用于金属-空气电池组的电池制造技术

本发明专利技术提供一种用于电化学锌－空气多单元电池组的模块式锌空气电池，每个电池装有：一个外壳，它具有两个外主表面和两个被隔开的内壁，该内壁限定一个第一内腔，并且和外主表面一起限定两个外腔；两个一般平面形状、可渗透气体但不可渗透液体的空气电极；一电解液，它接触锌电极和空气电极；和用于引导反应空气流动的装置，它使反应空气流入第一进口，以均匀流动分布方式流过两个空气电极的外表面，并且从第二出口流出。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种模块电池，用于一种多电池金属-空气电池组系统，更详细地说，用于一种在电动车辆中使用的系统；以及涉及一种其中装有一些所述电池的冷却金属-空气电池组。在1995年9月20日以公布号0673076公布的欧洲专利申请第94307391.6号中，描述和申请一种用于多电池金属-空气电池组系统的模块电池，它包括一个具有两个主表面的较平的电池外壳，并且装有一对空气电极形式的、相对地安置的、被间隔开的、可渗透空气的、和不可渗透液体的阴极。在这对阴极之间限定一个空间，该空间对所述电池外壳的上边缘开放，而在所述电池外壳的侧面边缘和底面则封闭；该空间被配置成可容纳所述电池组的一个阳极。所述外壳的主表面的相当大的部分是切掉的，以露出所述空气电极的主要部分。其特征在于所述的两个主表面是用这样一种方式部分地开槽的，以致于与一个相邻电池外壳的一个主壁的同样开槽的外表面相结合，形成一个具有空气进口和出口的空气空间；还在于所述空气电极的露出部分是用至少由多个窄条组成的肋条来支承和加强的，这些窄条限定一些通路，用于引导空气，使经从所述空气进口通过所述空气电极的所述部分而流向所述出口。在此写入所述公布申请的精神以及其中反映的技术状态，供参考。根据所述专利中描述的基本模块设计，制备和试验了用于电动车辆的电池组，这些电池组获得了一些重大成果以高达100kmh的速度驱动电动车辆达400km，而无需再充电电池组。全部有电的电池组在工作期间都产生热量，其中一个热源是在诸电池中发生的化学反应，第二个热源是对抗电池组本身欧姆电阻的电流流动。在大多数电池组中，上述热量主要通过对流而自然消散。然而，用来驱动电动车辆的电池组旨在从一个小型电池组包中供应高功率，并且如果没有采取附加的冷却措施，则可能出现高的温度升高。考虑到需要把公路车辆设计成容许在高达45-50℃的环境温度下工作，就使这一问题更严重了；在上述条件下，所产生的热量可能使电池组温度上升到一个引起电池组损坏的水平。虽然高的工作温度不一定有损于电池组性能，但有若干理由说明在这种电池组中提供某种冷却装置是正确的。首先，在自然冷却的电池组中，内侧电池的工作温度远高于电池组中周边电池的工作温度，从而导致诸电池之间有工作差异。第二，在需要时利用从电池组取出的热量去加热车辆乘员间，这常常有利的。和第三，必须防止由于电池组中固体和液体材料受热而引起的性能过早恶化。在美国专利754,969；3,767,468；4,007,315；4,463,064；4,578,324；和5,212,024中，描述一些用于有电电池组的冷却系统。这些说明书公开各种在电池组中循环空气之类冷却气体或水之类冷却液体的系统，用于从电池组中去除热量。在美国专利3,290,176和5,093,213中，描述一些用于电解液的冷却系统。虽然上述系统具有某些优点，尤其在实现电解液混合以拉平浓度差别方面更具优势，但这些系统需要泵送装置，并且比使用直接空气冷却的系统要复杂和笨重。惊人的是，对于例如适用于公路车辆发动机电池组的尺寸约为24cm×24cm的各个电池组单元电池来说，电解液冷却系统只从它排除约40瓦的热量。对于上述电池组单元电池尺寸来说，用来使冷却空气直接流过金属集电器框顶部的系统只能维持约20瓦的排除容量，它大概只有实际公路车辆发动机电池组所需容量的25％。有可能通过使用一个大风扇充分提高接触空气电极的反应空气的流动速度，以排除过量的热量。这种装置很适合于短期应用，例如用于工作寿命只有几分钟的鱼雷发动机的电池组。然而，如果流过空气电极的空气流动速度大大超过供应反应氧所需的速度，则最终会使来自空气电极的电解液干燥，从而使电池产生不可接受的功率损失。因为空气中含有按体积计的约0.0314％的二氧化碳，已知这种气体会恶化金属-空气电池的高效工作，这还会阻碍充分地提高用作冷却介质的反应空气的流速。