[發(fā)明專利]金屬－空氣電池的密封

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00811686.5
• 申請日: 2000-08-07
• 公開（公告）號: CN1370336A
• 公開（公告）日: 2002-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: M·P·胡爾;G·M·瑟勒
• 申請（專利權(quán)）人: 吉萊特公司
• 主分類號: H01M12/06
• 分類號: H01M12/06;H01M2/08
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 王杰

本發(fā)明一般涉及金屬空氣電化學(xué)電池。

電池一般用作電能源。電池包含負(fù)極，一般稱為陽極，和正極，一般稱為陰極。陽極含有可以被氧化的活性材料；陰極含有或消耗可以被還原的活性材料。陽極活性材料能還原陰極活性材料。為了防止陽極材料與陰極材料的直接反應(yīng)，陽極和陰極通過隔板彼此電隔離。

當(dāng)電池在設(shè)備(如蜂窩電話)中用作電能源時，使陽極與陰極之間電接觸，使得電子可以流過設(shè)備，并使各自的氧化和還原反應(yīng)發(fā)生，來提供電能。與陽極和陰極接觸的電解質(zhì)含有離子，這些離子流過電極之間的隔板，以保持整個電池在放電期間的電荷平衡。

在金屬空氣電化學(xué)電池中，陰極含有可以催化氧氣的還原反應(yīng)的物質(zhì)，該氧氣作為大氣的一種成分通過容器的一個或多個入口進入電池。氧化鋅或鋅酸鹽在陽極中形成。因此，電池內(nèi)總的電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致鋅金屬被氧化成鋅離子，并且來自空氣中的氧氣被還原成氫氧根離子。在這些化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時，電子從陽極轉(zhuǎn)移到陰極，為設(shè)備提供能源。

金屬-空氣電池在電池容器與陰極之間需要一個空氣室。因為陰極不與容器內(nèi)表面直接接觸，必須以某種其它方式建立這兩個部件之間的電接觸。

此外，因為容器必須有空氣進口，以便使空氣流動，所以不密封容器的側(cè)面。所以，為了防止電解質(zhì)漏出，必須密封容器的頂部和底部。密封金屬-空氣電池容器端部的許多方法包括使用多個部件，如杯(cup)、絕緣墊圈和環(huán)。

本發(fā)明的金屬-空氣電池特征是一種簡單設(shè)計。電池或蓄電池容器的一端或兩端用熱熔性材料密封。使用熱熔性材料使得較迅速的、便宜的制造方法成為可能，并且可以使用各種陰極形狀。

一方面，本發(fā)明特征是一種金屬-空氣電池，包括(a)有一個正極端和一個負(fù)極端的容器；(b)一端鄰接容器正極端，一端鄰接容器負(fù)極端的陰極；(c)陽極；(d)陰極和陽極之間的隔板；和(e)在鄰接容器正極端的陰極端部與容器正極端之間的密封。這種密封包括熱熔性材料。在一些實施方案中，該密封基本由熱熔性材料組成。在其它實施方案中，熱熔性材料是導(dǎo)電的。

另一方面，本發(fā)明特征是一種金屬-空氣電池，包括(a)有一個正極端和一個負(fù)極端的容器；(b)一端鄰接容器正極端，一端鄰接容器負(fù)極端的陰極；(c)陽極；(d)在陰極和陽極之間的隔板；和(e)在鄰接容器負(fù)極端的陰極端部與容器負(fù)極端之間的密封。這種密封包含熱熔性材料。在一些實施方案中，該密封主要由熱熔性材料組成。在其它實施方案中，熱熔性材料是導(dǎo)電的。

熱熔性材料一般在室溫下是固體，在較高溫度下，例如高于約60℃、80℃或100℃時是液體。在電池容器的正極端密封中使用熱熔性材料提供了幾個優(yōu)點。首先，它排除了用于密封許多金屬-空氣圓形電池的多個部件，如杯、密封墊圈和卷邊密封。第二，它為不規(guī)則形狀的陰極管提供緊密密封。該密封容納不規(guī)則性，例如，由于制造公差所產(chǎn)生的不規(guī)則性。該密封還容納帶有縫隙的陰極，其中在隔板與阻擋層重疊時陰極較厚。第三，如果使用導(dǎo)電熱熔性材料，該材料既形成密封，也提供在陰極集電體和電池容器之間電連接。

另一方面，本發(fā)明特征是一種制造金屬-空氣電池的方法，包括：(a)把熱熔性材料放入容器正極端；(b)把陰極把在容器中，同時把容器加熱到足以使熱熔性材料流動的溫度；和(c)把陰極壓入熱熔性材料中，在陰極的一端與容器正極端之間形成密封。該方法還包括使用熱熔性材料在容器的負(fù)極端形成密封。

仍另一個方面，本發(fā)明特征是一種制造金屬-空氣電池的方法，包括：(a)把熱熔性材料放在容器的負(fù)極端；(b)把陰極放在容器中，同時把容器加熱到足以使熱熔性材料流動的溫度；和(c)把陰極壓入熱熔性材料中，在陰極的一端與容器的負(fù)極端之間形成密封。

從本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案的描述和權(quán)利要求書中，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將是明顯的。

圖1-c是電池容器的透視圖。

圖2a和b是本發(fā)明的電池的截面圖。

圖3是本發(fā)明的電池的截面圖。

圖4是本發(fā)明的頂部密封的截面圖。

圖5a-e是頂部密封的截面圖。

參見圖1a，電池的容器2與一次堿性電池所用的容器類似。這種容器在一端有一個杯形突出4，稱為“尖頭(pip)”。

供選擇地，容器6在正極端可以有一個平面，如圖1b所示。平底的容器可以使制造方法更容易，例如，在焊接到容器底部時容易。這種容器還可以進行更多空間有效的設(shè)計—以前由于尖頭浪費的空氣空間(如圖1b的陰影區(qū)域所示)可以充滿活性材料。這些電池可以用于電池組等用途中。