一種VB₂空氣電池的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及空氣電池領(lǐng)域，公開(kāi)了一種VB2空氣電池，該空氣電池包括正極塑料殼體(1)、氣體擴(kuò)散層(3)、空氣電極(4)、隔膜(5)、燃料膏體(10)以及負(fù)極塑料殼體(2)；其中，所述負(fù)極塑料殼體(2)與所述正極塑料殼體(1)相互配合，形成電池殼體；所述電池殼體內(nèi)部，從所述正極塑料殼體(1)到所述負(fù)極塑料殼體(2)依次平行設(shè)置有所述氣體擴(kuò)散層(3)、所述空氣電極(4)、所述隔膜(5)和所述燃料膏體(10)。本實(shí)用新型提供的VB2空氣電池，具有容量大、儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，制備過(guò)程容易控制，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種VB2空氣電池
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種空氣電池，具體地，涉及一種VB2空氣電池。
【背景技術(shù)】
[0002]VB2空氣電池采用VB2燃料作為負(fù)極，空氣電極作為正極，在發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)時(shí)釋放出電能。VB2空氣電池具有較高的能量密度，其理論體積能量密度為271^?!/1，重量比能量為5300ffh kg—1JB2空氣電池的體積比能量高于汽油、氫氣和鋅空氣燃料電池，并且高出所有的可充電電池，包括鋰離子電池、金屬氫化物電池和酸鉛電池等。
[0003]VB2空氣電池的正負(fù)極材料、電解液與隔膜都是環(huán)保且非易燃材質(zhì)，電池不會(huì)有發(fā)生起火、爆炸等給人身帶來(lái)安全隱患的情況，因而VB2空氣電池在使用過(guò)程中具有良好的安全性。VB2空氣電池的反應(yīng)產(chǎn)物可以回收循環(huán)利用。
[0004]由于VB2空氣電池具有比能量高、安全性高、價(jià)格低廉、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，可以作為貯備電池和便攜電源使用，用于電力中斷、應(yīng)急救災(zāi)、野外作業(yè)等情況下的應(yīng)急照明、信號(hào)電源、為小型電子設(shè)備和其它電池供電與充電使用，滿(mǎn)足信號(hào)設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間工作的需要。而這些需求一般要求電池的能量密度高、體積和重量小、貯存及使用過(guò)程中自腐蝕小，可長(zhǎng)期使用等。VB2燃料膏體作為VB2空氣電池的負(fù)極，其性能的好壞將直接影響電池的放電性能和貯存性能。目前VB2氣電池正負(fù)極殼體采用金屬材料，在放電和貯存過(guò)程中金屬殼與負(fù)極VB2燃料膏體直接接觸，容易發(fā)生腐蝕反應(yīng)，導(dǎo)致電池的放電性能和儲(chǔ)存壽命降低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種VB2空氣電池，該VB2空氣電池具有容量大、儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，制備過(guò)程容易控制，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種VB2空氣電池，該空氣電池包括正極塑料殼體、氣體擴(kuò)散層、空氣電極、隔膜、燃料膏體以及負(fù)極塑料殼體；
[0007]其中，所述負(fù)極塑料殼體與所述正極塑料殼體相互配合，形成電池殼體；
[0008]所述電池殼體內(nèi)部，從所述正極塑料殼體到所述負(fù)極塑料殼體依次平行設(shè)置有所述氣體擴(kuò)散層、所述空氣電極、所述隔膜和所述燃料膏體。
[0009]優(yōu)選地，所述正極塑料殼體和所述負(fù)極塑料殼體均為一端開(kāi)口的盒狀;所述盒狀的底面形狀不限，優(yōu)選為長(zhǎng)方形。
[0010]優(yōu)選地，所述正極塑料殼體上設(shè)有正極引出結(jié)構(gòu);所述負(fù)極塑料殼體上設(shè)有負(fù)極引出結(jié)構(gòu);所述負(fù)極塑料殼體內(nèi)部連接有負(fù)極集流體;所述正極引出結(jié)構(gòu)位于所述正極塑料殼體的側(cè)面;所述負(fù)極引出結(jié)構(gòu)位于所述負(fù)極塑料殼體的底面或側(cè)面。
[0011 ]優(yōu)選地，所述正極塑料殼體為丙稀腈-丁二稀-苯乙稀塑料殼體、聚丙稀塑料殼體、聚酰胺塑料殼體或聚丙交酯塑料殼體。
