圆柱形铝空电池结构制造技术

本发明专利技术圆柱形铝空电池结构，涉及铝空电池技术领域，尤其涉及一种圆柱形的铝空电池结构。本发明专利技术方的内芯为空心圆柱型结构；内芯的外部包覆铝电极，形成圆柱体结构；紧固盖为圆环形结构，上设置有贯通上下表面的通孔(9)，以供电解液的流入和流出；铝电极的外部上下各设置有一个紧固盖；空气电极包覆在紧固盖的外部，形成圆柱体结构；空气电极的外部上下各设置有一个管箍，两个管箍的安装位置分别与上下两个紧固盖一一对应，将空气电极、紧固盖和铝电极组层紧固在内芯的外部。本发明专利技术的技术方案解决了现有技术中的格栅式结构铝空电池，电解液供液和密封结构复杂、体积大、重量大等问题。重量大等问题。重量大等问题。

【技术实现步骤摘要】
圆柱形铝空电池结构


[0001]本专利技术圆柱形铝空电池结构，涉及铝空电池
，尤其涉及一种圆柱形的铝空电池结构。

技术介绍

[0002]铝空电池的理论比能量可达8100Wh/kg，具有成本低、比能量高、安全的特点，在军事、民用和便携式电源等方面具有巨大的商业潜力。现有的铝空电池基本为方形结构，一般采用格栅结构，分别固定铝板和空气电极，优点是方便更换铝电极，但增加的附件，也带来电池重量的增加、电解液供液和密封的复杂性，并且铝空电池电极的平面铺展结构形式，附件格栅和两级间距，不可避免的带来电池厚度增加，最终导致电堆的体积增大。
[0003]针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的圆柱形铝空电池结构，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

