一種基于氧-金屬電池的電極-電解液相互分離結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于氧-金屬電池的電極-電解液相互分離結(jié)構(gòu)，主要分為排液式和電極升降式兩種。這里的氧-金屬電池包含了空氣電池。
【背景技術(shù)】
[0002]電池的出現(xiàn)大大方便了室外作業(yè)的電力供應(yīng)，人們相繼開發(fā)出了鉛蓄電池、鎳氫蓄電池、鋰離子電池、聚合物鋰電池、燃料電池等電池。但由于它們有著像“電壓低、不宜放電過(guò)度、環(huán)境不友好、原材料稀少、價(jià)格高、對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施依賴高、不安全、循環(huán)次數(shù)較少”等或多或少的問(wèn)題，空氣電池雖然克服了上述問(wèn)題，但在電池不放電時(shí)存在著強(qiáng)烈的自腐蝕行為，影響電池的總能量效率?？諝怆姵刂薪饘訇?yáng)極的合金化研究雖然降低了自腐蝕速率，但不能徹底根絕，因此研發(fā)一種沒(méi)有自腐蝕行為的放電方式顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的:為了克服氧-金屬電池在電池不放電時(shí)發(fā)生的強(qiáng)烈自腐蝕反應(yīng)，提高金屬有效放電效率，減少析氫腐蝕產(chǎn)生氫氣排放的問(wèn)題，本發(fā)明另辟蹊徑，利用電極-電解液相互分離結(jié)構(gòu)，徹底根絕電池閑時(shí)自腐蝕現(xiàn)象。
[0004]本發(fā)明所使用的技術(shù)方案之一:一種基于氧-金屬電池的電極-電解液相互分離結(jié)構(gòu)，所述氧-金屬電池包含了空氣電池，封閉式電池箱體內(nèi)插入電極，通過(guò)導(dǎo)線外接負(fù)載，電池箱體注滿電解液，并設(shè)有排液口和進(jìn)液口 ；電池箱體的排液口經(jīng)電解液循環(huán)機(jī)連接儲(chǔ)液箱，再通過(guò)進(jìn)液口接回電池箱體構(gòu)成循環(huán)，或電池箱體的排液口經(jīng)儲(chǔ)液箱連接電解液循環(huán)機(jī)，再通過(guò)進(jìn)液口接回電池箱體，構(gòu)成循環(huán)；當(dāng)電池工作時(shí)，電解液正常在循環(huán)內(nèi)通過(guò)電解液循環(huán)機(jī)進(jìn)行循環(huán)；一旦電池停止工作，儲(chǔ)液箱閥門關(guān)閉，電池箱體內(nèi)電解液被電解液循環(huán)機(jī)抽入儲(chǔ)液箱，防止電池反應(yīng)停止后發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間的自腐蝕反應(yīng)。
[0005]本發(fā)明所使用的技術(shù)方案之二:一種基于氧-金屬電池的電極-電解液相互分離結(jié)構(gòu)，所述氧-金屬電池包含了空氣電池，封閉式電池箱體內(nèi)插入電極，通過(guò)導(dǎo)線外接負(fù)載，電池箱體注滿電解液，并設(shè)有排液口和進(jìn)液口，排液口通過(guò)電解液循環(huán)機(jī)連接進(jìn)液口，構(gòu)成一個(gè)循環(huán)。當(dāng)電池工作時(shí)，電解液正常在循環(huán)內(nèi)通過(guò)電解液循環(huán)機(jī)進(jìn)行循環(huán)；一旦電池停止工作，電池箱體內(nèi)的電極迅速上升，與電解液分離，防止電池反應(yīng)停止后發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間的自腐蝕反應(yīng)。
[0006]所述儲(chǔ)液箱安裝了隔板和閥門，方便排液；或者在儲(chǔ)液箱進(jìn)出口均安裝閥門，方便排液及整體移除電解液。
[0007]當(dāng)電池停止放電時(shí)，儲(chǔ)液箱閥門關(guān)閉，也可以通過(guò)氣閥的充氣或抽氣將電池箱體內(nèi)電解液壓入或吸入儲(chǔ)液箱；或者電解液循環(huán)機(jī)和氣閥同時(shí)工作。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0009](I)本發(fā)明改變傳統(tǒng)合金化降低自腐蝕速率的思路，采用機(jī)械式分離方法能夠隔斷金屬電極與電解液的接觸；
