圓柱形鋅空氣電池的製作方法
2023-04-28 23:56:01 2
專利名稱:圓柱形鋅空氣電池的製作方法
技術領域:
本發明公開了一種圓柱形鋅空氣電池的生產技術。它屬於電化學技術領域。
六十年代以來,由於燃料電池的進步,方形空氣電池、扣式空氣電池取得很大進展,但由於電池外形尺寸的限制,與市場上最廣泛使用的圓柱形電池(包括鋅錳電池、鹼性鋅錳電池等)不能互換使用,因而大大地限制了其使用範圍。七十年代後,陸天虹等和國外學者(陸天虹等《電源技術》2(5)1980;H.R.Espig and D.F.Porter《Power Sources》4,327,1973.Collins,D.H.(ed.);Takashi Tsuchida,Kosai et al,U.S.P 3881959)報導了圓柱形鋅空氣電池的製備方法,因工藝複雜,密封性差,不適宜工業化生產而未能商品化。
本發明的目的是研製一種製造工藝簡單,密封防漏性好,成本低,適宜於工業化生產的圓柱形空氣電池。
本發明為達到上述目的,主要技術措施有採用高性能的筒狀防水空氣電極;具有內外密封環的正負極塑料密封端頭;端頭與筒狀空氣電極的密封連接採和耐鹼膠粘劑粘接或注塑工藝;帶有凝膠電解液的凝膠鋅粉負極;具有透氣孔的金屬或塑料電池外殼。
空氣電極組成為防水透氣膜(多孔聚四氟乙烯膜)、導電網(鎳或鍍銀銅網)、催化膜(碳載銀或二氧化錳催化劑、5—30%聚四氟乙烯)經壓制(壓力100—500Kg/cm2)成電極片,裁剪成所需面積卷制為筒狀,其接縫採用粘接或注塑工藝連接。
具有內外密封環的正負極塑料端頭(尼龍、聚丙烯、ABC塑料等)嵌有金屬接觸片,是經粘接或注塑製成。筒狀空氣電極的導電引線與正極端頭的金屬接觸片連接,密封採用粘接或注塑工藝。袋狀電池隔膜安放於筒狀空氣電極內。
凝膠狀鋅粉負極由汞齊化鋅粉、CMC、氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液組成。CMC含量1—6%,用6—10摩爾的KOH或NaOH調製成膏狀,注入隔膜內,帶有負極引流體的負極密封端頭插入負極中間,用耐鹼膠粘劑將端頭與空氣電極粘接密封。
筒狀金屬或塑料電池外殼具有透氣孔。透氣孔的孔徑和多少取決於電池工作電流的大小。殼體內襯有透氣紙,裝配成電池,外殼兩頭分別與正負極端頭外側經粘接密封。
本發明所描述的圓柱形鋅空氣電池與現有技術相比較,它具有工藝簡單、成本低、無流動性電解液、密封防漏性好,適宜於工業化生產。
圖1表示電池剖面圖,包括負極密封端頭(1),它具有內外密封環、接觸金屬片,金屬片與負極引流體(2)連接,正極密封端頭(9),也具有內外密封環,接觸金屬片,金屬片與空氣電極引出線連接,凝膠狀鋅粉負極(4),隔膜(5),空氣電極(6),透氣紙(8),電池外殼(7),透氣孔(3)。
雙比放電曲線見圖2,a,AAA型鋅錳電池10Ω恆阻放電;b,AA型鋅錳電池10Ω恆阻放電;c,AAA型鹼性鋅錳電池10Ω恆阻放電;d,AA型鹼性鋅錳電池10Ω恆阻放電;e,AAA型鋅空氣電池100mA恆流放電;f,AA型鋅空氣電池150mA恆流放電。
