用于锌阳极碱性电池的气体催化再化合装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于带有缩短的锌阳极的碱性电池的气体催化再化合装置。本发明专利技术涉及在锌阳极碱性电池充电时所形成的气体的催化再化合装置，其特征在于，它包括与作为催化剂载体和散热结构的交联蜂窝状金属泡沫接触布置的催化物质，所述催化物质包括含有铂族金属的炭黑和疏水粘合剂的混合物，其整体进行热处理，使所述催化物质的疏水粘合剂被烧结。所述装置优选与电池的接线端之一或者构成电池壳的盖部分的任何其它金属部件连接，以促进所产生的卡路里排放。该装置能够在充电－放电循环过程中以长时间持久方式限制所保持的内压水平，特别是在设计运行无需维护的装置中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电化学发电机领域，更具体地涉及带有锌阳极的碱性电池领域。
技术介绍
众所周知，含水电解液的电池在其运行过程中，更具体地在完全充满电池 所必需的过充电期间消耗水，所述过充电引起电解液的水分解成氲气和氧气。有许多控制所述消耗水的方法，特别是 通过限制过充，但是冒电池充电不足的危险； 通过使用大量过量的电解液以限制加水的频率，但是由于其导致的过度负 荷和体积，该情况只适用于固定电池组。这些溶液不允许要求用户周期性干扰，而应避免这种或多或少频繁 特性的周期性干扰。已经长期生产无需维护的所谓密封碱性电池，然而该碱性电池仍然 安装有在电池内部压力过大的情况下打开的安全阀。所述电池应用水分解气体再化合的原理。现有的例子为圆柱形或棱 柱形形式的镍-镉碱性电池和镍-金属氢化物碱性电池，它们适用于便携式 电气装置和电子装置(电话、电脑......)。与正电极相比，负电极在容量方面是过大的，在大多数情况下其比率在大 约从1.2至1.5内变化。当正极镍电极充电完全时，电池的电压升高，标志着氧气析出开始，所述 氧气析出起因于水的电化学氧化。在所述阴极的过度充电过程中，负电极持续被充电。在正电极的液面处所形成的氧气向镉或金属氢化物的阳极扩散，并且与金 属镉或者与吸附在金属氢化物中的氢再化合。通过使用可渗透氧的隔板，并通 过使用减少量的电解液，使所述扩散更容易。在碱性电池中，在负电极的液面处所观察到的反应如下，其中M为参与 反应的金属法国专利2 788 887记载了带有锌阳极的碱性二次电化学发电机的原理及 其简单经济的生产技术，该生产技术允许获得高水平性能，特别是在循环寿命 方面。本专利技术属于所述文件的主题，更具体地本专利技术涉及使用糊封增塑类型 (impasted-plasticised type )的锌负电极，其活性物质由至少包含氧化锌、精 细导电陶资粉末和塑料粘合剂的混合物组成。根据所述技术，在混合各种组分和稀释剂后所得到的、形成作为浆料的阳 极活性物质被？ 1入优选由交联铜泡沫组成的三维集电器。通过在镍泡沫载体上装配如上所述方式制备的锌电极以及同样为糊封增 塑类型的镍或银阴极，生产诸如镍-锌(NiZn)或银-锌(AgZn)等的带有锌阳 极;咸性电池；所述锌阳极碱性电池展示出极好的循环性能，并提供了与其他的 镍正电核;威性二次发电机相当或者更高的性能水平。此外，它们具有减少成本 和无重金属的优点。所述技术的NiZn或AgZn电池能够在"开放"模式或"半密封"或"密 封"模式下运行。应用于NiCd和NiMH碱性电池的一般4喿作原理也适用于锌阳极电池。因 此，特别是，锌负电极与正电极相比具有过剩的容量。然而，在根据法国专利2 788 887中所述的技术来生产的镍-锌电池的情况 中，锌电极的过剩容量不超过镍电极容量的约20%,这代表了与文献中所常见 描述的主要差别，在文献中，为了人为地减少阳极放电水平和增加其循环寿命， 锌阳极一般显示出250至500%的过剩容量。在"开放"模式中，电池充电的结束伴随着正电极上氧气的释放，然后当 继续充电时，伴随着负电极上氬气释放。周期性加水是必需的，所加水量与所 分解的电解液的量相当。在正电极在"半密封"模式中，电池安装有在10至20kPa之间的低压下打开的阀 门。