一种充放电锌空气电池组装模具及锌空气电池的制作方法

本实用新型属于电池组装的技术领域，特别是涉及一种充放电锌空气电池组装模具及锌空气电池。

背景技术：

目前，锌空气电池大多为一次扣式电池或圆柱电池，将电池正极催化剂、电解液、隔膜和负极锌密封组装在一起，使用过程中当放电到一定程度，电池内部锌消耗完全或者装电池时补充到电解液中的氧气消耗完全时电池无法继续放电，这时电池使用寿命便结束，当一个电池放电完成就更换下一个电池，这种运行模式虽然简单方便，但是当电池放电完成时，电池正极催化剂以及电池外壳基本毫无消耗，但是因为电池负极锌片的消耗完导致整块电池的报废，而扣式电池和圆柱电池无法拆开后重复利用，因此不利于节约环保，废旧电池的数量也成倍增长，对环境的压力也越来越大。

技术实现要素：

本实用新型为解决上述背景技术中存在的技术问题，提供一种用于可拆卸一次锌空气电池装置及可充放电锌空气电池组装模具。

本实用新型采用以下技术方案来实现：一种充放电锌空气电池组装模具，包括：从左至右依次并列设置的正极板、第一电解液板、第二电解液板和负极板；

所述正极板、第一电解液板、第二电解液板和负极板的边缘处等距离的开设有至少四组安装孔，所述安装孔用于与安装柱相互配合实现正极板、第一电解液板、第二电解液板和负极板之间的可拆卸连接，实现组装模组的可重复利用；

所述正极板、第一电解液板、第二电解液板和负极板的对接面上均设置有密封件，所述密封件的中心位于同一水平线上，保证电池组装模组内部的密封性。

在进一步的实施例中，所述安装孔为螺纹孔，所述安装柱为螺钉，通过内外螺纹实现固定连接。

在进一步的实施例中，所述正极板上设置有：沿所述正极板的厚度方向贯穿于所述正极板上的若干个透气孔，以及固定在所述正极板上的内侧面处的密封件；所述透气孔被所述密封件包围；

所述负极板与所述正极板的大小相同，所述负极板包括：固定在所述负极板上的内侧面处的密封件。

在进一步的实施例中，所述第一电解液板与所述第二电解液板的结构相同；其中，所述第一电解液板上设置有：沿所述第一电解液板的厚度方向贯穿于所述第一电解液板上的容纳腔，开设在所述第一电解液板上、位于所述容纳腔的上方并与所述容纳腔相通的注液孔，以及固定在所述容纳腔两端处的密封件。

在进一步的实施例中，所述注液孔的内表面处设置有内螺纹，通过内螺纹传动连接有螺母；所述螺母延其长度方向开设有通气孔，用于隔绝大部分灰尘并保持电池的透气性能，还能用作电解液的注入。

在进一步的实施例中，正极板、第一电解液板、第二电解液板和负极板均为采用透明的有机玻璃板制备而成，便于观察锌空气电池在工作时电解液内部气泡及析晶状况。

在进一步的实施例中，所述密封件为唇式环形密封圈。

一种锌空气电池，所述电池的组装模组包括：从左至右依次并列设置的正极板、第一电解液板、第二电解液板和负极板；所述正极板与第一电解液板之间用于放置碳纸，并从所述碳纸上引出一个镍极作为正极极耳；所述第二电解液板与所述负极板之间用于夹紧锌片，并从所述锌片上引出一个镍极作为负极极耳；所述第一电解液板与所述第二电解液板之间用于放置隔膜；

所述正极板、第一电解液板、第二电解液板和负极板的边缘处等距离的开设有至少四组螺纹孔，所述螺纹孔用于与螺钉相互配合实现正极板、第一电解液板、第二电解液板和负极板之间的可拆卸连接，实现组装模组的可重复利用。

在进一步的实施例中，所述正极板上设置有：沿所述正极板的厚度方向贯穿于所述正极板上的若干个透气孔，以及固定在所述正极板上的内侧面处的密封件；所述透气孔被所述密封件包围；

