一種金屬空氣電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明創(chuàng)造涉及化學(xué)電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬空氣電池。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，金屬空氣電池以活潑金屬為電池的陽(yáng)極活性材料，以空氣中的氧氣為電池的陰極活性材料，并多以堿性或中性水溶液為電解液。因此，所述金屬空氣電池在放電過程中會(huì)生成相應(yīng)的金屬氫氧化物；另外，所述金屬空氣電池不能長(zhǎng)時(shí)間存放電解液，只能在每次使用前向電池內(nèi)加入電解液以進(jìn)行反應(yīng)，而在加入電解液后該電池則必須一次性完全使用，使用不便，靈活度低。
[0003]所述金屬氫氧化物在電解液中以沉淀物的形式從金屬電極表面脫落，沉降至電池底部。相關(guān)技術(shù)中，通過定期更換電解液來清除沉淀物。大多數(shù)情況下，由于金屬空氣電池的陽(yáng)極和陰極之間的間隙較小，若氫氧化物不及時(shí)從電極表面脫落，而是繼續(xù)在電極表面生長(zhǎng)或者是產(chǎn)生的沉淀物粒過多而堆積在金屬陽(yáng)極和空氣陰極下面，則極容易造成電池內(nèi)部短路，影響電池對(duì)外供電。這使得金屬空氣電池的電解液需要及時(shí)更換、電池的維護(hù)成本變高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明創(chuàng)造的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足之處而提供一種金屬空氣電池，解決現(xiàn)有金屬空氣電池使用不便以及由于金屬電極表面的沉淀物清除不便導(dǎo)致的電解液需及時(shí)更換、電池的維護(hù)成本高的問題，并進(jìn)一步提高金屬空氣電池的氧化還原速率。
[0005]本發(fā)明創(chuàng)造的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]提供了一種金屬空氣電池，包括殼體、正極帽、負(fù)極帽、金屬陽(yáng)極、空氣陰極和電解液腔，所述金屬陽(yáng)極的上端固定于殼體的頂部并與所述正極帽直接連接，所述空氣陰極的上端固定于所述殼體的頂部并與負(fù)極帽直接相連，其特征在于:所述殼體內(nèi)設(shè)有中間開孔的隔板，所述隔板將所述電解液腔分為上電解液腔和下電解液腔，所述上電解液腔位于所述金屬陽(yáng)極和空氣陰極之間；所述金屬陽(yáng)極呈圓柱狀且下端與所述隔板的開孔相對(duì)；所述空氣陰極環(huán)繞所述金屬陽(yáng)極，其下端與所述隔板相連；所述空氣陰極的內(nèi)側(cè)連接有儲(chǔ)氧材料層，外側(cè)連接有氧選擇性膜；所述殼體的頂部設(shè)有與所述上電解液腔相通的灌注口，殼體的底部設(shè)有帶密封蓋的排液口，所述密封蓋的一端可拆卸地連接有金屬氧化物吸附條，所述金屬氧化物吸附條設(shè)于所述下電解液腔內(nèi)。
[0007]上述的金屬空氣電池中，所述殼體的上部側(cè)壁上均勻設(shè)置有多個(gè)氣孔，空氣通過氣孔進(jìn)入電池內(nèi)部參與陰極反應(yīng)。
[0008]上述的金屬空氣電池中，所述電解液腔填充有電解液，所述電解液包括二氟乙酸甲酯。
[0009]上述的金屬空氣電池中，所述金屬陽(yáng)極由從由金屬L1、AL、Fe組成的群中選出的一種構(gòu)成。
[0010]上述的金屬空氣電池中，所述儲(chǔ)氧材料層包括儲(chǔ)存氧的碳素材料和儲(chǔ)氧材料。
[0011]本發(fā)明創(chuàng)造的有益效果:
[0012]1、通過設(shè)置隔板，將電解液腔分隔成參與電極反應(yīng)的上電解液腔和儲(chǔ)存電解液及掉落的金屬氫氧化物沉淀的下電解液腔，從而增加了電解液的儲(chǔ)存量，提高了金屬空氣電池的穩(wěn)定性，縮短了電解液的更換周期，降低了金屬空氣電池的維護(hù)成本；