[0012]優(yōu)選地，所述負(fù)極塑料殼體為丙稀腈-丁二稀-苯乙稀塑料殼體、聚丙稀塑料殼體、聚酰胺塑料殼體或聚丙交酯塑料殼體。
[0013]優(yōu)選地，所述正極塑料殼體的底面設(shè)有若干透氣孔;所述透氣孔的總面積占所述正極塑料殼體底面面積的5-50%。
[0014]更優(yōu)選地，所述透氣孔為圓形，直徑為0.5-10毫米，數(shù)量為3-300個(gè)。
[0015]優(yōu)選地，所述空氣電極厚度為0.5-2.0毫米，更優(yōu)選為I毫米。
[0016]優(yōu)選地，所述氣體擴(kuò)散層為多孔泡沫材料。
[0017]更優(yōu)選地，所述氣體擴(kuò)散層為泡沫鎳或泡沫銅。
[0018]通過(guò)上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0019](I)電池正負(fù)極塑料殼體避免了負(fù)極燃料膏體與金屬殼直接接觸造成殼體腐蝕，提高了電池的放電容量和貯存壽命。
[0020](2)在電池的正極塑料殼體上設(shè)置了較大尺寸和較多數(shù)量的氣孔，保證了充足的氧氣能夠透過(guò)擴(kuò)散層均勻地進(jìn)入電池內(nèi)部，提高了 VB2空氣電池的大電流放電能力。
[0021](3)本實(shí)用新型提供的空氣電池，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，制備過(guò)程容易控制，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0022]本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0023]附圖是用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本實(shí)用新型，但并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中:
[0024]圖1是本實(shí)用新型提供的一種VB2空氣電池結(jié)構(gòu)圖。
[0025]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0026]1、正極塑料殼體 2、負(fù)極塑料殼體 3、氣體擴(kuò)散層
[0027]4、空氣電極5、隔膜6、正極引出結(jié)構(gòu)
[0028]7、密封膠體8、負(fù)極集流體 9、負(fù)極引出結(jié)構(gòu)
[0029]10、燃料膏體
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說(shuō)明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限制本實(shí)用新型。
[0031 ]本實(shí)用新型提供一種VB2空氣電池，如圖1所示，該空氣電池包括正極塑料殼體1、氣體擴(kuò)散層3、空氣電極4、隔膜5、燃料膏體1以及負(fù)極塑料殼體2;其中，所述負(fù)極塑料殼體2與所述正極塑料殼體I相互配合，形成電池殼體;所述電池殼體內(nèi)部，從所述正極塑料殼體I到所述負(fù)極塑料殼體2依次平行設(shè)置有所述氣體擴(kuò)散層3、所述空氣電極4、所述隔膜5和所述燃料膏體10。
[0032]根據(jù)本實(shí)用新型，正極塑料殼體和負(fù)極塑料殼體的形狀沒(méi)有特別的限定，可以為本領(lǐng)域常規(guī)的形狀。優(yōu)選地，所述正極塑料殼體I和所述負(fù)極塑料殼體2均為一端開(kāi)口的盒狀;所述盒狀的底面形狀不限，具體可為長(zhǎng)方形。
[0033]更優(yōu)選地，所述負(fù)極塑料殼體2的開(kāi)口端通過(guò)密封膠體7與正極塑料殼體I的開(kāi)口端相互密封固定。優(yōu)選地，所述密封膠體7為ABS膠或環(huán)氧樹(shù)脂膠。
[0034]根據(jù)本實(shí)用新型，所述正極塑料殼體I上設(shè)有正極引出結(jié)構(gòu)6;所述負(fù)極塑料殼體2上設(shè)有負(fù)極引出結(jié)構(gòu)9;所述負(fù)極塑料殼體2內(nèi)部連接有負(fù)極集流體8。所述正極引出結(jié)構(gòu)6和所述負(fù)極引出結(jié)構(gòu)9均為本領(lǐng)域常規(guī)使用的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)，具體可為導(dǎo)線(xiàn)、螺栓、螺母或電極片等。優(yōu)選地，所述正極引出結(jié)構(gòu)6設(shè)置于所述正極塑料殼體I的側(cè)面;所述負(fù)極引出結(jié)構(gòu)9設(shè)置于所述負(fù)極塑料殼體2的底面或側(cè)面。
