鋅/空氣電池鋅膏陽(yáng)極制備裝置及制備鋅膏陽(yáng)極的方法
【專利說(shuō)明】鋅/空氣電池鋅膏陽(yáng)極制備裝置及制備鋅膏陽(yáng)極的方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及鋅/空氣電池，具體的說(shuō)涉及鋅/空氣電池鋅膏陽(yáng)的制備裝置；本發(fā)明還涉及采用上述裝置制備鋅膏陽(yáng)極的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]鋅/空氣電池是一種采用金屬鋅作為陽(yáng)極燃料，空氣中氧氣作為氧化劑，堿液作為電解質(zhì)溶液的電化學(xué)反應(yīng)裝置。我國(guó)金屬鋅儲(chǔ)量豐富、且價(jià)格低廉，因此鋅/空氣電池在我國(guó)通訊電源、野外應(yīng)急電源、照明電源及儲(chǔ)備電源等可移動(dòng)電源的諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。鋅/空氣電池具有能量密度高、安全性高、反應(yīng)物和產(chǎn)物無(wú)污染、工作安靜隱蔽性好、金屬燃料儲(chǔ)存、運(yùn)輸、攜帶安全方便且干態(tài)存儲(chǔ)性好等特點(diǎn)，其理論能量密度高達(dá)1350Wh/kg。鋅/空氣電池電極反應(yīng)和電池總反應(yīng)分別為:
[0004]陽(yáng)極反應(yīng):Zn+20H-— Zn0+H20+2e二1.25V (I)
[0005]陰極反應(yīng):l/202+H20+2e-— 20H-+0.40IV (2)
[0006]電池總反應(yīng):Zn+l/202— Ζη0+1.65V (3)
[0007]由上式可知，鋅/空氣電池在反應(yīng)過(guò)程中消耗金屬鋅、空氣中的氧氣，生成氧化鋅。金屬鋅是鋅/空氣電池的能量載體。為提高鋅的利用率和放電電流密度，鋅/空氣電池常采用鋅粉制備成鋅膏陽(yáng)極。
[0008]鋅膏陽(yáng)極常用的制備方法包括電沉積法、滾壓法和模具法。電沉積法常用來(lái)制備銀鋅電池用鋅電極，但由于該方法能耗高、產(chǎn)量低，難以滿足鋅/空氣電池的需求。滾壓法可實(shí)現(xiàn)鋅電極的連續(xù)制備，但該方法也存在鋅電極密度不均勻，電極厚度不宜過(guò)大等缺點(diǎn)。模具法是鋅/空氣電池用鋅電極的常用制備方法，具有工藝簡(jiǎn)單、電極厚度可控等優(yōu)點(diǎn)。模具法常將鋅膏刮涂于模具內(nèi)，并將集流網(wǎng)壓合在一起制成電極。該方法存在以下問(wèn)題:
[0009](I)刮涂鋅膏前，需對(duì)每片電極的用鋅量進(jìn)行稱量，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；
[0010](2)刮涂鋅膏過(guò)程電極均勻性難以控制；
[0011](3)鋅膏陽(yáng)極批量制備過(guò)程中的一致性難以控制，且生產(chǎn)能力有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有鋅/空氣電池鋅膏陽(yáng)極制備方法一致性不高且批產(chǎn)能力不足的問(wèn)題，提出一種鋅/空氣電池鋅膏陽(yáng)極制備裝置及采用其制備鋅膏陽(yáng)極的方法。本發(fā)明采用以下方法來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0013]一種鋅/空氣電池鋅膏陽(yáng)極制備裝置，包括鋅膏儲(chǔ)料倉(cāng)、注料通道和鋅膏模具；
[0014]所述鋅膏模具包括上模板、下模板、活動(dòng)板及活動(dòng)板抬起部件；所述鋅膏模具中的下模板上表面中部設(shè)有第二凹槽，于第二凹槽底部設(shè)有第一凹槽，所述第一凹槽處于第二凹槽內(nèi)；所述活動(dòng)板置于第一凹槽中，且其大小形狀與第一凹槽相同，活動(dòng)板厚度與第一凹槽底部至第二凹槽底部之間的垂直高度相等；所述上模板扣合于下模板上方，上模板與下模板緊密密封配合；所述上模板下底面、活動(dòng)板和第二凹槽之間形成第一腔室；于第二凹槽的側(cè)壁上設(shè)有第一通孔；于第一凹槽底部設(shè)有活動(dòng)板抬起部件；
[0015]第一腔室依次經(jīng)通孔、注料通道與鋅膏儲(chǔ)料倉(cāng)相連接。
[0016]一注料控制部件，所述注料控制部件為一計(jì)量泵、一活塞或?yàn)橐痪哂锌潭鹊淖⒘蠘專?br>[0017]注料控制部件為計(jì)量泵時(shí)，計(jì)量泵設(shè)置于注料通道上，通過(guò)計(jì)量泵將鋅膏儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)的鋅膏物料送入第一腔室內(nèi)；