[0010](2)本發(fā)明機(jī)械分離的方法可以在現(xiàn)有電解液循環(huán)的裝置上做少許改裝即可使用，方便改裝，成本低廉；
[0011](3)本發(fā)明機(jī)械分離的方法可以同時(shí)用于電池長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí)的處理；
[0012](4)本發(fā)明在抽空電池內(nèi)電解液的同時(shí)，方便清洗電池、更換電解液等操作；
[0013](5)本發(fā)明電極上升式結(jié)構(gòu)在上升后即把自腐蝕產(chǎn)生的氫氣排走，減少內(nèi)部壓力。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為電解液循環(huán)機(jī)排液式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0015]圖2為氣體排液式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0016]圖3為雙閥門排液式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0017]圖4為電極升降式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0018]圖中1.電解液，2.電解液循環(huán)機(jī)，3.電極，4.電池外殼，5.進(jìn)液管，6.導(dǎo)線，7.儲(chǔ)液箱，8.隔板，9.閥門，10.排液管，11.電極安裝版，12.電極上升位，13氣壓平衡孔，14氣閥，15出氣閥，16儲(chǔ)液箱出液閥，17儲(chǔ)液箱進(jìn)液閥。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明一種基于氧-金屬電池的電極-電解液相互分離結(jié)構(gòu)，具體是封閉式注滿電解液的電池箱體內(nèi)插入電極，通過(guò)導(dǎo)線外接負(fù)載，并設(shè)有排液口和進(jìn)液口，排液口經(jīng)電解液循環(huán)機(jī)接入儲(chǔ)液箱，再連接進(jìn)液口，構(gòu)成循環(huán)；電池工作時(shí)，電解液正常在循環(huán)內(nèi)通過(guò)電解液循環(huán)機(jī)進(jìn)行循環(huán)；一旦電池停止工作，電池箱體內(nèi)的電解液被排入儲(chǔ)液箱，防止自腐蝕反應(yīng)?；蛘邲](méi)有儲(chǔ)液箱，排液口直接接連進(jìn)液口，構(gòu)成循環(huán)；電池工作時(shí)，電解液在設(shè)備內(nèi)循環(huán)；一旦電池停止工作，電池箱體內(nèi)的電極上升，離開電解液，防止自腐蝕反應(yīng)。本發(fā)明可以用于氧-金屬電池，對(duì)電解液循環(huán)式氧-金屬電池經(jīng)少量改造后便可使用，簡(jiǎn)單方便。
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021]在圖1中，電池外殼4下部連接排液管5，排液管5經(jīng)電解液循環(huán)機(jī)2與儲(chǔ)液箱7相連，儲(chǔ)液箱7通過(guò)鉆有氣壓平衡孔13的隔板8分為兩部分，隔板8下部有閥門9，可以控制儲(chǔ)液箱7兩部分的連通與隔斷，儲(chǔ)液箱7連接進(jìn)液管10，進(jìn)液管10另一頭連接電池外殼4的上部。工作時(shí)將電極3放入電池外殼4，電極3連接導(dǎo)線6接入外部負(fù)載，開啟閥門9，灌注電解液1，電解液通過(guò)電解液循環(huán)機(jī)2以箭頭所示方向在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。需要停止工作時(shí)，只需將閥門9關(guān)閉，電解液I被電解液循環(huán)機(jī)2抽入儲(chǔ)液箱7右部，電池外殼4內(nèi)電解液I被排空，電池便停止工作。再次工作時(shí)，只需打開閥門9，就可以繼續(xù)工作。若這里電池外殼4帶有空氣電極，則電極3指金屬陽(yáng)極；若為普通外殼，電極3指若干陰陽(yáng)電極對(duì)。
