一种大容量高能量锌负极碱性电池的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种大容量高能量锌负极碱性电池，通过无双隔膜层、碳纳米管组、电解液层、铝塑膜层的独特结构设计，克服了现有技术中电池无法实现大容量高能量的性能，以及达到大容量高能量的电池的温度过高或者过放电会在电池内部产生气体，导致内压增大，电池变形甚至发生爆炸等长期存在的技术问题，实现了碱性电池的正负极材料配比结构更合理，有效提高了电池的放电性能，高效获得了大容量高能量锌负极的同时，省去了设置有防爆结构，但实现了更大容量和更高能量以及更安全的有益效果。
【专利说明】一种大容量高能量锌负极碱性电池
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电池领域，尤其涉及碱性电池领域，特别是涉及一种大容量高能量锌负极碱性电池。
【背景技术】
[0002]各类电化学电池，即化学电源，是应用化学反应原理，将化学能直接转化电能的装置。化学电源转换效率高，移动方便，可制成各种形状规格。日常所使用的各类电池都是化学电池。构成一个化学电池的最基本要素是:正电极、负电极、电解质溶液。化学电池按是否可重复使用可分为一次电池(即原电池)、二次电池(即各种蓄电池和某些燃料电池)。一次电池使用时，电池电极的活性物质由高能态变成低能态的物质，且不能用充电的方法使活性物质恢复到初始(高能态)状态，其反应过程是不可逆的，电池中的活性物质只能利用一次，一次电池用过后，就只能报废丢弃。一次电池的优点是使用方便，便于储存，放电曲线平滑，工作稳定可靠，应用非常广泛。其最大缺陷是浪费资源，污染环境，而且随着使用量和产量的不断增加，这种问题日趋严重。目前对一次电池的污染问题还没有理想的解决办法。二次电池,如各种蓄电池，日常多见的是密封碱性蓄电池，即充电电池。充电电池的优点是可重复使用，可最大限度地避免对环境造成污染，减少资源的浪费。其缺陷是受充电条件和使用条件的双重限制，用起来不如一次电池那样方便；电池放电“过硬”，造成有些场合下电流过大(如闪光灯)，易造成该类用电器损坏，而低电压时，放电曲线近似垂直，缺乏电量不足时的预告作用；当充电不正确时，电池的容量、放电电流等参数将变得不稳定，使电池的安全系数降低。所以有些电子产品明确标识不得使用充电电池，限制了充电电池的应用范围。
[0003]9V电池是由6节9号电池串联后以2*3的排列后外边用长方体壳体包起来，再在其中一面安装上正、负极端子而成的，因为每节9号电池自身电压是1.5V，所以6节串联后电压可以达到9V。9V碱性电池是最高输出电压为9V的碱性电池，适用于需放电量大及长时间使用。电池内阻较低，因此产生之电流较一般锰电池为大，而环保型含汞量只有0.025%,无须回收。现有的9V碱性电池对尺寸要求不是太看重，但随着各类电器的发展，目前市场上需求的9V碱性电池:希望在不降低现有9V碱性电池性能的情况下，可以生产出符合一定尺寸的9V碱性电池。
[0004]目前，随着公众环境意识的不断提高，镍氢电池越来越多地应用于电动工具、电动车辆等大功率工作的场合。实用场合中，镍氢电池多以单体电池串联成电池组的形式使用，串联的数量从几只到几百只不等。电池组一般置于塑胶或金属制成的外壳中，出于防雨、防水等要求，外壳多做成封闭式的，外面配备端子。为了提高便携性，减少电池组体积，单体电池往往排布的非常紧密，这对于电池组的散热非常不利。在充电末期和大功率工作时，镍氢电池内部会放热，电池组中间位置的单体电池的温度要明显高于靠近壳壁的单体电池的温度，它们表现出的电化学特性与其它电池不同，组装前通过种种努力获得的电池均一性就不复存在，使用中这部分单体电池很快就会工作在过充、过放状态下，性能迅速衰退，失效，造成整组电池性能下降甚至故障、失效。
[0005]铅酸电池已经有130年的历史，具有性能可靠，生产工艺成熟，较镍氢电池和锂电池成本低等优点。目前的电动自行车绝大多数是采用密封式铅酸电池。密封式铅酸电池是将正、负极板交错叠放排列在电池盒内，正、负极板之间用绝缘隔板进行隔离，当电解液充入电池盒内，电解液与正、负极板上的铅进行化学反应。当电池充电时，变成硫酸铅的正、负两极板上的铅把固定在其中的硫酸成分释放到电解液中，分别变成铅和氧化铅，使电解液中的硫酸浓度不断增加，电压上升，积蓄能量；放电时，正极板中的氧化铅和负极板上的铅与电解液中的硫酸发生反应变成硫酸铅，使电解液中的硫酸浓度不断降低，电压下降，使得能量降低，电池对外输出能量，故电池的循环充放电是电能和化学能不断转换的一个过程，最终实现能量的存储和释放。