[0013]2、通過設(shè)置所述灌注口和排液口，易于及時(shí)更換電解液，便于金屬空氣電池的使用；
[0014]3、設(shè)置圓柱狀的金屬陽(yáng)極和內(nèi)側(cè)面與金屬陽(yáng)極外側(cè)相對(duì)應(yīng)的空氣陰極，一方面利于通過重力的作用促進(jìn)金屬陽(yáng)極表面產(chǎn)生的金屬氫氧化物沉淀的下落，另一方面通過往灌注口灌注電解液，沖刷所述金屬陽(yáng)極表面，進(jìn)一步清除金屬陽(yáng)極表面上的金屬氫氧化物沉淀；
[0015]4、所述密封蓋的一端可拆卸地連接有金屬氧化物吸附條，所述金屬氧化物吸附條用于吸附沉淀在下電解液腔的金屬氫氧化物，使得金屬氫氧化物的清除更徹底；
[0016]5、通過在空氣陰極的外側(cè)設(shè)置氧選擇性膜，有助于選擇性地從空氣中過濾出氧氣從而使金屬空氣電池的氧化還原反應(yīng)速率提高至原來的數(shù)倍。
[0017]本發(fā)明創(chuàng)造的。
【附圖說明】
[0018]利用附圖對(duì)發(fā)明創(chuàng)造作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的任何限制，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。
[0019]圖1是本發(fā)明創(chuàng)造一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中金屬空氣電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]附圖標(biāo)記:
[0021]1-殼體；2-金屬陽(yáng)極；3-空氣陰極；4-隔板；5-正極帽；6_負(fù)極帽；7_灌注口 ；8_排液口 ；9_金屬氧化物吸附條；10_儲(chǔ)氧材料層；11_氧選擇性膜；12_上電解液腔；13-下電解液腔；14_氣孔；15_密封蓋。
【具體實(shí)施方式】
[0022]結(jié)合以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造作進(jìn)一步描述。
[0023]參見圖1，本發(fā)明創(chuàng)造的金屬空氣電池，包括殼體1、正極帽5、負(fù)極帽6、金屬陽(yáng)極
2、空氣陰極3和電解液腔，所述金屬陽(yáng)極2的上端固定于殼體1的頂部并與所述正極帽5直接連接，所述空氣陰極3的上端固定于所述殼體1的頂部并與負(fù)極帽6直接相連。
[0024]所述殼體1內(nèi)設(shè)有中間開孔的隔板4，所述隔板4將所述電解液腔分為上電解液腔12和下電解液腔13，其中上電解液腔12和下電解液腔13之間通過隔板4中間的開孔相互連通。所述上電解液腔12位于所述金屬陽(yáng)極2和空氣陰極3之間，為金屬空氣電池的電極反應(yīng)場(chǎng)所。
[0025]所述金屬陽(yáng)極2呈圓柱狀且下端與所述隔板4的開孔相對(duì)；所述空氣陰極3環(huán)繞所述金屬陽(yáng)極2，其下端與所述隔板4相連；所述空氣陰極3的內(nèi)側(cè)連接有儲(chǔ)氧材料層10，外側(cè)連接有氧選擇性膜11，氧選擇性膜11有助于選擇性地從空氣中過濾出氧氣從而使金屬空氣電池的氧化還原反應(yīng)速率提高至原來的數(shù)倍。
[0026]所述殼體1的頂部設(shè)有與所述上電解液腔12相通的灌注口 7，用于添加電解液；所述殼體1的底部設(shè)有帶密封蓋15的排液口 8，用于排放廢電解液和放電過程產(chǎn)生的氫氧化物沉淀。所述電解液腔可通過灌注口 7填充電解液，其中所述下電解液腔13可以儲(chǔ)存大量的電解液和金屬氫氧化物沉淀。由于重力的作用，金屬陽(yáng)極2表面產(chǎn)生的金屬氫氧化物沉淀較容易地掉落到所述下電解液腔13，此外，通過灌注口 7往電解液腔灌注電解液時(shí)，可以沖刷金屬陽(yáng)極2的表面，促進(jìn)所述金屬氫氧化物的掉落。
[0027]進(jìn)一步地，所述密封蓋15的一端可拆卸地連接有金屬氧化物吸附條9，所述金屬氧化物吸附條9設(shè)于所述下電解液腔13內(nèi)。所述金屬氧化物吸附條9可吸附沉淀在下電解液腔13的金屬氫氧化物，拔出所述密封蓋15時(shí)，金屬氧化物吸附條9連同密封蓋15 —起被拔出。
