CN205429052U - 一种空气电池的壳体结构及镁空气电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，公开了一种空气电池的壳体结构及镁空气电池。该空气电池的壳体结构包括壳体主体、正极极板、负极和除污板，壳体主体内部具有容纳腔，且壳体主体的侧壁上设有供正极极板放置的侧开口，正极极板设置于侧开口中并封闭该侧开口；负极设置在壳体的容纳腔中且与正极极板不接触；除污板可拆卸的设置在壳体主体的容纳腔中，并覆盖在壳体主体的底壁上；除污板的上板面在该除污板的安装状态下低于正极极板的下部边缘，且除污板在拆卸过程中能够沿壳体主体的上下方向移动，除污板的外端边缘能够与正极极板的内侧板面接触以刮拭该正极极板的内侧板面。其不但能够简化镁空气电池清洁处理的步骤，而且节约了清洁处理的时间成本。

Description

一种空气电池的壳体结构及镁空气电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体地，涉及一种空气电池的壳体结构，本实用新型还涉及一种镁空气电池，该镁空气电池包括前述的空气电池的壳体结构。

背景技术

金属空气电池是一种半燃料电池，其以具有反应活性的锂、镁、铝、锌等金属作为负极(也称为金属电极)的活性物质，以空气中的氧气作为正极活性物质，通过促使氧气通过正极极板(也称为气体扩散电极或空气电极)流入电解液中与金属活性物质(负极)反应而放出电能的电池产品。金属空气电池具有较高的能量密度，且因其具有容量大、比能量高、工作电压平稳、使用寿命长、使用时安全可靠、原材料丰富并可再生利用、价格低廉等强大的竞争优势，具有广阔的市场应用前景。

金属镁因其熔点(650℃)比锂的熔点(180℃)高，使用更加安全，以及蕴藏量比锂丰富等众多优点，在金属空气电池的应用中备受关注。镁空气电池采用镁金属作为负极，空气电极作为正极，中性氯化钠溶液或海水作为电解液，在发生电化学反应时释放出电能，其理论容量可达2200mAh/g。然而，目前以金属镁作为负极的活性物质的金属空气电池应用较少，这是因为镁空气电池在使用的过程中，放电生成产物为氢氧化镁沉淀(Mg(OH)₂沉淀)，其中一部分Mg(OH)₂沉淀会附着在正极极板上，如不及时清理，将会影响金属空气电池的放电性能。

目前现有的以金属镁作为负极的活性物质的金属空气电池，在清理正极极板上沉积的Mg(OH)₂沉淀时，只能通过操作员对每一块正极极板进行单独处理，这种处理方式既费工又费时，有待于进一步改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种空气电池的壳体结构及镁空气电池，以便于简化镁空气电池使用后的清洁处理步骤。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种空气电池的壳体结构，该空气电池的壳体结构包括：壳体主体、正极极板、负极和除污板，所述壳体主体内部具有容纳腔，且所述壳体主体的侧壁上设有供所述正极极板放置的侧开口，所述正极极板设置于所述侧开口中并封闭该侧开口；所述负极设置在所述壳体的容纳腔中且与所述正极极板不接触；所述除污板可拆卸的设置在所述壳体主体的容纳腔中，并覆盖在所述壳体主体的底壁上；所述除污板的上板面在该除污板的安装状态下低于所述正极极板的下部边缘，且所述除污板在拆卸过程中能够沿所述壳体主体的上下方向移动，且所述除污板的外端边缘能够与所述正极极板的内侧板面接触以刮拭该正极极板的内侧板面。

