一種VB₂空氣電池的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及空氣電池領域，公開了一種VB2空氣電池，該空氣電池包括正極塑料殼體(1)、氣體擴散層(3)、空氣電極(4)、隔膜(5)、燃料膏體(10)以及負極塑料殼體(2)；其中，所述負極塑料殼體(2)與所述正極塑料殼體(1)相互配合，形成電池殼體；所述電池殼體內部，從所述正極塑料殼體(1)到所述負極塑料殼體(2)依次平行設置有所述氣體擴散層(3)、所述空氣電極(4)、所述隔膜(5)和所述燃料膏體(10)。本實用新型提供的VB2空氣電池，具有容量大、儲存時間長等優點，并且結構簡單可靠、生產工藝簡單，制備過程容易控制，適合大規模工業化生產。
【專利說明】
一種VB2空氣電池
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種空氣電池，具體地，涉及一種VB2空氣電池。
【背景技術】
[0002]VB2空氣電池采用VB2燃料作為負極，空氣電極作為正極，在發生電化學反應時釋放出電能。VB2空氣電池具有較高的能量密度，其理論體積能量密度為271^?!/1，重量比能量為5300ffh kg—1JB2空氣電池的體積比能量高于汽油、氫氣和鋅空氣燃料電池，并且高出所有的可充電電池，包括鋰離子電池、金屬氫化物電池和酸鉛電池等。
[0003]VB2空氣電池的正負極材料、電解液與隔膜都是環保且非易燃材質，電池不會有發生起火、爆炸等給人身帶來安全隱患的情況，因而VB2空氣電池在使用過程中具有良好的安全性。VB2空氣電池的反應產物可以回收循環利用。
[0004]由于VB2空氣電池具有比能量高、安全性高、價格低廉、環境友好等優點，可以作為貯備電池和便攜電源使用，用于電力中斷、應急救災、野外作業等情況下的應急照明、信號電源、為小型電子設備和其它電池供電與充電使用，滿足信號設備長時間工作的需要。而這些需求一般要求電池的能量密度高、體積和重量小、貯存及使用過程中自腐蝕小，可長期使用等。VB2燃料膏體作為VB2空氣電池的負極，其性能的好壞將直接影響電池的放電性能和貯存性能。目前VB2氣電池正負極殼體采用金屬材料，在放電和貯存過程中金屬殼與負極VB2燃料膏體直接接觸，容易發生腐蝕反應，導致電池的放電性能和儲存壽命降低。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種VB2空氣電池，該VB2空氣電池具有容量大、儲存時間長等優點，結構簡單可靠、生產工藝簡單，制備過程容易控制，適合大規模工業化生產。
[0006]為了實現上述目的，本實用新型提供一種VB2空氣電池，該空氣電池包括正極塑料殼體、氣體擴散層、空氣電極、隔膜、燃料膏體以及負極塑料殼體；
[0007]其中，所述負極塑料殼體與所述正極塑料殼體相互配合，形成電池殼體；
[0008]所述電池殼體內部，從所述正極塑料殼體到所述負極塑料殼體依次平行設置有所述氣體擴散層、所述空氣電極、所述隔膜和所述燃料膏體。
[0009]優選地，所述正極塑料殼體和所述負極塑料殼體均為一端開口的盒狀;所述盒狀的底面形狀不限，優選為長方形。
[0010]優選地，所述正極塑料殼體上設有正極引出結構;所述負極塑料殼體上設有負極引出結構;所述負極塑料殼體內部連接有負極集流體;所述正極引出結構位于所述正極塑料殼體的側面;所述負極引出結構位于所述負極塑料殼體的底面或側面。
[0011 ]優選地，所述正極塑料殼體為丙稀腈-丁二稀-苯乙稀塑料殼體、聚丙稀塑料殼體、聚酰胺塑料殼體或聚丙交酯塑料殼體。
[0012]優選地，所述負極塑料殼體為丙稀腈-丁二稀-苯乙稀塑料殼體、聚丙稀塑料殼體、聚酰胺塑料殼體或聚丙交酯塑料殼體。
[0013]優選地，所述正極塑料殼體的底面設有若干透氣孔;所述透氣孔的總面積占所述正極塑料殼體底面面積的5-50%。
[0014]更優選地，所述透氣孔為圓形，直徑為0.5-10毫米，數量為3-300個。
[0015]優選地，所述空氣電極厚度為0.5-2.0毫米，更優選為I毫米。
[0016]優選地，所述氣體擴散層為多孔泡沫材料。
[0017]更優選地，所述氣體擴散層為泡沫鎳或泡沫銅。
[0018]通過上述技術方案，本實用新型的有益效果是:
[0019](I)電池正負極塑料殼體避免了負極燃料膏體與金屬殼直接接觸造成殼體腐蝕，提高了電池的放電容量和貯存壽命。
[0020](2)在電池的正極塑料殼體上設置了較大尺寸和較多數量的氣孔，保證了充足的氧氣能夠透過擴散層均勻地進入電池內部，提高了 VB2空氣電池的大電流放電能力。
[0021](3)本實用新型提供的空氣電池，結構簡單可靠、生產工藝簡單，制備過程容易控制，適合大規模工業化生產。
