專利名稱：機械充電式鋅空氣電池電解還原裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋅空氣電池的電解還原裝置。
技術(shù)背景鋅空氣電池的發(fā)明已經(jīng)有上百年的歷史，1995年以色列電燃料(Electric Fuel) 有P艮公司首次將鋅空氣電池用于EV上，使得空氣電池進入了實用化階段。美國Dreisback Electromotive公司以及德國、法國、瑞典、荷蘭、芬蘭、西班牙和南非等多個國家也都 在EV上積極地推廣應用鋅空氣電池。鋅空氣電池的充電模式，打破了普通蓄電池的常規(guī)充電模式，采用機械式更換電池 的鋅板或鋅粒的"充電"模式，整體更換鋅空氣電池的活性物質(zhì)，將整個鋅空氣電池進行 更換，電池不再需要花很長的時間來充電，更換一塊20kWh的電池塊只需要1分40秒。 只要在公路沿線設(shè)置鋅板或鋅粒匣以及電解質(zhì)器匣的機械式整體更換站，其效果如同現(xiàn) 在內(nèi)燃機汽車的加油站，直接"充電"，可以為用戶提供很大的方便。更換下來的氣化鋅 在專門的工廠進行回收處理，實現(xiàn)鋅的再生循環(huán)。專利《鋅空氣電池的電解還原裝置》(公 開號CN2736943 )介紹了一種鋅空氣電池的電解還原裝置，它可配合鋅空氣電池能量補給 系統(tǒng)的其它裝置一起實現(xiàn)對注入式鋅空氣電池的失效膠態(tài)富鋅物質(zhì)的收集及還原，以實 現(xiàn)注入式鋅空氣電池的重復利用。該專利的實施有利于實現(xiàn)注入式鋅空氣電池的重復利 用，但是對于常規(guī)的需要通過機械式更換電池鋅板或鋅粒的鋅空氣電池，這種電解裝置 不再適用。首先，這種電池中，反應后的鋅以氧化鋅的狀態(tài)呈現(xiàn)，由于空氣參與反應， 導致氧化鋅失水結(jié)塊，通過泵和管道將反應物輸送到電解還原裝置是不可行的，必須先 粉碎然后進入電解槽進行電解還原；其次，膠態(tài)富鋅物質(zhì)中含有大分子聚合物(聚丙烯 酸鈉)，該物質(zhì)是粘稠液體，在反復的電解還原中，易導致內(nèi)阻增加，影響電解效果，一 段時間后需要更換處理不能連續(xù)使用。適用于機械充電式鋅空氣電池電解再生的是傳統(tǒng)的鋅空氣電池電解裝置，它通常是 在長方形的電解槽中，面對面放置平板狀的陰陽極，待電解的氧化鋅混合物平鋪在電解 槽底部，陰陽極浸在電解液KOH中，充電一段時間后，將陰極從K0H電解液中提取并刮 取沉積在其上的電解鋅。在提取陰極，刮取電解鋅的過程中，由于其平板狀的外形結(jié)構(gòu)導 致電解鋅易隨著提取的過程脫落在電解槽中，并易于混合在未電解的混合物中，不利于 電解產(chǎn)物的收集。此外，傳統(tǒng)的電解裝置都是敞口式設(shè)計，工作中完全暴露在空氣中， 因此，不可避免受到空氣中二氧化碳和灰塵的不利影響，尤其是二氧化碳的影響比較突 出，首先是電解過程中會導致電解槽中的氫氧化鉀的碳酸化，其次，陰極沉積的電解鋅 含有氫氧化鉀，也會受到二氧化碳的影響導致循環(huán)使用的性能下降。而且電解過程中的 堿霧污染對操作者和環(huán)境都有不利影響，這些不利條件不僅影響了電解效率、影響了電 解鋅的重復使用，也影響了環(huán)境和工人的健康。