[發明專利]一種陽極快速插拔型金屬/空氣電池

有效

• 申請號: 201310694499.6
• 申請日: 2013-12-15
• 公開（公告）號: CN104716403B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 孫公權;劉敏;王二東
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M12/06
• 分類號: H01M12/06;H01M4/02;H01M4/64;H01M2/02;H01M2/04
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發明涉及金屬/空氣電池，具體地說是一種具有陽極快速插拔結構的鎂、鋁、鋅等為陽極的金屬/空氣電池。

背景技術

金屬/空氣電池是一種采用金屬（如鎂、鋁、鋅等）為陽極燃料，空氣中氧氣作為氧化劑，堿液或中性鹽水作為電解質溶液的電化學反應裝置。我國鎂、鋁、鋅等金屬儲量豐富、且價格低廉，因此金屬/空氣電池在我國通訊電源、野外應急電源、照明電源及儲備電源等可移動電源的諸多領域具有廣闊的應用前景。金屬/空氣電池具有能量密度高，安全性高，反應物和產物無污染，工作安靜隱蔽性好，金屬燃料儲存、運輸、攜帶安全方便且干態存儲時間長，只要不斷更換金屬陽極和電解液，電池可持續穩定供電等特點，以鎂/空氣電池為例，其理論能量密度高達3910Wh/kg。鎂/空氣電池電極反應和電池總反應分別為：

陽極電極反應：Mg+2OH^-→Mg(OH)₂+2e^-???-2.69V?????(1)

陰極電極反應：1/2O₂+H₂O+2e^-→2OH^-???+0.4V???????(2)

電池總反應：Mg+1/2O₂+H₂O→Mg(OH)2???+3.09??????(3)+3.09V(3)

由上式可知，鎂/空氣電池在反應過程中消耗金屬鎂、空氣中的氧氣和水，生成氫氧化鎂。反應一段時間后，金屬陽極逐漸消耗完全，需及時更換陽極從而使鎂/空氣電池繼續工作。然而，快速更換陽極的制約因素之一為導電體連接的快速實現；而傳統的電池內部插片式集流方式往往因電解液的腐蝕作用而增大電阻，集流效果不好而影響電池的放電性能。

發明內容

本發明針對現有金屬/空氣電池陽極更換繁瑣費時，為滿足野外應用時快速更換陽極等問題，提出一種陽極快速插拔型金屬/空氣電池。為實現上述目的，本發明采用以下具體方式來實現：

一種陽極快速插拔型金屬/空氣電池，包括一電池上蓋、一電池殼體、一片金屬陽極和兩片空氣陰極，其中兩片空氣陰極安置于電池殼體的兩相對側，金屬陽極與電池上蓋固定后垂直插入電池殼體中，且保持與空氣陰極相平行。

所述金屬陽極的與電池上蓋固定一側具有一第一集流柱和一第二集流柱；所述電池上蓋上具有一第一集流柱固定通孔、一第二集流柱固定通孔、一第一快速插接件公端子、一第二快速插接件公端子；所述電池殼體兩相對外側壁面固接有一第一快速插接件母端子和一第二快速插接件母端子；

所述第一和第二快速插接件公端子分別位于電池上蓋的兩個最遠端；所述第一和第二集流柱固定通孔用于固定所述陽極上的第一集流柱和第二集流柱；所述固定后的第一集流柱與所述第一快速插接件公端子、固定后的第二集流柱與所述第二快速插接件公端子分別通過一電導體相連；

所述固定有金屬陽極的電池上蓋與電池殼體扣合后，所述第一快速插接件公端子與第一快速插接件母端子相插接（并相導電）、第二快速接插件公端子與第二快速接插件母端子相插接（并相導電）。

所述電池殼體與電池上蓋通過卡扣、卡槽或螺栓結構機械密封連接。

所述第一和第二集流柱的材料為導電金屬、導電金屬合金、導電復合金屬、碳材料中的一種。

所述第一快速插接件公端子和母端子、第二快速插接件公端子和母端子的材料為導電金屬、導電金屬合金、導電復合金屬、碳材料中的一種。

所述連接第一集流柱與第一快速插接件公端子、第二集流柱與第二快速插接件公端子的電導體上表面覆蓋有絕緣密封材料。

所述電導體為導電金屬、導電金屬合金、導電復合金屬、碳材料中的一種。

所述導電金屬包括銀、銅、金、鋁、鎢、鋅、鎳、鐵、鉑、錫、鉛；所述導電金屬合金包括銀銅、鎘銅、鉻銅、鈹銅、鋁合金、鋁鎂硅、鋁鎂；所述導電復合金屬包括鋁包鋼、銅包鋼、銅包鋁、鎳包銀、不銹鋼復銅、銀包銅、鍍錫銅、鍍銀銅、鍍金銅。

所述絕緣密封材料包括絕緣漆、絕緣膠、絕緣紙、絕緣纖維制品、聚烯烴彈性體(POE)、聚苯乙烯（EVA）、軟聚氯乙烯（PVC）、橡膠。

與現有技術相比，本發明所述陽極快速插拔型金屬/空氣電池具有以下優點：

（1）金屬陽極與電池上蓋通過第一和第二集流柱及第一和第二集流柱固定孔固定連接，陽極更換過程方便快捷；

（2）陽極集流部件置于電池殼體外，且通過絕緣密封材料保護，防止爬鹽（堿）等腐現象的發生；