[发明专利]一种新型锂空气电池模具

说明书

技术领域

本发明属于化学电源领域，具体涉及一种具有水平气体吹扫口的、气体通道可拆卸结构的多用途锂空气电池模具。

背景技术

锂空气电池是一种以金属锂为负极材料、空气中的氧气为正极材料的新型二次电池。锂空气电池作为一种高比能量的电池，其理论能量密度达到5,210Wh/kg，如果考虑到其正极材料可以直接取自于大气而不必像其他二次电池一样携带在电池内部，那么其理论能量密度高达11,680Wh/kg，高出目前已经商业化的锂离子电池几个数量级，是目前已知的所有二次电池中理论能量密度最高的电池。近年来，锂空气电池因其极高的比能量和对环境的友好性等特性显示出广阔的应用前景，吸引了国际电动汽车界和相关研究人员的广泛关注。

目前大多数锂空气电池研究中所使用的模具基本上可以归纳为两大类：经典的Swagelok电池模具(Journal of American Chemistry Society，2006，128(4)：1390-1393)和美国麻省理工学院Yang Shao-Horn课题组所使用的模具(Electrochemical and Solid-State Letters，2010，13(6)：A69-A72)。这两种模具在一定程度上基本可以满足目前锂空气电池的研究需求，但是它们均存在一定的缺陷。由于锂空气电池的组装需要在无水无氧的手套箱中进行，这就导致了当组装完成的电池转移到空气(氧气)气氛中时，电池正极上方的气腔中会充满氩气(Ar)，只有在进行性能测试之前将这些残余的氩气完全排出并置换成空气(氧气)才能正确测量并评价锂空气电池的性能。当使用经典的Swagelok电池模具时，空气(氧气)从气腔最上方处进入，再加上空气(氧气)的密度低于氩气的密度，因而存在氩气不易排出的问题，即使在充放电测试开始前长时间静置也很难保证气腔中氩气的完全排出，从而导致实际电池性能的测量过程在氩气/空气(氧气)的混合气氛下进行，不仅无法正确评价电池在纯空气(氧气)氛下的真实性能，而且多次测试过程中很难保证一致的测试气氛，因而大大增大了测试结果的不可靠性。Yang Shao-Horn课题组的模具在一定程度上解决了彻底排出氩气的问题，但是使用该模具时空气(氧气)直接吹到了正极表面，因而加快了电池工作过程中电解液的挥发，从而影响锂空气电池的充放电性能和循环稳定性。同时，为了分析锂空气电池工作过程中的反应机理，正极产物及气体的在线检测是个非常重要的课题，使用Yang Shao-Horn课题组的模具将空气(氧气)直接吹到正极表面容易导致正极上部气体扰动过大，从而使得在线检测结果存在偏差。另一方面，Yang Shao-Horn课题组的模具通过分布在周围的4根螺栓固定正负极，因而使得电池装卸过程繁琐、复杂。此外，上述两种模具均只能完成单一条件的锂空气电池性能测试工作，经典的Swagelok模具只能考察静止空气(氧气)氛中电池的运行性能，而Yang Shao-Horn课题组的模具则注重考察流动空气(氧气)氛中电池的运行性能。

综上所述，本领域目前缺乏一种可以同时解决彻底排出氩气、避免(或减缓)溶剂挥发和气流干扰等问题以及可以在多种条件下灵活使用的多用途的锂空气电池模具。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种不仅能够解决彻底排出氩气、减缓溶剂挥发、避免气体直吹对在线分析的影响等问题，而且还可以通过简单的拆卸操作实现不同气体流动状态下电池性能的测试工作的新型锂空气电池模具。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种新型锂空气电池模具，其特征在于，该电池模具包括正极壳体，可拆卸的进气通道，可拆卸的出气通道，绝缘壳体，负极壳体，正极引线端子，负极引线端子，所述的负极壳体中部设有一突起，所述的正极壳体设置在负极壳体上方，所述的绝缘壳体设置在正极壳体与负极壳体之间，所述的正极壳体中心设有空气腔，所述的可拆卸的进气通道由正极壳体顶部旋入空气腔底部，所述的可拆卸的出气通道设置在正极壳体侧壁，并连通空气腔顶部与外部大气，所述的正极引线端子设置在正极壳体上，所述的负极引线端子设置在负极壳体上；使用时，将锂空气电池模块放置在所述负极壳体的突起处，所述的正极壳体设置在锂空气电池模块上方，并通过正极壳体将锂空气电池模块固定在负极壳体中部的突起上。

所述的负极壳体呈凹槽状，所述的突起设置在该凹槽内中部，所述的绝缘壳体设置在正极壳体外侧壁与负极壳体凹槽内侧壁之间。

所述的绝缘壳体内外两侧分别通过螺纹与正极壳体和负极壳体连接。