因此，本专利技术人提出了一种适合与电池组一起使用的净气器，描述于欧洲专利申请95301398.4中，其公布号为0677883。用于排除CO2的净气器通常需要使用一种CO2的吸收材料，例如粒状碱金属氢氧化物和吸附于多孔载体上的含水碱金属氢氧化物。无论使用何种吸收材料，吸收剂在长期使用以后会有化学消耗，需要更换或化学补充。只对含有足够电池反应所需氧气的空气量用净气器进行处理，可以避免过早的耗尽吸收剂。然而，业已发现，电池工作所需的空气量不足以实现高的冷却率。在美国专利5,447,805中，还描述和申请用于电池组的冷却系统，例如在欧洲专利申请第94307391.6号中申请的冷却系统，该专利涉及一种用于多电池金属-空气电池组系统的模块电池。这种电池包括一个具有两个主表面的较平的电池外壳，并且装有一对空气电极形式的，相对地安置的、被间隔开的、可渗透空气、和不可渗透液体的阴极。在这对阴极之间限定一个空间，该空间对所述电池外壳的上边缘开放，而在所述电池外壳的侧面边缘和底面则封闭；该空间被配置成可容纳所述电池组的一个阳极和电解液。所述外壳的主表面的相当大的部分是切掉的，以露出所述空气电极的主要部分。其特征在于所述的两个主表面是用这样一种方式部分地开槽的，以致于与一个相邻电池外壳的一个主壁的同样开槽的外表面相结合，形成一个具有空气进口和出口的空气空间；还在于所述空气电极的露出部分是用至少由多个窄条组成的肋条来支承和加强的，这些窄条限定一些通路，用于引导空气，使它从所述空气进口通过所述空气电极的所述部分而流向所述出口。其特征还在于所述外壳的至少一个主表面的上部装有一个具有一个进口和一个出口的流体流动通道，该进出口装在所述外壳的次表面的壁中，该通道用于引导进入所述进口的冷却液穿出所述电池的上部区域，通过所述外壳部分的内壁，与装在所述开放空间的上部的电解液进行热交换。在欧洲专利0744784中，描述和申请一种电化学锌空气多单元电池组，每个单元电池都属于下述的型式它装有一个外壳，该外壳具有一个底座和两个主表面和两个次表面，它们限定一个用于在其中容纳一个锌电极的内空间；装有至少一个通常平面形状的、可渗透气体但不可渗透液体的空气电极，每个所述至少一个空气电极皆装于一个窗开口中，在至少一个主表面中提供该开口；装有接触所述锌电极和所述空气电极的电解液；和装有用于引导反应空气从净气器流过两个相邻对接空气电极的外表面的装置。所述的电池组还具有冷却空气流动引导装置，该装置包括一对装于相邻电池之间的被间隔开的薄板，每个薄板都具有类似于所述主表面的尺寸；和具有为了强制冷却空气流过所述薄板对之间而提供的装置，所述薄板的外表面被安排成接触和冷却所述的反应空气。欧洲专利申请第94307391.6号的模块电池包括一个分离的电池外壳，其中两个外壳对分体完全相同，并且在电池组装期间和一条沿电池周边形成的接缝结合在一起；该周边就是诸接合边，包括其顶边和底边。然而，两个外壳对分体的这种周边并排焊接，发现有一些漏泄问题。此外，使反应空气流过两个对接空气电极的外表面的装置，是对需要制备和使用大量净化反应空气的电池的外壳开放的。此外，所述电池的制作，包括对准两个对称的对分电池以便胶合，在机械上是困难的。遇到的另一个问题是，在相邻电池的集电器之间的电气互连线是无掩蔽的，容易损坏和短路。根据本专利技术，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于一个多电池金属－空气电池组的模块式锌－空气电池，包括：一个外壳，它具有两个外主表面和两个被隔开的内壁，所述的内壁限定一个用于在其中容纳一个锌电极的第一内腔，并与所述诸外主表面一起限定两个用于接收反应空气的外腔；两个一般平面的 、可渗透气体的、但不可渗透液体的空气电极，每个所述的电极皆装在各个所述内壁中提供的一个窗口状开口中；一电解液，它接触所述的锌电极和所述的空气电极；以及用于引导所述反应空气流动的装置，它使反应空气流入在所述外壳的第一外侧表面中提供的第 一进口中，通过两个所述外腔基本上以均匀流动分布方式流过两个所述空气电极的外表面，并且从所述外壳的一个相对外侧表面中提供的第二出口流出来。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：瑟盖金伯格，约尔吉朗，亚罗恩施里姆，弗拉蒂米尔施奈德，亚历克斯古特金，
申请(专利权)人：电子燃料有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]