專利名稱：一種空氣電極及用這種空氣電極制成的金屬空氣電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于由空氣電極，電解液，金屬陽極組成的堿性電化學(xué)電池，即金屬空氣電池。具體地，本發(fā)明是關(guān)于金屬空氣電池用的空氣電極，及用這種空氣電極制成的金屬空氣電池。
金屬空氣電池通常是由空氣電極，堿性電解液，金屬陽極，一般是鋅或鋁構(gòu)成。這種電池在現(xiàn)有的民用小型電池系統(tǒng)中具有最高的單位比能量，因為它的陰極材料即氧氣來源于空氣。這種電池在80年代成功地應(yīng)用于助聽器，做成扣式，具有長的使用時間，其放電功率也正好適合它的要求。這種電池還適用于大型手提電筒，道路信號燈及水上航標燈系統(tǒng)具有長的使用時間而不用經(jīng)常更換。這兩種電池成功地進入商品化市場。
這種電池的缺點在于它在使用過程中空氣電極暴露于大氣中而易受到空氣中的水份和二氧化碳的影響。極低功率長期使用和一般功率間斷使用時容量大的優(yōu)點難于發(fā)揮。另外它的電流密度不大，不適于大功率的用電器使用。這種電池還難于密封。
近年來空氣電池又有所發(fā)展，如以色列EFL公司US#5418080用于電動汽車的機械可充式鋅空氣電池，，美國AER公司US#5506067用于筆記本電腦的可充式鋅空氣電池。這些發(fā)明不論是小型的扣式電池也好，還是大方型的可充電池，均采用以催化活性層，集流體金屬網(wǎng)和憎水透氣層組成的空氣電極。美國AER公司US5506067又在空氣電極下加多一層聚丙烯薄膜用于整體的電池防漏。而以色列EFL公司機械可充式鋅空氣電池將三層的空氣電極與聚丙烯外殼注塑在一起，相應(yīng)地完成密封。
傳統(tǒng)的空氣電極，由催化活性層，集流體，聚四氟乙烯憎水透氣層構(gòu)成。催化活性層通常由聚四氟乙烯與碳黑，催化劑(一般是二氧化錳，銀或其它催化劑)等混合構(gòu)成。集流體導(dǎo)電網(wǎng)一般是由不銹鋼，鍍鎳低碳鋼，或是銀，金，鎳，鎢，銅等耐腐蝕金屬，以編織網(wǎng)，拉伸網(wǎng)，沖孔拉網(wǎng)等形式構(gòu)成。集流體導(dǎo)電網(wǎng)與催化活性層粉末混和壓入活性層的中間，或直接壓入活性層的上，下面。憎水透氣層由聚四氟乙烯純膜或聚四氟乙烯與碳黑等材料構(gòu)成。這三層構(gòu)成一個空氣電極。實用的空氣電極組合一般還包括一個附加的聚四氟乙烯或聚丙烯薄膜層貼在憎水透氣層外面用于密封，或在催化活性層外面貼上一個隔膜組合在一起。
這種結(jié)構(gòu)的電極雖經(jīng)多年發(fā)展，也只是成功地應(yīng)用于扣式和大方型這兩種基本的結(jié)構(gòu)中。在這種電極中，集流體用于從空氣電極的催化活性層中導(dǎo)出電流，如無集流體就會由于空氣電極憎水透氣層本身很大的內(nèi)阻(或根本不導(dǎo)電)而很難實際應(yīng)用。而若對于小電流應(yīng)用，如果憎水透氣層不是由聚四氟乙烯純膜構(gòu)成，而是由聚四氟乙烯與碳黑等材料混合構(gòu)成(因而是導(dǎo)電的)，集流體就不是必須的。換句話說，如果無集流體在催化活性層，憎水透氣層就必須導(dǎo)電。憎水透氣層外面附加的聚四氟乙烯或聚丙烯防漏層并不是在所有電池中都采用。在扣式電池中，它與其它幾層形狀完全相同，而在US#5506067的方型電池中，它具有很大的面積，覆蓋了整個電池殼體的大部分內(nèi)部空間。這一層可以為商業(yè)電池提供了極好的增強防漏保護性能。它一般在電池的密封結(jié)構(gòu)中被壓緊，以密封電池。隔膜一般是聚丙烯，聚乙烯，尼龍等材料經(jīng)親水處理制成無紡布或紡織布的薄膜，可以僅僅是壓在空氣電極的催化活性層上，也可以用焊，粘，超聲波焊等方法與空氣電極緊貼在一起。
