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