實施例l由本實用新型製成的AA型電池。
空氣電極由0.2mm厚的多孔聚四氟乙烯膜,100目金屬鎳網,0.2mm厚的催化膜(催化膜組成為70%碳黑、15%Ag、15%聚四氟乙烯,混合均勻後經雙輥軋機碾壓成膜)在500Kg/mm2壓力下壓製成0.4mm厚的電極片,裁剪成所需面積卷製成筒狀,環氧樹脂粘接接縫,電極引線與正極端頭金屬接片連接,用環氧樹脂將正極端頭與筒狀空氣電極密封。袋狀聚丙烯複合隔膜安放於筒狀空氣電極內,注入凝膠狀鋅粉負極(鋅負極組成為96%汞齊化鋅粉(含4%汞)、4%羧甲基纖維素(CMC),用9摩爾KOH調製成膏狀),帶有負極引流體的負極密封端頭插入負極中間,用環氧樹脂密封連接筒狀電極與端頭。
筒狀聚丙烯外殼具有φ1.0mm的透氣孔12個,殼體內襯有透氣紙,裝配電池後,外殼兩頭分別與正負極塑料端頭外側經環氧樹脂粘接密封。
組裝後的電池外形尺寸直徑14.5mm,高50mm。電池開路電壓1.5V,150mA恆流放電25小時,終止電壓0.9V,放電環境溫度20℃。
實施例2按實施例1所制電極,組裝成AAA型電池,電池外形尺寸直徑10mm,高44mm,電路開路電壓1.5V,100mA恆流放電15小時,終止電壓0.9V,放電環境溫度20℃。
由發明實例看出,本實用新型圓柱形鋅空氣電池與同型號的鋅錳電池相比,其放電容量大7—10倍,與鹼性鋅錳電池比,大3—4倍。
權利要求1.一種圓柱形鋅空氣電池,其特徵在於它是由筒狀防水空氣電極、凝膠狀鋅粉負極、隔膜、具有內外密封環的正負極塑料密封端頭及外殼組成;園筒狀空氣電極的一端與正極密封端頭經注塑或膠粘連接,內置隔膜,注入含有凝膠電解液的鋅粉負極,另一端與負極端頭經粘接密封,包裹透氣紙後置於金屬或塑料電池外殼內,經機械扣邊或粘接密封組裝成電池。
2.根據權利要求1所述的電池,其特徵在於將聚四氟乙烯防水透氣膜、導電金屬網、含銀或二氧化錳催化劑的催化膜壓製成電極片,經卷製成筒狀,與嵌有金屬片的正極塑料密封端頭經粘接或注塑密封。
3.根據權利要求1所述的電池,其特徵在於將袋狀隔膜安放於筒狀空氣電極內,注入含有凝膠電解液的凝膠狀鋅粉負極,再將帶負極引流體的負極塑料密封端頭插入,端頭與空氣電極經粘接密封。
4.根據權利要求1所述的電池,其特徵在於將透氣紙內襯於具有透氣孔的筒狀金屬或塑料殼內,裝配成電池,外殼兩頭與正負極端頭外側經粘接密封。
專利摘要本實用新型公開了一種圓柱形鋅空氣電池,它屬於電化學技術領域。其特徵在於它採用了高性能的筒狀防水空氣電極、凝膠狀鋅粉負極和具有內、外密封環的正負極塑料密封端頭,端頭與空氣電極的密封採用耐鹼膠粘劑粘接或注塑工藝。金屬或塑料電池外殼具有透氣孔。該實用新型適於各規格的圓柱形鋅空氣電池,其特點是製造工藝簡單,密封防漏性好,成本低,適宜於工業化生產。本實用新型與同型號的鋅錳電池或鹼性鋅錳電池可以互換,其放電容量卻大3-10倍,特別適用於BP機、收音機、錄音機、電動玩具等可攜式用電器具。
文檔編號H01M12/06GK2221832SQ94206870
公開日1996年3月6日 申請日期1994年3月2日 優先權日1994年3月2日
發明者吳智遠 申請人:武漢大學