[0028]進(jìn)一步地，所述電解液13包括二氟乙酸甲酯。
[0029]進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)氧材料層10包括儲(chǔ)存氧的碳素材料和儲(chǔ)氧材料。
[0030]進(jìn)一步地，所述殼體1的上部側(cè)壁上均勻設(shè)置有多個(gè)氣孔14，空氣通過氣孔14進(jìn)入電池內(nèi)部參與陰極反應(yīng)。
[0031]最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明創(chuàng)造技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種金屬空氣電池，包括殼體、正極帽、負(fù)極帽、金屬陽(yáng)極、空氣陰極和電解液腔，所述金屬陽(yáng)極的上端固定于殼體的頂部并與所述正極帽直接連接，所述空氣陰極的上端固定于所述殼體的頂部并與負(fù)極帽直接相連，其特征在于:所述殼體內(nèi)設(shè)有中間開孔的隔板，所述隔板將所述電解液腔分為上電解液腔和下電解液腔，所述上電解液腔位于所述金屬陽(yáng)極和空氣陰極之間；所述金屬陽(yáng)極呈圓柱狀且下端與所述隔板的開孔相對(duì)；所述空氣陰極環(huán)繞所述金屬陽(yáng)極，其下端與所述隔板相連；所述空氣陰極的內(nèi)側(cè)連接有儲(chǔ)氧材料層，外側(cè)連接有氧選擇性膜；所述殼體的頂部設(shè)有與所述上電解液腔相通的灌注口，殼體的底部設(shè)有帶密封蓋的排液口，所述密封蓋的一端連接有金屬氧化物吸附條，所述金屬氧化物吸附條設(shè)于所述下電解液腔內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬空氣電池，其特征在于:所述電解液腔填充有電解液，所述電解液包括二氟乙酸甲酯。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬空氣電池，其特征在于:所述金屬陽(yáng)極由從由金屬L1、AL、Fe組成的群中選出的一種構(gòu)成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬空氣電池，其特征在于:所述儲(chǔ)氧材料層包括儲(chǔ)存氧的碳素材料和儲(chǔ)氧材料。
【專利摘要】本發(fā)明創(chuàng)造涉及化學(xué)電池燃料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬空氣電池。所述金屬空氣電池包括殼體、金屬陽(yáng)極、空氣陰極和電解液腔，其中殼體內(nèi)設(shè)有中間開孔的隔板，所述隔板將電解液腔分為上電解液腔和下電解液腔，所述上電解液腔位于金屬陽(yáng)極和空氣陰極之間；所述金屬陽(yáng)極呈圓柱狀且下端與隔板的開孔相對(duì)；所述空氣陰極環(huán)繞金屬陽(yáng)極，其下端與所述隔板相連，其外側(cè)連接有氧選擇性膜；所述殼體的頂部設(shè)有與上電解液腔相通的灌注口，底部設(shè)有帶密封蓋的排液口，密封蓋的一端連接有金屬氧化物吸附條。本發(fā)明創(chuàng)造的陽(yáng)極表面沉淀易于清除，電解液易于更換，使用便利，維護(hù)周期短，且氧化還原速率較高。
【IPC分類】H01M12/06, H01M2/36
【公開號(hào)】CN105428754
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510762794
【發(fā)明人】許唐云, 褚燕, 李莉華, 楊林青, 齊曉曼, 瞿海妮, 張鵬飛, 肖其師, 趙三珊, 徐曉偉, 王琛, 吳畏
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)上海市電力公司
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年11月10日