带有空气电极和金属电极的电池制造技术

本实用新型专利技术涉及一种带有空气电极和金属电极的电池，其由多个交错连接的元件构成，用于利用电解液进行电化学发电。为了明显改善容量和重量的比率，用管(2)构成第一内部元件(1)，所述管(2)由带孔的、耐电解液的材料制成，在所述管(2)中构造用于电解液(4)的空腔(3)，在所述管(2)的外部围绕作为第一电极(6)的电集流体(5)，在所述电集流体(5)的外部紧密贴合隔膜(7)，在所述隔膜(7)外侧包覆作为第二电极(9)的空气电极(8)。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种由多个交错连接的管状元件构成的利用电解液进行电化学发电的带有空气电极和金属电极的电池。
技术介绍
根据DE 10 2009 035 314 B4，公开了一种含有液体电解质的氧化还原液流型的空气-金属-电池以及一种通过使用所述氧化还原液流型的空气-金属-电池产生电能的方法。所述电池包括两个管状元件，在所述两个管状元件之间构成的用于流体态电解质的空腔，以及两个设置在所述管状元件上的电极。通常，用以发电的空气-金属单电池为平面膜。与此相反，在上文所述的氧化还原液流型电池管使用圆柱形面，因为由此更有利于物质传输，而且机械构造可以得以简化。从而，得到在电效率方面以及重量方面相对于平面的单电池或电池的优势，特别是当将单电池微型化时。在这种情况下，容量比重量提高更多。
技术实现思路
本技术的任务在于，实现一种由多个交错连接的管状元件构成的带有空气电极和金属电极的电池，由所述电池明显改善容量与重量的比率。为解决上述任务，本技术提供一种由多个交错连接的元件构成的、利用电解液进行电化学发电的带有空气电极和金属电极的电池，其由多个交错连接的元件构成，用于通过电解液进行电化学发电。由管构成的第一内部元件，其由带孔的、耐电解液的材料制成，在所述管中构成的用于电解液的空腔，在所述管的外部围绕作为金属电极或第一电极的电集流体，在所述电集流体外部紧密贴合隔膜，和在所述隔膜外部包覆作为第二电极的空气电极。本技术一种带有空气电极和金属电极的电池，由具有在其内部构成的空腔的带孔的管以及隔膜的组合，更有利于物质传输，而且机械构造得以简化。从而，得到在电效率方面以及重量方面的优势，尤其是相对于平面的电池以及目前公知的管状电池，特别是当将所述电池微型化时。在这种情况下，容量比重量提高明显更多。附图说明图1示出带有空气电极和金属电极的电池的横截面且图2示出根据图1所示的带有空气电极和金属电极的电池部分轴截面。具体实施方式参见图1和图2，本技术为一种带有空气电极和金属电极的电池，其由多个交错连接的元件构成，用于通过电解液进行电化学发电，为a)由管2构成第一内部元件1，其由带孔的、耐电解液的材料制成；b)在所述管2中构造用于电解液4的空腔3 ;c)在所述管2外部围绕作为金属电极6或第一电极6的电集流体5 ；d)在所述电集流体5外部紧密贴合隔膜7 ；e)在所述隔膜7外部包覆作为第二电极9的空气电极8。此处第一内部元件I由带孔的耐电解液的材料制成的管2构成，其中，引入直径优选为O.1cm至O. 9cm的孔或开口 10，此处，特别优选直径为O. 5cm。在管2中，构造用于电解液4的空腔3。管2外部围绕作为第一电极6的带有电集流体5的金属电极6。在金属电极6或电集流体5外部紧密贴合隔膜7，隔膜7外侧包覆作为第二电极9的空气电极8。像纸一样薄的隔膜7的设置通过如下完成卷住核心部分，所述核心部分由作为中心管的内部管2、集流体5和金属粉末或金属粉尘构成。管2由碳或聚合物制成。用作第一电极6的电集流体5由金属格栅构成，利用流体，特别是水，将金属粉末或金属粉尘涂敷在所述格栅中。中心的带孔的管2的圆柱面11由导电的、螺旋形卷起的线构成，所述线由铜或金制成。中心的 带孔的管2的圆柱面11由铜或其它导电金属箔制成的、特别是通过蚀刻工艺制成的网构成。所述网的厚度为O. Olmm至O. 05mm。所述由管2、集流体5、隔膜7和空气电极8构成的复合结构同心地交错配合并紧密地压在一起。空气电极8由多叠层系统组成，包括疏水的外层，例如由Teflon制成，具有极大内部表面积的导电碳层和由导电金属格栅或金属网构成的集流体层。所述的疏水外层是不吸水的，并优选具有O. Olmm至O. 20mm范围内的厚度，特别优选的厚度为O. 08mm。所述空气电极在结构上通常符合应用于其它燃料电池的空气电极的结构。在层结构中向内接着是多孔的、离子渗透性隔膜7，所述隔膜7将空气侧和金属侧电隔离。可氧化的金属粉末，此处为极细的金属粉尘，对于金属侧，以及金属电极6或集流体5是必要的。也能够用可氧化的金属化合物，例如金属硼化物，以及硼，来代替金属粉尘或金属粉末。