一种金属空气电池负极制造技术

本发明专利技术提供一种金属空气电池负极，包括：负极容器；在负极容器中的负极体，所述负极体可从所述负极容器中取出，所述负极体包括一个或多个负极层，所述负极层包括负极骨架及负载在所述负极骨架表面的活性金属层；及负极引出线，所述负极引出线与所述负极体接通。与现有技术相比，本发明专利技术的有益效果在于，通过将活性金属层负载至负极骨架上，确保在反应整个阶段，负极结构的牢固性，充分利用反应材质，提高反应材质的利用率，延长使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种金属空气电池负极
本专利技术属于电化学领域，具体涉及一种金属空气电池负极。
技术介绍
当金属空气电池放电过程中，负极的结构及组成对于放电效率，放电电压，以及减少极化现象等，有很关键的作用。但是现有的负极结构多采用由负极反应金属材质直接制备的片状、多孔隙状或其他结构，但是作为负极反应中的消耗材质，在电池使用至中后期阶段，因为其材料消耗，会出现负极脱落、断裂等结构损坏，而结构上的损坏会导致电池在材料未使用完的状态下提前报废，影响其使用寿命。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种金属空气电池负极。具体技术方案如下：一种金属空气电池负极，其不同之处在于，包括：负极容器；在负极容器中的负极体，所述负极体可从所述负极容器中取出，所述负极体包括一个或多个负极层，所述负极层包括负极骨架及负载在所述负极骨架表面的活性金属层；及负极引出线，所述负极引出线与所述负极体接通；其中，所述金属空气电池负极以所述活性金属层为原料发生氧化反应，所述负极骨架在所述活性金属层存在的情况下不发生化学反应。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于，通过将活性金属层负载至负极骨架上，确保在反应整个阶段，负极结构的牢固性，充分利用反应材质，提高反应材质的利用率，延长使用寿命。进一步，所述负极骨架上分布若干个通孔。采取上述进一步技术方案的有益效果在于：负极骨架采用分布孔状结构，有利于参与反应的离子或物质能更好的自由扩散进反应体系中。r>进一步，所述负极骨架包括若干根丝状单元，所述丝状单元相互交叉形成网状结构。采取上述进一步技术方案的有益效果在于：上述方案设置的多孔结构制造方法更简单，节省成本，通孔更大，扩散效果更好。进一步，所述负极骨架由高导电率金属材质制备，且导电率高于活性金属层。采取上述进一步技术方案的有益效果在于：当放电反应时产生的电子可以经高电导率的集电金属迅速导走，并因集电金属电阻率更低，可以降低电压损失，即可以提高电池电压，产生电流后能迅速导走，亦可减少极化现象，提高放电效率。进一步，所述负极骨架的材质为Cu。进一步，所述活性金属层包裹于所述丝状单元的外层。采取上述进一步技术方案的有益效果在于：提高反应物质在负极骨架上的比表面积，提高反应速率。进一步，所述金属空气电池负极还包括填充在所述负极容器中的电解液。采取上述进一步技术方案的有益效果在于：将电解液填充在负极容器中。进一步，所述金属空气电池负极还包括透离子膜，所述透离子膜将所述负极体密封在所述负极容器中。进一步，所述透离子膜包括阴离子交换膜层。进一步，所述透离子膜包括阴离子交换膜层及防水膜层，所述防水膜层朝向所述负极容器的外部。进一步，所述透离子膜包括防水膜层为聚四氟乙烯膜。进一步，所述负极容器包括容器本体及设于所述容器本体上的腔口，所述负极骨架分布通孔的一侧朝向所述腔口。进一步，所述负极体包括多个负极层。采取上述进一步方案的有益效果在于，进一步提高金属的比表面积及负载量，提高反应速率。进一步，所述负极容器中内置有与所述电解液接触的吸水层。采取上述进一步技术方案的有益效果在于：吸水层可吸收电解液中放电时产生的水，避免水分过多导致金属剧烈自腐，维持负极反应速率。附图说明图1为实施例1金属空气电池负极一种实施方式的侧面剖视图；图2为实施例1负极层的一种实施方式；图3为图2中负极层的剖面图；图4为实施例1金属空气电池负极一种实施方式的正面剖视图；图5为实施例1金属空气电池负极一种实施方式的正面剖视图；图6为丝状单元剖视图；图7为实施例1金属空气电池负极一种实施方式的侧面剖视图；附图中，各标号所代表的部件列表如下：其中，负极容器-1，容器本体-101，腔口-102，负极体-2，负极层-201，负极骨架-2011，活性金属层-2012，负极引出线-3，通孔-2011a，丝状单元-2013，电解液-4，透离子膜-5，负极集电极-6，吸水层-7。