CN104716403B - 一种阳极快速插拔型金属/空气电池 - Google Patents

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Abstract

一种阳极快速插拔型金属/空气电池，包括一电池上盖、一电池壳体、一片金属阳极和两片空气阴极，其中两片空气阴极安置于电池壳体的两相对侧，金属阳极与电池上盖固定后垂直插入电池壳体中，且保持与空气阴极相平行，所述金属阳极和电池上盖上分别具有第一、第二集流柱和第一、第二集流柱固定孔；所述第一和第二集流柱固定孔用于固定所述阳极上的第一集流柱和第二集流柱；所述固定有金属阳极的电池上盖与电池壳体扣合后，所述第一快速插接件的公端子与母端子电连接、第二快速接插件的公端子与母端子接触形成电接连。与现有技术相比，本发明所述阳极快速插拔型金属/空气电池具有阳极及电解液更换过程方便快捷；阳极集流部件置于电池壳体外且通过绝缘密封材料保护防止爬盐（碱）等腐现象的发生。

Description

一种阳极快速插拔型金属/空气电池
技术领域
本发明涉及金属/空气电池，具体地说是一种具有阳极快速插拔结构的镁、铝、锌等为阳极的金属/空气电池。
背景技术
金属/空气电池是一种采用金属（如镁、铝、锌等）为阳极燃料，空气中氧气作为氧化剂，碱液或中性盐水作为电解质溶液的电化学反应装置。我国镁、铝、锌等金属储量丰富、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时间长，只要不断更换金属阳极和电解液，电池可持续稳定供电等特点，以镁/空气电池为例，其理论能量密度高达3910Wh/kg。镁/空气电池电极反应和电池总反应分别为：
阳极电极反应：Mg+2OH-→Mg(OH)2+2e- -2.69V (1)
阴极电极反应：1/2O2+H2O+2e-→2OH- +0.4V (2)
电池总反应：Mg+1/2O2+H2O→Mg(OH)2 +3.09V (3)
由上式可知，镁/空气电池在反应过程中消耗金属镁、空气中的氧气和水，生成氢氧化镁。反应一段时间后，金属阳极逐渐消耗完全，需及时更换阳极从而使镁/空气电池继续工作。然而，快速更换阳极的制约因素之一为导电体连接的快速实现；而传统的电池内部插片式集流方式往往因电解液的腐蚀作用而增大电阻，集流效果不好而影响电池的放电性能。
发明内容
本发明针对现有金属/空气电池阳极更换繁琐费时，为满足野外应用时快速更换阳极等问题，提出一种阳极快速插拔型金属/空气电池。为实现上述目的，本发明采用以下具体方式来实现：
一种阳极快速插拔型金属/空气电池，包括一电池上盖、一电池壳体、一片金属阳极和两片空气阴极，其中两片空气阴极安置于电池壳体的两相对侧，金属阳极与电池上盖固定后垂直插入电池壳体中，且保持与空气阴极相平行。
所述金属阳极的与电池上盖固定一侧具有一第一集流柱和一第二集流柱；所述电池上盖上具有一第一集流柱固定通孔、一第二集流柱固定通孔、一第一快速插接件公端子、一第二快速插接件公端子；所述电池壳体两相对外侧壁面固接有一第一快速插接件母端子和一第二快速插接件母端子；
所述第一和第二快速插接件公端子分别位于电池上盖的两个最远端；所述第一和第二集流柱固定通孔用于固定所述阳极上的第一集流柱和第二集流柱；所述固定后的第一集流柱与所述第一快速插接件公端子、固定后的第二集流柱与所述第二快速插接件公端子分别通过一电导体相连；
所述固定有金属阳极的电池上盖与电池壳体扣合后，所述第一快速插接件公端子与第一快速插接件母端子相插接（并相导电）、第二快速接插件公端子与第二快速接插件母端子相插接（并相导电）。
所述电池壳体与电池上盖通过卡扣、卡槽或螺栓结构机械密封连接。
所述第一和第二集流柱的材料为导电金属、导电金属合金、导电复合金属、碳材料中的一种。
所述第一快速插接件公端子和母端子、第二快速插接件公端子和母端子的材料为导电金属、导电金属合金、导电复合金属、碳材料中的一种。
所述连接第一集流柱与第一快速插接件公端子、第二集流柱与第二快速插接件公端子的电导体上表面覆盖有绝缘密封材料。