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提出一種機械充電式鋅空氣電池電解還原裝置，可實現(xiàn)對機械充電式鋅 空氣電池反應結(jié)束后反應物的電解還原，該裝置通過電解槽、陰陽極的外形設(shè)計，可方 便實現(xiàn)電解鋅的收集，通過加設(shè)簡單的電解槽底座和外罩設(shè)備形成了水封的效果，避免 了二氧化碳干擾和堿霧污染。本實用新型的技術(shù)方案如下機械充電式鋅空氣電池電解還原裝置，包括電解槽，陽極、陰極，陽極和陰極分別 通過極耳引出導線接到充電儀；其特征在于陽極為不銹鋼圓筒，固定在電解槽內(nèi)，陰 極放置在陽極內(nèi)，陽極與電解槽之間的空間內(nèi)放置待電解的氧化鋅混合物，陽極內(nèi)盛有 電解液，陰極浸在電解液中，電解槽整體放置在盛有液體的電解槽底座中，電解槽外罩 蓋住整個電解槽，罩口淹沒在所述的液體中實行液封，陰極與陽極的極耳上所引出的導 線與液體絕緣后，分別從電解槽外罩的罩口引出接充電儀。所述的陰極為銅質(zhì)圓筒，電解槽底座中所盛液體為水，所述的陽極與電解槽之間安 裝有定位圏。所述電解槽由塑料注塑而成，定位團為不銹鋼材料的圓筒形支撐架，所述的陽極為 80-200目的不銹鋼網(wǎng)筒，所述的圓筒形支撐架與不銹鋼網(wǎng)筒通過焊接連接。所述陽極高度與電解槽平齊，陰極高度略高于陽極，有蓋板套在陰極外，蓋在陰極 與陽極之間的空間上方，蓋板上預留有陰極和陽極極耳引出的缺口 。所述電解槽底座和電解槽外罩由塑料注塑制成，電解槽底座為口徑大于電解槽的圓 形槽，電解槽外軍采用圓柱形桶狀結(jié)構(gòu)。所述電解液采用比重為1. 20-1. 33的K0H溶液。本實用新型的一個工作周期是關(guān)閉充電儀電源，從淹沒于電解槽底座的液封中的 罩口處將電解槽外罩掀開取下，提起蓋板，即將蓋板和陰極一起從K0H電解液中提起， 用刷子將附著在陰極四周的電解鋅刷下，放置在裝有蒸餾水的帶蓋容器中，用撈勺在陽 極空間內(nèi)撈取脫落的電解鋅，依然放置于上述容器中，電解鋅取完后，在陽極與電解槽 之間的空間內(nèi)直接補充待電解的氧化鋅混合物，并在陽極空間內(nèi)補充KOH電解液，然后 再將蓋板3連同陰極一起放回電解槽，最后蓋上外罩，接通充電儀電源，繼續(xù)電解。本實用新型的優(yōu)點體現(xiàn)在以下幾項該裝置針對機械充電式鋅空氣電池的特點，即使在電池放電結(jié)束時氧化鋅結(jié)塊，也 不會影響其進入電解的還原過程，而且，該裝置設(shè)計簡單，非常方便拆裝，因此，更換 其中的反應物質(zhì)或者添加待電解的氧化鋅混合物也是非常便利的；該電解裝置中陰陽極制作成圓柱形，摒棄了傳統(tǒng)的片狀陰陽極的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及面對 面放置的工作方式，改為圓柱形的陽極中間套圓柱形的陰極的方式。電解過程中，電解 鋅逐漸地沉積在陰極上，因為蓋板和陰極固定在一起，因此，刮取時只需要提起蓋板， 沿著陰極四邊刮下電解鋅即可，然后重新將連有陰極的蓋;lli文回電僻槽，這樣刮取電解
