一种高性能复合锌空气二次电池
专利汇可以提供一种高性能复合锌空气二次电池专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种高性能复合锌空气二次 电池 。由负极、浸润 电解 液的隔膜材料、正极构成的三明治结构，且置于电池壳体中；隔膜材料中电解液所占的 质量 百分比为浸润电解液的隔膜材料总质量的40%～80%；电池壳体与正极的 接触 面上均布设有透气孔，用于锌空气电池运行段 氧 气的吸收和释放；透气孔面积之和占正极接触面的50%～90%。在放电过程中，高价态的氧化物或者氢氧化物将发生还原反应，使得电池输出高于1.6V的 电压 ，表现为二次锌电池的放电特性；在反应结束后活性物质恢复原始状态，继续作为氧还原反应的催化剂，电池输出1.0V左右的电压，表现为锌空气电池的放电特性。与锌空气电池相比，本发明具有较高的 能量 效率；与二次锌电池相比，本发明具有较高的能量 密度 。，下面是一种高性能复合锌空气二次电池专利的具体信息内容。
1.一种高性能复合锌空气二次电池，包括负极、正极构成的三明治结构，其特征在于：
在负极和正极之间设有浸润电解液的隔膜材料，且三明治结构置于电池壳体中；
所述负极为纯度99%以上的锌板或锌电极；
所述隔膜材料中电解液所占的质量百分比为浸润电解液的隔膜材料总质量的40%～
80%；隔膜材料为聚丙烯膜、尼龙膜中的一种；
所述电解液为碱性电解液；
所述正极由防水透气膜、集流体层和正极材料热压制成；
所述防水透气膜为聚四氟乙烯薄膜；
所述集流体层为不锈钢网、镍网、泡沫镍板、碳纸、碳布中的一种；
所述正极材料由0.8～4mg活性物质、2～5.2mg导电碳粉、1.7～3.4mg粘结剂和0.4～
1mL溶剂混合均匀成浆状；浆状的正极材料均匀刮涂在集流体层上；
所述活性物质为镍的氢氧化物、钴的氧化物、银中的一种；
所述粘结剂为聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯；
所述溶剂为无水乙醇或丙酮；
正极上的活性物质载量为0.8～4mg/cm2；
所述电池壳体与正极的接触面上均布设有透气孔，用于锌空气电池运行段氧气的吸收和释放；所述透气孔的面积之和占正极接触面的50%～90%；
在电池放电过程中，高价态的氧化物或者氢氧化物将发生还原反应，使得电池输出高于1.6V的电压，表现为二次锌电池的放电特性；在反应结束后活性物质恢复原始状态，继续作为氧还原反应的催化剂，电池输出1.0V左右的电压，表现为锌空气电池的放电特性。
2.根据权利要求1所述的一种高性能复合锌空气二次电池，其特征在于：所述隔膜材料的厚度0.2～2mm，平均孔径为2～20μm。
3.根据权利要求1所述的一种高性能复合锌空气二次电池，其特征在于：所述电解液由
2～6mol/L的氢氧化钾、0.05～0.2mol/L的醋酸锌和水混合均匀制成。
4.根据权利要求1所述的一种高性能复合锌空气二次电池，其特征在于：所述聚四氟乙烯薄膜的厚度为100～300μm，孔径为0.1～2μm。
5.根据权利要求1所述的一种高性能复合锌空气二次电池，其特征在于：所述活性物质为氢氧化镍NiOH纳米颗粒、银Ag纳米颗粒、四氧化三钴Co3O4纳米颗粒中的一种；且纯度
99.9%以上，平均粒径30～200nm。
6.根据权利要求1所述的一种高性能复合锌空气二次电池，其特征在于：正极制作操作步骤如下：
用刀片将浆状的正极材料均匀刮涂在1×1cm2的集流体层的一侧面上，放入60～100oC真空干燥箱干燥至恒重，在集流体层的另一侧面上铺设防水透气膜进行热压处理，热压压力为5～10MPa，温度为100～250oC。
7.根据权利要求1所述的一种高性能复合锌空气二次电池，其特征在于：所述电池壳体上的透气孔的孔径为2mm。
8.根据权利要求1所述的一种高性能复合锌空气二次电池，其特征在于：所述锌板的厚度0.1～2mm。
9.根据权利要求1所述的一种高性能复合锌空气二次电池，其特征在于：所述锌电极为碳布集流体上电沉积锌颗粒，粒径1μm，载量为10mg/cm2。
一种高性能复合锌空气二次电池
