CN112670674B - 一种单体金属燃料电池及其构成电堆的结构 - Google Patents

Abstract

一种单体金属燃料电池的结构,空气电极分别位于电池腔体的侧壁上，金属电极竖立于两块空气电极之间的电池腔体容腔内；一个空气电极的上端与空气电极导电连接端导电连接，空气电极导电连接端与金属电极导电连接端竖立于电池腔体顶端；空气电极导电连接端的上部弯向远离金属电极导电连接端一侧、有间距地层叠在空气电极导电连接端的中部，形成外连接体。单体金属燃料电池并列排布组成电堆时，相邻单体金属燃料电池的空气电极导电连接端的外连接体与相邻的单体金属燃料电池的金属电极导电连接端直接紧密连接在一起，形成两者的电串联。结构更简单、导电连接更便捷且导电性更好、更有利于大功率放电。

Description

一种单体金属燃料电池及其构成电堆的结构

技术领域

本发明属于化学电池领域，特别涉及一种单体金属燃料电池及其构成电堆的结构。

背景技术

金属燃料电池亦称金属-空气电池，具有高比能量、高比功率高、放电电压平稳、运行安全、环境友好、资源丰富且可回收利用等优势。金属燃料电池由金属负极（如铝、锂、镁、锌等具有电化学活性的金属及其合金）、空气电极（正极）、电解液和电池腔体等构成。金属燃料电池放电过程中通过消耗金属负极和氧气，对外输出电能。放电过程正极消耗的氧气来自空气。因此，放电过程中当金属负极耗尽后仅需及时更换新的金属负极便可保证放电过程持续进行。目前，金属燃料电池主要有铝燃料电池（铝-空气电池）、锂燃料电池（锂-空气电池）、镁燃料电池（镁-空气电池）、锌燃料电池等（锌-空气电池）。

将一定数量的单体金属燃料电池电串联组成电堆时，需要将相邻单体金属燃料电池的空气电极（电池正极）和金属电极（电池负极）进行导电连接。现有技术采用螺钉和螺母连接的方式实现相邻单体金属燃料电池的空气电极（电池正极）和金属电极（电池负极）之间的导电连接。这样的连接方式费时费力，效率低下，致使更换新的金属负极的过程耗费大量的时间和人力。在名为《单体金属-空气电池及由其构成的电堆及电堆组》（CN201710373151.6）的中国专利申请中公开提出一种实现一定数量的单体金属燃料电池电串联或者电并联组成电堆的导电连接方式，即采用导电连接板，将拟组成电堆的单体金属燃料电池的空气电极（电池正极）和金属电极（电池负极）的导电连接端分别插入到导电连接板的对应孔或者槽中，以此实现电堆中相邻单体金属燃料电池的空气电极（电池正极）和金属电极（电池负极）的导电连接，组成电堆。与螺钉和螺母连接的方式相比，采用导电连接板插入的方法大大节省了由一定数量的单体金属燃料电池组成电堆或者电堆运行过程更换金属电极的时间和人力，但导电连接板插入的方法对正负电极的导电端和导电连接板插孔之间的尺寸和位置的精度要求高，尤其当组成电堆的单体电池数量多时，尺寸偏差将给插入过程造成不便。此外，导电连接板本身需要制造，也增加了电堆成本。

现有技术的单体金属燃料电池的结构，进液口和出液口分别设置在电池腔体的底部和上部，电解液在循环泵的作用下从电池腔体的底部进入并从电池腔体的上部流出。这样的结构不仅增加了循环泵，而且也使得由多个单体金属燃料电池组成电堆中的进液管道和出液管道的设置变得复杂。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提出了一种单体金属燃料电池及其构成电堆的结构，不仅单体金属燃料电池及其构成电堆的结构更简单、导电连接更便捷且导电性更好、更有利于大功率放电，而且空气电极的强度更高、电池腔体的强度更高、电池寿命更长的特点。

