一種金屬/空氣電池陽極保護(hù)結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬/空氣電池，具體的說是金屬/空氣電池中金屬陽極的保護(hù)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬/空氣電池是一種采用金屬鎂、鋁、鋅作為陽極燃料，空氣中氧氣作為氧化齊U，堿液或鹽溶液作為電解質(zhì)溶液的電化學(xué)反應(yīng)裝置。我國金屬鎂、鋁、鋅儲量豐富、且價格低廉，因此金屬/空氣電池在我國通訊電源、野外應(yīng)急電源、照明電源及儲備電源等可移動電源的諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。金屬/空氣電池具有能量密度高、安全性高、反應(yīng)物和產(chǎn)物無污染、工作安靜隱蔽性好、金屬燃料儲存、運(yùn)輸、攜帶安全方便且干態(tài)存儲性好等特點(diǎn)。
[0003]以鋅/空氣電池為例，其理論能量密度高達(dá)1350Wh/kg。鋅/空氣電池電極反應(yīng)和電池總反應(yīng)分別為:
[0004]陽極反應(yīng):Zn+20F— Zn0+H20+2e二1.25V (I)
[0005]陰極反應(yīng):l/202+H20+2e-— 20F+0.40IV (2)
[0006]電池總反應(yīng):Zn+l/202— Ζη0+1.65V (3)
[0007]由上式可知，鋅/空氣電池在反應(yīng)過程中消耗金屬鋅、空氣中的氧氣、生成氧化鋅。早期的鋅/空氣電池多采用鋅板作為陽極材料，但鋅板電極的比表面積小，易鈍化，放電電流密度受到限制。為提高鋅的利用率和放電電流密度，目前鋅/空氣電池多采用鋅粉制備成鋅膏陽極。
[0008]鋅膏陽極通常由干態(tài)鋅粉或混合有粘結(jié)劑的鋅粉壓制而成，為保證鋅的利用率，鋅膏陽極通常需保持較高的孔隙率(30%-80%)。因此，鋅膏陽極的機(jī)械強(qiáng)度通常不高，在劇烈沖擊、振動等環(huán)境條件下易發(fā)生鋅粉掉渣、脫落等現(xiàn)象，鋅陽極的放電性能隨之降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明針對現(xiàn)有金屬/空氣電池陽極機(jī)械性能不好，易掉渣、脫落等問題，提出一種提高金屬陽極抗沖擊、防振動的保護(hù)結(jié)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下方案來實(shí)現(xiàn):
[0010]一種金屬/空氣電池陽極保護(hù)結(jié)構(gòu)，包括陽極框架、彈性網(wǎng)和緩沖隔膜層；陽極框架為環(huán)形結(jié)構(gòu)，金屬陽極固定于環(huán)形陽極框架中空部位；所述陽極框架用于支撐金屬陽極；于所述陽極框架和金屬陽極外部包裹有彈性網(wǎng)；于所述彈性網(wǎng)外部設(shè)置有緩沖隔膜層；或，陽極框架為由二根支撐桿構(gòu)成，金屬陽極固定于二根支撐桿之間，于兩個支撐桿間設(shè)有固定桿，固定桿的二端分別與支撐桿相連接；所述二根支撐桿用于支撐金屬陽極；于所述金屬陽極外部包裹有彈性網(wǎng)；于所述彈性網(wǎng)外部設(shè)置有緩沖隔膜層。
[0011]所述陽極框架的材料為金屬材料、塑料材料或碳材料中的一種。
[0012]所述彈性網(wǎng)的材料為尼龍、滌綸或玻璃纖維中的一種。
[0013]所述緩沖隔膜的材料為聚丙烯、聚乙烯、親水聚四氟乙烯中的一種。
[0014]所述緩沖隔膜層為波紋狀或圓筒狀或曲折狀立體結(jié)構(gòu)。
[0015]1.所述彈性網(wǎng)與緩沖隔膜層的厚度比為1:1:1:2，彈性網(wǎng)厚度應(yīng)為0.0lmm-Q.25mm,緩沖隔膜層厚度為 0.0lmm-Q.5mm。
[0016]所述彈性網(wǎng)與緩沖隔膜層的厚度之和占陰陽極極間距的50%_95%。
[0017]本發(fā)明所述金屬/空氣電池金屬陽極保護(hù)結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0018](I)彈性網(wǎng)結(jié)構(gòu)有助于降低鋅膏陽極放電過程中的膨脹形變，降低金屬陽極更換難度；
[0019](2)綜合采用彈性網(wǎng)和立體緩沖隔膜的方法可以有效提高現(xiàn)有鋅膏陽極的抗沖擊、防振動性能；
[0020](3)鋅/空氣電池采用該保護(hù)結(jié)構(gòu)后，鋅膏陽極放電性能不受影響。
【附圖說明】
