[实用新型]一种锌空电池

说明书

本实用新型提供了一种锌空电池，所述的锌空电池包括一端敞口的外壳，所述外壳侧壁开设有通孔，所述外壳近内壁处沿周向设置有空气阴极，所述空气阴极与外壳之间形成进气空腔，外界空气经通孔进入进气空腔；所述的空气阴极包括由外至内依次层叠设置的半透膜层、CO₂吸附层、催化剂层、集流层和隔离层；所述外壳内部中心区域沿轴向插入金属阳极，所述的空气阴极和金属阳极之间形成的环形空腔内注入电解液。本实用新型提供的锌空电池通过设置五层结构的空气电极有效解决了电解液的泄漏问题。

技术领域

本实用新型属于电池技术领域，涉及一种锌空电池。

背景技术

随着科学技术迅速发展，人民生活水平的日益提高，使人们对电池产品的用途不断拓展，电池的用量迅猛增长。同时各种新型电子产品功能越来越全，功率越来越大，消耗的能量越来越高，对电池的品种和性能要求也不断提高。而目前市场上大量流行铅酸电池、锂离子电池和镍氢电池，它们要么比能量偏低，要么价格偏高，很难满足市场需求。

锌空气电池是以空气中的氧气为正极活性物质，金属锌为负极活性物质的一种新型化学电源。锌空气电池是一种半蓄电池半燃料电池。首先，负极活性物质同锌锰、铅等蓄电池一样封装在电池内部，具有蓄电池的特点；其次，正极活性物质来自电池外部的空气中所含的氧，理论上有无限容量，是燃料电池的典型特征。

其优势在于：(1)比能量大：锌空气电池的比能量是铅酸蓄电池的4～6倍，比锂离子电池比能量都大1倍，以其作为动力的电动汽车最大行程可达400km，而以同等质量的铅酸蓄电池装同样的车一般行程则不大于100km。(2)制造工艺简单，成本低廉：大批量成本约为300～500元/kVAh，比铅酸蓄电池的还低。 (3)安全可靠：即使外部遇到明火、短路、穿刺、撞击等情况，都不会发生燃烧、爆炸。(4)环保：电池正极采用活性碳、铜网，负极采用金属锌，没有使用一些有毒害的物质。(5)可再生利用：锌电极使用完后，可通过再生还原得到再次使用。另外，锌电极也可以采用机械充电方式，即将用完后的锌电极从电池中取出，放入特制的槽中充电。锌空气电极可以重复使用多次，还可以制成直接充电的锌空气电池，简称二次锌空气电池。湖南丰日电源电气股份有限公司，曾研制出的二次锌空气电池，充电循环寿命达100次以上。(6)由于锌空气电池的充电主要是更换极板，所以极板的再生可以集中进行。极板的分发可以像商店那样布点，不必建立专用的充电站。这不但可以节约大量先期投资，而且给用户带来很多方便。

但同时，锌空气电池的弊端也较未明显，具体表现在：(1)使用成本相对高，充电过程相对复杂。因为锌空气电池通常都是机械充电方式，要求将锌电极取出在专用充电槽中充电，只有专业人员才能进行操作，给使用带来了麻烦，同时也提高了人工费用，造成实际运行成本的附加值较高。(2)实际使用寿命短，为1～2年，这主要不是因为电池的电化学性能差，而是电池的结构带来的影响。如电池的外壳是由塑料包覆空气电极而成，不是完整的塑料槽，因此给电池的密封带来了困难，不少电池在使用一定时间后就出现漏液现象。其次，锌空气电极必须制成多孔状，多孔的电极可以吸附氧气，但同时也吸附部分二氧化碳，使电解液碳酸盐化，致使电池的效率大大下降。(3)批量生产加工工艺不够成熟。这主要是催化膜和防水透气膜的制造，大多需要半机械操作，存在一些手工因素，导致电极性能有差异。(4)最棘手的问题是电池密封难，锌空气电池放电时需要源源不断的来自空气中的氧气进入电池，所以电池不是完全密封的，电池外壳留有一个或多个空气孔，因此电池内部与外部是相通的。如果空气电极，特别是防水透气膜做的不好的话，电池就很容易发生漏液，严重影响到锌空气电池的性能和质量。