CN104577037B - 一种新型的电池结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型的电池结构,包括正极材料和负极材料,还包括:动态充放电部分,用于使进入所述动态充放电部分中的正极材料和负极材料在交换膜两侧运动或相对运动、并在运动或相对运动的过程中进行或准备进行放电或充电。本发明在放电的过程中正负极材料处于运动状态,这样电池正负极材料之间的化学反应将更加的充分完全,通过交换膜的离子运行的总路程进一步的缩短,使放电更加迅速,内阻进一步的降低,突破了常规电池的技术瓶颈。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池,特别是涉及一种新型的电池结构。
背景技术
目前大多电池都是以静态的结构为主,被动的放电,因而不能有效的发挥出电池材料的电化学性能,能量密度,放电效果、安全等不能兼顾。
对于目前电池所存在的问题是:
电池能量密度偏低,大部分能量密度在100Wh/Kg左右,
电池的电压平台不稳定,随着电池放电的进行,其输出电压会下降,放点前后电压变化幅度在25%左右。
电池的内阻大,需要在正负极材料中添加许多与充放电无关的材料来提升正负极材料的导电率,
电池的自放电率高,做得较好的电池高月自放电率在5%左右,许多都超过了10%,很难长期搁置。
电池的循环寿命短,一般在200-1000次,
电池充放电时间较长,一般都需要充电两小时以上,有些甚至在10小时以上。
电池对使用的条件要求较高,不能过度的充放电,过度的充放电容易造成电池的循环寿命价格低,
电池在安全方面还许多没能解决的问题,电池在碰撞、震动、过度充电等情况下,很容易发热、燃烧、甚至爆炸。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述,以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解,这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分,也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念,以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本发明为克服现有技术的一种或多种缺陷,提供一种新型的电池结构。
本发明提供的一种新型的电池结构,包括正极材料和负极材料,还包括:动态充放电部分,用于使进入所述动态充放电部分中的正极材料和负极材料在交换膜两侧运动或相对运动、并在运动或相对运动的过程中进行或准备进行放电或充电。
可选的,所述相对运动可包括但不限于:正极材料运动而负极材料不动,或者,负极材料运动而正极材料不动。
可选的,所述的电池结构还包括:
第一正负极材料储能部分,与所述动态充放电部分可连通式连接,用于分隔存储放电前或充电后的正负极材料;和/或,
第二正负极材料储能部分,与所述动态充放电部分可连通式连接,用于分隔存储放电后或充电前的正负极材料。
可选的,所述的电池结构,还包括:
正负极材料的传输部分,用于在所述正负极材料放电前储能部分和所述动态充放电部分之间传输放电前或充电后的正负极材料,和/或,用于在所述动态充放电部分和所述正负极材料放电后储能部分之间传输放电后或充电前的正负极材料。
可选的,所述动态充放电部分包括放电部分;
所述放电部分包括:外壳,设置在外壳内的电解质,电解质中设置有交换膜,交换膜两侧设置有的正极和负极,所述电解质和所述正极之间设置有正极材料放电室,所述电解质和所述负极之间设置有负极材料放电室;
所述正极和所述负极在放电过程中运动或相对运动,以带动进入所述正极材料放电室中的正极材料和进入所述负极材料放电室的负极材料按一定轨道和一定速度运动。
可选的,所述正极包括正极磨盘,所述正极磨盘包括:可转动的正极电子传导装置、以及设置于所述正极电子传导装置上用于导流正极材料的正极沟壕;所述负极包括负极磨盘,所述负极磨盘包括:可转动的负极电子传导装置、以及设置于所述负极电子传导装置上用于导流正极材料的负极沟壕。
可选的,所述正极包括:可运动的正极传送带、以及设置于所述正极传送带上用于导流正极材料的正极沟壕;所述负极包括:可运动的负极传送带以及设置于所述负极传送带上用于导流负极材料的正极沟壕。
可选的,所述正极材料放电室设置有正极材料放电室出料口,正极材料放电室出料口和/或所述正极集流体上设置有正极材料刮子或刷子,用于将放电后的正极材料从所述正极传送带上分离;所述负极材料放电室设置有负极材料放电室出料口,负极材料放电室出料口和/或所述负极集流体上设置有负极材料刮子或刷子,用于将放电后的负极材料从所述负极传送带上分离。
可选的,所述正极还包括:用于汇集电流的正极集流体、以及与所述正极集流体连接的正极电力输送线路;所述负极还包括:用于汇集电流的负极集流体、以及与所述负极集流体连接的负极电力输送线路;所述正极电力输送线路与所述负极电力输送线路分别与电力管理系统连接。
可选的,所述第一正负极材料储能部分包括正负极材料放电前储存部分,所述正负极材料放电前储存部分包括:分隔设置的正极材料储存室和负极材料储存室;所述第二正负极材料储能部分包括正负极材料放电后储存部分,所述正负极材料放电后储存部分包括:分隔设置的放电后正极材料储存室和放电后负极材料储存室。
可选的,所述正负极材料的传输部分包括供给部分,所述供给部分包括:
与正极材料储存室连接的正极材料储存室出料口,与正极材料放电室连接的正极材料放电室进料口,设置于所述正极材料储存室出料口和所述正极材料放电室进料口之间的正极材料供给装置,用于控制所述正极材料储存室出料口和/或所述正极材料放电室进料口开闭的正极材料供给控制装置,
与负极材料储存室连接的负极材料储存室出料口,与负极材料放电室连接的负极材料放电室进料口,设置于所述负极材料储存室出料口和所述负极材料放电室进料口之间的负极材料供给装置,用于控制所述负极材料储存室出料口和/或所述负极材料放电室进料口开闭的负极材料供给控制装置。
可选的,所述正负极材料的传输部分包括回收部分,所述回收部分包括:
与正极材料放电室连接的正极材料放电室出料口,与放电后正极材料储存室连接的放电后正极材料储存室进料口,设置于所述正极材料放电室出料口和所述放电后正极材料储存室进料口之间的正极材料回收装置,用于控制所述正极材料放电室出料口和/或所述放电后正极材料储存室进料口开闭的正极材料回收控制装置,
与负极材料放电室连接的负极材料放电室出料口,与放电后负极材料储存室连接的放电后负极材料储存室进料口,设置于所述负极材料放电室出料口和所述放电后负极材料储存室进料口之间的负极材料回收装置,用于控制所述负极材料放电室出料口和/或所述放电后负极材料储存室进料口开闭的负极材料回收控制装置。
可选的,所述的电池结构,其特征在于,还包括:放电过程的动力部分,用于为所述放电部分提供动力。
可选的,所述放电过程的动力部分包括:
放电过程的动力及控制装置、主动轴、正极主动轮、正极主动轮传动装置、正极传动装置、负极主动轮、负极主动轮传动装置和负极传动装置;
所述放电过程的动力及控制装置,用于在放电过程中经所述主动轴控制所述正极主动轮和所述负极主动轮的运转、通过所述正极主动轮传动装置和所述正极传动装置的相互作用将动力传递给所述正极、以及通过所述负极主动轮传动装置和所述负极传动装置将动力传递给所述负极。
本发明创新的主要特点包括以下一项或多项:
1、在放电的过程中正负极材料处于运动状态,这样电池正负极材料之间的化学反应将更加的充分完全,通过交换膜的离子运行的总路程进一步的缩短,使放电更加迅速,内阻进一步的降低,突破了常规电池的技术瓶颈。
2、本发明创新的一大特点是将电池的充放电过程分离开,从而使充放电技术都达到较高的水平,在放电的过程中不再更多地考虑充电过程的影响,同时,在充电的过程中不再更多地考虑放电过程的影响。在本发明创新中,我们将每次放完电后的正负极材料运送到充电工厂进行充电,在充电的过程中还可以对受到损伤的正负极材料进行修复,而这种修复在常规的电池中是很难做到的,因此,通过这种修复,可大范围的提高电池的寿命。
3、参与放电的正负极材料之间的距离很近,几乎是只隔着一层交换膜,这样可以大范围的降低电池的内阻,电池的自放热也被降到最低,这样就可以电池自身的结构,将电池在放电过程中产生的热量通过传导的方式轻松的将热量散出。
4、正负极材料在放完电后,几乎是完全分离开的,因此,即使发生碰撞,机械损伤等外力作用后,不会出现爆炸,燃烧等。
5、由于在放电的过程中,正负极材料之间的距离很小。只有交换膜的厚度,因此需要离子传导的电解液的需求量将会大大的减少,在一定的程度上降低了电池的重量。
6、常规的蓄电池的充放电次数仅为300-400次,即使是性能良好的蓄电池充放电次数也不过700-900次,按每年充放电200次计算,一个蓄电池的寿命最多为4年,而我们研发的此类蓄电池则可将充放电次数提升到10000次以上,另外我们还可以对正负极材料进行损伤检测和修复,这样进一步可以将蓄电池的充电次数提升到10万次以上。
7、电池多环境的污染问题也是常规电池面临的一大难题,在本发明中,正负极材料以及具有环境污染风险的物质全部被置于密闭的隔离的环境中,在充放电的过程中不向外界环境排放和释放任何物质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1-1、图1-1-1、图1-2、图1-2-1为本发明实施例提供的磨盘型电池整体示意图;
图1-3是本发明实施例提供的磨盘型电池整体剖面示意图;
图1-4是本发明实施例提供的磨盘型电池整体剖面示意图;
图1-5、图1-6、图1-7是本发明实施例提供的磨盘型电池A-A1截面示意图;
图1-8、图1-9、图1-10、图1-11是本发明实施例提供的磨盘型电池B-B1截面示意图;
图1-12、图1-13是本发明实施例提供的磨盘型电池C-C1截面示意图;
图1-14是本发明实施例提供的磨盘型电池B-B1截面示意图;图1-15是图1-14中D区域的放大图;
图1-16、图1-17、图1-18、图1-19、图1-20、图1-21、图1-22是本发明实施例提供的正极磨盘中正极电子传导装置113、正极沟壕114的螺旋式结构示意图;
图1-23、图1-24是本发明实施例提供的正极磨盘中正极电子传导装置、正极沟壕的叶轮式结构示意图;
图1-25、图1-26是本发明实施例提供的磨盘型电池整体剖面示意图;
图1-27、图1-28、图1-29、图1-30是本发明实施例提供的磨盘型电池整体剖面示意图;
图1-31、图1-32、图1-33、图1-34、图1-35、图1-36、图1-37、图1-38、图1-39、图1-40是本发明实施例提供的磨盘型电池整体剖面示意图;
图1-41、图1-42、图1-43、图1-44、图1-45、图1-46、图1-47、图1-48、图1-49是本发明实施例提供的磨盘型电池整体剖面示意图;
图1-50、图1-51、图1-52、图1-53、图1-54、图1-55、图1-56、图1-57、图1-58是本发明实施例提供的磨盘型电池整体剖面示意图;
图2-1、图2-5、图2-3、图2-7是本发明创新电池中的送带式电池结构示意图;
图2-2、图2-4、图2-6、图2-8是本发明创新电池中的送带式电池结构示意图;
图2-9、图2-10是本发明创新电池中的送带式电池结构示意图;
图3-1、图3-2是本发明实施例提供的磨盘型电池在电动汽车上的应用示意图;
图3-3、图3-4是本发明实施例提供的磨盘型电池在电动汽车上的应用示意图;
图3-5、图3-6是本发明实施例提供的磨盘型电池在电动汽车上的应用示意图;
图3-7、图3-8是本发明实施例提供的磨盘型电池在电动汽车上的应用示意图;
图3-9、图3-10是本发明实施例提供的磨盘型电池在电动汽车上的应用示意图;
图3-11、图3-12是本发明实施例提供的磨盘型电池在电动汽车上的应用示意图;
图3-13、图3-14是本发明实施例提供的磨盘型电池在电动汽车上的应用示意图;
图3-15是本发明实施例提供的磨盘型电池在电动自行车上的应用示意图;
图3-16是本发明实施例提供的磨盘型电池在轮船上的应用示意图;
图3-17是本发明实施例提供的磨盘型电池在飞机上的应用示意图;
图3-18是本发明实施例提供的磨盘型电池在飞机上的应用示意图;
图3-19是本发明实施例提供的磨盘型电池在工程机械上的应用示意图;
图4-1、图4-2、图4-3、图4-4、图4-5、图4-6为说明该实施例的示意图。
附图标记:
Q正负极材料放电前储存部分,H正负极材料放电后储存部分,F放电部分,S正负极材料的传输部分,Y放电过程的动力部分,100负极沟壕,101由正极材料储存室,102负极材料储存室,103由放电后负极材料储存室,105正极材料供给控制装置,106负极材料供给控制装置,107正极材料供给装置,108负极材料供给装置,109正负极放电中信密封固定保护装置,110放电部分的外壳,111正负极放电室外围密封固定保护装置,112正极电极板,113正极电极板与正极材料电子传导装置,114正极沟壕,115正极材料放电室,116电解质,117离子交换膜,118电解质离子交换膜的固定保护装置,119负极电极板,120负极材料回收装置,121负极材料放电室出料口,122负极电极板与负极材料电子传导装置,123负极材料放电室,124正极材料回收装127负极材料回收控制装置,128放电后正极材料储存室进料口,129正极材料回收装置,130正极电力输送线路,131负极电力输送线路,132电力管理系统,133固定轴,134正极材料储存室出料口,135负极材料储存室出料口,136正极材料储存室进料口,137负极材料储存室进料口,138放电后正极材料储存室出料口,139放电后负极材料储存室出料口;141正极主动轮,142主动轴,145负极主动轮,146放电过程的动力及控制装置,151正极磨盘,153正极磨盘传动装置,154正极主动轮传动装置,155隔离装置,156隔离装置的动力系统,157隔离装置运动控制系统,1531负极磨盘传动装置,1541负极主动轮传动装置,171正极刮子(刷子),172负极刮子(刷子),173正极刮子(刷子)控制装置,174负极刮子(刷子)控制装置;
801汽车车体,802电动轮胎,803电动轮胎供电线路,804变频变速装置,805电流控制转换装置,806输电线路,807行李舱,808支撑固定装置,809安全缓冲装置,810机械轴承轮胎,813轮胎轴,814电机及动力系统,815变速装置,825工程车车体,Q1正极材料放电前储存部分,Q2负极材料放电前储存部分,H1正极材料放电后储存部分,H2负极材料放电后储存部分;
901便携式电池外壳,903电池正极输出端,904电池负极输出端,905电池正极输出线路,906电池负极输出线路,907电池正极充电端,908电池负极充电端,909电池正极充电线路,910电池负极充电线路;S1供给部分,S2回收部分,S1-1充电部分正负极材料的传输供给部分S2-1充电部分正负极材料的传输回收部分,F-1充电部分。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意,为了清楚的目的,附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。与发明内容重复的部分,以下具体实施方式中不再赘述。
当前各种电池存在的技术问题、工艺问题、材料问题等,一直未能解决的原因是:为了解决这些问题,当前对电池的研究的主要方向主要集中在了新材料的发现、新材料的合成、新材料的应用、新的添加剂的研究以及现有材料的改进、改造等方面,而我们则在电池本身结构的研究、开发新型的电池结构、新型的电池结构与现有材料的适配、以及利用新型的电池结构提升现有电池材料电化学性能等方面的进行了大量的研究工作。
我们创新发明的核心技术是,开发、创造新的电池结构,为全方位电池本身以运动方式在全动态工作运行过程中完成电池的充放电过程,将过去电池的静止状态转变成为动态电池,从而有效的提高和在整理当前所有化学电池、燃料电池等所使用的正负极材料,进而从根本上解决了当前电池所存在的能量密度小,输出电压偏低,不稳定,充电时间长,电池循环寿命短,安全等问题,从此进入高容量储能时代。进而利用高容量储能代替化石能源的主导地位。
例如当前我们所使用的最优选的锂离子电池,大部分能量密度在100Wh/Kg左右,就算是性能翻番也只能到达到400Wh/Kg。正如美国前能源部部长朱棣文(Steven Chu)所言,电池科技若要与内燃机相抗衡,其蓄电能力还得提升至当今电池的六到七倍。为达到这个六到七倍的电池,科研人员将提升电池容量的精力主要花在了电池材料的研究上,致使目前大容量电池的面世还需要较长一段时间。
影响锂离子电池能量密度的因素主要有:电池辅助材料的重量、电池平均输出电压、电池正负极材料中锂以外的元素所占的质量比、锂离子在正负极之间有效利用率。其中电池辅助材料的重量与电池能量密度成反比,电池平均输出电压与电池能量密度成正比,电池正负极材料中锂以外的元素所占的质量比与电池能量密度成反比,锂离子在正负极之间有效利用率与电池能量密度成正比。要通过正负极材的改进提升电池的容量,也就只能是降低正负极材料中锂以外的元素所占的质量比来提升电池的容量,但这些因素中,主要的限制因素是锂离子在正负极之间有效利用率,只有锂离子的利用率提高了,电池的平均输出电压也就可以平稳的维持较高的值上,正负极材料才能发挥更好性能。而对于电池辅助材料,减轻其质量只能最低限度的提高能量密度。
因此要成倍的提升电池的能量密度最直接的方案就是提高正负极之间锂离子的有效利用率,而本发明创新正是基于这一方面的研究,提出并开发出的一种新型的电池结构,这一结构不管对锂离子电池是很有效果的,而且对其他的化学电池的能量密度的提高也是很显著地。
我们创新发明的核心技术工艺是:让电池本身全方位以运动方式在全动态工作运行过程中完成电池的充放电,将当前所有电池的静态工作运行充放电过程转变成为全动态的运行工作充放电过程,并为此创造、提供新的电池动态工作运行及运动中充放电所需要的新的电池结构,从而有效的提高和在整理当前所有化学电池、燃料电池等所使用的正负极材料,进而从根本上解决了当前电池所存在的能量密度小,输出电压偏低,不稳定,充电时间长,电池循环寿命短,安全等问题,从此进入高容量储能时代。进而利用高容量储能代替化石能源的主导地位。
对于常规的电池,在放电的过程中,正负极材料与负极材料处于相对的静止状态,这个相对的静止是指,在电池放电的过程中,除了锂离子通过交换膜由负极运动到正极外,其他的正负极材料都相对于交换膜是处于静止状态的,因此要提高锂离子的有效利用率是很困难的,在本发明创新的电池中,正负极材料在放电的过程中,是处于运动状态的,使放电过程的电化学反应更加充分、迅速、完全,从而达到了提高锂离子的有效利用率,同时也避免了常规电池内阻大,自放电造成的损耗等问题。
作为常规电池的结构,如正负极材料的存储与放电部分是结合在一体的,而这种结构的缺点就是需要更多的电解质、质子交换膜、电极等其他辅助材料配套。本发明创新电池的应用,则将电池的正负极材料的储存部分与放电部分分离开,这样也就正好解决了上述的常规电池需要配套更多的电解质、质子交换膜、电极等其他辅助材料,增加了电池的重量的问题。随着电池容量的增加,这些电解质、质子交换膜、电极等其他辅助材料在电池中所占的质量比会随之下降的更多,对于锂电池而言辅助材料一般占电池重量的20%,而通过本发明创新的应用,这一比例值可以降低到2%以下,也是很容易实现的。
通过本发明创新的应用,最主要的是可以将能量密度更高、性能更好的正负极材料应用到实际生产生活中,而且不需要更多的技术支持和材料的限制,如理--空气,金属--金属氧化物,金属--金属卤化物,金属--金属硫化物,以及燃料电池等。