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例1本实施例提供一种金属空气电池负极，包括：如图1所示，负极容器1，容纳于在负极容器1中的负极体2，负极体2可从所述负极容器1中取出，负极体2包括一个或多个负极层201，与负极体2接通的负极引出线3；负极层201包括负极骨架2011及负载在负极骨架2011表面的活性金属层2012，活性金属层2012是由可以在电化学体系中发生氧化反应的金属材质制备，其具体材质可根据体系不同要求或环境进行替换，具体至本实施例，其材质为铝或铝合金，所发生的氧化反应式如下：负极具体反应式为：Al-3e→Al3+Al3++4OH-→AlO2-+2H2O。在本实施例中，为提高反应金属的负载量，延长电池的使用时间，采取多层负极层201构成的负极体2。图2～图6所示，可采用多种结构的负极骨架2011，并配套相应的活性金属层2012负载模式，形成不同负极层201。如图2～图3所示，可在整个负极骨架2011上负载活性金属层2012.在本实施例中，为便于参与氧化反应的离子通过，具体指代OH-离子，在其负极骨架2011上分布若干个通孔2011a，开设通孔的形状与制作形式不做限制，可采取多种方式。如图4所示，可采用在整个负极骨架2011上开设通孔2011a，在负极骨架2011未开设通孔处负载活性金属层2012。或者如图5～图6所示，采取若干根丝状单元2013相互交叉形成网状结构，活性金属层2012包裹于丝状单元2013的外层。采取该方案时，制造方法更简单，节省成本，通孔更大，扩散效果更好，且提高活性金属层在负极骨架上的比表面积，提高反应速率。在本实施例中，为提高反应所产生电子的导电速率，负极骨架2011采用不参与反应(金属活性低于活性金属层的材质)的高导电率金属材质制备，具体至本实施中，负极骨架的材质为Cu。为提高活性金属层反应率，本实施例往负极容器1中注入的液体电解液4，使活性金属层2012可与其充分反应，在本实施例中，电解液由一种无机强碱和/或至少一种有机强碱与无水溶剂混合而成，无水溶剂为乙醇或甘油。醇类无水溶剂其含有羟基，可以与水形成水合物，从而溶解一部分氢氧化钾等无机强碱，并且可以完全溶解有机类强碱，反应中氢氧化铝与强碱反应产生的水分子可以完全溶于电解液中。在负极容器注入电解液的情况下，为减少后续的装配程序，采用便于OH-的通过的透离子膜5将负极体2密封在负极容器1中，在本实施例中，负极容器1包括容器本体101及设于容器本体的腔口102。作为与透离子膜5配套的优选，采用图4与图5结构，负极骨架2011开设通孔2011a的一侧朝向腔口，进一步优选，采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属空气电池负极，其特征在于，包括：/n负极容器；/n在负极容器中的负极体，所述负极体可从所述负极容器中取出，所述负极体包括一个或多个负极层，所述负极层包括负极骨架及负载在所述负极骨架表面的活性金属层；/n及/n负极引出线，所述负极引出线与所述负极体接通。/n

【技术特征摘要】
1.一种金属空气电池负极，其特征在于，包括：
负极容器；
在负极容器中的负极体，所述负极体可从所述负极容器中取出，所述负极体包括一个或多个负极层，所述负极层包括负极骨架及负载在所述负极骨架表面的活性金属层；
及
负极引出线，所述负极引出线与所述负极体接通。


2.根据权利要求1所述的金属空气电池负极，其特征在于，所述负极骨架上分布若干个通孔，所述活性金属层负载在未开设所述通孔处。


3.根据权利要求1或2所述的金属空气电池负极，其特征在于，所述负极骨架包括若干根丝状单元，所述丝状单元相互交叉形成网状结构。


4.根据权利要求1所述的金属空气电池负极，其特征在于，所述负极骨架由高导电率金属材质制备。


5.根据权利要求1所述的金属空气电池负极，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹梅君，
申请(专利权)人：曹梅君，
类型：发明
国别省市：湖北;42