[发明专利]一种锌/空气电池用锌阳极

说明书

技术领域

本发明属于电化学相关领域，具体涉及一种锌/空气电池用锌阳 极。

背景技术

金属/空气电池是一种绿色环保洁净能源。锌/空气电池是金属空 气电池中的一种。锌/空气电池具有比容量大、能量密度高、输电品 质好、干态存储时间长、价格低廉、使用安全、环境友好等众多优点。 锌/空气电池采用空气电极作为阴极，锌电极作为阳极，电解质溶液 多为碱性KOH溶液。锌阳极作为锌/空气电池的核心部件，其放电性 能高低直接影响锌/空气电池的输电品质。然而，传统的锌阳极，其 活性物质易于从电极表面脱落，本发明采用在电极外部包覆增强部件 或者内部支撑结构加固方式，提高了锌电极的机械强度；同时解决锌 阳极反应产物变形严重不易从单池内腔中抽提问题，可有效缓解因阳 极变形难抽提对阴极表面造成的破坏，并缩短锌阳极机械更换时间。

发明内容

针对现有技术不足，本发明采用以下具体方案来实现：

一种锌/空气电池用锌阳极，包括集流体、锌膏电极、电极增强 部件；所述锌膏电极附着于所述片状集流体两侧表面；所述电极增强 部件置于锌膏电极内部和/或所述电极增强部件包覆于锌膏电极外 部，以减少锌阳极中活性物质脱落，提高锌阳极的机械强度，增强其 抗振动，抗冲击振动能力。

所述电极增强部件置于锌膏电极内部时，电极增强部件为塑料板 支撑结构。将塑料支撑结构分布阳极内部增加其机械强度，在电极内 部以“筋络”的方式将锌阳极固定。支撑结构电阻应较小，不影响电极 放电性能，经此方法制备而成的锌阳极，可经长途运输，具有抗冲击、 抗振动能力。

所述电极增强部件包覆于锌膏电极外部时，电极增强部件为水化 纤维素膜、石棉膜、聚丙烯膜、绵纸中的一种。经包覆而成的锌阳极， 一方面有效减低活性物质锌粉脱落问题，便于运输与储存，另一方面， 包覆材料在碱液中具有良好的电化学稳定性，电阻较小不影响大功率 放电能力。

所述集流体为拉伸金属网、冲孔金属网、泡沫金属网、编织金属 网中的一种。所述金属网的面密度为5-20mg/cm²。不同种类金属网在 碱性介质条件下化学性质不同，发生副反应程度存在差异，因此作为 集流体的金属网选择尤其重要，同时选用的金属网面密度应控制在合 理的范围之内，以减小极化损失。

所述集流体具有引出极耳，所述极耳引出方式为单片式、双片式 或整体式中的一种。

所述锌膏电极包括锌粉和粘结剂；所述粘结剂为聚偏氟乙烯、丙 烯酸聚合物、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠中的一种或两 种以上；所述粘结剂于锌膏电极中的质量含量为0.25％-5％。粘结剂 是锌膏电极的重要组成部分，应具有良好的粘结性能和电化学稳定 性，可将活性物质锌粉粘结在一起形成稳定的电极结构。粘结剂种类 与组成对阳极产物变形程度，机械可更换抽提难易程度、更换时间影 响较大。粘结剂含量必须保持在一个合理的范围内，含量过少容易出 现活性物质脱落、电极机械强度变差等问题，含量过高使欧姆电阻变 大影响电极放电性能。

所述锌膏电极还包括导电剂，所述导电剂于锌膏电极中的质量含 量为0.1％-5％。

所述导电剂为乙炔黑、XC-72、BP、MWCNT、Graphene中的一 种或两种以上。

所述锌膏电极还包括KOH和/或NaOH；所述KOH和/或NaOH 于锌膏电极中的质量含量为5％-40％。

所述锌粉粒径为0.5-600μm；所述粘结剂粒径颗粒大小分布为 50-300目。

所述锌阳极孔隙率为35％-85％，将锌阳极的孔隙率控制在此范 围内，活性物质颗粒之间存在足够的空间储存电解质与反应后产物， 同时活性物质之间可以形成良好的电子传输通道。

有益效果

本发明公开了一种锌/空气电池用锌阳极。所述锌阳极包括集流 体、锌膏电极、电极增强部件；

所述锌膏电极附着于所述片状集流体两侧表面；所述电极增强部 件置于锌膏电极内部和/或所述电极增强部件包覆于锌膏电极外部， 以减少活性物质脱落、提高其机械强度，同时解决锌阳极反应产物变 形严重不易从单池内腔中抽提问题，可有效缓解因阳极变形难抽提对 阴极表面造成的破坏，并缩短锌阳极机械更换时间，实现锌/空气电 池组“快速充电”。