专利名称：机械充电式锌空气电池电解还原装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电池技术领域，特别涉及一种锌空气电池的电解还原装置。
技术背景锌空气电池的发明已经有上百年的历史，1995年以色列电燃料(Electric Fuel) 有P艮公司首次将锌空气电池用于EV上，使得空气电池进入了实用化阶段。美国Dreisback Electromotive公司以及德国、法国、瑞典、荷兰、芬兰、西班牙和南非等多个国家也都 在EV上积极地推广应用锌空气电池。锌空气电池的充电模式，打破了普通蓄电池的常规充电模式，采用机械式更换电池 的锌板或锌粒的"充电"模式，整体更换锌空气电池的活性物质，将整个锌空气电池进行 更换，电池不再需要花很长的时间来充电，更换一块20kWh的电池块只需要1分40秒。 只要在公路沿线设置锌板或锌粒匣以及电解质器匣的机械式整体更换站，其效果如同现 在内燃机汽车的加油站，直接"充电"，可以为用户提供很大的方便。更换下来的氣化锌 在专门的工厂进行回收处理，实现锌的再生循环。专利《锌空气电池的电解还原装置》(公 开号CN2736943 )介绍了一种锌空气电池的电解还原装置，它可配合锌空气电池能量补给 系统的其它装置一起实现对注入式锌空气电池的失效胶态富锌物质的收集及还原，以实 现注入式锌空气电池的重复利用。该专利的实施有利于实现注入式锌空气电池的重复利 用，但是对于常规的需要通过机械式更换电池锌板或锌粒的锌空气电池，这种电解装置 不再适用。首先，这种电池中，反应后的锌以氧化锌的状态呈现，由于空气参与反应， 导致氧化锌失水结块，通过泵和管道将反应物输送到电解还原装置是不可行的，必须先 粉碎然后进入电解槽进行电解还原；其次，胶态富锌物质中含有大分子聚合物(聚丙烯 酸钠)，该物质是粘稠液体，在反复的电解还原中，易导致内阻增加，影响电解效果，一 段时间后需要更换处理不能连续使用。适用于机械充电式锌空气电池电解再生的是传统的锌空气电池电解装置，它通常是 在长方形的电解槽中，面对面放置平板状的阴阳极，待电解的氧化锌混合物平铺在电解 槽底部，阴阳极浸在电解液KOH中，充电一段时间后，将阴极从K0H电解液中提取并刮 取沉积在其上的电解锌。在提取阴极，刮取电解锌的过程中，由于其平板状的外形结构导 致电解锌易随着提取的过程脱落在电解槽中，并易于混合在未电解的混合物中，不利于 电解产物的收集。此外，传统的电解装置都是敞口式设计，工作中完全暴露在空气中， 因此，不可避免受到空气中二氧化碳和灰尘的不利影响，尤其是二氧化碳的影响比较突 出，首先是电解过程中会导致电解槽中的氢氧化钾的碳酸化，其次，阴极沉积的电解锌 含有氢氧化钾，也会受到二氧化碳的影响导致循环使用的性能下降。而且电解过程中的 碱雾污染对操作者和环境都有不利影响，这些不利条件不仅影响了电解效率、影响了电 解锌的重复使用，也影响了环境和工人的健康。
发明内容本实用新型提出一种机械充电式锌空气电池电解还原装置，可实现对机械充电式锌 空气电池反应结束后反应物的电解还原，该装置通过电解槽、阴阳极的外形设计，可方 便实现电解锌的收集，通过加设简单的电解槽底座和外罩设备形成了水封的效果，避免 了二氧化碳干扰和碱雾污染。本实用新型的技术方案如下机械充电式锌空气电池电解还原装置，包括电解槽，阳极、阴极，阳极和阴极分别 通过极耳引出导线接到充电仪；其特征在于阳极为不锈钢圓筒，固定在电解槽内，阴 极放置在阳极内，阳极与电解槽之间的空间内放置待电解的氧化锌混合物，阳极内盛有 电解液，阴极浸在电解液中，电解槽整体放置在盛有液体的电解槽底座中，电解槽外罩 盖住整个电解槽，罩口淹没在所述的液体中实行液封，阴极与阳极的极耳上所引出的导 线与液体绝缘后，分别从电解槽外罩的罩口引出接充电仪。所述的阴极为铜质圆筒，电解槽底座中所盛液体为水，所述的阳极与电解槽之间安 装有定位圏。所述电解槽由塑料注塑而成，定位團为不锈钢材料的圓筒形支撑架，所述的阳极为 80-200目的不锈钢网筒，所述的圓筒形支撑架与不锈钢网筒通过焊接连接。