專利名稱：空氣干電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種直接轉(zhuǎn)變化學(xué)能為電能的裝置，特別是一種空氣干電池。
發(fā)明構(gòu)成本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種透氣性好、空氣極強度高、導(dǎo)電效果好，可大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)的空氣干電池。
本實用新型的目的可以通過以下途徑來實現(xiàn)空氣干電池，包括外包裝殼、空氣極、負(fù)極和隔膜，隔膜置于負(fù)極和空氣極之間的間隙中，其結(jié)構(gòu)要點在于，空氣極包括一種集電防水體以及催化層，其中集電防水體由金屬材料組成的集電體與一種防水透氣材料復(fù)合一體而構(gòu)成。
這樣，由于集電防水體為集電體與防水透氣材料復(fù)合而為一體的結(jié)構(gòu)，而集電體為金屬材料制成，只要在空氣極中占用較少的容積即可讓空氣極具備足夠的強度，這樣，在體積一定的干電池中，負(fù)極活性物質(zhì)的容量相對增大，這樣可大大增強電池的容量，使用壽命更長；這種復(fù)合構(gòu)造也可減小集電體和防水透氣材料之間的接觸電阻，從而降低空氣干電池的內(nèi)阻，增強電池的導(dǎo)電性能。而防水透氣材料則可隔離空氣中影響電池電極反應(yīng)的二氧化碳和水分，以提高滲入氧氣的純度。
本實用新型還可以進(jìn)一步具體為集電體與防水透氣材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)可以有多種選擇，以下是其中兩種集電體為一種金屬板皮，其包圍在防水透氣材料外圍并與其固化層合成一體，金屬板皮上具有透孔。這種金屬板皮可以進(jìn)一步具體為一種金屬網(wǎng)。
這種固化結(jié)構(gòu)可以讓集電體與防水透氣材料有機地組成一體，而讓此集電防水體具有令人滿意的剛度和強度。金屬板皮上的透孔則可以讓空氣穿過。該透孔直徑可以為0.2～6μm。如果在外包裝殼上再分布有復(fù)數(shù)個微孔與此透孔相因應(yīng)，就可以獲得直接、流暢、接觸面積大而均勻的透氣路線，從而增加氧氣的滲入，加大電池的比能量，增強電池的性能。
集電體為一種金屬絲，復(fù)數(shù)根金屬絲混合并固化在防水透氣材料中。這種復(fù)合構(gòu)造相比于前述的層合復(fù)合構(gòu)造，除了可以省略層合層外，還可以讓金屬絲足夠均勻、密集地混合在防水透氣材料中，使該集電防水體收集電子較全面、均勻，輸送電流的路徑直接而導(dǎo)電性能好，集電作用強。
復(fù)數(shù)根金屬絲可以組合成一種框架，而整體混合在防水透氣材料中，此時，集電防水體如一種鋼筋混凝土構(gòu)造；也可以是金屬絲單體混合，填夾在防水透氣材料中，足夠多的金屬絲單體在防水透氣材料中相互無序搭接，而組成一種導(dǎo)電通路，此時集電防水體如一種混凝土構(gòu)造，單體金屬絲如此混凝土構(gòu)造的砂石；還可以是上述兩種構(gòu)造的組合，即復(fù)數(shù)根金屬絲中的部分組合成一種框架而整體混合在防水透氣材料中，剩余部分的金屬絲則以單體形式混合，填夾在防水透氣材料中，此單體金屬絲可以與整體金屬絲框架搭接。
防水透氣材料為一種熱塑性體。可以是一種塑料、也可以是一種熱塑性彈性體。它具有塑料的成型加工性。
防水透氣材料還可以是一種復(fù)合材料，其包含增塑劑，還有或疏水聚合物、或造孔劑、或聚乙烯、或其中幾種的混合成分。
防水透氣材料的作用是隔離空氣中的水分和二氧化碳，使得空氣中的濕度和二氧化碳不至于影響或參與電池的電極反應(yīng)而使電池性能下降；其中疏水聚合物用于隔離空氣中的水分；造孔劑用于疏松防水透氣層，使空氣中的氧氣更容易進(jìn)入負(fù)極與負(fù)極活性材料反應(yīng)；增塑劑主要是使得該集電防水體更易于注塑成型。復(fù)合材料還可包含有其他成分，如石墨、聚乙烯、乙炔黑等。
催化層噴涂在集電防水體的內(nèi)側(cè)面，作為空氣極的一部分。
催化層為氧化還原層，在氧氣進(jìn)入負(fù)極時，將空氣中的氧原子變成氧離子，其噴涂于空氣極的內(nèi)側(cè)面，氧氣進(jìn)入負(fù)極均需經(jīng)過該催化層，使得空氣中的氧氣可更為全面地進(jìn)行氧化反應(yīng)，提高電池的比能量，增強電池的性能。
值得一提的是，集電體和防水透氣材料可注塑為一體，即集電防水體，加上所噴涂在集電防水體內(nèi)側(cè)的催化層而形成為整體式空氣極，該工藝簡單、操作容易，可適用于大規(guī)模生產(chǎn)，破除了傳統(tǒng)工藝中需要多個程序，多種工藝，而難以大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的被動情況，從而提高了生產(chǎn)效率。
