專利名稱：一種新型的扣式金屬空氣電池的制作方法
技術領域：
本實用新型是關于由空氣電極、電解液以及金屬陽極組成的金屬空氣電池。具體是指一種新型的扣式金屬空氣電池。
金屬空氣電池通常是由空氣電極，堿性電解液，金屬陽極，一般是鋅或鋁構成。這種電池在現有的民用小型電池系統中具有最高的單位比能量，因為它的陰極材料即氧氣來源于空氣。扣式金屬空氣電池，一般地即是指扣式鋅空氣電池。這種電池所用的空氣電極即氧電極，將空氣中的氧氣吸附催化與金屬陽極反應產生電流。這種電池的缺點之一是它受氧氣供給的限制，電化學極化較大，同時它的歐姆內阻也較大，所以輸出的電流密度不大，不適于大功率的用電器使用。對于助聽器這種應用它的功率正合適。現代助聽器的發展要求的功率越來越大，相應地要求電池的輸出功率加大，增大電池的輸出功率就越來越重要。
要達到這個目標，一方面要增大氧氣供應量，尋找更好的催化劑以減小電化學極化，另一方面要加大空氣電極的導電性，減小空氣電極的歐姆內阻。
美、德、英、日等國的產品所用的空氣電極，都是由催化活性層，集流體，聚四氟乙烯憎水透氣層構成。其中集流體導電網一般是由耐腐蝕金屬，以網的形式構成壓入活性層的中間，或直接壓入活性層的上，下面。在這種三層電極中，集流體用于從空氣電極的催化活性層中導出電流到金屬外殼，此種結構的扣式電池可以滿足大功率助聽器的要求，但集流體壓入催化活性層的工藝復雜，成本高。
在現有的另一種扣式電池結構中，憎水透氣層是由聚四氟乙烯或其它聚合物與碳黑等材料混合構成，具有一定的導電性，電流直接通過憎水透氣層而到達正極殼。這種工藝只有催化活性層和憎水透氣層兩層，無集流體，簡單，但內阻較大。因為憎水透氣層的導電性還是比金屬集流體差。
本實用新型的目的是提供一種新型的扣式金屬空氣，其憎水透氣層是由聚四氟乙烯或其它聚合物與碳黑等材料混合構成(因而是導電的)，但集流體不處于催化活性層中，而是在憎水透氣層外面，同時集流體與導電的憎水透氣層及電池外殼有足夠好的接觸，改善了空氣電極的導電性，減小空氣電極的歐姆內阻，克服雙層電極電池內阻大的缺點，而能滿足大功率助聽器對輸出的要求。并且具有生產工藝簡單的優點，克服了現有的三層空氣電極電池工藝復雜的缺點。
本實用新型的目的是通過以下方式來實現的一種新型的扣式金屬空氣電池，主要由負極蓋、正極殼、膠圈、鋅膏、隔膜、催化活性層、集流體金屬網、憎水透氣層組成，其中鋅膏設置在由負極蓋和正極殼組成的空腔內，隔膜、催化活性層、集流體金屬網以及憎水透氣層設置在鋅膏之下，其特征在于上述催化活性層與上述憎水透氣層壓緊為一體，集流體金屬網不與催化活性層接觸，而是在憎水透氣層與催化活性層相對的另一側，并與憎水透氣層貼緊，集流體金屬網的另一側與電池的正極殼緊密接觸。
采用本實用新型的扣式金屬空氣電池，由于集流體金屬網不處于催化活性層中，而是在憎水透氣層外面，同時集流體金屬網與導電的憎水透氣層及電池外殼有足夠好的接觸，從而改善了空氣電極的導電性，減小了空氣電極的歐姆內阻，克服了雙層電極電池內阻大的缺點，而能滿足大功率助聽器對輸出的要求，并且具有生產工藝簡單的優點，克服了現有的三層空氣電極電池工藝復雜的缺點。
圖1為現有三層電極扣式空氣電池的剖面結構示意圖；圖2為無集流體網的雙層電極扣式空氣電池的剖面結構示意圖；圖3為本實用新型的扣式金屬空氣電池的剖面結構示意圖。
其中1-催化活性層，2-集流體金屬網，3-憎水透氣層，4-隔膜，5-正極殼，6-負極蓋，7-膠圈，8-鋅膏，9-空氣室，10-通氣孔。
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述。
如圖所示，本實用新型的扣式金屬空氣電池，主要是由負極蓋6、正極殼5、膠圈7、鋅膏8、隔膜4、催化活性層1、集流體金屬網2、憎水透氣層3組成，其中鋅膏8設置在由負極蓋6和正極殼5組成的空腔內，隔膜4、催化活性層1、集流體金屬網2以及憎水透氣層3設置在鋅膏8之下，其特征在于上述催化活性層1與上述憎水透氣層3壓緊為一體，集流體金屬網2不與催化活性層1接觸，而是在憎水透氣層3與催化活性層1相對的另一側，并與憎水透氣層3貼緊，集流體金屬網2的另一側與電池的正極殼5緊密接觸。在具體實施過程中，上述集流體金屬網2設置在正極殼底部的空氣室9內，其兩面分別與憎水透氣層3和正極殼5緊密接觸。
