[发明专利]隧道注入式锌空气电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池，尤其是涉及一种隧道注入式锌空气电池，属于电池加工制造技术领域。

背景技术

锌空气电池是一种以空气中的氧气作为正极活性物质，金属锌作为负极活性物质，在电催化剂的催化作用下发生化学反应而产生电能的化学电源。由于锌空气电池是以电池外部的空气中的氧气作为正极活性物质，所以正极活性物质不占电池的体积和重量，从而此种电池具有很高的重量比能量和体积比能量。锌空气电池因其具有容量大，比能量高，综合性能稳定，使用安全，材料易得且低廉，对环境友好等特点，而受到广泛的关注，并不断寻求锌空气电池的应用市场。

锌空气电池因其所具有的特性，使得它在电动车电源的选择中很早就受到青睐，但一直未得到广泛的推广，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车用动力电源的要求，如机械插块式锌空气电池放电完毕后需要更换新电极，不利于商业化操作。

发明内容

为了克服现有锌空气电池更换电极不便的缺陷，本发明提供一种隧道注入式锌空气电池，该电池可借助能量补给系统像普通的内燃机一样进行能量补充。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种隧道注入式锌空气电池，包括电池供料系统(1)、电池反应槽(2)以及电池废料回收系统(5)，其特征在于：所述电池反应槽(2)由空气电极(3)构成的块状体，在块状体的内部设有隧道状的洞体(35)，洞体(35)的首尾两端为开放口，其首口与电池供料系统(1)的电池原料供料口(6)相接，尾口与电池废料回收系统(5)的电池废料接收口(7)相接，洞体(35)内充满胶态富锌物质(10)，且设有金属集电极(4)。

所述电池反应槽(2)由空气电极(3)构成的块状体的形状为圆柱体、长方形、多面体或任意几何形状。所述的洞体(35)的路径形状为S形、螺旋形或任意几何形。洞体(35)截面形状为圆形、方形、多边形或任意几何形状。所述的空气电极(3)为正极，设有空气电极引出线(8)；金属集电极(4)为负极，设有金属集电极引出线(9)。电池反应槽(2)的外部设有带有透气孔(14)的对空气电极(3)起支撑保护作用的空气电极护板(11)。电池反应槽(2)内的胶态富锌物质(10)由电池供料系统(1)供给；电池反应槽(2)内反应完毕失效后的胶态富锌物质(10)排入电池废料回收系统(5)。在空气电极(3)与空气电极护板(11)之间设有疏水膜(12)和防渗层(13)；在空气电极(3)与电池反应槽(2)内的胶态富锌物质(10)之间设有隔膜(15)。所述的胶态富锌物质(10)为一种含有KOH电解液、锌粉、高分子聚合物、内部润滑剂的具有流动性的胶态混合物质。所述的锌粉的粒径要尽可能选择小粒径的，最好为超细或纳米级锌粉，其目的在于避免锌粉颗粒太大，在反应时产生氧化锌包裹膜阻止锌粉粒内部的锌继续参加反应，使锌原料利用不完全导致原料的浪费和能量的损失，同时造成电池的内阻升高，影响了电池的性能；所述的高分子聚合物为纤维素系吸水树脂、淀粉系吸水树脂、聚丙烯酸盐类吸水树脂、聚乙烯醇类吸水树脂之一种物质。

本发明的有益效果是该发明通过独特的电池反应槽构造以及电池供料系统，使锌空气电池能够实现像普通的内燃机一样进行能量补给，避免了现有的锌空气电池负极结构和更换方式无法满足车用动力电源要求的弊端，让该种电池像内燃机一样进行大规模商业化应用成为可能。本发明的制作方法经济、简单，易于实现规模生产，在电池制造领域具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明剖视图；

图2为本发明反应槽截面示意图。

图中1.电池供料系统，2.电池反应槽，3.空气电极，4.金属集电极，5.电池废料回收系统，6.电池原料供料口，7.电池废料接收口，8.空气电极引出线，9.金属集电极引出线，10.胶态富锌物质，11.空气电极护板，12.疏水膜，13.防渗层，14.透气孔，15.隔膜，35.隧道状洞体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步说明。

如图1-2所示，一种隧道注入式锌空气电池，包括电池供料系统(1)、电池反应槽(2)以及电池废料回收系统(5)，其特征在于：所述电池反应槽(2)由空气电极(3)构成的块状体，在块状体的内部设有隧道状的洞体(35)，洞体(35)的首尾两端为开放口，其首口与电池供料系统(1)的电池原料供料口(6)相接，尾口与电池废料回收系统(5)的电池废料接收口(7)相接，洞体(35)内充满胶态富锌物质(10)，且设有金属集电极(4)。

所述电池反应槽(2)由空气电极(3)构成的块状体的形状为圆柱体、长方形、多面体或任意几何形状。所述的洞体(35)的路径形状为S形、螺旋形或任意几何形。洞体(35)截面形状为圆形、方形、多边形或任意几何形状。所述的空气电极(3)为正极，设有空气电极引出线(8)；金属集电极(4)为负极，设有金属集电极引出线(9)。电池反应槽(2)的外部设有带有透气孔(14)的对空气电极(3)起支撑保护作用的空气电极护板(11)。电池反应槽(2)内的胶态富锌物质(10)由电池供料系统(1)供给；电池反应槽(2)内反应完毕失效后的胶态富锌物质(10)排入电池废料回收系统(5)。在空气电极(3)与空气电极护板(11)之间设有疏水膜(12)和防渗层(13)；在空气电极(3)与电池反应槽(2)内的胶态富锌物质(10)之间设有隔膜(15)。所述的胶态富锌物质(10)为一种含有KOH电解液、锌粉、高分子聚合物、内部润滑剂的具有流动性的胶态混合物质。所述的锌粉的粒径要尽可能选择小粒径的，最好为超细或纳米级锌粉，其目的在于避免锌粉颗粒太大，在反应时产生氧化锌包裹膜阻止锌粉粒内部的锌继续参加反应，使锌原料利用不完全导致原料的浪费和能量的损失，同时造成电池的内阻升高，影响了电池的性能；所述的高分子聚合物为纤维素系吸水树脂、淀粉系吸水树脂、聚丙烯酸盐类吸水树脂、聚乙烯醇类吸水树脂之一种物质。