所述阳极高度与电解槽平齐，阴极高度略高于阳极，有盖板套在阴极外，盖在阴极 与阳极之间的空间上方，盖板上预留有阴极和阳极极耳引出的缺口 。所述电解槽底座和电解槽外罩由塑料注塑制成，电解槽底座为口径大于电解槽的圓 形槽，电解槽外軍采用圆柱形桶状结构。所述电解液采用比重为1. 20-1. 33的K0H溶液。本实用新型的一个工作周期是关闭充电仪电源，从淹没于电解槽底座的液封中的 罩口处将电解槽外罩掀开取下，提起盖板，即将盖板和阴极一起从K0H电解液中提起， 用刷子将附着在阴极四周的电解锌刷下，放置在装有蒸馏水的带盖容器中，用捞勺在阳 极空间内捞取脱落的电解锌，依然放置于上述容器中，电解锌取完后，在阳极与电解槽 之间的空间内直接补充待电解的氧化锌混合物，并在阳极空间内补充KOH电解液，然后 再将盖板3连同阴极一起放回电解槽，最后盖上外罩，接通充电仪电源，继续电解。本实用新型的优点体现在以下几项该装置针对机械充电式锌空气电池的特点，即使在电池放电结束时氧化锌结块，也 不会影响其进入电解的还原过程，而且，该装置设计简单，非常方便拆装，因此，更换 其中的反应物质或者添加待电解的氧化锌混合物也是非常便利的；该电解装置中阴阳极制作成圆柱形，摒弃了传统的片状阴阳极的结构设计以及面对 面放置的工作方式，改为圓柱形的阳极中间套圆柱形的阴极的方式。电解过程中，电解 锌逐渐地沉积在阴极上，因为盖板和阴极固定在一起，因此，刮取时只需要提起盖板， 沿着阴极四边刮下电解锌即可，然后重新将连有阴极的盖;lli文回电僻槽，这样刮取电解
锌的方法有利于避免传统电解过程中采用片状阳极容易导致的在提起阴极刮取的过程中 出现电解锌的坠落，影响电解锌的收集，即使在本实用新型提出的装置中有电解锌在刮取时坠落，也会坠落在阳极和阴极的圓柱形空间中，可以方便地进行捞取； 本实用新型可方便地实现对机械充电式锌空气电池反应产物的电解再生，即使块状的氧 化锌混合物也可以直接放置到阴阳极之间的空间中，且方便地实现更换电解用的氩氧化 钾；阴阳极外形设计有利于刮取附着在阴极上的电解锌，且阴阳极在电解槽内形成各自 的阴极空间和阳极空间，有利于捞取脱落于阴极空间内的电解锌，该装置设计了电解槽 底座和外罩，并将电解槽整个放置在盛有水的底座中，盖上外罩，这样的设计方式带来 的好处体现在通过水封的方式避免了碱雾污染以及二氧化碳对电解过程中的不利影响， 不仅简化了电解操作间的除去碱雾污染的通风设施，而且更重要的是有利于在电解过程 中，保障包括K0H电解液，氣化锌混合物、电解锌在内不受空气中二氧化碳的不利影响， 净化电解环境，提高电解效率。
图l是本发明冲几械充电式锌空气电池电解装置的结构示意图。 图2是电池槽上的盖板的结构示意图。
具体实施方式
实施例1:图1给出了本实用新型电解装置的结构示意图。图2是电解装置的俯视示意图。包 括圆柱形电解槽4，圓柱形阳极7、圓柱形阴极6，定位團5、盖板3、电解槽底座9以及 电解槽外罩8,阳极和阴极分别通过极耳1和2引出防水导线12接到充电仪；阴极6放 置在阳极7内，阳极7通过定位團5固定在电解槽4内，阴极6与盖板3通过三个固定 夹10固定在一起，阳极7与电解槽4的空间内放置待电解的氧化锌混合物，阳极空间内 盛有电解液K0H13,阴极6浸在K0H电解液13中，电解槽4整体放置在盛有水11的电解 槽底座9中，电解槽外罩8盖住整个电解槽4，罩口淹没在水ll中，阴阳极引出的防水 导线12分别从外罩8的罩口引出接充电仪。所述电解槽4由塑料注塑而成，高220mm,直径270mm,所述阳极7由不锈钢制成， 外围的不锈钢网为120目，内部的支撑架的不锈钢直径是5咖，高210mm,直径180mm, 所述阴极6由黄铜片制成，厚度5mm,高UOmm,直径MOmm,所述定位圈5由直径是5mm 的不锈钢制作，盖板3由布胶板制作，长宽是300*300咖，厚10mm,盖板中间孔的直径是 150mm,盖板上预留了阴阳极极耳2和1的位置，极耳2和1均由黄铜片制作，尺寸为 10*10*5mm,电解槽底座由塑料注塑而成，直径是500咖，高180mm，外罩8由塑料注塑而 成，直径是330mm,高300mm。水11采用自来水，淹没底座9的高度是60咖，防水导线 12由普通导线外加塑料管套4故成。所述KOH电解液13比重为1. 3。
