CN219457785U - 一种可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具。技术方案如下：包括正极壳体、负极壳体、气体压力表、正极片、预紧弹簧和氧气传输管道，所述正极壳体中心上部为氧气腔、下部为正极腔，所述负极壳体顶部设有负极腔，所述正极壳体固定设置在所述负极壳体上方；所述氧气腔的上部内壁设有预紧螺纹，所述气体压力表通过预紧螺纹螺接在所述正极壳体上，所述正极片放置在所述氧气腔的底壁上，预紧弹簧设置在所述气体压力表与所述正极片之间，所述气体压力表与预紧螺纹配合使预紧弹簧贴紧正极片；所述氧气传输管道穿入所述正极壳体侧壁与所述氧气腔连通。本实用新型能够传输氧气且防止电解液蒸发，从而提高电池的电化学性能。

Description

一种可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具

技术领域

本实用新型涉及一种锂空气电池，具体涉及一种可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具。

背景技术

锂离子电池的能量密度已经接近理论极限。随着人们生活水平的不断发展，对于高效能源需求增加，可充电金属空气电池因超高的能量密度成为科研领域的一个研究热点。在众多金属空气电池中锂空气电池具有最高的理论能量密度11140Wh kg^-1，因此受到人们的广泛关注。双电解质锂空气电池具有较小的过电势、其使用的水系电解液安全无害、且放电产物LiOH溶于水不会堵塞正极，因此双电解质锂空气电池是最有潜力的储能系统。目前双电解质锂空气电池模具存在放电容量低、电池直接在空气中运行存在水系电解质蒸发快、空气中的杂质与电解液反应堵塞正极的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具，能够向双电解质锂空气电池传输氧气且整体密封可以有效防止电解液蒸发，从而提高电池的电化学性能。

本实用新型的技术方案如下：

一种可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具，包括正极壳体、负极壳体、气体压力表、正极片、预紧弹簧和氧气传输管道，所述正极壳体中心上部为氧气腔、下部为正极腔，所述负极壳体顶部设有负极腔，所述正极壳体固定设置在所述负极壳体上方；所述氧气腔的上部内壁设有预紧螺纹，所述气体压力表通过预紧螺纹螺接在所述正极壳体上，所述正极片放置在所述氧气腔的底壁上，预紧弹簧设置在所述气体压力表与所述正极片之间，所述气体压力表与预紧螺纹配合使预紧弹簧贴紧正极片；所述氧气传输管道穿入所述正极壳体侧壁与所述氧气腔连通。

进一步地，所述的可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具，所述正极壳体侧部设有正极集流体，所述负极壳体侧部设有负极集流体；所述正极壳体、负极壳体、正极集流体和负极集流体的材料均采用不锈钢。

进一步地，所述的可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具，所述正极片下方设有无纺布隔膜；所述正极片材料为碳纸；所述无纺布隔膜的材料为聚丙烯。

进一步地，所述的可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具，所述氧气腔与正极腔连通，所述氧气腔的内径大于所述正极腔的内径，所述氧气腔的底壁为圆环形；所述无纺布隔膜放置在所述氧气腔的底壁上，所述正极片放置在所述无纺布隔膜上，预紧弹簧将所述正极片及所述无纺布隔膜压紧在所述氧气腔的底壁上。

进一步地，所述的可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具，所述正极壳体与负极壳体通过螺栓固定连接。

进一步地，所述的可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具，所述正极壳体与负极壳体之间设有密封垫圈，所述气体压力表与所述正极壳体之间设有密封圈。

进一步地，所述的可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具，所述正极腔下端设有固体电解质膜，所述固体电解质膜材料为导电陶瓷。

进一步地，所述的可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具，所述正极腔内放有正极电解液。

进一步地，所述的可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具，所述负极腔内设有负极模块。

进一步地，所述的可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具，所述气体传输管道与氧气瓶连接，通过气体传输管道向氧气腔内传输氧气。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型中，正极壳体设有氧气传输管道，向氧气腔中通入氧气，正极反应物只有氧气没有其他杂质气体，避免空气中其他杂质与电解液反应；同时整个装置密封，可以防止电解液的蒸发，从而整体提高双电解质锂空气电池的性能。

