CN108428970A - 一种小型金属空气电池 - Google Patents

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Abstract

一种小型金属空气电池，其能够方便携带、方便使用，同时又能很好地和现存的一些适用标准化电池的产品进行融合。包括电芯、导线、上盖、输出负极、负极压片、正极压片、输出正极、壳体；成组的电芯放置在壳体内，壳体的底部具有通气孔；每个电芯包括空气电极、吸水棉、合金棒，空气电极将吸水棉包裹在合金棒外面，每个电芯通过导线进行串联并预留出总正引出线和总负引出线；输出正极、输出负极安装在上盖上，连接输出正极的正极引线端、连接输出负极的负极引线端分别通过上盖的预留孔到达壳体内，并分别连接总正引出线、总负引出线；负极压片压住并固定输出负极，正极压片压住并固定输出正极，将负极压片、正极压片、上盖、壳体焊接为一个整体。

Description

一种小型金属空气电池
技术领域
本发明涉及新能源电池的技术领域，尤其涉及一种小型金属空气电池。
背景技术
金属空气电池(即燃料金属空气电池)是以空气中的氧为正极活性物质，以金属为负极活性物质，以导电溶液(例如，水)为电解液，在催化剂的催化作用下发生化学反应而产生电能的一种化学电源。
金属空气电池具有很多独特的优势，其燃料为金属材料，如铝、镁、锌，以及锂、钠等金属；因为燃料铝、镁、锌储量很丰富，金属空气电池资源可足量供应。正极活性物质是空气中的氧气，电池本身不用携带，电池所携带的能量大小由负极金属的量决定，使得该种电池的实际比能量能够达到350Wh/kg以上(目前锂离子电池为100Wh/kg)，有极大的性能优势。反应后的产物，可以利用风能、太阳能、水能等清洁能源或者电能富裕地区的电能重新电解氧化铝(或氢氧化镁)变为金属，然后再次安装到金属空气电池放电，驱动电动车。这样就可以实现集中大规模的生产，可以减少污染，减少排放，并且可以实现集中供电，分散使用，将成本较低的电能转移到电能成本高的地方使用，将电能从能源易于获得的地方转移到能源难以获得的地方使用。可以真正实现无污染零排放的全新汽车生活。过程中实现了无污染，零排放的绿色能源循环利用，金属空气电池在世界范围内日益引起重视。
目前的金属空气电池一般是大型的电池组，由若干个单元体组装而成，每个单元体具有由空气电极和金属板(例如，镁板、合金板等)组成的空腔，电解液(例如，水)在空腔的上部注入，再从空腔的下部排出反应残渣。
但是，这种金属空气电池体积巨大，在许多领域无法适用，为此亟需研制出一种小型的金属空气电池，其能够方便携带、方便使用，同时又能很好地和现存的一些适用标准化电池的产品进行融合。在产业升级和环保要求逐年递增的前提下，使新型的产品在工艺上能够实现自动化批量化生产。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种小型金属空气电池，其能够方便携带、方便使用，同时又能很好地和现存的一些适用标准化电池的产品进行融合。
本发明的技术方案是：这种小型金属空气电池，包括电芯(1)、导线 (2)、上盖(3)、输出负极(4)、负极压片(5)、正极压片(6)、输出正极(7)、壳体(8)；
成组的电芯放置在壳体内，壳体的底部具有通气孔(a)；每个电芯包括空气电极(b)、吸水棉(c)、合金棒(d)，空气电极将吸水棉包裹在合金棒外面，每个电芯通过导线进行连接(该连接可以是串联、并联、或者串并联混合的方式)并预留出总正引出线和总负引出线；输出正极、输出负极安装在上盖上，连接输出正极的正极引线端(i)、连接输出负极的负极引线端(j)分别通过上盖的预留孔到达壳体内，并分别连接总正引出线、总负引出线；负极压片压住并固定输出负极，正极压片压住并固定输出正极，将负极压片、正极压片、上盖、壳体焊接为一个整体。
由于成组的电芯放置在壳体内，壳体的底部具有通气孔；空气电极将吸水棉包裹在合金棒外面，每个电芯通过导线进行连接并预留出总正引出线和总负引出线；输出正极、输出负极安装在上盖上，连接输出正极的正极引线端、连接输出负极的负极引线端分别通过上盖的预留孔到达壳体内，并分别连接总正引出线、总负引出线；负极压片压住并固定输出负极，正极压片压住并固定输出正极，将负极压片、正极压片、上盖、壳体焊接为一个整体；产品在使用过程中，只需要将壳体的底部放入水中，水液从通气孔进入电池内部，电芯里的吸水棉将水吸收从而激活电池；因此这种小型金属空气电池能够方便携带、方便使用，同时又能很好地和现存的一些适用标准化电池的产品进行融合。