技术领域
背景技术
正极反应：
在放电时，发生锌的溶解和氧气的还原反应；而在充电时，发生锌的沉积和氧气的析出反应，电池的理论电压为1.65V。由于氧气可以直接从空气中获得，电池的理论容量仅取决于金属锌，达到820mAh/g。然而，由于氧还原和析出反应较高的过电势，锌空气电池的实际工作电压一般在1.2V左右，而充电电压高达2.0V，这不仅降低了能量密度，更是导致低能量效率，影响了电池的应用。虽然催化剂的使用可以促进氧还原和析出反应，但由于锌空气电池较低的理论电压，提升空间非常有限。
在上式中M代表金属。这类电池的输出电池可达1.6V以上，并且能量效率较高。但是，由于正极活性物质的理论容量较低，电池的能量密度并不高，限制了其广泛应用。
发明内容
所述隔膜材料中电解液所占的质量百分比为浸润电解液的隔膜材料总质量的40%～
80%；隔膜材料为聚丙烯膜、尼龙膜中的一种；
所述电解液为碱性电解液；
所述正极由防水透气膜、集流体层和正极材料热压制成；
所述防水透气膜为聚四氟乙烯薄膜；
所述集流体层为不锈钢网、镍网、泡沫镍板、碳纸、碳布中的一种；
所述正极材料由0.8～4mg活性物质、2～5.2mg导电碳粉、1.7～3.4mg粘结剂和0.4～
1mL溶剂混合均匀成浆状；浆状的正极材料均匀刮涂在集流体层上；
所述活性物质为镍的氢氧化物、钴的氧化物、银中的一种；
所述粘结剂为聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯；
所述溶剂为无水乙醇或丙酮；
正极上的活性物质载量为0.8～4mg/cm2；
所述电池壳体与正极的接触面上均布设有透气孔，用于锌空气电池运行段氧气的吸收和释放；所述透气孔的面积之和占正极接触面的50%～90%；
在电池放电过程中，高价态的氧化物或者氢氧化物将发生还原反应，使得电池输出高于1.6V的电压，表现为二次锌电池的放电特性；在反应结束后活性物质恢复原始状态，继续作为氧还原反应的催化剂，电池输出1.0V左右的电压，表现为锌空气电池的放电特性。
具体实施方式
集流体层为碳布；
正极材料的制作：将0.8mg纯度99.9%、粒径200nm的氢氧化镍（NiOH）纳米颗粒、5.2mg活性炭、2mg平均粒径50nm的聚四氟乙烯纳米粉末置于0.4mL无水乙醇中充分研磨均匀形成浆状的正极材料；
正极的制作：用刀片将浆状的正极材料均匀刮涂在1×1cm2的碳布的一侧面上，放入
60oC真空干燥箱干燥至恒重，在碳布的另一侧面上铺设防水透气膜进行热压处理，热压压力为5MPa，温度为100oC；正极3上的活性物质载量为0.8mg/cm2；
电池壳体4与正极的接触面上均布开设有透气孔，透气孔的孔径为2mm，用于锌空气电池运行段氧气的吸收和释放；透气孔的面积之和为1cm2，占正极接触面的50%。
集流体层为碳纸；
正极材料的制作：将2mg纯度99.9%、粒径60nm的银（Ag）纳米颗粒、2mg碳纳米管、1.7mg平均粒径50nm的聚四氟乙烯纳米粉末置于0.4mL无水乙醇中充分研磨均匀形成涂浆状的正极材料；
2
正极的制作：用刀片将浆状的正极材料均匀刮涂在1×1cm的碳纸的一侧面上，放入
100oC真空干燥箱干燥至恒重，在碳纸的另一侧面上铺设防水透气膜进行热压处理，热压压力为10MPa，温度为250oC；正极3上的活性物质载量为2mg/cm2。
气电池运行段氧气的吸收和释放；透气孔的面积之和为1cm，占正极接触面的90%。
40%。
集流体层为泡沫镍板；
正极材料的制作：将4mg纯度99.9%、粒径30nm的四氧化三钴纳米（Co3O4）颗粒、4mg乙炔黑、3.4mg聚偏氟乙烯置于1mL丙酮中充分研磨均匀形成浆状的正极材料；
正极的制作：用刀片将浆状的正极材料均匀刮涂在1×1cm2的泡沫镍板的一侧面上，放入80oC真空干燥箱干燥至恒重，在泡沫镍板的另一侧面上铺设防水透气膜进行热压处理，o 2
热压压力为5MPa，温度为250C；正极3上的活性物质载量为4mg/cm。
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