所述电导体为导电金属、导电金属合金、导电复合金属、碳材料中的一种。
所述导电金属包括银、铜、金、铝、钨、锌、镍、铁、铂、锡、铅；所述导电金属合金包括银铜、镉铜、铬铜、铍铜、铝合金、铝镁硅、铝镁；所述导电复合金属包括铝包钢、铜包钢、铜包铝、镍包银、不锈钢复铜、银包铜、镀锡铜、镀银铜、镀金铜。
所述绝缘密封材料包括绝缘漆、绝缘胶、绝缘纸、绝缘纤维制品、聚烯烃弹性体(POE)、聚苯乙烯（EVA）、软聚氯乙烯（PVC）、橡胶。
与现有技术相比，本发明所述阳极快速插拔型金属/空气电池具有以下优点：
（1）金属阳极与电池上盖通过第一和第二集流柱及第一和第二集流柱固定孔固定连接，阳极更换过程方便快捷；
（2）阳极集流部件置于电池壳体外，且通过绝缘密封材料保护，防止爬盐（碱）等腐现象的发生；
（3）电池壳体与电池上盖扣合即可实现金属空气电池的导电体的快速连接，电池壳体与电池上盖打开即可实现产物的排出和电解液的更换；
（4）金属/空气电池连续稳定放电时间长。
附图说明
图1快速插拔型金属/空气电池内部剖视图；
图2快速插拔型金属/空气电池电池上盖与电池壳体连接示意图；
图中，1为第一快速接插件母端子；2为第一快速接插件密封O圈；3为第一快速接插件公端子固定螺母一；4为第一快速接插件公端子；5为第一快速接插件公端子固定螺母二；6为第一集流铜片；7为第一绝缘密封片；8为阳极第一集流柱固定螺母一；9为阳极第一集流柱固定螺母二；10为阳极第一集流柱；11为电池上盖；12为电池上盖密封件；13为阳极架挂钩；14为阳极第二集流柱固定螺母一；15为阳极第二集流柱固定螺母二；16为阳极第二集流柱；17为第二集流铜片；18为第二绝缘密封片；19为第二快速接插件公端子；20为第二快速接插件公端子固定螺母一；21为第二快速接插件公端子固定螺母二；22为第二快速接插件密封O圈；23为第二快速接插件母端子；24为阳极保护架；25为产物分离袋；26为金属阳极；27为电池下壳；28为空气阴极。
具体实施方式
一种金属空气电池金属阳极26与第一集流柱10、第二集流柱16通过焊接或者铸造成型实现金属阳极电流传导，电池装配时，第一集流柱10和第二集流柱16通过电池上盖11的第一集流柱固定孔与第二集流柱固定孔伸至上盖顶部，将阳极电流传导至电池上盖顶部，同时通过阳极架挂钩13加固金属阳极26与电池上盖11连接；
所述第一快速接插件公端子4自带螺纹，通过第一接插件公端子固定螺母一3和螺母二5将第一集流铜片6与第一绝缘密封片7固定在两螺母中间；
所述第二快速接插件公端子19自带螺纹，通过第二接插件公端子固定螺母一20和螺母二21将第二集流铜片17与第二绝缘密封片18固定在两螺母中间；
所述第一集流柱10自带螺纹，通过与第一集流柱固定螺母一8与螺母二9连接，将第一集流铜片6与第一绝缘密封片7固定在两螺母中间；
所述第二集流柱16自带螺纹，通过与第二集流柱固定螺母一14与螺母二15连接，将第二集流铜片17与第二绝缘密封片18固定在两螺母中间；
所述电池下壳27为上方开口，两侧留有阴极粘接框的长方体结构，通过与空气阴极28粘接或者热压粘结形成反应空腔；
所述空气阳极26通过阳极保护架24和产物分离袋25包裹保护；
所述金属阳极26与电池上盖11一起，通过第一、第二集流柱上、下端內轴外孔快速接触，实现电连接，且电池上盖11与电池下壳27之间通过电池上盖密封件12密封；
所述电池下壳第一、第二快速接插件母端子（1、23）处留有O圈槽，通过第一、第二快速接插件密封O圈（2、22）实现第一、第二快速接插件母端子与上盖的密封；
电池工作过程为：电池工作前，通过螺栓将金属阳极与上盖栓接；在电池壳下端加注电解液，将上盖通过快速接插件与电池下壳连接电池工作，通过快速接插件母端子输出电流；电池工作一段时间后，将快速接插件上母端子分离，即取出上盖与阳极，清洗阳极、更换电解液；更换阳极时，只需将上盖上方第一、第二集流柱固定螺目一、二旋开，即可拆下阳极框与阳极，更换新阳极；再次工作时，只需将上盖与下壳通过快速接插件连接扣合，实现快速集流。

