CN103278775B - 一种锂-空气电池模具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂-空气电池模具。解决现有锂空气电池模具构件较复杂、组装∕拆卸过程繁琐和空间利用率差的技术问题。锂-空气电池模具主要包括组装壳体和底座壳体。组装壳体的下端适于安装在另外的一个组装壳体的凹槽或者底座壳体的上端的凹槽内。组装壳体上端的凹槽及所述的底座壳体上端的凹槽内适合放置锂-空气电池模块。这种结构设计的模具用于制作锂-空气电池有利于减轻电池的重量，提高电池的空间利用率和电池的能量密度。本发明锂空气二次电池模具结构紧凑、组装方便，可广泛使用于锂空气二次电池的基础和应用研究。包含上述电池模具的锂空气二次电池具有较大的能量密度和较长的循环寿命。

Description

一种锂-空气电池模具
技术领域
本发明属于化学电源技术领域，特别涉及一种锂-空气电池模具。
背景技术
目前大多数锂-空气电池研究中所使用的模具在一定程度上可以满足锂-空气电池基础研究的需求，但是它们均存在一定的缺陷，例如，不能彻底排出氩气、电解液挥发快和气流干扰等问题。上海交通大学的一篇公告日为2012.12.26，公开号为CN2026317131710的实用新型专利，公开了一种锂-空气电池模具，解决了上述问题。如图1所示，该锂-空气电池模具主要包括正极壳体1-1，可拆卸的进气通道1-2，可拆卸的出气通道1-4，绝缘壳体1-5，负极壳体1-6，正极引线端子1-9，负极引线端子1-10。该锂-空气电池模具，主要是利用可拆卸的进气通道1-2通入空气，通入的空气将存在于空气腔1-8中的氩气从可拆卸的出气通道1-4排出。该模具还在可拆卸的进气通道1-2的下端设计了均匀分布的水平出气口1-3，避免了进入的空气直接吹到正极表面而导致电解液挥发和产生气流干扰。该模具用于电池性能测试实验，便于准确地对电池充放电过程中的产物及气体进行分析。但是，该锂-空气电池模具仅仅适用于电池性能测试的基础理论研究，其具有构件较复杂、组装∕拆卸过程繁琐和电池空间利用率差的缺陷，限制了这种锂-空气电池的产业化进程。
发明内容
本发明为了解决现有锂-空气电池模具构件较复杂、组装∕拆卸过程繁琐和电池空间利用率差的技术问题，提供一种构件简单、结构紧凑、组装/拆卸方便，电池空间利用率高的锂-空气电池模具。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：
一种锂-空气电池模具，包括组装壳体和底座壳体；
所述的组装壳体的上端设置有凹槽，底面上设置有通气孔道；所述组装壳体的底面上还连接有正极引线；
所述的底座壳体的上端设置有凹槽，底端设有底座；所述的底座壳体的凹槽上连接有负极引线；
所述的组装壳体的下端适于安装在另外的一个组装壳体的凹槽或者底座壳体的上端的凹槽内；
所述的组装壳体上端的凹槽及所述的底座壳体上端的凹槽内适合放置锂-空气电池模块。
在上述技术方案中，所述通气孔道为多条横纵交错的孔道。
在上述技术方案中，所述通气孔道至少含有两条横向的孔道和三条纵向的孔道。
在上述技术方案中，所述的组装壳体底面边缘处还设有电解液注入通道。
在上述技术方案中，所述的组装壳体底面上还设有一层带筛孔的吸水材料层。
在上述技术方案中，锂-空气电池模具的横截面形状可以为圆形、方形、三角形、梯形、棱形或扇形。
在上述技术方案中，所述的锂-空气电池模具的各组件是由螺栓固定。
在上述技术方案中，所述组装壳体和底座壳体的材料为不锈钢、铜合金、铝合金、镁合金、镍合金、钛合金、聚乙炔、线性聚苯材料、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺或聚乙烯。
在上述技术方案中，所述的正极引线和负极引线采用内部嵌入式设计。
本发明提供的锂-空气电池模具具有以下有益效果：
