CN86107892A - 表面活性剂驱油体系 - Google Patents

Abstract

一种具有多个串联连接电池的金属/空气电池组，包括一个存储液体电解质的容器，和一个支承多个面向一个公共空气小室的空气阴极和分别与空气小室外的阴极并置的同样多个阳极的不导电框架。框架可拆卸、插在容器中，当插入时，框架与容器壁连接，以便把容器分隔成多个独立的，基本上电气绝缘的电解质存储区，每个存储区包含一个阳极—阴极对。各阳极可以具有垂直槽，以便于电化学反应生成物从阳极—阴极间隙中排出。

Description

本发明涉及金属/空气电池组的结构及其应用。

金属/空气电池组借助于活性金属阳极通过电池内适当的电介质对空气阴极的电化学耦合而产生电力。正如在本技术领域众所周知的，空气阴极是一种特有的薄片状部件，具有分别暴露在大气中和电池的含水电介质中的相对的两表面，在电池工作期间，大气中的氧便溶介于电介质中，而使阳极的金属氧化，向连接在阳极和阴极之间的外部电路提供可用的电流。空气阴极必须可透过空气而基本上又是疏水性的（以使含水电介质不致通过其渗漏），而且必须装有一个导电元件，用于连接外部电路，例如，在当今的实际商品中，空气阴极通常是由活性炭（加有或不加促进溶介的催化剂）构成的，该活性炭含有磨细的疏水性聚合材料，并装有作为导电元件的金属筛网。现已使用了或正打算使用各种各样的阳极金属，在这类金属中，铝合金和镁合金被认为在实际应用中具有特殊的优点，因为它们成本低，重量轻，并能在采用中性电介质诸如海水或其它含水盐溶液的金属/空气电池组中用作阳极。因此，作为更加具体的例子，一个示意性的铝/空气电池包括一个含有水和盐的电介质本体，一个片状空气阴极，其一个表面暴露在电介质中，另一个表面暴露在空气中，以及一个铝合金阳极元件（例如一块平板），该阳极面对着暴露在电介质中的阴极表面，并相隔一定距离地浸在电介质中。这种电池的放电反应可以写成：

当进行该反应时，在阳极和阴极之间的空间内产生大量的氢氧化铝反应生成物（起初具有胶体样粘稠性），最终影响了电池的工作，这就需要定期进行清理并更换电介质。当基本的阳极金属在电池反应中被耗尽时，电池的再充电是通过补充铝阳极来机械地实现的。

金属/空气电池组只要它们不被电介质激活实际上具有无限的自存放寿命，因此非常适合于作为备用或应急电源使用。例如，一种急灯或信号灯可用诸如铝/空气电池这样的金属/空气电池来构造。而且独立的电介质容器可与电池一起贮存，或在其打算使用的场合内能容易获得。当出现需要使用应急灯的情况时，用户只要激活金属/空气电池（通过把电极浸入电介质质中）就能提供有用的灯了。

任何一个用户都能懂得，带有无限贮存寿命电池的信号灯比用一般干电池作电源的信号灯要可靠得多，因为后者的电池随着自存期延长而性能趋于变坏。在应急时拿来一个以干电池为电源的信号灯，只会发现电池组的放电情况已经变坏了。这是一种许多人都经历过的挫折。用金属/空气电池电源的信号灯就避免了这类问题。因为直到电池被灌以电介质之前，电池是不会消耗的。

诸如镁或铝空气电池这类单个金属/空气电池的电压等于或小于信号灯或其它使用所需的电压，对于这种情况以及其它场合，可以把多个电池串联连接（一般是两个），多个电池的金属/空气电池组所希望的特性包括结构简单和紧凑，对不熟练的用户要容易激活（使电极与电介质接触），并能避免电流流过不同电池单体的相同极性电极间的电介质。

对应急场合下由金属/空气电池供电的信号灯的要求是在WataKabe所著，发表在“太阳电池”第Ⅱ卷（由美国克利夫兰市的JEC出版公司于1979年出版）的“镁空气海水原电池组”中提出的。文章中公布了一种带有一对串联连接的“外流式”（inside-out）结构的电池的“永久性手电筒”，即，在一对隔开的镁阳极之间插入有一对阴极，并且相互间形成一个公共的空气空间。每个阳极-阴极对被独立的电介质空间（在外壳范围内）所包围，以防止电介质在电池组之间分流或使这种分流减至最小。正如本领域的技术人员能理介的那样，由于一对串联的金属/空气电池组的阳极处于不同的电池，通过电介质存在于各电池组阳极之间的电流通路，将引起不希望的电流分流，从而大大地降低电池的效率。