技术实现思路

[0004]根据上述现有技术提出的格栅式结构铝空电池，电解液供液和密封结构复杂、体积大、重量大等技术问题，而提供一种圆柱形铝空电池结构。本专利技术主要通过将方形格栅结构改为圆柱形结构，从而实现减小铝空电池体积，提高铝空电池的结构紧凑性和降低电池重量的目的。
[0005]根据以下计算，电极面积为s，电池厚度为x，对于方形电池，体积V＝sx，如果把方形电池设计为底面直径＝高度的圆柱形电池，在电极面积s相同的条件下，则圆柱电池的体积V0＝2π(s/4π)
1.5
,方形电池和圆柱形电池的体积比V/V0＝7.088x/s
0.5
。如果方形电池的电极面积是10cm2，则电池厚度只要超过0.45cm，方形电池的体积就会大于圆柱体电池；方形电池的电极面积是100cm2，则电池厚度只要超过1.41cm，方形电池的体积就会大于圆柱体电池；以此类推，方形电池的电极面积200cm2，则电池厚度＞2cm，方形电池的体积就会大于圆柱体电池；方形电池的电极面积500cm2，则电池厚度＞3.15cm，方形电池的体积就会大于圆柱体电池。以上数据说明，方形电池由于电极面的横向铺展，电池厚度无法降低，将方形铝空电池改变为圆柱形铝空电池很有必要，将极大降低电池尺寸和带来电堆结构的紧凑性。
[0006]铝空电池设计为圆柱形结构，核心问题是解决空气电极和铝电极在圆柱形电池的位置、空气电极的通气、电池的密封。
[0007]本专利技术采用的技术手段如下：
[0008]一种圆柱形铝空电池结构包括：内芯、铝电极、紧固盖、空气电极和管箍；
[0009]进一步地，内芯为空心圆柱型结构；
[0010]进一步地，内芯的外部包覆铝电极，形成圆柱体结构；
[0011]进一步地，紧固盖为圆环形结构，上设置有贯通上下表面的通孔，以供电解液的流入和流出；
[0012]进一步地，铝电极的外部上下各设置有一个紧固盖；上部的紧固盖的顶端面与内芯的顶端面保持在同一平面上，下部的紧固盖的底端面与内芯的底边端面保持在同一平面上；
[0013]进一步地，空气电极包覆在紧固盖的外部，形成圆柱体结构；
[0014]进一步地，空气电极的外部上下各设置有一个管箍，两个管箍的安装位置分别与上下两个紧固盖一一对应，将空气电极、紧固盖和铝电极组层紧固在内芯的外部。
[0015]进一步地，内芯外壁上下各设置有一个环形的凹槽；
[0016]进一步地，凹槽内放置密封垫圈，对内芯的外壁和铝电极的内壁之间进行密封，用以防止电解液沿内芯外壁渗漏。
[0017]进一步地，紧固盖的内侧壁和外侧壁上各设置有一个环形的凹槽；
[0018]进一步地，凹槽内放置密封垫圈；
[0019]进一步地，紧固盖内侧装配的密封垫圈对铝电极外壁和紧固盖的内壁之间进行密封，用以防止电解液沿铝电极外壁渗漏；
[0020]进一步地，紧固盖外侧装配的密封垫圈对紧固盖的外壁和空气电极的内壁之间进行密封，用以防止电解液沿空气电极的内壁渗漏。
[0021]进一步地，铝电极的上边缘高出内芯的顶端面，用于收集电流。
[0022]进一步地，空气电极的上边缘高出内芯的顶端面，用于收集电流；
[0023]进一步地，高出内芯顶端面的铝电极和空气电极，形成电池负极和正极的两个集流体，用于不同单体电池之间的串联和并联，形成电堆。
[0024]进一步地，铝电极和空气电极之间，依靠紧固盖和密封垫圈形成一个供电解液流动的腔体。
[0025]进一步地，空气电极由三层构成，由外至内依次是疏水气体扩散层、镍网、催化层，是一个紧密层状结构，本身可靠镍网支撑，并可防止电解液透过。
[0026]进一步地，内芯上部的紧固盖上的通孔与下部的紧固盖上的通孔呈180度角设置。
[0027]进一步地，具有电解液孔道的圆环形紧固盖和外侧面管箍，固定和分隔了铝电极和空气电极，形成电解液循环的环形腔体，各密封环解决了电解液可能在内芯外侧面、铝板外侧面(环形腔体之外)、空气电极内侧面(环形腔体之外)的渗漏。高出圆柱形电池顶面的铝板和镍网，形成电池负极和正极的两个集流体，用于不同单体电池之间的串联和并联，形成电堆。
[0028]进一步地，内芯的下部还可以一体加工有紧固环台，该紧固环台的作用等同于紧固盖；
[0029]进一步地，内芯的外壁下部贴近紧固环台的位置加工有凹槽，用于装配密封垫圈；
[0030]进一步地，紧固环台上端面贴近内芯外壁的位置加工有凹槽，用于装配密封垫圈；
[0031]进一步地，内芯的外部包覆由铝电极，铝电极的底端插入到紧固环台上端的凹槽内，并位于凹槽内的密封垫圈的内侧；
[0032]进一步地，内芯下部装配的密封垫圈和紧固环台上端面上装配的密封垫圈共同对铝电极进行夹持和密封；
[0033]进一步地，紧固环台的外侧壁上加工有凹槽，用于装配密封垫圈，该密封垫圈对紧固盖的外壁和空气电极的内壁之间进行密封，用以防止电解液沿空气电极的内壁渗漏；
[0034]进一步地，紧固环台上设置有贯通上下表面的通孔，以供电解液的流入和流出。
[0035]较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0036]1、本专利技术提供的圆柱形铝空电池结构，将传统方形铝空电池设计为圆柱形铝空电池，使铝空单电池和电堆体积最小化成为可能，并提高了铝空电池在不同场合的适用性；
[0037]2、本专利技术提供的圆柱形铝空电池结构，圆柱形铝空电池去掉方形铝空电池的格栅等附件，为铝空电池的减重，建立了结构基础；
[0038]3、本专利技术提供的圆柱形铝空电池结构，电解液在环形圆柱腔内由下向上流动，电解液的流动状况优于方形铝空电池；
[0039]4、本专利技术提供的圆柱形铝空电池结构，圆柱形铝空电池的外侧面是空气电极，直接暴露在空气中，最大限度利于空气扩散传质，并且空气电极本身阻止了电解液的透过；
[0040]5、本专利技术提供的圆柱形铝空电池结构，圆柱形铝空电池利用空气电极和铝电极本身、环形垫圈、圆环形紧固盖、管箍实现铝空电池圆环形电解液腔的密封，避免了方形铝空电池存在的用胶密封问题；
[0041]6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆柱形铝空电池结构，其特征在于：所述的圆柱形铝空电池结构包括：内芯(1)、铝电极(2)、紧固盖(5)、空气电极(3)和管箍(6)；所述的内芯(1)为空心圆柱型结构；所述的内芯(1)的外部包覆铝电极(2)，形成圆柱体结构；所述的紧固盖(5)为圆环形结构，上设置有贯通上下表面的通孔(9)，以供电解液的流入和流出；所述的铝电极(2)的外部上下各设置有一个紧固盖(5)；上部的紧固盖(5)的顶端面与内芯(1)的顶端面保持在同一平面上，下部的紧固盖(5)的底端面与内芯(1)的底边端面保持在同一平面上；所述的空气电极(3)包覆在紧固盖(5)的外部，形成圆柱体结构；所述的空气电极(3)的外部上下各设置有一个管箍(6)，两个管箍(6)的安装位置分别与上下两个紧固盖(5)一一对应，将空气电极(3)、紧固盖(5)和铝电极(2)组层紧固在内芯(1)的外部。2.根据权利要求1所述的圆柱形铝空电池结构，其特征在于：所述的内芯(1)外壁上下各设置有一个环形的凹槽(7)；所述的凹槽(7)内放置密封垫圈(8)，对内芯(1)的外壁和铝电极(2)的内壁之间进行密封，用以防止电解液沿内芯(1)外壁渗漏。3.根据权利要求1所述的圆柱形铝空电池结构，其特征在于：所述的紧固盖(5)的内侧壁和外侧壁上各设置有一个环形的凹槽(7)；所述的凹槽(7)内放置密封垫圈(8)；所述的紧固盖(5)内侧装配的密封垫圈(8)对铝电极(2)外壁和紧固盖(5)的内壁之间进行密封，用以防止电解液沿铝电极(2)外壁渗漏；所述的紧固盖(5)外侧装配的密封垫圈(8)对紧固盖(5)的外壁和空气电极(3)的内壁之间进行密封，用以防止电解液沿空气电极(3)的内壁渗漏。4.根据权利要求3所述的圆柱形铝空电池结构，其特征在于：所述的铝电极(2)的上边缘高出内芯(1)的顶端面，用于收集电流。所述的空气电极(3)的上边缘高...

【专利技术属性】
技术研发人员：史继诚，赵红，冉屏玲，陈怡缘，白芙摇，
申请(专利权)人：大连交通大学，
类型：发明
国别省市：