綜上所述，本實用新型采用集電體與防水透氣材料復(fù)合而為集電防水體，集電體不再與防水透氣材料分立，從而增大了負(fù)極活性物質(zhì)的填充空間，加強了電池的容量，同時也增強了空氣極的強度；由于減小集電體本身的電阻和其與防水透氣材料之間的接觸電阻而減小電池的內(nèi)阻，故增強了該電池的導(dǎo)電性能；采用外包裝殼外表面的小孔作為透氣通道，同時集電防水體本身也分布有小孔，使得氧氣通道直接，接觸面積大而均勻，從而加強了電池的比容量；最后，本實用新型可進(jìn)行注塑成型，可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，提高了空氣干電池的生產(chǎn)效率。
附圖
2為本實用新型所述的空氣干電池實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖3為本實用新型所述的空氣干電池實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步的描述。
本實施例未述部分與現(xiàn)有技術(shù)相同。
實施例2參照附圖2，集電體21為一種金屬絲，無數(shù)根金屬絲混合并固化在防水透氣材料中，其中該無數(shù)根金屬絲組合成一種框架，而整體混合在防水透氣材料22中。
本實施例未述部分與實施例1相同。
實施例3集電體21為一種金屬絲，無數(shù)根金屬絲單體混合，填夾在防水透氣材料22中，足夠多的金屬絲單體在防水透氣材料22中相互無序搭接，而組成一種導(dǎo)電通路，此時集電防水體20如一種混凝土構(gòu)造，單體金屬絲為如此混凝土構(gòu)造的砂石。
本實施例未述部分與實施例1相同。
最佳實施例集電體21為金屬絲，無數(shù)根金屬絲中的一部分組合成一種框架而整體混合在防水透氣材料22中，剩余部分的金屬絲則以單體形式混合，填夾在防水透氣材料22中，并且此單體金屬絲與整體金屬絲框架搭接。
本實施例未述部分與實施例1相同。
權(quán)利要求1.空氣干電池，包括外包裝殼(1)、空氣極(2)、負(fù)極(3)和隔膜(4)，隔膜(4)置于負(fù)極(3)和空氣極(2)之間的間隙中，其特征在于，空氣極(2)包括一集電防水體(20)和催化層(23)，其中集電防水體(20)由金屬材料組成的集電體(21)與一種防水透氣材料(22)復(fù)合一體而構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣干電池，其特征在于，集電體(21)為一種金屬板皮，其包圍在防水透氣材料(22)外圍并與其固化層合成一體，金屬板皮上具有透孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空氣干電池，其特征在于，透孔的直徑為0.2～6μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣干電池，其特征在于，集電體(21)為一種金屬絲，復(fù)數(shù)根金屬絲混合并固化在防水透氣材料(22)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空氣干電池，其特征在于，復(fù)數(shù)根金屬絲可以組合成一種框架，而整體混合在防水透氣材料(22)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空氣干電池，其特征在于，復(fù)數(shù)根金屬絲單體混合，填夾在防水透氣材料(22)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣干電池，其特征在于，外包裝殼(1)的外表面上分布有復(fù)數(shù)個微孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣干電池，其特征在于，催化層(23)噴涂在集電防水體(20)的內(nèi)側(cè)面，而作為空氣極(2)的一部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣干電池，其特征在于，防水透氣材料(22)包含或增塑劑、或疏水聚合物、或造孔劑、或聚乙烯、或其中幾種的混合成分。
專利摘要本實用新型涉及一種直接轉(zhuǎn)變化學(xué)能為電能的裝置，特別是一種空氣干電池，包括外包裝殼、空氣極、負(fù)極和隔膜，隔膜置于負(fù)極和空氣極之間的間隙中，其結(jié)構(gòu)要點在于，空氣極包括一種集電防水體以及催化層，其中集電防水體由金屬材料組成的集電體與一種防水透氣材料復(fù)合一體而構(gòu)成。優(yōu)點在于采用集電體與防水透氣材料復(fù)合而為集電防水體，集電體不再與防水透氣材料分立，從而增大了負(fù)極活性物質(zhì)的填充空間，加強了電池的容量，同時也增強了空氣極的強度；增強了該電池的導(dǎo)電性能；氧氣透氣通道直接，接觸面積大而均勻，從而加強了電池的比容量；可進(jìn)行注塑成型，從而大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，提高了空氣干電池的生產(chǎn)效率。
文檔編號H01M12/06GK2556800SQ0226389
公開日2003年6月18日 申請日期2002年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月20日
發(fā)明者李華倫, 李書偉, 楊仲可, 黃育宏 申請人:李華倫, 李書偉, 楊仲可, 黃育宏