[0018]注料控制部件為活塞時(shí)，活塞設(shè)置于鋅膏儲(chǔ)料倉(cāng)中，通過(guò)活塞的運(yùn)動(dòng)，使鋅膏儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)的鋅膏物料送入第一腔室內(nèi)；
[0019]注料控制部件為注料槍時(shí)，注料槍經(jīng)閥門與鋅膏儲(chǔ)料倉(cāng)相連，并于注料通道上設(shè)置有閥門，通過(guò)注料槍將鋅膏儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)的鋅膏物料送入第一腔室內(nèi)。
[0020]所述上模板和所述下模板間置有一作為集流體的分隔板；所述鋅膏模具上模板下底面內(nèi)部具有一第三凹槽；所述分隔板和第三凹槽之間形成一第二腔室；所述分隔板、活動(dòng)板和第二凹槽之間形成一第一腔室；所述第三凹槽和第二凹槽的側(cè)壁上分別設(shè)有第二通孔和第一通孔；二條注料通道的一端分別經(jīng)第二通孔和第一通孔與第二腔室和第一腔室相連通，二條注料通道的另一端分別與鋅膏儲(chǔ)料倉(cāng)相連。
[0021]所述活動(dòng)板抬起部件與活動(dòng)板底部機(jī)械連接，其可以在電動(dòng)或手動(dòng)控制下實(shí)現(xiàn)活動(dòng)板的升降、或升降和水平移動(dòng)。
[0022]所述分隔板或?yàn)閷?dǎo)電性金屬材料，或?yàn)樘疾牧希驗(yàn)橥扛灿袑?dǎo)電性金屬材料的板狀或網(wǎng)狀或泡沫狀材料，或?yàn)橥扛灿刑疾牧系陌鍫罨蚓W(wǎng)狀或泡沫狀材料。
[0023]所述導(dǎo)電性金屬材料為鎳、銅、鉛、錫、銦中的一種或兩種以上的合金；所述碳材料為石墨、碳納米管、碳納米纖維、活性碳中的一種或兩種以上的混合物。
[0024]所述分隔板為導(dǎo)電性金屬材料時(shí)，其可為板狀材料亦可為網(wǎng)狀材料。
[0025]所述鋅膏陽(yáng)極制備裝置制備鋅膏陽(yáng)極的方法，其特征在于:包括以下步驟，
[0026]I)將鋅膏模具中的所述活動(dòng)板置于所述下模板的第一凹槽中；或者，將鋅膏模具中的所述活動(dòng)板置于所述下模板的第一凹槽中，同時(shí)將分隔板置于下模板的上表面；
[0027]2)將所述上模板與所述下模板緊密扣合并水平安置好；
[0028]3 )將裝填于鋅膏儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)的鋅膏物料經(jīng)注料通道送入第一腔室、或第一腔室和第二腔室內(nèi)；
[0029]4)移開(kāi)上模具后，利用活動(dòng)板抬起部件將活動(dòng)板抬起并使其離開(kāi)鋅膏模具下模板；
[0030]5)鋅膏干燥后，將鋅膏陽(yáng)極或同時(shí)將鋅膏陽(yáng)極和分隔板移離活動(dòng)板；
[0031]6)重復(fù)上述步驟I)-5)可以實(shí)現(xiàn)鋅膏陽(yáng)極的批量連續(xù)制備。
[0032]采用上述裝置制備的鋅膏陽(yáng)極或?yàn)榘鍫钿\膏陽(yáng)極或?yàn)閵A有集流體的板狀鋅膏陽(yáng)極。
[0033]與現(xiàn)有技術(shù)相比，首先，本發(fā)明所述鋅/空氣電池鋅膏陽(yáng)極制備裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造及實(shí)現(xiàn)，同時(shí)可通過(guò)改變裝置前端儲(chǔ)料倉(cāng)的大小調(diào)整預(yù)設(shè)的批量生產(chǎn)能力、易可通過(guò)更換模具的大小改變制備的鋅膏陽(yáng)極的大??；其次，采用上述裝置制備鋅膏陽(yáng)極的方法具有可實(shí)現(xiàn)批量連續(xù)生產(chǎn)、生產(chǎn)工藝可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，人工參與程度低；再次，采用本方法制備的鋅電極中鋅分布均勻，孔隙率可控，電極厚度一致性好。
【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1為單面鋅膏陽(yáng)極制備裝置示意圖；
[0035]圖2為單面鋅膏陽(yáng)極成型裝置分解示意圖；
[0036]圖3為雙通道鋅陽(yáng)極制備裝置示意圖。
[0037]圖中，1.儲(chǔ)料倉(cāng)；2.上模板；3.活動(dòng)板；4.下模板；5.活動(dòng)板抬起部件一頂