[0022]在圖2中，電池外殼4下部連接排液管5，排液管5經(jīng)電解液循環(huán)機(jī)2與儲(chǔ)液箱7相連，儲(chǔ)液箱7通過(guò)隔板8分為兩部分，隔板8下部有閥門9，可以控制儲(chǔ)液箱7兩部分的連通與隔斷，儲(chǔ)液箱7連接進(jìn)液管10，進(jìn)液管10另一頭連接電池外殼4的上部。工作時(shí)將電極3放入電池外殼4，電極3連接導(dǎo)線6接入外部負(fù)載，開啟閥門9，灌注電解液1，電解液通過(guò)電解液循環(huán)機(jī)2以箭頭所示方向在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。需要停止工作時(shí)，只需將閥門9關(guān)閉，利用外部器械通過(guò)氣閥14充入高壓氣體，電解液I被壓入儲(chǔ)液箱7右部，電池外殼4內(nèi)電解液I被排空，電池便停止工作。再次工作時(shí)，只需打開閥門9，從氣閥14放氣就可以繼續(xù)工作。若這里電池外殼4帶有空氣電極，則電極3指金屬陽(yáng)極；若為普通外殼，電極3指若干陰陽(yáng)電極對(duì)。把氣閥14與出氣閥15互換安裝位置，并通過(guò)抽氣減壓把電解液I排入儲(chǔ)液箱7右邊部分認(rèn)為是該裝置的合理變形。
[0023]在圖3中，電池外殼4下部連接排液管5，排液管5經(jīng)電解液循環(huán)機(jī)2與儲(chǔ)液箱7相連，儲(chǔ)液箱7進(jìn)口和出口分別有儲(chǔ)液箱進(jìn)液閥17和儲(chǔ)液箱出液閥16，儲(chǔ)液箱7連接進(jìn)液管10，進(jìn)液管10另一頭連接電池外殼4的上部。工作時(shí)將電極3放入電池外殼4，電極3連接導(dǎo)線6接入外部負(fù)載，開啟儲(chǔ)液箱進(jìn)液閥17和儲(chǔ)液箱出液閥16，灌注電解液1，電解液通過(guò)電解液循環(huán)機(jī)2以箭頭所示方向在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。需要停止工作時(shí)，打開出氣閥15，，從氣閥14充入高壓氣體，電解液I被壓入儲(chǔ)液箱7，電池外殼4內(nèi)電解液I被排空，電池便停止工作，此時(shí)再關(guān)閉儲(chǔ)液箱進(jìn)液閥17和儲(chǔ)液箱出液閥16就可以整體移除儲(chǔ)液箱7，并更換或清理電解液I。再次工作時(shí)，只需關(guān)閉氣閥14，打開儲(chǔ)液箱出液閥17液箱進(jìn)液閥16就可以繼續(xù)工作。若這里電池外殼4帶有空氣電極，則電極3指金屬陽(yáng)極；若為普通外殼，電極3指若干陰陽(yáng)電極對(duì)。把氣閥14與出氣閥15互換安裝位置，并通過(guò)抽氣減壓把電解液I排入儲(chǔ)液箱7右邊部分認(rèn)為是該裝置的合理變形。
[0024]在圖4中，電池外殼4上部連接排液管5，排液管5經(jīng)電解液循環(huán)機(jī)2與進(jìn)液管10相連，進(jìn)液管10另一頭連接電池外殼4的下部。工作時(shí)將電極3(下降位)放入電池外殼4，電極下降位3連接導(dǎo)線6接入外部負(fù)載，灌注電解液1，電解液通過(guò)電解液循環(huán)機(jī)2以箭頭所示方向在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。需要停止工作時(shí)，只需將電極3(下降位)升起，進(jìn)入電極上升位12，電池便停止工作。再次工作時(shí)，只需將電極上升位12切換為電極3(下降位)即可重新開始工作。若這里電池外殼4帶有空氣電極，則電極3指金屬陽(yáng)極；若為普通外殼，電極3指若干陰陽(yáng)電極對(duì)。改變電解液循環(huán)機(jī)2送液方向認(rèn)為是該裝置的合理變形。