傳統(tǒng)電極從未成功地用于小型的圓柱系列電池。它僅用于扣式電池---這一特例是將電極緊緊地壓在電池殼體的一個平面上，而不是圓柱面上。它用于方型電池時也僅僅是用注塑(大型電池)或附加密封層(聚四氟乙烯/聚丙烯)并壓緊這樣的方法來完成。之所以這樣密封是由于空氣電極的最外層即憎水透氣層主要是由聚四氟乙烯構(gòu)成。聚四氟乙烯本身很難熔化，因而很難與其本身或其他塑料完成一種熔融狀態(tài)下的分子間的緊密聯(lián)接。所以采用以上的壓緊式密封主要是機械力。即使是注塑密封，憎水透氣層中的聚四氟乙烯也不熔化，只是熔融的殼體塑料可以部分地滲透到憎水透氣層中的聚四氟乙烯內(nèi)部的微孔中。同時集流體在催化活性層內(nèi)部，導(dǎo)致集流體的引出必然要透過憎水透氣層與電池陰極殼體接觸，直接穿過或從側(cè)面繞過憎水透氣層。而集流體本身浸泡在催化活性層的電解液中，這就導(dǎo)致了電解液有沿著集流體而泄漏的可能。
小型的圓柱系列電池和方形電池的應(yīng)用越來越廣。傳呼機的使用條件最適宜于鋅空氣電池發(fā)揮優(yōu)點連續(xù)使用，功率中等。其使用時間至少3-4個月，2倍于普通堿性鋅錳電池。而在移動電話方面，CDMA手機的功率已經(jīng)小于0.5瓦，鋅空氣電池可以負擔(dān)得起這樣的放電功率。因此，小型的圓柱系列和方形鋅空氣電池的發(fā)展極有意義。
本發(fā)明的目的就是提供一種新型的空氣電極，其憎水透氣層不主要使用聚四氟乙烯，而主要是用具有良好焊接性能的其它聚合物，它與附加的防漏密封層焊接在一起，具有緊密的不透液的連接。這種連接不用始終壓緊的機械力維持，具有高的可靠性。
本發(fā)明也提供一種集流體引出方法，使集流體不處于催化活性層中因而不處于電解液中，而是在憎水透氣層外面，相應(yīng)地杜絕了漏源。同時集流體與導(dǎo)電的憎水透氣層有足夠好的接觸，而能滿足實際電流輸出的要求。
本發(fā)明另一個目的就是用上述空氣電極做成矩型，多邊形和圓柱形金屬空氣電池，它更容易密封，也密封的更可靠。克服了以前的金屬空氣電池不易密封的缺點。
本發(fā)明的目的是通過以下方式來實現(xiàn)的一種用于金屬空氣電池的電化學(xué)多層空氣電極，由以下部分組成a.由活性碳加催化劑及聚四氟乙烯混合構(gòu)成的催化活性層；b.由碳黑或其它導(dǎo)電材料和聚合物構(gòu)成的憎水透氣層；c.由金屬或合金或有鍍層的金屬或合金以網(wǎng)狀或多孔狀形式構(gòu)成的集流體；d.由聚合物構(gòu)成的防漏密封層；其特征在于憎水透氣層中的至少50％的單種聚合物不包括聚四氟乙烯，且該層是導(dǎo)電的，上述催化活性層與上述憎水透氣層壓緊為一體，集流體不與催化活性層接觸，而是在憎水透氣層與催化活性層相對的另一側(cè)，有一個附加的由聚合物構(gòu)成的防漏密封層，上述防漏密封層與上述憎水透氣層夾住并壓緊上述集流體，并與上述憎水透氣層用熱焊，超聲波焊，或粘接等方法緊密地連接一起。
本發(fā)明的金屬空氣電化學(xué)電池，主要是由金屬陽極，電解液，隔膜，多層空氣電極等組成，其特征在于其多層空氣電極是采用上述結(jié)構(gòu)的空氣電極。
本發(fā)明的電極具有嶄新的結(jié)構(gòu)。它是由催化活性層，憎水透氣層，集流體和防漏密封層組成的?？蛇x擇地加隔膜，與催化活性層貼在一起構(gòu)成一個新的正極組合。
催化活性層由活性碳加二氧化錳，銀，鉑等催化劑及聚四氟乙烯混合處理后壓制而成。其厚度一般在0.05-2mm之間。