所述负极板与所述正极板的大小相同，所述负极板包括：固定在所述负极板上的内侧面处的密封件。

在进一步的实施例中，所述第一电解液板与所述第二电解液板的结构相同；其中，所述第一电解液板上设置有：沿所述第一电解液板的厚度方向贯穿于所述第一电解液板上的容纳腔，开设在所述第一电解液板上、位于所述容纳腔的上方并与所述容纳腔相通的注液孔，以及固定在所述容纳腔两端处的密封件；所述注液孔的内表面处设置有内螺纹，通过内螺纹传动连接有螺母；所述螺母延其长度方向开设有通气孔，用于隔绝大部分灰尘并保持电池的透气性能，还能用作电解液的注入。

本实用新型的有益效果：该模组简便有效，不仅可以满足锌空气电池充放电的需求，在观察到电池锌片消耗完全或者电解液内部气泡析晶过多时，更换电池负极锌片及电解液十分方便快捷，只需通过电解液板上方的透气孔吸出电解液，然后拆开电解液和负极板，将锌片进行更换，组装完成后重新注入电解液，即可完成电池的更新，理论上电池可以无限循环使用。

橡胶垫圈的使用，避免了两块有机玻璃板之间的直接挤压接触，不仅能够保护板子的使用寿命，还能增强锌空气电池的密封性，有效防止电解液的泄露，两块同样电解液板的选用，是为了在中间夹上一层pp微孔膜作为电池隔膜，有效阻断电池正负极之间的直接连接，并且在电池充放电过程中，允许离子的通过，阻断电子的传输，实现电池高效稳定的运行。

选用透明的有机玻璃板作为锌空气电池装置的材料，不仅考虑到有机玻璃板优秀的综合性能，耐候性能，与现有的锌空气电池装置相比，透明度是一个更重要的改进，在锌空气电池充电过程运行时，无法必须会产生气泡以及锌的枝晶形成，以往的装置往往无法直接观察到电解液内部情况，选用透明的有机玻璃板，可以有效观察电池内部气泡以及析出晶体的多少，对于更换电解液及锌片的时间能够有一个更合适的判断。

正极板透气孔以及电解液板上方透气孔的引入，使得锌空气电池与外界空气处于连通的状态，电池在运行过程中可以随时与外界空气发生气体交换作用，因此锌空气电池所需的氧气处于理论无限的状态，大大增加了电池的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型中的正极板的侧视图。

图3为本实用新型中的第一电解液板的侧视图。

图4为本实用新型中的负极板的侧视图。

图5为本实用新型中的密封件的结构示意图。

图1至图5中的各标注为：正极板1、第一电解液板2、第二电解液板3、负极板4、安装孔5、密封件6、透气孔7、容纳腔8、注液孔9。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施例对本实用新型做进一步的描述。

如图1所述，一种充放电锌空气电池组装模具，包括：从左至右依次并列设置的正极板1、第一电解液板2、第二电解液板3和负极板4；为了更好的使用和安装在本实施例中，所述一种充放电锌空气电池组装模具，包括：从左至右依次并列设置的正极板1、第一电解液板2、第二电解液板3和负极板4的竖截面均为相同大小的正方形，设定所述正方形的参数为10*10cm。

为了能够实现模组的可重复利用，故在所述正极板1、第一电解液板2、第二电解液板3和负极板4的边缘处等距离的开设有至少四组安装孔5，所述安装孔5用于与安装柱相互配合实现正极板1、第一电解液板2、第二电解液板3和负极板4之间的可拆卸连接。在本实施例中，所述安装孔5为螺纹孔，所述安装柱为螺钉，所述螺钉能够同时穿过所述正极板1、第一电解液板2、第二电解液板3和负极板4，并结合螺纹孔实现组装模组的固定连接。并且所述正极板1、第一电解液板2、第二电解液板3和负极板4均为采用透明的有机玻璃板制备而成，便于观察锌空气电池在工作时电解液内部气泡及析晶状况。同时，采用有机玻璃板主要还是考虑到了有机玻璃板优秀的综合性能，耐候性能，与现有的锌空气电池装置相比，在锌空气电池充电过程运行时，无法必须会产生气泡以及锌的枝晶形成，以往的装置往往无法直接观察到电解液内部情况，选用透明的有机玻璃板，可以有效观察电池内部气泡以及析出晶体的多少，对于更换电解液及锌片的时间能够有一个更合适的判断。

