CN214898520U - 一种双电解液锂空气电池模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于化学电源领域，具体涉及一种双电解液锂空气电池模具。本实用新型的技术方案如下：包括正极壳体、负极壳体、正极端子、负极引出端子、垫圈和螺栓，所述正极壳体顶部设有圆柱形凹腔，所述正极壳体底部设有环形凸台，所述凹腔与所述凸台之间设有正极腔；所述正极端子为环形圆柱体，一端放置在所述凹腔内；所述负极壳体顶部设有负极腔，所述负极引出端子设置在所述负极壳体中；所述负极引出端子的一端位于所述负极腔底部，另一端探出所述负极壳体；所述正极壳体设置在所述负极壳体正上方，所述垫圈设置在所述正极壳体与负极壳体之间，通过所述螺栓将所述正极壳体与所述负极壳体连接在一起。本实用新型的双电解液锂空气电池模具组装方便、造价便宜、结构紧凑。

Description

一种双电解液锂空气电池模具

技术领域

本实用新型属于化学电源领域，具体涉及一种双电解液锂空气电池模具。

背景技术

为实现绿色能源的全面发展，探索新型可再生能源已成为当前的主要研究方向。以二次电池作为能量来源，满足绿色环保的性能需求，且结构简单利于循环使用，在生活中发挥很大优势。具有最负电极电位的锂金属和空气(氧气)组成的电池，在同等条件下全包装后能量密度(600Wh/kg)接近于化石燃料的燃烧值(700Wh/kg)，因而作为研究重点。

现在科研人员普遍研究的锂空气电池包括有机体系锂空气电池和双电解液锂空气电池，有机体系锂空气电池最大缺点是生成物不溶于水，容易造成堵塞正极孔道使电池停止放电。而其中的双电解液体系具有开路电压高，阴极电解液稳定等特点被重点研究。

总的来说，完全密封电池以保护锂片免受水溶液的侵蚀是双电解液电池的一个挑战。在对含水锂空气电池性能的初步研究中，电池是用锂空气硬币电池组装的，其结构简单，内部空间较小，不适合模块化研究。由于锂空气电池的组装需要在无水无氧的手套箱中进行，而锂空气电池的正极需要在空气中进行安装测试，空气腔中残留氩气从而导致测试效果不好。此外，从顶部施加的夹紧力非常频繁则会导致快速锂离子导体膜破裂，导致电池瞬间短路。对于现在市面上的双电解液锂空气电池，循环能力差的主要原因可能是阴极电解液蒸发导致的接触损失。这些电池模具只能包含少量的阴极电解液。对于大多数电池，在电池被拆开后发现隔板是干燥的。综上所诉，本领域目前缺乏一种可以同时解决电解液蒸发导致的接触损失问题以及可以在多种条件下灵活使用的多用途双电解液锂空气电池模具。

实用新型内容

本实用新型提供一种双电解液锂空气电池模具，能够解决快速锂离子导体膜频繁破裂、电解液蒸发导致的接触损失等问题，通过简单的操作使电解槽中阴极电解液保持连续流动的新型双电解液锂空气电池模具。

本实用新型的技术方案如下：

一种双电解液锂空气电池模具，包括正极壳体、负极壳体、正极端子、负极引出端子、垫圈和螺栓，所述正极壳体顶部设有圆柱形凹腔，所述正极壳体底部设有环形凸台，所述凹腔与所述凸台之间设有正极腔；所述正极端子为环形圆柱体，一端放置在所述凹腔内；所述负极壳体顶部设有负极腔，所述负极引出端子设置在所述负极壳体中；所述负极引出端子的一端位于所述负极腔底部，另一端探出所述负极壳体；所述正极壳体设置在所述负极壳体正上方，所述垫圈设置在所述正极壳体与负极壳体之间，通过所述螺栓将所述正极壳体与所述负极壳体连接在一起。

