CN104716276B - 一种金属/空气电池阳极保护结构 - Google Patents

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Abstract

一种金属/空气电池阳极保护结构，包括阳极框架、弹性网和缓冲隔膜层；阳极框架为环形结构或由两根支撑杆构成的结构，金属阳极固定于环形阳极框架中空部位或二根支撑杆之间；所述阳极框架用于支撑金属阳极；于所述阳极框架和金属阳极外部包裹有弹性网；于所述弹性网外部设置有缓冲隔膜层。本发明中在保证电池放电性能不受影响的前提下，综合采用了弹性网和缓冲隔膜的结构，该结构的一方面有助于降低锌膏阳极放电过程中的膨胀形变，降低金属阳极更换难度；另一方面可有效提高现有锌膏阳极的抗冲击、防振动性能。

Description

一种金属/空气电池阳极保护结构
技术领域
本发明涉及金属/空气电池，具体的说是金属/空气电池中金属阳极的保护结构。
背景技术
金属/空气电池是一种采用金属镁、铝、锌作为阳极燃料，空气中氧气作为氧化剂，碱液或盐溶液作为电解质溶液的电化学反应装置。我国金属镁、铝、锌储量丰富、且价格低廉，因此金属/空气电池在我国通讯电源、野外应急电源、照明电源及储备电源等可移动电源的诸多领域具有广阔的应用前景。金属/空气电池具有能量密度高、安全性高、反应物和产物无污染、工作安静隐蔽性好、金属燃料储存、运输、携带安全方便且干态存储性好等特点。
以锌/空气电池为例，其理论能量密度高达1350Wh/kg。锌/空气电池电极反应和电池总反应分别为：
阳极反应：Zn+2OH-→ZnO+H2O+2e--1.25V （1）
阴极反应：1/2O2+H2O+2e-→2OH-+0.401V （2）
电池总反应：Zn+1/2O2→ZnO+1.65V （3）
由上式可知，锌/空气电池在反应过程中消耗金属锌、空气中的氧气、生成氧化锌。早期的锌/空气电池多采用锌板作为阳极材料，但锌板电极的比表面积小，易钝化，放电电流密度受到限制。为提高锌的利用率和放电电流密度，目前锌/空气电池多采用锌粉制备成锌膏阳极。
锌膏阳极通常由干态锌粉或混合有粘结剂的锌粉压制而成，为保证锌的利用率，锌膏阳极通常需保持较高的孔隙率（30%-80%）。因此，锌膏阳极的机械强度通常不高，在剧烈冲击、振动等环境条件下易发生锌粉掉渣、脱落等现象，锌阳极的放电性能随之降低。
发明内容
本发明针对现有金属/空气电池阳极机械性能不好，易掉渣、脱落等问题，提出一种提高金属阳极抗冲击、防振动的保护结构。为实现上述目的，本发明采用以下方案来实现：
一种金属/空气电池阳极保护结构，包括阳极框架、弹性网和缓冲隔膜层；阳极框架为环形结构，金属阳极固定于环形阳极框架中空部位；所述阳极框架用于支撑金属阳极；于所述阳极框架和金属阳极外部包裹有弹性网；于所述弹性网外部设置有缓冲隔膜层；或，阳极框架为由二根支撑杆构成，金属阳极固定于二根支撑杆之间，于两个支撑杆间设有固定杆，固定杆的二端分别与支撑杆相连接；所述二根支撑杆用于支撑金属阳极；于所述金属阳极外部包裹有弹性网；于所述 弹性网外部设置有缓冲隔膜层。
所述阳极框架的材料为金属材料、塑料材料或碳材料中的一种。
所述弹性网的材料为尼龙、涤纶或玻璃纤维中的一种。
所述缓冲隔膜的材料为聚丙烯、聚乙烯、亲水聚四氟乙烯中的一种。
所述缓冲隔膜层为波纹状或圆筒状或曲折状立体结构。
1.所述弹性网与缓冲隔膜层的厚度比为1:1：1:2,弹性网厚度应为0.01mm-0.25mm，缓冲隔膜层厚度为0.01mm-0.5mm。
所述弹性网与缓冲隔膜层的厚度之和占阴阳极极间距的50%-95%。
本发明所述金属/空气电池金属阳极保护结构具有以下优点：
（1）弹性网结构有助于降低锌膏阳极放电过程中的膨胀形变，降低金属阳极更换难度；
（2）综合采用弹性网和立体缓冲隔膜的方法可以有效提高现有锌膏阳极的抗冲击、防振动性能；
（3）锌/空气电池采用该保护结构后，锌膏阳极放电性能不受影响。
附图说明
图1为锌膏阳极保护结构示意图；
图2为锌膏阳极固定架结构示意图；
图3为阳极框架为支撑杆时，包裹有弹性网和缓冲隔膜的锌膏阳极断面结构示意图。
图中，1.锌膏阳极更换提手；2.固定架；3.锌膏阳极；4.弹性网；5.缓冲隔膜。

Claims (5)

1.一种金属/空气电池阳极保护结构，其特征在于：包括阳极框架、弹性网和缓冲隔膜层；
阳极框架为环形结构，金属阳极固定于环形阳极框架中空部位；所述阳极框架用于支撑金属阳极；于所述阳极框架和金属阳极外部包裹有弹性网；于所述弹性网外部设置有缓冲隔膜层；
或，阳极框架为由二根支撑杆构成，金属阳极固定于二根支撑杆之间；所述二根支撑杆用于支撑金属阳极；于所述金属阳极外部包裹有弹性网；于所述弹性网外部设置有缓冲隔膜层；
所述缓冲隔膜的材料为聚丙烯、聚乙烯、亲水聚四氟乙烯中的一种；
所述缓冲隔膜层为波纹状或圆筒状或曲折状立体结构；缓冲隔膜层厚度为0.01mm-0.5mm；
所述弹性网与缓冲隔膜层的厚度之和占阴阳极极间距的50％-95％。
2.如权利要求1所述金属/空气电池阳极保护结构，其特征在于：所述阳极框架的材料为金属材料、塑料材料或碳材料中的一种。
3.如权利要求1所述金属/空气电池阳极保护结构，其特征在于：所述弹性网的材料为尼龙、涤纶或玻璃纤维中的一种。
4.如权利要求1所述金属/空气电池阳极保护结构，其特征在于：所述弹性网与缓冲隔膜层的厚度比为1:1-1:2，弹性网厚度应为0.01mm-0.25mm。
5.如权利要求1所述金属/空气电池阳极保护结构，其特征在于：于两个支撑杆间设有固定杆，固定杆的二端分别与支撑杆相连接。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2146602A5 (en) * 1971-07-20 1973-03-02 Alsthom Zinc/air cell - with plastics grid as spacer between anode and microporous membrane
US4209091A (en) * 1978-08-10 1980-06-24 Gould Inc. Button cell package and method of making same
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CN101495305A (zh) * 2006-07-24 2009-07-29 艾尔坎技术及管理有限公司 塑料复合膜

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