專(zhuān)利名稱(chēng)：金屬空氣電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電池領(lǐng)域，特別涉及一種金屬空氣電池。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今的電力供應(yīng)來(lái)源,包括太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電、潮汐發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、火力發(fā)電及核能發(fā)電。目前火力發(fā)電及核能發(fā)電是主要提供社會(huì)大眾穩(wěn)定的電能供應(yīng)來(lái)源。然而，火力發(fā)電及核能發(fā)電有嚴(yán)重的環(huán)境污染以及轉(zhuǎn)換效率低等問(wèn)題，而太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電、潮汐發(fā)電或地?zé)岚l(fā)電等在技術(shù)與設(shè)備上對(duì)于穩(wěn)定供電的能力也還需要突破。因此，以化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電力的燃料電池，遂漸漸地嶄露頭角。燃料電池是一種直接將燃料之化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的供電裝置，類(lèi)似一種小型發(fā)電 站，構(gòu)成燃料電池的組件最少需要電池本體、兩個(gè)電極(electrode)、電解液、電解質(zhì)薄膜(electrolyte membrane)及/或集電器(current collector)等。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，電極是燃料氧化與氧化劑還原的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的場(chǎng)所，或者是陽(yáng)極化學(xué)燃料之?dāng)U散媒介，且電極一般可分為陽(yáng)極(Anode)電極與陰極(Cathode)電極兩部份。而電解質(zhì)的功能是分隔氧化劑與還原劑并同時(shí)傳導(dǎo)質(zhì)子。此外，集電器也可稱(chēng)作雙極板(bipolar plate),它具有收集電流、疏導(dǎo)反應(yīng)氣體以及分隔氧化劑與還原劑的作用。以金屬和氧氣為燃料的金屬空氣燃料電池(簡(jiǎn)稱(chēng)金屬空氣電池)而言，系藉由金屬與空氣極所導(dǎo)入之?dāng)U散氧進(jìn)行氧化反應(yīng)，而在產(chǎn)生電能之余同時(shí)生成金屬氧化物、氫氣及/或水。由于金屬空氣電池的運(yùn)作原理為氧氣與金屬之電化學(xué)反應(yīng)，其具有高性能價(jià)格比的特性，所以受到個(gè)人電子消費(fèi)市場(chǎng)的相當(dāng)重視?！憬饘倏諝怆姵貜S商的研發(fā)方向著眼于如何快速、方便地進(jìn)行電池回收與再利用，故其產(chǎn)品的設(shè)計(jì)形式不外乎是透過(guò)復(fù)雜的殼體配件來(lái)對(duì)復(fù)數(shù)個(gè)金屬空氣電池進(jìn)行組裝，而消費(fèi)者也還需要藉由額外的控制計(jì)算機(jī)方可啟動(dòng)或關(guān)閉金屬空氣電池產(chǎn)品之運(yùn)作。值得注意的問(wèn)題是，復(fù)雜的殼體配件和額外的控制計(jì)算機(jī)不但會(huì)令金屬空氣電池產(chǎn)品的生產(chǎn)成本過(guò)高，且會(huì)使得金屬空氣電池產(chǎn)品無(wú)法供消費(fèi)者隨身攜帶。同時(shí)，針對(duì)金屬空氣電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，廠商為了得到較佳的封裝效果與安全性，因而增加了復(fù)雜的封裝機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致了電池體積的增加和無(wú)法快速拆解或回收，而若串連或并聯(lián)多個(gè)燃料電池單體，或再加上其它燃料箱所組成的混合動(dòng)力機(jī)制時(shí)，對(duì)其裝置進(jìn)行封裝與拆卸回收的難度也隨之提升。此外，若電池之燃料耗盡時(shí)，還需要將其送至電池設(shè)計(jì)廠商或是電池之維修廠商，再以復(fù)雜而繁瑣的步驟予以拆卸與再封裝，更造成了人力與機(jī)械成本的增加。金屬空氣電池的復(fù)雜封裝機(jī)構(gòu)使得燃料耗盡電池的具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值反應(yīng)后的金屬(氧化金屬)不易拆卸，電池本體或外殼結(jié)構(gòu)也無(wú)法回收再利用，造成了資源的極大浪費(fèi)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于拆卸回收氧化金屬電極，且體積小便于攜帶的金屬空氣電池。