便携的机械再充式锌空气二次电池制造技术

本发明专利技术公开了一种便携的机械再充式锌空气二次电池，包括：电池壳体，电池壳体包括底壳、锌膏盒和顶盖，锌膏盒可活动地设置于底壳和顶盖之间；设置于电池壳体中的电池反应组件，电池反应组件包括空气电极、隔膜和锌膏，其中，空气电极的催化层紧靠隔膜，空气电极的疏水透气侧朝向顶盖的透气网孔，锌膏设置于锌膏盒中，且锌膏盒的开口面与隔膜紧贴，使得锌膏盒机械再充进电池作为负极。该电池可以通过负极材料的机械更换实现电池的二次使用，从而提高电池的使用效率，提高电池的安全性，节约能源。

【技术实现步骤摘要】
便携的机械再充式锌空气二次电池
本专利技术涉及电化学电源
，特别涉及一种便携的机械再充式锌空气二次电池。
技术介绍
目前，户外充电主要是采用移动电源充电的方法。普遍使用的移动电源电池内芯主要是聚合物锂离子电池。但是聚合物离子电池能量密度低，成本高，且在受到挤压、穿刺或碰撞之后很有可能会发生爆炸，安全性得不到保障。而使用目前批量生产的太阳能电池或者手摇发电装置等进行充电，效率低，而且难以满足用电需求。锌空气电池具有超高的理论能量密度，而且电极活性物质廉价易得，其作为“下一代绿色高比能电池”而被看好，因此，通过对锌空气电池设计结构实现机械再充从而作为适用于户外充电的移动电源。金属锌具有资源丰富、化学稳定性好、使用过程无安全隐患、环境友好、成本较低等优点从而相对更适合户外储能，其作为新型的便携电源及储能装置一直是电化学研究领域关注的重点之一。锌空气电池的工作原理是：正极反应物为取自空气中的氧气，负极反应物为金属锌，在碱性电解液环境下，氧气在空气电极催化层上得电子成为氢氧根，负极锌在集流体上失电子成为二价锌离子，反应方程式如下：负极：Zn+4KOH→K2Zn(OH)4+2K++2e-正极：O2+2H2O+4e-→4OH-总反应：2Zn+O2+4KOH+2H2O→2K2Zn(OH)4相关技术中提出过使用挤压式供料箱添加锌膏的方法，然而使用这样的方式会导致更换系统复杂难以实现便携，而且如果锌空气电池长时间不使用，锌膏将在其内部结块，导致挤压添加锌膏变得非常困难，而且使用挤压的方式将会使锌膏在供料箱上有较多残余，造成很大浪费且难以清理，对后续的使用造成不便。而且由于锌膏粘稠，使得其导电能力降低，内阻增大，从而导致锌空电池的功率密度降低，这样就难以满足户外手机等电子设备的充电。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种便携的机械再充式锌空气二次电池，该电池可以提高电池的使用效率，提高电池的安全性，节约能源。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种便携的机械再充式锌空气二次电池，包括：电池壳体，所述电池壳体包括底壳、锌膏盒和顶盖，所述锌膏盒可活动地设置于所述底壳和所述顶盖之间；设置于所述电池壳体中的电池反应组件，所述电池反应组件包括空气电极、隔膜和锌膏，其中，所述空气电极的催化层紧靠所述隔膜，所述空气电极的疏水透气侧朝向所述顶盖的透气网孔，所述锌膏设置于所述锌膏盒中，且所述锌膏盒的开口面与所述隔膜紧贴，使得所述锌膏盒机械再充进电池作为负极。本专利技术实施例的便携的机械再充式锌空气二次电池，可以通过负极材料的机械更换实现电池的二次使用，有效提高电池的使用效率，并且提高电池的充电效率，进一步提高电池的安全性，降低成本，不仅结构简单，容易实现，而且节约能源，满足用户需求。另外，根据本专利技术上述实施例的便携的机械再充式锌空气二次电池还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：附加电路，所述附加电路与所述电池反应组件相连，且设置于顶盖上，所述附加电路包括DC-DC升压电路、USB接口、开关和灯泡。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述锌膏盒的底部的集流体与所述空气电极的集流体分别引出电池的负极引线和正极引线。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：密封层，所述密封层粘固在所述电池壳体上，其中，所述空气电极与所述隔膜固定在所述电池壳体上，以通过所述密封层进行密封。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述锌膏由93％～96％的锌粉、1％～2％的增稠剂和3％～4％的氧化锌用电解液调制均匀制得。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述电解液由3％～4％的保水剂、和0.2％～0.4％的导电剂和25％～40％的氢氧化钾加入66％～69％的去离子水超声分散10～20min制得。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述保水剂为聚乙二醇，，所述导电剂为碳材料、镍粉或所述碳材料与所述镍粉按预设定比例混合的混合物。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述集流体为泡沫镍网或者打孔镍箔。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，正极取电方式为将所述空气电极的集电层与镍箔连接后引出，负极取电方式为将所述集流体与金属棒连接后引出，且所述锌膏盒的开口侧边设有倾角为3°～8°的倾斜面，以便装入所述电池外壳的对应位置。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术一个实施例的便携的机械再充式锌空气二次电池的结构示意图；图2为根据本专利技术一个具体实施例的便携的机械再充式锌空气二次电池的结构示意图；图3为根据本专利技术另一个具体实施例的便携的机械再充式锌空气二次电池的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。下面参照附图描述根据本专利技术实施例提出的便携的机械再充式锌空气二次电池。图1是本专利技术一个实施例的便携的机械再充式锌空气二次电池的结构示意图。如图1所示，该便携的机械再充式锌空气二次电池10包括：电池壳体100和电池反应组件200。其中，电池壳体100包括底壳101、锌膏盒102和顶盖103，锌膏盒102可活动地设置于底壳101和顶盖之间。电池反应组件200设置于电池壳体100中，电池反应组件包括空气电极201、隔膜202和锌膏203，其中，空气电极201的催化层紧靠隔膜202，空气电极201的疏水透气侧朝向顶盖的透气网孔1030，锌膏203设置于锌膏盒102中，且锌膏盒102的开口面与隔膜202紧贴，使得锌膏盒102机械再充进电池作为负极。本专利技术实施例的二次电池10可以通过负极材料的机械更换实现电池的二次使用以及通过设计锌膏配比提升电池性能，从而提高电池的使用效率，提高电池的安全性，节约能源。可以理解的是，电池壳体100由底壳101、锌膏盒102及顶盖103三部分构成。电池反应组件200由空气电极201、隔膜202和锌膏203组成，其中，电池壳体100为长方形容器，顶盖103可以为存放电路的空间，并且其形状可以根据应用环境的不同而相应改变；空气电极201的催化层侧紧靠隔膜202，疏水透气侧朝向顶盖的透气网孔1030，隔膜202为一层透气透液的薄膜，锌膏203可以由锌粉、聚丙烯酰胺以及其他一些添加剂用氢氧化钾溶液调制而成。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，本专利技术实施例的电池10还包括：附加电路。其中，附加电路与电池反应组件相连，且设置于顶盖103上，附加电路包括DC-DC升压电路、USB接口、开关和灯泡。可以理解的是，附加电路可以由DC-DC升压电路、USB接口、开关和灯泡组成。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，锌膏盒102的底部的集流体与空气电极的集流体分别引出电池的负极引线和正极引线。可以理解的是，空气电极201的集电层可以引出导线为电池10的正极，装有锌膏203的锌膏盒102单体可以机械再充进电池反应区作为负极，锌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携的机械再充式锌空气二次电池，其特征在于，包括：电池壳体，所述电池壳体包括底壳、锌膏盒和顶盖，所述锌膏盒可活动地设置于所述底壳和所述顶盖之间；设置于所述电池壳体中的电池反应组件，所述电池反应组件包括空气电极、隔膜和锌膏，其中，所述空气电极的催化层紧靠所述隔膜，所述空气电极的疏水透气侧朝向所述顶盖的透气网孔，所述锌膏设置于所述锌膏盒中，且所述锌膏盒的开口面与所述隔膜紧贴，使得所述锌膏盒机械再充进电池作为负极。

