圆柱形锌空气电池及其制造方法技术

一种锌空气电池，其包括：　含有空气阳极膜和隔离物的膜层，所述膜层为基本圆柱形弯曲的形状；和　适应于容纳所述膜层两端的连接件，其中，将所述连接件至少部分变形以加压所述膜层的两端使其与所述膜层相接合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术公开了一种符合圆柱形标准规格的锌空气电池及其制造方法， 更具体地说，涉及一种包含在锌空气电池中的膜层的密封结构。
技术介绍
电子装置的小型化已经取得了很长时间的成功，且已经开发出了很多 便携式电子装置。然而，近来随着移动通讯的迅速发展和一种新的模式所 谓无处不在的网络的引进，小且易携带的电子装置的发展已经成为重点关注的对象。大部分电子装置例如MP3播放器、数码相机、移动电话、 PDA和笔记本电脑等被制造得越来越小型，并且正逐渐发展成易携带形 式。此外，.随着电子装置的这种小型化，也在尝试将多种功能集成到单一 装置例如MP3播放器、数码相机等中。这种尝试给使用者提供了使用的 方便和移动的自由，但电力的稳定供应也成为了一个新的难题。当前，电池已被广泛地用作向电子装置提供电力的手段。例如，原电 池例如锰电池、碱锰电池、锌空气电池等，二次电池例如镍镉(Ni-Cd)电 池、镍氢(Ni-H)电池、锂离子电池等被用作供电手段。其中所述锌空气电 池具有的优点是其提供相对较高的1.4V的电压并且具有高的能量密度和 大的放电容量。此外，由于上述锌空气电池直到电池放电结束都呈现出几 乎一致的放电特性，因此其被认为有能力替代由于重金属含量而被限制使 用的水银电池。参考图8，常规的钮扣式锌空气电池包括作为阳极的膜14、作为阴极 的锌凝胶12和置于所述述膜和锌凝胶之间的用于隔离膜和锌凝胶的隔离 物(separator) 16。膜和锌凝胶被分别安置在导电阳极室20和导电阴极室 22中以形成锌空气电池。所述膜14是含有水分子的可渗透膜，其与空气中的氧气接触以产生 氢氧离子(OH')。该反应可用如下的化学公式来表示化学公式1+ 2仏0 + 4eT "在如上的反应中，电子经由上述阳极室20被供应到膜14中。碳是典 型的用于上述膜的材料，但根据所需要的电压或应用的领域，可以选用合 适的材料。例如，在上述阳极中的反应中需要氧气，因此该阳极需要有通路可以 与空气接触。所以阳极室20在其底部具有气孔28。当电池在不使用的状 态时，所述气孔28被密封起来以抑制阳极中的反应。在上述化学反应中产生的氢氧离子通过所述隔离物16而被转移到锌 凝胶，即阴极上。隔离物16对氢氧离子具有渗透性且具有防止锌凝胶泄 漏和将锌凝胶与膜隔离的功能。锌凝胶主要含有锌粉末并含有添加剂和电解液的混合物。通常，使用 氢氧化钾(KOH)水溶液作为所述电解液。当氢氧离子转移到锌凝胶的内部 时，锌粉末与氢氧离子反应以被氧化。该反应可用如下的化学公式来表示化学公式2通过该反应，电子从阴极产生并且通过阴极室22转移。通过这样的 化学反应，理论上可产生1.65V的最大电压。常规的锌空气电池大部分情况下都仅用于钮扣式，在这样的钮扣式锌 空气电池中用所述室的弯曲来对其进行密封。 一种制造常规锌空气电池的 方法在日本专利特开平2002-373711有描述。下面将参考图9来说明上述制造常规锌空气电池的方法。参考图9， 锌空气电池包括作为阴极的锌凝胶12、作为阳极的阳极膜14和置于所述 膜和锌凝胶之间的用于隔离膜和锌凝胶的隔离物16。分别与所述锌凝胶 12和阳极膜14相接触的阴极室22和阳极室20容纳锌凝胶和阳极膜。同 时，阳极室20在其底部具有穿孔28以使阳极膜14与空气相接触。垫片26置于阴极室22和远端的阳极室20之间，且阳极室20和所述 垫片26向阳极室22弯曲以达到电池的密封。这样的锌空气电池在电压、能量密度、放电容量和放电特性方面等具 有优势。但该锌空气电池的应用仅仅局限于特殊的领域例如助听器、相#1 等。特别是，锌空气电池只以钮扣式电池来销售，不符合圆柱形标准规格 例如AAA、 AA等。