优选地，所述壳体主体的侧壁的内侧面上环绕每个侧开口形成有对应的镶嵌槽，且一个所述正极极板密封性的镶嵌于一个相应的镶嵌槽中。

优选地，所述除污板的各边角处均形成圆滑的弧形过渡面。

优选地，所述除污板朝向所述负极的一侧板面上设有负极限位结构，所述负极沿所述壳体主体的上下方向布置的一端与所述负极限位结构配合限位。

优选地，所述空气电池的壳体结构还包括负极集流板，所述负极集流板设置于所述壳体主体的与所述底壁相对的一端并可拆卸地与所述负极相连接。

优选地，所述负极集流板上设置有电解液注入口；或者所述负极集流板与所述壳体主体的所述侧壁的上边缘之间预留有电解液注入口。

优选地，所述壳体主体具有中空的棱柱形的结构。

优选地，所述壳体主体具有中空的三棱柱形的结构，且在壳体主体的三个侧面上均设置有供正极极板放置的侧开口，所述负极为沿所述壳体主体的上下方向布置的棒材。

优选地，所述壳体主体的内部设置有一个所述负极，或者按照三角形阵列排布的多个所述负极。

同时，在本实用新型中还提供了一种镁空气电池，该镁空气电池包括本实用新型所述的空气电池的壳体结构。

本实用新型上述技术方案一种空气电池的壳体结构及镁空气电池，通过在空气电池壳体结构中设置除污板，利用除污板覆盖在壳体主体的底壁上的特点，能够接收原本沉积至电池底壁上的氢氧化镁沉淀；利用除污板沿所述壳体主体的上下方向移动时，外端边缘与所述正极极板的内侧板面相接触的特点，能够在拆卸过程中刮除附着在正极极板内侧板面上的氢氧化镁沉淀；综合除污板的上述两方面特点，使得相应的镁空气电池在使用后，仅通过拆卸并清洗该除污板即可实现对镁空气电池内部的清洁处理，不但简化了清洁处理的步骤，而且节约了清洁处理时间成本。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1示出了根据本实用新型一种实施方式中的空气电池的壳体结构的立体结构示意图；

图2示出了图1所示空气电池的壳体结构的俯视结构示意图；

图3示出了图1所示空气电池的壳体结构的正视结构示意图；

图4示出了图3所示空气电池的壳体结构的A-A向剖视结构示意图；

图5示出了图3所示空气电池的壳体结构的E-E向剖视结构示意图。

附图标记说明

10壳体主体11侧壁

12底壁13电解液注入口

20正极极板21正极极耳

30负极40除污板

50负极集流板

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，所使用的方向词如“上、下”和“内、外”等均为相对概念，其中“上、下”是指将空气电池的壳体结构以其底部(未设置正极极板和负极集流板的一端)置于支撑面上时，沿垂直于支撑面的方向的相对的上与下；“内、外”是指以空气电池的壳体结构为分界，形成有容纳腔的一侧为内，相反的一侧则为外。

在本实用新型中提供了一种空气电池的壳体结构，如图1至图5所示，该空气电池的壳体结构包括：壳体主体10、正极极板20、负极30和除污板40，所述壳体主体10内部具有容纳腔，且所述壳体主体10的侧壁11上设有供所述正极极板20放置的侧开口，所述正极极板20设置于所述侧开口中并封闭该侧开口；所述负极30设置在所述壳体主体10的容纳腔中且与所述正极极板20不接触的；所述除污板40可拆卸的设置在所述壳体主体10的容纳腔中，并覆盖在所述壳体主体10的底壁12上；所述除污板40的上板面在该除污板40的安装状态下低于所述正极极板20的下部边缘，且所述除污板40在拆卸过程中能够沿所述壳体主体10的上下方向移动，且所述除污板40的外端边缘能够与所述正极极板20的内侧板面接触以刮拭该正极极板20的内侧板面。

在上述空气电池的壳体结构中“沿所述壳体主体10的上下方向移动”是指将空气电池的壳体结构以其底部(未设置正极极板和负极集流板的一端)置于支撑面上时，沿垂直于支撑面的方向运动，或者沿与垂直于支撑面的方向具有一定的夹角，但大致上沿垂直于支撑面的方向运动。

本实用新型上述空气电池的壳体结构通过设置除污板，利用除污板覆盖在壳体主体的底壁上的特点，能够接收原本沉积至电池底壁上的氢氧化镁沉淀；利用除污板沿所述壳体主体的上下方向移动时，外端边缘与所述正极极板的内侧板面相接触的特点，能够在拆卸过程中刮除附着在正极极板内侧板面上的氢氧化镁沉淀；综合除污板的上述两方面特点，使得相应的镁空气电池在使用后，仅通过拆卸并清洗该除污板即可实现对镁空气电池内部的清洁处理，不但简化了清洁处理的步骤，而且节约了清洁处理时间成本。