附图说明
图1是根据本发明的小型金属空气电池的外观示意图。
图2是根据本发明的小型金属空气电池的零件拆分结构示意图。
图3是根据本发明的小型金属空气电池的局部剖视图。
图4是根据本发明的小型金属空气电池的上盖部分的零件拆分结构示意图。
图5是图4的上盖部分的从另一个角度观看的视图。
图6是电芯倒置情况的视图，示出了正极引线端i、负极引线端j。
图7是电芯倒置情况的视图，示出了绝缘胶体k。
具体实施方式
本发明通过多电芯简单乘组，标准和规范化产品设计，提高了金属空气电池的产品性能，使其获得更高功率的输出和使用时间，同时标准化设计有利于实现产品的乘组和拓展以及提高生产效率，实现大批量自动化生产。
如图1-6所示，这种小型金属空气电池，包括电芯1、导线2、上盖3、输出负极4、负极压片5、正极压片6、输出正极7、壳体8；
成组的电芯放置在壳体内，壳体的底部具有通气孔a；每个电芯包括空气电极b、吸水棉c、合金棒d，空气电极将吸水棉包裹在合金棒外面，每个电芯通过导线进行连接(该连接可以是串联、并联、或者串并联混合的方式)并预留出总正引出线和总负引出线；输出正极、输出负极安装在上盖上，连接输出正极的正极引线端i、连接输出负极的负极引线端j分别通过上盖的预留孔到达壳体内，并分别连接总正引出线、总负引出线；负极压片压住并固定输出负极，正极压片压住并固定输出正极，将负极压片、正极压片、上盖、壳体焊接为一个整体。
由于成组的电芯放置在壳体内，壳体的底部具有通气孔；空气电极将吸水棉包裹在合金棒外面，每个电芯通过导线进行连接并预留出总正引出线和总负引出线；输出正极、输出负极安装在上盖上，连接输出正极的正极引线端、连接输出负极的负极引线端分别通过上盖的预留孔到达壳体内，并分别连接总正引出线、总负引出线；负极压片压住并固定输出负极，正极压片压住并固定输出正极，将负极压片、正极压片、上盖、壳体焊接为一个整体；产品在使用过程中，只需要将壳体的底部放入水中，水液从通气孔进入电池内部，电芯里的吸水棉将水吸收从而激活电池；因此这种小型金属空气电池能够方便携带、方便使用，同时又能很好地和现存的一些适用标准化电池的产品进行融合。
优选地，如图1、2、3所示，所述壳体为圆柱体，在壳体内设置分割格栅，所述电芯为多个(可以是2个、3个、4个、或者更多)，每个电芯放在一个格栅单元内。具体地，壳体8的腔体内部下凹处通过分割隔断将腔体等分为多个腔体，电芯1均布在各个腔体内部。
优选地，如图3所示，在每个格栅单元构成的腔体的底部分布3个小型固定凸起e，所述合金棒的底端固定在小型固定凸起上，从而实现合金棒在腔体内的定位。
优选地，所述合金棒为镁合金棒。申请人经过大量实验，获得镁是最适合方便携带、方便使用的材料。
优选地，如图4所示，在所述上盖上设置两层环形排列的固定销f，固定销与正极压片、负极压片上的定位孔h相啮合，安装并压紧后正极压片、负极压片、正极输出、负极输出、上盖成为一个整体。在安装过程中，负极压片5及正极压片6将输出负极4及输出正极7压在上盖3上，通过固定销f与定位孔h的配合使之固定。
优选地，如图4所示，在所述固定销的底部设置两个用于焊接的环形突起g。
优选地，如图7所示，所述栅格的顶端与壳体的顶部之间腔体内部注入绝缘胶(k)，从而使绝缘胶体覆盖电芯与输出电极之间的所有线路接头和导线。这样能够保证电池在使用过程中，电池顶端实现绝缘和密封，并隔绝水汽。
优选地，如图1、2、3所示，还在所述壳体的侧壁设有通气孔a。这样能够使电芯发生化学反应所产生的气体被释放出去，避免可能引起的密闭空间内的爆炸。
优选地，如图1、2所示，在壳体的侧壁上的通气孔是细长形状的孔。这样能够使电芯发生化学反应所产生的气体更多更快地被释放出去，并且使内外气体循环。
优选地，通过超声波焊接将负极压片、正极压片、上盖、壳体焊接为一个整体。当然也可以采用其它方式将负极压片、正极压片、上盖、壳体固定为一个整体。
下面给出本发明的一个具体实施例：