鋅的方法有利于避免傳統(tǒng)電解過程中采用片狀陽極容易導致的在提起陰極刮取的過程中 出現(xiàn)電解鋅的墜落，影響電解鋅的收集，即使在本實用新型提出的裝置中有電解鋅在刮取時墜落，也會墜落在陽極和陰極的圓柱形空間中，可以方便地進行撈取； 本實用新型可方便地實現(xiàn)對機械充電式鋅空氣電池反應產(chǎn)物的電解再生，即使塊狀的氧 化鋅混合物也可以直接放置到陰陽極之間的空間中，且方便地實現(xiàn)更換電解用的氬氧化 鉀；陰陽極外形設(shè)計有利于刮取附著在陰極上的電解鋅，且陰陽極在電解槽內(nèi)形成各自 的陰極空間和陽極空間，有利于撈取脫落于陰極空間內(nèi)的電解鋅，該裝置設(shè)計了電解槽 底座和外罩，并將電解槽整個放置在盛有水的底座中，蓋上外罩，這樣的設(shè)計方式帶來 的好處體現(xiàn)在通過水封的方式避免了堿霧污染以及二氧化碳對電解過程中的不利影響， 不僅簡化了電解操作間的除去堿霧污染的通風設(shè)施，而且更重要的是有利于在電解過程 中，保障包括K0H電解液，氣化鋅混合物、電解鋅在內(nèi)不受空氣中二氧化碳的不利影響， 凈化電解環(huán)境，提高電解效率。


圖l是本發(fā)明沖幾械充電式鋅空氣電池電解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是電池槽上的蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
實施例1:圖1給出了本實用新型電解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是電解裝置的俯視示意圖。包 括圓柱形電解槽4，圓柱形陽極7、圓柱形陰極6，定位團5、蓋板3、電解槽底座9以及 電解槽外罩8,陽極和陰極分別通過極耳1和2引出防水導線12接到充電儀；陰極6放 置在陽極7內(nèi)，陽極7通過定位團5固定在電解槽4內(nèi)，陰極6與蓋板3通過三個固定 夾10固定在一起，陽極7與電解槽4的空間內(nèi)放置待電解的氧化鋅混合物，陽極空間內(nèi) 盛有電解液K0H13,陰極6浸在K0H電解液13中，電解槽4整體放置在盛有水11的電解 槽底座9中，電解槽外罩8蓋住整個電解槽4，罩口淹沒在水ll中，陰陽極引出的防水 導線12分別從外罩8的罩口引出接充電儀。所述電解槽4由塑料注塑而成，高220mm,直徑270mm,所述陽極7由不銹鋼制成， 外圍的不銹鋼網(wǎng)為120目，內(nèi)部的支撐架的不銹鋼直徑是5咖，高210mm,直徑180mm, 所述陰極6由黃銅片制成，厚度5mm,高UOmm,直徑MOmm,所述定位圈5由直徑是5mm 的不銹鋼制作，蓋板3由布膠板制作，長寬是300*300咖，厚10mm,蓋板中間孔的直徑是 150mm,蓋板上預留了陰陽極極耳2和1的位置，極耳2和1均由黃銅片制作，尺寸為 10*10*5mm,電解槽底座由塑料注塑而成，直徑是500咖，高180mm，外罩8由塑料注塑而 成，直徑是330mm,高300mm。水11采用自來水，淹沒底座9的高度是60咖，防水導線 12由普通導線外加塑料管套4故成。所述KOH電解液13比重為1. 3。
然后按照以下方式進行電解裝置的組裝將電解槽4放置在底座9內(nèi)，用兩個定位圈5將陽極7固定在電解槽內(nèi)，在陽極7 與電解槽4的空間內(nèi)放置待電解的氧化鋅混合物，在陽極空間內(nèi)倒入K0H電解液13,將 蓋板3和陰極6通過固定夾10固定在一起，并放入電解液13中，將極耳1和2分別接 防水導線12引出接到充電儀，外罩8放在底座附近，備用。將底座9內(nèi)倒入適量自來水ll，電解槽4蓋上外罩8，然后打開充電儀開關(guān)，該電 解裝置就可以開始工作。電解一段時間后，關(guān)閉充電儀電源，從淹沒于底座9的水11中的罩口處將電解槽外 罩8掀開取下，提起蓋板3，即將蓋板3和陰極6—起從KOH電解液中提起，用刷子將附 著在陰極四周的電解鋅刷下，放置在裝有蒸餾水的帶蓋容器中，用撈勺在陽極空間內(nèi)撈 取脫落的電解鋅，依然放置于上述容器中，電解鋅取完后，在陽極與電解槽之間的空間 內(nèi)直接補充待電解的氧化鋅混合物，并在陽極空間內(nèi)補充KOH電解液，然后再將蓋板3 連同陰極6—起放回電解槽4，最后蓋上外罩8，接通充電儀電源，繼續(xù)電解。