本发明提出的单体金属燃料电池的结构,包括电池腔体、电池腔体上盖、空气电极和金属电极；所述空气电极分别位于电池腔体的两个相面对的侧壁上，所述金属电极竖立于两块空气电极之间的电池腔体容腔内，空气电极和金属电极不相接触；两个侧壁处的空气电极导电连接，其中一个空气电极的上端与空气电极导电连接端导电连接，尤其是所述空气电极导电连接端的下端与空气电极导电连接；空气电极导电连接端与金属电极导电连接端竖立于电池腔体顶端，两者不相接触；所述空气电极导电连接端的上部弯向远离金属电极导电连接端一侧、有间距地层叠在空气电极导电连接端的中部，形成外连接体；当所述单体金属燃料电池并列排布组成电堆时，相邻单体金属燃料电池的空气电极导电连接端的外连接体与相邻的另一个单体金属燃料电池的金属电极导电连接端直接紧密连接在一起，形成这两个相邻单体金属燃料电池的电串联。

更佳的是，位于电池腔体同一侧壁上的空气电极是一块,或者N块;同一侧壁上的N块空气电极的上端导电连接为一体；位于电池腔体两个相面对侧壁上的空气电极之间导电连接；与N对空气电极相适配的N个金属电极的上端导电连接为一体，导电连接为一体的N个金属电极与N个空气电极一一对应地竖立在每对空气电极之间。

更佳的是，所述空气电极导电连接端的结构包括垂直面结构、或者是倾斜面结构结构、或者卡式结构；所述金属电极导电连接端包括平直结构、中空结构或弯折结构。

更佳的是，所述单体金属燃料电池的空气电极导电连接端的外连接体与相邻的另一个单体金属燃料电池的金属电极导电连接端紧密贴合在一起实现其间的直接紧密连接；或者是金属电极导电连接端插入空气电极导电连接端外连接体的卡式端头内实现其间的直接紧密连接。

更佳的是，所述空气电极的侧壁上排布有凸起的加强筋。

更佳的是，所述电池腔体上盖处设置有进液口和排气口；进液口与延伸至电池腔体底部的进液管相连接。电池腔体的一个侧面的上端设置有出液口。所述电池腔体两个相面对侧壁上的空气电极有N对时，所述电池腔体上盖设置有N个进液口和N个排气口，所述N个进液口和N个排气口均布在每对空气电极一侧；各进液口与延伸至电池腔体底部的进液管相连接。

本发明还提出一种金属燃料电池的电堆结构,包括两个以上的单体金属燃料电池电串联连接构成；所述单体金属燃料电池的结构,包括电池腔体、电池腔体上盖、空气电极和金属电极；所述空气电极分别位于电池腔体的两个相面对的侧壁上，所述金属电极竖立于两块空气电极之间的电池腔体容腔内；两个侧壁处的空气电极导电连接，其中一个空气极电极的上端与空气电极的导电连接端导电连接，尤其是所述空气电极导电联接端的下端与空气电极导电连接，空气电极导电连接端与金属电极导电连接端竖立于电池腔体顶端，两者不相接触；所述空气电极导电连接端的上部向远离金属电极导电连接端一侧弯折、有间距地层叠在空气电极导电连接端的中部，形成外连接体；由两个或者多个所述单体金属燃料电池组成电堆时，将需要组成电堆的单体金属燃料电池排列在一起，相邻单体金属燃料电池的空气电极导电连接端的外连接体与相邻的另一个单体金属燃料电池的金属电极导电连接端直接紧密连接在一起，形成这两个相邻单体金属燃料电池的电串联；排列在电堆最外侧的单体金属燃料电池的空气电极的导电连接端与电堆正极导电引出端导电连接，排列在电堆另一端最外侧的单体金属燃料电池的金属电极导电连接端与电堆负极导电引出端导电连接，分别构成金属燃料电池电堆的正极和负极。

更佳的是，位于电池腔体同一侧壁上的空气电极是一块,或者N块,N>2;同一侧壁上的N块空气电极上端导电连接为一体；位于电池腔体两个相面对侧壁上的空气电极之间导电连接；与N对空气电极相适配的N个金属电极的上端导电连接为一体，导电连接为一体的N个金属电极与N个空气电极一一对应地竖立在每对空气电极之间。