為達(dá)到上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型提供了一種金屬空氣電池，包括框架、陽(yáng)極金屬片和陰極導(dǎo)電組件；框架包括矩形框本體和上蓋板，矩形框本體的側(cè)邊開(kāi)設(shè)有插口，陰極導(dǎo)電組件為兩組，分別包括陰極空氣極和與陰極空氣極貼合的氣窗板；組裝時(shí)，兩組陰極導(dǎo)電組件分別蓋設(shè)在矩形框本體的上下框口以形成電池反應(yīng)區(qū)域；陽(yáng)極金屬片由矩形框本體的側(cè)邊插口插入電池反應(yīng)區(qū)域，且位于兩組陰極導(dǎo)電組件的陰極空氣極之間，上蓋板插蓋在所述插口上，一端抵住陽(yáng)極金屬片。進(jìn)一步地，矩形框本體上側(cè)邊的兩端分別設(shè)置有向外延伸的彈性卡扣，上蓋板插蓋在所述插口上時(shí)通過(guò)彈性卡扣固定。進(jìn)一步地，上蓋板呈T字型結(jié)構(gòu)，T字型結(jié)構(gòu)的下端抵住陽(yáng)極金屬片。進(jìn)一步地，矩形框本體側(cè)邊的上下表面開(kāi)設(shè)有貫通的密封槽。··[0013]進(jìn)一步地，氣窗板的板面具有多個(gè)孔洞和突起狀的凸肋結(jié)構(gòu)，左右兩側(cè)及底側(cè)具有向外延伸的扣合側(cè)壁。進(jìn)一步地，該金屬空氣電池還包括鋪設(shè)在陽(yáng)極金屬片與陰極導(dǎo)電組件之間的隔離膜。根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案，該金屬空氣電池通過(guò)兩組陰極導(dǎo)電組件與框架形成反應(yīng)區(qū)域來(lái)容置電解液及陽(yáng)極金屬片，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小便于運(yùn)送；另外，通過(guò)卡合結(jié)構(gòu)可方便開(kāi)合上蓋板，從而方便拆卸回收氧化金屬電極，提高了回收效率，節(jié)約了資源。

圖I為根據(jù)本實(shí)用新型的金屬空氣電池的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為根據(jù)本實(shí)用新型的金屬空氣電池的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為根據(jù)本實(shí)用新型的金屬空氣電池的橫向局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為根據(jù)本實(shí)用新型的金屬空氣電池的縱向局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式
的限制。參看圖1，該金屬空氣電池包括框架I、陽(yáng)極金屬片2、陰極導(dǎo)電組件3和隔離膜(圖中未示出)。其中，框架I包括本體11和上蓋板12。本體11為矩形框結(jié)構(gòu)，該矩形框的上側(cè)邊開(kāi)設(shè)有插口，且該上側(cè)邊的兩端分別設(shè)置有向外延伸的彈性卡扣13，其他側(cè)邊的上下表面開(kāi)設(shè)有貫通的密封槽(如圖3所示)；本體11的材質(zhì)可以為塑料、人造橡膠、天然橡膠或乙烯丙烯橡膠(EPDM)等，因塑料、人造橡膠、天然橡膠或乙烯丙烯橡膠(EPDM)等材料富含彈性之特質(zhì)，所以本體11具有分散不良應(yīng)力與防漏的功能。同時(shí)，本體11也可依使用者需求而設(shè)計(jì)成具有抗酸及/或抗堿等特性。另外，本體11還包括進(jìn)/排氣管，用以吸進(jìn)電解反應(yīng)時(shí)所須之氣體燃料，或排放出電解反應(yīng)完所產(chǎn)生的氣體廢料。上蓋板12呈T字型結(jié)構(gòu)，開(kāi)設(shè)有供電極導(dǎo)電部伸出的貫穿口，安裝時(shí)插蓋在本體11的上側(cè)邊插口處，并通過(guò)彈性卡扣13固定。[0023]陽(yáng)極金屬片2為矩形板狀，矩形上邊左側(cè)具有向外延伸的陽(yáng)極導(dǎo)電部21，材質(zhì)可為鋁(Al)、鋅(Zn)、鎂(Mg)及/或其它固態(tài)高分子電解材料。結(jié)合圖2和圖3可以看出，陰極導(dǎo)電組件3為兩組，分別包括陰極空氣極31和與該陰極空氣極貼合的氣窗板32。陰極空氣極31為矩形板狀，矩形上邊右側(cè)具有向外延伸的陰極導(dǎo)電部33 ;陰極空氣極31可為多層次的隔離膜或復(fù)合式纖維結(jié)構(gòu)，具有極為微小之孔隙，且該孔隙僅供氣體分子(例如氧氣)穿過(guò)，具有疏水的功能，以防止該電解液外漏進(jìn)而增加電池之壽命。氣窗板32也為矩形板狀，板面具有矩陣分布的多個(gè)孔洞34，板面的左右兩側(cè)及底側(cè)具有向外延伸的扣合側(cè)壁35 ;板面還具有突起狀的凸肋結(jié)構(gòu)36，以增加電池的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與支撐力，該凸肋結(jié)構(gòu)36可為方形、三角形或其它多邊形，該 凸肋結(jié)構(gòu)36與氣窗板32 —體成型。陰極空氣極31和氣窗板32通過(guò)超音波熔接方法貼合在一起。隔離膜為鋪設(shè)在陽(yáng)極金屬片2與陰極導(dǎo)電組件3之間，以防止二者電性短路，但并不阻礙電解液的離子傳導(dǎo)。該隔離膜可為無(wú)紡布、固態(tài)膜等型態(tài)，主要材質(zhì)是pp、PE、尼龍等。舉例而言，若本創(chuàng)作之電池于化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生多余的生成物(例如結(jié)晶體)，易造成陽(yáng)極金屬片2與陰極導(dǎo)電組件3間接地接觸，使用隔離膜則可避免發(fā)生短路的情形。