根据以下反应，形成的氧气与阳极的金属锌部分再化合<formula>formula see original document page 6</formula> 根据以下简化的等式，氧化锌本身与锌在碱性介质中的可溶形式 一锌酸盐 平衡<formula>formula see original document page 6</formula> 在"密封"模式中，为了防止内部压力过度增加，所有形成的气体必须再 化合。诸如以上所述的密封镍-锌电池的运行原理，由于各种原因具有其局限性 过度且不受控制的充电将导致氧气的过量生成，反应的动力学比反应 和的动力学占优势， 作为上述现象的结果，由氧气向负电极的较慢扩散而恶化上述现象，负电 极充电完全，然后发生氩气的释放<formula>formula see original document page 6</formula> 金属锌热力学不稳定，易于腐蚀而形成氢气<formula>formula see original document page 6</formula> 形成的气体一氢气和氧气的处理方式是电池设计和其加工的职责，内部压某些类型情况下在很窄的界限内可接受。因此，具有金属壳和盖的圆柱形电池承受大于2000kPa的压力，而棱柱形 电池承受的最大压力在500至1000kPa之间，这些压力作为电池尺寸、材料特 性和壳/盖的连接方式的函数。基于安全原因，再化合电池的盖安装有阀门。 对于圆柱形电池，它们祐:设置为约1500kPa;对于棱柱形电池，它们被设置为 最高200kPa。氢气的形成及其处理构成了密封的镍-锌电池运行的特别重要的方面。 已经提出了用于限制由氢气形成所产生的压力增加的各种方案，包括 应用基于银的催化剂，例如，在正电极中引入基于银的催化剂，所述催化 剂允许在充电过程中根据如下反应来氧化氬气H2 + 20H_ — 2H20 + 2e- 使用第三电极，所述第三电极连接到正电极并确保氬气的氧化； 使用由碳和铂组成的催化结构，它沉积在金属集电器或碳组织上以确保氬 气和氧气的再化合。然而，因为氢气氧化的有限动力学，或者因为复杂的构造，所述各种方案 并不能令人完全满意。使用氢气和氧气再化合催化结构的限制之一是系统的热控制限制。事实 上，氲气和氧气之间的反应高度放热，能够导致温度实质上增加，并形成对催 化剂高效运行有害的"过热部位"。因此必须确保快速去除在再化合反应过程 中所产生的卡路里。此外，影响催化结构实际应用的另一个难点是，氢气和氧气再化合过程形 成的水必须不限制气体接近催化位点。
技术实现思路
本专利技术的目的是满足上述各种要求为此本专利技术的专利技术人已经开发了用金 属泡沫作为载体的催化结构以及适于预期应用的设备。通过例如权利要求中所定义的锌阳极碱性电池的气体催化再化合装置以 及包括该装置的锌阳极碱性电池，来达到所述目的。本专利技术涉及用于在锌阳极碱性电池充电过程中所形成的气体的催化再化 合装置，其特征在于，它由与作为催化剂载体和散热结构的交联蜂窝状金属泡 沫接触布置的催化物质来构成，所述催化物质包括含有铂族金属的炭黑和疏水 粘合剂的混合物，其整体进行热处理，使得所述催化物质的疏水粘合剂被烧结。当今，金属泡沫作为电极的载体/集电器广泛用于碱性电池工业。所述泡 沫由交联蜂窝状有机多开孔的底物制成。优选的底物是商品级的聚氨基甲酸酯 泡沫，它展示出优良的结构整齐度。最广泛应用的制备方法在于通过电子导电沉积(electronic conductive deposition)来给有机泡沫提供导电性，然后通过电化学沉积使其金属化，然 后通过热处理去除所有的有机材料，最后使金属脱氧并退火，合金或沉积的金 属构成最终的交联结构，该结构必须保持其最初的基本上或完全开口的多孔 性。这些方法使尤本文档来自技高网...

【技术保护点】
在带有锌阳极的碱性电池充电过程中所形成的气体的催化再化合装置，其特征在于，它包括催化物质，该催化物质与作为催化剂载体和散热结构的交联蜂窝状金属泡沫相接触布置，所述催化物质包括含有铂族金属的炭黑和疏水粘合剂的混合物，其整体进行热处理，使所述催化物质的疏水粘合剂被烧结。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：贝尔纳比涅，德尼多尼亚，罗贝尔鲁热，
申请(专利权)人：科学展望及咨询公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]