更佳的是，所述空气电极导电连接端的结构包括垂直面结构、或者是倾斜面结构、或者卡式结构；所述金属电极导电连接端包括平直结构、中空结构或弯折结构。

更佳的是，所述单体金属燃料电池的空气电极导电连接端的外连接体与相邻的另一个单体金属燃料电池的金属电极导电连接端紧密贴合在一起实现其间的直接紧密连接；或者是金属电极导电连接端插入空气电极导电连接端外连接体的卡式端头内实现其间的直接紧密连接。

更佳的是，所述空气电极的侧壁上排布有凸起的加强筋。

更佳的是，所述电池腔体上盖设置有进液口和排气口；进液口与延伸至电池腔体底部的进液管相连接。电池腔体的一个侧面的上端设置有出液口。所述电池腔体两个相面对侧壁上的空气电极有N对时，所述电池腔体上盖设置有N个进液口和N个排气口，所述N个进液口和N个排气口均布在每对空气电极一侧；各进液口与延伸至电池腔体底部的进液管相连接。

附图说明

图1是优选实施例一中电池腔体及在电池腔体的两个相对的侧面上各设置有一个空气电极的立体结构示意图a）、A-A剖面结构示意图b）和B-B剖面结构示意图c）；

图2 是图1c）中的空气电极采用倾斜面导电连接端的结构示意图；

图3是优选实施例一中金属电极立体结构示意图；

图4 是优选实施例一中电池腔体上盖的立体结构示意图a）和C-C剖面结构示意图b）；

图5 是优选实施例一中的金属电极通过电池腔体上盖插入电池腔体内构成的单体金属燃料电池的立体结构示意图a）和侧视示意图b）；

图6 优选实施例一中的单体金属电池A-A剖面结构示意图

图7 是优选实施例一中由多个单体金属燃料电池电串联在一起构成电堆的立体结构示意图；

图8 是优选实施例二中空气电极具有倾斜导电连接端的立体结构示意图a）和侧视结构示意图b）；

图9 是优选实施例二中采用不同材质的金属电极和金属电极导电连接端经固定铆钉连接在一起的立体结构示意图；

图10 是优选实施例二由多个图7所示结构单体金属燃料电池电串联在一起构成电堆的立体结构示意图；

图11 是优选实施例三中电池腔体的两个相对的侧壁上分别设置有4个电串联在一起的空气电极的立体结构示意图a）、侧视结构示意图b）和D-D剖面结构示意图c）；

图12 是优选实施例三中与图11中四对空气电极的单电池腔体匹配的金属电极的立体结构示意图；

图13 是优选实施例三中单电池腔体上盖的立体结构示意图a）及E-E剖面结构示意图b）;

图14 是优选实施例三中金属电极插入电池腔体中构成的单体金属燃料电池的立体结构示意图a）和侧视结构示意图b）;

图15 是优选实施例三由多个图14所示结构单体电池电串联在一起构成电堆的立体结构示意图;