如圖2、圖3和圖4所示，組裝時(shí)，兩組陰極導(dǎo)電組件3分別蓋設(shè)在本體11的上下框口，使得陰極空氣極31位于內(nèi)側(cè),氣窗板32位于外側(cè),且各個(gè)扣合側(cè)壁35相互扣合，以形成電池的反應(yīng)區(qū)域來(lái)容置電解液(圖未示)及陽(yáng)極金屬片2。相互扣合的扣合側(cè)壁35可設(shè)計(jì)為公母溝槽，使相互間能更緊密的結(jié)合，本體11的密封槽內(nèi)設(shè)置有橫切面呈圓形的密封墊片，用以防止電解液外漏。此時(shí)將陽(yáng)極金屬片2由本體11的上側(cè)邊插口插入反應(yīng)區(qū)域，再插蓋上蓋板12，并通過(guò)彈性卡扣13固定，使得T型上蓋板12抵住陽(yáng)極金屬片2的上部，而陽(yáng)極金屬片2的陽(yáng)極導(dǎo)電部21和陰極空氣極31的陰極導(dǎo)電部33分別從上蓋板12的貫穿口伸出。供電時(shí)，空氣透過(guò)氣窗板32進(jìn)入陰極空氣極31與電解液及陽(yáng)極金屬片2進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)。該金屬空氣電池通過(guò)兩組陰極導(dǎo)電組件與框架形成反應(yīng)區(qū)域來(lái)容置電解液及陽(yáng)極金屬片，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小便于運(yùn)送；另外，通過(guò)卡合結(jié)構(gòu)可方便開(kāi)合上蓋板，從而方便拆卸回收氧化金屬電極，提高了回收效率，節(jié)約了資源。以上公開(kāi)的僅為本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例，但是，本實(shí)用新型并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種金屬空氣電池，其特征在于，包括框架、陽(yáng)極金屬片和陰極導(dǎo)電組件；所述框架包括矩形框本體和上蓋板，所述矩形框本體的側(cè)邊開(kāi)設(shè)有插口，所述陰極導(dǎo)電組件為兩組，分別包括陰極空氣極和與所述陰極空氣極貼合的氣窗板；組裝時(shí)，所述兩組陰極導(dǎo)電組件分別蓋設(shè)在所述矩形框本體的上下框口以形成電池反應(yīng)區(qū)域；所述陽(yáng)極金屬片由矩形框本體的側(cè)邊插口插入所述電池反應(yīng)區(qū)域，且位于所述兩組陰極導(dǎo)電組件的陰極空氣極之間，所述上蓋板插蓋在所述插口上，一端抵住所述陽(yáng)極金屬片。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬空氣電池，其特征在于，所述矩形框本體上側(cè)邊的兩端分別設(shè)置有向外延伸的彈性卡扣，所述上蓋板插蓋在所述插口上時(shí)通過(guò)所述彈性卡扣固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬空氣電池，其特征在于，所述上蓋板呈T字型結(jié)構(gòu)，所述T字型結(jié)構(gòu)的下端抵住所述陽(yáng)極金屬片。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬空氣電池，其特征在于，所述矩形框本體側(cè)邊的上下表面開(kāi)設(shè)有貫通的密封槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬空氣電池，其特征在于，所述氣窗板的板面具有多個(gè)孔洞和突起狀的凸肋結(jié)構(gòu)，左右兩側(cè)及底側(cè)具有向外延伸的扣合側(cè)壁。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的金屬空氣電池,其特征在于,該金屬空氣電池還包括鋪設(shè)在所述陽(yáng)極金屬片與陰極導(dǎo)電組件之間的隔離膜。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種金屬空氣電池。該金屬空氣電池包括框架、陽(yáng)極金屬片和陰極導(dǎo)電組件；框架包括矩形框本體和上蓋板，矩形框本體的側(cè)邊開(kāi)設(shè)有插口，陰極導(dǎo)電組件為兩組，分別包括陰極空氣極和與陰極空氣極貼合的氣窗板；兩組陰極導(dǎo)電組件分別蓋設(shè)在矩形框本體的上下框口以形成電池反應(yīng)區(qū)域；陽(yáng)極金屬片由矩形框本體的側(cè)邊插口插入電池反應(yīng)區(qū)域，且位于兩組陰極導(dǎo)電組件的陰極空氣極之間，上蓋板插蓋在所述插口上，一端抵住陽(yáng)極金屬片。該金屬空氣電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小便于運(yùn)送；另外，通過(guò)卡合結(jié)構(gòu)可方便開(kāi)合上蓋板，從而方便拆卸回收氧化金屬電極，提高了回收效率，節(jié)約了資源。
文檔編號(hào)H01M12/02GK202601808SQ201220046959
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月14日
發(fā)明者趙允正, 張耿榮 申請(qǐng)人:開(kāi)齋集團(tuán)有限公司