憎水透氣層由聚乙烯，聚氯乙烯，尼龍或聚丙烯塑料的一種或幾種與一定比例的碳黑混合處理后壓制而成，其厚度一般在0.1-2mm之間。這種憎水透氣層的特點是憎水的，同時內(nèi)部又有足夠多的微孔。它可以使氧氣透過到達活性層參加反應(yīng)，同時又能阻止電解液由催化活性層向外滲漏。由于本發(fā)明的憎水透氣層含有碳黑，因而該層又具有導(dǎo)電性，與催化活性層壓緊后起到正極集流的作用。將催化活性層和憎水透氣層壓緊在一起形成一個復(fù)合層。
集流體網(wǎng)，由金屬金，銀，鎳，不銹鋼，鍍鎳鋼以編織網(wǎng)，拉伸網(wǎng)，沖孔帶等形式存在。它部分嵌入并貼緊在憎水透氣層。集流體緊貼著憎水透氣層，它將電流從憎水透氣層導(dǎo)出，并與電池殼的正極直接連接。
防漏密封層由與憎水透氣層性質(zhì)相似的塑料組成。它可以是聚丙烯，聚乙烯，聚氯乙烯，尼龍等的一種或幾種構(gòu)成。該層塑料與憎水透氣層用超聲波焊，熱焊，粘接的方式緊密的連接在一起，這種連接一旦形成就可以很牢固地保持下去，而不必靠外部的壓力來維持。這種連接是不透液的，不透氫氧化鉀電解液。
在防漏密封層與憎水透氣層的連接過程中，集流體金屬網(wǎng)被封在該兩層中間，并被夾緊，與憎水透氣層有很好的接觸。實際上，在防漏密封層與憎水透氣層的密封連結(jié)處這兩層已經(jīng)熔和成一體。集流體金屬網(wǎng)的一部分也壓入防漏密封層與憎水透氣層的密封連結(jié)處。這種密封連接一般是以1-10毫米的寬度構(gòu)成的條狀連接。這些密封連接條構(gòu)成一個閉合的并可以具有方型，矩形，圓形，不規(guī)則形狀等任意形狀的密封線。這樣電解液既不會穿透上述的密封線，也不會繞過密封線。
防漏密封層的材料可以是有微孔而透氣的，但不能透電解液。也可以是既不透氣也不透液的。如果是不透氣的，它的上面就至少要開有一個或多個孔，孔可以是圓形，也可以是其它任何形狀。這些孔使空氣能夠接觸到憎水透氣層。集流體金屬網(wǎng)也從孔中引出到防漏密封層外部以便與電池的正極引出端相連。這些孔要開在防漏密封層與憎水透氣層的密封連接條構(gòu)成的密封線的內(nèi)部，這樣電解液就不會從這些孔中出來?？椎拿娣e可以大到接近或等于上述密封線的內(nèi)部面積，只要上述密封線夾住集流體即可。實際上，這時的孔更象是以上述密封線為外部框架的窗。
防漏密封層的面積可以等于或小于憎水透氣層的面積，更一般地要大于憎水透氣層的面積。其多出的面積可以用于下一步整個電池的密封使用。
可選擇地，在催化活性層外面可以貼上一層隔膜。隔膜可以僅僅是壓在空氣電極的催化活性層上，也可以用焊，粘，超聲波焊等方法與空氣電極緊貼在一起。
圖例說明

圖1為傳統(tǒng)空氣電極的剖面結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的空氣電極的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖二的放大側(cè)面局部放大圖；圖4為本發(fā)明的空氣電極的俯視圖；圖5為用本發(fā)明的空氣電極制成的一種方型電池結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細描述。
本發(fā)明所涉及的空氣電極適用于所有的金屬空氣電化學(xué)電池，通常地，但不僅限于，是指陽極為鋅，電解液為堿性電解液，陰極為空氣電極的電化學(xué)電池。該電池可以做成扣式，矩型或方型，不規(guī)則多邊型，圓柱形及其它多種形式。具體地，本發(fā)明以平面的空氣電極做成方型電池來說明該發(fā)明的詳細內(nèi)容。相應(yīng)地，此電極加以卷曲即可作成圓柱型電池。