然后按照以下方式进行电解装置的组装将电解槽4放置在底座9内，用两个定位圈5将阳极7固定在电解槽内，在阳极7 与电解槽4的空间内放置待电解的氧化锌混合物，在阳极空间内倒入K0H电解液13,将 盖板3和阴极6通过固定夹10固定在一起，并放入电解液13中，将极耳1和2分别接 防水导线12引出接到充电仪，外罩8放在底座附近，备用。将底座9内倒入适量自来水ll，电解槽4盖上外罩8，然后打开充电仪开关，该电 解装置就可以开始工作。电解一段时间后，关闭充电仪电源，从淹没于底座9的水11中的罩口处将电解槽外 罩8掀开取下，提起盖板3，即将盖板3和阴极6—起从KOH电解液中提起，用刷子将附 着在阴极四周的电解锌刷下，放置在装有蒸馏水的带盖容器中，用捞勺在阳极空间内撈 取脱落的电解锌，依然放置于上述容器中，电解锌取完后，在阳极与电解槽之间的空间 内直接补充待电解的氧化锌混合物，并在阳极空间内补充KOH电解液，然后再将盖板3 连同阴极6—起放回电解槽4，最后盖上外罩8，接通充电仪电源，继续电解。
权利要求1、机械充电式锌空气电池电解还原装置，包括电解槽，阳极、阴极，阳极和阴极分别通过极耳引出导线接到充电仪；其特征在于阳极为不锈钢圆筒，固定在电解槽内，阴极放置在阳极内，阳极与电解槽之间的空间内放置待电解的氧化锌混合物，阳极内盛有电解液，阴极浸在电解液中，电解槽整体放置在盛有液体的电解槽底座中，电解槽外罩盖住整个电解槽，罩口淹没在所述的液体中实行液封，阴极与阳极的极耳上所引出的导线与液体绝缘后，分别从电解槽外罩的罩口引出接充电仪。
2、 如权利要求1所述的机械充电式锌空气电池电解还原装置，特征在于所述的阴 极为铜质圓筒，电解槽底座中所盛液体为水，所述的阳极与电解槽之间安装有定位圏。
3、 如权利要求2所述的机械充电式锌空气电池电解还原装置，特征在于所述电解 槽由塑料注塑而成，定位圏为不锈钢材料的圆筒形支撑架，所述的阳极为80-200目的不 锈钢网筒，所述的圆筒形支撑架与不锈钢网筒通过焊接连接。
4、 如权利要求1所述的机械充电式锌空气电池电解还原装置，特征在于所述阳极 高度与电解槽平齐，阴极高度略高于阳极，有盖板套在阴极外，盖在阴极与阳极之间的 空间上方，盖板上预留有阴极和阳极极耳引出的缺口。
5、 如权利要求1所述的机械充电式锌空气电池电解还原装置，特征在于所述电解 槽底座和电解槽外罩由塑料注塑制成，电解槽底座为口径大于电解槽的圆形槽，电解槽 外罩采用圓柱形桶状结构。
6、 如权利要求1所述的机械充电式锌空气电池电解还原装置，特征在于所述电解 液采用比重为1. 20—1. 33的K0H溶液。
专利摘要本实用新型公开了一种机械充电式锌空气电池电解还原装置，包括电解槽，阳极、阴极，阳极和阴极分别通过极耳引出导线接到充电仪；其特征在于阳极为筒形，固定在电解槽内，阴极放置在阳极内，阴极与阳极之间的空间上方放置有盖板，阳极与电解槽之间的空间内放置待电解的氧化锌混合物，阳极内盛有电解液，阴极浸在电解液中，电解槽整体放置在盛有液体的电解槽底座中，电解槽外罩盖住整个电解槽，罩口淹没在所述的液体中实行液封，阴极与阳极的极耳上所引出的导线与液体绝缘后，分别从电解槽外罩的罩口引出接充电仪。本实用新型电解装置克服了传统电解设备中收集电解锌不便和电解中二氧化碳和碱雾易导致电解液和电解锌碳酸化以及环境污染的缺点，可以方便地实现电解锌的收集，并避免二氧化碳和碱雾的不利影响。
文档编号H01M12/02GK201048155SQ200720039188
公开日2008年4月16日 申请日期2007年5月29日 优先权日2007年5月29日
发明者辉 宋, 徐献芝, 梅 朱, 芬 李 申请人:合肥市绿新电池有限责任公司