图16 是优选实施例四中将优选实施例一中的2个图7所示金属燃料电池电堆电并联在一起的立体结构示意图；

图17是优选实施例五中空气电极采用卡式结构导电连接端的结构示意图；

图18 是优选实施例五中插入图17电池腔体中的具有中空结构金属电极导电连接端的金属负极的结构示意图；

图19 是图17的电池腔体与图18的金属负极组成单体电池的结构示意图；

图20 是优选实施例六插入图17电池腔体中的具有弯折结构金属电极导电连接端的金属负极的结构示意图；

图21 是优选实施例中采用图17的电池腔体与图20的金属负极组成单体电池的结构示意图。

图中标号说明

1、空气电极

1-1、空气电极垂直面导电连接端

1-1-1、空气电极倾斜面导电连接端

1-1-2、空气电极卡式端头导电连接端

1-1-2-1、卡扣

1-2、空气电极加强筋

1-3、空气电极之间的导电连接片/线

2、金属电极

2-1、金属电极导电连接端

2-1-1、中空结构金属电极导电连接端

2-1-1-0中空结构金属电极导电连接端的通孔

2-1-2、弯折结构金属电极导电连接端

3、电池腔体

4、电池腔体上盖

4-1、电池腔体上盖嵌入端

5、进液口

5-1、进液管

6、出液口

7、排气口

8、金属电极插入口

9、电堆正极导电引出端

10、电堆负极导电引出端

11、固定铆钉

12、单体金属燃料电池

13、金属燃料电池电堆

14、电极间导电连接片/线。

具体实施方式

下面，结合各附图所示之优选实施例，进一步阐述本发明。

实施例一：由具有垂直面结构的空气电极导电连接端的空气电极构成单体金属燃料电池及电堆的结构

如图1所示，二个空气电极1分别设置在电池腔体3的两个相面对的侧壁上，二个空气电极1和电池腔体3构成一个可容纳电解液和金属电极的腔体。分别设置在电池腔体3的两个侧壁上的空气电极1之间通过导电连接片1-3实现导电连接；在其中一个电池腔体侧壁上的空气电极的上端还设置有空气电极垂直面导电连接端1-1。空气电极垂直面导电联连端1-1的下端与空气电极导电连接。空气电极垂直面导电连接端1-1与金属电极导电连接端竖立于电池腔体顶端，两者不相接触；所述空气电极垂直面导电连接端1-1上部向远离金属电极导电连接端一侧弯折、有间距地层叠在空气电极导电连接端的中部，形成平直结构外连接体，即外联接体垂直于水平面；所述空气电极垂直面导电连接端1-1弯折处是平滑弯曲的弧形结构；所述空气电极1上设置有空气电极加强筋1-2，以支撑空气电极。在电池腔体3的另一个侧壁上部设置有出液口6。

如图3所示的金属电极的结构，在金属电极2的上端设置有板状的平直结构的金属电极导电连接端2-1。金属电极2与平直结构的金属电极导电连接端2-1的材质相同，两者合为一体。

如图4所示的电池腔体上盖4的结构，其下部为梯形结构的上盖嵌入端4-1。电池腔体上盖4的上部设置有一个与图3所示金属电极导电连接端2-1尺寸相对应的金属电极插入口8。电池腔体上盖4的上部还设置有进液口5，进液口的下部设置有与进液口相连的进液管5-1。当电池腔体上盖4的嵌入端4-1嵌入电池腔体上部时，电池腔体上盖4与电池腔体构成一个封闭体系，进液管5-1的下端则位于电池腔体内的下部。进液口5用于向电池腔体3内注入电解液。电池腔体上盖4的上部还设置有排气口7。排气口7用于排出电池腔体内的气体。

将图3的金属电极放入图1的电池腔体3的内部；将图4的电池腔体上盖4的电池腔体上盖嵌入端4-1嵌入图1的电池腔体3的上端；金属电极2的导电连接端2-1经电池腔体上盖4的金属电极插入口8延伸出电池腔体上盖，形成如图5 所示的单体金属燃料电池12。如图6所示，金属电极2处于电池腔体中部且不与空气电极1相接触，进液管5-1的下端处于电池腔体3的下部。

参见图7，将多个（图中仅画6个示意）本例中的单体金属燃料电池顺序平行排列，并保证相邻的两个单体金属燃料电池中的一个单体金属燃料电池的空气电极导电连接端与另一个单体金属燃料电池的金属电极导电连接端紧密贴合在一起，形成这两个相邻单体金属燃料电池的电串联。用固定铆钉11将电堆正极导电引出端9与空气电极垂直弯折面导电连接端1-1固定在一起实现导电连接，再用固定铆钉11将电堆负极导电引出端10与金属电极导电连接端2-1固定在一起实现导电连接，形成图7所示单体金属燃料电池电堆13。