为了使圆柱形锌空气电池商业化，要求应该使生产出 的锌空气电池产生可适用于圆柱形电池的应用领域的电压和电流，并且应 该发展制造圆柱形锌空气电池的方法本身。下面参照图10将说明与上述圆柱形锌空气电池制造方法相关的问 题。图10是示出虚拟的圆柱形锌空气电池的横截面图。在图10中，相同 的参考数字指代与图8相同的元件。该锌空气电池包括作为阴极的锌凝 胶，因此必须防止锌凝胶的泄漏。在上述图8所示的常规的钮扣式锌空气 电池中，由于阳极膜14和隔离物16置于锌凝胶的下部使得可以防止锌)疑 胶的泄漏，因此钮扣式锌空气电池很容易制造。然而，如图10所示的圆 柱形锌空气电池的结构是隔离物16和阳极膜14容纳锌凝胶12。在这种情 况下，阳极膜14和隔离物16在形成圆柱形状时有一接口 30，因此不容易 避免锌凝胶的泄漏。因此，为了制造这样的圆柱形锌空气电池，需要一种粘合阳极膜14 和隔离物16的接口同时防止锌凝胶的泄漏的方法。
技术实现思路
因此，作出本专利技术是为了解决上述现有技术中存在的问题，且本专利技术 的目的是提供一种圆柱形锌空气电池和包含在所述锌空气电池中的膜密封 结构以防止锌凝胶的泄漏。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种锌空气电 池，其包括包含空气阴极膜和隔离物的膜层，该膜层为基本圆柱形弯曲 的形状；和适应于容纳所述膜层两端的连接件，所述连接件至少部分变形 以加压膜层的两端使其与膜层相接合。优选的是，所述连接件为H状，在其两侧具有开口以容纳所述膜层的 两端。优选锌空气电池还包括密封件置于膜层和连接件之间以增强密封效 果。优选的是所述连接件包括两部分，分别置于圆柱形膜层的外周和内周 部分。同时，所述膜层包括膜电极组件(MEA)。为了实现上述目的，根据本专利技术的另外一个方面，还提供了一种制造 锌空气电池的方法，其中所述锌空气电池包括含有空气阴极膜和隔离物的 膜层和适应于容纳所述膜层两端的连接件，所述膜层为基本圆柱形弯曲形状，所述方法包括如下步骤(a)使膜层的一端容纳在所述连接件中；(b) 使连接件至少部分变形以使连接件与膜层的一端相接合；(c)使膜层的另 外一端容纳在连接件中；和(d)使连接件至少部分变形以使连接件与膜层 的另外一端相接合。优选上述方法在上述步骤(a)之前还包括在膜层的一端的表面上安置密 封件以增强密封效果，其中步骤(a)包括使膜层的一端和所述密封件容纳在 连接件中。同时，该方法在上述步骤(c)之前还可包括在膜层的另外一端的表面上 安置密封件以增强密封效果，其中步骤(c)包括使膜层的另外一端和密^f件 容纳在连接件中。除此之外，优选所述连接件包括两部分，分别置于圆柱形膜层的外周 和内周部分。所述步骤(b)可在步骤(c)之后进行。根据本专利技术，提供的简单的密封结构实现了圆柱形锌电池的制造同时 防止锌凝胶的泄漏，使得以低成本生产出符合标准规格的锌空气电池。附图说明图1示出根据本专利技术的第一个实施方案的锌空气电池的横截面图； 图2至图4是根据本专利技术的第一个实施方案的制造锌空气电池的方法 的示意图5示出根据本专利技术的第二个实施方案的锌空气电池的横截面图； 图6至图7是根据本专利技术的第二个实施方案的制造锌空气电池的方法 的示意图8示出根据现有技术常规的钮扣式锌空气电池的横截图9示出根据现有技术常规的钮扣式锌空气电池的密封结构的横截面图IO示出虚拟的圆柱形锌空气电池的横截面图。 具体实施例方式结合附图对本专利技术的优选实施方案进行详细描述。本领域技术人员4每 明白说明书中所述的实施方案仅是示例性的，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锌空气电池，其包括：　含有空气阳极膜和隔离物的膜层，所述膜层为基本圆柱形弯曲的形状；和　适应于容纳所述膜层两端的连接件，其中，将所述连接件至少部分变形以加压所述膜层的两端使其与所述膜层相接合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：柳秉勳，
申请(专利权)人：株式会社EMW能源，
类型：发明
国别省市：KR