通过这种结构的应用,电池平均输出电压也会显著地提升,如锂电池的输出电压在4.2V(伏特)至2.8V(伏特),平均电压为3.35V(伏特),相应的在本发明创新的电池中,电池的输出电压会在4.2V(伏特)至3.8V(伏特)之间,平均可以达到4.0V(伏特)。
对于高性能大容量的电池而言,高容量是一方面,如何控制其内部的内阻消耗也是一个很重要的技术,在本发明创新的电池中,由于正负极材料的储存和放电是分离开的,因此电池在静置的过程中,正极材料和负极材料几乎是完全隔离开的,只有放电部分在电池停止运行的时候,在正负极交换膜的两侧会有少量的正负极材料存在,成为该电池唯一的一处存在自放电的地方,但这部分的正负极材料的量不到整个正负极材料的0.1%。同时也也说明的是,这一小部分的不到0.1%的正负极材料被自放电消耗完后,电池就不会有任何的自放电,也就是没有了任何内部消耗了,因此这一点也为本电池在大容量超长时间内做储能设备提供了做好的技术保证,性对于在自放电较低的锂电池而言,内阻损耗一般为每个月3%,而且这个损耗是很难避免的,并且是终身存在的。而本发明创新的电池则内阻损耗为15年0.1%,而这个15年是电池的设计寿命,如果将电池以大于15年的任意一时间静置下去,其内阻损耗还是0.1%。
通过本发明创新的应用,电池的安全性能也有了根本上的改变,电池的安全隐患主要来自于,正负极材料由于隔离材料损坏,正负极材料直接接触,发生短路,电池的温度升高,进一步的破坏了隔离材料,温度也进一步的升高,从而发生电池融化、燃烧、爆炸,另外伴随这些事故而发生的正负极材料的泄漏,引起的环境问题。而在本方创新的电池中,由于正负极材料的储存于放电部分是分开的,当放电部分的正负极材料的隔离材料发生损坏时,由于交换膜两侧的正负极材料的量相对比较的小,发生短路放出的热量不足以将交换膜进一步的破换,同时由于电池自身的结构特定,可以将这部分热量通过传导的方式散发出去,也就不会引起上述的常规电池的融化、燃烧、爆炸,同时本电池还配置有电池监测系统,当发生上述的问题时可以及时的更换交换膜,保证电池运行的安全。
本发明创新的主要特点:
1、在放电的过程中正负极材料处于运动状态,这样电池正负极材料之间的化学反应将更加的充分完全,通过交换膜的离子运行的总路程进一步的缩短,使放电更加迅速,内阻进一步的降低,突破了常规电池的技术瓶颈。
2、本发明创新的一大特点是将电池的充放电过程分离开,从而使充放电技术都达到较高的水平,在放电的过程中不再更多地考虑充电过程的影响,同时,在充电的过程中不再更多地考虑放电过程的影响。在本发明创新中,我们将每次放完电后的正负极材料运送到充电工厂进行充电,在充电的过程中还可以对受到损伤的正负极材料进行修复,而这种修复在常规的电池中是很难做到的,因此,通过这种修复,可大范围的提高电池的寿命。
3、参与放电的正负极材料之间的距离很近,几乎是只隔着一层交换膜,这样可以大范围的降低电池的内阻,电池的自放热也被降到最低,这样就可以电池自身的结构,将电池在放电过程中产生的热量通过传导的方式轻松的将热量散出。
4、正负极材料在放完电后,几乎是完全分离开的,因此,即使发生碰撞,机械损伤等外力作用后,不会出现爆炸,燃烧等。
5、由于在放电的过程中,正负极材料之间的距离很小。只有交换膜的厚度,因此需要离子传导的电解液的需求量将会大大的减少,在一定的程度上降低了电池的重量。
6、常规的蓄电池的充放电次数仅为300-400次,即使是性能良好的蓄电池充放电次数也不过700-900次,按每年充放电200次计算,一个蓄电池的寿命最多为4年,而我们研发的此类蓄电池则可将充放电次数提升到10000次以上,另外我们还可以对正负极材料进行损伤检测和修复,这样进一步可以将蓄电池的充电次数提升到10万次以上。
7、电池多环境的污染问题也是常规电池面临的一大难题,在本发明中,正负极材料以及具有环境污染风险的物质全部被置于密闭的隔离的环境中,在充放电的过程中不向外界环境排放和释放任何物质。
本发明是在化学电池的基础上,以电池结构为重点,研发出的一种能量密度高、使用寿命超长、电池内阻极小、十分安全等特点的电池。最主要的是为能量的储存提供了一个新的平台,为大规模的储能以及电能在运输、交通、工农业、国防建设等方面大范围、低成本、高效率、安全的应用变成了现实。进行了长期深入的研究,本电池的特点是将电池的结构进行创新性的设计。
下面对本发明提供的新型的电池结构的一可选实施方式进行详细说明。本发明新型的电池结构,也可简称为“JFD”或称为JFD创新全能新型超能电池。
(一)JFD创新全能电池的五个部分
本发明创新电池包括正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、放电部分F、正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y等五部分。
(二)JFD创新全能电池的核心技术工艺说明
本电池的核心技术工艺是全方位的电池本身以运动方式完成充放电工作,并在动态的基础上解决了当前各类电池所存在的问题,如:
电池能量密度偏低,大部分能量密度在100Wh/Kg左右,
电池的电压平台不稳定,随着电池放电的进行,其输出电压会下降,放点前后电压变化幅度在25%左右。
电池的内阻大,需要在正负极材料中添加许多与充放电无关的材料来提升正负极材料的导电率,
电池的自放电率高,做得较好的电池高月自放电率在5%左右,许多都超过了10%,很难长期搁置。
电池的循环寿命短,一般在200-1000次,
电池充放电时间较长,一般都需要充电两小时以上,有些甚至在10小时以上。
电池对使用的条件要求较高,不能过度的充放电,过度的充放电容易造成电池的循环寿命价格低,
电池在安全方面还许多没能解决的问题,电池在碰撞、震动、过度充电等情况下,很容易发热、燃烧、甚至爆炸。
等等许多的问题还有待解决,而且新的问题层出不断,
而以上这些问题的主要原因就是,当前各类电池都是静态电池,电池的正负极之间没有相对的运动,电池的正负极处于静止状态。为了解决当前各类电池所面临的这些问题,我们研发的JFD创新全能电池提供了一种全方位的动态电池,本身以运动方式完成充放电,具有能量密度高,通过本发明创新电池中运动的正负极磨盘、正负极传送带及其上面设置的正极沟壕、负极沟壕的作用,正负极材料一边以一定的轨道、一定的速度运动,一边进行放电反应,这样正负极材料之间的离子传输的效率大幅度的提升,而这种效率的提升,是电池能量密度提升的关键,在本发明创新的电池中实际蓄电能力可达4.7-8KWh/Kg,
同样的这种动态的电池,在放电的过程中,为正负极材料之间保持一个稳定的离子梯度(浓度)差。这样稳定的离子梯度就为输出稳定电压、电流的电能成为现实,从而使电池的输出电压平台稳定,电压可高4V以上,放点前后电压变化幅度小于4%。
通过本发明创新电池中运动的正负极磨盘、正负极传送带及其上面设置的正极沟壕、负极沟壕的作用,放电中的正负极材料被搅动起来,同时正极沟壕、负极沟壕深入到正负极材料,几十倍甚至成百倍的增加了正负极材料颗粒与电解质、集流体接触的几率,这样正负极材料所产生的电流被迅速的、高效的、低阻率的导出,因此电池的内阻有了很大程度的降低,内阻降低同时也减少了添加剂的使用,甚至不使用添加剂,
由于本发明穿新电池在结构上的改革,电池的正负极材料的储存部分与放电部分是分开的,因此电池在静置的过程中,电池的正极材料和负极材料几乎是完全隔离开的,只有放电部分在电池停止运行的时候,在正负极交换膜的两侧会有少量的正负极材料存在,成为该电池唯一的一处存在自放电的地方,但这部分的正负极材料的量不到整个正负极材料的0.1%。同时需要说明的是,这一小部分的不到0.1%的正负极材料被自放电消耗完后,电池就不会有任何的自放电,也就是没有了任何内部消耗了,因此本发明创新电池长期搁置,就算是1年甚至是10年、15年或永久其自放电率仍然是0.1%,而对于在自放电较低的锂电池而言,内阻损耗一般为每个月3%,而且这个损耗是很难避免的,并且是终身存在的。而本发明创新的电池则内阻损耗为15年0.1%,而这个15年是电池的设计寿命,如果将电池以大于15年的任意一时间静置下去,其内阻损耗还是0.1%。
由于本发明电池结构上的特点,以及动态的运行方式,电池在放电的过程中,放电完成的正负极材料在运动的正负极磨盘、正负极传送带及其上面设置的正极沟壕、负极沟壕的作用下,从放电部分中排出,这样放电后的正负极材料与未放电的正负极材料以及正在进行放电的正负极材料之间接触的时间就比较的短,这样他们在电池中相互之间发生与放电反应无关的副反应的机会就大范围的减少了,甚至不发生副反应,相比当前各类电池,由于是静态电池,所以在放电的过程中,放电后的正负极材料与未放电的正负极材料以及正在进行放电的正负极材料长时间的混合在一体,之间很容易发生一些与放电反应无关的副反应,这种副反应会使正负极材料丧失继续充放电的功能,也就失去了进入下一次充放电循环的机会,这样就会造成电池循环寿命的下降,而在本发明创新电池中这种副反应几乎不发生,这样本发明创新的电池的循环寿命的下降速度就会变得很慢了,
本发明创新电池的充电过程与放电过程是分开的,充电过程和放电过程不存在交叉,因此也就不会出现,像当前各类电池一样会出现充电中的正负极材料,放电中的正负极材料,放电完成的正负极材料,放电中的正负极材料等多种物质的混合物,这样就会使已充完毕的正负极材料由于电场的持续作用发生副反应,还未充电的放电完成的正负极材料不能很好地与电解质电极充分接触,导致充点缓慢,局部出现坏点,出现一些与充放电无关的截面,导致更多的副反应发生。从而造成正负极材料失去继续充放电的功能,也就失去了进入下一次充放电循环的机会,这样就会降低电池的充放电寿命,而这些在本发明创新电池中是不会出现的。
在现有的各类电池中,由于这些电池都是静态电池,随着充放电次数的增加,同时由于电池在充放电的过程中,其正负极材料也会随之膨胀收缩,电池的正负极材料中的某些区域会发生裂缝,从集流体上脱落,或者与电解质断开连接,这是这个负极材料产生的电流就不能被传输出去,或正负极材料中的离子就不能出送给对方,从而造成该区域的正负极材料失去功用。因此这一区域中的正负极材料就不能进入电池的充放电循环,这样就会降低电池的充放电寿命,而这些在全方位动态的本发明创新电池中是不会出现的。在本电池中由于这个负极材料在本发明创新电池中运动的正负极磨盘、正负极传送带及其上面设置的正极沟壕、负极沟壕的作用下,正负极材料中就不会出现这种情况。
因此,对于现有的各类电池,其循环寿命较短的主要原因就是,现有的各类电池是静态电池。由于本发明电池结构上的特点,以及动态的运行方式,电池的循环寿命也有了很大的提升,已经可以超过100000次。
由于本发明电池的充电是通过向正负极材料储存装置中添加正负极材料方式进行充电,或者直接更换正负极材料储存装置进行充电,这样充电的速度就会显著的提升,本发明电池一般充电可以在5分钟内完成,或者更短的时间,对于这种方式的充电,则不存在过度充放电的情况。
尤其是在安全方面,由于本电池的正负极材料的存储和放电部分是分开的,因此就算是电池发生很大碰撞、震动、外力作用与电池,造成电池损坏,由于正负极材料不会相互接触,或者只是很少量的一部分,就是在放电部分还存在很少量的正负极材料,一般只占整个正负极材料的0.1%,这些少量的(0.1%)正负极材料全部相互直接接触,又有其量太少,产生的热量会被电池自身的结构传到扩散出,从而不会发生现有的各类电池出现的发热、燃烧、甚至爆炸。
同时电池还可以通过加快或减慢其运动的速度,从而控制电池的输出功率、高倍率的放电等。
因此本发明创新的电池不光是在能量密度上比当前各类电池提升了几十倍,而且在电池的安全上、能量的高效储存利用上,本发明电池上已经达到了一个全新的高度。
三、JFD创新全能新型超能电池的五个部分的各自的功用及其相互关系
本发明创新电池包括正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、放电部分F、正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y等五部分。
(一)JFD创新全能新型超能电池的五个部分的各自的功用
正负极材料放电前储存部分Q是用来储存放电前的正负极材料的装置,正负极材料放电后储存部分H是用来储存放电后的正负极材料的装置,放电部分F是,使进入到其中的正负极材料,按照一定的轨道、一定的速度等程序在其中运动,在运动的同时进行完全的彻底的高倍率的放电,使正负极材料中的化学能转化为电能,并将电能提供给负载,同时将放电完成后的正负极材料排出的装置,正负极材料的传输部分S是,将正负极材料放电前储存部分Q中的放电前的正负极材料运送到放电部分F中参与放电反应,并将放电部分F中排出的放电后的正负极材料运送到正负极材料放电后储存部分H中的装置。放电过程的动力部分Y是为放电部分F提供动力,使放电部分F运转,从而使正负极材料进入到放电部分F中以一定的轨道、一定的速度运动进行放电反应,然后排出的装置。
(二)JFD创新全能新型超能电池的五个部分的相互关系
本发明创新电池的基本运行过程:
基本运行过程分为两种,第一种:为电池在从最初始到正常运转的运行过程,第二种:为一般的正常运转的运行过程。
第一种运行过程:为电池在从最初始到正常运转的运行过程,这种情况,就是电池刚组装完毕,电池里面还没有添加正负极材料,电池中的任何部分这时没有正负极材料,这就是最初的状态,其运行过程为:
第一步,在充电站或充电场向正负极材料放电前储存部分Q中添加正负极材料,添加正负极材料完成。
第二步,添加正负极材料完成后,将电池与负载接通(也就是为外界负载提供所需的电力),启动正负极材料的传输部分S,将正负极材料放电前储存部分Q中的正负极材料通过正负极材料的传输部分S的传输作用进入到正负极材料的传输部分S中,伴随着正负极材料的传输部分S的传输作用的进行,正负极材料被运送至放电部分F处。
在这一步中,启动正负极材料的传输部分S是指,启动正负极材料放电前储存部分Q与放电部分F之间正负极材料的传输部分S,这一部分的正负极材料的传输部分S一端是与正负极材料放电前储存部分Q相连接,另一端是与放电部分F相连接,或者是整个装置的正负极材料的传输部分S同时启动,整个装置的正负极材料的传输部分S就包括:正负极材料放电前储存部分Q与放电部分F之间正负极材料的传输部分S,以及放电部分F与正负极材料放电后储存部分H之间的正负极材料的传输部分S。
由于正负极材料的传输部分S需要动力驱动,在正常情况下所需要的动力来自于电池自身放电部分F产生的电能,而这时放电部分F中正好没有正负极材料,因此不能为产生电力为正负极材料的传输部分S提供动力,所以这时我们就需要为正负极材料的传输部分S提供外接的电力来驱动,或者直接有手动的方式为正负极材料的传输部分S提供动力。
对于启动正负极材料的传输部分S的启动具有两个含义,第一是指本发明创新的电池需要为外界负载提供电力时,电池与负载接通(也就是为外界负载提供所需的电力)的同时,正负极材料的传输部分S也同时启动。第二是指在某些特定的情况下,如电池生产过程中、电池检测、电池实验等情况下,本发明创新的电池并没有与外界负载相接通(也就是不为外界负载提供所需的电力),而是将正负极材料通过正负极材料的传输部分S的传输作用以及放电过程的动力部分Y的作用使正负极材料进入到放电部分F,使整个电池处于一种放电趋势的状态。
第三步,启动正负极材料的传输部分S后,经过正负极材料的传输部分S的输送作用,将正负极材料运送至放电部分F处,也就是刚好到达放电部分F处,启动放电过程的动力部分Y,或者正负极材料快要到达放电部分F处(正负极材料的传输部分S中最先头的正负极材料距离进入放电部分F的距离大于0毫米的任意正数)时,启动放电过程的动力部分Y,或者在启动正负极材料的传输部分S的同时启动放电过程的动力部分Y,通过放电过程的动力部分Y的启动运转,放电过程的动力部分Y将动力传送给使放电部分F,为放电部分F的运转提供了动力(提供了动力的意思是指放电过程的动力部分Y为放电部分F提供了动力,并使放电部分F运动,这种运动可以是转动,也可以是平动)和运转的程序(如以大于0米每秒的运动速度运动、运动周期等),在正负极材料的传输部分S传输作用下以及放电部分F运转作用下使到达放电部分F处的正负极材料进入到放电部分F中,进入到放电部分F中的正负极材在运动的放电部分F的作用下,以一定的轨道(螺旋线的轨道、放射型的轨道等)、一定的速度(如以大于0米每秒的运动速度)等程序运动,并且同时也进行放电反应(或形成放电的趋势,如不向外界负载提供电力,则只是形成放电趋势)。这样进入到放电部分F中的正负极材料在运动的同时也进行放电反应,最先进入放电部分F中的正负极材料按照一定的轨道运动的同时也最先开始放电,随着这些正负极材料放电的完成,同时已经按照一定的轨道以一定的速度运动到放电部分F的放电后正负极材料的排出口处,这些放电完成后正负极材料随着放电部分F的运转以及放电部分F与正负极材料放电后储存部分H之间的正负极材料的传输部分S的传输作用,从放电部分F排出,进入到正负极材料的传输部分S(放电部分F与正负极材料放电后储存部分H之间的正负极材料的传输部分S)中。
同样的后续进入放电部分F中的正负极材料也开始放电,然后按照一定的轨道以一定的速度运动,在放电完成的同时也运动到放电部分F的放电后正负极材料的排出口处,随着放电部分F的运转以及放电部分F与正负极材料放电后储存部分H之间的正负极材料的传输部分S的传输作用,从放电部分F排出,进入到正负极材料的传输部分S。
这时随着正负极材料源源不断的进入放电部分F中,边运动边放电,放电完成后的正负极材料被源源不断的从放电部分F中被排出,进入到正负极材料的传输部分S中,然后通过正负极材料的传输部分S(放电部分F与正负极材料放电后储存部分H之间的正负极材料的传输部分S)的输送作用进入到正负极材料放电后储存部分H中,同时也为外界负载提供了连续的电力供应。
需要注意的是,当进入到放电部分F中的正负极材以一定的轨道、一定的速度等程序运动,并同时进行放电反应,向负载输送电力时(或形成放电的趋势,不进行放电反应、不向外界负载提供电力,则只是形成放电趋势)。这时正负极材料的传输部分S和放电过程的动力部分Y运行所需要的动力就开始由电池自身放电部分F产生的电能来提供了,然后就不需要外接的电力来驱动,或者直接有手动的方式提供动力了。
由于放电过程的动力部分Y的启动需要动力驱动,在正常情况下所需要的动力来自于电池自身放电部分F产生的电能,而这时放电部分F中正好没有正负极材料,因此不能为产生电力为放电过程的动力部分Y提供动力,所以这时我们就需要为放电过程的动力部分Y提供外接的电力来驱动,或者直接有手动的方式为放电过程的动力部分Y提供动力。
对于放电过程的动力部分Y的启动与正负极材料的传输部分S的启动可以不同步的说明,由于在本发明电池的应用中,有时正负极材料放电前储存部分Q与放电部分F之间的距离比较的长,几十公分到几米几十米,这时正负极材料放电前储存部分Q中的正负极材料通关过正负极材料的传输部分S运送到放电部分F中所要的时间也就比较的长,因此可以在正负极材料的传输部分S将正负极材料运送到放电部分F处时、或者快要运送到放电部分F处时再启动放电过程的动力部分Y,这样就出现了放电过程的动力部分Y的启动与正负极材料的传输部分S的启动的不同步。
还要注意的是当第二步中如果只是启动了正负极材料放电前储存部分Q与放电部分F之间正负极材料的传输部分S,那么在这一步中,放电部分F中的正负极材料放电和运动的过程中,运动到放电部分F的放电后正负极材料的排出口处,或者快要到达放电部分F的放电后正负极材料的排出口处(即距离放电部分F的放电后正负极材料的排出口处0毫米以上),启动放电部分F与正负极材料放电后储存部分H之间的正负极材料的传输部分S。如果启动的是整个装置的正负极材料的传输部分S,则就不需要特别的说明了。