[0006]通过对循环寿命终了的镍氢电池组的解剖分析,也表明电池组中间部位单体电池的残余容量远远低于电池组边缘部位单体电池的残余容量，电池组的失效主要是由于电池组中间部位部分单体电池的失效造成的。这就造成电池组的寿命大大低于单体电池的循环寿命。而且，由于被废弃的电池组中还含有相当比例的仍有使用价值的单体电池，也造成资源的浪费和使用成本的增加。
[0007]锌锰碱性电池通常作为便携式能源，是人们日常生活离不开的电源之一种。随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，已有的锌锰碱性电池已不适用市场部分用电器具，如数码像机、MP3和高档玩具等的电源，市场对电池尤其是AA，AAA型电池大电流高负载时放电提供高能输出性能要求正逐渐提高，原设计生产的锌锰碱性电池却显得能量不足。
实用新型内容
[0008]本实用新型的目的是通过设计一种大容量高能量锌负极碱性电池，为了克服现有技术中电池无法实现大容量高能量的性能，以及达到大容量高能量的电池的温度过高或者过放电会在电池内部产生气体，导致内压增大，电池变形甚至发生爆炸等长期存在的技术问题，实现了碱性电池的正负极材料配比结构更合理，有效提高了电池的放电性能，高效获得了大容量高能量锌负极的同时，省去了设置有防爆结构，但实现了更大容量和更高能量以及更安全的有益效果。
[0009]为实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0010]本实用新型的一种大容量高能量锌负极碱性电池，所述大容量高能量锌负极碱性电池包括圆柱外壳体、负极耳组、正极耳组、负极片、正极片、双隔膜层、碳纳米管组、电解液层、铝塑膜层；其特征在于，所述负极耳组、双隔膜层、电解液层、铝塑膜层、正极耳组由上至下依次均置于所述圆柱外壳体内部，所述负极片、正极片部分置于所述圆柱外壳体内部，所述负极片下端与所述负极耳组的上端连接，所述正极耳组的下端与所述正极片的上端连接；所述负极耳组是由多个负极耳通过金属带捆扎后点焊为一体构成，所述正极耳组是由多个正极耳通过金属带捆扎后点焊为一体构成，所述碳纳米管组由多个碳纳米管纵向均匀平行排列构成，所述碳纳米管组设于所述电解液层中，所述负极片由两个尺寸相同的锌片纵向平行设置构成，两个锌片的中央部位通过点焊连接；所述正极片由两个尺寸相同的二氧化锰片和石墨片纵向平行设置构成，二氧化锰片和石墨片的边缘部位通过胶片粘结。
[0011]作为优选方式，所述锌片的横截面为半圆柱形或方形；所述二氧化锰片和石墨片的横截面为半圆柱形或方形。
[0012]作为优选方式，所述双隔膜层由两个超细玻璃纤维网状板叠加构成，所述超细玻璃纤维网状板的超细玻璃纤维的直径范围在0.18?0.25 μ m之间。
[0013]相对于现有技术，本实用新型有以下优势:
[0014]本实用新型的一种大容量高能量锌负极碱性电池，独特的设计保证了碱性电池的密封性能、耐温性，还保证了在碱性电池工作时所形成的高温下，仍有良好的密封性能；同时使用者不借助特殊工具或配套使用的清洁剂无法拧开壳体与负极片盖的，确保了碱性电池使用的安全性能；以及避免了正极底发烫的现象，部件可以回收循环利用，绿色环保，经济效益高。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的一种大容量高能量锌负极碱性电池结构布置示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本实用新型。
[0017]实施例1:
[0018]如图1所示，本实用新型的一种大容量高能量锌负极碱性电池，所述大容量高能量锌负极碱性电池包括圆柱外壳体、负极耳组、正极耳组、负极片、正极片、双隔膜层、碳纳米管组、电解液层、铝塑膜层；其特征在于，所述负极耳组、双隔膜层、电解液层、铝塑膜层、正极耳组由上至下依次均置于所述圆柱外壳体内部，所述负极片、正极片部分置于所述圆柱外壳体内部，所述负极片下端与所述负极耳组的上端连接，所述正极耳组的下端与所述正极片的上端连接；所述负极耳组是由多个负极耳通过金属带捆扎后点焊为一体构成，所述正极耳组是由多个正极耳通过金属带捆扎后点焊为一体构成，所述碳纳米管组由多个碳纳米管纵向均匀平行排列构成，所述碳纳米管组设于所述电解液层中，所述负极片由两个尺寸相同的锌片纵向平行设置构成，两个锌片的中央部位通过点焊连接；所述正极片由两个尺寸相同的二氧化锰片和石墨片纵向平行设置构成，二氧化锰片和石墨片的边缘部位通过胶片粘结。