圖1中1是催化活性層，3是集流體，嵌入1中。2是憎水透氣層，緊貼1催化活性層。4附加的防漏層，有些空氣電極沒有，它貼緊憎水透氣層。5是隔膜，緊貼1催化活性層的另一面。整個空氣電極被電池其它部份的結(jié)構(gòu)壓緊，或用注塑的方法密封固定。
圖2中1是催化活性層，由催化劑，活性碳及聚四氟乙稀等構(gòu)成。具體配方有很多，在許多的電化學(xué)論文及專利中均有介紹。催化劑可以是各種常用的貴金屬催化劑，如銀，鉑，也可以用一般的催化劑如二氧化錳。一種方法為將70％活性碳，20％二氧化錳，10％聚四氟乙烯三種物質(zhì)混和均勻，輥壓制成厚度為0.05-2mm的薄片待用。催化活性層中存在很多微孔，在這些微孔處形成所謂三相界面，即氣相(空氣和氧氣)，液相(電解液)和固相(催化劑)。在這三相界面處發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電流。
憎水透氣層2由聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，尼龍等塑料的一種或幾種與一定比例的碳黑在溶劑中混合均勻處理后，壓制而成。一種方法為將85％聚丙烯，15％乙炔黑在丙酮中混合均勻，半烘干后輥壓為0.1-2mm之間。將1催化活性層和2憎水透氣層壓為一片，盡量薄，厚度在0.2-2mm之間。再將它們烘干。本發(fā)明的特征之一就是不采用聚四氟乙烯作為該層的主要材料，因為它的焊接和粘接性能很差。以上方法中的聚丙烯也可以用其它聚合物代替，并相應(yīng)采用合適的溶劑。
這種憎水透氣層由于其主要的構(gòu)成材料即聚合物是憎水的，因而也是憎水的，同時內(nèi)部又有足夠多的微孔。這些微孔在半烘干的制造過程由于溶劑存在而不會被壓死，最后烘干后溶劑析出而留下。它可以使氧氣透過到達活性層參加反應(yīng)，同時又能阻止電解液由催化活性層向外滲漏。由于本發(fā)明的憎水透氣層含有碳黑，因而該層又具有導(dǎo)電性，與催化活性層壓緊后起到正極集流的作用。在催化活性層三相界面處發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的電流可以流過憎水透氣層而到達集流體網(wǎng)3。
集流體網(wǎng)3一般是由不銹鋼，鍍鎳低碳鋼，金，銀，鎳，鎢，銅等耐腐蝕金屬，以編織網(wǎng)，拉伸網(wǎng)，沖孔帶等形式構(gòu)成。集流體與憎水透氣層緊壓在一起，部分金屬嵌入憎水透氣層，但又沒有刺穿該層以至接觸到催化活性層。嵌入的程度決定了空氣電極的阻抗，進而影響到電池的輸出電流。
防漏密封層4由與憎水透氣層2性質(zhì)相似的塑料組成。它可以是聚丙烯，聚乙烯，聚氯乙烯，尼龍等的一種或幾種構(gòu)成?？梢杂檬惺鄣木郾┢穸仍?.1-1mm之間。這種塑料片必須有與憎水透氣層2良好的相互焊接或粘接的性能。防漏密封層4的材料可以是有微孔的塑料，這種微孔是透氣而不透液的?？諝庵械难鯕饪梢酝高^這層薄膜而到達憎水透氣層2參加反應(yīng)，而電解液不能穿透。防漏密封層4的材料也可以是不透氣也不透液的，這樣4上面就要至少開有一個或多個孔9，以便氣體透過到氣體擴散區(qū)8進入到憎水透氣層2中。
防漏密封層4與憎水透氣層2在7處用超聲波焊，熱焊，粘接等方法實現(xiàn)緊密的不透液的連接，這種連接同時也把集流體網(wǎng)3壓緊在2，4層中間，使其位置固定。由于集流體是多孔或是網(wǎng)狀的，所以2與4透過3的孔間部分可以實現(xiàn)緊密的焊接或粘接而可靠地連接在一起。這種緊密的連接線7僅由憎水透氣層和防漏密封層的材料構(gòu)成，或有一些粘接劑，因而是不透電解液的。連接線7可能是透氣的，但更有可能是不透氣的，因為在焊接或粘接的過程中防漏密封層4與憎水透氣層2內(nèi)部的微孔很可能會被堵死。