第四步、随着电池放电的继续,外界负载对电池提供的电力的利用,正负极材料放电前储存部分Q中的正负极材料逐渐减少,正负极材料放电后储存部分H中的放电后的正负极材料逐渐增加,直到正负极材料放电前储存部分Q中的正负极材料消耗完毕或不能再为放电提供正负极材料时,正负极材料放电后储存部分H中放电后的正负极材料已装满,或者不能再继续回收放电后的正负极材料时,这时就需要继续第一步,向正负极材料放电前储存部分Q中添加正负极材料,同时将正负极材料放电后储存部分H中放电后的正负极材料排出或抽出并回收,运送到充电站或充电场进行充电,使这些放电后的正负极材料转变成为可以通过本发明创新电池继续放电的正负极材料。这样正负极材料放电前储存部分Q中又添加满了正负极材料,正负极材料放电后储存部分H可以继续回收放电后的正负极材料。然后就可以继续运行上述的第二步和第三步,为外界负载连续的提供电力。需要指出的是在这时运行第二步和第三步时,以及以后再运行第二步和第三步时,这时正负极材料的传输部分S和放电过程的动力部分Y运行所需要的动力就开始由电池自身放电部分F产生的电能来提供了,然后就不需要外接的电力来驱动,或者直接手动的方式提供动力了。
第五步、当需要电池停止向负载提供电力时,这时先要断开负载与电池的连接,使电池不再为负载提供电力,紧接着停止正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y的运转,使放电部分F停止放电放应,这时电池处于放电趋势的状态。也可以是在断开负载与电池的连接的同时,停止正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y的运转。停止正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y的运转在这儿指的是断开放电部分F与正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y之间的电力传输连接。不再为正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y的运行提供动力。
第六步、当第五步电池停止向负载提供电力后,需要再次向负载提供电力时,其运行过程与下文所述的第二种运行过程相同。
第七步、随着电池放电的继续,外界负载对电池提供的电力的利用,正负极材料放电前储存部分Q中的正负极材料逐渐减少,正负极材料放电后储存部分H中的放电后的正负极材料逐渐增加,直到正负极材料放电前储存部分Q中的正负极材料消耗完毕或不能再为放电提供正负极材料时,正负极材料放电后储存部分H中放电后的正负极材料已装满,或者不能再继续回收放电后的正负极材料时,这时就需要继续第四步。
第二种运行过程:为一般的正常运转的运行过程。这种情况,就是电池在组装完毕后,电池里面已经添加了正负极材料,即电池的正负极材料放电前储存部分Q中已经添加满了正负极材料,并且正负极材料也已经进入了正负极材料放电前储存部分Q与放电部分F之间的正负极材料的传输部分S中和放电部分F中,这时电池处于放电趋势的状态。而放电部分F与正负极材料放电后储存部分H之间的正负极材料的传输部分S中暂时则没有放电后正负极材料的分布,正负极材料放电后储存部分H中没有放电后正负极材料的分布,可以回收放电后的正负极材料。这便是第二种运行过程的最初状态,其运行过程为:
第一步、将电池与负载接通(也就是为外界负载提供所需的电力),启动整个装置的正负极材料的传输部分S,同时也启动放电过程的动力部分Y带动放电部分F运转,由于电池处于放电趋势的状态,因此将电池与负载接通,正负极材料的传输部分S,放电部分F一启动,整个电池就可以放电,为负载提供电力了。
这里需要说明的是在这一种运行过程中,正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y的启动所需要的动力,来自于电池自身放电部分F产生的电能,由于电池的最初状态是一种放电趋势的状态,因此可以为正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y的启动运行提供电力,因而不需要外接的动力,或用手动的方式来启动。
第二步,由于正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y都已经启动,电池开始向外界负载输送电力,正负极材料也开始源源不断的进入放电部分F中,放电部分F中的正负极材料也开始做一边按照一定轨道、一定速度运动,一边参与放电反应的进程,这样未放电的正负极材料源源不断的进入放电部分F中,放电完成的正负极材料也源源不断的离开(被排出)放电部分F,通过正负极材料的传输部分S的传输作用进入到(回收)正负极材料放电后储存部分H中,同时负载所需要的电力也被源源不断的输出,被应用到负载的需求,直到负载不需要电池提供电力为止。
将正负极材料放电前储存部分Q中的正负极材料通过与正负极材料放电前储存部分Q相连接的正负极材料的传输部分S的传输作用进入到正负极材料的传输部分S中,伴随着正负极材料的传输部分S的传输作用,正负极材料被运送至放电部分F处。
第三步、随着电池放电的继续,外界负载对电池提供的电力的利用,正负极材料放电前储存部分Q中的正负极材料逐渐减少,正负极材料放电后储存部分H中的放电后的正负极材料逐渐增加,直到正负极材料放电前储存部分Q中的正负极材料消耗完毕或不能再为放电提供正负极材料时,正负极材料放电后储存部分H中放电后的正负极材料已装满,或者不能再继续回收放电后的正负极材料时,这时就需要继续向正负极材料放电前储存部分Q中添加正负极材料,这个过程同第一种运行过程的第一步,同时将正负极材料放电后储存部分H中放电后的正负极材料取出或抽出,运送到充电站或充电场进行充电,使这些放电后的正负极材料转变成为可以通过本发明创新电池继续放电的正负极材料。这样正负极材料放电前储存部分Q中又添加满了正负极材料,正负极材料放电后储存部分H可以继续回收放电后的正负极材料。然后就可以继续运行上述的第二步,为外界负载连续的提供电力。
第四步、当需要电池停止向负载提供电力时,这时先要断开负载与电池的连接,是电池不再为负载提供电力,紧接着停止正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y的运转,使放电部分F停止放电放应,这时电池处于放电趋势的状态。也可以是在断开负载与电池的连接的同时,停止正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y的运转。停止正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y的运转在指的是断开放电部分F与正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y之间的电力传输连接。不再为正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y的运行提供动力。
第五步、当第四步电池停止向负载提供电力后,需要再次向负载提供电力时,其运行过程与第二步运行过程相同。
第六步、随着电池放电的继续,外界负载对电池提供的电力的利用,正负极材料放电前储存部分Q中的正负极材料逐渐减少,正负极材料放电后储存部分H中的放电后的正负极材料逐渐增加,直到正负极材料放电前储存部分Q中的正负极材料消耗完毕或不能再为放电提供正负极材料时,正负极材料放电后储存部分H中放电后的正负极材料已装满,或者不能再继续回收放电后的正负极材料时,这时就需要继续第三步。
四、JFD创新全能新型电池五个部分所涉及的名词解释及内容
对于构成本发明创新电池的正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、放电部分F、正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y等五部分所涉及的名词解释及内容如下:(以下对于各部分介绍的先后顺序不代表各部分间的结构组成、空间次序等,只是一种行文的叙述方式)。
第一部分:正负极材料放电前储存部分Q所涉及的名词解释及内容
是正极材料储存室101,正极材料储存室进料口136、正极材料储存室出料口134、负极材料储存室102,负极材料储存室进料口137、负极材料储存室出料口135等构成;所述的“等”,是指除了在这里标明的结构外的一些起支撑、固定、稳定、连接、保护等作用的一些常规、常见技术的装置,如连接用的螺丝、铆钉,支撑用的架子,防止腐蚀的油漆等在这里不做重点的说明。
正极材料储存室101用来存储正极材料的装置,在电池放电的过程中,其中所存储的正极材料通过正负极材料的传输部分S的运输作用,被运送到放电部分F中参与放电放应。
正极材料储存室进料口136是正极材料储存室101上的向正极材料储存室101中添加(注入)正极材料的通道开关装置,
正极材料储存室出料口134是一种连接装置,将正极材料供给装置107与正极材料储存室101连接起来的装置。同时也是一种开关装置,在正极材料供给控制装置105的控制和作用下开启或者关闭,正极材料储存室101中的正极材料正是通过开启的正极材料储存室出料口134并且在正负极材料的传输部分S的传输作用下进放电部分F中。
负极材料储存室102用来存储负极材料的装置,在电池放电的过程中,其中存储的负极材料通过正负极材料的传输部分S的运输作用,被运送到放电部分F中参与放电放应。
负极材料储存室进料口137是负极材料储存室102上的向负极材料储存室102中添加(注入)负极材料的通道开关装置,
负极材料储存室出料口135是一种连接装置,将负极材料供给装置108与负极材料储存室102连接起来的装置。同时也是一种开关装置,在负极材料供给控制装置106的控制和作用下开启或者关闭,负极材料储存室102中的负极材料正是通过开启的负极材料储存室出料口135并且在正负极材料的传输部分S的传输作用下进放电部分F中。
第二部分:正负极材料放电后储存部分H所涉及的名词解释及内容
由放电后正极材料储存室103,放电后正极材料储存室进料口128、放电后正极材料储存室出料口138、放电后负极材料储存室104,放电后负极材料储存室进料口126、放电后负极材料储存室出料口139等构成;所述的“等”,是指除了在这里标明的结构外的一些起支撑、固定、稳定、连接、保护等作用的一些常规、常见技术的装置,如连接用的螺丝、铆钉,支撑用的架子,防止腐蚀的油漆等在这里不做重点的说明。
放电后正极材料储存室103用来存储放电完成后正极材料的装置,在电池放电的过程中,放电部分F中放电完成后正极材料,从放电部分F中排出进入到正负极材料的传输部分S中,在正负极材料的传输部分S的运输作用下被运送到放电后正极材料储存室103中回收存储起来,从而完成放电完成后正极材料回收存储的装置。
放电后正极材料储存室进料口128是一种连接装置,将正极材料回收装置124与放电后正极材料储存室103连接起来的装置。同时也是一种开关装置,在正极材料回收控制装置129的控制和作用下开启或者关闭,放电部分F中排出并通过正负极材料的传输部分S运送的放电完成后正极材料正是通过开启的放电后正极材料储存室进料口128进入到放电后正极材料储存室103中的。
放电后正极材料储存室出料口138是放电后正极材料储存室103上的,储存在放电后正极材料储存室103中的放电后正极材料从放电后正极材料储存室103中被排出(抽出)的通道开关装置。
放电后负极材料储存室104用来存储放电完成后负极材料的装置,在电池放电的过程中,放电部分F中放电完成后负极材料,从放电部分F中排出进入到正负极材料的传输部分S中,在正负极材料的传输部分S的运输作用下被运送到放电后负极材料储存室104中回收存储起来,从而完成放电完成后负极材料回收存储的装置。
放电后负极材料储存室进料口126是一种连接装置,将负极材料回收装置120与放电后负极材料储存室104连接起来的装置。同时也是一种开关装置,在负极材料回收控制装置127的控制和作用下开启或者关闭,放电部分F中排出并通过正负极材料的传输部分S运送的放电完成后负极材料正是通过开启的负极材料回收控制装置127进入到放电后负极材料储存室104中的。
放电后负极材料储存室出料口139是放电后负极材料储存室104上的,储存在放电后负极材料储存室104中的放电后负极材料从放电后负极材料储存室104中被排出(抽出)的通道开关装置。
第三部分:正负极材料的传输部分S所涉及的名词解释及内容
由正极材料储存室出料口134、正极材料供给控制装置105、正极材料供给装置107、正极材料放电室进料口150、正极材料放电室出料口125、正极材料回收装置124、正极材料回收控制装置129、放电后正极材料储存室进料口128、负极材料储存室出料口135、负极材料供给控制装置106、负极材料供给装置108、负极材料放电室进料口140、负极材料放电室出料口121、负极材料回收装置120、负极材料回收控制装置127、放电后负极材料储存室进料口126、供给部分S1(正极材料储存室出料口134、正极材料供给控制装置105、正极材料供给装置107、正极材料放电室进料口150、正极材料放电室出料口125、正极材料回收装置124、正极材料回收控制装置129、放电后正极材料储存室进料口128),回收部分S2(负极材料储存室出料口135、负极材料供给控制装置106、负极材料供给装置108、负极材料放电室进料口140、负极材料放电室出料口121、负极材料回收装置120、负极材料回收控制装置127、放电后负极材料储存室进料口126)等构成;所述的“等”,是指除了在这里标明的结构外的一些起支撑、固定、稳定、连接、保护等作用的一些常规、常见技术的装置,如连接用的螺丝、铆钉,支撑用的架子,防止腐蚀的油漆等在这里不做重点的说明。
正极材料储存室出料口134是一种连接装置,将正极材料供给装置107与正极材料储存室101连接起来的装置。同时也是一种开关装置,在正极材料供给控制装置105的控制和作用下开启或者关闭,正极材料储存室101中的正极材料正是通过开启的正极材料储存室出料口134并且在正负极材料的传输部分S的传输作用下进放电部分F中。
正极材料供给控制装置105是一种控制及动力装置,通过控制正极材料储存室出料口134上开关的开启关闭、正极材料供给装置107的运行,以及为正极材料储存室出料口134上开关的开启关闭、正极材料供给装置107的运行提供动力,从而使正极材料储存室101中的正极材料被运送至放电部分F中,参与放电反应的装置。
正极材料供给装置107是一种传输装置,在正极材料供给控制装置105的控制下,并由正极材料供给控制装置105提供运行的动力,将正极材料储存室101中的正极材料被运送至放电部分F中,参与放电反应的装置。
正极材料放电室进料口150是一种连接装置,将正极材料供给装置107与放电部分F的正极材料进入部分连接起来,使正极材料供给装置107中运送的正极材料进入到放电部分F中的装置。
正极材料放电室出料口125是一种连接装置,将正极材料回收装置124与放电部分F的放电后正极材料排出部分连接起来,使放电部分F中排出的放电后正极材料进入到正极材料回收装置124中,通过正极材料回收装置124的传输作用运送至放电后正极材料储存室103中回收储存起来的装置。
正极材料回收装置124是一种传输装置,在正极材料回收控制装置129的控制下,并由正正极材料回收控制装置129提供运行的动力,将放电部分F中排出的放电后正极材料通过正极材料回收装置124的传输作用运送至放电后正极材料储存室103中回收储存起来的装置。
正极材料回收控制装置129是一种控制及动力装置,通过控制放电后正极材料储存室进料口128上开关的开启关闭、正极材料回收装置124的运行,以及为放电后正极材料储存室进料口128上开关的开启关闭、正极材料回收装置124的运行提供动力,从而使放电部分F中排出的放电后正极材料通过正极材料回收装置124的传输作用运送至放电后正极材料储存室103中回收储存起来的装置。
放电后正极材料储存室进料口128是一种连接装置,将正极材料回收装置124与放电后正极材料储存室103连接起来的装置。同时也是一种开关装置,在正极材料回收控制装置129的控制和作用下开启或者关闭,放电部分F中排出并通过正负极材料的传输部分S运送的放电完成后正极材料正是通过开启的放电后正极材料储存室进料口128进入到放电后正极材料储存室103中的。
负极材料储存室出料口135是一种连接装置,将负极材料供给装置108与负极材料储存室102连接起来的装置。同时也是一种开关装置,在负极材料供给控制装置106的控制和作用下开启或者关闭,负极材料储存室102中的负极材料正是通过开启的负极材料储存室出料口135并且在正负极材料的传输部分S的传输作用下进放电部分F中。
负极材料供给控制装置106是一种控制及动力装置,通过控制负极材料储存室出料口135上开关的开启关闭、负极材料供给装置108的运行,以及为负极材料储存室出料口135上开关的开启关闭、负极材料供给装置108的运行提供动力,从而使负极材料储存室102中的负极材料被运送至放电部分F中,参与放电反应的装置。
负极材料供给装置108是一种传输装置,在负极材料供给控制装置106的控制下,并由负极材料供给控制装置106提供运行的动力,使负极材料储存室102中的负极材料被运送至放电部分F中,参与放电反应的装置。
负极材料放电室进料口140是一种连接装置,将负极材料供给装置108与放电部分F的负极材料进入部分连接起来,使负极材料供给装置108中运送的负极材料进入到放电部分F中参与放电反应的装置。
负极材料放电室出料口121是一种连接装置,将负极材料回收装置120与放电部分F的放电后负极材料排出部分连接起来,使放电部分F中排出的放电后负极材料进入到负极材料回收装置120中,通过负极材料回收装置120的传输作用运送至放电后负极材料储存室104中回收储存起来的装置。
负极材料回收装置120是一种传输装置,在负极材料回收控制装置127的控制下,并由负极材料回收控制装置127提供运行的动力,将放电部分F中排出的放电后负极材料通过负极材料回收装置120的传输作用运送至放电后负极材料储存室104中回收储存起来的装置。
负极材料回收控制装置127是一种控制及动力装置,通过控制放电后负极材料储存室进料口126上开关的开启关闭、负极材料回收装置120的运行,以及为放电后负极材料储存室进料口126上开关的开启关闭、负极材料回收装置120的运行提供动力,从而使放电部分F中排出的放电后负极材料通过负极材料回收装置120的传输作用运送至放电后负极材料储存室104中回收储存起来的装置。
放电后负极材料储存室进料口126是一种连接装置,将负极材料回收装置120与放电后负极材料储存室104连接起来的装置。同时也是一种开关装置,在负极材料回收控制装置127的控制和作用下开启或者关闭,放电部分F中排出并通过正负极材料的传输部分S运送的放电完成后负极材料正是通过开启的负极材料回收控制装置127进入到放电后负极材料储存室104中的。
其中正负极材料的传输部分S分为两部分:一部分为供给部分S1,一部分为回收部分S2;
供给部分S1由正极材料储存室出料口134、正极材料供给控制装置105、正极材料供给装置107、正极材料放电室进料口150、负极材料储存室出料口135、负极材料供给控制装置106、负极材料供给装置108、负极材料放电室进料口140构成。
供给部分S1是将储存在正负极材料放电前储存部分Q中的正负极材料通过传输作用运送至放电部分F中参与电池的放电反应的装置。