上面引证过的出版物，企图把所述的器件装在救生衣内应用于海上，以使电池基本上浸在海水中漂浮，海水进入在外壳上形成的入口中，对于每个电池来说，海水是分别地进入到两个电介质空间的。这些入口相隔得甚远，以减少电介质通过周围海水的分流。这种电池使用海水来作为电池组的含盐电介质，并把这种电介质分隔在两个单独的容器（每个电池一个）中，这样，当要激活所述的电池时，只需把信号灯插入海水中即可。

在陆地上，要利用根据上述公布的电池结构时，就需要在每个电池入口中注入含盐电介质。正如人们所知，特别是在黑暗的地方，要把电介质注入到单独的入口是非常困难的。对于陆上应用来说，需要有一种能容易地把电介质注入到电池中去的方法。此外，上述公布的装置显然是只为在海上应急时使用而设计的;对于在陆上应用的常规用户来说，诸如在电源故障的应急情况或在非常恶劣的天气时，就希望有一种电池，这种电池能通过注入电介质来重复地激活，也能通过从电池中移去电介质而重复“去活化”，并清除在电池中形成的反应生成物，而不致妨害两个电池的独立容器。

而且，人们还希望延缓反应生成物在诸如铝/空气电池组这类金属/空气电池或电池组的阳极-阴极间隙中的堆积过程，从而延长电池的或电池组在两次清理之间的有效使用周期。关于这一点，到目前为止，已经提出了采用比较宽的阳极-阴极间隙来防止更换的电介质绕着间隙的边缘（通常是平行于电极的表面）流动;但是，随着阳极-阴极间的距离增加，而电池的效率降低。在电池组和燃料电池手册（Mcgraw-Hill，1984）p.30-11中提出的另一建议是采用碱性电介质而不用中性含盐电介质来防止形成氢氧化物胶状体，但是碱性电介质（同含盐电介质比较而言）从方便，成本和使用的安全性等观点来考虑是不利的。

概括地说，本发明企图提供的金属空气电池组设备，包括由一个单个连续槽限定的箱体，用于容纳电介质;多个空气阴极，每个阴极具有第一和第二两个相对的表面;一个不导电的框架，相互电气绝缘地承载各阴极;以及由阴极第一表面限定的，向周围大气开口而不能透过液体的空气小室，框架可拆卸地插入在槽中，以使阴极的第二表面暴露于电介质中;多个金属阳极（每个阴极一个），浸入在槽中的电介质中，这些阳极相对于阴极的第二表面有一定间隔地并列设置，以此构成多个阳极-阴极对，每个电极对通过电介质达到电气耦合;把每个阳极-阴极对彼此串联连接并连到外部负载的电路装置;用于连接框架与容器的不导电装置，以便当框架插入到槽中时，把槽分隔成多个独立的并基本上电气绝缘的电介质存贮区，每个存贮区包括并置其内的一个阳极和一个阴极第二表面，以便阻挡流过电介质的阳极到阳极的电流。

采用这种元件的装置，电池的活化是通过下述过程来实现的：先从容器中取出框架，把单个的槽注以适量的含盐溶液或其它含水电介质，然后把框架插入到容器中，以便使阳极和阴极的第二表面与电介质接触，电介质基本上充满了分别同时并置的阴极第二表面和阳极之间的空间或说间隙。由于当框架从容器中取出而剩下电介质的单个连续槽时，再进行电池的清理，即除去积聚的电介质反应生成物同样是很方便的。

在这种组装电池中，连接装置有效地把电介质分成独立的电气绝缘区或称为子槽（每个阳极-阴极对或单电池有一个子槽），以阻止电流流过阳极之间的电介质。这种基本上防止阳极-阴极之间分流的方法至少基本上消除了当这种分流呈显著程度时所造成的对电池效率的损害。连接装置不必提供相邻区域间的液体密封;框架-容器的结合至少大大地压缩了使阳极之间流过电流的任何电介质通道的截面区，这种通道电阻的增加，足以使通过那里的分流作用减至最小。这样，本发明提供单个电介质小室或槽以及把两个（或几个）电池串联成电池组的优点在于不因阳极至阳极的分路而降低了效率。