实施例二：由具有倾斜面结构空气电极导电连接端的空气电极构成单体金属燃料电池及电堆的结构

如图8所示，二个空气电极1分别设置在电池腔体3的两个相对的侧壁上，二个空气电极1之间导电相连，其中一个空气电极的上端设置有空气电极倾斜面导电连接端1-1-1。空气电极倾斜面结构导电联接端1-1-1的下端与空气电极导电连接，与金属电极导电连接端竖立于电池腔体顶端，两者不相接触；所述空气电极导电联接端1-1-1的上部弯向远离金属电极导电连接端一侧、有间距地层叠在空气电极导电连接端的中部，形成倾斜结构的外联接体，该外联接体与水平面不垂直；所述空气电极导电连接端1-1弯折处是平滑弯曲的弧形结构；空气电极倾斜面导电连接端1-1-1的一端与空气电极导电相连，另一端则处于电池腔体3的上盖之外并位于电池腔体的上部。与实施例一类似，在电池腔体3的另一个侧壁上部设置有出液口6。如图9所示的金属电极2与板状的平直结构的金属电极导电连接端2-1的材质不同，采用固定铆钉11将平直结构的金属电极导电连接端2-1固定在金属电极2的上端，实现其间的导电连接。与实施例一类似，将图9的金属电极2放入图8的电池腔体3的内部，金属电极2的导电连接端2-1经电池腔体上盖4的金属电极插入口8伸出电池腔体上盖4并位于电池腔体上盖4之上，形成如图8所示的单体金属燃料电池12。

与实施例一类似，将多个图8所示结构的单体金属燃料电池顺序平行排列，并保证相邻的两个单体金属燃料电池中的一个单体金属燃料电池的空气电极导电连接端与另一个单体金属燃料电池的金属电极导电连接端紧密贴合在一起，形成相邻单体金属燃料电池的电串联。用固定铆钉11将电堆正极导电引出端9与空气电极倾斜面导电连接端1-1-1固定在一起实现导电连接，再用固定铆钉11将电堆负极导电引出端10与金属电极导电连接端2-1固定在一起实现导电连接，形成图10所示电堆的结构。

实施例三：由具有倾斜面结构空气电极导电连接端的八个空气电极与电池腔体构成单体金属燃料电池及电堆的结构。

如图11所示，八个空气电极1分别设置在电池腔体3的两个相对的侧壁上，每个电池腔体3的侧壁上设置有4个空气电极1，位于电池腔体3的同一侧壁上的4个空气电极1之间导电连接，位于电池腔体3的两个相面对侧壁上的空气电极1之间通过导电连接片1-3实现导电连接，其中一个电池腔体侧壁上的空气电极的上端设置有与实施例二类似的空气电极倾斜面导电连接端1-1-1。空气电极倾斜面导电连接端1-1-1的一端分别与4个空气电极导电相连，另一端则处于电池腔体3之外并位于电池腔体的上部。在空气电极1上设置有空气电极加强筋1-2用于支撑空气电极。在电池腔体3的另一个侧壁上部设置有出液口6。

如图12所示，与图11的电池腔体3的侧壁上设置的4个空气电极1相对应设置有4个金属电极2，每个金属电极2的尺寸与空气电极1的尺寸相匹配，在4个金属电极2的上端分别设置有金属电极导电连接端2-1，4个金属电极导电连接端2-1的上部合为一体。金属电极2与金属电极导电连接端2-1的材质相同，两者合为一体。

如图13所示的电池腔体上盖4的结构，其下部为梯形结构的上盖嵌入端4-1。电池腔体上盖4的上部设置有4个与图12所示4个金属电极相对应的4个金属电极插入口8。电池腔体上盖4的上部还以4个金属电极插入口8为间隔分别设置有4个进液口5，每个进液口5的下部均设置有与进液口相连的进液管5-1。当电池腔体上盖4的嵌入端4-1嵌入电池腔体上部时，电池腔体上盖4与电池腔体构成一个封闭体系，进液管5-1的下端则位于电池腔体内的下部。进液口5用于向电池腔体3内注入电解液。电池腔体上盖4的上部还以4个金属电极插入口8为间隔分别设置有4个排气口7。排气口7用于排出电池腔体内的气体。

将图13的电池腔体上盖4的电池腔体上盖嵌入端4-1嵌入图11的电池腔体3的上端；将金属电极2经电池腔体上盖4的金属电极插入口8插入电池腔体3内并位于电池腔体中部，保证金属电极2不与空气电极相接触，金属电极导电连接端2-1位于电池腔体上盖4之外的上部，形成如图14所示的单体金属燃料电池12。进液管的下端处于电池腔体3内的下部。