1、电池的主体结构是壳体8，在壳体8的四周及底部布置有通气孔a，在电池壳体8的内部有分割格栅将腔体分割成等份。分割格栅的顶端设计距离电池壳体8顶部预留有一段空间。在分割格栅分割成的每个腔体底部，分布有三只小型固定凸起e。
2、电芯由三部分构成，自外向内依次为合金棒d(优选为镁棒)、吸水棉c、空气电极b。空气电极b将吸水棉c包裹在镁棒d外面，电芯均匀的布置在电池壳体8的分割腔体内。电芯1内部的镁棒d的底端固定在壳体底部的小型固定突起e上，使镁合金棒在腔体内部实现定位。
3、电芯1装成独立的三组后，由导线2进行串联，并预留处总正总负两根输出线。
4、在生产过程中，首先将输出负极4及输出正极7安装在上盖3上，并使得正极引线端i与负极引线端j通过上盖3上的预留孔到达下腔体。
5、将正极压片6与负极压片5分别安装在上盖3上，以此来压住并固定输出负极4及输出正极7。在上盖3上预留有两层环形排列的固定销f，在安装过程中，定位销f与正极压片6和负极压片5上相对应的定位孔h 相啮合。安装并压紧后负极压片5、正极压片6、正极输出7、负极输出4、上盖3称为一个整体模组。
6、已经组装好后的电芯1的总正总负引出线分别与正极引线端i与负极引线端j相连接。连接好后，在栅格的顶端与壳体的顶部之间腔体内部注入绝缘胶k。使得胶体将导线及线路连接处覆盖。起到密封、绝缘及隔绝水汽的作用，将成组后的模组与壳体8组装为一体，在组装的过程中，小型固定凸起e用来固定镁棒d的底端，使得电芯在壳体内部的位置摆放均匀准确。
7、在全部组装完成后，通过超声波焊接将负极压片5、正极压片6、上盖3、电池壳体8焊接为一个整体。
8、产品在使用过程中，只需要将电池底部放入水中，水液从通气孔a 进入电池内部，电芯里的吸水棉c将水吸收从而激活电池。在电池反应发电的过程中，上盖3内部的固化绝缘胶体k可有效防止水液腐蚀导线2及的电芯1的顶部，同时也可以阻止水液通过上盖3进入电池的输出端，进而腐蚀输出正极7和输出负极4。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种小型金属空气电池，其特征在于：该小型金属空气电池包括电芯(1)、导线(2)、上盖(3)、输出负极(4)、负极压片(5)、正极压片(6)、输出正极(7)、壳体(8)；
成组的电芯放置在壳体内，壳体的底部具有通气孔(a)；每个电芯包括空气电极(b)、吸水棉(c)、合金棒(d)，空气电极将吸水棉包裹在合金棒外面，每个电芯通过导线进行连接并预留出总正引出线和总负引出线；输出正极、输出负极安装在上盖上，连接输出正极的正极引线端(i)、连接输出负极的负极引线端(j)分别通过上盖的预留孔到达壳体内，并分别连接总正引出线、总负引出线；负极压片压住并固定输出负极，正极压片压住并固定输出正极，将负极压片、正极压片、上盖、壳体焊接为一个整体。
2.根据权利要求1所述的小型金属空气电池，其特征在于：所述壳体为圆柱体，在壳体内设置分割格栅，所述电芯为多个，每个电芯放在一个格栅单元内。
3.根据权利要求2所述的小型金属空气电池，其特征在于：在每个格栅单元构成的腔体的底部分布3个小型固定凸起(e)，所述合金棒的底端固定在小型固定凸起上，从而实现合金棒在腔体内的定位。
4.根据权利要求1-3任一项所述的小型金属空气电池，其特征在于：所述合金棒为镁合金棒。
5.根据权利要求4所述的小型金属空气电池，其特征在于：在所述上盖上设置两层环形排列的固定销(f)，固定销与正极压片、负极压片上的定位孔(h)相啮合，安装并压紧后正极压片、负极压片、正极输出、负极输出、上盖成为一个整体。
6.根据权利要求5所述的小型金属空气电池，其特征在于：在所述固定销的底部设置两个用于焊接的环形突起(g)。
7.根据权利要求4所述的小型金属空气电池，其特征在于：所述栅格的顶端与壳体的顶部之间腔体内部注入绝缘胶(k)，通过绝缘胶将电芯与输出电极之间的所有线路接头以及导线覆盖住。
8.根据权利要求1所述的小型金属空气电池，其特征在于：所述通气孔(a)还分布在壳体的侧壁。
9.根据权利要求8所述的小型金属空气电池，其特征在于：在壳体的侧壁上的通气孔是细长形状的孔。
10.根据权利要求1所述的小型金属空气电池，其特征在于：通过超声波焊接将负极压片、正极压片、上盖、壳体焊接为一个整体。
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