较为有利和最好的结构是，阳极由可插入到槽中的框架（空气小室的外面）支承，以使阳极，阴极和框架一起构成一个单体-易于控制的结构单元。

在某些实施例中，连接装置可以包括一个凸出于框架的不导电肋片，以便当框架被插入槽中时，使其与另一部件（容器或框架）连接。当这两个部件中（容器或框架）的一个装有这种肋片时（例如整体地形成于其上），另一个（容器或框架）则可以形成一个可容纳肋片的槽。连接装置可以附加或者包括一个不导电的垫片，由框架和容器中的一个支承，用于当框架插入到槽中时与另一部件相连接。在目前的最佳结构中，连接装置由使阴极相互电气绝缘并同时可与容器连接的框架部分构成，以便当框架被插入到槽中时，把槽分隔成前面提到的多个独立的，并基本上电气绝缘的电介质存贮区。这些框架部分可简单地加工成可具有曲（或平的）表面对表面接触的邻接容器侧壁和底壁的尺寸，或可带有诸如肋片或垫片这样的凸出结构，以便与容器壁连接或插入到容器壁上加工成的槽中。当然，在任何情况下，连接装置（由框架和/或容器支承）要在相邻电介质存贮区之间整个边界范围（即，至少等于存贮区充满电介质的液面）的边缘上提供基本上连续的框架-容器连接。

作为本发明的另一个特点，在实施例中，阴极表面一般是垂直地延伸的，框架包括接近空气小室底部的一部分，不导电的，液体不能透过的隔板装置可以配置在空气小室中，并从靠近底部的框架部分向上凸出，用以防止阴极至阴极电流流过任何可能进入并积聚在空气小室底部的液体。

根据本发明，每个阳极可以是金属平板，其相对的主表面基本垂直排列，以暴露于前面所述的一个存贮区的电介质中，每个阳极的一个主表面被置于与一个阴极的第二表面有一定间距的并置位置，从而在它们之间确定了一个用来容纳电介质的阳极-阴极间隙，每个阳极板可以加工有多个垂直的细长槽，这些槽从接近于但低于贯穿板的两个主表面的阳极-阴极间隙顶部的位置向下延伸，以便当阳极-阴极间隙充满电介质时，使其内形成的电介质反应生成物从间隙流至间隙外部区域的某个区。

开了这些槽，增强了每个电池的阳极-阴极间隙与间隙外（经扩大的反应生成物收集区）大量电介质的流通，从而增加了有用的电池循环寿命（即两次清洗之间的时间）而又具有较小的阳极-阴极间隙（因此有利于效率）。槽的特殊（垂直细长的）形状加速了反应生成物从阳极-阴极间隙到经扩大了的收集区的流通。

本发明电池组的一个特别有用的用途是装备一种电灯，这种电灯具有一个可用一般电池组供电的灯泡作为外部电路的负载，例如，安装在由容器和框架组装成的外壳上。本发明另一特点在于一个作为安装在框架上的灯的专用开关组件。

本发明进一步的特点和优点将从下面结合附图的详细说明中得到了介。

图1是以特例形式体现包括在应急灯中的本发明电池组的透视图;

图2是这种电池组的分介图;

图3是一个不完全的侧视图，表示了包括在图1和2的电池组中的阳极-阴极-框架结构的局部截面;

图4是沿图2中的3-3线截取的，并包括有电介质容器的，由图1和2所示电池组的截面图;

图5是图3结构的部分透视图，详细示出了阳极的一种最佳方式。

图6是沿图1中的6-6线截取的，包括在图1和2的灯中的电接点开关详细的局部截面图，该开关用来闭合灯泡和电池组之间的电路;

图7是同一开关在断开状态的详细视图。

附图举例说明了一个有代表性的实施例，以及在二个电池的应急灯10中使用根据本发明教导制成的电池组的情况。参照图1和2，灯10有一个金属/空气电池组12（诸如铝/空气电池组），该电池组包括一个容器14用来盛装诸如含水盐（Nacl）溶液之类电介质溶液的槽，一个阳极-阴极组件16简便地固定在底板18上，该底板被可拆卸地安装在容器14的顶上。底板18具有通气孔20，用于使空气流通到阳极/阴极组件（正如将在下面讨论的那样）。灯部件22借助结构上提供的电气开关24（图6和7）也被固定在底板18和电池组12上。电气开关24使电池组和灯之间能作有选择的通-断连接。

