专利名称：空气干电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种直接转变化学能为电能的装置，特别是一种空气干电池。
发明构成本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足之处而提供一种透气性好、空气极强度高、导电效果好，可大规模连续生产的空气干电池。
本实用新型的目的可以通过以下途径来实现空气干电池，包括外包装壳、空气极、负极和隔膜，隔膜置于负极和空气极之间的间隙中，其结构要点在于，空气极包括一种集电防水体以及催化层，其中集电防水体由金属材料组成的集电体与一种防水透气材料复合一体而构成。
这样，由于集电防水体为集电体与防水透气材料复合而为一体的结构，而集电体为金属材料制成，只要在空气极中占用较少的容积即可让空气极具备足够的强度，这样，在体积一定的干电池中，负极活性物质的容量相对增大，这样可大大增强电池的容量，使用寿命更长；这种复合构造也可减小集电体和防水透气材料之间的接触电阻，从而降低空气干电池的内阻，增强电池的导电性能。而防水透气材料则可隔离空气中影响电池电极反应的二氧化碳和水分，以提高渗入氧气的纯度。
本实用新型还可以进一步具体为集电体与防水透气材料的复合结构可以有多种选择，以下是其中两种集电体为一种金属板皮，其包围在防水透气材料外围并与其固化层合成一体，金属板皮上具有透孔。这种金属板皮可以进一步具体为一种金属网。
这种固化结构可以让集电体与防水透气材料有机地组成一体，而让此集电防水体具有令人满意的刚度和强度。金属板皮上的透孔则可以让空气穿过。该透孔直径可以为0.2～6μm。如果在外包装壳上再分布有复数个微孔与此透孔相因应，就可以获得直接、流畅、接触面积大而均匀的透气路线，从而增加氧气的渗入，加大电池的比能量，增强电池的性能。
集电体为一种金属丝，复数根金属丝混合并固化在防水透气材料中。这种复合构造相比于前述的层合复合构造，除了可以省略层合层外，还可以让金属丝足够均匀、密集地混合在防水透气材料中，使该集电防水体收集电子较全面、均匀，输送电流的路径直接而导电性能好，集电作用强。
复数根金属丝可以组合成一种框架，而整体混合在防水透气材料中，此时，集电防水体如一种钢筋混凝土构造；也可以是金属丝单体混合，填夹在防水透气材料中，足够多的金属丝单体在防水透气材料中相互无序搭接，而组成一种导电通路，此时集电防水体如一种混凝土构造，单体金属丝如此混凝土构造的砂石；还可以是上述两种构造的组合，即复数根金属丝中的部分组合成一种框架而整体混合在防水透气材料中，剩余部分的金属丝则以单体形式混合，填夹在防水透气材料中，此单体金属丝可以与整体金属丝框架搭接。
防水透气材料为一种热塑性体。可以是一种塑料、也可以是一种热塑性弹性体。它具有塑料的成型加工性。
防水透气材料还可以是一种复合材料，其包含增塑剂，还有或疏水聚合物、或造孔剂、或聚乙烯、或其中几种的混合成分。
防水透气材料的作用是隔离空气中的水分和二氧化碳，使得空气中的湿度和二氧化碳不至于影响或参与电池的电极反应而使电池性能下降；其中疏水聚合物用于隔离空气中的水分；造孔剂用于疏松防水透气层，使空气中的氧气更容易进入负极与负极活性材料反应；增塑剂主要是使得该集电防水体更易于注塑成型。复合材料还可包含有其他成分，如石墨、聚乙烯、乙炔黑等。
催化层喷涂在集电防水体的内侧面，作为空气极的一部分。
催化层为氧化还原层，在氧气进入负极时，将空气中的氧原子变成氧离子，其喷涂于空气极的内侧面，氧气进入负极均需经过该催化层，使得空气中的氧气可更为全面地进行氧化反应，提高电池的比能量，增强电池的性能。
值得一提的是，集电体和防水透气材料可注塑为一体，即集电防水体，加上所喷涂在集电防水体内侧的催化层而形成为整体式空气极，该工艺简单、操作容易，可适用于大规模生产，破除了传统工艺中需要多个程序，多种工艺，而难以大规模工业生产的被动情况，从而提高了生产效率。
