[实用新型]一种可更换极板与电解质的平板式锌镍二次电池

说明书

技术领域

本实用新型属锌镍电池结构技术领域。 

背景技术

现有的锌镍二次电池具有比能量高（达到60-85whKG^-1），比功率大（达到200-250wKG^-1），开路电压高（1.75V），工作温度适用范围大（-20-60℃），可大电流充放电等特点，原材料来源广泛，资源丰富，生产工艺成熟，成本低，生产使用、回收均能达到环境保护标准，生产动力电池和风能、太阳能储能电池具有广泛的应用前景。但是锌电极生长晶枝，电极变形问题，严重制约锌镍电池的商品化进程。制作循环寿命长的新型锌镍电池，成为化学储能电池的迫切任务。为此人们研发了液流电池，如全钒液流电池，正极反应时V⁵⁺和V⁴⁺之间的氧化还原，负极反应时V²⁺和V3+之间的氧化还原。正负极之间的活性物质均溶解于溶液中，正负极之间氧化还原反应发生在惰性集流体上（如石墨毡），正负极之间用离子交换膜隔开，避免正负极电解液在电池内混合。其技术核心是进行氧化还原反应的活性物质，都在电解液中，电池电极只是作为反应的场所，而储存活性物质由罐体承担。由于液流电池电流密度不均匀，极耳附近腐蚀较明显，影响了电池的使用寿命，另外，电池在过充时，容易泄漏电解液，从而使电池早衰。当对电池施行废物利用，拆卸分开时，必须破坏壳体，没有做到物尽其用。液流电池的功率与容量是分离的，寿命虽然长，但电池占用空间大，电解液还需进行不断地补充和更换，这是液流电池的主要特点。如全钒液流电池（US006764789），半液流专利（CN101127393A）采用液泵储液罐等装置制备一种锌镍液流电池，又如专利200810031488.9，做成静态单液流电池，勿需泵和储液罐负极锌盐溶解并储存在电解液中，充放电时，锌盐和锌在电解液和集流体之间转换。但是他们都不可能更换极板和电解液。

发明内容

       本实用新型的目的正是为了克服现有锌镍二次电池存在的上述缺陷而提供一种比能量大，原材料来源广泛，生产成本低、电池使用寿命长，便于更换正负极极板、更换电解液，并能够对极板回收利用、不污染环境的便于更换正负极极板与电解液的平板式二次锌镍电池。 

本实用新型的的目的是通过如下技术方案来实现的。

一种可更换极板与电解质的平板式锌镍二次电池，包括正、负电极、电解质和壳体，其特征在于，本实用新型将负极设置为由金属板或金属支架附着负极活性物质的板式结构，负极活性物质包覆住金属板或金属支架或者位于在与正极板的接触面；正极设置为含镍材料或泡沫镍集流体与氢氧化镍活性物质组成的板式结构,在正极板上采用聚丙烯透离子隔膜包覆；电解质位于正、负电极板之间；在每一单体电池壳体上、下各开设有一阀门。

本实用新型将每个单体电池的壳体设置为由两个盒体相对扣接而成，盒体材料为绝缘体；将负极的集流体设置为负极活性物质包覆三维铜带，电解质采用凝胶状包覆住负极板或位于正、负极板接触面之间；正、负极导电极柱的外接端从盒体上的开孔伸出，内接端分别与盒体内的正、负极板的极耳连接。

本实用新型将电解质设置为液体。

本实用新型将电解质设置为在块状的导电毡类物上浸润电解液。

本实用新型将盒体设置为一框架，正、负极板采用机械连接方式相对应连接在框架上；直接将正、负极板位于框架的两侧的外露面作为正、负电极。

本实用新型可将两个以上电池正、负极连接重叠，形成似双极性电池的电池堆。

本实用新型将正、负极的板厚度与极间距离设置为相同。

 本实用新型在泄气阀内设置有憎水泡沫体。

本实用新型在两盒体的扣接处各设置一凸块靠连接，并在靠连接的两凸块的接缝上环整个单体电池的壳体设有环箍带。

本实用新型的优点是，电池具有加工成本低，电池正、负极板可更换、更换操作方便，电池使用寿命长，能够综合一次电池和二次电池的性能的优点。本实用新型适用于更换电池的方式为电动车辆能量补给方式的应用场合。本实用新型组装的电池，不因某一部件偶然损坏而整体报废，属正常报废的电池也大都因为正极变质疏松的结果，更换正极后又可继续使用。本实用新型电池也避免了双极性极板易于腐蚀短路而损坏的问题，但本实用新型也可组成似双极性电池组结构。

下面结合附图及实施例进一步阐述本实用新型内容。

附图说明

图1为本实用新型带导电极柱结构示意图；

图2为本实用新型直接将盒体侧面作为正、负极的结构示意图。