容器14是一个整体的不导电体（例如，模压塑料件），具有一个限定下面闭合上面开口的圆筒形容积的内壁，该内壁构成一个用来存贮溶液电介质的单一连续的槽。底板18坐落在容器上部边缘上，以闭合该槽的顶部开口。阳极-阴极组件16固定并悬挂在底板18上，以便当底板18坐落到容器边缘上时（如图1所示的位置），阳极-阴极部件向下凸出到槽中，以使部件上的阳极和阴极与容器中所盛的电介质相接触。

现在参照图3，阳极-阴极部件16包括一个不导电的框架26。在最佳实施例所示的两个单体结构中，框架26具有一对空气阴极C，C相对地相互间隔一定距离地固定其上。可以利用对本技术领域的专业人员所知的任何适合的空气阴极。框架与阴极C，C结合形成一个液体不能透过的空气小室30，以防止电介液进入到小室中。空气小室30通过通气孔20与周围大气连通。最好要避免电介液进入空气小室，因为如果在其中存在电介质可能引起阴极之间短路。需要时作为一种附加的安全装置，一块不导电的隔板32可以安置在空气小室中，以防止任何液体从所提供的阴极之间的电流通道进入空气小室。隔板32可以做成任何希望的高度，但是，其最佳高度大约在阴极高度的四分之一和二分之一之间。

多个凸缘34从框架26上凸出，用于在其上附装金属阳极A，A。虽然在电池组中可以使用独立的装置来安装这些阳极，但在组件16中的阳极包体是由凸缘34支撑的，以使阳极和阴极简便地彼此永久定位，统一组合成阳极-阴极组件，用完时可由用户很容易地再更换一个。

尤其是，在所图示的电池中，两个阴极C的每一个是一种矩形片状的常规空气阴极28，该阴极具有两个相对的平的主表面，由中间压有导电金属网28a（图3）的两个活性炭-疏水性聚合物扁平层构成。框架26是一个单一整体的模压塑料件，包括有安装在底板18上的水平顶部;两个垂直侧边部分，相对着间隔地垂挂在顶部;在侧边部分两下端之间水平延伸的底部;以及前面提到的凸缘34。每个空气阴极由其顶端的边缘固定到框架的顶部来安装在框架上，阴极的两个垂直侧边分别固定到框架的两个侧边部分，其下部边缘固定在框架的底部，以这样的方法，在阴极和围绕整个阴极边缘的框架之间提供一种连续的液体不能透过的连接。

这样安装的两个阴极，使其主表面相互平行地垂直对置，即每个阴极的一个主表面向着另一个阴极的主表面，并通过框架的侧边和底部相隔开，后者提到的这两个阴极表面和框架侧边和底部一起共同确定了液体不能透过的空气小室30，并暴露于其内的空气中。当把组件16浸入其内时，两个阴极背着空气小室的相对主表面容易与容器14中的电介质接触。由于阴极基本疏水的特性，在浸泡期间，含水电介质不能透过阴极而进入空气小室。

每个金属阳极A是一块具有相对平行主表面的扁平铝合金板36。在所述的电池组中装有两块这样的阳极（每个阴极一块）。每个阳极被置于组件16上，并由不导电的凸缘34夹持，使其主表面垂直定位，以使阳极的一个主表面间隔，平行地面向暴露在电介质中的阴极的一个主表面。这样，组件16就包括了两个阳极阴极对即单体，每个单体包括一个阳极和一个阴极，同时由平行，相对的主表面在它们之间确定一个阳极-阴极间隙G。

正如将会理解的那样，电池的效率是与间隙的宽度成反比的，因此，总是希望把间隙减到最小，然而，间隙也不能太小，以致由于电化学反应生成物在那里的累积而导致过早地阻塞。在一个铝/空气-含盐电介质的电池组中，反应生成物是氢氧化铝，该氢氧化铝在开始时以胶体状大量形成。为了延缓反应生成物在电池间隙G中的累积，在阳极36上可以构成一个或一个以上的阳极缝隙38，以允许电介质通过，并使反应生成物穿过阳极。电介质也可以绕着阳极的外缘流动，以此保证反应生成物通过许多不同的流通通道的迁移。这样，反应生成物能以一种更有效的方式被迁离电池间隙G的阴极区，并使新鲜的电介质能代替反应生成物以确保连续地产生电能。

