[實用新型]內氧式圓柱形鋅-空氣電池

無效

• 申請號: 96239541.2
• 申請日: 1996-09-01
• 公開（公告）號: CN2271748Y
• 公開（公告）日: 1997-12-31
• 發明（設計）人: 甘復興;李升憲;楊漢西;江業慶;牛牧
• 申請（專利權）人: 武漢大學;武漢市三元科技工程有限責任公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04
• 代理公司: 武漢大學專利事務所
• 代理人: 余鼎章

本實用新型公開了一種內氧式圓柱形鋅-空氣電池，它屬于電化學技術領域。

鋅-空氣電池的電化學原理為：在堿性電解液中，空氣電極上發生氧氣還原為氫氧根離子的陰極反應，電極電位較正；而鋅電極上發生鋅氧化生成氧化鋅的陽極反應，電極電位較負，由此二者組成電池時，就可對外提供電能，其電動勢為1.6V。由于鋅-空氣電池有一半電化學當量的反應物質是空氣中的氧氣，不需要貯存在電池中，因此該電池可以提供比普通一次性電池(如干電池、堿性鋅錳電池)大得多的比能量，并節省大量資源。由于這一突出優點，人們已研制生產了若干種形式的鋅-空氣電池，如扣式鋅-空氣電池，方形鋅-空氣電池。這些電池的空氣電極均為平板形，與市場上廣泛使用的小型標準化圓柱電池(如AA及AAA型)不能互換使用，極大地限制了其使用范圍。雖然有人[陸天虹等《電源技術》，2(5)1980；H.R.Espig?and?D.F.Porter“8th?In-ternational?Power?Sources?Symposium”P.535-552(1972)；吳智遠：中國專利，ZL94206870.X(940320)]報導過圓柱形鋅-空氣電池的制備方法，但采用的均為外氧式空氣電極，工藝復雜，密封性差，不適宜工業化生產而未能商品化。

本發明的目的在于：為獲取一種比能量大、自放電率低、結構科學合理、易于工業化規模生產的具有標準化尺寸的小型圓柱形鋅-空氣電池。它的空氣電極應能采用內氧式不斷地有空氣供給，且做成的電池應能與市售標準的電池互相替換。

為實現本發明目的所采取的主要技術措施有：采用內氧式空氣電極結構。其特征為：內氧式空氣電極(正極)(7)置于電池中央，鋅電極(負極)(4)填充于空氣電極與外殼(5)之間，外殼為負極集流體；內氧式空氣電極為筒狀，空氣(氧)從簡內側進入；空氣進入孔(1)開在正極帽(2)的帽端；π型正極帽下部圓筒外壁與空氣電極內壁為緊密接觸電連接；電池外殼采用銅或銅合金。

內氧式空氣電極是電池的關鍵部分。它是一種高性能多孔狀電催化氧還原電極，加工成圓筒形，其外表為催化層(10)(由化學制備的錳或鈷氧化物或銀粉、活性炭、粘合劑組成)，內層為防滲層(12)(由乙炔黑、聚四氟乙烯、粘合劑組成)，催化層與防滲層中間夾放著集電用的泡沫鎳片(11)。空氣電極頂部有塑料密封圈(3)、下部為塑料筒底(9)。密封圈、筒底和空氣電極筒卷邊接縫，采用精密注塑工藝整體成形。密封圈上嵌入正極金屬帽，金屬帽呈“π”形，下部圓筒插入空氣電極，圓筒外壁與空氣電極內壁緊密接觸，有可靠的電連接。正極帽帽端兩側面對稱開有一對或兩對空氣進氣孔，孔徑依所需電流大小為0.2～1.5mm。空氣由空氣進氣孔(1)進入空氣電極中央氣室，再經防滲層擴散至催化層，在催化層孔隙中與電解液接觸并發生反應。由于防滲層的憎水作用，空氣電極外側的電解液不能通過防滲層滲漏。

鋅電極為糊狀鋅膏，由金屬鋅粉、氧化鋅、緩蝕劑、粘稠劑和氫氧化鉀電解質溶液組成。隔膜材料為無紡塑料纖維布。電池外殼材料為紫銅或黃銅、鋅、鋼筒內鍍鋅、塑料筒內嵌集電銅片。

本實用新型所描述的內氧式圓柱形鋅-空氣電池與已有技術相比較，它具有如下優點：(1)正極和負極可分為相對獨立的兩部分，便于加工和裝配；(2)增加了盛裝負極物質的體積，提高了電池容量；(3)擴大了負極集流面積，提高了電池效率；(4)封裝更為嚴密，防止了漏堿；(5)免除了點焊連接，有利于工業連續生產；(6)進氣孔開在正極帽端，既可保證氣路暢通，又便于包裝。

附圖說明：

圖1是內氧式圓柱形鋅-空氣電池結構圖。

圖1中1—進氣孔；2—正極金屬帽；3—塑料密封圈；4—糊狀鋅電極；5—外殼；6—隔膜；7—內氧式空氣電極；8—空氣室；9—塑料筒底。

圖2是空氣電極的剖面圖。

圖2中10—空氣電極催化層；11—空氣電極集流泡沫鎳片；12—空氣電極防滲漏層。

實施例1

由本實用新型制成的AA型鋅-空氣電池。