金屬－空氣電池的製作方法

2023-05-05 17:37:11 1

專利名稱：金屬－空氣電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電化學電池，特別涉及一種金屬-空氣電池，該電池具有用以控制其本身為開放系統或是密閉系統的彈簧。
電化學電池，例如金屬-空氣電池包括空氣可穿透的陰極與一金屬陽極，並且上述兩電極由水性電解質隔開。當金屬-空氣電池，例如鋅-空氣電池放電時，來自周圍空氣的氧氣在陰極被轉換成為氫氧離子，而鋅在陽極被氫氧離子氧化，緊接著釋放出水及電子以提供電能。
因此，為了操作金屬-空氣電池，必須在電池的陰極提供氧氣(空氣)。已被使用的有各種構造的金屬-空氣電池，例如Pendicin在美國專利5,362,577中描述了一種具有包裝器具的金屬-空氣電池，該包裝器具包含數個開口以使金屬-電池的陰極暴露於周圍的環境，從而使得能夠在陰極產生反應的空氣通過。
然而，即使當金屬-空氣電池不被使用時，其陰極仍然持續地暴露於空氣之中，這將造成金屬-空氣電池不斷地放電，從而導致漏電以及降低電池的性能與壽命。
本發明的目的是提供一種具有彈簧與O-環的金屬-空氣電池，其可產生一個空氣入口來控制電池為開放系統或關閉系統。
本發明的金屬-空氣電池具有一陽極/電解質與一陰極及一置於上述兩電極之間的分隔物，該電池包括一容器，該容器具有用來貯放所述陽極/電解質與所述陰極的上方內側表面與一下方內側表面。一彈簧，該彈簧設置於所述上方內側表面；一蓋子，該蓋子用來電性連接所述陰極，且該蓋子具有至少一凹陷部；至少一O-環，該O-環設置於所述下方內側表面且朝向所述至少一凹陷部；當施加一預定力量時，所述彈簧被壓縮使得所述至少一O-環與所述至少一凹陷部隔開，從而形成一入口以導入空氣而產生電化學反應；當移除所述預定力量時，所述至少一O-環嵌入所述至少一凹陷部而阻斷空氣。
再者，根據本發明的金屬-空氣電池，所述容器可以是罐狀容器。
而且，根據本發明的金屬-空氣電池，其可以進一步包括一透氣膜，該透氣膜設置於所述陰極的周圍及沿著所述容器的內部側壁，以便防止水份逸出電池。並且所述透氣膜可包含一疏水性材料。
其次，根據本發明的金屬-空氣電池，其中所述陽極可以由鋅構成，而且陰極由例如二氧化錳的催化劑組成。
以下結合附圖和實施例詳述本發明。