正如图5所示，根据本发明，特别优越之处是在每个阳极上形成如多个平行垂直的细长槽这样的缝隙38。这种结构和排列的缝隙对促进反应生成物从中流出是特别有效的，并能使足够的电介质流入并通过阳极-阴极间隙，以延缓反应生成物在其内的聚积。特别是当使用这种带垂直细长槽的阳极时，电池的间隙可以在大约1/16和1英寸范围之间（较佳间隙在大约1/16和3/8英寸之间，最佳间隙范围是在大约1/8和约1/4英寸之间），而不会因电化学反应生成物在电池间隙中的聚积使电池的有用工作时间（两次清除之间的时间）过分缩短。

本发明特别重要的特点和优点在于多个电池公用一个电介质容器这样的构造，该容器带有一个公用的电介质槽，可容易地一次注入工作的电介质，也便于电池组使用过后的清理。规格化的阳极-阴极组件16的简便结构使其直接能以滑动方式插入到电介质容器中，并在使用后也易于从中滑出。这种具有统一规格的阳极和阴极组件16的结构，当阳极耗尽时，也可局部地更换该组件;如果需要，整个阳极和阴极组件16可立即用另外的阴极与一组新的阳极来更换。

具体地说，为使多个电池可以使用一个公共的电介质容器而不会在不同的电池阳极间的电介质中流过显著的分流电流，本发明打算提供用于把容器与电极支承框架（当框架插入到容器中时），连接起来的装置，以便把电介质槽分隔成多个独立并基本上电气绝缘的电介质存贮区，（每个阳极-阴极对或电池一个存贮区）。正如在图3-5中最能清楚地见到的那样，在本发明的用图说明的实施例中，这种连接装置包括一个连续的刚性不导电的肋片40，该肋片是与框架整体形成的（例如，模压的），并围绕着空气小室30（在两个空气阴极中间）的整个侧边和底边从框架26的侧边和底部向外凸出，以便当框架26完全插入容器时，沿着整个肋片的长度与容器的内侧和底壁连续地连接。

肋片可简单地紧靠在平滑的容器壁42上，或者如图所示，在容器侧壁和底壁上可形成有连续的凹槽44，用于容纳沿肋片40整个长度的边缘。另外，或换一种方法，可把一块密封垫片装在框架或容器的内壁上以提供容器和框架之间的连接;可与肋片40和凹槽44一起使用的密封垫片的一种形状，如图4中的46所示，安装在由容器内表面限定的凹槽44中，以便当肋片被插入凹槽时与肋片的边缘连接。这种或其他形状的密封垫片也可用任何合适的方式来固定（根据具体情况，固定的容器或框架上），例如，用一种粘合剂。在另一个可采用的装置中，可在容器内侧和底壁上形成并凸出一块类似于肋片40的刚性肋片，以连接框架的表面或安装在框架表面上形成的凹槽中。另一个可采用的实施例提供了一种具有这种形状和尺寸的框架，以使其侧边和底部的外缘表面直接与容器14的内壁42连接，或提供任何其他把公共电介质容器隔离成不同的区域，以阻止电介质在阳极间分流的结构（例如，由框架支承的柔性叶片或垫圈）。

正如在图3的简图中所表示的那样，所示电池还包括电路装置48（由底板18支承），该装置把电池的两个阳极-阴极对相互串联连接，同时将其与由灯泡B表示的外部负载以及也包括在电路中的开关24连接。那就是说，一个阳极-阴极对或电池的阳极与另一阳极-阴极对或电池的阴极相连接，而灯泡B和开关24被串联连接在剩余阴极（即首先提到的电池的阴极）和阳极（另一个电池的阳极）之间。

