電芯疊片、鋰空氣二次電池單元及其組裝方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電池技術領域，特別是涉及一種電芯疊片、鋰空氣二次電池單元及其組裝方法。
【背景技術】
[0002]隨著社會經濟的不斷發展，能源資源短缺、環境污染及全球變暖已逐漸成為必須面對的社會問題。面對當前能源和環境問題備受關注的國際大背景下，革命性的能源技術、節能技術和環境保護技術的綜合開發和利用已成為當前的首要課題，研究與開發高性能的電源體系及其材料勢在必行。
[0003]鋰空氣電池是一種以金屬鋰或含鋰合金作為負極，以空氣中的氧氣作為正極反應物的高比能化學電源，其理論比能量以Li2O2為放電產物計，高達3505Wh/kg，遠遠高于傳統的鋰離子電池，是一種很有前景的新體系電池。發展鋰空氣電池對未來的新能源汽車及清潔能源儲能有重要的意義。
[0004]由于鋰空氣電池的正極反應物是空氣中的氧氣，電池放電時，正極需要從外界得到氧氣發生反應。目前鋰空氣電池測試時多采用扣式或軟包形式。氧氣通過正極蓋板上的氣孔(扣式電池)或鋁塑膜上的開孔(軟包)進出空氣正極。采用這種形式，氧氣以自由擴散的方式與空氣正極進行氣體交換，速率與效率較低，空氣正極的利用率不高。特別是對于大面積空氣正極，均勻地提供反應氣體是十分重要的，傳統的鋰空氣電池未考慮這一點，很難將空氣均勻分配到空氣正極不同區域。此外，傳統的鋰空氣電池，如Swaglok型鋰空氣電池，結構穩定性不高、組裝較為復雜。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明提供一種電芯疊片、基于該電芯疊片而形成的鋰空氣二次電池單元，及，該鋰空氣二次電池單元的組裝方法，從而更加適于實用。
[0006]為了達到上述第一個目的，本發明提供的電芯疊片技術方案如下:
[0007]本發明提供的電芯疊片包括上密封墊片、上空氣正極、上隔膜、金屬鋰負極、下隔膜、下空氣正極、下密封墊片、負極極耳，
[0008]所述上密封墊片中心開設有第一通孔，所述上空氣正極放置于所述第一通孔中，緊貼上密封墊片上表面，所述上密封墊片還開設有上密封墊片注液孔，并與第一通孔相通；
[0009]所述下密封墊片中心開設有第二通孔，所述下空氣正極放置于所述第二通孔中，緊貼下密封墊片下表面，所述下密封墊片還開設有下密封墊片注液孔，并與第二通孔連通；
[0010]所述第一通孔與第二通孔規格相同并對準；
[0011]所述上空氣正極、上隔膜、金屬鋰負極、下隔膜、下空氣正極依次疊置，所述負極極耳由所述金屬鋰負極伸出；
[0012]所述上密封墊片上設有上密封墊片氣道孔進口、上密封墊片氣道孔出口，
[0013]所述下密封墊片上設有下密封墊片氣道孔進口、下密封墊片氣道孔出口，
[0014]所述上密封墊片氣道孔進口與下密封墊片氣道孔進口對準，所述上密封墊片氣道孔出口與下密封墊片氣道孔出口對準；
[0015]所述上密封墊片注液孔、下密封墊片注液孔的數量分別至少為對應的2個。
[0016]本發明提供的電芯疊片還可采用以下技術措施進一步實現。
[0017]作為優選，所述上密封墊片厚度與下密封墊片厚度之和< 所述上空氣正極、上隔膜、金屬鋰負極、下隔膜、下空氣正極厚度之和。
[0018]作為優選，所述金屬鋰負極的規格《所述上隔膜，和，所述下隔膜的規格。
[0019]作為優選，所述上空氣正極、下空氣正極分別包括集流層和反應層，
[°02°]所述集流層選自碳紙、碳布、巴基紙、金屬網、泡沫金屬中的至少一種材質制成。
[0021]作為優選，所述上隔膜、下隔膜分別選自玻璃纖維、聚丙烯、聚乙烯中的至少一種材質制成。
[0022]作為優選，所述上密封墊片、下密封墊片分別選自橡膠、聚四氟乙烯、派熱克斯玻璃、玻璃/陶瓷復合材料中的至少一種材質制成。