进一步地，所述的双电解液锂空气电池模具，所述正极腔两侧分别设有电解液流动通道，所述电解液流动通道通过管路与正极电解液泵连通。

进一步地，所述的双电解液锂空气电池模具，所述凹腔、所述正极腔、所述凸台及所述负极腔均居中设置，所述凸台放置于所述负极腔内。

进一步地，所述的双电解液锂空气电池模具，所述负极引出端子与所述负极壳体之间完全密封。

进一步地，所述的双电解液锂空气电池模具，所述凸台用于放置快离子导体膜；所述凹腔与所述正极腔之间的台阶处用于放置正极片，所述正极端子与所述正极片压合，所述正极片上方与空气连通形成空气腔；所述负极腔用于放置负极模块。

进一步地，所述的双电解液锂空气电池模具，所述正极片的基片为碳纸、泡沫镍、铜网或不锈钢网。

进一步地，所述的双电解液锂空气电池模具，所述正极壳体和负极壳体的材料为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、酚醛树脂、聚氯乙烯、聚三氟氯乙烯或聚乙烯。

进一步地，所述的双电解液锂空气电池模具，所述正极端子和负极引出端子的材料为不锈钢、铜合金、铝合金、镁合金或哈式合金。

上述的双电解液锂空气电池模具的制备方法，包括如下步骤：

1)在手套箱内完成组装过程；

2)所述负极模块包括锂片、pp膜和负极电解液，将所述锂片置于负极腔中的负极引出端子的端面上，所述锂片上放置所述pp膜，所述pp膜上滴加适量所述负极电解液；所述负极电解液为双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)溶于乙二醇二甲醚(TEGDME)溶剂配成而成；

3)将快离子导体膜安装在所述凸台上；将所述垫圈放置在所述正极壳体与负极壳体之间，将所述凸台朝下放置在所述负极腔中，通过所述螺栓将所述正极壳体与所述负极壳体连接在一起；

4)向所述正极腔内滴加适量正极电解液，将所述正极片放置在所述凹腔与所述正极腔之间的台阶上，将所述正极端子的一端放置在所述凹腔内，压紧在所述正极片上；

5)在空气中，通过管路将正极电解液泵与所述电解液流动通道连通。

本实用新型的有益效果为：本实用新型能够保持电解槽中阴极电解液连续流动，不仅有利于减缓阴极电解液的挥发，而且可拆卸的垫圈解决了从顶部施加的夹紧力非常频繁地导致快速锂离子导体膜破裂电池短路的情况；本实用新型的双电解液锂空气电池模具组装方便、造价便宜、结构紧凑。

附图说明

图1为双电解液锂空气电池模具结构示意图；

图2为图1中A处放大图；

图3为正极壳体结构示意图；

图4为双电解液锂空气电池模具组装的双电解液锂空气电池的循环性能图。

图中：1-正极端子，2-正极壳体，3-负极壳体，4-负极引出端子，5-垫圈，6-螺栓，7-正极腔，8-负极腔，9-电解液流动通道，10-空气腔。

具体实施方式

如图1-3所示，一种双电解液锂空气电池模具，包括正极壳体2、负极壳体3、正极端子1、负极引出端子4、垫圈5和螺栓6，所述正极壳体2顶部设有圆柱形凹腔11，所述正极壳体2底部设有环形凸台12，所述凹腔11与所述凸台12之间设有正极腔7；所述正极端子1为环形圆柱体，一端放置在所述凹腔11内；所述负极壳体3顶部设有负极腔8，所述负极引出端子4设置在所述负极壳体3中，所述负极引出端子4与所述负极壳体3之间完全密封；所述负极引出端子4的一端位于所述负极腔8底部，另一端探出所述负极壳体3；所述正极壳体2设置在所述负极壳体3正上方，所述垫圈5设置在所述正极壳体2与负极壳体3之间，所述凹腔11、所述正极腔7、所述凸台12及所述负极腔8均居中设置，所述凸台12放置于所述负极腔8内，通过所述螺栓6将所述正极壳体2与所述负极壳体3连接在一起。所述正极腔7两侧分别设有电解液流动通道9，所述电解液流动通道9通过管路与正极电解液泵连通。所述凸台12用于放置快离子导体膜；所述凹腔11与所述正极腔7之间的台阶处用于放置正极片，所述正极端子1与所述正极片压合，所述正极片上方与空气连通形成空气腔10；所述负极腔8用于放置负极模块。所述正极片的基片为碳纸。所述正极壳体2和负极壳体3的材料为聚四氟乙烯。所述正极端子1和负极引出端子4的材料为不锈钢。