回收部分S2由正极材料放电室出料口125、正极材料回收装置124、正极材料回收控制装置129、放电后正极材料储存室进料口128、负极材料放电室出料口121、负极材料回收装置120、负极材料回收控制装置127、放电后负极材料储存室进料口126构成。
供给部分S2是将放电部分F中排出的放电后正负极材料通过传输运送至正负极材料放电后储存部分H进行回收储存的装置。
第四部分:放电部分F所涉及的名词解释及内容
放电部分F由放电部分的外壳110、固定轴133、正极集流体112、正极电子传导装置113、正极沟壕114、正极材料放电室115、正极材料放电室进料口150、正极材料放电室出料口125、电解质116、交换膜(如离子交换膜117)、电解质离子交换膜的固定保护装置118、负极集流体119、负极电子传导装置122、负极沟壕100、负极材料放电室123、负极材料放电室进料口140、负极材料放电室出料口121、正负极放电室中心密封固定保护装置109、正负极放电室外围密封固定保护装置111、正极电力输送线路130、负极电力输送线路131、电力管理系统132、正极磨盘(正极集流体112、正极电子传导装置113、正极沟壕114)、负极磨盘(负极集流体119、负极电子传导装置122、负极沟壕100)、放电模块(正极磨盘、正极材料放电室进料口150、正极材料放电室115、正极材料放电室出料口125、电解质116、离子交换膜117、负极材料放电室进料口140、负极材料放电室123、负极材料放电室出料口121、负极磨盘)等构成;所述的“等”,是指除了在这里标明的结构外的一些起支撑、固定、稳定、连接、保护等作用的一些常规、常见技术的装置,如连接用的螺丝、铆钉,支撑用的架子,防止腐蚀的油漆等在这里不做重点的说明。
放电部分的外壳110是放电部分F的外壳,是一种封装保护装置,将放电部分F中的各种装置封装到放电部分的外壳110中,使这些装置在一个比较稳定的环境中运行。也是一种支撑固定装置,放电部分F中的各种装置固定在放电部分的外壳110中,另外,正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y也可以固定在放电部分的外壳110上。
固定轴133是一种固定装置,用以固定正极材料供给装置107、负极材料供给装置108、电解质116、离子交换膜117等装置,也是一种起轴的作用的装置,正极磨盘(正极集流体112、正极电子传导装置113、正极沟壕114)和负极磨盘(负极集流体119、负极电子传导装置122、负极沟壕100)的旋转就是以固定轴133为中心轴。
正极集流体112是放电部分F正极部分中的一种运动(转动、平动)的集流体装置,用于汇集电流的结构,将电池正极材料产生的电流汇集起来形成较大的电流通过正极电力输送线路130输送给电力管理系统132。同时正极集流体112与正极电子传导装置113、正极沟壕114等一起构成了正极磨盘。
正极电子传导装置113是放电部分F正极部分中的一种运动(转动、平动)的电子传到装置,在正极材料放电放应的过程中,为正极材料提供电子的装置,通过其运动作用于正极材料,使正极材料在正极材料放电室115中按照一定的轨道(如螺旋线的轨道、放射形的轨道、扩散式的轨道等)、一定的速度(大于等于0米每秒的正数)运动的装置,是一种通过带动正极材料在正极材料放电室115中运动降低了正极材料电阻的装置。同时正极电子传导装置113与正极集流体112、正极沟壕114等一起构成了正极磨盘。
正极沟壕114是设置于正极电子传导装置113上一种具有凸起和凹槽相间结构的装置,(“设置”的意思是指,正极沟壕是通过刻蚀或者压制等技术在正极电子传导装置113上刻出或者压出的凸起和凹槽结构)。是一种将凸起和凹槽结构进行有规律或无规律的排布的装置,这种有规律或无规律的排布可以引导正极材料按照一定的轨道运动。是一种与正极材料直接接触,并作用于正极材料,带动正极材料按照一定的轨道运动的装置。是一种在放电过程中,为正极材料提供电子的装置。同时正极沟壕114与正极集流体112、正极电子传导装置113等一起构成了正极磨盘。
正极材料放电室115是一种可暂时储存正极材料的空间装置,是一种正极材料可在其中运动的装置,是一种能够使正极材料处入放电状态(参与放电反应)的、或者使正极材料处入放电趋势状态的装置。正极材料从正极材料放电室进料口150中进入正极材料放电室115中,在正极材料放电室115中按照一定的轨道、一定的速度运动并参与放电反应,放完电后以放电后正极材料的形式从正极材料放电室出料口125中排出进入到回收部分S2中。
正极材料放电室进料口150是一种连接装置,将正极材料供给装置107与放电部分F的正极材料放电室115连接起来,使正极材料供给装置107中运送的正极材料进入到放电部分F的正极材料放电室115中的装置。是正极材料进入到正极材料放电室115中的大门。
正极材料放电室出料口125是一种连接装置,将正极材料回收装置124与放电部分F的正极材料放电室115连接起来,使正极材料放电室115中排出的放电后正极材料进入到正极材料回收装置124中,通过正极材料回收装置124的传输作用运送至放电后正极材料储存室103中回收储存起来的装置。是放电后正极材料从正极材料放电室115中排出的大门。
电解质116是一种在电池放电过程中,在正负极材料之间传递离子的装置,
离子交换膜117是一种可以将电池正、负极材料分隔开来,防止两极接触,同时可以选择性的通过电解质离子的装置。
电解质离子交换膜的固定保护装置118是一种用于固定电解质116,离子交换膜117的装置,使电解质116、离子交换膜117在一定的空间位置上,如处于正极材料放电室115与负极材料放电室123之间。
负极集流体119是放电部分F负极部分中的一种运动(转动、平动)的集流体装置,用于汇集电流的结构,将电池负极材料产生的电流汇集起来形成较大的电流通过负极电力输送线路131输送给电力管理系统132。负极集流体119与负极电子传导装置122、负极沟壕110等一起构成了负极磨盘。
负极电子传导装置122是放电部分F负极部分中的一种运动(转动、平动)的电子传导装置,在负极材料放电放应的过程中,将负极材料失去的电子汇集起来传递给负极集流体119,形成电流。是作用于负极材料,使负极材料在负极材料放电室123中按照一定的轨道(如螺旋线的轨道、放射形的轨道、扩散式的轨道等)、一定的速度(大于等于0米每秒的正数)运动的装置,是一种通过带动负极材料在负极材料放电室123中运动降低了负极材料电阻的装置。负极电子传导装置122与负极集流体119、负极沟壕110等一起构成了负极磨盘。
负极沟壕100是设置于负极电子传导装置122上一种具有凸起和凹槽相间结构的装置,(“设置”的意思是指,负极沟壕是通过刻蚀或者压制等技术在负极电子传导装置122上刻出或者压出的凸起和凹槽结构)。是一种将凸起和凹槽结构进行有规律或无规律的排布的装置,这种有规律或无规律的排布可以引导负极材料按照一定的轨道运动。是一种与负极材料直接接触,并作用于负极材料,带动负极材料按照一定的轨道运动的装置。是一种在放电过程中,汇集负极材料电子的装置。负极沟壕110与负极集流体119、负极电子传导装置122等一起构成了负极磨盘。
负极材料放电室123是一种可暂时储存负极材料的空间装置,是一种负极材料可在其中运动的装置,是一种能够使负极材料处入放电状态(参与放电反应)的、或者使负极材料处入放电趋势状态的装置。负极材料从负极材料放电室进料口140中进入负极材料放电室123中,在负极材料放电室123中按照一定的轨道、一定的速度运动并参与放电反应,放完电后以放电后负极材料的形式从负极材料放电室出料口121中排出进入到回收部分S2中。
负极材料放电室进料口140是一种连接装置,将负极材料供给装置108与放电部分F的负极材料放电室123连接起来,使负极材料供给装置108中运送的负极材料进入到放电部分F的负极材料放电室123中参与放电反应的装置。是放电后正极材料从正极材料放电室115中排出的大门。是负极材料进入到负极材料放电室123中的大门。
负极材料放电室出料口121是一种连接装置,将负极材料回收装置120与放电部分F的负极材料放电室123连接起来,使放电部分F的负极材料放电室123中排出的放电后负极材料进入到负极材料回收装置120中,通过负极材料回收装置120的传输作用运送至放电后负极材料储存室104中回收储存起来的装置。是放电后负极材料从负极材料放电室123中排出的大门。
正负极放电室中心密封固定保护装置109是一种密封装置,正负极材料从正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140进入到正极材料放电室115、负极材料放电室123中的过程中。正负极材料不会从正极材料供给装置107、负极材料供给装置108与正极材料放电室115、负极材料放电室123之间的连接处漏出(泄漏),这种密封装置可以是油性密封装置,或者是固态密封装置,或者是碳纤维密封装置,或者其他密封装置。也是一种轴承装置,这种轴承装置可以是机械滚珠型的轴承、或者是磁悬浮轴承,或者其他类型的轴承,在放电部分F中,正极集流体112、正极电子传导装置113、正极沟壕114,负极集流体119、负极电子传导装置122、负极沟壕100是以固定轴133为中心轴旋转(属于运动中的转动),就是以正负极放电室中心密封固定保护装置109作为轴承与固定轴133连接的。
正负极放电室外围密封固定保护装置111是一种密封装置,放电后正负极材料从正极材料放电室115、负极材料放电室123通过正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121排出的过程中。放电后正负极材料不会从正极材料回收装置124、负极材料回收装置120与正极材料放电室115、负极材料放电室123之间的连接处漏出(泄漏),这种密封装置可以是油性密封装置,或者是固态密封装置,或者是碳纤维密封装置,或者其他密封装置。
在放电部分F中,正极集流体112、正极电子传导装置113、正极沟壕114,负极集流体119、负极电子传导装置122、负极沟壕100是以固定轴133为中心轴旋转,为让其正常旋转,其边缘部分与放电部分的外壳110之间有一定的空隙,正负极放电室外围密封固定保护装置111就是用来密封这一空隙的密封装置,这种密封装置可以是油性密封装置,或者是固态密封装置,或者是碳纤维密封装置,或者其他密封装置。正负极放电室外围密封固定保护装置111也是一种轴承装置,这种轴承装置可以是机械滚珠型的轴承、或者是磁悬浮轴承,或者其他类型的轴承,在放电部分F中,正极集流体112、正极电子传导装置113,负极集流体119、负极电子传导装置122是以固定轴133为中心轴旋转,为了保持旋转的平稳,其边缘部分与正负极放电室外围密封固定保护装置111提供的轴承结构相连接。这样就可以使正极集流体112、正极电子传导装置113、正极沟壕114,负极集流体119、负极电子传导装置122、负极沟壕100是以固定轴133为中心轴旋转时保持在各自的平面上稳定的旋转了。
正极电力输送线路130是放电部分F中正极的一种具有导电能力的输电装置,正极电力输送线路130与正极集流体112相连接,将正极集流体112汇集的电流传导出来,输送给电力管理系统132。
正极电力输送线路131是放电部分F中负极的一种具有导电能力的输电装置,负极电力输送线路131与负极集流体119相连接,将负极集流体119汇集的电流传导出来,输送给电力管理系统132。
电力管理系统132是将电池产生电力输送给负载的装置,电力管理系统132通过与负载连接,将电池产生的电能传送给负载进行应用,或者多个(大于等于两个)本发明创新的电池经过电池间的串联、并联形成较高的电流(大于等于单个电池的电流),较高的电压(大于等于单个电池的电压)然后再与负载连接,为负载提供所需的动力,
电力管理系统132也是一种控制装置,电力管理系统132与正负极材料的传输部分S之间设置有电力传输线路,为正负极材料的传输部分S中的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127提供电力,作为正负极材料和放电后正负极材料在正负极材料的传输部分S中传输的动力,同时电力管理系统132与正负极材料的传输部分S之间还设置有控制线路,电力管理系统132根据负载的需求向正负极材料的传输部分S中的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127提供信号,如“电池与负载接通了”,“或者电池与负载断开了”,“或者负载所需要的电力减少了”,“或者负载所需要的电力增加了,”等信号,从而控制整个电池输出电力的功率,同样的电力管理系统132与放电过程的动力部分Y之间也设置有电力传输线路、控制线路,通过电力传输线路为放电过程的动力部分Y的运行提供电力或动力,通过控制线路为放电过程的动力部分Y提供相应的信号,如“电池与负载接通了”,“或者电池与负载断开了”,“或者负载所需要的电力减少了”,“或者负载所需要的电力增加了,”等信号,从而控制整个电池输出电力的功率。
电力管理系统132还是一种从外界获取电力(动力)的装置,在电池自身放电部分F不能为电力管理系统132提供电力的时候,电池的运转需要从外界获取部分电力驱动电池正负极材料的传输部分S的运转和放电过程的动力部分Y的运转,电池的这种运转参见本发明创新电池的“第一种运行过程”。
正极磨盘:是由正极集流体112、正极电子传导装置113、正极沟壕114等构成,是部放电部分F中正极的一种运动(转动、平动)装置,是一种通过其运动作用于正极材料,使正极材料在正极材料放电室115中以一定的轨道,一定的速度运动,同时进行放电或形成放电趋势的装置。是一种在电池放电的过程中汇集正极材料产生的电流并传送给正极电力输送线路130的装置。是一种可以提升正极材料电导率的装置。
负极磨盘:是由负极集流体119、负极电子传导装置122、负极沟壕100等构成。是部放电部分F中负极的一种运动(转动、平动)装置,是一种通过其运动作用于负极材料,使负极材料在负极材料放电室123中以一定的轨道,一定的速度运动,同时进行放电或形成放电趋势的装置。是一种在电池放电的过程中汇集负极材料产生的电流并传送给负极电力输送线路131的装置。是一种可以提升负极材料电导率的装置。
放电模块:是由正极磨盘、正极材料放电室进料口150、正极材料放电室115、正极材料放电室出料口125、电解质116、离子交换膜117、负极材料放电室进料口140、负极材料放电室123、负极材料放电室出料口121、负极磨盘等构成,是放电部分F的最基本一种放电装置,放电部分F是由一块或多块放电模块构成,正负极材料在正负极材料的传输部分S的传输作用下从正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140进入正极材料放电室115、负极材料放电室123,进入到正极材料放电室115、负极材料放电室123中的正负极材料在运动(转动、平动)的正极磨盘和负极磨盘的作用下,在正极材料放电室115、负极材料放电室123中按照一定的轨道、一定的运动速度在正极材料放电室115、负极材料放电室123中运动,同时参与放电反应,并将产生的电力通过与正负极磨盘相连接的正极电力输送线路130、负极电力输送线路131传输给电力管理系统132,并应用与负载,或者形成放电趋势状态。
第五部分:放电过程的动力部分Y所涉及的名词解释及内容
由正极主动轮141、负极主动轮145、主动轴142、放电过程的动力及控制装置146、正极主动轮传动装置154、正极磨盘传动装置153,负极主动轮传动装置1541、负极磨盘传动装置1531、等构成;所述的“等”,是指除了在这里标明的结构外的一些起支撑、固定、稳定、连接、保护等作用的一些常规、常见技术的装置,如连接用的螺丝、铆钉,支撑用的架子,防止腐蚀的油漆等在这里不做重点的说明。
正极主动轮141是一种传动装置,其所传递的动力来自于放电过程的动力及控制装置146,并且将其所获取的动力通过负极主动轮传动装置与正极磨盘传动装置153之间的相互作用传递给正极磨盘。正极主动轮141的运转受放电过程的动力及控制装置146的控制。
负极主动轮145是一种传动装置,其所传递的动力来自于放电过程的动力及控制装置146,并且将其所获取的动力通过负极主动轮传动装置1541与负极磨盘传动装置1531之间的相互作用传递给负极磨盘。负极主动轮145的运转受放电过程的动力及控制装置146的控制。
主动轴142是一种传动装置,放电过程的动力及控制装置146正是通过主动轴142将动力提供给正极主动轮141、负极主动轮145的,同时放电过程的动力及控制装置146也是通过主动轴142来控制正极主动轮141、负极主动轮145的运转的。
放电过程的动力及控制装置146是一种控制装置,放电过程的动力及控制装置146与电力管理系统132之间设置由控制线路,通过电力管理系统132提供的信号,控制放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置(如电动机等)的运行。从而达到控制正极主动轮141、负极主动轮145动力输出,从而达到控制放电部分F的运转速度,已达到控制整个电池电力输出功率,放电过程的动力及控制装置146也是一种动力装置,放电过程的动力及控制装置146与电力管理系统132之间设置有电力传输线路,将电池自身放电部分F产生的电力通过电力管理系统132传输给放电过程的动力及控制装置146,驱动放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置,如电动机等,将电能转化为机械能,再通过主动轴142将动力传送给主动轮141、负极主动轮145,主动轮141、负极主动轮145再将动力传送给正极磨盘、负极磨盘,使正极磨盘、负极磨盘在放电部分F中作相应的运动,如转动、平动。
正极主动轮传动装置154是正极主动轮141上的一种直接与正极磨盘发生作用,并向正极磨盘传输动力的传动装置。
正极磨盘传动装置153是正极磨盘上的与正极主动轮传动装置154发生作用,并接受正极主动轮传动装置154传输的动力。
负极主动轮传动装置1541是负极主动轮145上的一种直接与负极磨盘发生作用,并向负极磨盘传输动力的传动装置,(当负极磨盘所需要的能量为机械能时,与之发生作用并为其传输动力的装置。
负极主动轮传动装置1541就是一种齿轮传动装置,当正极磨盘所需要的能量为电能时(即正极磨盘上设置有电动机或者电动装置),与之发生作用并为其传输动力的装置负极主动轮传动装置1541就是一种电力输送装置,如导线等。
负极磨盘传动装置1531是负极磨盘上的与负极主动轮传动装置1541发生作用,并接受正极主动轮传动装置1541传输的动力。
五、JFD创新全能新型电池整个工作运行过程的描述和解释
对于构成本发明创新电池的正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、放电部分F、正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y等五部分其详细的结构、功能、运行过程如下:(以下对于各部分介绍的先后顺序不代表各部分间的结构组成、空间次序等,只是一种行文的叙述方式)
第一部分:正负极材料放电前储存部分Q
是正极材料储存室101,正极材料储存室进料口136、正极材料储存室出料口134、负极材料储存室102,负极材料储存室进料口137、负极材料储存室出料口135等构成;所述的“等”,是指除了在这里标明的结构外的一些起支撑、固定、稳定、连接、保护等作用的一些常规、常见技术的装置,如连接用的螺丝、铆钉,支撑用的架子,防止腐蚀的油漆等在这里不做重点的说明。
正极材料储存室101用来存储正极材料的装置,在电池放电的过程中,其中所存储的正极材料通过正负极材料的传输部分S的运输作用,被运送到放电部分F中参与放电放应。