特别适合作为用于金属电极的电极材料是锌、硼化钛、硼化钒、锂和硼。集流体形成反应器或电池的两极。整个复合结构用电解液4浸湿。作为用于集流体或隔膜的材料为较稀有的金属，并特别优选是贵金属，以达到更好的对不希望发生的氧化过程的抗性，并由此整体提高电池的寿命。此外，本技术提供一种应用所述带有空气电极和金属电极的电池利用电解液进行电化学发电的方法，其中通过将电解液喷入中心的内部管中，并且通过将电解液经由带孔管的壁上的开口分布到在内部管外的干燥金属粉末中，将附着在金属格栅上的金属粉末润湿。本技术涉及一种用于电化学发电的由管构成的复合结构系统，所述系统能够利用反应性金属充电。空气中的氧借助优选的碱性电解液氧化金属，得以在带有空气电极和金属电极的单电池或电池中通过电化学途径产生电流。来自空气中的氧被还原，为此，在碱性环境中由空气中的氧形成的0H_离子从优选的多层空气电极中迁移出来，通过多孔的隔膜，并随后通过电解液例如苛性钾溶液，到达带有集流体的金属电极。空气电极由多叠层系统组成，包括疏水的外层，例如由Teflon制成，具有极大的内部表面积的导电碳层和由导电金属格栅或金属网构成的集流体层。在层结构中随后是一个多孔的、离子渗透性隔膜，所述隔膜将空气侧与金属侧电隔离。金属侧设置以极细的金属粉末或极细的金属粉尘形式存在的可氧化的金属，或可氧化的金属化合物例如硼化物。此处，术语“可氧化的”特别指“冷燃烧”过程。作为可氧化的金属或金属化合物，特别使用锌、锂和硼，或硼化钛和硼化钒。金属电极具有集流体。所述集流体形成反应器或电池的两极。整个复合结构用电解液浸湿。空气电极的疏水外层尽可能薄，即优选约为0. Olmm至0. 2_厚，特别优选的厚度为0. 08_。隔膜优选为带孔的管，布置有多个供电解液透过的小孔，在此，孔的直径优选在0.1cm至0. 9cm范围内，特别优选为0. 5cm。根据本技术所述的带有空气电极和金属电极的电池功能上由被多孔隔膜隔开的圆柱状空气电极和金属电极构成，并且离子电流通过电解液，特别是碱性电解液如苛性钾溶液，在它们之间流过。其效能取决于决定离子流的参与成员以及结构。集电累积在金属电极和空气电极中。在此，为了对电池充电，将电解液喷射入或通过管泵入由碳或聚合物制成的带孔的、耐电解液的内部管。所述管构成用于电解液的空腔并且确保在任意时间点的可充电性。所述管被由导线或金属格栅构成的电集流体围绕。用水或其它适合的流体将金属粉末或金属粉尘涂敷在格栅中。围绕金属粉尘同心地贴合隔膜，其外部包覆空气电极。将所述复合结构牢固地压在一起。 对本技术特别重要的是电解液的进入和引导。电解液填充在内部空腔内，并且通过带孔的内管壁上的开口，润湿为氧化所准备的金属粉末或为氧化所准备的金属粉尘，所述金属粉末或金属粉尘沉积在中心的内部管周围。由此，非常有效地在很短的路径上发生反应。特别是在中心的内部管的外侧作为干燥金属粉末或金属粉尘形式引入的金属层，带来了根据本技术的益处。因此，能够将电池放置任意长时间，直到需要时再充入电解液。由此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有空气电极和金属电极的电池，其由多个交错连接的元件构成，用于通过电解液进行电化学发电，其特征在于：a)由管(2)构成第一内部元件(1)，其由带孔的、耐电解液的材料制成，b)在所述管(2)中构造用于电解液(4)的空腔(3)，c)在所述管(2)外部围绕作为金属电极(6)或第一电极(6)的电集流体(5)，d)在所述电集流体(5)外部紧密贴合隔膜(7)，和e)在所述隔膜(7)外部包覆作为第二电极(9)的空气电极(8)。

【技术特征摘要】
1.一种带有空气电极和金属电极的电池，其由多个交错连接的元件构成，用于通过电解液进行电化学发电，其特征在于a)由管(2)构成第一内部元件(I)，其由带孔的、耐电解液的材料制成，b)在所述管(2)中构造用于电解液(4)的空腔(3)，c)在所述管⑵外部围绕作为金属电极(6)或第一电极(6)的电集流体(5),d)在所述电集流体(5)外部紧密贴合隔膜(7)，和e)在所述隔膜(7)外部包覆作为第二电极(9)的空气电极(8)。2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于所述管(2)由碳或由聚合物制成。3.根据权利要求1或2所述的电池，其特征在于用作第一电极(6)的电集流体(...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝恩德赫尔穆特·克罗普林，
申请(专利权)人：新能源动力科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：