【技术特征摘要】
1.一种便携的机械再充式锌空气二次电池，其特征在于，包括：电池壳体，所述电池壳体包括底壳、锌膏盒和顶盖，所述锌膏盒可活动地设置于所述底壳和所述顶盖之间；设置于所述电池壳体中的电池反应组件，所述电池反应组件包括空气电极、隔膜和锌膏，其中，所述空气电极的催化层紧靠所述隔膜，所述空气电极的疏水透气侧朝向所述顶盖的透气网孔，所述锌膏设置于所述锌膏盒中，且所述锌膏盒的开口面与所述隔膜紧贴，使得所述锌膏盒机械再充进电池作为负极。2.根据权利要求1所述的便携的机械再充式锌空气二次电池，其特征在于，还包括：附加电路，所述附加电路与所述电池反应组件相连，且设置于顶盖上，所述附加电路包括DC-DC升压电路、USB接口、开关和灯泡。3.根据权利要求1所述的便携的机械再充式锌空气二次电池，其特征在于，所述锌膏盒的底部的集流体与所述空气电极的集流体分别引出电池的负极引线和正极引线。4.根据权利要求1所述的便携的机械再充式锌空气二次电池，其特征在于，还包括：密封层，所述密封层粘固在所述电池壳体上，其中，所述空气电极与所述隔膜固定在所述电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴普成，宋鑫，张布雨，陈东方，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11