一种锌系列化学电池的正负极的制作方法

本发明属于电化学电池，特别涉及锌系列电池正极与锌负极的结构。

背景技术：

1、在锌系列电池中，无论是碱性锌电池还是酸性或者中性锌电池都存在一个共性，锌负极在充电过程中由于锌离子在电解液中浓度差容易形成锌晶枝，锌晶枝容易穿透电池正负极之间隔膜，引起电池正负极短路，造成电池损坏。目前市场有各种微孔膜、接枝膜、尼龙无纺布膜等多种隔膜用于锌系列电池，但这些隔膜存在一个共性问题，就是隔膜不能有效防止锌晶枝穿透，这也是造成锌系列电池在实际应用中反复充放电次数少，锌系列电池不能大规模应用的主要原因。本发明就是依据以上在锌系列电池中存在的问题，提出一种在可以有效防止锌晶枝穿透的锌系列电化学电池正负极结构，延长锌系列电池的充放电次数。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种锌系列化学电池的正负极结构，一种锌系列化学电池正负极按照结构分为两种类型，第一种：主要由主锌负极、隔膜a、辅助锌负极、隔膜a、电池正极组成，安装顺序为：主锌负极在最外侧，隔膜a，辅助锌负极，隔膜a，电池正极依次顺序平行并列安装；主锌负极与辅助锌负极之间安装有隔膜a，起到隔离主锌负极与辅助锌负极互相接触的作用；在辅助锌负极与电池正极之间安装有隔膜a，隔膜a起到隔离辅助锌负极与电池正极互相接触的作用，主锌负极与辅助锌负极共同构成电池负极。

2、在第一种结构中，辅助锌负极可以阻挡沉积在主锌负极锌晶枝穿透隔膜a引起主锌负极与电池正极短路。

3、隔膜a与主锌负极边沿的绝缘包边紧密接触，防止沉积在主锌负极锌粉脱落沉入电池底部；隔膜a与辅助锌负极边沿的绝缘包边紧密接触。

4、第二种：主要由空气正极、隔膜b、主锌负极、隔膜a、辅助锌负极、隔膜a、第三电极组成，安装顺序为：空气正极面向空气方向，隔膜b、主锌负极、隔膜a、辅助锌负极、隔膜、第三电极依次顺序与空气正极平行并列安装；主锌负极与辅助锌负极共同构成锌负极，在空气正极与主锌负极之间安装有隔膜b，在主锌负极与辅助锌负极之间安装有隔膜a，在辅助锌负极与第三电极之间安装有隔膜a。

5、隔膜b与主锌负极边沿的绝缘包边紧密接触，防止沉积在主锌负极锌粉脱落沉入电池底部；隔膜b与辅助锌负极边沿的绝缘包边紧密接触。

6、在第二种结构中，辅助锌负极可以阻挡沉积在主锌负极锌晶枝穿透隔膜a引起主锌负极与第三电极短路。

7、在第二种结构中，隔膜b在空气正极与主锌负极之间，起到防止空气正极与主锌负极互相接触的作用。

8、隔膜a在主锌负极与辅助锌负极之间，起到隔离主锌负极与辅助锌负极互相接触的作用。

9、隔膜a在辅助锌负极与第三电极之间，起到隔离辅助锌负极与第三电极互相接触的作用。

10、主锌负极与电池正极之间有0.2-1mm的距离。

11、主锌负极与辅助锌负极之间有0.2-1mm的距离。

12、第三电极与辅助锌负极之间有0.2-1mm的距离。

13、主锌负极在锌系列电池充电的过程中作为锌沉积电极，辅助锌负极在锌系列电池充电过程中不与主锌负极连接，处于断开状态；在锌系列电池放电过程中辅助锌负极与主锌负极为导通状态，在锌系列电池放电过程中主锌负极与辅助锌负极共同作为锌系列电池的负极使用。

