[发明专利]具有内部风扇的可控通气的扩散管

说明书

技术领域

本发明是有关于一种给金属-空气电池单元用的空气管理器，更特别的是，一种使用具有风扇或置于该处的类似形式的空气移动装置之扩散管的空气管理器。

背景技术

一般，金属-空气电池单元包括一个或多个氧电极，利用液状电解质而与金属阳极分隔开。金属-空气电池单元也可以包括一个或多个能与膏状电解质一起工作的氧电极，且有金属阳极颗粒分散在该膏状电解质内。金属-空气电池单元工作时，比如锌空气电池，从周围空气中的氧气以及从电解质而来的水在氧电极上被转换成氢氧离子。在阳极锌被氧化掉，并与该氢氧离子反应，将水与电子释放出来，以提供电能。

金属-空气电池单元已经被认为是一种向可携式电子装置供电的必需装置，比如个人计算机，数字相机(camcorder)以及电话。与传统电化学电源比较起来，金属-空气电池单元的重量相对较轻，但输出功率较高且使用时间较长。这些优点有一部分是因为金属-空气电池单元是利用周围空气中的氧当作电化学反应中的反应材料，而非较重的材料，比如金属或金属化合物。

然而，目前的金属-空气电池单元的设计有一缺点，该电池单元会比传统电化学电源的尺寸还大。该项尺寸大小的限制，有一部分是因为需要具有阳极，阴极，电解质，某种电池外壳，以及空气管理器或某种空气通道，用来提供反应气体给电池。这些元件都要占据一定量的宝贵空间。

例如，传统的多电池单元金属-空气电池块的外壳内具有至少一个空气输入通道以及至少一个空气排出通道，而该空气排出通道位于邻近一内部风扇。空气通道通常是用机械空气门密封住，以避免在非使用期间，将空气及湿气传送到外壳内或从外壳内传送到外界。机械空气门系统的实例显示于美国专利4913983，由Chieky所拥有。该参考资料描述一种风扇，用来提供周围空气流给电池外壳内一组金属-空气电池单元。当该电池块接通时，邻近空气输入口与空气排出口的机械空气门会打开，接着起动风扇产生进出该外壳的空气流。然后当电池关闭时，该空气门关闭，将电池单元与周围环境隔绝开。虽然机械空气门会限制氧气，水气以及污染物传送进出外壳，但是这种机械空气门会增加电池外壳本身的复杂性，而且无可避免的增加整体电池块的大小以及成本。

为了设计出较小的金属-空气电池单元以及电池，所要考虑到的其中一点是，要提供充足的空气，让电池能在所需的容量下工作，且在非使用期间内，要避免过多的空气进入电池内。由Pedicini所提出，标题为”Diffusion Controlled Air Vent for a Metal-Air Battery”的美国专利5691074，对空气管理器技术做了很大的改善。Pedicini在其中一实施例中揭示出一组除了输入通道与输出通道以外与周围空气隔绝开的金属-空气电池单元。例如，这些通道可以是长管。位于外壳内的空气移动装置迫使空气通过输入口与输出口，而越过氧气电极循环，并用周围空气更新循环空气。该通道的大小要在空气移动器还在运转时，能让充足的空气流通过，但也要在该通道不被封闭且空气移动器没有运转时，限制水气的流通。

当空气移动器关闭且电池单元内的湿度水平相对地是定值时，只有很少的空气会通过该通道扩散。电池单元内的水气会保护氧电极，而不会曝露到氧气中。该氧电极被水气与周围空气充分地隔绝开，使得电池具有很长的“储存时间”(shelf life)，而不需用机械空气门密封住通道。这些通道因为具有隔绝的能力而被称作“扩散管”，“隔绝通道”或“扩散限制通道”。

特别的说，图1显示出由Pedicini所揭露的金属-空气电池单元实施例。金属-空气电池单元10包括复数个电池单元15，被外壳20包围住。外壳20除了复数个通气开口25以外隔绝开电池单元15与周围空气。在此使用单一的空气入口30与单一的空气排出开口35。循环风扇40让空气产生对流，进出外壳20内外，以便将外壳20内的气体做循环以及混合处理。图1的箭头45代表进、出、和在外壳20内气体的循环情形，将反应气体送入电池单元15中。风扇40强迫空气穿过空气入口30，进入空气充气室入口55，跨越电池单元15，离开空气充气室排出口65，或者接着在外壳20内再循环或是由空气排出口35排出。美国专利5691074在此当作参考。