这种举例说明的灯10可以与坐落在容器14上的底板18一起无限期地贮存一只要容器是空的（即，没有装电介质），电极或其他元件也不会有任何消耗。要使用时，从容器取出底极以及固定在底板上的阳极-阴极组件16;在由容器限定的单个槽中注入作为电介质的含水Nacl溶液至一个适当的液面;并把组件16插入到装置有电介质的槽中，一直到底板坐落在容器的边缘上。铝阳极36和面向外的空气阴极28的表面就这样被浸泡在电介质中，这些电介质即充入到两个阳极-阴极间隙G中，对每个电池的阳极和阴极起到电化学耦合作用。同时，面向空气小室30阴极28的表面仍旧暴露在通过常开的通气孔20进入小室30的大气的氧中。根据金属/空气电池已知的原理工作，电池组的两个单体现在就能产生电流了，当闭合开关24时，组合起来的电压足以点亮灯泡B。

在组装的电池组中，肋片40与容器14的壁42的接合把单一公共电介质槽分隔成两个独立的电介质存贮区49a和49b（图4），每区包含一个阳极（36）和一个面向该阳极的空气阴极。这两个区域49a和49b相互间基本上是电气绝缘的，因为即使沿着肋片边缘存在一些轻微的泄漏，肋片与壁的接合（在电介质所占的槽的容积中，与壁的接合基本上是连续围绕着两个区域之间的整个边界的）是如此大量地衰减流过两个区域之间电介质的电流，以致即使能出现流过电介质的阳极至阴极的分流也是很小的。这样，就防止了由这种分流引起的电池效率的降低。采用把肋片安装在凹槽中和/或密封垫片的构造有助于衰减或消除流过区域之间边界上的区域至区域的电流。

正如能从图4中可明显看到的那样，在每个区域49a或49b中，阳极-阴极间隙的外面有一个相对较大的电介质容积，背着阳极-阴极间隙的阳极主表面就暴露在这个外部容积中。因此，当电池工作时，在每个阳极上形成的细长槽38为反应生成物从阳极-阴极间隙排出至电介质的外部容积提供了通道，细长槽的形状和定向特别适于引导这种排放。即使出于电池效率的考虑而把间隙做得比较窄，也因而延缓了反应生成物在阳极-阴极间隙中的聚积。特别在窄间隙情况，一开始在接近暴露于电介质的阴极表面上形成的氢氧化物抑制了在间隙中形成胶状氢氧化铝反应生成物，并有助于延缓阳极和阴极间反应生成物的聚积。

当希望使电池不工作时，或必须对电池进行清洗时，把底板18连同附装组件16从容器14取出;倒空容器槽中的电介质，并象阳极-阴极组件一样洗涤。这些操作是很简便的，因为即使电池组有两个单体，但需要倒空和清洗的也只有一个槽。

本发明的其他特点体现在包括于所示灯具线路装置中的开关器件24。该开关24允许灯部件22上、下滑移去转换开关接点，当部件22上升到其背离底板18的最上面位置时，就建立了电气连接，当部件22向下移向底板18时就中断连接。

开关24包括部件22的灯座部分，该灯座支承灯泡B以及一对分别在其相对两侧表面上形成的不导电滑动凸块或凸缘54。一对电气接点56与灯泡B电气连接，分别穿过凸缘54并稍微凸出。该结构还包括一对与其整体形成的硬的有回弹力的定位槽不导电臂50，这对臂彼此隔开地从底板18向上伸出，在不受力时，它们彼此基本平行，并且槽的开口彼此相对，灯座就配置在它们之间，以使凸缘54分别连接在臂50的槽边所限定的部分;接点56分别凸入两臂的槽中，而灯座迫使两臂从其不受力时的 位置向两边岔开。在每臂的顶部有一个制动块51，用以限止凸缘的向上移动。

一对扁平的金属导电条52连接在电路48中，并分别延伸到臂50的槽中;每个槽的较低部分足够深，以使凸出在其中的接点56与延伸到里面的导体52保持脱离，而槽的上部足够浅，以允许接点56与导体连接，以致在灯座相对于两臂向上移动时，允许该臂有弹性地收紧，当凸缘到达两臂的上部时（图6），就接通了一个通过电池组和负载的电气回路，而在灯座作相对于两臂向下移动时，使两臂岔开，一旦凸缘到达两臂的下部时（图7），便断开电路。

也就是说，在灯部件22的灯座移动时，在任何垂直位置上可使灯座同时夹紧并保持在两臂50之间，这是因为它们是在弹性的，并由灯座使它们向外变形。导体52平放在两臂的槽的底部。凸缘54过盈地嵌入（interferingly    engage）和搭在脚的边缘或槽的侧边。在两臂52的下部，槽相对深些就妨碍了脚与凸缘之间的连接，正如图7所示，使接点56与导体保持脱离;但在两臂的上部，该槽是浅的，接点能与导体连接，而当灯座被移到两臂的这些上部时，两臂的弹性位移促使其向内，从而使导体与接点实现这种连接（如图6所示）。