在連接線7的任何一側(cè)的電解液均不能透過它而到達另一側(cè)，這一特點用來實現(xiàn)電池的整體密封。連接線7可以按需要調(diào)整其寬度，長度及形狀，他的基本要求是7自身形成閉合的幾何圖形10。由于連接線7本身對電解液的密封性，在閉合的幾何圖形10外部的電解液就不會透過連接線7而到達在幾何圖形10內(nèi)部開有孔6(或不開孔，如果防漏密封層4的材料透氣而不透液的有微孔的塑料)的氣體擴散區(qū)8。
圖4是本發(fā)明的空氣電極做成一種矩形結(jié)構(gòu)的俯視圖。防漏密封層4一般地，但不是必須地，要大于其他三層，這樣容易在下一步的電池整體密封中進行處理。連接線7寬度為1-20mm，更一般地，為3-10mm。它構(gòu)成閉合的矩形11。為了充分利用催化活性層和憎水透氣層的反應(yīng)面積，閉合的矩形11包圍的面積盡量與憎水透氣層一樣大，連接線7正好在憎水透氣層的邊緣。在閉合的矩形11內(nèi)部也有防漏密封層4與憎水透氣層2通過焊接或粘接而形成的連接點或連接線12。
連接點或連接線12的作用是壓緊集流體使它與憎水透氣層有好的接觸而使電池內(nèi)阻減小。只要集流體與憎水透氣層的接觸足夠好，(例如可以將集流體壓入憎水透氣層，或連接線7壓住集流體)這些連接點或連接線12也不是必須的。圖四中的連接線12呈網(wǎng)格狀，在網(wǎng)格的中間開有多個氣孔6，空氣從氣孔6進入氣體擴散區(qū)8而達到憎水透氣層2。同時，集流體引出線9也從氣孔6中引出。如果防漏密封層4是用透氣而不透液的有微孔的塑料制成氣孔6就可以不要，集流體引出線9直接刺透防漏密封層4引出，或從側(cè)面繞過防漏密封層4引出。
這種孔6可以開得很大，充滿整個閉合的矩形11，成為一個以11為框架的窗。這時的防漏密封層4實際上變成了一個矩形的框架11。即使在這種情況下，雖然它僅僅是一個框架或條形物，本發(fā)明仍用“防漏密封層”的名稱來表達它，因為它仍然是與其它三層不同的，獨立的附加物。它仍然起到防漏密封的作用。
氣體擴散區(qū)8處的防漏密封層4與憎水透氣層2之間夾有集流體網(wǎng)3，由于氣體擴散區(qū)8處于連接線12圍成的網(wǎng)格部分，這一部分是沒有被焊接或粘接的，因而是可以透氣的。氧氣在氣體擴散區(qū)8處擴散到憎水透氣層2進而參加反應(yīng)?？梢哉J為，空氣電池的有效反應(yīng)面積就是氣體擴散區(qū)8的面積的總和，而覆蓋在氣體擴散區(qū)8上面的那部分防漏密封層4也可以全部切掉。
為了增大有效反應(yīng)面積進而增大電池的輸出電流，在保證密封效果的前提下，連接線7應(yīng)盡量窄。在保證集流體網(wǎng)3與憎水透氣層2的接觸導(dǎo)電性的前提下，連接點或連接線12應(yīng)盡量少或不要。
防漏密封層4大于其他三層的部分10可以用來進行下一步的電池整體密封。這樣，電池的密封問題轉(zhuǎn)化為對防漏密封層的邊緣的密封問題。而防漏密封層是用可焊性好的非聚四氟乙烯聚合物構(gòu)成的，所以這種密封變的很容易，且不用始終壓緊的機械力來維持。如果防漏密封層4與其他三層一樣大，下一步的電池整體密封就要在閉合的矩形11圍成的面積上進行。這樣也是可以的，但是可能減小了空氣電極的有效反應(yīng)面積。
實施例應(yīng)用以上敘述的本發(fā)明的空氣電極，在該空氣電極呈平面狀不卷曲的情況下制成一種矩形的金屬空氣電池如下采用防漏密封層面積大于其他三層的空氣電極，電池整體密封在防漏密封層多余的面積24上進行。這樣，電池整體密封過程不涉及到催化活性層和憎水透氣層，因而變得簡單很多。