[0019]实施例2:
[0020]如图1所示，本实用新型的一种大容量高能量锌负极碱性电池，所述大容量高能量锌负极碱性电池包括圆柱外壳体、负极耳组、正极耳组、负极片、正极片、双隔膜层、碳纳米管组、电解液层、铝塑膜层；其特征在于，所述负极耳组、双隔膜层、电解液层、铝塑膜层、正极耳组由上至下依次均置于所述圆柱外壳体内部，所述负极片、正极片部分置于所述圆柱外壳体内部，所述负极片下端与所述负极耳组的上端连接，所述正极耳组的下端与所述正极片的上端连接；所述负极耳组是由多个负极耳通过金属带捆扎后点焊为一体构成，所述正极耳组是由多个正极耳通过金属带捆扎后点焊为一体构成，所述碳纳米管组由多个碳纳米管纵向均匀平行排列构成，所述碳纳米管组设于所述电解液层中，所述负极片由两个尺寸相同的锌片纵向平行设置构成，两个锌片的中央部位通过点焊连接；所述正极片由两个尺寸相同的二氧化锰片和石墨片纵向平行设置构成，二氧化锰片和石墨片的边缘部位通过胶片粘结；所述锌片的横截面为半圆柱形或方形；所述二氧化锰片和石墨片的横截面为半圆柱形或方形。
[0021]实施例3:
[0022]如图1所示，本实用新型的一种大容量高能量锌负极碱性电池，所述大容量高能量锌负极碱性电池包括圆柱外壳体、负极耳组、正极耳组、负极片、正极片、双隔膜层、碳纳米管组、电解液层、铝塑膜层；其特征在于，所述负极耳组、双隔膜层、电解液层、铝塑膜层、正极耳组由上至下依次均置于所述圆柱外壳体内部，所述负极片、正极片部分置于所述圆柱外壳体内部，所述负极片下端与所述负极耳组的上端连接，所述正极耳组的下端与所述正极片的上端连接；所述负极耳组是由多个负极耳通过金属带捆扎后点焊为一体构成，所述正极耳组是由多个正极耳通过金属带捆扎后点焊为一体构成，所述碳纳米管组由多个碳纳米管纵向均匀平行排列构成，所述碳纳米管组设于所述电解液层中，所述负极片由两个尺寸相同的锌片纵向平行设置构成，两个锌片的中央部位通过点焊连接；所述正极片由两个尺寸相同的二氧化锰片和石墨片纵向平行设置构成，二氧化锰片和石墨片的边缘部位通过胶片粘结；所述锌片的横截面为半圆柱形或方形；所述二氧化锰片和石墨片的横截面为半圆柱形或方形；所述双隔膜层由两个超细玻璃纤维网状板叠加构成，所述超细玻璃纤维网状板的超细玻璃纤维的直径范围在0.18?0.25 μ m之间。
[0023]根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的外形变更和原料的替换修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的【具体实施方式】，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了 一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。
【权利要求】
1.一种大容量高能量锌负极碱性电池，所述大容量高能量锌负极碱性电池包括圆柱外壳体、负极耳组、正极耳组、负极片、正极片、双隔膜层、碳纳米管组、电解液层、铝塑膜层；其特征在于，所述负极耳组、双隔膜层、电解液层、铝塑膜层、正极耳组由上至下依次均置于所述圆柱外壳体内部，所述负极片、正极片部分置于所述圆柱外壳体内部，所述负极片下端与所述负极耳组的上端连接，所述正极耳组的下端与所述正极片的上端连接；所述负极耳组是由多个负极耳通过金属带捆扎后点焊为一体构成，所述正极耳组是由多个正极耳通过金属带捆扎后点焊为一体构成，所述碳纳米管组由多个碳纳米管纵向均匀平行排列构成，所述碳纳米管组设于所述电解液层中，所述负极片由两个尺寸相同的锌片纵向平行设置构成，两个锌片的中央部位通过点焊连接；所述正极片由两个尺寸相同的二氧化锰片和石墨片纵向平行设置构成，二氧化锰片和石墨片的边缘部位通过胶片粘结。
2.根据权利要求1所述的一种大容量高能量锌负极碱性电池，其特征在于，所述锌片的横截面为半圆柱形或方形；所述二氧化锰片和石墨片的横截面为半圆柱形或方形。
3.根据权利要求1所述的一种大容量高能量锌负极碱性电池，其特征在于，所述双隔膜层由两个超细玻璃纤维网状板叠加构成，所述超细玻璃纤维网状板的超细玻璃纤维的直径范围在0.18?0.25 μ m之间。
【文档编号】H01M6/06GK203787510SQ201420150946
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】张治平, 郑小海 申请人:福建高力金煌能源科技有限公司