正极材料储存室进料口136是正极材料储存室101上的向正极材料储存室101中添加(注入)正极材料的通道开关装置,
正极材料储存室出料口134是一种连接装置,将正极材料供给装置107与正极材料储存室101连接起来的装置。同时也是一种开关装置,在正极材料供给控制装置105的控制和作用下开启或者关闭,正极材料储存室101中的正极材料正是通过开启的正极材料储存室出料口134并且在正负极材料的传输部分S的传输作用下进放电部分F中。
负极材料储存室102用来存储负极材料的装置,在电池放电的过程中,其中存储的负极材料通过正负极材料的传输部分S的运输作用,被运送到放电部分F中参与放电放应。
负极材料储存室进料口137是负极材料储存室102上的向负极材料储存室102中添加(注入)负极材料的通道开关装置,
负极材料储存室出料口135是一种连接装置,将负极材料供给装置108与负极材料储存室102连接起来的装置。同时也是一种开关装置,在负极材料供给控制装置106的控制和作用下开启或者关闭,负极材料储存室102中的负极材料正是通过开启的负极材料储存室出料口135并且在正负极材料的传输部分S的传输作用下进放电部分F中。
其中正极材料储存室101、负极材料储存室102是一种承载或装载放电前的正负极材料的装置,在没有添加正负极材料之前,是一种中空的装置,或者可以承载或装载正负极材料的装置,其形状可以是圆柱形、半圆柱形、立方体形、长方体形、圆球形、半圆球形、椭球形、半椭球形,不定性形状等形状,其容积为大于零升的值,作为本发明创新电池的正负极材料储存设备,关系到本发明创新电池总电量的储存容量。根据用途的不同可以将正极材料储存室101、负极材料储存室102做成不同大小、容量、形状、结构,对于制作材料的选择,只要是不影响电池的正常运行,都可以选择,如:铝塑材料、塑料、ABS(苯乙烯-丁二烯-丙烯氰共聚物)、ABS+PC(苯乙烯-丁二烯-丙烯氰共聚物+聚碳酸酯)、PVC(聚氯乙烯)、铝、玻璃纤维、塑胶、铝合金、铁合金、铁、铜、钢、碳纤维材料、碳纤维纺织材料等金属材料或者非金属材料。
或者是具有伸缩功能的材料做成的,伸缩功能的结构做成的,在向其中添加(注入)正负极材料时,会随着正负极材料的增加,其容积也相应的增加,当其中的正负极材料减少时,容积也随之相应的减小。就像是气球一样,向其中填充气体时,随着气体的进入,其容积也随之增大,气体排出时,其容积也随之减小。或者就像是液压千斤顶一样,随着液压油的进入,千斤顶中的容积也随之增大,随着液压油的排出,千斤顶中的容积也随之减小,这种具有伸缩功能的结构或者参见图1-43、图1-45、图1-49、图1-50、图1-51、图1-52、图1-53中的介绍。
另外正极材料储存室101、负极材料储存室102与放电部分F之间通过正负极材料的传输部分S相连接,正极材料储存室101、负极材料储存室102与放电部分F可以是固定在一体的,也可以是分开的,只是由正负极材料的传输部分S连接起来,其中的正负极材料全部放电完成后或者需要增加电池的续航能力,则可以在充电站向正极材料储存室101、负极材料储存室102通过正极材料储存室进料口136、负极材料储存室进料口137注入所需的正负极材料,
其中正极材料储存室进料口136、负极材料储存室进料口137设置安装在正极材料储存室101、负极材料储存室102上,是正极材料储存室101、负极材料储存室102的一部分,正极材料储存室进料口136、负极材料储存室进料口137是一种开关装置,就像是汽车上的油箱盖子,水壶上的水壶盖子,在需要添加正负极材料时,正负极材料正是通过正极材料储存室进料口136、负极材料储存室进料口137进入正极材料储存室101、负极材料储存室102中的,在添加正负极材料时,充电站工作人员将充电站的充电设备与正极材料储存室进料口136、负极材料储存室进料口137相连接,手动或自动打开正极材料储存室进料口136、负极材料储存室进料口137上的开关装置,使充电站的充电设备与正极材料储存室101、负极材料储存室102通过正极材料储存室进料口136、负极材料储存室进料口137上开启的开关装置相连通,连通的同时将充电站充电设备中的正负极材料添加到正极材料储存室101、负极材料储存室102中,正极材料储存室101、负极材料储存室102中添加的正负极材料达到一定的程度后,如加满或加到限定的重量(大于0千克的某一值)或体积(大于0升的某一值)时,充电站的充电设备停止继续向正极材料储存室101、负极材料储存室102中添加正负极材料,同时手动或自动关闭正极材料储存室进料口136、负极材料储存室进料口137上的开关装置。正极材料储存室进料口136、负极材料储存室进料口137上的开关装置关闭后,移开充电站的充电设备,正极材料储存室101、负极材料储存室102中正负极材料添加完毕。
正极材料储存室进料口136、负极材料储存室进料口137上设置有密闭装置,保证在添加或注入(注入:“注入”的意思是正负极材料也可以是液态或半固态的物质)正负极材料时和添加(注入)正负极材料后,除了正负极材料各自被添加到或注入到正极材料储存室101、负极材料储存室102中外,没有其他的物资(空气、水、灰尘、其他杂质等)进入到正极材料储存室101、负极材料储存室102中。正极材料储存室进料口136、负极材料储存室进料口137上设置有密闭装置可以是油性密封、固态密封、碳纤维材料密封等。
在有些应用中正极材料储存室101、负极材料储存室102可以是可分离更换的,也就是通过电力输出,正负极材料消耗完时,或者剩余正负极材料不足以完成预想要完成的任务时(比如电池应用到汽车上,电池中剩余的正负极材料预计所产生的电力只能再行驶负极沟壕100公里,这时我们想去一个200公里远的地方去,这时就是剩余正负极材料不足以完成预想要完成的任务),可以通过更换正极材料储存室101、负极材料储存室102保证电力的稳定不间断输出,在本发明创新的电池中,正极材料储存室101、负极材料储存室102各自的数量是大于等于一个的,这样可以保证更换时操作人员的操作性和便利性以及维持电力的稳定不间断输出,这样就不需要直接带着整个电池到充电站区添加正负极材料,而是只需要将准备好(装满正负极材料)的正极材料储存室101、负极材料储存室102替换空置的正极材料储存室101、负极材料储存室102。
准备好(装满正负极材料)的正极材料储存室101、负极材料储存室102是指加满或装满正负极材料的正极材料储存室101、负极材料储存室102,而这个加满或装满正负极材料的过程是在充电站或充电场完成的,
空置的正极材料储存室101、负极材料储存室102是指经过电池的放电,正极材料储存室101、负极材料储存室102中的正负极由于放电反应已经消耗完,正极材料储存室101、负极材料储存室102中没有可以用来继续参加放电反应的正负极材料,或者不足以保证电池输出的电力驱动负载。
对于正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135安装在正极材料储存室101、负极材料储存室102上,是正极材料储存室101、负极材料储存室102的一部分,正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135是一种开关装置,是一种单向开关,当放电部分F运行进行放电时,正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135处于开启状态,正负极材料在正负极材料的传输部分S的传输作用下通过正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135进入到正负极材料的传输部分S中,再通过正负极材料的传输部分S的传输正负极材料被运输送到放电部分F中参与放电放应,当放电部分F停止运行不放电时,或者正极材料储存室101、负极材料储存室102中的正负极材料通过电池的放电消耗完毕时,正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135处于关闭状态,与正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135相连接的正负极材料的传输部分S中的正负极材料不会因电池在移动翻动的过程中逆向的通过正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135进入到正极材料储存室101、负极材料储存室102中。
所述的逆向是指与电池在正常运行过程中,正负极材料从正极材料储存室101、负极材料储存室102通过正负极材料的传输部分S的运输作用到达放电部分F,或者电池在不放电的情况下,正负极材料相对于正负极材料的传输部分S、正极材料储存室101、负极材料储存室102等装置是处于静止状态的。这就是正负极材料在电池中运动的正常方向,所述的逆向就是相对于正常方向相反。
所述的移动翻动的过程是指电池被应用到各种可以运动的实践活动中,如汽车、电动自行车、飞机、轮船、公车机械等各种交通运输工具中时,电池会伴随这些实践活动而发生移动,而当电池被应用到一些便携式电子设备时,如手机、摄像机、数码相机、收音机、平板电脑、笔记本电脑、通信终端等电子设备时,则会随着便携式电子设备的使用发生翻转。上述的正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135的开启状态和关闭状态的控制和动力来源于正负极材料的传输部分S中的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106,对于正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106见此文后面关于正负极材料的传输部分S详细介绍中。
同时正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135也是正极材料储存室101、负极材料储存室102与正负极材料的传输部分S相连接的结构,也就是负极材料的传输部分S通过正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135与正极材料储存室101、负极材料储存室102相连接,将正极材料储存室101、负极材料储存室102中的正负极材料通过负极材料的传输部分S的传输作用传输到放电部分F中,参与放电反应。正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135一端是正极材料储存室101、负极材料储存室102,另一端与负极材料的传输部分S相连接。
在上述的正极材料储存室101、负极材料储存室102可以是可分离更换的结构中,正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135也是一种开关结构,这种开关结构分为两部分,一部分固定在正极材料储存室101、负极材料储存室102上,另外一部分固定在负极材料的传输部分S上,准确的来说,其中一部分是通过正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135与正极材料储存室101、负极材料储存室102相连接的部分,固定在正极材料储存室101、负极材料储存室102上正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135部分上设置有开关结构,另外一部分是通过正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135与正负极材料的传输部分S相连接的部分,固定在正负极材料的传输部分S上正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135部分也设置有开关结构,这两部分的开关结构的开启和关闭是相互独立的,但都是在正负极材料的传输部分S中的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的控制和作用下运行,所属的控制是指正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135的开启和关闭,是由正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106提供指令指挥的、也就是说固定在正极材料储存室101、负极材料储存室102上正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135部分上的开关结构、和固定在负极材料的传输部分S上正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135部分的开关结构都是在正负极材料的传输部分S中的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的控制下开启和关闭,所属的作用是指固定在正极材料储存室101、负极材料储存室102上正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135部分上的开关结构、和固定在正负极材料的传输部分S上正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135部分的开关结构的开启和关闭这个动作的进行和完成所需要的动力和能量来自于正负极材料的传输部分S中的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106。
固定在正极材料储存室101、负极材料储存室102上正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135部分与固定在正负极材料的传输部分S上正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135部分之间设置有连接装置,这个连接装置也是组成正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135的一部分,固定在正极材料储存室101、负极材料储存室102上正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135部分与固定在正负极材料的传输部分S上正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135部分之间的连接装置将这两部分连接起来,这种连接结构可以是机械式的螺丝螺帽结构,也可以是通过挤压链接的卡扣结构,也可以是其他的可以将这两部分进行连接的结构,这种连接结构的连接和分离可以通过手动的方式完成,也可以通过其他机械设备以自动的或手动的方式连接和分离。
这样对于上述的正极材料储存室101、负极材料储存室102可以是可分离更换的结构中,当需要分离更换正极材料储存室101、负极材料储存室102时,其中需要的意思是当电池在运行的过程中,将正负极材料放电前储存部分Q中的一组或多组正极材料储存室101、负极材料储存室102中的正负极材料通过放电(为负载提供能量)消耗完毕后,还要继续或不间断地为负载提供电力,这时对正负极材料的需求就需要。由于正极材料储存室101、负极材料储存室102中的正负极材料通过放电(为负载提供能量)消耗完毕后,正极材料储存室101、负极材料储存室102上的正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135是处于关闭状态的,这时固定在正负极材料的传输部分S上正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135部分也是处于关闭状态的。这时就可以根据需要将空置的正极材料储存室101、负极材料储存室102与正负极材料的传输部分S分离开,分离是通过手动的方式完成,也可以通过其他机械设备以自动的或手动的方式分离。
将空置的正极材料储存室101、负极材料储存室102与正负极材料的传输部分S分离开后,然后将装备好(装满正负极材料)的正极材料储存室101、负极材料储存室102上的正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135通过手动的方式或其他机械设备以自动的或手动的方式与正负极材料的传输部分S连接。从而完成空置的正极材料储存室101、负极材料储存室102与装备好(装满正负极材料)的正极材料储存室101、负极材料储存室102的更换。
另外需要注意的是正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上设置有密闭装置,保证在更换正极材料储存室101、负极材料储存室102时和更换后,以及在更换完成后、除了正负极材料外,没有其他的物资(空气、水、其他杂质等)进入到正极材料储存室101、负极材料储存室102和正负极材料的传输部分S中。
第二部分:正负极材料放电后储存部分H
由放电后正极材料储存室103,放电后正极材料储存室进料口128、放电后正极材料储存室出料口138、放电后负极材料储存室104,放电后负极材料储存室进料口126、放电后负极材料储存室出料口139等构成;所述的“等”,是指除了在这里标明的结构外的一些起支撑、固定、稳定、连接、保护等作用的一些常规、常见技术的装置,如连接用的螺丝、铆钉,支撑用的架子,防止腐蚀的油漆等在这里不做重点的说明。
放电后正极材料储存室103用来存储放电完成后正极材料的装置,在电池放电的过程中,放电部分F中放电完成后正极材料,从放电部分F中排出进入到正负极材料的传输部分S中,在正负极材料的传输部分S的运输作用下被运送到放电后正极材料储存室103中回收存储起来,从而完成放电完成后正极材料回收存储的装置。
放电后正极材料储存室进料口128是一种连接装置,将正极材料回收装置124与放电后正极材料储存室103连接起来的装置。同时也是一种开关装置,在正极材料回收控制装置129的控制和作用下开启或者关闭,放电部分F中排出并通过正负极材料的传输部分S运送的放电完成后正极材料正是通过开启的放电后正极材料储存室进料口128进入到放电后正极材料储存室103中的。
放电后正极材料储存室出料口138是放电后正极材料储存室103上的,储存在放电后正极材料储存室103中的放电后正极材料从放电后正极材料储存室103中被排出(抽出)的通道开关装置。
放电后负极材料储存室104用来存储放电完成后负极材料的装置,在电池放电的过程中,放电部分F中放电完成后负极材料,从放电部分F中排出进入到正负极材料的传输部分S中,在正负极材料的传输部分S的运输作用下被运送到放电后负极材料储存室104中回收存储起来,从而完成放电完成后负极材料回收存储的装置。
放电后负极材料储存室进料口126是一种连接装置,将负极材料回收装置120与放电后负极材料储存室104连接起来的装置。同时也是一种开关装置,在负极材料回收控制装置127的控制和作用下开启或者关闭,放电部分F中排出并通过正负极材料的传输部分S运送的放电完成后负极材料正是通过开启的负极材料回收控制装置127进入到放电后负极材料储存室104中的。
放电后负极材料储存室出料口139是放电后负极材料储存室104上的,储存在放电后负极材料储存室104中的放电后负极材料从放电后负极材料储存室104中被排出(抽出)的通道开关装置。