在矩形電池15中，陽極采用鋅粉，陽極殼采用塑料殼，做成矩形槽16，并有一圈翻開的邊緣17。邊緣17與防漏密封層4多余的面積24正好對齊。空氣電極在催化活性層上面加上一層隔膜5，一般是聚丙烯，聚乙烯，尼龍等材料經(jīng)親水處理制成無紡布。隔膜5與防漏密封層4在19處用超聲波焊接在一起，焊接線19圍住整個催化活性層使它與鋅粉隔離。焊接線19也剛好圍住防漏密封層4與憎水透氣層2連接的閉合的矩形焊接線20。
陽極矩形槽16側(cè)幣上開有孔21，內(nèi)部的陽極集流體銅網(wǎng)22從孔21引出連線23。在孔21處涂上密封劑13，如環(huán)氧樹脂，將孔封死并將連線23固定。在陽極矩形槽16中加入占陽極矩形槽60％-85％體積的鋅膏18。鋅膏由70％的鋅粉，3％梭甲基纖維素納(CMC)和27％的由40％氫氧化鉀，3％氧化鋅配成的氫氧化鉀電解液混和而成。陽極集流體銅網(wǎng)22浸入在鋅膏18中。
將本發(fā)明的空氣電極蓋在陽極矩形槽16上，使防漏密封層多余的面積24與陽極矩形槽16的邊緣17對齊。在模具中用超聲波焊接將陽極矩形槽16與防漏密封層焊接在一起。由于電解液在陽極矩形槽16內(nèi)，它只能與焊接線20外部即26處的防漏密封層接觸，而不會透過矩形焊接線20到防漏密封層在矩形焊接線20的內(nèi)部，因而整個電池被密封。防漏密封層上開有孔6，將陰極集流體3引出。引出線25與陽極集流體引出線23構(gòu)成電池的兩極，可以進一步與負載連接。
由以上實例可以看出，用本發(fā)明的空氣電極，可以很容易地制成金屬空氣電池，密封過程完全不必用機械壓力，而是用塑料之間的連接來完成，非常簡單可靠。同時，密封結(jié)構(gòu)本身很薄，占具很小的體積。在以上實例中，也可以將空氣電極制成圓形，正方形，多邊形等多種形狀，配以相應(yīng)的陽極槽，即可得到多種形狀的金屬空氣電池。
將本發(fā)明的空氣電極卷曲為圓柱形，即可制成具有圓柱形電極的空氣電池，如常用的5號，7號電池，(AA型，AAA型)。
權(quán)利要求
1.一種用于金屬空氣電池的電化學(xué)多層空氣電極，由以下部分組成a.由活性碳加催化劑及聚四氟乙烯混合構(gòu)成的催化活性層；b.由碳黑或其它導(dǎo)電材料和聚合物構(gòu)成的憎水透氣層；c.由金屬或合金或有鍍層的金屬或合金以網(wǎng)狀或多孔狀形式構(gòu)成的集流體；d.由聚合物構(gòu)成的防漏密封層；其特征在于憎水透氣層中的至少50％的單種聚合物不包括聚四氟乙烯，且該層是導(dǎo)電的，上述催化活性層與上述憎水透氣層壓緊為一體，集流體不與催化活性層接觸，而是在憎水透氣層與催化活性層相對的另一側(cè)，有一個附加的由聚合物構(gòu)成的防漏密封層，上述防漏密封層與上述憎水透氣層夾住并壓緊上述集流體，并與上述憎水透氣層用熱焊，超聲波焊，或粘接等方法緊密地連接一起。
2.按權(quán)利要求1的空氣電極，其特征在于其集流體是由以下金屬中的一種或幾種金屬的合金成，或有以下金屬的一種或幾種作為鍍層的材料構(gòu)成金，銀，鎳，鉻，鈦，鈷，鉑，鎢，銦，鉛，銅，鐵，鋼，不銹鋼，鋁。
3.按權(quán)利要求1的空氣電極，其特征在于其集流體以編織網(wǎng)，切口拉伸網(wǎng)，沖孔薄片等形式存在。
4.按權(quán)利要求1的空氣電極，其特征在于其憎水透氣層中至少50％的材料是以下聚合物中的一種聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚酰胺。
5.按權(quán)利要求1的空氣電極，其特征在于其防漏密封層中的材料是以下聚合物中的一種或幾種的混合物聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚酰胺，聚四氟乙烯。
6.按權(quán)利要求1的空氣電極，其特征在于其防漏密封層是透氣不透液的。