Claims (8)

1.一种阳极快速插拔型金属/空气电池，包括一电池上盖、一电池壳体、一片金属阳极和两片空气阴极，其中两片空气阴极安置于电池壳体的两相对侧，金属阳极与电池上盖固定后垂直插入电池壳体中，且保持与空气阴极相平行，其特征在于：
所述金属阳极的与电池上盖固定一侧具有一第一集流柱和一第二集流柱；所述电池上盖上具有一第一集流柱固定通孔、一第二集流柱固定通孔、一第一快速插接件公端子、一第二快速插接件公端子；所述电池壳体两相对外侧壁面固接有一第一快速插接件母端子和一第二快速插接件母端子；
所述第一和第二快速插接件公端子分别位于电池上盖的两端；所述第一和第二集流柱固定通孔用于固定所述阳极上的第一集流柱和第二集流柱；所述固定后的第一集流柱与所述第一快速插接件公端子、固定后的第二集流柱与所述第二快速插接件公端子分别通过一电导体相连；
所述固定有金属阳极的电池上盖与电池壳体扣合后，所述第一快速插接件公端子与第一快速插接件母端子相插接、第二快速接插件公端子与第二快速接插件母端子相插接；
所述连接第一集流柱与第一快速插接件公端子、第二集流柱与第二快速插接件公端子的电导体上表面覆盖有绝缘密封材料。
2.如权利要求1所述阳极快速插拔型金属/空气电池，其特征在于：所述电池壳体与电池上盖通过卡扣、卡槽或螺栓结构机械密封连接。
3.如权利要求1所述阳极快速插拔型金属/空气电池，其特征在于：所述第一和第二集流柱的材料为导电金属、导电金属合金、导电复合金属、碳材料中的一种。
4.如权利要求1所述阳极快速插拔型金属/空气电池，其特征在于：所述第一快速插接件公端子和母端子、第二快速插接件公端子和母端子的材料为导电金属、导电金属合金、导电复合金属、碳材料中的一种。
5.如权利要求1所述阳极快速插拔型金属/空气电池，其特征在于：所述电导体为导电金属、导电金属合金、导电复合金属、碳材料中的一种。
6.如权利要求3、4或5所述阳极快速插拔型金属/空气电池，其特征在于：所述导电金属包括银、铜、金、铝、钨、锌、镍、铁、铂、锡、铅；所述导电金属合金包括银铜、镉铜、铬铜、铍铜、铝合金；所述导电复合金属包括铝包钢、铜包钢、铜包铝、镍包银、不锈钢复铜、银包铜、镀锡铜、镀银铜、镀金铜。
7.如权利要求1所述阳极快速插拔型金属/空气电池，其特征在于：所述绝缘密封材料包括绝缘漆、绝缘胶、绝缘纸、绝缘纤维制品、聚烯烃弹性体(POE)、聚苯乙烯、软聚氯乙烯(PVC)、橡胶。
8.如权利要求6所述阳极快速插拔型金属/空气电池，其特征在于：所述铝合金为铝镁硅或铝镁。
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