其中放电后正极材料储存室放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104是一种承载或装载放电完成后的正负极材料的装置,在没有回收放电后正负极材料之前,是一种中空的装置,或者可以承载或装载放电后正负极材料的装置,其形状可以是圆柱形、半圆柱形、立方体形、长方体形、圆球形、半圆球形、椭球形、半椭球形等形状,其容积为大于零升的任何值,作为本发明创新电池的放电后正负极材料回收储存设备,关系到本发明创新电池总电量的储存容量。根据用途的不同可以将放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104做成不同大小、容量、形状、结构,对于制作材料的选择,只要是不影响电池的正常运行,都可以选择,如:铝塑材料、塑料、ABS(苯乙烯-丁二烯-丙烯氰共聚物)、ABS+PC(苯乙烯-丁二烯-丙烯氰共聚物+聚碳酸酯)、PVC(聚氯乙烯)、铝、玻璃纤维、塑胶、铝合金、铁合金、铁、铜、钢、碳纤维材料、碳纤维纺织材料等金属材料或者非金属材料。
或者是具有伸缩功能的材料做成的,伸缩功能的结构做成的,当放电后正负极材料进入时时,会随着放电后正负极材料的增加,其容积也相应的增加,当其中的放电后正负极材料减少时,容积也随之相应的减小。就像是气球一样,向其中填充气体时,随着气体的进入,其容积也随之增大,气体排出时,其容积也随之减小。或者就像是液压千斤顶一样,随着液压油的进入,千斤顶中的容积也随之增大,随着液压油的排出,千斤顶中的容积也随之减小。这种具有伸缩功能的结构或者参见图1-43、图1-45、图1-49、图1-50、图1-51、图1-52、图1-53中的介绍。
放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104与放电部分F之间通过正负极材料的传输部分S相连接,放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104与放电部分F可以是固定在一体的,也可以是分开的,但之间是由正负极材料的传输部分S连接起来。
随着放电过程的进行当放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存的放电后正负极材料,充满了(装满了)放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104,或者放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中剩余的可用来回收储存放电后正负极材料的空间(容量)不能满足电池应用的预期时,也就是在电池全部放电完成后或者需要增加电池的续航能力时,则可以在充电站或充电场向正极材料储存室101、负极材料储存室102中添加正极材料的同时,也将放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存的放电后正负极材料排出(抽出)。从而使放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104处于空置状态,或者达到电池应用预期的空间(容量)。
所述的预期是指,是指在电池应用的过程中,希望电池还能够为负载提供多长时间的电力,或者为负载在某一时间段内提供的电能。如当电池应用到汽车时,我们希望汽车再行驶200Km,这就是预期。如当电池应用到笔记本电脑时,我们希望电脑在没有外接电源的情况下,再使用5个小时,这便就是预期。
放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104上设置有使放电后正负极材料进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中的装置放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126,设置有使放电完成后的正负极材料从放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中被排出(抽出)的装置放电后正极材料储存室出料口138、放电后负极材料储存室出料口139。
其中放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126安装在放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104上,是放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104的一部分,放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126是一种开关功能的装置,
在电池第一种运行过程(对这一过程的详细解释见前文)中,当最先进入到放电部分F中正负正极材料放电完成后,从放电部分F中排出进入到正负极材料的传输部分S中,在正负极材料的传输部分S的运输作用下被运送到放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126处,将要进入到放电后正极材料储存室103中时,放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关打开,放电后正极材料在正负极材料的传输部分S的运输作用下通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中。
在电池第二种运行过程(对这一过程的详细解释见前文)中,当电池处于放电的过程中或为负载提供电力时,正负极材料源源不断的被运送至放电部分F中参与放电反应,同时正负极材料在放电部分F中按照一定轨道、一定的速度运动,同样的放电后的正负极材料也源源不断的从放电部分F中排出,在正负极材料的传输部分S的运输作用下通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中。
其中放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关打开和关闭是在正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的控制作用下完成的,对于放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上开关的开启是与正负极材料的传输部分S的启动是同步的,即正负极材料的传输部分S启动的同时,放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上开关也同时启动。对于正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的详细介绍见关于正负极材料的传输部分S的详细描述中。
其中放电后正极材料储存室出料口138、放电后负极材料储存室出料口139分别设置在放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104上,是组成放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104的一部分,放电后正极材料储存室出料口138、放电后负极材料储存室出料口139是一种开关功能装置,就像是汽车上的油箱盖子,水壶上的水壶盖子。随着电池放电过程的进行,放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存的放电完成后的正负极材料逐渐的增加,直到充满了(装满了)放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104,或者放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中剩余的可用来回收储存放电后正负极材料的空间(容量)不能满足电池应用的预期时,则需要在充电站向正极材料储存室101、负极材料储存室102中添加正极材料的同时,也将放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存的放电后正负极材料排出(抽出)。
放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中的放电后正负极材料排出(抽出)时,放电后正负极材料正是通过放电后正极材料储存室出料口138、放电后负极材料储存室出料口139从放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中排出(抽出)的,在排出(抽出)放电后正极材料时,充电站工作人员将充电站的充电设备与放电后正极材料储存室出料口138、放电后负极材料储存室出料口139相连接,手动或自动打开放电后正极材料储存室出料口138、放电后负极材料储存室出料口139上的开关,使充电站的充电设备与放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104通过放电后正极材料储存室出料口138、放电后负极材料储存室出料口139相连通,连通的同时,通过充电站的充电设备的传输作用将放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存的放电后正负极材料排出(抽出),储存到充电站相应的装置中,放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中的放电后正负极材料被全部或部分排出(抽出)后,如排出(抽出)的放电后正极材料达到限定的重量或体积时,充电站的充电设备停止从放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中排出(抽出)放电后正负极材料,同时手动或自动关闭放电后正极材料储存室出料口138、放电后负极材料储存室出料口139上的开关。放电后正极材料储存室出料口138、放电后负极材料储存室出料口139关闭后,移开充电站的充电设备,在正极材料储存室101、负极材料储存室102中正负极材料添加完毕的同时或先后,放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中的放电后正负极材料被全部或部分排出(抽出)。
放电后正极材料储存室出料口138、放电后负极材料储存室出料口139上设置有密闭装置,保证放电后正负极材料在被排出(抽出)后,除了放电后正负极材料从放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中被排出(抽出)外,没有其他的物资(空气、水、灰尘、其他杂质等)进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中。对于这种密封装置,可以是油性密封、固体密封、也可以是常规橡胶垫式的密封装置。
在应用中放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104可以是可分离更换的,也就是通过电力输出,随着电池的运行,放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中装满了回收储存的放电后正负极材料,或者放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中剩余的可用来回收储存放电后正负极材料的空间(容量)不能满足电池应用的预期时,这时就可以通过更换放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104保证电力的稳定不间断输出,在本发明创新的电池中,放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104各自的数量是大于等于一个的,这样可以保证更换时操作人员的操作性和便利性以及维持电力的稳定不间断输出,这样就不需要直接带着整个电池直接到充电站排出(抽出)放电后正负极材料,而是只需要将准备好(空置)的放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104替换装满放电后正负极材料(剩余的可用来回收储存放电后正负极材料的空间(容量)不能满足电池应用预期)放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104。
准备好(空置)的放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104是指放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中没有放电后正负极材料,具有用来回收储存放电后正负极材料的空间(容量),
而这个使放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104空置的过程是在充电站或充电场完成的,
装满了放电后正负极材料的放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104是指:随着电池的放电,放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收存储的逐渐的放电后正负极材料逐渐的增加,直到使放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中没有可以用来继续回收储存放电后正负极材料的空间(容量),或者剩余的可用来回收储存放电后正负极材料的空间(容量)不能满足电池应用的预期。
对于放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置,是一种单向开关,当放电部分F运行进行放电时,放电部分F中排出的放电后正负极材料在正负极材料的传输部分S的传输作用下进入到正负极材料的传输部分S中,再在正负极材料的传输部分S的传输作用下通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104回收储存。当放电部分F停止运行不放电时,放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126处于关闭状态,这样与放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126相连接的放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中的放电后负极材料就不会因电池在移动翻动的过程中逆向的通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126进入到正负极材料的传输部分S中。
所述的逆向是指与电池在正常运行过程中,放电后正负极材料从放电部分F中排出,进入到正负极材料的传输部分S,再通过正负极材料的传输部分S的运输作用到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中,或者电池在不放电的情况下,放电后正负极材料相对于正负极材料的传输部分S、放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104等装置是处于静止状态的。这就是放电后正负极材料在电池中运动的正常方向,所述的逆向就是相对于正常方向相反。
所述的移动翻动的过程是指电池被应用到各种可以运动的实践活动中,如汽车、电动自行车、飞机、轮船、公车机械等各种交通运输工具中时,电池会伴随这些实践活动而发生移动,而当电池被应用到一些便携式电子设备时,如手机、摄像机、数码相机、收音机、平板电脑、笔记本电脑、通信终端等电子设备时,则会随着便携式电子设备的使用发生翻转。上述的放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126的开启状态和关闭状态的控制和动力来源于正负极材料的传输部分S中的正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127,对于正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127详见此文后面关于正负极材料的传输部分S详细介绍中。
同时放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126也是放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104与正负极材料的传输部分S相连接的结构,也就是正负极材料的传输部分S通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126与放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104相连接,将放电部分F中排出放电后正负极材料通过正负极材料的传输部分S传输作用传输到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中,回收存储起来。放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126的一端设置在放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104,另一端与负极材料的传输部分S相连接。
在上述的放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104可以是可分离更换的结构中,放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126也是一种开关结构,这种开关结构分为两部分,一部分固定在放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104上,另外一部分固定在负极材料的传输部分S上,准确的来说,其中一部分是通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126与正极材料储存室101、负极材料储存室102相连接的部分,固定在放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104上的正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135部分上设置有开关结构,另外一部分是通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126与正负极材料的传输部分S相连接的部分,固定在正负极材料的传输部分S上的放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126部分也设置有开关结构,这两部分的开关结构的开启和关闭是相互独立的,但都是在正负极材料的传输部分S中的正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的控制和作用下运行,所述的控制是指放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126的开启和关闭,是由正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127提供指令指挥的、也就是说固定在放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104上的放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126部分上的开关结构、和固定在负极材料的传输部分S上放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126部分的开关结构都是在正负极材料的传输部分S中的正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的控制下开启和关闭,所属的作用是指固定在放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104上的放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126部分上的开关结构、和固定在正负极材料的传输部分S上的放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126部分的开关结构的开启和关闭这个动作的进行和完成所需要的动力和能量来自于正负极材料的传输部分S中的正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127、。
