[发明专利]一种具有卷绕式结构的锌空电池

说明书

本发明公开了一种具有卷绕式结构的锌空电池，包括卷绕式条形单元，上端正极密封盖，下端负极密封盖和圆柱形电池外壳，其中，卷绕式条形单元由集流网、锌电极、负极隔膜、正极隔膜、空气电极和通风管阵组成，卷绕式条形单元末端的空气电极向上伸出一根金属条，为正极引线；集流网向下伸出一根金属条，为负极引线；把卷绕式条形单元放入圆柱形电池外壳中，注入电解液将正极隔膜完全润湿，然后把正极引线与上端正极密封盖焊接在一起，负极引线与下端负极密封盖焊接在一起，将上端正极密封盖、下端负极密封盖和圆柱形电池外壳装配起来，保证电池密封性完好；本发明结构紧凑，空间合理，安全防护性更强，提高电池的能量密度，使电池组集成度更高。

技术领域

本发明涉及电源技术领域，具体涉及一种具有卷绕式结构的锌空电池。

背景技术

现有的锌空电池普遍采用口袋式设计，即空气电极在外侧，锌电极涂抹在集流体上且被隔膜包裹着放在电池内部，这种设计的电池一般都是厚度为几厘米的长方体，锌电极的反应面积为锌电极和空气电极的正对面积。口袋式锌空电池的能量密度一般为150wh/kg，远低于理论值。造成这种情况的部分原因是，电池结构设计过于简单，内部空间的利用率远远不够。而且，由于锌空电池的空气电极需要源源不断的氧气，所以口袋式电池成组时必须在每两个单体电池之间留有足够的空间，保证空气的流动和交换，这样电池组的集成度就很低，能量密度难以提升。另外，口袋式电池的空气电极直接裸露在外，单体电池的抗冲击、抗破坏的能力弱，所以亟需一种结构设计更为紧凑，空间利用更加合理，安全防护性更强的电池结构设计方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构更为紧凑，空间利用更加合理，安全防护性更强的锌空电池结构设计方案，这种设计能够在现有技术水平上提高电池的能量密度，也能够使电池组集成度更高。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种具有卷绕式结构的锌空电池，包括卷绕式条形单元，上端正极密封盖，下端负极密封盖和圆柱形电池外壳。

其中卷绕式条形单元由集流网、锌电极、负极隔膜、正极隔膜、空气电极、通风管阵组成。集流网一般为15目左右的金属网，将长宽分别为10厘米和2厘米的集流网铺在一张负极隔膜上，负极隔膜长宽分别为11厘米和3厘米。在集流网上均匀涂抹、压合上厚度为1毫米的锌膏，然后在铺上一层负极隔膜。用热塑封机将两层负极隔膜的四边封起来，同时在一侧留出一小段集流网，这样就把锌电极封装完毕。通风管为管径为2mm的中空圆柱形塑料管，侧壁上均匀分布孔洞，孔洞镂空管壁，管长为2厘米。通风管之间以2毫米的间隔平行排列，用棉线连接起来，形成通风管阵。将长为10厘米的通风管阵平铺，覆盖一层等面积的正极隔膜。再把封装好的锌电极平铺在正极隔膜上，再覆盖上一层正极隔膜。此时，同样用热封塑机将两个正极隔膜的四边封好，在同样一边留出一小段集流网。在上面铺上长宽分别为11厘米和3厘米的空气电极，然后把通风管往上卷，带着锌电极和空气电极卷成圆柱形的一卷。这样，卷绕式条形单元就成型了。此时，通风管阵将空气电极的外侧撑起一个孔隙层，这一层可以为空气电极提供所需的氧气，且帮助电池在反应时散热。

卷绕式条形单元末端的空气电极向上伸出一根金属条，为正极引线；集流网向下伸出一根金属条，为负极引线。把卷绕式条形单元放入圆柱形电池外壳中，注入电解液将正极隔膜完全润湿，然后把正极引线与上端正极密封盖焊接在一起，负极引线与下端负极密封盖焊接在一起，将上端正极密封盖、下端负极密封盖和圆柱形电池外壳装配起来，保证电池密封性完好。圆柱形电池外壳和上下密封盖板均为不锈钢材质，且表面每隔100微米有直径为10微米的孔贯穿盖板，用来沟通电池内外的空气，保证电池反应所需的氧气。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明通过对电池结构进行优化，提高了电池的重量比能量和体积比能量，在不改变电池技术的条件下，提升了电池性能。

(2)本发明通过对电池整体结构重新设计，把锌电极、隔膜和空气电极进行模块化组合，使得电池组装难度降低，生产效率得到提升。