一种输出电压稳定的锌-空气电池模具

本实用新型涉及化学电池领域，具体涉及一种输出电压稳定的锌-空气电池模具。

背景技术：

金属空气电池也叫金属燃料电池，以活泼固体金属(如铝、锌、铁、钙、镁、锂等)为燃料源，以碱性溶液或中性盐溶液为电解液，阴极反应活性物质来源于空气中的氧气，具备多孔结构。在电池放电时阳极金属被氧化，阴极发生氧气还原反应(orr)。阴极反应活性物质可以源源不断地从周围空气中获得，因此其具有高的理论能量密度，可以达到锂离子电池能量密度的2-10倍。因而金属空气电池被认为是一种很有潜力的化学能源。

近些年来，水系的锌-空气电池技术相对成熟，在未来的能源应用中有极大的前景。由于锌-空气电池的正极使用空气中的氧气作为活性物质，容量无限；电池比能量取决于负极容量，理论能量密度高达1086w·h，是目前锂离子电池技术的5倍以上。在成本方面，锌-空气电池可能以更低的价格生产，据估计少于10$/(kw·h)，比锂电池低2个数量级。因此，性能优良的可充电锌-空气电池在新能源发电储能、电动汽车和便携式电源等领域有广阔的应用前景。

现有的锌-空气电池在碱性体系充电时，由于负极表面附近反应活性物质形成较大的浓差极化，因而会产生枝状的锌结晶。产生的锌枝晶一方面会刺穿电池隔膜造成电池短路失效，另一方面它从电极表面脱落还会造成电池容量衰减，缩短电池使用寿命。

现有的锌-空气电池还会发生气体扩散电极的碳酸盐化，由于电池长时间放电，碱性电解液或反应产物与空气中co2接触会产生大量碳酸盐，当碳酸盐溶解饱和后会在气体扩散电极表面析出，因此会导致气体扩散电极反应活性区的环境发生改变，严重影响气体扩散电极的使用寿命，降低电池性能。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种输出电压稳定的锌-空气电池模具。

为实现上述实用新型目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种输出电压稳定的锌-空气电池模具，包括模具主体，所述模具主体的一端设有负极插槽，所述模具主体的一侧壁上设有第一通孔，所述负极插槽与第一通孔相连通，所述负极插槽内插设有负极电极片，所述第一通孔的两侧均设有空气电极片，两片所述空气电极片的一侧均设有压片，所述压片上设有第二通孔，所述压片上设有连接件，所述压片通过连接件与模具主体相连并将空气电极片压紧在模具主体的两侧，两片所述空气电极片的另一侧外壁与通孔构成电解腔。

优选的，所述模具主体的一端设有截面呈倒立梯形状的第一凹槽，所述第一凹槽内设有凸起，所述负极插槽位于凸起上，所述第一凹槽内卡接有保护盖，所述保护盖上设有与凸起相对应的第二凹槽。

优选的，位于负极插槽两侧的凸起表面上设有一对楔形槽。

优选的，所述连接件包括四根螺杆，所述模具主体和压片的四个角部均开设有第三通孔，所述螺杆插设在对应的第三通孔内，螺杆的端部设有蝶形螺母。

优选的，所述第一通孔两端处均设有第一环形槽，所述第一环形槽内设有密封圈。

优选的，所述第二通孔靠近空气电极片的一端上设有第二环形槽，所述第一环形槽内设有密封垫圈。

优选的，所述负极电极片为锌片。

本实用新型的有益效果集中体现在：

1、本实用新型的模具主体采用方形圆孔的结构，通过采用双空气电极片隔离出两个电解腔，尽最大可能增大空气电极的表面积，使得同一时刻有更多的氧分子被吸附来参与反应，并在一定程度上解决了由氧氧双键较稳定，不易断键，导致的电子堆积而产生的过电势的问题。而对于负极电极片，使用面积较大的方形锌片来保障总体反应的活性面积。两电极相互配合，从而来起到稳定电压的作用。

2、本实用新型模具锌片采用插槽式的装配结构，锌片插入反应马上开始，锌片拔出反应马上结束，实现了实时控制反应启停的目的，并有效解决了锌空气电池的停机腐蚀问题。同时可对锌片单独密封保存，防止空气中水蒸气以及其它物质在储存时腐蚀锌片。并且锌片几乎完全浸润在电解液中的设计可以最大化地利用锌片，且由于锌片是作为插件在电解液槽中浸泡，不起密封作用，也不会因为锌片腐蚀导致电池密封性出现问题。