所述第一电解液板2与所述第二电解液板3的结构相同；其中，所述第一电解液板2上设置有：沿所述第一电解液板2的厚度方向贯穿于所述第一电解液板2上的容纳腔8，开设在所述第一电解液板2上、位于所述容纳腔8的上方并与所述容纳腔8相通的注液孔9，以及固定在所述容纳腔8两端处的密封件6。所述注液孔9用于将电解液注入到容纳腔8内，所述注液孔9给的直径为1cm，所述容纳腔8的直径为5.6cm。同时，为了保证注液孔9对容纳腔8的内部无负面的作用，所述注液孔9的内表面处设置有内螺纹，通过内螺纹传动连接有螺母；所述螺母沿其长度方向开设有通气孔，用于隔绝大部分灰尘并保持电池的透气性能，还能用作电解液的注入。

为了使锌空气电池所需的氧气处于理论无限的状态，大大增加电池的使用寿命，所述正极板1上设置有：沿所述正极板1的厚度方向贯穿于所述正极板1上的若干个透气孔7，所述透气孔7构成一个边长为5cm的正方形。在本实施例中，所述透气孔7的尺寸满足以下条件：孔圆心距离两边距离均为1.5cm，圆的直径1cm。所述通气孔位于容纳腔8构成的圆形内部。

所述负极板4与所述正极板1的大小相同，所述负极板4包括：固定在所述负极板4上的内侧面处的密封件6。

所述密封件6用于实现正极板1、第一电解液板2、第二电解液板3和负极板4之间的连接，保证模组的密封性的同时，还能在两块板之间夹入一个焊接好极耳的正极极片，正极极片直径略大于贯穿孔直径，小于垫圈内径，不仅能保证电池不漏液，还能不至于因压力太紧，垫圈挤压到极片损坏极片，两块电解液板之间的垫圈效果也一样，既能在几个孔处插上螺杆，用螺母拧紧时保证装置的密封性，还能在板之间夹上一张隔膜，负极侧同理，可夹上一张负极极片，装置依靠板间的垫圈以及四周的孔洞中的螺杆连接，安装时，应先将正极极片、隔膜、负极极片均摆放正确后（垫圈内径以内，贯穿孔以外），方可拧紧螺母，确保电池的正常运转，且保证良好的密封性。

正极板1上的小孔，大小与电解液板的中间贯穿孔一样，是为了满足锌空气电池在充放电过程中正极材料氧气的补充，垫圈的设计，避免了有机玻璃板的刚性问题，在螺母较紧的情况下依然连接不佳，难以保证装置的密封性能，锌空气电池常用强碱电解液，有机玻璃板还能有效耐腐蚀。

如图5所示，所述密封件6为唇式环形密封圈镶嵌在对应的板上。所述环形密封圈外圆直径7cm,内圆直径6.6cm，圆环深度0.1cm。

使用上述电池模组组装的电池满足以下条件：从左至右依次并列设置的正极板1、第一电解液板2、第二电解液板3和负极板4；所述正极板1与第一电解液板2之间用于放置碳纸，并从所述碳纸上引出一个镍极作为正极极耳；所述第二电解液板3与所述负极板4之间用于夹紧锌片，并从所述锌片上引出一个镍极作为负极极耳；所述第一电解液板2与所述第二电解液板3之间用于放置隔膜。碳纸的高导电性能，透气性能使得它可以作为锌空气电池集流体层，通过疏水处理，然后将催化剂涂在碳纸上直接作为锌空气电池正极，将催化剂层与集流体层合并成一层，优化了电池的正极制作，集流体与透气层一体化，消灭了两者连接的接触电阻，还能简化电池正极制作工艺。

组装锌空气电池时，首先将疏水处理的碳纸拆剪成略大于容纳腔的直径，小于环形密封圈外径的大小，然后涂上催化剂浆料，烘干后即可放于正极板与第一电解液板之间，然后从碳纸上引出一个镍极耳作为正极极耳，将锌片裁剪成与碳纸同样大小，放于第二电解液板与负极板之间，引入一个镍极耳作为负极极耳两块电解液板间放置pp微孔膜，然后将垫圈放好，用螺钉穿过四块板，两边用两个螺母固定好，将氧气通入电解液中持续3分钟，然后通过d孔和f孔注入电解液，最后将带螺钉的螺母固定好，即完成了锌空气电池的组装。当电池充放电效率不佳，容量降低明显时，需要对电池负极进行更换，只需吸出电解液，拆下负极侧的负极板更换新的负极锌，然后将负极板与电解液板固定好，正极侧的板和电解液板无需改动，注入电解液后还能继续使用，方便快捷同时密封性能和开始一样好。