金属空气电池的制作方法

本发明涉及电池技术领域，更具体地说，涉及一种金属空气电池。

背景技术：

金属空气电池是以金属合金为负极、以空气中的氧气为正极、以中性或者碱性水溶液为电解液的供电装置，金属合金在阴极催化剂的作用下，与电解液中的水反应，金属合金氧化分解成氧化物，持续对外输出电能。金属空气电池具有原材料丰富、安全环保、能量密度高等一系列优点，被称为“面向21世纪的新型绿色能源”。

然而目前市场上的金属空气电池的结构松散，体积较大，占用空间较大。

综上所述，如何有效地解决金属空气电池的结构松散的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种金属空气电池，该金属空气电池的结构设计可以有效地解决金属空气电池的结构松散的问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种金属空气电池，包括单体电池、设置于所述单体电池顶部的上盖板和设置于所述单体电池底部的下盖板；

所述单体电池包括依次固定连接的引流板、阴极层、电解液容器和阳极板，所述阴极层和阳极板分别贴合在所述电解液容器的两侧且能够与所述电解液容器内的电解液接触，所述引流板与所述阴极层背离所述电解液容器的一侧贴合；

所述上盖板的上侧设置有进液口，所述下盖板的下侧设置有出液口，电解液能够经所述进液口进入所述电解液容器且经所述出液口排出所述电解液容器。

优选地，上述金属空气电池中，所述电解液容器具体为电解液盒，且其两侧开口，所述阴极层和阳极板分别贴合在所述电解液盒的两侧以封堵所述开口；所述阴极层和阳极板均通过热压的方式与所述电解液盒连接，或，

所述阴极层和阳极板均与所述电解液盒过盈配合。

优选地，上述金属空气电池中，所述阴极层和阳极板分别为所述电解液盒的两个侧壁，所述阴极层和阳极板与所述电解液盒之间均设置有密封圈。

优选地，上述金属空气电池中，所述单体电池的数量为多个，且多个所述单体电池串联或并联，或者多个所述单体电池中部分所述单体电池并联后与其余的所述单体电池串联。

优选地，上述金属空气电池中，所述上盖板的下侧设置有与所述进液口连通的多个分液口，且多个所述分液口分别与多个所述单体电池的电解液盒内部连通；

所述下盖板的上侧设置有与所述出液口连通的多个集液口，且多个所述集液口分别与多个所述单体电池的电解液盒内部连通。

优选地，上述金属空气电池中，多个所述单体电池的所述电解液盒的顶部和底部均设有通孔，所述上盖板和下盖板均设置有能够卡入所述通孔内的凸起，所述分液口位于所述上盖板上的凸起上，所述集液口位于所述下盖板的凸起上。

优选地，上述金属空气电池中，多个所述单体电池串联时，多个所述单体电池依次连接，且最后一个所述单体电池的阳极板的背离所述电解液盒的一侧贴合有引流板。

优选地，上述金属空气电池中，所述电解液容器具体为方体结构，且其为吸水材质。

优选地，上述金属空气电池中，还包括夹设在所述引流板和阴极层之间的网状层，且所述网状层与所述引流板和阴极层紧密贴合。

优选地，上述金属空气电池中，所述进液口处设置有盖帽，且所述盖帽上开始有排气孔，所述排气孔处覆盖有单向透气疏水膜。

本发明提供的金属空气电池包括单体电池、上盖板和下盖板。其中，上盖板位于单体电池顶部，下盖板位于单体电池底部，上盖板和下盖板均与单体电池固定连接。单体电池包括依次固定连接的引流板、阴极层、电解液容器和阳极板，阴极层和阳极板分别贴合在电解液容器的两侧且能够与电解液容器内的电解液接触。引流板与阴极层背离电解液容器的一侧贴合。即引流板、阴极层、电解液容器和阳极板依次紧密贴合。

另外，上盖板的上侧设置有进液口，下盖板的下侧设置有出液口，电解液能够经进液口进入电解液容器且经出液口排出电解液容器。进液口和出液口均与电解液容器内部连通，电解液流经进液口进入电解液容器，电解液容器内的液体经出液口排出。

由上可知，本发明提供的金属空气电池中，单体电池的各个部件均紧密贴合，如此该金属空气电池的结构更加紧凑，占用空间较小，而且可以根据实际需要设计电解液容器的体积，以适应各种供电需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的单体电池的爆炸图；

图2为本发明实施例提供的两个单体电池的装配示意图；

图3为本发明实施例提供的上盖板的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的上盖板的剖面图；

图5为本发明实施例提供的下盖板的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的盖帽的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的阴极层的结构示意图。