圖1為本發明實施例的金屬-空氣電池在不使用時的剖視圖；圖2為適用於本發明實施例的金屬-空氣電池的電池貯藏器剖視圖；圖3為將圖1所示的金屬-空氣電池放置於圖2所示的電池貯藏器中的剖視圖。
實施例如圖1、圖3所示的本發明的金屬-空氣電池，其包括陽極/電解質12、空氣陰極16、以及置於兩電極之間的分隔物14。所述金屬-空氣電池可以是鋅-空氣電池，當然，也可用其他金屬取代鋅。
標號30表示具有上方內側表面US與下方內側表面LS的容器，該容器用來貯放泥漿狀陽極/電解質12與包含催化劑(例如二氧化錳)與碳黑的空氣陰極16。在該實施例中，所述容器30為罐狀，然而其亦可為其他形狀。具有彈性的彈簧24被設置於容器30的上方內側表面US，並介於金屬蓋22與陽極蓋26之間。而且塑膠密封材料20，例如聚酯材料被粘附於陽極/電解質12與空氣陰極16上。而用來收集電流的導電器10被形成於所述容器30的中央部，且介於金屬蓋22與環氧樹脂蓋36之間。
導電器38沿著環氧樹脂蓋36設置，該導電器延伸於空氣陰極16的外表面且與空氣陰極16電性連接以收集其電流。包含如圖3所示的環形凹陷部42與頂部43的陰極蓋40被粘附於導電器38上。並且，最好在空氣陰極16的周圍設置例如由聚合材料構成的疏水性材料透氣膜18，使透氣膜18介於容器30的內部側壁與空氣陰極16之間，用來避免電解質外漏和/或水分逸出此電池。O-環28設置於下方內側表面LS上，使該O-環28對準並朝向所述環形凹陷部42。並且設置中性蓋(neutralcover)32及金屬收縮貼紙34以保護所述金屬-空氣電池避免短路與外部損壞。
如圖2所示的能夠聯繫外部電路的電池貯藏器50，其具有一貯藏器彈簧52與一支撐器54。在本實施例中，支撐器54的功用在於，當金屬-空氣電池被置放於電池貯藏器50時，施加一預定力量於頂部43。然而，本發明不以此為限，所述預定力量可有其他的來源。
如圖1所示，當所述金屬-空氣電池不使用時，彈簧24會擴張而使得O-環28嵌入所述環形凹陷部42，因而阻斷空氣的通過。在此密閉系統中，陰極不暴露於空氣之中，並且阻止了氣體的傳送。
將金屬-空氣電池置放於電池貯藏器50時，來自電池貯藏器50的支撐器54的預定力量被施加於金屬-空氣電池的頂部43。因此，彈簧24被壓縮使得O-環28與環形凹陷部42分隔而形成一入口60。在此開放系統中，空氣經入口被導入金屬-空氣電池的空氣陰極16，而產生電化學反應以提供電能。
當所述金屬-空氣電池從電池貯藏器50被移出時，彈簧再度擴張使得O-環28重新嵌入環形凹陷部42而阻斷空氣與阻止氣體的傳送。
根據本發明的金屬-空氣電池，其提供了至少一個環形凹陷部與對應的O-環，然而本發明並非限於此，亦可使用一個以上的環形凹陷部與對應的O-環。本發明的O-環嵌入與移出對應的環形凹陷部決定了空氣入口的關閉與開放，從而控制電池系統為關閉或是開放。因此，其可提高金屬-空氣電池的性能及延長其壽命。
以上僅為本發明的較佳實施例，並非用以限定本發明，任何該領域的熟練技術人員，在不背離本發明的精神和範圍內，所做的更動與潤飾，均屬於本發明權利要求書的保護範圍之內。
權利要求
1.一種金屬-空氣電池，其具有一陽極/電解質與一陰極及一置於上述兩電極的之間的分隔物，該電池包括一容器，該容器具有用來貯放所述陽極/電解質與所述陰極的上方內側表面與一下方內側表面；一彈簧，該彈簧設置於所述上方內側表面；一蓋子，該蓋子用來電性連接所述陰極，且該蓋子具有至少一凹陷部；至少一O-環，該O-環設置於所述下方內側表面且朝向所述至少一凹陷部；其中當施加一預定力量時，所述彈簧被壓縮使得所述至少一O-環與所述至少一凹陷部隔開，因而形成一入口以導入空氣而產生電化學反應；當移除該預定力量時，所述至少一O-環嵌入所述至少一凹陷部而阻斷空氣。
2.根據權利要求1的金屬-空氣電池，其中所述預定力量由一電池貯藏器施加。
3.根據權利要求1的金屬-空氣電池，其中所述容器是罐狀容器。
4.根據權利要求1的金屬-空氣電池，其進一步包括一透氣膜，該透氣膜設置於所述陰極的周圍及沿著所述容器的內部側壁，從而防止水份逸出所述電池。
5.根據權利要求4的金屬-空氣電池，其中所述透氣膜包含一疏水性材料。
6.根據權利要求1的金屬-空氣電池，其中所述陽極是由鋅構成。
全文摘要
本發明涉及一種金屬－空氣電池,其具有陽極/電解質與空氣陰極。該電池包括一容器,該容器具有一上方內側表面與一下方內側表面;一彈簧,該彈簧設置於上方內側表面;一蓋子,該蓋子具有至少一凹陷部;至少一O－環,該O－環設置於下方內側表面且朝向所述至少一凹陷部。當施加一預定力量時,彈簧被壓縮使得O－環與所述至少一凹陷部隔開,形成入口讓空氣導入而產生電化學反應;當移除預定力量時,O－環嵌入凹陷部而阻斷空氣。
文檔編號H01M2/02GK1313651SQ00103429
公開日2001年9月19日 申請日期2000年3月10日 優先權日2000年3月10日
發明者黃銘裕 申請人:中環股份有限公司