[0035]根據(jù)本實(shí)用新型，優(yōu)選地，所述正極塑料殼體I為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料殼體、聚丙烯塑料殼體、聚酰胺塑料殼體或聚丙交酯塑料殼體。也就是說(shuō)，所述正極塑料殼體I通過(guò)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)或聚丙交酯(PLA)成型而成。
[0036]根據(jù)本實(shí)用新型，優(yōu)選地，所述負(fù)極塑料殼體2為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料殼體、聚丙烯塑料殼體、聚酰胺塑料殼體或聚丙交酯塑料殼體。也就是說(shuō)，所述負(fù)極塑料殼體2通過(guò)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)或聚丙交酯(PLA)成型而成。
[0037]根據(jù)本實(shí)用新型，所述正極塑料殼體I的底面設(shè)有若干透氣孔，所述透氣孔的形狀和分布無(wú)限制，滿(mǎn)足充足的氧氣均勻進(jìn)入空氣電池內(nèi)部即可。優(yōu)選情況下，所述透氣孔的總面積占所述正極塑料殼體底面的5-50%。
[0038]根據(jù)本實(shí)用新型，所述透氣孔的形狀為圓形，直徑為0.5-10毫米，數(shù)量為3-300個(gè)，所述透氣孔均勻分布在所述正極塑料殼體的底面上。透氣孔的數(shù)量和尺寸可根據(jù)空氣電池的設(shè)計(jì)及應(yīng)用需求具體調(diào)整。
[0039]根據(jù)本實(shí)用新型，所述燃料膏體為本領(lǐng)域常規(guī)使用的VB2燃料膏體，其可以按照如下方法制備:
[0040](I)將VB2粉末與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、緩蝕劑混合并分散均勻；
[0041](2)配制氫氧化鉀溶液，其中氫氧化鉀所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30-40%;
[0042](3)將(I)中VB2粉末混合物和(2)中氫氧化鉀溶液混合后在真空條件下攪拌20min得到燃料膏體。
[0043]其中，所述導(dǎo)電劑為本領(lǐng)域常規(guī)的導(dǎo)電劑，可為石墨、乙炔黑、活性炭、炭黑、碳納米管或石墨烯;所述粘結(jié)劑為本領(lǐng)域常規(guī)的粘結(jié)劑，可為羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯或聚乙烯醇;所述緩蝕劑為本領(lǐng)域常規(guī)的緩蝕劑，可為氫氧化銦、氫氧化鈣、氧化鈰或錫酸鈉。所述VB2粉末、所述導(dǎo)電劑、所述粘結(jié)劑、所述緩蝕劑的重量比為100:15-50:0.5-2:0.1-0.5 ο
[0044]根據(jù)本實(shí)用新型，優(yōu)選情況下，所述空氣電極4的厚度為0.5-2.0毫米，優(yōu)選為I毫米。
[0045]根據(jù)本實(shí)用新型，所述氣體擴(kuò)散層3為多孔泡沫材料。優(yōu)選地，所述氣體擴(kuò)散層3為泡沫鎳或泡沫銅。
[0046]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，如圖1所不，VB2空氣電池包括正極塑料殼體
1、氣體擴(kuò)散層3、空氣電極4、隔膜5、燃料膏體10以及負(fù)極塑料殼體2;其中，所述負(fù)極塑料殼體2與所述正極塑料殼體I相互配合，形成電池殼體;所述正極塑料殼體I的內(nèi)側(cè)壁涂覆ABS膠，與負(fù)極塑料殼體2相互固定。
[0047]所述電池殼體內(nèi)部，從所述正極塑料殼體I到所述負(fù)極塑料殼體2依次平行設(shè)置所述氣體擴(kuò)散層3、所述空氣電極4、所述隔膜5和所述燃料膏體10。所述正極塑料殼體I和所述負(fù)極塑料殼體2均為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料殼體(ABS塑料殼體)。
[0048]所述正極塑料殼體I和所述負(fù)極塑料殼體2均為一端開(kāi)口底面為長(zhǎng)方形的盒狀，所述負(fù)極塑料殼體2的底面略小于所述正極塑料殼體I。
[0049]所述正極塑料殼體I上設(shè)有正極引出結(jié)構(gòu)6;所述負(fù)極塑料殼體2上設(shè)有負(fù)極引出結(jié)構(gòu)9;所述負(fù)極塑料殼體2內(nèi)部連接有負(fù)極集流體8。所述正極引出結(jié)構(gòu)6和所述負(fù)極引出結(jié)構(gòu)9均為螺柱引出。所述正極引出結(jié)構(gòu)6設(shè)置于所述正極塑料殼體I的側(cè)面;所述負(fù)極引出結(jié)構(gòu)9設(shè)置于所述負(fù)極塑料殼體2的底面。