本實用新型的金屬空氣電化學電池的電極具有嶄新的結構。它是由催化活性層，憎水透氣層和集流體組成的。可選擇地加隔膜，與催化活性層貼在一起構成一個新的正極組合。
催化活性層由活性碳加二氧化錳，銀，鉑等催化劑及聚四氟乙烯混合處理后壓制而成。其厚度一般在0.05-2mm之間。
憎水透氣層由聚四氟乙烯，聚乙烯，聚氯乙烯，尼龍或聚丙烯塑料的一種或幾種與一定比例的碳黑混合處理后壓制而成，其厚度一般是在0.1-2mm之間。這種憎水透氣層的特點是憎水的，同時內部又有足夠多的微孔。它可以使氧氣透過到達活性層參加反應，同時又能阻止電解液由催化活性層向外滲漏。由于憎水透氣層含有碳黑，因而該層又具有導電性，與催化活性層壓緊后起到正極集流的作用。將催化活性層和憎水透氣層壓緊在一起形成一個復合層。
集流體網，由金，銀，鎳，鉻等金屬或有這些金屬為鍍層的材料以編織網，拉伸網，沖孔帶等形式存在。它的一面部分嵌入并貼緊在憎水透氣層，另一面與電池殼的正極直接連接。它將電流從導電的憎水透氣層導出并傳導到電池殼的正極。
圖1中的現有技術是將集流體金屬網嵌入催化活性層中，并通過集流體金屬網與正極殼壁接觸，將催化活性層中產生的電流向外電路輸出，這種結構導電性能較好，可產生較大的電流，但制作工藝較復雜，成本較高；圖2中導電的憎水透氣層緊貼催化活性層，其另一面與正極殼緊密接觸，從而可將催化活性層中產生的電流向外電路輸出，但由于其導電性能較差，且與金屬正極殼接觸的面積較小(正極殼底部空氣室處未接觸)，因而產生的電流較小。
在本實用新型的結構中(圖3)中，集流體金屬網設置在正極殼底部的空氣室內，并與導電的憎水透氣層緊壓在一起，部分金屬嵌入憎水透氣層，但又沒有刺穿該層。嵌入的程度決定了空氣電極的阻抗，進而影響到電池的內阻和輸出電流。集流體金屬網與電池正極殼接觸，向外輸出電流。這種結構較好地增加了憎水透氣層與正極殼的接觸面積，減小了內阻，增加了電流的輸出，克服了現有技術的不足。
以675型號電池為例，用本實用新型結構制造的電池A與國外大量采用的三層電極扣式空氣電池B(圖1)及無集流體網的雙層電極扣式空氣電池C(圖2)對比數據如下(各10只平均值)620歐姆負載電壓(V)150歐姆負載電壓(V)內阻(歐姆，1000Hz測試)A 1.32 1.273.5B 1.31 1.254.0C 1.30 1.187.5由上可見，本結構的電池其負載電壓有明顯提高，尤其是大功率條件下的輸出電壓提高很大。電池的內阻有明顯減小。
權利要求1.一種新型的扣式金屬空氣電池，主要由負極蓋(6)、正極殼(5)、膠圈(7)、鋅膏(8)、隔膜(4)、催化活性層(1)、集流體金屬網(2)、憎水透氣層(3)組成，其中鋅膏(8)設置在由負極蓋(6)和正極殼(5)組成的空腔內，隔膜(4)、催化活性層(1)、集流體金屬網(2)及憎水透氣層(3)設置在鋅膏(8)之下，其特征在于上述催化活性層(1)與上述憎水透氣層(3)壓緊為一體，集流體金屬網(2)不與催化活性層(1)接觸，而是在憎水透氣層(3)與催化活性層(1)相對的另一側，并與憎水透氣層(3)貼緊，集流體金屬網(2)的另一側與電池的正極殼(5)緊密接觸。
2.根據權利要求1所述的一種新型的扣式金屬空氣電池，，其特征在于上述集流體金屬網(2)設置在正極殼底部的空氣室(9)內，其兩面分別與憎水透氣層(3)和正極殼(5)緊密接觸。
3.根據權利要求1所述的一種新型的扣式金屬空氣電池，，其特征在于集流體金屬網(2)設置在正極殼底部的空氣室(9)內，并與導電的憎水透氣層(3)緊壓在一起，部分金屬嵌入憎水透氣層(3)，但又沒有刺穿該層。
專利摘要一種新型的扣式金屬空氣電池,其催化活性層與憎水透氣層壓緊為一體,集流體金屬網不與催化活性層接觸,而是在憎水透氣層與催化活性層相對的另一側,并與憎水透氣層貼緊,集流體金屬網的另一側與電池的正極殼緊密接觸,采用本結構,較好地改善了空氣電極的導電性,減小了空氣電極的歐姆內阻,克服了雙層電極電池內阻大的缺點,而能滿足大功率助聽器對輸出的要求,并且具有生產工藝簡單的優點,克服了現有的三層空氣電極電池工藝復雜的缺點。
文檔編號H01M12/06GK2365765SQ9923560
公開日2000年2月23日 申請日期1999年3月18日 優先權日1999年3月18日
發明者孫法炯, 王昉 申請人:孫法炯, 王昉