權(quán)利要求1、機械充電式鋅空氣電池電解還原裝置，包括電解槽，陽極、陰極，陽極和陰極分別通過極耳引出導線接到充電儀；其特征在于陽極為不銹鋼圓筒，固定在電解槽內(nèi)，陰極放置在陽極內(nèi)，陽極與電解槽之間的空間內(nèi)放置待電解的氧化鋅混合物，陽極內(nèi)盛有電解液，陰極浸在電解液中，電解槽整體放置在盛有液體的電解槽底座中，電解槽外罩蓋住整個電解槽，罩口淹沒在所述的液體中實行液封，陰極與陽極的極耳上所引出的導線與液體絕緣后，分別從電解槽外罩的罩口引出接充電儀。
2、 如權(quán)利要求1所述的機械充電式鋅空氣電池電解還原裝置，特征在于所述的陰 極為銅質(zhì)圓筒，電解槽底座中所盛液體為水，所述的陽極與電解槽之間安裝有定位圏。
3、 如權(quán)利要求2所述的機械充電式鋅空氣電池電解還原裝置，特征在于所述電解 槽由塑料注塑而成，定位圏為不銹鋼材料的圓筒形支撐架，所述的陽極為80-200目的不 銹鋼網(wǎng)筒，所述的圓筒形支撐架與不銹鋼網(wǎng)筒通過焊接連接。
4、 如權(quán)利要求1所述的機械充電式鋅空氣電池電解還原裝置，特征在于所述陽極 高度與電解槽平齊，陰極高度略高于陽極，有蓋板套在陰極外，蓋在陰極與陽極之間的 空間上方，蓋板上預留有陰極和陽極極耳引出的缺口。
5、 如權(quán)利要求1所述的機械充電式鋅空氣電池電解還原裝置，特征在于所述電解 槽底座和電解槽外罩由塑料注塑制成，電解槽底座為口徑大于電解槽的圓形槽，電解槽 外罩采用圓柱形桶狀結(jié)構(gòu)。
6、 如權(quán)利要求1所述的機械充電式鋅空氣電池電解還原裝置，特征在于所述電解 液采用比重為1. 20—1. 33的K0H溶液。
專利摘要本實用新型公開了一種機械充電式鋅空氣電池電解還原裝置，包括電解槽，陽極、陰極，陽極和陰極分別通過極耳引出導線接到充電儀；其特征在于陽極為筒形，固定在電解槽內(nèi)，陰極放置在陽極內(nèi)，陰極與陽極之間的空間上方放置有蓋板，陽極與電解槽之間的空間內(nèi)放置待電解的氧化鋅混合物，陽極內(nèi)盛有電解液，陰極浸在電解液中，電解槽整體放置在盛有液體的電解槽底座中，電解槽外罩蓋住整個電解槽，罩口淹沒在所述的液體中實行液封，陰極與陽極的極耳上所引出的導線與液體絕緣后，分別從電解槽外罩的罩口引出接充電儀。本實用新型電解裝置克服了傳統(tǒng)電解設(shè)備中收集電解鋅不便和電解中二氧化碳和堿霧易導致電解液和電解鋅碳酸化以及環(huán)境污染的缺點，可以方便地實現(xiàn)電解鋅的收集，并避免二氧化碳和堿霧的不利影響。
文檔編號H01M12/02GK201048155SQ200720039188
公開日2008年4月16日 申請日期2007年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月29日
發(fā)明者輝 宋, 徐獻芝, 梅 朱, 芬 李 申請人:合肥市綠新電池有限責任公司