CN103311603A - 一种锂-空气二次电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂-空气二次电池组。解决现有技术中锂-空气二次电池组存在空间利用率低及能量密度小的技术问题。锂-空气二次电池组是由多组可拆装的电池组模块串/并联后，置于带孔电池组外壳中组装而成。可拆装的电池组模块是由一个底座壳体、多个组装壳体及电池固定组件，依次进行叠加组装成的。组装壳体的上端及底座壳体的上端设置有凹槽。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。因此，本发明提供的锂-空气二次电池组不仅组装方便、结构紧凑、形状和尺寸灵活可调，而且具有重量轻、空间利用率高和能量密度大的优点，可以满足产业化的需求。

Description

一种锂-空气二次电池组
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种锂-空气二次电池组。
背景技术
锂-空气电池由于具有较高的理论能量密度而受到广泛关注。但是要想将其实现应用，需要将多个单元锂-空气电池组装成电池组，以提供足够的能量输出，才能够满足生产生活的需要。
现有的锂-空气二次电池组是将多个单元锂-空气电池排列在一个公共外壳中组装而成。而现在的单元锂-空气电池都是双极结构，如清华大学的一篇公布日为2011年11月30日，公布号为CN102263311A的发明专利，公开了一种双极结构锂-空气电池，主要由负极，隔膜，正极和外壳组成。外壳由绝缘壳体和不锈钢壳体组成，绝缘壳体固定在两块不锈钢壳体之间。由于一个这种双极结构的锂-空气电池本身就有一定的体积，再将多个双极结构的锂-空气电池罗列起来组装成电池组，导致最终得到的锂-空气二次电池组的空间利用率较低，总能量密度也较小。
发明内容
本发明要解决现有技术中锂-空气二次电池组存在空间利用率低及能量密度小的技术问题，而提供了一种空间利用率高的，能量密度大的锂-空气二次电池组。
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-空气二次电池组，是由多组可拆装的电池组模块串/并联后，置于带孔电池组外壳中组装而成；
所述电池组模块包括依次组装的一个底座壳体、多个组装壳体和电池固定组件；
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；
每个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分别设有一个锂-空气电池模块。
在上述技术方案中，所述的可拆装的电池组模块包括2～50个组装壳体。
在上述技术方案中，所述可拆装的电池组模的横截面的形状为圆形、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，所述组装壳体、底座壳体、带孔电池组外壳和电池固定组件的材料为不锈钢、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，所述的带孔电池组外壳的孔表面上镀有一层聚四氟乙烯膜。
本发明提供的锂-空气二次电池组的有益效果是：
1、本发明的锂-空气二次电池组与现有锂-空气二次电池组相比，最主要的区别在于，本发明所述的可拆装的电池组模块是由一个底座壳体、多个组装壳体及电池固定组件，依次进行罗列组装成的，多个单元锂-空气电池串联的电池组模块。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，于是可以任意多个组装壳体进行罗列组装成占用空间小的可拆装的电池组模块。因此，本发明提供的锂-空气二次电池组不仅组装方便、结构紧凑、形状和尺寸灵活可调，而且具有重量轻、空间利用率高和能量密度大的优点，可以满足产业化的需求。
2、本发明所述的组装壳体的底面上还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、本发明所述的组装壳体的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及延长电池的使用寿命。
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、本发明所述的组装壳体不但适用于组装锂-空气二次电池组，而且也适用于组装其他的金属-空气二次电池组。
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为本发明的锂-空气二次电池组的结构示意图。
图2为本发明的锂-空气二次电池组的可拆装的电池组模块结构示意图。
图3为本发明的锂-空气二次电池组的单元锂-空气电池模块的结构示意图。
图中的附图标记表示为：
1-带孔电池组外壳，2-可拆装的电池组模块，3-正极引线，4-负极引线，5-正极接线柱，6-负极接线柱，7-电池固定组件，8-组装壳体，9-底座壳体，10-凹槽，11-通气孔道，12-电解液注入通道，13-吸水材料层，14-底座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做以详细说明。
参见图1所示：本发明的锂-空气二次电池组是由多组可拆装的电池组模块2通过正极引线3和负极引线4连接串/并联后，置于带孔电池组外壳1中而制成的；将制成的锂-空气二次电池组置于空气中，连接好带孔电池组外壳1上的正极接线柱5和负极接线柱6后，可实现供电。
参见图2所示：本发明的可拆装的电池组模块2是由多个单元锂-空气电池串联后，再用电池固定组件7固定住而组装成的。