上述的双电解液锂空气电池模具的制备方法，包括如下步骤：

1)在手套箱内完成组装过程；

2)所述负极模块包括锂片、pp膜和负极电解液，将所述锂片置于负极腔8中的负极引出端子4的端面上，所述锂片上放置所述pp膜，所述pp膜上滴加适量所述负极电解液；所述负极电解液为双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)溶于乙二醇二甲醚(TEGDME)溶剂配成而成；

3)将快离子导体膜安装在所述凸台12上；将所述垫圈5放置在所述正极壳体2与负极壳体3之间，将所述凸台12朝下放置在所述负极腔8中，通过所述螺栓6将所述正极壳体2与所述负极壳体3连接在一起；

4)向所述正极腔7内滴加适量正极电解液，将所述正极片放置在所述凹腔11与所述正极腔7之间的台阶上，将所述正极端子1的一端放置在所述凹腔11内，压紧在所述正极片上；

5)在空气中，通过管路将正极电解液泵与所述电解液流动通道9连通。

将组装好的双电解液锂空气电池进行恒流定容充放电测试，保护电压为2～5V，电池充放电测试的电流密度均为0.1mA/cm²。图4为双电解液锂空气电池模具组装的双电解液锂空气电池的循环性能图，该图说明：包含上诉新型双电解液锂空气电池模具组装的双电解液锂空气电池具有较大的能量密度和较低的过电势。

Claims (8)

1.一种双电解液锂空气电池模具，其特征在于，包括正极壳体、负极壳体、正极端子、负极引出端子、垫圈和螺栓，所述正极壳体顶部设有圆柱形凹腔，所述正极壳体底部设有环形凸台，所述凹腔与所述凸台之间设有正极腔；所述正极端子为环形圆柱体，一端放置在所述凹腔内；所述负极壳体顶部设有负极腔，所述负极引出端子设置在所述负极壳体中；所述负极引出端子的一端位于所述负极腔底部，另一端探出所述负极壳体；所述正极壳体设置在所述负极壳体正上方，所述垫圈设置在所述正极壳体与负极壳体之间，通过所述螺栓将所述正极壳体与所述负极壳体连接在一起。

2.根据权利要求1所述的双电解液锂空气电池模具，其特征在于，所述正极腔两侧分别设有电解液流动通道，所述电解液流动通道通过管路与正极电解液泵连通。

3.根据权利要求1所述的双电解液锂空气电池模具，其特征在于，所述凹腔、所述正极腔、所述凸台及所述负极腔均居中设置，所述凸台放置于所述负极腔内。

4.根据权利要求1所述的双电解液锂空气电池模具，其特征在于，所述负极引出端子与所述负极壳体之间完全密封。

5.根据权利要求1所述的双电解液锂空气电池模具，其特征在于，所述凸台用于放置快离子导体膜；所述凹腔与所述正极腔之间的台阶处用于放置正极片，所述正极端子与所述正极片压合，所述正极片上方与空气连通形成空气腔；所述负极腔用于放置负极模块。

6.根据权利要求5所述的双电解液锂空气电池模具，其特征在于，所述正极片的基片为碳纸、泡沫镍、铜网或不锈钢网。

7.根据权利要求1所述的双电解液锂空气电池模具，其特征在于，所述正极壳体和负极壳体的材料为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、酚醛树脂、聚氯乙烯、聚三氟氯乙烯或聚乙烯。

8.根据权利要求1所述的双电解液锂空气电池模具，其特征在于，所述正极端子和负极引出端子的材料为不锈钢、铜合金、铝合金、镁合金或哈氏合金。

Images