将6个图14所示结构的单体金属燃料电池顺序平行排列，并保证相邻的两个单体金属燃料电池中的一个单电池的空气电极导电连接端与另一个单电池的金属电极导电连接端紧密贴合在一起，形成这两个相邻单电池的电串联。用固定铆钉11将电堆正极导电引出端9与空气电极倾斜面导电连接端1-1-1固定在一起实现导电连接，再用固定铆钉11将电堆负极导电引出端10与金属电极导电连接端2-1固定在一起实现导电连接，形成图15所示的电堆结构。

本例中仅用四对空气电极用以说明技术方案，事实上，同一侧壁的空气电极，可以N块空气电极上端导电连接为一体，其中N>2； 与N对空气电极相适配的N个金属电极的上端也导电连接为一体、一一对应地竖立每对空气电极之间。在所述电池腔体上盖设置有N个进液口和N个排气口，所述N个进液口和N个排气口均布在每对空气电极一侧即可。

实施例四：金属燃料电池电堆之间的并联。

如图16所示，将2个图7所示结构的金属燃料电池电堆的正极用电极间导电连接片14进行导电连接，再将这2个金属燃料电池电堆的负极用电极间导电连接片14进行导电连接，就实现了这两个金属燃料电池电堆的电并联。

类似地，用电极间导电连接片14分别将2个金属燃料电池电堆的正极和负极进行导电连接，就实现了这两个金属燃料电池电堆的电串联。

显然，也可将前述各实施例二和三中构成的电堆，按需要进行串联或并联，构建电堆组。在知晓本技术方案后，这种电堆组的构建是显然易见，此处不再赘述。

实施例五：由具有卡扣结构空气电极导电连接端的空气电极与具有中空结构金属电极导电连接端的金属电极构成单体金属燃料电池的结构。

如图17所示，二个空气电极1分别设置在电池腔体3的两个相面对的侧壁上，二个空气电极1和电池腔体3构成一个可容纳电解液和金属电极的腔体。分别设置在电池腔体3的两个侧壁上的空气电极1之间通过导电连接片1-3实现导电连接；在其中一个电池腔体侧壁上的空气电极的上端还设置有卡式结构的空气电极倾斜面卡式端头导电连接端1-1-2，该空气电极倾斜面卡式端头导电连接端1-1-2的下端与空气电极导电连接。

如图18所示的金属电极的结构，是在金属电极2的上端设置中空结构的金属电极导电连接端2-1-1；所述的中空结构的金属电极导连接端2-1-1是在板状的平直结构的金属电极导电连接端中部设置了通孔2-1-1-0；所述金属电极2与中空结构金属电极导电连接端2-1-1的材质相同，两者合为一体。

如图19所示，将图18所示的金属电极放入图17所示电池腔体中，中空结构金属电极导电连接端2-1-1由图4所示电池腔体上盖4的金属电极插入口8伸出电池腔体上盖4之外，形成单体金属燃料电池。倾斜面卡式端头导电连接端1-1-2与中空结构金属电极导电连接端2-1-1竖立于电池腔体顶端，两者不相接触；所述倾斜面卡式端头导电连接端1-1-2上部向远离中空结构金属电极导电连接端一侧、有间距地层叠在空气电极导电连接端的中部，形成外连接体，该外连接体下端设置有向上弯曲的卡扣1-1-2-1，形成卡式结构的外连接体；所述卡式结构的外连接体与金属电池的中空结构电极电连接端2-1-1相适配；在空气电极1上设置有空气电极加强筋1-2，以支撑空气电极。在电池腔体3的另一个侧壁上部设置有出液口6。

将多个本例中所述单体金属燃料电池顺序平行排列组成电堆时，相邻的两个单体金属燃料电池中的一个单体金属燃料电池的卡式结构的空气电极倾斜面卡式端头导电连接端的卡扣结构的外接接体穿入相邻的单体金属燃料电池的中空结构金属电极导电连接端通孔2-1-1-0内，恰好将该连接端通孔2-1-1-0上部的金属电极导电连接端插入空气电极外连接体的卡口内，两者紧密贴合在一起，形成相邻单体金属燃料电池的电串联。

