[发明专利]一种注入式锌空气金属燃料电池流动态锌胶电极材料

说明书

技术领域

本发明属于电化学领域，尤其涉及一种注入式锌空气金属燃料电池流动胶态锌电极材料。

背景技术

以锌空气电池为代表的金属-空气电池从发明至今已有一百多年的历史，一百多年来许多国家对锌空气电池及其它金属-空气电池进行了大量的研究。由于锌空气电池具有容量大，比能量高，综合性能稳定，使用安全，价格低廉，对环境友好，长期以来受到广泛的关注，不断寻求锌空电池的应用市场。挖掘锌空电池的潜力，使其应用面逐渐扩大，不但在无人观测站、通讯机、航标灯、海洋浮标等设备上得到了广泛的应用，而且也大量进入了日常生活领域，如助听器、石英电子表、计算器。近年来随着能源供应日趋紧张，人们尝试将锌空气电池应用于电动自行车、小型电动运输车、高尔夫球场车、电动大巴车等领域。1995年以色列电燃料(Electric Fuel)公司采用机械更换方式成功地将锌空气电池用于电动汽车上，使锌空气金属燃料电池进入了电动车应用领域。但是，锌空气电池在电动汽车领域的应用至今也没有得到广泛的推广。主要原因在于，现有的锌空气电池负极结构和更换方式无法满足使用者的要求。例如，机械插块式锌空气金属燃料电池无法同传统充电电池一样进行充电，它需要通过更换金属锌极使电池得到能量补充，更换过程费时费力；再如，液体循环式锌空气金属燃料电池由于在结构上存在的缺陷，很难发挥出锌空气电池的性能优势。

发明内容

本发明的目的是提供一种注入式锌空气金属燃料电池流动胶态锌电极材料，用该配比方案制作的注入式锌空气金属燃料电池中的流动态锌胶电极具有优异的电化学性能，同时，流动态锌胶电极在反应前后均保持流动态，反应完成后的流动态锌胶电极可通过电解还原重复利用。

为实现上述目的，本发明采取以下方案：

一种注入式锌空气金属燃料电池流动胶态锌电极材料，它是由锌粉、聚丙烯酸类高分子树脂、微晶纤维素、氢氧化钾溶液在惰性气氛下按照质量百分比配比参数混合搅拌制成，所述各成分的质量百分比为：锌粉42％～52％、聚丙烯酸类高分子树脂0.5％～1.0％、微晶纤维素：0.20％～0.30％、氢氧化钾溶液46.7％～57.17％。

所述的锌粉的纯度为99.99％，粒度可为80目～150目，比表面积可为30～100m²/g；所述的聚丙烯酸类高分子树脂分子量1000～10000如；聚丙烯酸、聚丙烯酸钠等；所述的氢氧化钾溶液的摩尔浓度应为5M/L～7M/L。

配制成的流动态锌胶电极具有的粘稠度为3000厘泊～6000厘泊。

配制过程要求将所有材料按配比参数要求，在惰性气氛下进行混合搅拌。配制完成的流动态锌胶电极的粘稠度为3000厘泊～6000厘泊。

注入式锌空气金属燃料电池流动态锌胶电极在空气电极内侧与负极集流体之间形成流场，在流场中，流动胶态锌电极可以自由移动，并与空气电极上的氧发生电化学反应，释放出电子，形成电流。流动态锌胶电极在流场中保持高活性，在电化学反应过程中，流动态锌胶电极始终保持流动状态。

本发明的优点是：

由于采用本发明配比的流动态锌胶电极配制粘稠度适中，在反应前后可均保持流动态，利于自由移动，保持高活性，电化学性能优异，同时电解还原重复利用。

具体实施方式

实施例1：

取450克锌粉(100目)、10克聚丙烯酸类高分子树脂、3克微晶纤维素、537克氢氧化钾(5M/L)溶液，在惰性气氛下进行混合搅拌，制得1000克粘稠度为6000厘泊的流动胶态锌电极。

实施例2：

取450克锌粉(150目)、8克聚丙烯酸类高分子树脂、3克微晶纤维素、539克氢氧化钾(7M/L)溶液，在惰性气氛下进行混合搅拌，制得1000克粘稠度为5000厘泊的流动胶态锌电极。

实施例3：

取450克锌粉(80目)、6.5克聚丙烯酸类高分子树脂、2.5克微晶纤维素、541克氢氧化钾溶液(5M/L)，在惰性气氛下进行混合搅拌，制得1000克粘稠度为4000厘泊的流动胶态锌电极。

实施例4：

取450克锌粉(130目)、5克聚丙烯酸类高分子树脂、2克微晶纤维素、573克氢氧化钾溶液(7M/L)，在惰性气氛下进行混合搅拌，制得1000克粘稠度为3000厘泊的流动胶态锌电极。

本发明提出采用流动态锌胶电极作为电池负极应用于一种注入式结构的锌空气金属燃料电池中，这种新型结构锌空气电池配合流动态锌胶电极，它解决了锌空气电池负极更换不方便的问题，使锌空气电池在电动车领域的广泛应用变成了现实。锌空气电池的性能也得到了很大的提高。这种流动态锌胶电极不同于传统的碱性电池锌膏，非常适用于注入式锌空气金属燃料电池，具有优良的性能和巨大的潜在市场需求。