1、本发明所述的锂-空气电池模具主要包括组装壳体和底座壳体。所述组装壳体上端设有凹槽，底座壳体的上端也设有凹槽。并且，组装壳体的下端适于安装在另外的一个组装壳体上端的凹槽或者底座壳体上端的凹槽内。可以任意多个组装壳体进行组装，在组装壳体上端的凹槽和底座壳体上端的凹槽内放置锂-空气电池组模块，组装成多个单电池串联的电池组。因此，本发明的锂-空气电池模具具有构件简单、结构紧凑、组装/拆卸方便及空间利用率高的特点。
用本发明的锂-空气电池模具制作电池，有利于减轻电池的重量，提高电池空间利用率，从而提高电池的能量密度。具有上述优点的锂-空气电池可以满足产业化的需求。
2、本发明锂-空气电池模具的组装壳体底面上设置有多条横纵交错的通气孔道。这种孔道设计有利于气体快速流通，还能够减缓电解液挥发。
3、本发明锂-空气电池模具的组装壳体底面边缘处还设计有电解液注入通道。电池运行时注入电解液，电池不工作时，电池内部处于干燥状态。这样的设计能有效降低电池的自放电。
4、本发明所述的组装壳体的底面上还可以设计有一层带筛孔的吸水材料层。在保证气体自由进入电池正极的前提下，吸水材料层将电解液吸收成不流动状态储存在空气正极上方，以满足单元电池及电池组后续的长时间运行。
5、本发明锂-空气电池模具不但适用于组装锂-空气电池，而且也适用于组装其他金属-空气电池。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为现有技术中锂-空气电池模具的结构示意图。
图2为本发明的锂-空气电池模具的结构示意图。
图3为本发明实施例1的锂-空气电池模具的组装壳体俯视图。
图4为用本发明实施例1的锂-空气电池模具组装的锂-空气二次电池的循环性能图。
图1中的附图标记表示为：
1-1-正极壳体、1-2-可拆卸的进气通道、1-3-出气口、1-4-可拆卸的出气通道、1-5-绝缘壳体、1-6-负极壳体、1-7-锂-空气电池模块、1-8-空气腔、1-9-正极引线端子、1-10-负极引线端子。
图2中的附图标记表示为：
2-1-组装壳体、2-2-底座壳体、2-3-正极引线、2-4-负极引线、2-5-通气孔道、2-6-凹槽、2-7-电解液注入通道、2-8-吸水材料层、2-9-底座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做以详细说明。
请参阅图2，本发明的锂-空气电池模具包括组装壳体2-1、底座壳体2-2、正极引线2-3、负极引线2-4、通气孔道2-5、凹槽2-6、电解液注入通道2-7、吸水材料层2-8和底座2-9。
所述的组装壳体2-1的上端设置有凹槽2-6，底面上设置有2条横向的通气孔道2-5和3条纵向的通气孔道2-5；所述的组装壳体2-1底面边缘处还设计有电解液注入通道2-7；所述组装壳体2-1的底面上还设计有一层带筛孔的吸水材料层2-8；所述组装壳体2-1的底面上还连接有正极引线2-3；所述的正极引线2-3采用内部嵌入式设计。请参阅图3，实施例1的锂-空气电池模具的组装壳体俯视图。
所述的底座壳体2-2的上端设置有凹槽2-6，底端设有底座2-9；所述的底座壳体2-2的凹槽2-6上连接有负极引线2-4；负极引线2-4同样采用内部嵌入式设计。
所述的组装壳体2-1的下端适于安装在另外的一个组装壳体2-1的凹槽2-6或者底座壳体2-2的上端的凹槽2-6内。
实施例1
组装壳体2-1和底座壳体2-2材料均采用聚四氟乙烯制作，尺寸均为100×100mm2。
锂-空气电池的组装过程在手套箱内完成，其过程为：锂片负极置于底座壳体2-2上的凹槽2-6内，锂片负极上放置隔膜，隔膜上滴加适量电解液，在滴有电解液的隔膜上放置空气正极，在空气正极上滴加适量电解液，在滴有电解液的空气正极上放置集流体，随后放入组装壳体2-1，最后通过旋拧螺栓固定电池壳体。将组装的单电池置于空气或氧气气氛中，连接测试电路对电池进行性能测试。将组装的单电池置于空气或氧气气氛中，连接电路实现对用电器的供电。
