[發明專利]鋅/空氣電池鋅膏陽極制備裝置及制備鋅膏陽極的方法

有效

• 申請號: 201310696102.7
• 申請日: 2013-12-15
• 公開（公告）號: CN104716295B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 孫公權;王二東
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/88
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司21002
• 代理人: 馬馳

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技術領域

本發明涉及鋅/空氣電池，具體的說涉及鋅/空氣電池鋅膏陽的制備裝置；本發明還涉及采用上述裝置制備鋅膏陽極的方法。?

背景技術

鋅/空氣電池是一種采用金屬鋅作為陽極燃料，空氣中氧氣作為氧化劑，堿液作為電解質溶液的電化學反應裝置。我國金屬鋅儲量豐富、且價格低廉，因此鋅/空氣電池在我國通訊電源、野外應急電源、照明電源及儲備電源等可移動電源的諸多領域具有廣闊的應用前景。鋅/空氣電池具有能量密度高、安全性高、反應物和產物無污染、工作安靜隱蔽性好、金屬燃料儲存、運輸、攜帶安全方便且干態存儲性好等特點，其理論能量密度高達1350Wh/kg。鋅/空氣電池電極反應和電池總反應分別為：?

陽極反應：Zn+2OH-→ZnO+H₂O+2e^--1.25V（1）?

陰極反應：1/2O₂+H₂O+2e^-→2OH-+0.401V（2）?

電池總反應：Zn+1/2O₂→ZnO+1.65V（3）?

由上式可知，鋅/空氣電池在反應過程中消耗金屬鋅、空氣中的氧氣，生成氧化鋅。金屬鋅是鋅/空氣電池的能量載體。為提高鋅的利用率和放電電流密度，鋅/空氣電池常采用鋅粉制備成鋅膏陽極。?

鋅膏陽極常用的制備方法包括電沉積法、滾壓法和模具法。電沉積法常用來制備銀鋅電池用鋅電極，但由于該方法能耗高、產量低，難以滿足鋅/空氣電池的需求。滾壓法可實現鋅電極的連續制備，但該方法也存在鋅電極密度不均勻，電極厚度不宜過大等缺點。模具法是鋅/空氣電池用鋅電極的常用制備方法，具有工藝簡單、電極厚度可控等優點。模具法常將鋅膏刮涂于模具內，并將集流網壓合在一起制成電極。該方法存在以下問題：?

（1）刮涂鋅膏前，需對每片電極的用鋅量進行稱量，費時費力；?

（2）刮涂鋅膏過程電極均勻性難以控制；?

（3）鋅膏陽極批量制備過程中的一致性難以控制，且生產能力有限。?

發明內容

本發明針對現有鋅/空氣電池鋅膏陽極制備方法一致性不高且批產能力不足的問題，提出一種鋅/空氣電池鋅膏陽極制備裝置及采用其制備鋅膏陽極的方法。本發明采用以下方法來實現：?

一種鋅/空氣電池鋅膏陽極制備裝置，包括鋅膏儲料倉、注料通道和鋅膏模具；?

所述鋅膏模具包括上模板、下模板、活動板及活動板抬起部件；所述鋅膏模具中的下模板上表面中部設有第二凹槽，于第二凹槽底部設有第一凹槽，所述第一凹槽處于第二凹槽內；所述活動板置于第一凹槽中，且其大小形狀與第一凹槽相同，活動板厚度與第一凹槽底部至第二凹槽底部之間的垂直高度相等；所述上模板扣合于下模板上方，上模板與下模板緊密密封配合；所述上模板下底面、活動板和第二凹槽之間形成第一腔室；于第二凹槽的側壁上設有第一通孔；于第一凹槽底部設有活動板抬起部件；?

第一腔室依次經通孔、注料通道與鋅膏儲料倉相連接。?

一注料控制部件，所述注料控制部件為一計量泵、一活塞或為一具有刻度的注料槍；?

注料控制部件為計量泵時，計量泵設置于注料通道上，通過計量泵將鋅膏儲料倉內的鋅膏物料送入第一腔室內；?

注料控制部件為活塞時，活塞設置于鋅膏儲料倉中，通過活塞的運動，使鋅膏儲料倉內的鋅膏物料送入第一腔室內；?

注料控制部件為注料槍時，注料槍經閥門與鋅膏儲料倉相連，并于注料通道上設置有閥門，通過注料槍將鋅膏儲料倉內的鋅膏物料送入第一腔室內。?

所述上模板和所述下模板間置有一作為集流體的分隔板；所述鋅膏模具上模板下底面內部具有一第三凹槽；所述分隔板和第三凹槽之間形成一第二腔室；所述分隔板、活動板和第二凹槽之間形成一第一腔室；所述第三凹槽和第二凹槽的側壁上分別設有第二通孔和第一通孔；二條注料通道的一端分別經第二通孔和第一通孔與第二腔室和第一腔室相連通，二條注料通道的另一端分別與鋅膏儲料倉相連。?

所述活動板抬起部件與活動板底部機械連接，其可以在電動或手動控制下實現活動板的升降、或升降和水平移動。?

所述分隔板或為導電性金屬材料，或為碳材料，或為涂覆有導電性金屬材料的板狀或網狀或泡沫狀材料，或為涂覆有碳材料的板狀或網狀或泡沫狀材料。?

所述導電性金屬材料為鎳、銅、鉛、錫、銦中的一種或兩種以上的合金；所述碳材料為石墨、碳納米管、碳納米纖維、活性碳中的一種或兩種以上的混合物。?