[0021]圖1為鋅膏陽極保護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為鋅膏陽極固定架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為陽極框架為支撐桿時，包裹有彈性網(wǎng)和緩沖隔膜的鋅膏陽極斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中，1.鋅膏陽極更換提手；2.固定架；3.鋅膏陽極；4.彈性網(wǎng)；5.緩沖隔膜。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種金屬/空氣電池陽極保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括陽極框架、彈性網(wǎng)和緩沖隔膜層； 陽極框架為環(huán)形結(jié)構(gòu)，金屬陽極固定于環(huán)形陽極框架中空部位；所述陽極框架用于支撐金屬陽極；于所述陽極框架和金屬陽極外部包裹有彈性網(wǎng)；于所述彈性網(wǎng)外部設(shè)置有緩沖隔膜層； 或，陽極框架為由二根支撐桿構(gòu)成，金屬陽極固定于二根支撐桿之間；所述二根支撐桿用于支撐金屬陽極；于所述金屬陽極外部包裹有彈性網(wǎng)；于所述彈性網(wǎng)外部設(shè)置有緩沖隔膜層。
2.如權(quán)利要求1所述金屬/空氣電池陽極保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述陽極框架的材料為金屬材料、塑料材料或碳材料中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述金屬/空氣電池陽極保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述彈性網(wǎng)的材料為尼龍、滌綸或玻璃纖維中的一種。
4.如權(quán)利要求1所述金屬/空氣電池陽極保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述緩沖隔膜的材料為聚丙烯、聚乙烯、親水聚四氟乙烯中的一種。
5.如權(quán)利要求1所述金屬/空氣電池陽極保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述緩沖隔膜層為波紋狀或圓筒狀或曲折狀立體結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述金屬/空氣電池陽極保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述彈性網(wǎng)與緩沖隔膜層的厚度比為1:1:1:2，彈性網(wǎng)厚度應(yīng)為0.0lmm-0.25mm，緩沖隔膜層厚度為0.0lmm-0.5mm。
7.如權(quán)利要求1所述金屬/空氣電池陽極保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述彈性網(wǎng)與緩沖隔膜層的厚度之和占陰陽極極間距的50%-95%。 如權(quán)利要求1所述金屬/空氣電池陽極保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:于兩個支撐桿間設(shè)有固定桿，固定桿的二端分別與支撐桿相連接。
8.如權(quán)利要求1所述金屬/空氣電池陽極保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:于兩個支撐桿間設(shè)有固定桿，固定桿的二端分別與支撐桿相連接。
【專利摘要】一種金屬/空氣電池陽極保護(hù)結(jié)構(gòu)，包括陽極框架、彈性網(wǎng)和緩沖隔膜層；陽極框架為環(huán)形結(jié)構(gòu)或由兩根支撐桿構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，金屬陽極固定于環(huán)形陽極框架中空部位或二根支撐桿之間；所述陽極框架用于支撐金屬陽極；于所述陽極框架和金屬陽極外部包裹有彈性網(wǎng)；于所述彈性網(wǎng)外部設(shè)置有緩沖隔膜層。本發(fā)明中在保證電池放電性能不受影響的前提下，綜合采用了彈性網(wǎng)和緩沖隔膜的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的一方面有助于降低鋅膏陽極放電過程中的膨脹形變，降低金屬陽極更換難度；另一方面可有效提高現(xiàn)有鋅膏陽極的抗沖擊、防振動性能。
【IPC分類】H01M2-10, H01M12-06, H01M2-02
【公開號】CN104716276
【申請?zhí)枴緾N201310693084
【發(fā)明人】孫公權(quán), 王二東, 燕召, 齊鷺汀
【申請人】中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年12月13日