图4为用本实施例1锂-空气电池模具组装的锂-空气二次电池的循环性能图。该图说明：包含上述锂-空气电池模具的锂-空气二次电池具有较大的能量密度和较长的循环寿命。
实施例2
两组装壳体2-1和底座壳体2-2采用聚丙烯材料制作，组装壳体2-1和底座壳体2-2的面积均为100×200mm2。采用黄铜材料作为正极引线2-3和负极引线2-4。
锂-空气二次电池组组装过程在手套箱内完成，锂片负极置于底座壳体2-2上的凹槽2-6内，锂片负极上放置隔膜，隔膜上滴加适量电解液，在滴有电解液的隔膜上放置空气正极，在空气正极上滴加适量电解液，在滴有电解液的空气正极上放置集流体，随后放入组装壳体2-1，再将另一锂片负极置于组装壳体2-1的凹槽2-6内，锂片负极上放置另一隔膜，隔膜上滴加适量电解液，在滴有电解液的隔膜上放置另一空气正极，在另一空气正极上滴加适量电解液，在滴有电解液的空气正极上放置另一集流体，随后放入另一组装壳体2-1，最后通过旋拧螺栓固定电池壳体。将组装的电池组置于空气或氧气气氛中，连接测试电路对电池进行性能测试。将组装的电池置于空气或氧气气氛中，连接电路实现对用电器的供电。
在上述实施例中，锂-空气电池模具的横截面形状还可以为圆形、方形、三角形、梯形、棱形或扇形。所述组装壳体2-1和底座壳体2-2的材料还可以为不锈钢、铜合金、铝合金、镍合金、钛合金、聚乙炔、线性聚苯材料、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺或聚乙烯。这里不在赘述。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种锂-空气电池模具，其特征在于，包括组装壳体(2-1)和底座壳体(2-2)；
所述的组装壳体(2-1)的上端设置有凹槽(2-6)，底面上设置有通气孔道(2-5)；所述组装壳体(2-1)的底面上还连接有正极引线(2-3)；
所述的底座壳体(2-2)的上端设置有凹槽(2-6)，底端设有底座(2-9)；所述的底座壳体(2-2)的凹槽(2-6)上连接有负极引线(2-4)；
所述的组装壳体(2-1)下端适于安装在另外的一个组装壳体(2-1)上端的凹槽(2-6)或者底座壳体(2-2)的上端的凹槽(2-6)内；
所述的组装壳体(2-1)上端的凹槽(2-6)及所述的底座壳体(2-2)上端的凹槽(2-6)内适合放置锂-空气电池模块。
2.根据权利要求1所述的锂-空气电池模具，其特征在于，所述通气孔道(2-5)为多条横纵交错的孔道。
3.根据权利要求2所述的锂-空气电池模具，其特征在于，所述通气孔道(2-5)至少含有两条横向的孔道和三条纵向的孔道。
4.根据权利要求1所述的锂-空气电池模具，其特征在于，所述的组装壳体(2-1)底面边缘处还设有电解液注入通道(2-7)。
5.根据权利要求1所述的锂-空气电池模具，其特征在于，所述的组装壳体(2-1)底面上还设有一层带筛孔的吸水材料层(2-8)。
6.根据权利要求1所述的锂-空气电池模具，其特征在于，锂-空气电池模具的横截面形状可以为圆形、方形、三角形、梯形、棱形或扇形。
7.根据权利要求1所述的锂-空气电池模具，其特征在于，所述的锂-空气电池模具的各组件是由螺栓固定。
8.根据权利要求1所述的锂-空气电池模具，其特征在于，所述组装壳体(2-1)和底座壳体(2-2)的材料为不锈钢、铜合金、铝合金、镁合金、镍合金、钛合金、聚乙炔、线性聚苯材料、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺和聚乙烯中的同一种材料。
9.根据权利要求1所述的锂-空气电池模具，其特征在于，所述的正极引线(2-3)和负极引线(2-4)采用内部嵌入式设计。
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