本实用新型所提供的上述空气电池的壳体结构中，可以通过在除污板40远离壳体主体10底壁一侧的板面上设置手持结构或者可与具有手持结构的其他部件配合使用的装配结构，以便于后续除污板40的拆卸，该手持结构或装配结构可以设置为任意能够带动除污板40沿所述壳体主体10的上下方向移动的结构，只要其不影响正极极板20和负极30的安装与使用即可。例如，所述手持结构可以一端连接于所述除污板40远离壳体主体10底壁一侧的板面上，另一端为沿所述壳体主体10的上下方向形成自由端。

根据上述空气电池的壳体结构，其中正极极板20可以是通过任意的具有密封效果的方式封闭其所对应的所述侧开口。在本实用新型中优选在壳体主体10的侧壁11的内侧面上环绕每个侧开口形成有对应的镶嵌槽，且将一个所述正极极板20密封性的镶嵌于一个相应的镶嵌槽中。通过这种方式设置正极极板20，有利于使得正极极板20的内侧面与壳体主体10的侧壁11的内侧面位于同一平面内，或者使得正极极板20的内侧面突出于壳体主体10的侧壁11的内侧面，进而有利于在拆卸除污板40时，使得除污板的外端边缘与所述正极极板的内侧板面相接触以刮除附着在正极极板内侧板面上的氢氧化镁沉淀。

在本实用新型中优选所述正极极板20通过镶嵌在相应的镶嵌槽中，使其内侧面与壳体主体10的侧壁11的内侧面位于同一平面内。更优选地，正极极板20通过涂抹密封胶黏贴在相应的镶嵌槽中以封闭相应的侧开口。

优选地，所述正极极板20上设有正极极耳21，所述正极极耳21的一端与所述正极极板20相连，另一端向外延伸形成自由端。在本实用新型中该正极极耳21的设置方式可以参照本领域的常规设置方式，只要便于所形成的自由端的使用即可。在本实用新型中优选正极极耳21设置在正极极板20侧面边缘靠近顶部边缘的位置，且在壳体主体10的侧壁11上，或者连接在相邻侧壁之间的侧棱上形成有正极极耳21穿孔，所述正极极耳21穿过该穿孔向外延伸形成自由端。在实际操作中，在将正极极耳21穿过形成在壳体主体10上的穿孔后，对该穿孔中加入密封胶以实现密封效果。

根据上述空气电池的壳体结构，其中除污板40的形状可根据壳体主体10的底部形状设置，当所述除污板40为非圆形结构时，优选除污板40的各边角处均形成圆滑的弧形过渡面。通过在除污板40的各边角处均形成圆滑的弧形过渡面，一方面避免除污板40上尖角对壳体主体10的侧壁11造成损坏，另一方面减少除污板40与壳体主体10的侧壁11之间不必要摩擦，以便于除污板40的安装与拆卸。

根据上述空气电池的壳体结构，优选所述除污板40朝向所述负极30的一侧板面上设有负极限位结构，所述负极30沿所述壳体主体10的上下方向布置(参照前述解释)的一端与所述负极限位结构配合限位。在本实用新型中对于该负极限位结构并没有特殊要求，其可以是限位凹槽，也可以是限位孔，可根据除污板40的结构进行合理排布。

在本实用新型中通过在除污板40上设置负极限位结构对负极30靠近底壁12的一端固定，有利于更好的对负极30进行限位，以实现即使金属(镁)空气电池发生倾斜现象，或进行横向放置时，负极30也不会与正极极板20相接触，进而对负极30和正极极板20进行保护。此外，通过将负极限位结构设置在可拆卸除污板40上，有利于简化负极30靠近壳体主体10的底壁12的一端与负极限位结构的安装与拆卸。可以通过先将负极30的一端设置在除污板40的负极限位结构中后，再将设置有负极30的除污板40安装至所述壳体主体10中的方式进行安装。

优选地，在所述空气电池的壳体结构中，所述除污板40可以为任意抗腐蚀材料形成，在本实用新型中优选该除污板40为具有整流性能的材料板，通过将除污板40设置为具有整流性能材料板，有利于进一步对负极30中电能进行整合，并通过与该除污板40相连的引线输出。

根据上述空气电池的壳体结构，优选还包括与负极30可拆卸连接的负极集流板50。这种负极集流板50的设置能够对负极30中所形成的电能进行整合，以便于电能的输出。在本实用新型中对于负极集流板50的设置方式并没有特殊要求，其可以参照本领域的常规设置方式，只要与负极30相连即可。优选所述负极集流板50设置于所述壳体主体10的与所述底壁12相对的一端并可拆卸地与所述负极30相连接。在本实用新型中通过这种方式设置负极集流板50，不但简化了负极集流板50拆装步骤，而且通过负极集流板50对负极30进行限位，也简化了负极30的拆装更换步骤。