14、辅助锌负极主要作用是当沉积在主锌负极上锌粉形成锌晶枝穿透主锌负极与辅助锌负极之间的隔膜a后，锌晶枝首先被辅助锌负极阻挡，当锌系列电池开始放电后，被辅助锌负极所阻挡的锌晶枝就会被消耗，也就保证了在第一种或者第二种结构中主锌负极与第三电极或者电池正极由于锌晶枝穿透隔膜a而引起电池损坏得可能性。

15、隔膜a可以选择聚丙烯微孔膜、聚乙烯微孔膜、聚乙烯接枝膜、聚丙烯或者聚乙烯复合隔膜、尼龙无纺布隔膜等。

16、隔膜b可以选用塑料网、聚丙烯微孔膜、聚乙烯微孔膜、聚丙烯或者聚乙烯复合隔膜、尼龙无纺布隔膜等；塑料网网孔选用80-200目，厚度在0.1-1mm之间的尼龙网、聚苯硫醚网、聚乙烯网、聚丙烯网等。

17、主锌负极外形根据各种不同形状锌系列电池需要确定，可以是方形、长方形、圆形等。

18、主锌负极由金属网与绝缘包边构成，绝缘包边将金属网外沿完全包裹，防止主锌负极的金属网外沿刺破隔膜a； 绝缘包边厚度0.4-1.4mm之间，宽度在3-8mm之间；绝缘包边可以使用聚乙烯、聚丙烯等塑料树脂注塑成型。

19、辅助锌负极形状根据主锌负极形状确定，可以是圆形、方形或者长方形等，辅助锌负极边沿距离主锌负极边沿距离在3-10mm之间。

20、辅助锌负极由金属网与绝缘包边构成，绝缘包边将金属网外沿完全包裹，防止辅助锌负极外沿刺破隔膜a， 绝缘包边总厚度0.4-1.4mm之间，宽度在3-8mm之间；绝缘包边可以使用聚乙烯、聚丙烯等塑料树脂注塑成型。

21、主锌负极与辅助锌负极的金属网制作材料在碱性锌系列电池中制作材料选用镍网或者镀镍金属网、镀锡金属网制作，在酸性锌系列电池中选用镍网或者镀镍、镀铜金属网、不锈钢网制作，金属网网孔为40-120目；主锌负极与辅助锌负极的金属网厚度在0.1-0.3mm之间。

22、在第二种结构中，第三电极主要作用就是与主锌负极构成一个充电对，在充电过程中，第三电极连接充电电源的正极，主锌负极连接充电电源的负极。

23、空气电极就是指金属空气电池中的正极，例如锌空气电池、铝空气电池中的正极。

24、以上表述所用的“电池正极”是指组成不同锌系列电池中的正极，例如，锌镍电池中的镍正极、锌锰电池中的锰电极、锌溴电池中的溴正极、锌铁电池中的铁正极。

25、一种锌系列电池锌负极就是指由主锌负极与辅助锌负极组合的负极。

26、一种锌系列电池锌负极与镍正极构成一个充放电电极对，可以用于锌镍电池或者液流锌镍电池制造。

27、一种锌系列电池锌负极与第三电极构成一个充电电极对，与空气电极（正极）配对后可用于充电锌空电池或者液流锌空电池制造。

28、第三电极由泡沫镍与绝缘包边构成，泡沫镍厚度在0.5-2mm之间，形状与辅助锌负极相同，第三电极外沿尺寸比辅助锌负极外沿尺寸小5-10mm。泡沫镍四周或者圆周有绝缘包边，防止第三电极外沿刺破隔膜a与辅助锌负极接触， 绝缘包边总厚度0.7-2.5mm之间，宽度在3-8mm之间。绝缘包边可以使用聚乙烯、聚丙烯等塑料树脂注塑成型。

29、辅助锌负极与第三电极之间有0.4-1.5mm距离，防止第三电极与辅助锌负极接触过于紧密造成第三电极与辅助锌负极导通。

30、本发明具有以下有益效果：采用本发明制作的锌系列电池，可以显著提高锌系列电池充放电循环次数，使锌镍电池、锌溴电池、锌空电池、锌银电池等各种锌系列电池使用成本大幅降低