综上所述，本实用新型采用集电体与防水透气材料复合而为集电防水体，集电体不再与防水透气材料分立，从而增大了负极活性物质的填充空间，加强了电池的容量，同时也增强了空气极的强度；由于减小集电体本身的电阻和其与防水透气材料之间的接触电阻而减小电池的内阻，故增强了该电池的导电性能；采用外包装壳外表面的小孔作为透气通道，同时集电防水体本身也分布有小孔，使得氧气通道直接，接触面积大而均匀，从而加强了电池的比容量；最后，本实用新型可进行注塑成型，可大规模工业化生产，提高了空气干电池的生产效率。
附图
2为本实用新型所述的空气干电池实施例2的结构示意图。
附图3为本实用新型所述的空气干电池实施例1的结构示意图。
以下结合附图对本实用新型做进一步的描述。
本实施例未述部分与现有技术相同。
实施例2参照附图2，集电体21为一种金属丝，无数根金属丝混合并固化在防水透气材料中，其中该无数根金属丝组合成一种框架，而整体混合在防水透气材料22中。
本实施例未述部分与实施例1相同。
实施例3集电体21为一种金属丝，无数根金属丝单体混合，填夹在防水透气材料22中，足够多的金属丝单体在防水透气材料22中相互无序搭接，而组成一种导电通路，此时集电防水体20如一种混凝土构造，单体金属丝为如此混凝土构造的砂石。
本实施例未述部分与实施例1相同。
最佳实施例集电体21为金属丝，无数根金属丝中的一部分组合成一种框架而整体混合在防水透气材料22中，剩余部分的金属丝则以单体形式混合，填夹在防水透气材料22中，并且此单体金属丝与整体金属丝框架搭接。
本实施例未述部分与实施例1相同。
权利要求1.空气干电池，包括外包装壳(1)、空气极(2)、负极(3)和隔膜(4)，隔膜(4)置于负极(3)和空气极(2)之间的间隙中，其特征在于，空气极(2)包括一集电防水体(20)和催化层(23)，其中集电防水体(20)由金属材料组成的集电体(21)与一种防水透气材料(22)复合一体而构成。
2.根据权利要求1所述的空气干电池，其特征在于，集电体(21)为一种金属板皮，其包围在防水透气材料(22)外围并与其固化层合成一体，金属板皮上具有透孔。
3.根据权利要求2所述的空气干电池，其特征在于，透孔的直径为0.2～6μm。
4.根据权利要求1所述的空气干电池，其特征在于，集电体(21)为一种金属丝，复数根金属丝混合并固化在防水透气材料(22)中。
5.根据权利要求4所述的空气干电池，其特征在于，复数根金属丝可以组合成一种框架，而整体混合在防水透气材料(22)中。
6.根据权利要求4所述的空气干电池，其特征在于，复数根金属丝单体混合，填夹在防水透气材料(22)中。
7.根据权利要求1所述的空气干电池，其特征在于，外包装壳(1)的外表面上分布有复数个微孔。
8.根据权利要求1所述的空气干电池，其特征在于，催化层(23)喷涂在集电防水体(20)的内侧面，而作为空气极(2)的一部分。
9.根据权利要求1所述的空气干电池，其特征在于，防水透气材料(22)包含或增塑剂、或疏水聚合物、或造孔剂、或聚乙烯、或其中几种的混合成分。
专利摘要本实用新型涉及一种直接转变化学能为电能的装置，特别是一种空气干电池，包括外包装壳、空气极、负极和隔膜，隔膜置于负极和空气极之间的间隙中，其结构要点在于，空气极包括一种集电防水体以及催化层，其中集电防水体由金属材料组成的集电体与一种防水透气材料复合一体而构成。优点在于采用集电体与防水透气材料复合而为集电防水体，集电体不再与防水透气材料分立，从而增大了负极活性物质的填充空间，加强了电池的容量，同时也增强了空气极的强度；增强了该电池的导电性能；氧气透气通道直接，接触面积大而均匀，从而加强了电池的比容量；可进行注塑成型，从而大规模工业化生产，提高了空气干电池的生产效率。
文档编号H01M12/06GK2556800SQ0226389
公开日2003年6月18日 申请日期2002年8月20日 优先权日2002年8月20日
发明者李华伦, 李书伟, 杨仲可, 黄育宏 申请人:李华伦, 李书伟, 杨仲可, 黄育宏