專利名稱：金屬空氣電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電池領(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)來源,包括太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、水力發(fā)電、潮汐發(fā)電、地熱發(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)電是主要提供社會大眾穩(wěn)定的電能供應(yīng)來源。然而，火力發(fā)電及核能發(fā)電有嚴重的環(huán)境污染以及轉(zhuǎn)換效率低等問題，而太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、水力發(fā)電、潮汐發(fā)電或地熱發(fā)電等在技術(shù)與設(shè)備上對于穩(wěn)定供電的能力也還需要突破。因此，以化學能轉(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能轉(zhuǎn)換為電能的供電裝置，類似一種小型發(fā)電 站，構(gòu)成燃料電池的組件最少需要電池本體、兩個電極(electrode)、電解液、電解質(zhì)薄膜(electrolyte membrane)及/或集電器(current collector)等。簡單來說，電極是燃料氧化與氧化劑還原的電化學反應(yīng)發(fā)生的場所，或者是陽極化學燃料之擴散媒介，且電極一般可分為陽極(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傳導質(zhì)子。此外，集電器也可稱作雙極板(bipolar plate),它具有收集電流、疏導反應(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(簡稱金屬空氣電池)而言，系藉由金屬與空氣極所導入之擴散氧進行氧化反應(yīng)，而在產(chǎn)生電能之余同時生成金屬氧化物、氫氣及/或水。由于金屬空氣電池的運作原理為氧氣與金屬之電化學反應(yīng)，其具有高性能價格比的特性，所以受到個人電子消費市場的相當重視?！憬饘倏諝怆姵貜S商的研發(fā)方向著眼于如何快速、方便地進行電池回收與再利用，故其產(chǎn)品的設(shè)計形式不外乎是透過復雜的殼體配件來對復數(shù)個金屬空氣電池進行組裝，而消費者也還需要藉由額外的控制計算機方可啟動或關(guān)閉金屬空氣電池產(chǎn)品之運作。值得注意的問題是，復雜的殼體配件和額外的控制計算機不但會令金屬空氣電池產(chǎn)品的生產(chǎn)成本過高，且會使得金屬空氣電池產(chǎn)品無法供消費者隨身攜帶。同時，針對金屬空氣電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，廠商為了得到較佳的封裝效果與安全性，因而增加了復雜的封裝機構(gòu)，導致了電池體積的增加和無法快速拆解或回收，而若串連或并聯(lián)多個燃料電池單體，或再加上其它燃料箱所組成的混合動力機制時，對其裝置進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，還需要將其送至電池設(shè)計廠商或是電池之維修廠商，再以復雜而繁瑣的步驟予以拆卸與再封裝，更造成了人力與機械成本的增加。金屬空氣電池的復雜封裝機構(gòu)使得燃料耗盡電池的具有經(jīng)濟價值反應(yīng)后的金屬(氧化金屬)不易拆卸，電池本體或外殼結(jié)構(gòu)也無法回收再利用，造成了資源的極大浪費。
實用新型內(nèi)容本實用新型解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、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。為達到上述目的，根據(jù)本實用新型提供了一種金屬空氣電池，包括框架、陽極金屬片和陰極導電組件；框架包括矩形框本體和上蓋板，矩形框本體的側(cè)邊開設(shè)有插口，陰極導電組件為兩組，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，兩組陰極導電組件分別蓋設(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，一端抵住陽極金屬片。進一步地，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通過彈性卡扣固定。進一步地，上蓋板呈T字型結(jié)構(gòu)，T字型結(jié)構(gòu)的下端抵住陽極金屬片。進一步地，矩形框本體側(cè)邊的上下表面開設(shè)有貫通的密封槽?！ぁ0013]進一步地，氣窗板的板面具有多個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。進一步地，該金屬空氣電池還包括鋪設(shè)在陽極金屬片與陰極導電組件之間的隔離膜。根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案，該金屬空氣電池通過兩組陰極導電組件與框架形成反應(yīng)區(qū)域來容置電解液及陽極金屬片，結(jié)構(gòu)簡單、體積小便于運送；另外，通過卡合結(jié)構(gòu)可方便開合上蓋板，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。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型的具體實施方式
進行詳細描述，但應(yīng)當理解本實用新型的保護范圍并不受具體實施方式
的限制。參看圖1，該金屬空氣電池包括框架I、陽極金屬片2、陰極導電組件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，本體11也可依使用者需求而設(shè)計成具有抗酸及/或抗堿等特性。另外，本體11還包括進/排氣管，用以吸進電解反應(yīng)時所須之氣體燃料，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)，開設(shè)有供電極導電部伸出的貫穿口，安裝時插蓋在本體11的上側(cè)邊插口處，并通過彈性卡扣13固定。[0023]陽極金屬片2為矩形板狀，矩形上邊左側(cè)具有向外延伸的陽極導電部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電部33 ;陰極空氣極31可為多層次的隔離膜或復合式纖維結(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，具有疏水的功能，以防止該電解液外漏進而增加電池之壽命。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通過超音波熔接方法貼合在一起。隔離膜為鋪設(shè)在陽極金屬片2與陰極導電組件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。該隔離膜可為無紡布、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)作之電池于化學反應(yīng)過程中產(chǎn)生多余的生成物(例如結(jié)晶體)，易造成陽極金屬片2與陰極導電組件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，兩組陰極導電組件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),且各個扣合側(cè)壁35相互扣合，以形成電池的反應(yīng)區(qū)域來容置電解液(圖未示)及陽極金屬片2。相互扣合的扣合側(cè)壁35可設(shè)計為公母溝槽，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。此時將陽極金屬片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，并通過彈性卡扣13固定，使得T型上蓋板12抵住陽極金屬片2的上部，而陽極金屬片2的陽極導電部21和陰極空氣極31的陰極導電部33分別從上蓋板12的貫穿口伸出。供電時，空氣透過氣窗板32進入陰極空氣極31與電解液及陽極金屬片2進行電化學反應(yīng)。該金屬空氣電池通過兩組陰極導電組件與框架形成反應(yīng)區(qū)域來容置電解液及陽極金屬片，結(jié)構(gòu)簡單、體積小便于運送；另外，通過卡合結(jié)構(gòu)可方便開合上蓋板，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。以上公開的僅為本實用新型的一個具體實施例，但是，本實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)落入本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種金屬空氣電池，其特征在于，包括框架、陽極金屬片和陰極導電組件；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)邊開設(shè)有插口，所述陰極導電組件為兩組，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，所述兩組陰極導電組件分別蓋設(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通過所述彈性卡扣固定。
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)在所述陽極金屬片與陰極導電組件之間的隔離膜。
專利摘要本實用新型公開了一種金屬空氣電池。該金屬空氣電池包括框架、陽極金屬片和陰極導電組件；框架包括矩形框本體和上蓋板，矩形框本體的側(cè)邊開設(shè)有插口，陰極導電組件為兩組，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，一端抵住陽極金屬片。該金屬空氣電池結(jié)構(gòu)簡單、體積小便于運送；另外，通過卡合結(jié)構(gòu)可方便開合上蓋板，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H01M12/02GK202601808SQ201220046959
公開日2012年12月12日 申請日期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 申請人:開齋集團有限公司