虽然图示说明的灯以及它所包括的电池组是作为实施例及使用本发明的一个例子，但也可能有许多其它的实施例和应用。例如，虽然所述实施例所示的金属/空气电池组仅有两个电池单体，但根据本发明的电池组可以通过（例如）在框架26上附加两个以上空气阴极28来配置两个以上电池单体，这种电池的阴极可共用一个或一个以上公共空气小室;并为每个阴极提供一个相应的阳极;并使框架26成形为把容器14分隔成多个容纳各个阳极-阴极对的独立电池单体区。

此外，所述开有缝隙的阳极结构可用于任何类型的金属/空气电池中，由框架接合而把单个电介质容器分隔成独立电池区的这种特点，也可同时用于各种结构（包括阳极没有开孔）的阳极和空气阴极。开关24也可用于其它场合。

不用说，本发明并不限于上文具体提出的特点和实施例，在不脱离这些精神的情况下，也可能以其他方式实现。

Claims (15)

1、一种金属空气电池组，特征在于包括：

(a)由一个容器限定的单一连续槽，用于盛装液体电介质；

(b)多个空气阴极，每个阴极具有相对的第一和第二表面；

(c)一个不导电的框架，相互电气绝缘地支承各个阴极，并与阴极第一表面一起限定了一个向周围大气开口的液体不能透过的空气小室，框架可拆卸地可插入槽中，以使阴极的第二表面暴露于其内的电介质中；

(d)多个金属阳极，每个阴极对应一个，用于与阴极第二表面相隔并置地浸泡在槽内的电介质中，以构成多个阳极一阴极对，每对通过电介质实现电气耦合；

(e)电路装置，用以使所述阳极一阴极对相互串联，并与外部负载连接；和

(f)用于连接框架与容器的连接装置，当把框架插入到槽中时，就把槽分隔成多个独立的并基本上电气绝缘的电介质存贮区，每个区包含有一个阳极和与之并置的阴极第二表面，以便阻止流过电介质的阳极至阳极电流。

2、如权利要求1所要求的电池组，特征在于，其中所述连接装置包括使阴极相互电气绝缘并同时可与容器连接的所述框架部分，当框架插入到槽中时，将槽分隔成所述多个独立的并基本电气绝缘的电介质存贮区。

3、如权利要求1所要求的电池组，特征在于，其中所述阳极是由用来插入到所述槽中的所述空气小室外面的所述框架支承的。

4、如权利要求1所要求的电池组，特征在于，其中所述连接装置包括从所述框架和所述容器之一凸出的不导电肋片，当把框架插入槽中时，用以与所述框架和所述容器的另一个连接。

5、如权利要求4所要求的电池组，特征在于，其中所述的所述框架和所述容器的另一个被形成有一个用来容纳所述肋片的凹槽。

6、如权利要求1所要求的电池组，特征在于，其中所述连接装置包括一个由所述框架和所述容器之一支承的，并可与所述框架和所述容器的另一个连接的垫片。

7、如权利要求2所要求的电池组，特征在于，其中有两个所述空气阴极，分别具有相互相对间隔平行的平的垂直第一表面，排列在所述空气小室相对的两侧;其中还有两个所述阳极，由所述空气小室外面的所述框架支承，并分别与所述阴极第二表面相对间隔排列，其中所述框架部分包括一对分别位于空气小室相对两侧的垂直部分，它们相互连接并配置在两个阴极的侧边之间，以及一个与之连接的配置在两个阴极垂直部分和底边之间的底部。

8、如权利要求2所要求的电池组，特征在于，其中所述阴极表面通常垂直延伸，其中所述框架部分包括封闭所述空气小室底部的部分，还包括从空气小室中底部密闭的框架部分向上凸出的不导电的，液体不能透过的隔板装置，用以防止阴极至阴极电流流过任何可能进入并集中在空气小室底部的液体。