实施例六：由具有卡式结构空气电极导电连接端的空气电极与具有弯折结构金属电极导电连接端的金属电极构成单体金属燃料电池的结构。

本例中卡式结构空气电极导电连接端的结构与实施例五相同；本例中金属电极的结构如图20所示，在金属电极2的上端设置弯折结构金属电极导电连接端2-1-2；金属电极2与弯折结构金属电极导电连接端2-1-2的材质相同，两者为一体式结构，所述弯折结构金属导电连接端2-1-2上端设置有向下弯折的外连接体。

将图20所示的金属电极2经由图4所示电池腔体上盖4的金属电极插入口8插入图17所示电池腔体的内部。如图21所示，弯折结构金属电极导电连接端2-1-2处于电池腔体上盖4之外，形成单体金属燃料电池。空气电极倾斜面卡式端头导电连接端1-1-2与弯折结构金属电极导电连接端2-1-2竖立于电池腔体顶端，两者不相接触；所述空气电极导电连接端1-1-2上部向远离中空结构金属电极导电连接端一侧、有间距地层叠在空气电极导电连接端的中部，形成外连接体，该外连接体下端设置有向上弯曲的卡扣，形成卡式结构的外连接体；在空气电极1上设置有空气电极加强筋1-2，以支撑空气电极。在电池腔体3的另一个侧壁上部设置有出液口6。

将多个本例中所述单体金属燃料电池顺序平行排列时，相邻的两个单体金属燃料电池中的一个单体金属燃料电池的空气电极倾斜面卡式导电连接端的卡扣结构的外连接体卡入了另一个单体金属燃料电池的弯折结构金属导电连接端2-1-2向下弯折的外连接体，两者的外连接体紧密卡合在一起，形成相邻单体金属燃料电池的电串联。

Claims (12)

1.一种单体金属燃料电池的结构,包括电池腔体、电池腔体上盖、空气电极和金属电极；所述空气电极分别位于电池腔体的两个相面对的侧壁上，所述金属电极竖立于两块空气电极之间的电池腔体容腔内，空气电极和金属电极不相接触；两个侧壁处的空气电极导电连接，其中一个空气电极的上端与空气电极导电连接端导电连接，其特征在于：

所述空气电极导电连接端的下端与空气电极导电连接；空气电极导电连接端与金属电极导电连接端竖立于电池腔体顶端，两者不相接触；所述空气电极导电连接端的上部弯向远离金属电极导电连接端一侧、有间距地层叠在空气电极导电连接端的中部，形成外连接体；当所述单体金属燃料电池并列排布组成电堆时，相邻单体金属燃料电池的空气电极导电连接端的外连接体与相邻的另一个单体金属燃料电池的金属电极导电连接端直接紧密连接在一起，形成这两个相邻单体金属燃料电池的电串联；

所述电池腔体上盖处设置有进液口和排气口；进液口与延伸至电池腔体底部的进液管相连接；电池腔体的一个侧面的上端设置有出液口。

2.按照权利要求1所述的单体金属燃料电池的结构，其特征在于：

位于电池腔体同一侧壁上的空气电极是一块,或者N块，N＞2;同一侧壁上的N块空气电极的上端导电连接为一体；位于电池腔体两个相面对侧壁上的空气电极之间导电连接；与N对空气电极相适配的N个金属电极的上端导电连接为一体；导电连接为一体的N个金属电极与N个空气电极一一对应地竖立在每对空气电极之间。

3.按照权利要求1所述的单体金属燃料电池的结构，其特征在于：

所述空气电极导电连接端的结构包括垂直面结构、或者倾斜面结构、或者卡式结构；所述金属电极导电接端包括平直结构、中空结构或弯折结构。

4.按照权利要求1所述的单体金属燃料电池的结构，其特征在于：

所述的相邻单体金属燃料电池的空气电极导电连接端的外连接体与相邻的另一个单体金属燃料电池的金属电极导电连接端直接紧密连接在一起，是所述单体金属燃料电池的空气电极导电连接端的外连接体与相邻的另一个单体金属燃料电池的金属电极导电连接端紧密贴合在一起实现其间的直接紧密连接；或者是金属电极导电连接端插入空气电极导电连接端外连接体的卡式端头内实现其间的直接紧密连接。