3、本实用新型模具总体装配较为简单，操作步骤较少，操作难度较低。可在较短时间内通过螺母、螺杆、垫圈等常用连接件完成电池的装配，并有较强的工业应用前景。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2是本实用新型模具主体结构示意图；

图3是本实用新型压片结构示意图；

图4是本实用新型保护盖结构示意图；

图5是本实用新型密封圈结构示意图；

图6是本实用新型密封垫圈结构示意图；

图例说明：1、模具主体；2、负极插槽；3、第一通孔；4、负极电极片；5、空气电极片；6、压片；7、第二通孔；8、第一凹槽；9、凸起；10、保护盖；11、第二凹槽；12、楔形槽；13、第三通孔；14、第一环形槽；15、密封圈；16、第二环形槽；17、密封垫圈。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1-6所示，一种输出电压稳定的锌-空气电池模具，包括模具主体1，模具主体1呈方形结构，所述模具主体1的一端设有负极插槽2，所述模具主体1的一侧壁上设有第一通孔3，所述负极插槽2与第一通孔3相连通，所述负极插槽2内插设有负极电极片4，所述第一通孔3的两侧均设有空气电极片5，两片所述空气电极片5的一侧均设有压片6，所述压片6上设有第二通孔7，所述压片6上设有连接件，所述压片6通过连接件与模具主体1相连并将空气电极片5压紧在模具主体1的两侧，两片所述空气电极片5的另一侧外壁与通孔构成电解腔；在本实施例中，负极插槽2的宽度为0.4mm，负极电极片4优选采用锌片，其厚度为0.3mm；空气电极片5上焊接有导线，在电池投入使用中，需将两片空气电极片5进行串联。

因此，在使用时将负极电极片4插入到负极插槽2后，可将第一通孔3分为两个部分，即把电解腔分为两个部分，同时空气电极片5通过压片6上的第二通孔7与空气相接触，尽最大可能增大空气电极的表面积，使得同一时刻有更多的氧分子被吸附来参与反应，并在一定程度上解决了由氧氧双键较稳定，不易断键，导致的电子堆积而产生的过电势的问题。

进一步的，所述模具主体1的一端设有截面呈倒立梯形状的第一凹槽8，所述第一凹槽8内设有凸起9，所述负极插槽2位于凸起9上，所述第一凹槽8内卡接有保护盖10，所述保护盖10上设有与凸起9相对应的第二凹槽11，保护盖10与第二凹槽11之间为过盈配合，保护盖10由橡胶材质制成，卡在第二凹槽11内后，起到对负极插槽2的密封作用，防止电解液泄漏出来。

进一步的，位于负极插槽2两侧的凸起9表面上设有一对楔形槽12，便于将负极电极片4从负极插槽2中取出来；在本实施例中锌片插入反应马上开始，锌片拔出反应马上结束，实现了实时控制反应启停的目的，并有效解决了锌空气电池的停机腐蚀问题。同时可对锌片单独密封保存，防止空气中水蒸气以及其它物质在储存时腐蚀锌片。并且锌片几乎完全浸润在电解液中的设计可以最大化地利用锌片，且由于锌片是作为插件在电解液槽中浸泡，不起密封作用，也不会因为锌片腐蚀导致电池密封性出现问题。

进一步的，为了提升本实用新型的密封性能，所述第一通孔3两端处均设有第一环形槽14，所述第一环形槽14内设有密封圈15；以及在所述第二通孔7靠近空气电极片5的一端上设有第二环形槽16，所述第二环形槽16内设有密封垫圈17；在本实施例中密封圈15和密封垫圈17均是通过粘接的方式固定在第一环形槽14和第二环形槽16内，在此优选采用703胶水、704胶水或ab胶进行粘接。

进一步的，为了简化该电池的装配结构，因此所述连接件包括四根螺杆，所述模具主体1和压片6的四个角部均开设有第三通孔13，所述螺杆插设在对应的第三通孔13内，螺杆的端部设有蝶形螺母。

需要说明的是，对于前述的各个方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。