9、如权利要求1所要求的电池组，特征在于，其中每个所述阳极是具有相反的基本垂直主表面的金属板，两个主表面被安排成暴露在所述区域之一的电介质中，所述阳极主表面之一被置于与一个阴极第二表面间隔并置的位置，从而限定了一个用于容纳电介质的阳极-阴极间隙，在所述的板上形成有多个垂直细长金属槽，这些槽从接近但低于所述阳极-阴极间隙顶部的位置向下延伸，并穿过板的两个主表面，以便当间隙中充满电介质时，使其内形成的电介质反应生成物从间隙流到间隙外面的所述区域中。

10、如权利要求9所要求的电池组，特征在于，其中所述金属板是一种铝合金板。

11、如权利要求1所要求的电池组，特征在于，其中所述电路装置包括一个负载;支承所述负载并具有相对的不导电凸缘的灯座;一对连接到所述负载，并分别穿过所述凸缘并稍微向外凸出的电气接点;一对从所述框架向上延伸以便总是处在所述槽外面的刚性有回弹力的不导电臂，该臂带有定位槽，所述的两臂被间隔配置，在不受力时，它们相互基本平行，而槽的开口彼此相对，所述灯座就配置在它们之间，以使凸缘分别连接在两臂的槽边所限定的部分，接点分别投入到两臂的槽中，灯座对两臂加力，迫使其从不受力时的位置向两边岔开;一对金属导体分别延伸到两臂的槽中，并与阳极-阴极对连接;其中每个槽有一个足够深的较低部分，以使投入其内的接点与延伸到里面的导体保持脱离，以及一个足够浅的上部，以使投入其内的接点能与导体连接，以致在灯座相对于两臂向上移动时，允许两臂有弹性地收缩，当凸缘到达两臂的上部时，就接通一个通过阳极-阴极对和负载的电气回路，而在灯座相对于两臂作向下移动时，使两臂岔开，当凸缘到达两臂的较低部分时，使所述电路断开。

12、如权利要求1所要求的电池组，特征在于，其中所述容器和所述框架协同组成一个外壳，其中所述电路装置包括一个由安装在所述槽外面的所述外壳上的灯泡组成的负载。

13、一种金属/空气电池，特征在于包括：

（a）一个容器，以限定一个用作液体电介质的槽;

（b）一个具有相对垂直表面的空气阴极;

（c）固定所述阴极的装置，用于同时使所述表面之一暴露于空气中，以及使所述表面的另一个暴露于所述槽中的电介质中;

（d）一个由具有相对垂直主表面的金属板构成的金属阳极，以便浸渍在所述槽内的电介质中，一个板的主表面相对于所述的另一个阴极表面间隔并置定位，从而限定一个容纳电介质的阳极-阴极间隙，另一个板的主表面暴露在电介质中并面向着间隙外面的槽的区域;

（e）用于把所述阳极和阴极连接到一个外部负载的电路装置;及

（f）在所述板上形成有多个垂直的细长槽，这些槽从接近但低于阳极-阴极间隙顶部的位置向下延伸，并穿过板的两个主表面，以便当间隙中充入电介质时，使间隙中形成的电介质反应生成物排到槽的所述外部区域。

14、如权利要求13所要求的电池组，特征在于，其中所述金属板是一种铝合金板。

15、一种用于控制向负载供电的电气开关，其特征在于包括：

（a）一个支承所述负载并具有相对的不导电凸缘的灯座;

（b）一对连接到所述负载，分别穿过所述凸缘并稍微向外凸出的电气接点;

（c）一个固定部件，包括一块底板，一对从所述底板间隔地向上延伸的有定位槽的刚性弹性的不导电臂，当不受力时，它们相互基本平行，而槽的开口相互相对，所述灯座就配置它们之间，以使凸缘分别连接在两臂的槽边所限定的部分，接点分别投入到两臂的槽中，而灯座对两臂加力时，使它们从其不受力时的位置向两边岔开;

（d）一对连接到电源的金属导体，用于向所述负载供电，并分别延伸到两臂的槽中;

（e）每个槽有一个足够深的较低部分，使投入其的接点与延伸到里面的导体保持脱离，以及一个足够浅的上部，可使投入其内的接点能与导体连接，以致在灯座相对于两臂向上移动时，允许两臂有弹性地收缩，当凸缘到达两臂的上部时，就接通一个通过电源和负载的电气回路，在灯座相对于两臂向下移动时，使两臂岔开，当凸缘到达两臂的较低部分，便断开所述电路。

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