在图1-7中：

A-单体电池、1-引流板、2-网状层、3-阴极层、3b-催化层、3a-热压层、4-电解液盒、5-密封圈、6-阳极板、7-上盖板、7a-进液口、7b-分液槽、7c-凹槽、7d-挡流板、7e-分液口、8-凸起、9-下盖板、9a-集液口、9b-出液口、10-盖帽、11-单向透气疏水膜、12-螺栓。

具体实施方式

本发明的目的在于提供一种金属空气电池，该金属空气电池的结构设计可以有效地解决金属空气电池的结构松散的问题。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图6，本发明实施例提供的金属空气电池包括单体电池A、上盖板7和下盖板9。其中，上盖板7位于单体电池A顶部，下盖板9位于单体电池A底部，上盖板7和下盖板9均与单体电池A固定连接。单体电池A包括依次固定连接的引流板1、阴极层3、电解液容器和阳极板6，阴极层3和阳极板6分别贴合在电解液容器的两侧且能够与电解液容器内的电解液接触。引流板1与阴极层3背离电解液容器的一侧贴合。即引流板1、阴极层3、电解液容器和阳极板6依次紧密贴合。

另外，上盖板7的上侧设置有进液口7a，下盖板9的下侧设置有出液口9b，电解液能够经进液口7a进入电解液容器且经出液口9b排出电解容器。进液口7a和出液口9b均与电解液容器内部连通，电解液流经进液口7a进入电解液容器，电解液容器内的液体经出液口9b排出。

由上可知，本发明实施例提供的金属空气电池中，单体电池A的各个部件均紧密贴合，如此该金属空气电池的结构更加紧凑，占用空间较小，而且可以根据实际需要设计电解液容器的体积，以适应各种供电需求。

其中，阳极板6可以是金属锂、镁、铝、锌等合金材料，阳极金的厚度可以根据电容量来调整。阴极层3包括催化层和热压层，其中催化层可以为碳基或者非碳基，催化层3b和热压层3a热压在一起，可以仅催化层3b的一侧具有热压层3a，也可以催化层3b的两侧均设置有热压层3a。热压层3a可以为塑料框架，在此不作限定。其中，电解液容器可以具体为电解液盒4，电解液盒4的两侧开口，阴极层3和阳极板6分别贴合在电解液盒4的两侧以封堵开口，如此电解液盒4内的电解液能够与阴极层3和阳极板6接触。引流板1与阴极层3背离电解液盒4的一侧贴合。即引流板1、阴极层3、电解液盒4和阳极板6依次紧密贴合。

放电结束后，进液口7a可以直接连接清洗管线，方便清洗内部，保证内部空载时放空和干净状态。

优选地，上述实施例中阴极层3和阳极板6可以均通过热压的方式与电解液盒4连接，如此可以保证阴极层3和阳极板6与电解液盒4的贴合和固定连接。

另外，阴极层3和阳极板6也可以均与电解液盒4过盈配合，在此不作限定。

为了防止电解液的泄漏，其中阴极层3和阳极板6与电解液盒4之间均设置有密封圈5。即阴极层3与电解液盒4之间以及阳极板6与电解液盒4之间均设置有密封圈5，以提高电解液盒4的密封性。密封圈5可以是橡胶，具体可以为三元乙丙橡胶。

为了增加阴极层3和阳极板6与电解液的接触面积，阴极层3和阳极板6分别为电解液盒4的两个侧壁。即电解液盒4的两侧不设置侧壁，仅在电解液盒4的侧面四周设置边框，阴极层3和阳极板6均与边框固定连接。该处电解液盒4为方体形，当然还可以为其它形状，在此不作限定。

为了满足不同的电压功率需求，其中单体电池A的数量为多个。多个单体电池A串联或并联。或者多个单体电池A中可以部分单体电池A并联后与其余的单体电池A串联。具体可以根据实际情况进行设计多个单体电池A的电连接，以满足不同电压功率输出。

多个单体电池A之间可以通过螺栓12连接，螺栓12均穿过多个单体电池A的引流板。调整螺栓两端的螺母，可以实现紧固多个单体电池A，压紧密封材料。

在非工作状态下电池盒内部是空状态，只有在需要电流情况下加入电解液启动电池运行。

为了便于电解液的流动，其中上盖板7的下侧设置有与进液口7a连通的多个分液口7e，且多个分液口7e分别与多个单体电池A的电解液盒4内部连通。即电解液经进液口7a进入后，流至多个分液口7e处，并经多个分液口7e分别流至多个电解液盒4内。同样的，下盖板9的上侧设置有与出液口9b连通的多个集液口9a，且多个集液口9a分别与多个单体电池A的电解液盒4内部连通。多个电解液盒4内的液体可以经与其连通的集液口9a排出，进而经出液口9b排出。