根据上述空气电池的壳体结构，其中对于所述负极集流板50与所述负极30之间的连接方式并没有特殊要求，只要便于安装拆卸即可。例如可以通过螺钉将负极30固定连接在负极集流板50上。此外，为了进一步对负极30进行限位，还可以在负极集流板50朝向所述负极30的一侧板面上设置限位凹槽，并使所述负极30的一端安装在该限位凹槽中，通过设置在该限位凹槽中的螺钉安装孔与所述螺钉固定连接。

根据上述空气电池的壳体结构，优选在所述负极集流板50上设置有电解液注入口13；或者所述负极集流板50与所述壳体主体10的所述侧壁11的上边缘之间预留有电解液注入口13。通过设置电解液注入口13，可以增加电解液注入与倒出的便利性。在实际操作中，可以在金属(镁)空气电池贮存或运输过程中先不注入电解液，以避免电解液在金属(镁)空气电池贮存或运输过程的腐蚀漏液情况；而在使用前向空气电池的壳体结构中注入电解液以形成完整的金属(镁)空气电池。

根据上述空气电池的壳体结构，优选还包括用于覆盖所述负极集流板50的上板面，以使得负极集流板50与外界绝缘的顶盖板。优选地，当上述空气电池的壳体结构上形成有电解液注入口13时，该顶盖板同时密封封闭该电解液注入口13。此时，该顶盖板选用既绝缘又具有密封性能的材料，以实现对电解液注入口13的密封封闭。

根据上述空气电池的壳体结构，对于壳体主体10的形状并没有特殊要求，其只要内部具有容纳腔的立体结构就行，并不局限于圆柱体、圆台、棱柱体和棱台等能够实现中空的立体结构。在本实用新型中优选所述壳体主体10具有中空的棱柱形的结构。以使得具有这种空气电池的壳体结构的金属(镁)空气电池便于安装、贮存、运输以及形成电池堆等。在本实用新型中可以在壳体主体10的每一个侧面上形成供正极极板放置的侧开口，以增加金属(镁)空气电池中的正极极板的面积。同时也可以仅在壳体主体10的部分侧面上形成供正极极板放置的侧开口，以是应用电池小型化、薄型化的发展现状。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，术语“棱柱形结构”通常意义上是指一种具有多面体的结构，所述多面体中包括相互平行的底面和顶面，以及位于底面和顶面之间的多个侧面。在本实用新型中这种“棱柱形结构”并不局限于通常意义上的多面体结构，其还可以是各拐角通过弧形面或平面过渡，但大致结构为棱柱形的结构。

根据上述空气电池的壳体结构，优选所述壳体主体10具有中空的三棱柱形的结构，且在壳体主体10的三个侧面上均设置有供正极极板20放置的侧开口，三个正极极板20一一对应的封闭各所述侧开口；所述负极30为沿所述壳体主体10的上下方向布置的棒材。这种空气电池的壳体结构，在金属(镁)空气电池内部容积相同的情况下，与方形结构的金属(镁)空气电池相比，通过将正极极板设置在具有中空的三棱柱形结构的壳体主体10的侧开口中，增加了可供正极活性物质氧气流入的正极极板的面积；通过将负极设置为棒材，增加了相同体积下负极的外表面积；通过同时增加正极极板与负极与电解液的接触面积，有利于促进金属(镁)空气电池中放电反应的发生，进而提高电池的放电性能。

根据上述空气电池的壳体结构，其中设置在所述壳体主体10的内部的负极30可以是一个，也可以是多个。当所述负极30为多个时，优选多个所述负极30按照与壳体主体10的三棱柱形结构相匹配的三角形阵列进行排布。其中术语“三角形阵列”是指将负极30按照一定规则进行排布，使其最终形成三角形结构。例如所述负极30为三个，则三个负极30作为三个点围成一个三角形，又例如所述负极为六个，则六个负极30按照第一排一个、第二排两个、第三排三个的方式排列成三角形。在本实用新型中通过将负极30按照三角形阵列进行排布，能够更好地利用具有三棱柱形结构的壳体主体10的内部空间，增加负极30与电解液相接触的总的表面积，进而有利于促进金属(镁)空气电池中放电反应的发生，进而提高电池的放电性能。