固定在放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104上的放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126部分与固定在正负极材料的传输部分S上放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126部分之间设置有连接装置,这个连接装置也是组成放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126的一部分,固定在放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104上的放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126部分与固定在正负极材料的传输部分S上的放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126部分之间的连接装置将这两部分连接起来,这种连接结构可以是机械式的螺丝螺帽结构,也可以是通过挤压连接的卡扣结构,也可以是其他的可以将这两部分进行连接的结构,这种连接结构的连接和分离可以通过手动的方式完成,也可以通过其他机械设备以自动的或手动的方式连接和分离。
这样对于上述的放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104可以是可分离更换的结构中,当需要分离更换放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104时,其中需要的意思是当电池在运行的过程中,将正负极材料放电后储存部分H中的一组或多组放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中装满了的放电后正负极材料或者没有足够的空间(容量)继续回收储存放电后正负极材料时,还要继续或不间断地为负载提供电力,这时的需求就需要。由于放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中装满了放电后正负极材料后或者没有足够的空间(容量)继续回收储存放电后负极材料时,放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104上的放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126是处于关闭状态的,这时固定在正负极材料的传输部分S上的放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126部分也是处于关闭状态的。这时就可以根据需要将装满有放电后正负极材料的或者没有足够的空间(容量)继续回收储存放电后正负极材料的放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104与正负极材料的传输部分S分离开,分离是通过手动的方式完成,也可以通过其他机械设备以自动的或手动的方式分离。
将装满有放电后正负极材料的或者没有足够的空间(容量)继续回收储存放电后正负极材料的放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104与正负极材料的传输部分S分离开后,然后将空置(没有放电后正负极材料)的放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104上的放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126通过手动的方式或其他机械设备以自动的或手动的方式与正负极材料的传输部分S连接。从而完成装满有放电后正负极材料的或者没有足够的空间(容量)继续回收储存放电后正负极材料的放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104与空置(没有放电后正负极材料)的放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104的更换。
另外需要注意的是放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上设置有密闭装置,保证在更换放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104时和更换后,以及在更换完成后、没有其他的物资(空气、水、其他杂质等)进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104和正负极材料的传输部分S中。
需要注意的是,放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104的更换与正极材料储存室101、负极材料储存室102的更换是同步进行的。我们一般将放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104、正极材料储存室101、负极材料储存室102的更换称为电池的充电。同样的向正极材料储存室101、负极材料储存室102添加(注入)正负极材料,将放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104放电后正负极材料排出(抽出),也称为电池的充电。
第三部分:正负极材料的传输部分S
由正极材料储存室出料口134、正极材料供给控制装置105、正极材料供给装置107、正极材料放电室进料口150、正极材料放电室出料口125、正极材料回收装置124、正极材料回收控制装置129、放电后正极材料储存室进料口128、负极材料储存室出料口135、负极材料供给控制装置106、负极材料供给装置108、负极材料放电室进料口140、负极材料放电室出料口121、负极材料回收装置120、负极材料回收控制装置127、放电后负极材料储存室进料口126、供给部分S1(正极材料储存室出料口134、正极材料供给控制装置105、正极材料供给装置107、正极材料放电室进料口150、正极材料放电室出料口125、正极材料回收装置124、正极材料回收控制装置129、放电后正极材料储存室进料口128),回收部分S2(负极材料储存室出料口135、负极材料供给控制装置106、负极材料供给装置108、负极材料放电室进料口140、负极材料放电室出料口121、负极材料回收装置120、负极材料回收控制装置127、放电后负极材料储存室进料口126)等构成;所述的“等”,是指除了在这里标明的结构外的一些起支撑、固定、稳定、连接、保护等作用的一些常规、常见技术的装置,如连接用的螺丝、铆钉,支撑用的架子,防止腐蚀的油漆等在这里不做重点的说明。
正极材料储存室出料口134是一种连接装置,将正极材料供给装置107与正极材料储存室101连接起来的装置。同时也是一种开关装置,在正极材料供给控制装置105的控制和作用下开启或者关闭,正极材料储存室101中的正极材料正是通过开启的正极材料储存室出料口134并且在正负极材料的传输部分S的传输作用下进放电部分F中。
正极材料供给控制装置105是一种控制及动力装置,通过控制正极材料储存室出料口134上开关的开启关闭、正极材料供给装置107的运行,以及为正极材料储存室出料口134上开关的开启关闭、正极材料供给装置107的运行提供动力,从而使正极材料储存室101中的正极材料被运送至放电部分F中,参与放电反应的装置。
正极材料供给装置107是一种传输装置,在正极材料供给控制装置105的控制下,并由正极材料供给控制装置105提供运行的动力,将正极材料储存室101中的正极材料被运送至放电部分F中,参与放电反应的装置。
正极材料放电室进料口150是一种连接装置,将正极材料供给装置107与放电部分F的正极材料进入部分连接起来,使正极材料供给装置107中运送的正极材料进入到放电部分F中的装置。
正极材料放电室出料口125是一种连接装置,将正极材料回收装置124与放电部分F的放电后正极材料排出部分连接起来,使放电部分F中排出的放电后正极材料进入到正极材料回收装置124中,通过正极材料回收装置124的传输作用运送至放电后正极材料储存室103中回收储存起来的装置。
正极材料回收装置124是一种传输装置,在正极材料回收控制装置129的控制下,并由正正极材料回收控制装置129提供运行的动力,将放电部分F中排出的放电后正极材料通过正极材料回收装置124的传输作用运送至放电后正极材料储存室103中回收储存起来的装置。
正极材料回收控制装置129是一种控制及动力装置,通过控制放电后正极材料储存室进料口128上开关的开启关闭、正极材料回收装置124的运行,以及为放电后正极材料储存室进料口128上开关的开启关闭、正极材料回收装置124的运行提供动力,从而使放电部分F中排出的放电后正极材料通过正极材料回收装置124的传输作用运送至放电后正极材料储存室103中回收储存起来的装置。
放电后正极材料储存室进料口128是一种连接装置,将正极材料回收装置124与放电后正极材料储存室103连接起来的装置。同时也是一种开关装置,在正极材料回收控制装置129的控制和作用下开启或者关闭,放电部分F中排出并通过正负极材料的传输部分S运送的放电完成后正极材料正是通过开启的放电后正极材料储存室进料口128进入到放电后正极材料储存室103中的。
负极材料储存室出料口135是一种连接装置,将负极材料供给装置108与负极材料储存室102连接起来的装置。同时也是一种开关装置,在负极材料供给控制装置106的控制和作用下开启或者关闭,负极材料储存室102中的负极材料正是通过开启的负极材料储存室出料口135并且在正负极材料的传输部分S的传输作用下进放电部分F中。
负极材料供给控制装置106是一种控制及动力装置,通过控制负极材料储存室出料口135上开关的开启关闭、负极材料供给装置108的运行,以及为负极材料储存室出料口135上开关的开启关闭、负极材料供给装置108的运行提供动力,从而使负极材料储存室102中的负极材料被运送至放电部分F中,参与放电反应的装置。
负极材料供给装置108是一种传输装置,在负极材料供给控制装置106的控制下,并由负极材料供给控制装置106提供运行的动力,使负极材料储存室102中的负极材料被运送至放电部分F中,参与放电反应的装置。
负极材料放电室进料口140是一种连接装置,将负极材料供给装置108与放电部分F的负极材料进入部分连接起来,使负极材料供给装置108中运送的负极材料进入到放电部分F中参与放电反应的装置。
负极材料放电室出料口121是一种连接装置,将负极材料回收装置120与放电部分F的放电后负极材料排出部分连接起来,使放电部分F中排出的放电后负极材料进入到负极材料回收装置120中,通过负极材料回收装置120的传输作用运送至放电后负极材料储存室104中回收储存起来的装置。
负极材料回收装置120是一种传输装置,在负极材料回收控制装置127的控制下,并由负极材料回收控制装置127提供运行的动力,将放电部分F中排出的放电后负极材料通过负极材料回收装置120的传输作用运送至放电后负极材料储存室104中回收储存起来的装置。
负极材料回收控制装置127是一种控制及动力装置,通过控制放电后负极材料储存室进料口126上开关的开启关闭、负极材料回收装置120的运行,以及为放电后负极材料储存室进料口126上开关的开启关闭、负极材料回收装置120的运行提供动力,从而使放电部分F中排出的放电后负极材料通过负极材料回收装置120的传输作用运送至放电后负极材料储存室104中回收储存起来的装置。
放电后负极材料储存室进料口126是一种连接装置,将负极材料回收装置120与放电后负极材料储存室104连接起来的装置。同时也是一种开关装置,在负极材料回收控制装置127的控制和作用下开启或者关闭,放电部分F中排出并通过正负极材料的传输部分S运送的放电完成后负极材料正是通过开启的负极材料回收控制装置127进入到放电后负极材料储存室104中的。
其中正负极材料的传输部分S分为两部分:一部分为供给部分S1,一部分为回收部分S2;
供给部分S1由正极材料储存室出料口134、正极材料供给控制装置105、正极材料供给装置107、正极材料放电室进料口150、负极材料储存室出料口135、负极材料供给控制装置106、负极材料供给装置108、负极材料放电室进料口140构成。
供给部分S1是将储存在正负极材料放电前储存部分Q中的正负极材料通过传输作用运送至放电部分F中参与电池的放电反应的装置。
回收部分S2由正极材料放电室出料口125、正极材料回收装置124、正极材料回收控制装置129、放电后正极材料储存室进料口128、负极材料放电室出料口121、负极材料回收装置120、负极材料回收控制装置127、放电后负极材料储存室进料口126构成。
供给部分S2是将放电部分F中排出的放电后正负极材料通过传输运送至正负极材料放电后储存部分H进行回收储存的装置。
其中正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135作为正负极材料放电前储存部分Q和正负极材料的传输部分S所共有的装置,在关于正负极材料放电前储存部分Q在前文中已做了消息的介绍,在这儿不作进一步的描述。
正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106是一种控制及动力装置:
这种控制及动力装置,一方面控制和作用正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135,使正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关装置打开或关闭。
其中作用的意思是为正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关装置提供开启和关闭所需的动力,这种动力可以是电能、机械能、磁能等,这个要根据正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上开关装置的结构特点来决定:
如正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关装置为电力驱动的开关时,则正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106为正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关装置提供的是电能,
如正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关装置为机械力驱动的开关时,则正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106为正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关装置提供的是机械力,
如正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关装置为磁力驱动的开关时,则正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106为正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关装置提供的是电能或磁力(电能的意思是电可以比较直接的转换为磁力)。
另一方面控制和作用于正极材料供给装置107、负极材料供给装置108,使正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置运行或停止,也就是正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置运行或停止所需要的动力来自于正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106。对于正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置是一种具有传输功能的装置,根据正负极材料状态的不同,其结构有所不同,因此根据正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置结构的不同,正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的动力提供装置也有所不同,因此就有
当正负极材料为液态或半固态时,正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置是一种管壁光滑,粘滞系数较低的管道,而正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的动力提供装置则为一种泵,如蠕动泵、微流泵等,这时泵的进液端与正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135相连接,出液端与正极材料供给装置107、负极材料供给装置108相连接,在电池运行的过程中,正极材料储存室101、负极材料储存室102中正负极材料在泵的抽动下通过正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135进入到泵的进液端中,在泵的作用下,以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)从出液端排出进入到正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中,在泵的连续作用下,进入到正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的正负极材料以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)流动到正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140处,然后再在放电部分F的作用下进入到放电部分F中参与放电反应。