为了便于上盖板7和下盖板9的连接，其中多个单体电池A的电解液盒4的顶部和底部均设有通孔，上盖板7和下盖板9均设置有能够卡入通孔内的凸起8。如此上盖板7上的多个凸起8卡入多个单体电池A的电解液盒4的顶部通孔内，以实现上盖板7与多个单体电池A的固定连接。下盖板9上的多个凸起8卡入多个单体电池A的电解液盒4的底部通孔内，以实现下盖板9与多个单体电池A的固定连接。其中凸起8可以整体为梯形，即凸起8的两个侧面为倾斜面，凸起8卡入通孔内后，凸起8与通孔的孔壁紧密贴合，凸起8实现对单体电池A的定位以及固定。需要拆卸时，将凸起8从通孔中拔出即可实现上盖板7和下盖板9的拆卸。

两个凸起8之间为凹槽7c，单体电池A卡入凹槽7c内。

进一步地，分液口7e位于上盖板7上的凸起8上，集液口9a位于下盖板9的凸起8上，如此设置结构更加简单。上盖板7上的凸起8可以为电解液盒4的顶壁，下盖板9上的凸起8可以为电解液盒4的底壁。分液口7e内部可以设置有挡流板7d，以保证均匀分流。优选地实施例中，单体电池A中还可以包括夹设在引流板1和阴极层3之间的网状层2，并且网状层2与引流板1和阴极层3紧密贴合。如此网状层2能够均匀引流出反应电荷，使接触电阻大大降低。网状层2可以是泡沫结构，厚度0.5～3mm，最好是1mm左右。而且设置网状层2后，空气中的氧气可以直接进入到阴极，节省阴极需要流动空气空腔空间。网状层2作为集流层，其可以是泡沫镍或者金属网等空隙金属结构。

单体电池A中，阳极板6的背离电解液盒4的一侧也可以贴合有引流板1。

金属空气电池不能长时间存放电解液，只能在每次使用前向电池内加入电解液以进行反应。现有技术中的金属空气电池，在加入电解液后该电池则必须一次性完全使用，使用不便，灵活度低。而使用本申请提供的金属空气电池，每次向电解液盒4内倒入电解液，供电完毕后可以将剩余的电解液经出液口9b排出，进行回收。

另外，金属空气电池进行反应时会产生沉淀物，使用本申请提供的金属空气电池，供电完毕后可以将电解液盒4内的液体排出，进而将沉淀物排出。

进一步地，多个单体电池A串联时，多个单体电池A可以依次连接，即多个单体电池A依次排布，并且最后一个单体电池A的阳极板6的背离电解液盒4的一侧贴合有引流板1。如此整个金属空气电池的两侧均设置有引流板1，以便于与其它部件进行电连接。

当单体电池A的数量为一个时，该单体电池A的阳极板6的背离电解液盒4的一侧也应该贴合有引流板1，以便进行连接。当多个单体电池A并联时，每个单体电池A的阳极板6的背离电解液盒4的一侧也应该贴合有引流板1。

上盖板7和下盖板9内部均设置有分液槽7b，以便液体流通。

其中，电解液容器具体为方体结构，且其为吸水材质，如此电解液容器吸附电解液进行储存。可以根据实际需要设计吸水材质的电解液容器的厚度，其可以薄至纸张厚度，以制成微型电池。

金属空气电池在反应时会产生气体，每个电解液盒4内产生的气体可以经分液口7e和进液口7a排出。其中进液口7a处可以设置有盖帽10，并且盖帽10上开始有排气孔。为了防止电解液的溢出，排气孔处还覆盖有单向透气疏水膜11，同时防止外界气体对单体电池A内部的影响。当然也可以在盖板上开设多个与电解液盒4内部连通的排气孔，在此不作限定。

野营照明或者野外急救报警灯，小功率充电装置需求时，可以采用海水或者食用盐水作为电解液，阳极板6可以优先选择镁合金，可以是AZ-31或者AZ-60镁合金，直接加水发电，使用完，直接倒掉溶解。阳极板6为镁板时，镁板采用宽度5mm，厚度1mm。网状层2为泡沫镍，其厚度为0.8mm。电解液盒4为吸水材质时，吸水材质可以是棉絮或者吸水纸，其厚度1mm。当需要电压3.7V供电，该金属空气电池的厚度可以做到只有2厘米厚，可以放进任何一种照明设备内当电池使用；加大阴极和阳极板6的宽度和高度，可以用于大功率供电系统。

大功率使用时，阳极板6采用AL合金，电解液采用氢氧化钠或者氢氧化钾溶液，电解液盒4容量加大，以使用在大型循环系统中。阳极板6采用锌合金时，可以做可充放电电池使用，只需要更换阴极和阳极板6就能持续使用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。