同时，在本实用新型中还提供了一种镁空气电池，该镁空气电池包括本实用新型所述的空气电池的壳体结构。本实用新型所提供的这种镁空气电池因其包括本实用新型所述的空气电池的壳体结构，通过在空气电池的壳体结构中设置除污板，利用除污板覆盖壳体主体的底壁的特点，能够接收原本沉积至电池底壁上的氢氧化镁沉淀；利用除污板沿所述壳体主体的上下方向移动时，外部边缘与所述正极极板的内侧板面相接触的特点，能够在拆卸过程中刮除附着在正极极板内侧板面上的氢氧化镁沉淀；综合设置除污板的上述两方面特点，使得相应的镁空气电池在使用后，仅通过拆卸并清洗该除污板即可实现对镁空气电池内部的清洁处理，不但简化了清洁处理的步骤，而且节约了清洁处理的时间成本。

在本实用新型所提供的金属(镁)空气电池对于其中所采用的正极极板、负极以及电解液并没有特殊要求，可以参照本领域常规使用的各种原料，在此不再赘述。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (10)

1.一种空气电池的壳体结构，其特征在于，所述空气电池的壳体结构包括：壳体主体(10)、正极极板(20)、负极(30)和除污板(40)，所述壳体主体(10)内部具有容纳腔，且所述壳体主体(10)的侧壁(11)上设有供所述正极极板(20)放置的侧开口，所述正极极板(20)设置于所述侧开口中并封闭该侧开口；所述负极(30)设置在所述壳体主体(10)的容纳腔中且与所述正极极板(20)不接触；所述除污板(40)可拆卸的设置在所述壳体主体(10)的容纳腔中，并覆盖在所述壳体主体(10)的底壁(12)上；所述除污板(40)的上板面在该除污板(40)的安装状态下低于所述正极极板(20)的下部边缘，且所述除污板(40)在拆卸过程中能够沿所述壳体主体(10)的上下方向移动，所述除污板(40)的外端边缘能够与所述正极极板(20)的内侧板面接触以刮拭该正极极板(20)的内侧板面。

2.根据权利要求1所述的空气电池的壳体结构，其特征在于，所述壳体主体(10)的侧壁(11)的内侧面上环绕每个侧开口形成有对应的镶嵌槽，且一个所述正极极板(20)密封性地镶嵌于一个相应的镶嵌槽中。

3.根据权利要求1所述的空气电池的壳体结构，其特征在于，所述除污板(40)的各边角处均形成圆滑的弧形过渡面。

4.根据权利要求1所述的空气电池的壳体结构，其特征在于，所述除污板(40)朝向所述负极(30)的一侧板面上设有负极限位结构，所述负极(30)沿所述壳体主体(10)的上下方向布置的一端与所述负极限位结构配合限位。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的空气电池的壳体结构，其特征在于，所述空气电池的壳体结构还包括负极集流板(50)，所述负极集流板(50)设置于所述壳体主体(10)的与所述底壁(12)相对的一端并可拆卸地与所述负极(30)相连接。

6.根据权利要求5所述的空气电池的壳体结构，其特征在于，所述负极集流板(50)上设置有电解液注入口(13)；或者所述负极集流板(50)与所述壳体主体(10)的所述侧壁(11)的上边缘之间预留有电解液注入口(13)。

7.根据权利要求1至4中任意一项所述的空气电池的壳体结构，其特征在于，所述壳体主体(10)具有中空的棱柱形的结构。

8.根据权利要求7所述的空气电池的壳体结构，其特征在于，所述壳体主体(10)具有中空的三棱柱形的结构，且在壳体主体(10)的三个侧面上均设置有供正极极板(20)放置的侧开口；所述负极(30)为沿所述壳体主体(10)的上下方向布置的棒材。

9.根据权利要求8所述的空气电池的壳体结构，其特征在于，所述壳体主体(10)的内部设置有一个所述负极(30)，或者按照三角形阵列排布的多个所述负极(30)。

10.一种镁空气电池，其特征在于，所述镁空气电池包括权利要求1至9中任意一项所述的空气电池的壳体结构。