7.按權(quán)利要求1的空氣電極，其特征在于其防漏密封層是不透氣也不透液的，并至少開有一個透氣孔。
8.按權(quán)利要求1的空氣電極，其特征在于其防漏密封層與憎水透氣層夾住并壓緊集流體，并與上述憎水透氣層緊密地，不透電解液地連接在一起。
9.按權(quán)利要求8的空氣電極，其特征在于其防漏密封層與憎水透氣層之間的連接是線狀的。
10.按權(quán)利要求8的空氣電極，其特征在于其防漏密封層與憎水透氣層之間的線狀連接是連續(xù)的，并構(gòu)成一個封閉的幾何形狀。
11.按權(quán)利要求8的空氣電極，其特征在于其防漏密封層與憎水透氣層之間的非連接部分的防漏密封層是可以切除的，其防漏密封層可以僅僅是框形的或條形的。
12.按權(quán)利要求8的空氣電極，其特征在于其防漏密封層與憎水透氣層之間的連接是用超聲波焊接或熱熔焊接或膠粘劑粘接或注塑的。
13.按權(quán)利要求12的空氣電極，其特征在于其防漏密封層與憎水透氣層之間的線狀連接寬度在0.1-20mm之間。
14.按權(quán)利要求16的空氣電極，其特征在于其集流體有部分嵌入而并不穿透憎水透氣層，因而不與催化活性層接觸。
15.一種金屬空氣電化學(xué)電池，由金屬陽極，電解液，隔膜，多層空氣電極等組成，其多層空氣電極由以下部分組成a.由活性碳加催化劑及聚四氟乙烯混合構(gòu)成的催化活性層；b.由聚合物和碳黑構(gòu)成的多孔憎水透氣層；c.由金屬或合金或有鍍層的金屬或合金以網(wǎng)狀或多孔狀形式構(gòu)成的集流體；d.由聚合物構(gòu)成的防漏密封層；其特征在于上述防漏密封層與上述憎水透氣層夾住并壓緊上述集流體，并與上述憎水透氣層用熱焊，超聲波焊，或粘接等方法緊密地連接一起。
16.按權(quán)利要求15的金屬空氣電池，其特征在于其金屬陽極由鋅構(gòu)成。
17.按權(quán)利要求15的金屬空氣電池，其特征在于其電解液是堿性電解液。
18.按權(quán)利要求15的金屬空氣電池，其特征在于空氣電極浸于堿性電解液中。
19.按權(quán)利要求15的金屬空氣電池，其特征在于其空氣電極是平的。
20.按權(quán)利要求20的金屬空氣電池，其特征在于其空氣電極是矩形或多邊形或圓形或其它任意平面形狀的。
21.按權(quán)利要求15的金屬空氣電池，其特征在于其空氣電極是卷成圓柱形的。
22.按權(quán)利要求15的金屬空氣電池，其特征在于其金屬陽極容器至少其邊緣是塑料的。
23.按權(quán)利要求15的金屬空氣電池，其特征在于其金屬陽極容器邊緣與與空氣電極是緊密連接在一起，不透電解液的的。
24.按權(quán)利要求24的金屬空氣電池，其特征在于其金屬陽極容器邊緣與與空氣電極是用超聲波焊接或熱熔焊接或用膠粘劑粘接或用注塑的方法緊密連接在一起的。
全文摘要
一種空氣電極及用這種空氣電極制成的金屬空氣電池,其空氣電極由催化活性層,憎水透氣層,集流體導(dǎo)電網(wǎng)和防漏密封層組成,催化活性層與憎水透氣層壓緊為一體,集流體由金屬的網(wǎng)狀或多孔狀形式構(gòu)成,防漏密封層可透氣或在其上面開有孔以透氣,防漏密封層與憎水透氣層夾住并壓緊導(dǎo)電網(wǎng),并與憎水透氣層緊密地連接在一起,上述空氣電極進而制成金屬空氣電池,其密封性能更為可靠,從而克服現(xiàn)有的金屬空氣電池不易密封的缺點。
文檔編號H01M12/06GK1253385SQ9812220
公開日2000年5月17日 申請日期1998年11月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月7日
發(fā)明者孫法炯, 王昉, 夏黎萱, 孫德全 申請人:孫法炯, 王昉, 夏黎萱, 孫德全