参见图3所示：单元锂-空气电池模块的结构示意图。单元锂-空气电池是由组装壳体8和底座壳体9组成的。所述的组装壳体8的上端设置有凹槽10，底面上设置有2条横向的通气孔道11和3条纵向的通气孔道11；所述的组装壳体8底面边缘处还设计有电解液注入通道12；所述组装壳体8的底面上还设计有一层带筛孔的吸水材料层13；所述组装壳体8的底面上还连接有正极引线3；所述的正极引线3采用内部嵌入式设计。
所述的底座壳体9的上端设置有凹槽10，底端设有底座14；所述的底座壳体9的凹槽10上连接有负极引线4；负极引线4同样采用内部嵌入式设计。
所述的组装壳体8的下端适于安装在另外的一个组装壳体8的凹槽10或者底座壳体9的上端的凹槽10内。
每个所述的组装壳体8上端的凹槽10及所述的底座壳体9上端的凹槽10内分别设有一个锂-空气电池模块。
实施例
带孔电池组外壳1的材料为聚四氟乙烯；组装壳体8和底座壳体9的材料为聚偏氟乙烯；电池固定组件7的材料为聚四氟乙烯；正极引线3和负极引线4为铜导线。
（1）、可拆装的电池组模块的组装
在手套箱内把底座壳体9放在带凹槽的电池固定组件7上。然后，将锂片负极置于底座壳体9上端的凹槽10内，锂片上放置隔膜，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依次放置集流体和组装壳体8。之后，再将另一锂片负极置于上述组装壳体8上端的凹槽10内，锂片上放置另一隔膜，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，在空气正极上滴加适量电解液。在滴有电解液的空气正极上依次放置另一集流体和另一组装壳体8。按照上面的组装次序依次组装，组装成10个单元锂-空气电池串联的电池组，再用电池固定组件7将该电池组固定，再用紧固螺栓将其固定成一体，便组装成一个可拆装的电池组模块2。
（2）、锂-空气二次电池组的组装
将4个上述组装的可拆装的电池组模块2用正极引线3和负极引线4通过点焊的方式连接并联后，置于带孔电池组外壳1中，组装成锂-空气二次电池组。把组装好的锂-空气二次电池组置于空气或氧气气氛中，连接好带孔电池组外壳1上的正极接线柱5和负极接线柱6后，可实现供电。所述的带孔电池组外壳1的孔表面镀有一层聚四氟乙烯膜。
在上述实施例中所述的带孔电池组外壳1的材料还可以为不锈钢、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、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺或聚乙烯。所述的组装壳体8和底座壳体9的材料还可以为不锈钢、铜合金、铝合金、镁合金、镍合金、钛合金、聚乙炔、线性聚苯材料、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺或聚乙烯。电池固定组件7的材料还可以为不锈钢、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、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺或聚乙烯。组装的锂-空气二次电池组的电池组模块2也可以多于4个。这里不再赘述。
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-空气二次电池组，其特征在于，是由多组可拆装的电池组模块（2）串/并联后，置于带孔电池组外壳（1）中组装而成；
所述电池组模块（2）包括依次组装的一个底座壳体（9）、多个组装壳体（8）和电池固定组件（7）；
所述的组装壳体（8）的上端设置有凹槽（10），底面上设置有通气孔道（11）；所述组装壳体（8）的底面上还连接有正极引线（3）；
所述的底座壳体（9）的上端设置有凹槽（10），底端设有底座（14）；所述的底座壳体（9）的凹槽（10）上连接有负极引线（4）；
所述的组装壳体（8）的下端适于安装在另外的一个组装壳体（8）的凹槽（10）或者底座壳体（9）的上端的凹槽（10）内；
每个所述的组装壳体（8）上端的凹槽（10）及所述的底座壳体（9）上端的凹槽（10）内分别设有一个锂-空气电池模块。
2.根据权利要求1所述的锂-空气二次电池组，其特征在于，所述的可拆装的电池组模块（2）包括2～50个组装壳体（8）。
3.根据权利要求1所述的锂-空气二次电池组，其特征在于，所述可拆装的电池组模块（2）的横截面的形状为圆形、方形、三角形、梯形、棱形或扇形。
4.根据权利要求1所述的锂-空气二次电池组，其特征在于，所述通气孔道（11）为多条横纵交错的孔道。
5.根据权利要求4所述的锂-空气二次电池组，其特征在于，所述通气孔道（11）至少含有两条横向的孔道和三条纵向的孔道。
6.根据权利要求1所述的锂-空气二次电池组，其特征在于，所述的组装壳体（8）底面边缘处还设有电解液注入通道（12）。
7.根据权利要求1所述的锂-空气二次电池组，其特征在于，所述的组装壳体（8）底面上还设有一层带筛孔的吸水材料层（13）。
8.根据权利要求1所述的锂-空气二次电池组，其特征在于，所述组装壳体（8）、底座壳体（9）、带孔电池组外壳（1）和电池固定组件（7）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。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的锂-空气二次电池组，其特征在于，所述的带孔电池组外壳（1）的孔表面上镀有一层聚四氟乙烯膜。
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