[发明专利]用于金属空气电池组的空气管理系统

说明书

本发明一般地涉及用于金属空气电池组的空气管理系统。

电池组是常用的电能源。电池组包含一通常称为阳极的负极和一通常称为阴极的正极。阳极含有可以被氧化的活性材料，阴极包含或消耗可以被还原的活性材料。阳极活性材料能还原阴极活性材料。为了防止阳极材料和阴极材料直接反应，阳极和阴极用通常称为隔板的薄板状材料彼此电绝缘。

当电池组在一装置如蜂窝电话中作为电能源时，使阳极与阴极产生电接触，使电子流过该装置并允许产生各自的氧化反应和还原反应，以提供电能。与阳极和阴极接触的电解液含有流过两个电极之间的隔板的离子，以在放电时维持整个电池的电荷平衡。

在一金属空气电化学电池中，阴极的氧减少，而金属则在阳极被氧化。氧气要经过容器中的一个或几个空气出入口从电池外面的大气空气供至电池中。

在不活动期，不需要有空气从外界扩散入电池中。实际上还宁愿使供至电池中的空气为最少，因为空气扩散至电池中可造成电池的湿度水平改变。当外部大气的湿度水平低于电池的时，电池会干涸。当外部大气的湿度水平高于电池之时，电池会溢出。此外，当空气扩散至电池中时，阳极可过早被氧化。

一空气管理系统通过控制包括氧、二氧化碳和水的空气流入和流出该系统而提高一金属空气电池组系统的活化的贮存寿命。在电池组的使用期间，一空气推动器如一风扇将足够的空气移入和移出该系统，以保证良好的性能。

空气流沿电池的活性表面的分布可能是不均匀的。不均匀的空气流能在电池组中产生“热点”，在该处，阳极和阴极的反应比电池组中的其它区域更多。热点可导致不一致的电池组性能，和不能实现电池组的最大容量。

本发明的空气管理系统提供该系统中所包含的电池组的提高的活化的贮存寿命，并提供电池组在使用时的良好性能。空气均匀地沿电池组的活性表面被导向，从而使性能为最佳。此外，该系统是为了便于消费者使用而设计的。

一方面，本发明以用于金属空气电池的空气管理系统为特色。该系统包括：(a)一外壳，它有一空气推动器和一空气出口；和(b)一盒子，它可从外壳中取出。盒子包括(i)一金属空气电池；(ii)一空气入口，其位置朝向盒子的第一端并与盒子的第一侧相邻；(iii)一空气出口，其位置朝向盒子的第二端并与盒子的第二侧相邻；(iV)一第一扩散管，它与盒子的空气入口连通，第一扩散管沿盒子的第一侧延伸；(V)一第二扩散管，它与盒子的空气出口连通，第二扩散管沿盒子的第二侧延伸；(Vi)一第一分布管，它与第一扩散管连通，第一分布管从第一扩散管沿盒子的第一侧延伸，经过一方向变化并与一空气压力通风系统相邻，第一分布管包括许多与空气压力通风系统连通的开口；和(Vii)一第二分布管，它与第二扩散管连通，第二分布管从第二扩散管沿盒子的第二侧延伸，经过一方向变化并与一空气压力通风系统相邻，第二分布管包括许多与空气压力通风系统连通的开口。

空气推动器可将空气送入盒子的空气入口和/或从盒子的空气出口抽出空气。扩散管有助于在不活动期使输入和输出盒子的水蒸汽为最少。因此，扩散管有助于防止电池溢出或干涸。

当金属空气电池用尽时，盒子可以从外壳中取出并用新的盒子代替。包括空气推动器的外壳可以与新的盒子一起使用，而不是换掉。此设计有助于使使用空气管理系统的费用为最少。这还减小了盒子的尺寸，而它本身又使在盒子必须更换时产生的废弃物量为最少。

另一方面，本发明以用于金属空气电池的空气管理系统为特色。该系统包括：(a)一外壳，它有一空气推动器和一空气出口；和(b)一盒子，它可从外壳中取出。盒子包括(i)一金属空气电池，(ii)一空气入口；(iii)一空气出口；(iV)一与空气入口连通的第一扩散管和一与空气出口连通的第二扩散管；(V)一与第一扩散管连通的第一分布管和一与第二扩散管连通的第二分布管；以及(Vi)一划出许多与第一分布管连通的开口的第一板和一划出许多与第二分布管连通的开口的第二板。扩散管、分布管和开口共同合作，划出许多空气流动路径，该路径在盒子的空气入口处开始，继续经过盒子并在盒子的空气出口处终止。所有这些空气流动路径的长度基本相等。