[0022]本實用新型的其它特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0023]附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本實用新型，但并不構成對本實用新型的限制。在附圖中:
[0024]圖1是本實用新型提供的一種VB2空氣電池結構圖。
[0025]附圖標記說明
[0026]1、正極塑料殼體 2、負極塑料殼體 3、氣體擴散層
[0027]4、空氣電極5、隔膜6、正極引出結構
[0028]7、密封膠體8、負極集流體 9、負極引出結構
[0029]10、燃料膏體
【具體實施方式】
[0030]以下對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。
[0031 ]本實用新型提供一種VB2空氣電池，如圖1所示，該空氣電池包括正極塑料殼體1、氣體擴散層3、空氣電極4、隔膜5、燃料膏體1以及負極塑料殼體2;其中，所述負極塑料殼體2與所述正極塑料殼體I相互配合，形成電池殼體;所述電池殼體內部，從所述正極塑料殼體I到所述負極塑料殼體2依次平行設置有所述氣體擴散層3、所述空氣電極4、所述隔膜5和所述燃料膏體10。
[0032]根據本實用新型，正極塑料殼體和負極塑料殼體的形狀沒有特別的限定，可以為本領域常規的形狀。優選地，所述正極塑料殼體I和所述負極塑料殼體2均為一端開口的盒狀;所述盒狀的底面形狀不限，具體可為長方形。
[0033]更優選地，所述負極塑料殼體2的開口端通過密封膠體7與正極塑料殼體I的開口端相互密封固定。優選地，所述密封膠體7為ABS膠或環氧樹脂膠。
[0034]根據本實用新型，所述正極塑料殼體I上設有正極引出結構6;所述負極塑料殼體2上設有負極引出結構9;所述負極塑料殼體2內部連接有負極集流體8。所述正極引出結構6和所述負極引出結構9均為本領域常規使用的材質和結構，具體可為導線、螺栓、螺母或電極片等。優選地，所述正極引出結構6設置于所述正極塑料殼體I的側面;所述負極引出結構9設置于所述負極塑料殼體2的底面或側面。
[0035]根據本實用新型，優選地，所述正極塑料殼體I為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料殼體、聚丙烯塑料殼體、聚酰胺塑料殼體或聚丙交酯塑料殼體。也就是說，所述正極塑料殼體I通過丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)或聚丙交酯(PLA)成型而成。
[0036]根據本實用新型，優選地，所述負極塑料殼體2為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料殼體、聚丙烯塑料殼體、聚酰胺塑料殼體或聚丙交酯塑料殼體。也就是說，所述負極塑料殼體2通過丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)或聚丙交酯(PLA)成型而成。
[0037]根據本實用新型，所述正極塑料殼體I的底面設有若干透氣孔，所述透氣孔的形狀和分布無限制，滿足充足的氧氣均勻進入空氣電池內部即可。優選情況下，所述透氣孔的總面積占所述正極塑料殼體底面的5-50%。
[0038]根據本實用新型，所述透氣孔的形狀為圓形，直徑為0.5-10毫米，數量為3-300個，所述透氣孔均勻分布在所述正極塑料殼體的底面上。透氣孔的數量和尺寸可根據空氣電池的設計及應用需求具體調整。
[0039]根據本實用新型，所述燃料膏體為本領域常規使用的VB2燃料膏體，其可以按照如下方法制備:
[0040](I)將VB2粉末與導電劑、粘結劑、緩蝕劑混合并分散均勻；
[0041](2)配制氫氧化鉀溶液，其中氫氧化鉀所占的質量分數為30-40%;
[0042](3)將(I)中VB2粉末混合物和(2)中氫氧化鉀溶液混合后在真空條件下攪拌20min得到燃料膏體。
[0043]其中，所述導電劑為本領域常規的導電劑，可為石墨、乙炔黑、活性炭、炭黑、碳納米管或石墨烯;所述粘結劑為本領域常規的粘結劑，可為羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯或聚乙烯醇;所述緩蝕劑為本領域常規的緩蝕劑，可為氫氧化銦、氫氧化鈣、氧化鈰或錫酸鈉。所述VB2粉末、所述導電劑、所述粘結劑、所述緩蝕劑的重量比為100:15-50:0.5-2:0.1-0.5 ο
[0044]根據本實用新型，優選情況下，所述空氣電極4的厚度為0.5-2.0毫米，優選為I毫米。
[0045]根據本實用新型，所述氣體擴散層3為多孔泡沫材料。優選地，所述氣體擴散層3為泡沫鎳或泡沫銅。
[0046]在本發明的一個優選的實施方式中，如圖1所不，VB2空氣電池包括正極塑料殼體