[0050]所述正極塑料殼體I的底面設(shè)有若干透氣孔，所述透氣孔的總面積占所述正極塑料殼體底面面積的15%。所述透氣孔為圓形，直徑為3毫米，數(shù)量為36個(gè)，所述透氣孔均勻分布于所述正極塑料殼體的底面上。
[0051]所述燃料膏體為VB2燃料膏體。所述空氣電極4的厚度為I毫米。所述氣體擴(kuò)散層3為泡沫鎳。
[0052]通過(guò)上述結(jié)構(gòu)組裝成的VB2空氣電池，其開(kāi)路電壓在1.1V左右，在標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行放電測(cè)試，電池放電容量在30Ah以上，平均放電電壓約0.85V。電池使用過(guò)程中，充足的空氣通過(guò)所述透氣孔均勻進(jìn)入空氣電池，電池殼體的塑料材質(zhì)避免了金屬殼體的腐蝕問(wèn)題，提高了電池的放電容量和貯存壽命。
[0053]綜上所述，采用本實(shí)用新型提供的VB2空氣電池具有容量大、儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、制備過(guò)程容易控制，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0054]以上詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種VB2空氣電池，其特征在于，該空氣電池包括正極塑料殼體(I)、氣體擴(kuò)散層(3)、空氣電極(4)、隔膜(5)、燃料膏體(10)以及負(fù)極塑料殼體(2); 其中，所述負(fù)極塑料殼體(2)與所述正極塑料殼體(I)相互配合，形成電池殼體； 所述電池殼體內(nèi)部，從所述正極塑料殼體(I)到所述負(fù)極塑料殼體(2)依次平行設(shè)置有所述氣體擴(kuò)散層(3)、所述空氣電極(4)、所述隔膜(5)和所述燃料膏體(10)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣電池，其特征在于，所述正極塑料殼體(I)和所述負(fù)極塑料殼體(2)均為一端開(kāi)口的盒狀。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空氣電池，其特征在于，所述正極塑料殼體(I)上設(shè)有正極引出結(jié)構(gòu)(6);所述負(fù)極塑料殼體(2)上設(shè)有負(fù)極引出結(jié)構(gòu)(9);所述負(fù)極塑料殼體(2)內(nèi)部連接有負(fù)極集流體(8); 所述正極引出結(jié)構(gòu)(6)位于所述正極塑料殼體(I)的側(cè)面;所述負(fù)極引出結(jié)構(gòu)(9)位于所述負(fù)極塑料殼體(2)的底面或側(cè)面。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣電池，其特征在于，所述正極塑料殼體(I)為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料殼體、聚丙烯塑料殼體、聚酰胺塑料殼體或聚丙交酯塑料殼體。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣電池，其特征在于，所述負(fù)極塑料殼體(2)為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料殼體、聚丙烯塑料殼體、聚酰胺塑料殼體或聚丙交酯塑料殼體。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的空氣電池，其特征在于，所述正極塑料殼體(I)的底面設(shè)有透氣孔;所述透氣孔的總面積占所述正極塑料殼體底面面積的5-50%。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空氣電池，其特征在于，所述透氣孔為圓形，直徑為0.5-10毫米，數(shù)量為3-300個(gè)。8.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的空氣電池，其特征在于，所述空氣電極厚度為0.5-2.0 暈米。9.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的空氣電池，其特征在于，所述氣體擴(kuò)散層(3)為多孔泡沫材料。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的空氣電池，其特征在于，所述氣體擴(kuò)散層(3)為泡沫鎳或泡沫銅。
【文檔編號(hào)】H01M12/06GK205488425SQ201620043128
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年1月18日
【發(fā)明人】王國(guó)慶, 張?chǎng)? 張昆
【申請(qǐng)人】新材料與產(chǎn)業(yè)技術(shù)北京研究院