5.按照权利要求1所述的单体金属燃料电池的结构，其特征在于：

所述空气电极的侧壁上排布有凸起的加强筋。

6.按照权利要求2所述的单体金属燃料电池的结构，其特征在于：

所述电池腔体两个相面对侧壁上的空气电极有N对时，所述电池腔体上盖设置有N个进液口和N个排气口，所述N个进液口和N个排气口均布在每对空气电极一侧；各进液口与延伸至电池腔体底部的进液管相连接。

7.一种金属燃料电池的电堆结构,包括两个以上的单体金属燃料电池电串联连接；所述单体金属燃料电池的结构,包括电池腔体、电池腔体上盖、空气电极和金属电极；所述空气电极分别位于电池腔体的两个相对面的侧壁上，所述金属电极竖立于两块空气电极之间的电池腔体容腔内；两个侧壁处的空气电极导电连接，其中一个空气电极的上端与空气电极导电连接端导电连接，其特征在于：

所述空气电极导电连接端的下端与空气电极连接，空气电极导电连接端与金属电极导电连接端竖立于电池腔体顶端，两者不相接触；所述空气电极导电连接端的上部弯向远离金属电极导电连接端一侧、有间距地层叠在空气电极导电连接端的中部，形成外连接体；

由所述单体金属燃料电池组成电堆时，相邻单体金属燃料电池的空气电极导电连接端的外连接体与位于其前方的另一个单体金属燃料电池的金属电极导电连接端直接紧密连接在一起，形成这两个相邻单体金属燃料电池的电串联；

排列在电堆最外侧的单体金属燃料电池的空气电极的导电连接端与电堆正极导电引出端导电连接，排列在电堆另一端最外侧的单体金属燃料电池的金属电极导电连接端与电堆负极导电引出端导电连接，分别构成金属燃料电池电堆的正极和负极；

所述电池腔体上盖设置有进液口和排气口；进液口与延伸至电池腔体底部的进液管相连接；电池腔体的一个侧面的上端设置有出液口。

8.按照权利要求7所述金属燃料电池的电堆结构，其特征在于：

位于电池腔体同一侧壁上的空气电极是一块,或者N块，N＞2;同一侧壁上的N块空气电极上端导电连接为一体；位于电池腔体两个相面对侧壁处的空气电极之间导电连接；与N对空气电极相适配的N个金属电极的上端导电连接为一体；导电连接为一体的N个金属电极与N个空气电极一一对应地竖立在每对空气电极之间；金属电极的导电连接端是平直结构或者是弯折结构。

9.按照权利要求7所述的金属燃料电池的电堆结构，其特征在于：

所述空气电极的侧壁上排布有凸起的加强筋。

10.按照权利要求7所述的金属燃料电池的电堆结构，其特征在于：

所述空气电极导电连接端的结构包括垂直面结构、或者是倾斜面结构结构、或者卡式结构；所述金属电极导电连接端包括平直结构、中空结构或弯折结构。

11.按照权利要求7所述的金属燃料电池的电堆结构，其特征在于：

所述单体金属燃料电池的空气电极导电连接端的外连接体与相邻的另一个单体金属燃料电池的金属电极导电连接端紧密贴合在一起实现其间的直接紧密连接；或者是金属电极导电连接端插入空气电极导电连接端外连接体的卡式端头内实现其间的直接紧密连接。

12.按照权利要求8所述的金属燃料电池的电堆结构，其特征在于：

所述电池腔体两个相面对侧壁上的空气电极有N对时，所述电池腔体上盖设置有N个进液口和N个排气口，所述N个进液口和N个排气口均布在每对空气电极一侧；各进液口与延伸至电池腔体底部的进液管相连接。

Images