專(zhuān)利名稱(chēng)：多功能高效金屬鋅電解還原設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多功能高效金屬鋅電解還原設(shè)備。
技術(shù)背景隨著堿性鋅電池的快速發(fā)展，金屬鋅在電池行業(yè)的需求量大幅度增加，但 由于金屬鋅在氧化還原過(guò)程中晶格的變化特性，我們很難將堿性鋅電池制作成 傳統(tǒng)意義上的充電電池(即二次電池)，所以目前電池行業(yè)內(nèi)的金屬鋅大部分 被用于制造一次性電池，在造成資源浪費(fèi)的同時(shí)，也限制了金屬鋅在電池制造 行業(yè)性能優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。雖然有一些企業(yè)在進(jìn)行電池回收的過(guò)程中，探索出了一 些金屬鋅還原技術(shù)，但效果均不理想，效率也不高。鋅-空氣金屬燃料電池的迅猛發(fā)展為二次堿性鋅電池開(kāi)拓出了一條嶄新的 道路。二次鋅-空氣鋅空氣金屬燃料電池體外充電的循環(huán)利用方式，巧妙地回 避了金屬鋅在直接充電過(guò)程中晶格變化的劣勢(shì)，充分利用了金屬鋅的性能優(yōu) 勢(shì)，成為一種具有巨大使用空間的新型二次堿性鋅電池。二次鋅-空氣電池的出現(xiàn)，對(duì)金屬鋅的體外充電方式和效率提出了很高的 要求，并且成為一個(gè)有待解決的難題。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新蹈的目的是提供一種多功能高效金屬鋅電解還原設(shè)備。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型釆取以下設(shè)計(jì)方案一種多功能高效金屬鋅電解還原設(shè)備，包括一電解槽，電解槽內(nèi)置有堿性 電解液，所述的陽(yáng)極由板網(wǎng)結(jié)合式陽(yáng)極體構(gòu)成，陽(yáng)極板與導(dǎo)電銅排連接；所述 的陰極由陰極板與導(dǎo)電銅排連接構(gòu)成。所述的板胸結(jié)合式陽(yáng)極體采用半網(wǎng)籃式結(jié)構(gòu)， 一側(cè)及底部為陽(yáng)極板材，其 它側(cè)面為網(wǎng)籃，陽(yáng)極板與網(wǎng)籃間為陽(yáng)極收集袋。所述的板倆結(jié)合式陽(yáng)極體的陽(yáng)極板表面積形狀及大小與陰極板表面積的
形狀及大小相等。所述的板網(wǎng)結(jié)合式陽(yáng)極可以裝入反應(yīng)后的含有金屬鋅、氧化鋅和鋅酸鹽的 碎渣，進(jìn)行電解還原；也可以將含有高濃度鋅酸鹽的堿性電解液電解還原。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是-1、 具有兩種功能，可以電解還原兩種金屬鋅廢料。2、 操作簡(jiǎn)單、方便，減少電解還原過(guò)程的附加程序。3、 減少電解成本，從而提高電解效率。4、 本設(shè)備電解還原的海綿狀金屬鋅具有非常優(yōu)異的放電性能。

圖l 為本實(shí)用新型剖面示意圖 圖2 為本實(shí)用新型板網(wǎng)結(jié)合式陽(yáng)極結(jié)構(gòu)示意圖 圖3 為本實(shí)用新型陰極結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型多功能高效金屬鋅電解還原設(shè)備包括一電解槽2， 電解槽內(nèi)置有堿性電解液3，所述的陽(yáng)極5由板網(wǎng)結(jié)合式陽(yáng)極體構(gòu)成，其采用 半網(wǎng)籃式結(jié)構(gòu)， 一側(cè)及底部為陽(yáng)極板材6，其它側(cè)面為網(wǎng)籃8，陽(yáng)極板與網(wǎng)籃 間為陽(yáng)極收集袋4。陽(yáng)極板6與導(dǎo)電銅排連接；所述的陰極由陰極板1與導(dǎo)電 銅排7連接構(gòu)成。圖2給出了本實(shí)用新型板網(wǎng)結(jié)合式陽(yáng)極結(jié)構(gòu)示意圖，在陽(yáng)極5的上端設(shè)陽(yáng) 極電源接口9，導(dǎo)電銅排與陰極板聯(lián)成一體，固定在電解槽上，陰極電源接口 IO與外部電濂負(fù)極連接。圖3給出了本實(shí)用新型陰極結(jié)構(gòu)示意圖，在陰極1的上端設(shè)陰極電源接口 10，所述的導(dǎo)電銅排7與陽(yáng)極板聯(lián)成一體，固定在電解槽上，陽(yáng)極電源接口9 與外部電源正極連接。本實(shí)用新型的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于對(duì)陽(yáng)極的新型設(shè)計(jì)釆用板網(wǎng)結(jié)合式結(jié)構(gòu)陽(yáng)極，可以電解還原碎鋅渣(主要成分為金屬鋅、氧化鋅和鋅酸鹽)，也可以電 解還原含有高濃度鋅酸鹽的堿液。