2、本实用新型通过转动气体压力表，使得预紧弹簧压紧正极片，可有效防止电解液蒸发。同时无纺布隔膜能够防止正极电解液蒸发且防止正极电解液冲走催化剂。

3、正极壳体侧部设有正极集流体及负极壳体侧部设有负极集流体，使得测试电池时方便连接。

附图说明

图1为可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具示意图；

图2为图1中A处放大图；

图3为分别在空气和氧气的作用下首圈恒流定容充放电测试图。

具体实施方式

如图1-2所示，一种可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具，包括正极壳体6、负极壳体5、气体压力表1、正极片、预紧弹簧8和氧气传输管道7，所述正极壳体6中心上部为氧气腔9、下部为正极腔10，所述氧气腔9与正极腔10连通，所述氧气腔9的内径大于所述正极腔10的内径，所述氧气腔9的底壁为圆环形；所述负极壳体5顶部设有负极腔11，所述负极腔11内设有负极模块；所述正极壳体6固定设置在所述负极壳体5上方，所述正极壳体6与负极壳体5之间设有密封垫圈，所述正极壳体6与负极壳体5通过螺栓2固定连接；所述正极壳体6侧部设有正极集流体3，所述负极壳体5侧部设有负极集流体4；所述正极壳体6、负极壳体5、正极集流体3和负极集流体4的材料均采用不锈钢；所述氧气腔9的上部内壁设有预紧螺纹，所述气体压力表1通过预紧螺纹螺接在所述正极壳体6上，所述气体压力表1与所述正极壳体6之间设有密封圈12；无纺布隔膜放置在所述氧气腔9的底壁上，所述正极片放置在所述无纺布隔膜上，预紧弹簧8设置在所述气体压力表1与所述正极片之间，所述预紧弹簧8将所述正极片及所述无纺布隔膜压紧在所述氧气腔9的底壁上；所述正极片材料为碳纸；所述无纺布隔膜的材料为聚丙烯；所述正极腔10下端设有固体电解质膜，所述固体电解质膜材料为导电陶瓷；所述正极腔10内放有正极电解液；所述氧气传输管道7穿入所述正极壳体6侧壁与所述氧气腔9连通，所述气体传输管道7与氧气瓶连接，通过气体传输管道7向氧气腔9内传输氧气。

上述可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具制备过程，包括如下步骤：

(1)在手套箱内进行组装；

(2)负极模块包括锂片、玻璃纤维膜和负极电解液；将锂片放置于负极腔11底部，将玻璃纤维膜放置于锂片上，向玻璃纤维膜滴加负极电解液；负极电解液为LiTFSI-TEGDME；

(3)在正极腔10下端放置固体电解质膜,并使用环氧树脂进行密封；

(4)向正极腔10内滴加正极电解液，正极电解液为LiOH(1mol/L)；

(5)将无纺布隔膜放置在所述氧气腔9的底壁上，将正极片放置在所述无纺布隔膜上；

(6)将正极壳体6与负极壳体5通过螺栓2连接，正极壳体6与负极壳体5之间放置密封垫圈；

(7)将预紧弹簧8放置在正极片上；将气体压力表1通过预紧螺纹螺接在正极壳体6上，气体压力表1与正极壳体6之间设有密封圈12；

(8)将氧气传输管道7与氧气瓶连接,通过气体传输管道7向氧气腔9内传输氧气；气体压力表1监测氧气腔9的气压。

将组装好的双电解质锂空气电池，进行恒流定容充放电测试，保护电压为1.5～5V、电池充放电测试的电流密度均为0.1mA/cm2、限制往反容量为100mAh/g。图3为分别在氧气和空气中首圈恒流定容充放电测试，可以看出在纯氧中工作的双点解质锂空气电池，具有较小的过电势且放电平台稳定，说明在纯氧中工作的双点解质锂空气电池具有较好的电化学性能。

Claims (10)

1.一种可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具，其特征在于，包括正极壳体、负极壳体、气体压力表、正极片、预紧弹簧传输管道，所述正极壳体中心上部为氧气腔、下部为正极腔，所述负极壳体顶部设有负极腔，所述正极壳体固定设置在所述负极壳体上方；所述氧气腔的上部内壁设有预紧螺纹，所述气体压力表通过预紧螺纹螺接在所述正极壳体上，所述正极片放置在所述氧气腔的底壁上，预紧弹簧设置在所述气体压力表与所述正极片之间；所述氧气传输管道穿入所述正极壳体侧壁与所述氧气腔连通。

2.根据权利要求1所述的可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具，其特征在于，所述正极壳体侧部设有正极集流体，所述负极壳体侧部设有负极集流体；所述正极壳体、负极壳体、正极集流体和负极集流体的材料均采用不锈钢。

3.根据权利要求1所述的可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具，其特征在于，所述正极片下方设有无纺布隔膜；所述正极片材料为碳纸；所述无纺布隔膜的材料为聚丙烯。

4.根据权利要求3所述的可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具，其特征在于，所述氧气腔与正极腔连通，所述氧气腔的内径大于所述正极腔的内径，所述氧气腔的底壁为圆环形；所述无纺布隔膜放置在所述氧气腔的底壁上，所述正极片放置在所述无纺布隔膜上，预紧弹簧将所述正极片及所述无纺布隔膜压紧在所述氧气腔的底壁上。

5.根据权利要求1所述的可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具，其特征在于，所述正极壳体与负极壳体通过螺栓固定连接。

6.根据权利要求1所述的可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具，其特征在于，所述正极壳体与负极壳体之间设有密封垫圈，所述气体压力表与所述正极壳体之间设有密封圈。

7.根据权利要求1所述的可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具，其特征在于，所述正极腔下端设有固体电解质膜，所述固体电解质膜材料为导电陶瓷。

8.根据权利要求1所述的可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具，其特征在于，所述正极腔内放有正极电解液。

9.根据权利要求1所述的可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具，其特征在于，所述负极腔内设有负极模块。

10.根据权利要求1所述的可实现双电解质锂空气电池在纯氧中工作的模具，其特征在于，所述氧气传输管道与氧气瓶连接。