[0023]為了達到上述第二個目的，本發明提供的鋰空氣二次電池單元技術方案如下:
[0024]本發明提供的鋰空氣二次電池單元由上至下依次包括上端板、上氣體導流板、本發明提供的電芯疊片、下氣體導流板、下端板，
[0025]所述上端板上設有上端板氣道孔進口、上端板氣道孔出口，
[0026]所述上氣體導流板上設有上氣體導流板氣道孔進口、上氣體導流板氣道孔出口，上氣體導流板下表面設有第一氣體導流機構，
[0027]所述下氣體導流板上表面設有第二氣體導流機構，
[0028]所述上端板氣道孔進口、上氣體導流板氣道孔進口、第一氣體導流機構、上密封墊片氣道孔進口、下密封墊片氣道孔進口、第二氣體導流機構、下密封墊片氣道孔出口、上密封墊片氣道孔出口、上氣體導流板氣道孔出口、上端板氣道孔出口連通；
[0029]所述上端板上設有上端板注液孔，
[0030]所述上氣體導流板上設有上氣體導流板注液孔，
[0031]所述上端板注液孔、上氣體導流板注液孔、上密封墊片注液孔、下密封墊片注液孔依次連通；
[0032]所述上端板與下端板之間固定連接。
[0033]本發明提供的鋰空氣二次電池單元還可采用以下技術措施進一步實現。
[0034]作為優選，所述上氣體導流板與下氣體導流板上設有凸出的極耳。
[0035]作為優選，所述導流機構包括第一導流板氣孔道、第二導流板氣孔道、導流槽，
[0036]所述導流槽設置于所述第一導流板氣孔道和第二導流板氣孔道之間，
[0037]所述第一導流板氣孔道向左側具有第一凸出部，所述第二導流板氣孔道向右側具有第二凸出部，
[0038]所述上端板氣道孔進口、上氣體導流板氣道孔進口、上密封墊片氣道孔進口、下密封墊片氣道孔進口、第一凸出部、第二凸出部、下密封墊片氣道孔出口、上密封墊片氣道孔出口、上氣體導流板氣道孔出口、上端板氣道孔出口依次連通。
[0039]作為優選，所述上端板上設有上端板第一螺紋孔、上端板第二螺紋孔、上端板第三螺紋孔、上端板第四螺紋孔；
[0040]所述下端板上設有下端板第一螺紋孔、下端板第二螺紋孔、下端板第三螺紋孔、下端板第四螺紋孔；
[0041 ]所述上端板第一螺紋孔與所述下端板第一螺紋孔對準，
[0042]所述上端板第二螺紋孔與所述下端板第二螺紋孔對準，
[0043]所述上端板第三螺紋孔與所述下端板第三螺紋孔對準，
[0044]所述上端板第四螺紋孔與所述下端板第四螺紋孔對準，
[0045]通過鎖緊螺栓能夠將所述上端板與所述下端板固定連接。
[0046]作為優選，所述上氣體導流板下表面、下氣體導流板上表面之間的導流槽流場選自平行流場、蛇形流場、交指型流場、點狀流場、仿生流場中的一種。
[0047]作為優選，所述鋰空氣二次電池單元的電解液包括有機溶劑和鋰鹽；
[0048]所述有機溶劑選自碳酸酯類、醚類、酰胺類、砜類、亞砜類、離子液體中的至少一種；
[0049]所述鋰鹽選自LiPF6，LiBF4，LiB(CN)4，LiC104，LiS03CF3 ,LiN(SO2CF3)2 中的至少一種。
[0050]作為優選，所述上端板、下端板分別選自金屬、有機玻璃、工程塑料、木質材料中的一種制成。
[0051]作為優選，所述鋰空氣二次電池單元的橫截面選自四邊形、圓形、三角形、扇形、不規則圖形中的一種。
[0052]為了達到上述第三個目的，本發明提供的鋰空氣二次電池單元的組裝方法技術方案如下:
[0053]本發明提供的鋰空氣二次電池單元的組裝方法包括以下步驟:
[0054]將所述上空氣正極組裝至所述上密封墊片；
[0055]將所述下空氣正極組裝至所述下密封墊片；
[0056]將所述負極極耳組裝至所述金屬鋰負極；
[0057]自下之上依次疊放所述下端板、下氣體導流板、組裝有所述下空氣正極的下密封墊片、下隔膜、組裝有負極極耳的金屬鋰電極、上隔膜、組裝有所述上空氣正極的上密封墊片、上氣體導流板、