[0025]提供以上實(shí)施例僅僅是為了描述本發(fā)明的目的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。不脫離本發(fā)明的精神和原理而做出的各種等同替換和修改，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于氧-金屬電池的電極-電解液相互分離結(jié)構(gòu)，所述氧-金屬電池包含了空氣電池，其特征在于:封閉式電池箱體內(nèi)插入電極，通過(guò)導(dǎo)線外接負(fù)載，電池箱體注滿電解液，并設(shè)有排液口和進(jìn)液口 ；電池箱體的排液口經(jīng)電解液循環(huán)機(jī)連接儲(chǔ)液箱，再通過(guò)進(jìn)液口接回電池箱體構(gòu)成循環(huán)，或電池箱體的排液口經(jīng)儲(chǔ)液箱連接電解液循環(huán)機(jī)，再通過(guò)進(jìn)液口接回電池箱體，構(gòu)成循環(huán)；當(dāng)電池工作時(shí)，電解液正常在循環(huán)內(nèi)通過(guò)電解液循環(huán)機(jī)進(jìn)行循環(huán)；一旦電池停止工作，儲(chǔ)液箱閥門關(guān)閉，電池箱體內(nèi)電解液被電解液循環(huán)機(jī)抽入儲(chǔ)液箱，防止電池反應(yīng)停止后發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間的自腐蝕反應(yīng)。2.一種基于氧-金屬電池的電極-電解液相互分離結(jié)構(gòu)，所述氧-金屬電池包含了空氣電池，其特征在于:封閉式電池箱體內(nèi)插入電極，通過(guò)導(dǎo)線外接負(fù)載，電池箱體注滿電解液，并設(shè)有排液口和進(jìn)液口，排液口通過(guò)電解液循環(huán)機(jī)連接進(jìn)液口，構(gòu)成一個(gè)循環(huán)。當(dāng)電池工作時(shí)，電解液正常在循環(huán)內(nèi)通過(guò)電解液循環(huán)機(jī)進(jìn)行循環(huán)；一旦電池停止工作，電池箱體內(nèi)的電極迅速上升，與電解液分離，防止電池反應(yīng)停止后發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間的自腐蝕反應(yīng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于氧-金屬電池的電極-電解液相互分離結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述儲(chǔ)液箱安裝了隔板和閥門，方便排液；或者在儲(chǔ)液箱進(jìn)出口均安裝閥門，方便排液及整體移除電解液。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于氧-金屬電池的電極-電解液相互分離結(jié)構(gòu)，其特征在于:當(dāng)電池停止放電時(shí)，通過(guò)閥門關(guān)閉讓電解液循環(huán)機(jī)把電解液抽離電池箱體，也可以通過(guò)氣閥的充氣或抽氣將電池箱體內(nèi)電解液壓入或吸入儲(chǔ)液箱；或者電解液循環(huán)機(jī)和氣閥同時(shí)工作。
【專利摘要】一種基于氧-金屬電池的電極-電解液相互分離結(jié)構(gòu)，具體是封閉式注滿電解液的電池箱體內(nèi)插入電極，通過(guò)導(dǎo)線外接負(fù)載，并設(shè)有排液口和進(jìn)液口，排液口經(jīng)電解液循環(huán)機(jī)接入儲(chǔ)液箱，再連接進(jìn)液口，構(gòu)成循環(huán)；電池工作時(shí)，電解液正常在循環(huán)內(nèi)通過(guò)電解液循環(huán)機(jī)進(jìn)行循環(huán)；一旦電池停止工作，電池箱體內(nèi)的電解液被排入儲(chǔ)液箱，防止自腐蝕反應(yīng)。或者沒(méi)有儲(chǔ)液箱，排液口直接接連進(jìn)液口，構(gòu)成循環(huán)。電池工作時(shí)，電解液在設(shè)備內(nèi)循環(huán)；一旦電池停止工作，電池箱體內(nèi)的電極上升，離開電解液，防止自腐蝕反應(yīng)。本發(fā)明可以用于氧-金屬電池(包括空氣電池)，對(duì)電解液循環(huán)式電池改造后便可使用，簡(jiǎn)單方便。
【IPC分類】H01M12/06
【公開號(hào)】CN105186067
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510410474
【發(fā)明人】張濤, 徐洪杰
【申請(qǐng)人】北京航空航天大學(xué), 哈爾濱成程生命與物質(zhì)研究所
【公開日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年7月14日