1.一种锌系列化学电池正负极按照结构分为两种类型，其特征是：第一种结构主要由主锌负极（1）、隔膜a（3）、辅助锌负极（2）、隔膜a（3）、电池正极（4）组成，排列顺序为：主锌负极（1）在最外侧，隔膜a（3），辅助锌负极（2），隔膜a（3），电池正极（4）依次顺序平行并列安装；主锌负极（1）与辅助锌负极（2）之间安装有隔膜a（3），在辅助锌负极（2）与电池正极（4）之间安装有隔膜a（3）;第二种结构主要由空气正极（5）、隔膜b（9）、主锌负极（1）、隔膜a（3）、辅助锌负极（2）、隔膜a（3）、第三电极（8）组成，排列顺序为：空气正极（5）在最外侧面向空气方向，隔膜b（9）、主锌负极（1）、隔膜a（3）、辅助锌负极（2）、隔膜a（3）、第三电极（8）依次顺序与空气正极（5）平行并列安装；在空气正极（5）与主锌负极（1）之间安装有隔膜b（9），在主锌负极（1）与辅助锌负极（2）之间安装有隔膜a（3），在辅助锌负极（2）与第三电极（8）之间安装有隔膜a（3）；在两种结构中，主锌负极（1）与辅助锌负极（2）共同构化学电池放电状态下的负极。

2.根据权利要求1所述的一种锌系列化学电池正负极，其特征是：主锌负极（1）与电池正极（4）之间有0.2-1mm的距离；主锌负极（1）与辅助锌负极（2）之间有0.2-1mm的距离；第三电极（8）与辅助锌负极（2）之间有0.2-1mm的距离。

3.根据权利要求1所述的一种锌系列化学电池正负极，其特征是：隔膜a（3）选择聚丙烯微孔膜、聚乙烯微孔膜、聚乙烯接枝膜、聚丙烯复合隔膜、聚乙烯复合隔膜、尼龙无纺布隔膜其中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种锌系列化学电池正负极，其特征是：隔膜b（9）选用塑料网、聚丙烯微孔膜、聚乙烯微孔膜、聚丙烯复合隔膜、聚乙烯复合隔膜、尼龙无纺布隔膜其中的一种；塑料网网孔选用80-200目，厚度在0.1-1mm之间的尼龙网、聚苯硫醚网、聚乙烯网、聚丙烯网其中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种锌系列化学电池正负极，其特征是：主锌负极（1）由金属网（7）与绝缘包边（12）构成，绝缘包边（12）将金属网（7）外沿完全包裹，绝缘包边（12）厚度0.4-1.4mm之间，宽度在3-8mm之间；绝缘包边（12）使用塑料树脂注塑成型。

6.根据权利要求1所述的一种锌系列化学电池正负极，其特征是：辅助锌负极（2）由金属网（7）与绝缘包边（12）构成，辅助锌负极（2）边沿距离主锌负极（1）边沿距离在3-10mm之间，绝缘包边（12）将金属网（7）外沿完全包裹，绝缘包边（12）厚度0.4-1.4mm之间，宽度在3-8mm之间；绝缘包边（12）使用塑料树脂注塑成型。

7.根据权利要求1所述的一种锌系列化学电池正负极，其特征是：第三电极（8）由泡沫镍（13）与绝缘包边（12）构成，泡沫镍（13）厚度在0.5-2mm之间，形状与辅助锌负极（2）相同，第三电极（8）外沿尺寸比辅助锌负极（2）外沿尺寸小5-10mm，泡沫镍（13）四周有绝缘包边（12），绝缘包边（12）厚度在0.7-2.5mm之间，宽度在3-8mm之间，绝缘包边（12）使用塑料树脂注塑成型。

8.根据权利要求1所述的一种锌系列化学电池正负极，其特征是：主锌负极外形（1）可以是方形、长方形、圆形。

9.根据权利要求1所述的一种锌系列化学电池正负极，其特征是：辅助锌负极（2）形状根据主锌负极（1）形状确定，可以是圆形、方形或者长方形，辅助锌负极（2）边沿距离主锌负极（1）边沿距离在3-10mm之间。