電解還簾過(guò)程的反應(yīng)方程式如下-1、 金屬鋅的電解還原過(guò)程陽(yáng)極反應(yīng)Zn+20H—-2e —Zn0+H^ t 陰極反應(yīng)Zn0+H20+2e—Zn+20H— 總反應(yīng)Zn—Zn2、 氧化鋅的電解還原過(guò)程 陽(yáng)極反應(yīng)-2e —20H—+H: t 陰極反應(yīng)ZnO+H:0+2e —Zn+20H— 總反應(yīng)ZnO+3H20—Zn+40Ff+H.'t電解還原碎鋅渣時(shí)，將碎鋅渣填入板網(wǎng)結(jié)合式陽(yáng)極(圖示5)，直接進(jìn)行 電解還原。陽(yáng)極板6保證了陽(yáng)極與碎鋅渣的導(dǎo)電面積；陽(yáng)極網(wǎng)8保證陽(yáng)極與電 解液之間有足夠空隙的離子通道，并對(duì)碎鋅渣起到了一定的束縛作用；陽(yáng)極收 集袋4保證碎鋅渣不會(huì)在電解還原過(guò)程中電解液3進(jìn)入，避免污染電解鋅；陰 極l采用板式結(jié)構(gòu)，表面積與陽(yáng)極板有效面積一致。電解還原含有高濃度鋅酸 鹽的電解液時(shí)，將板網(wǎng)結(jié)合式陽(yáng)極空置于電解液中，除去陽(yáng)極收集袋，利用陽(yáng) 極板的表面積對(duì)電解液進(jìn)行電解還原。電解還原過(guò)程中，槽壓控制在2-3V之 間，槽溫控制在18-30"C，電解電流密度控制在50-150mA/cnr'。所述的板網(wǎng)結(jié)合式陽(yáng)極呈長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，也可在保證電解技術(shù)參數(shù)不受影響 的情況下根據(jù)電解槽2形狀的改變進(jìn)行適當(dāng)變動(dòng)。所述的陰極板形狀和面積與陽(yáng)極板相匹配。本實(shí)用新型是針對(duì)于金屬鋅的重復(fù)使用而設(shè)計(jì)的，并且可以處理多種電池 反應(yīng)后的廢鋅料，在保證質(zhì)量的同時(shí)，大大簡(jiǎn)化了操作程序，降低了成本，還 原效率>60%。我們電沉積法制得的海綿狀鋅粉通過(guò)有色金屬研究院檢測(cè)，含鋅 量〉99.8%，并具有非常優(yōu)異的放電性能。
權(quán)利要求1、一種多功能高效金屬鋅電解還原設(shè)備，包括一電解槽，電解槽內(nèi)置有堿性電解液；其特征在于所述的陽(yáng)極由板網(wǎng)結(jié)合式陽(yáng)極體構(gòu)成，陽(yáng)極板與導(dǎo)電銅排連接；所述的陰極由陰極板與導(dǎo)電銅排連接構(gòu)成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能高效金屬鋅電解還原設(shè)備，其特征在于: 所述的板網(wǎng)結(jié)合式陽(yáng)極體采用半網(wǎng)籃式結(jié)構(gòu)， 一側(cè)及底部為陽(yáng)極板材，其它側(cè) 面為網(wǎng)籃，陽(yáng)極板與網(wǎng)籃間為陽(yáng)極收集袋。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能高效金屬鋅電解還原設(shè)備，其特征在于: 所述的板網(wǎng)結(jié)合式陽(yáng)極體的陽(yáng)極板表面積形狀及大小與陰極板表面積的形狀 及大小相等。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種多功能高效金屬鋅電解還原設(shè)備，包括一電解槽，電解槽內(nèi)置有堿性電解液，所述的陽(yáng)極由板網(wǎng)結(jié)合式陽(yáng)極體構(gòu)成，陽(yáng)極板與導(dǎo)電銅排連接；所述的陰極由陰極板與導(dǎo)電銅排連接構(gòu)成。板網(wǎng)結(jié)合式陽(yáng)極體采用半網(wǎng)籃式結(jié)構(gòu)，一側(cè)及底部為陽(yáng)極板材，其它側(cè)面為網(wǎng)籃，陽(yáng)極板與網(wǎng)籃間為陽(yáng)極收集袋。所述的板網(wǎng)結(jié)合式陽(yáng)極體的陽(yáng)極板表面積形狀及大小與陰極板表面積的形狀及大小相等，其可以裝入反應(yīng)后的含有金屬鋅、氧化鋅和鋅酸鹽的碎渣，進(jìn)行電解還原；也可以將含有高濃度鋅酸鹽的堿性電解液電解還原。
文檔編號(hào)C25C1/00GK201053032SQ20072014893
公開(kāi)日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2007年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月26日
發(fā)明者劉偉春, 周利民, 周躍民, 王艷境, 王菁迅 申請(qǐng)人:北京長(zhǎng)力聯(lián)合能源技術(shù)有限公司