法，但采用的均为外氧式空气电极，工艺复杂，密封性差，不适宜工业化生产而未能商品化。

本发明的目的在于：为获取一种比能量大、自放电率低、结构科学合理、易于工业化规模生产的具有标准化尺寸的小型圆柱形锌-空气电池。它的空气电极应能采用内氧式不断地有空气供给，且做成的电池应能与市售标准的电池互相替换。

为实现本发明目的所采取的主要技术措施有：采用内氧式空气电极结构。其特征为：内氧式空气电极(正极)(7)置于电池中央，锌电极(负极)(4)填充于空气电极与外壳(5)之间，外壳为负极集流体；内氧式空气电极为筒状，空气(氧)从简内侧进入；空气进入孔(1)开在正极帽(2)的帽端；π型正极帽下部圆筒外壁与空气电极内壁为紧密接触电连接；电池外壳采用铜或铜合金。

内氧式空气电极是电池的关键部分。它是一种高性能多孔状电催化氧还原电极，加工成圆筒形，其外表为催化层(10)(由化学制备的锰或钴氧化物或银粉、活性炭、粘合剂组成)，内层为防渗层(12)(由乙炔黑、聚四氟乙烯、粘合剂组成)，催化层与防渗层中间夹放着集电用的泡沫镍片(11)。空气电极顶部有塑料密封圈(3)、下部为塑料筒底(9)。密封圈、筒底和空气电极筒卷边接缝，采用精密注塑工艺整体成形。密封圈上嵌入正极金属帽，金属帽呈“π”形，下部圆筒插入空气电极，圆筒外壁与空气电极内壁紧密接触，有可靠的电连接。正极帽帽端两侧面对称开有一对或两对空气进气孔，孔径依所需电流大小为0.2～1.5mm。空气由空气进气孔(1)进入空气电极中央气室，再经防渗层扩散至催化层，在催化层孔隙中与电解液接触并发生反应。由于防渗层的憎水作用，空气电极外侧的电解液不能通过防渗层渗漏。

锌电极为糊状锌膏，由金属锌粉、氧化锌、缓蚀剂、粘稠剂和氢氧化钾电解质溶液组成。隔膜材料为无纺塑料纤维布。电池外壳材料为紫铜或黄铜、锌、钢筒内镀锌、塑料筒内嵌集电铜片。

本实用新型所描述的内氧式圆柱形锌-空气电池与已有技术相比较，它具有如下优点：(1)正极和负极可分为相对独立的两部分，便于加工和装配；(2)增加了盛装负极物质的体积，提高了电池容量；(3)扩大了负极集流面积，提高了电池效率；(4)封装更为严密，防止了漏碱；(5)免除了点焊连接，有利于工业连续生产；(6)进气孔开在正极帽端，既可保证气路畅通，又便于包装。

附图说明：

图1是内氧式圆柱形锌-空气电池结构图。

图1中1—进气孔；2—正极金属帽；3—塑料密封圈；4—糊状锌电极；5—外壳；6—隔膜；7—内氧式空气电极；8—空气室；9—塑料筒底。

图2是空气电极的剖面图。

图2中10—空气电极催化层；11—空气电极集流泡沫镍片；12—空气电极防渗漏层。

实施例1

由本实用新型制成的AA型锌-空气电池。