1、氣體擴散層3、空氣電極4、隔膜5、燃料膏體10以及負極塑料殼體2;其中，所述負極塑料殼體2與所述正極塑料殼體I相互配合，形成電池殼體;所述正極塑料殼體I的內側壁涂覆ABS膠，與負極塑料殼體2相互固定。
[0047]所述電池殼體內部，從所述正極塑料殼體I到所述負極塑料殼體2依次平行設置所述氣體擴散層3、所述空氣電極4、所述隔膜5和所述燃料膏體10。所述正極塑料殼體I和所述負極塑料殼體2均為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料殼體(ABS塑料殼體)。
[0048]所述正極塑料殼體I和所述負極塑料殼體2均為一端開口底面為長方形的盒狀，所述負極塑料殼體2的底面略小于所述正極塑料殼體I。
[0049]所述正極塑料殼體I上設有正極引出結構6;所述負極塑料殼體2上設有負極引出結構9;所述負極塑料殼體2內部連接有負極集流體8。所述正極引出結構6和所述負極引出結構9均為螺柱引出。所述正極引出結構6設置于所述正極塑料殼體I的側面;所述負極引出結構9設置于所述負極塑料殼體2的底面。
[0050]所述正極塑料殼體I的底面設有若干透氣孔，所述透氣孔的總面積占所述正極塑料殼體底面面積的15%。所述透氣孔為圓形，直徑為3毫米，數量為36個，所述透氣孔均勻分布于所述正極塑料殼體的底面上。
[0051]所述燃料膏體為VB2燃料膏體。所述空氣電極4的厚度為I毫米。所述氣體擴散層3為泡沫鎳。
[0052]通過上述結構組裝成的VB2空氣電池，其開路電壓在1.1V左右，在標準條件下進行放電測試，電池放電容量在30Ah以上，平均放電電壓約0.85V。電池使用過程中，充足的空氣通過所述透氣孔均勻進入空氣電池，電池殼體的塑料材質避免了金屬殼體的腐蝕問題，提高了電池的放電容量和貯存壽命。
[0053]綜上所述，采用本實用新型提供的VB2空氣電池具有容量大、儲存時間長等優點，結構簡單可靠、生產工藝簡單、制備過程容易控制，適合大規模工業化生產。
[0054]以上詳細描述了本實用新型的優選實施方式，但是，本實用新型并不限于上述實施方式中的具體細節，在本實用新型的技術構思范圍內，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種VB2空氣電池，其特征在于，該空氣電池包括正極塑料殼體(I)、氣體擴散層(3)、空氣電極(4)、隔膜(5)、燃料膏體(10)以及負極塑料殼體(2); 其中，所述負極塑料殼體(2)與所述正極塑料殼體(I)相互配合，形成電池殼體； 所述電池殼體內部，從所述正極塑料殼體(I)到所述負極塑料殼體(2)依次平行設置有所述氣體擴散層(3)、所述空氣電極(4)、所述隔膜(5)和所述燃料膏體(10)。2.根據權利要求1所述的空氣電池，其特征在于，所述正極塑料殼體(I)和所述負極塑料殼體(2)均為一端開口的盒狀。3.根據權利要求2所述的空氣電池，其特征在于，所述正極塑料殼體(I)上設有正極引出結構(6);所述負極塑料殼體(2)上設有負極引出結構(9);所述負極塑料殼體(2)內部連接有負極集流體(8); 所述正極引出結構(6)位于所述正極塑料殼體(I)的側面;所述負極引出結構(9)位于所述負極塑料殼體(2)的底面或側面。4.根據權利要求1所述的空氣電池，其特征在于，所述正極塑料殼體(I)為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料殼體、聚丙烯塑料殼體、聚酰胺塑料殼體或聚丙交酯塑料殼體。5.根據權利要求1所述的空氣電池，其特征在于，所述負極塑料殼體(2)為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料殼體、聚丙烯塑料殼體、聚酰胺塑料殼體或聚丙交酯塑料殼體。6.根據權利要求1-5中任意一項所述的空氣電池，其特征在于，所述正極塑料殼體(I)的底面設有透氣孔;所述透氣孔的總面積占所述正極塑料殼體底面面積的5-50%。7.根據權利要求6所述的空氣電池，其特征在于，所述透氣孔為圓形，直徑為0.5-10毫米，數量為3-300個。8.根據權利要求1-5中任意一項所述的空氣電池，其特征在于，所述空氣電極厚度為0.5-2.0 暈米。9.根據權利要求1-5中任意一項所述的空氣電池，其特征在于，所述氣體擴散層(3)為多孔泡沫材料。10.根據權利要求9所述的空氣電池，其特征在于，所述氣體擴散層(3)為泡沫鎳或泡沫銅。
【文檔編號】H01M12/06GK205488425SQ201620043128
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月18日
【發明人】王國慶, 張鑫, 張昆
【申請人】新材料與產業技術北京研究院