注意在电池运行的过程中正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关装置是打开的,具体的怎样打开,什么时候打开见前文中详细介绍,
当正负极材料为固态粉状时正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置是一种固态粉状物传输装置,可以是绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置、或者气动传输装置等,而正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的动力提供装置则为能通过传动装置带动固态粉状物传输装置运转的动力装置,如电动机、气体压缩机等。
所述的“传动装置”为皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、或者传动轴传动装置、电力传动装置等。
对于正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的固态粉状物传输装置为绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置时,正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的动力提供装置则为一种电动机,电动机在正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的控制下,并且将放电部分F中的电力管理系统132提供的电力供给电动机,通过电动机使电能转换为机械能,(对于电力管理系统132与正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106之间的关系,见下文)
同时电动机与绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置之间设置有传动装置,这些传动装置可以是皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、或者传动轴传动装置等装置。通过这些传动装置将电动机转换的机械能传送给绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置。使绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、螺旋输送装置运行,如绞龙(可弯曲螺旋输送装置)中的弹簧螺旋、或者螺旋输送装置中的螺旋在电动机的带动下以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)旋转,旋转的弹簧螺旋叶片、或者螺旋叶片将正负极材料向放电部分F的方向推移,在电动机连续的机械力的作用下,正负极材料被绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置中的旋转的弹簧螺旋叶片、或者旋转的螺旋叶片源源不断推移到正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140处,然后再在放电部分F的作用下进入到放电部分F中参与放电反应。
对于正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的固态粉状物传输装置为气动传输装置时,正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的动力提供装置则为一种气体压缩机,这时气体压缩机的进气端端与正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135相连接,出气端与正极材料供给装置107、负极材料供给装置108相连接,在电池运行的过程中,正极材料储存室101、负极材料储存室102中正负极材料在气体压缩机的抽动下通过正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135进入到气体压缩机的进气端中,在气体压缩机的作用下,以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)从出气端排出进入到正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中,在气体压缩机的连续作用下,进入到正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的正负极材料以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)流动到正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140处,然后再在放电部分F的作用下进入到放电部分F中参与放电反应。
对于“固态粉状”需要指出的是,粉的颗粒直径可以是纳米级的(0.1nm-1000nm)、也可以是微米级的(1μm-1000μm)、也可以是毫米级(1mm-1000mm)的。
对于文中所述的电动机、气体压缩机、皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、或者传动轴传动装置、绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、螺旋输送装置、气动传输装置时其具体的运行原理及设计见《中华人民共和国国家标准》,或者其他国家的国家标准标准、或者世界标准。
正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106设置于正负极材料放电前储存部分Q和正负极材料的传输部分S之间,正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106与放电部分F的电力管理系统132之间通过电力传输线路(如导线)、控制线路相连接,为正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的控制功能和动力(作用)功能的提供电力。同时在负载与电池接通并为负载提供电力时,电力管理系统132会根据电池设置向正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106提供电力,同时也为正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106提供相应的信号,相应的信号是指电池与负载接通了,或者电池与负载断开了,或者负载所需要的电力减少了,或者负载所需要的电力增加了,这时相应的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106会根据电力管理系统132提供的信号作出相应的反应,作出相应的反应是指:
信号为电池与负载接通了时,这时正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106就要控制正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135,并为正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135提供动力(需要注意的是,这时候电力管理系统132已经为正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106提供了电力),使正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关装置打开,同样的,在这同一时间(信号为电池与负载接通了时),正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106就要控制正极材料供给装置107、负极材料供给装置108、并为正极材料供给装置107、负极材料供给装置108提供动力(需要注意的是,这时候电力管理系统132已经为正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106提供了电力),使正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置运转,将正极材料储存室101、负极材料储存室102中的正负极材料通过开关装置已经开启的正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135,在正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置的传输作用下,正负极材料被运送至放电部分F中参与放电反应,
信号为电池与负载断开了时,这时正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106就要控制正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135,并为正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135提供动力,使正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关装置关闭,同样的,在这同一时间(信号为电池与负载接通了时),正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106就要控制正极材料供给装置107、负极材料供给装置108、不在为正极材料供给装置107、负极材料供给装置108继续提供动力,使正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置停止运转,正极材料储存室101、负极材料储存室102中的正负极材料停止向放电部分F中传输。
信号为负载所需要的电力减少了时,这时正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106就要控制正极材料供给装置107、负极材料供给装置108、使正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置运转速度减慢,使向放电部分F中传输的正负极材料的量减少。这样放电部分F产生的电力也相应地会减少,从而满足负载对电力需求减少的要求。同时要注意的是在正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106控制正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置运转速度减慢的同时,由于“负载所需要的电力减少了”的这个信号的控制,放电过程的动力部分Y的运转速度也会减慢,在放电过程的动力部分Y的作用下,使放电部分F的运转速度减慢,同时放电部分F中的正负极材料在放电部分F的作用下,正负极材料的运动速度也相应的减慢,同样的回收部分S2中的传输装置的运转速度也减慢,通过各部分个结构的配合从而达到电池电力输出的减少,已达到负载对电力需求减少的要求。
对于“负载所需要的电力减少了”的这个信号的处理,还可以是,在正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的控制下,正极材料储存室出料口134负极材料储存室出料口135上的开关装置关闭一部分,也就是关一部分留一部分,通过开关的作用使正负极材料通过的正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135的横截面积减小,使从正极材料储存室出料口134负极材料储存室出料口135通过的正负极材料的量减少,同时放电过程的动力部分Y的运转速度也会减慢,在放电过程的动力部分Y的作用下,使放电部分F的运转速度减慢,同时放电部分F中的正负极材料在放电部分F的作用下,正负极材料的运动速度也相应的减慢,通过各部分个结构的配合从而达到电池电力输出的减少,已达到负载对电力需求减少的要求。
信号为负载所需要的电力增加了,这时正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106就要控制正极材料供给装置107、负极材料供给装置108、使正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置运转速度加快,使向放电部分F中传输的正负极材料的量增加。这样放电部分F产生的电力也相应地会增加,从而满足负载对电力需求增加的要求。同时要注意的是在正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106控制正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置运转速度增加的同时,由于“负载所需要的电力增加了”的这个信号的控制,放电过程的动力部分Y的运转速度也会加快,在放电过程的动力部分Y的作用下,使放电部分F的运转速度加快,同时放电部分F中的正负极材料在放电部分F的作用下,正负极材料的运动速度也相应的加快,同样的回收部分S2中的传输装置的运转速度也加快,通过各部分个结构的配合从而达到电池电力输出的增加,已达到负载对电力需求增加的要求。
对于“负载所需要的电力增加了”的这个信号的处理,还可以是,在正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的控制下,正极材料储存室出料口134负极材料储存室出料口135上的开关装置多开启一部分,也就是使通过开关的作用使正负极材料通过的正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135的横截面积增大,使从正极材料储存室出料口134负极材料储存室出料口135通过的正负极材料的量增加,同时放电过程的动力部分Y的运转速度也会加快,在放电过程的动力部分Y的作用下,使放电部分F的运转速度加快,同时放电部分F中的正负极材料在放电部分F的作用下,正负极材料的运动速度也相应的加快,通过各部分个结构的配合从而达到电池电力输出的增加,已达到负载对电力需求增加的要求。
这里“负载与电池接通”中的“接通”的意思是:放电部分F的电力管理系统132与负载直接或间接相连接,将放电部分F产生的电力传输给负载,这里“直接或间接”的意思是:直接是指电池与负载之间没有电流电压整理转化装置、电流转换装置等其他装置,电流电压整理转化的意思是指负载有时所需要电力的电流、电压的之比较的高,因此需要将电池进行并联、串联然后达到所需的电流电压值,如通过并联可以保证电压不变的情况下提高电流值(原理参见电池并联原理),同样的通过串联可以保证电流不变的情况下提高电压值(原理参见电池串联原理),还有就是有些负载所需要的电力是交流电而不是直流电,而电池产的电力都是直流电,因此还需要通过转换装置将直流电转换为交流电,间接是指电池与负载之间有电流电压整理转化装置、电流转换装置等其他装置,
对于正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106在本发明创新的电池中主要的作用是:根据负载对电量需求的不同调控正负极材料进正负极材料的传输部分S中的速度、量等,同时在负载在停机的情况下,可以停止正负极材料进入正负极材料的传输部分S中的操作。因此通过正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的调控,第一可以保证稳定准确精心的对负载供电,第二可以保证正负极材料充分的放电,最大限度的减少正负极材料的浪费,第三可以将电池的内阻大范围的降低。
正极材料供给装置107、负极材料供给装置108一种传输装置,在正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的控制下,并为正极材料供给装置107、负极材料供给装置108提供运行的动力,使正极材料储存室101、负极材料储存室102中的正负极材料被运送至放电部分F中,参与放电反应的装置。
正极材料供给装置107、负极材料供给装置108一端与正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135相连接,另一端与正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140相连接,是一种管道式的,封闭式的传输装置,管道的横截面是圆形的、或者椭圆形、矩形、圆角矩形、多边形、不规则形等形状,管道的长度根据正负极材料放电前储存部分Q与放电部分F在实际应用中的实际距离来决定,管道的长度的数值为大于0毫米的正数。管道的厚度根据材料的性质和使用情况设置为大于0毫米的正数。管道根据应用可以设置为直线型、或者弯曲型、或者其他型。“密闭式”是指管道在正常的情况下与外界不连通,即外界的空气、水、灰尘、等其他物质不会进入到管道中,同样的管道中的正负极材料也不会进入到外界中,如空气,水,土壤等中。
由于正极材料供给装置107、负极材料供给装置108与正负极材料是直接接触的,因此正极材料供给装置107、负极材料供给装置108的材料应选择与正负极材料不发生化学反应或物理反应的材料,或者不影响正负极材料性质、放电反应等,同时也要注意材料的使用寿命、抗碰撞、抗摔打等。其材料可以选择,如如:铝塑材料、塑料、ABS(苯乙烯-丁二烯-丙烯氰共聚物)、ABS+PC(苯乙烯-丁二烯-丙烯氰共聚物+聚碳酸酯)、PVC(聚氯乙烯)、铝、玻璃纤维、塑胶、铝合金、铁合金、铁、铜、钢、碳纤维材料、碳纤维纺织材料等金属材料或者非金属材料。
正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中设置有具有传输作用的传输装置,
根据电池所使用的正负极材料状态的不同,其传输装置的结构也有所不同,相应的,正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的动力提供装置也有所不同,因此就有:
当正负极材料为液态或半固态时,正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置是一种管壁光滑,粘滞系数较低的管道,而正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的动力提供装置则为一种泵,如蠕动泵、微流泵、这时泵的进液端与正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135相连接,出液端与正极材料供给装置107、负极材料供给装置108相连接,在电池运行的过程中,正极材料储存室101、负极材料储存室102中正负极材料在泵的抽动下通过正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135进入到泵的进液端中,在泵的作用下,以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)从出液端排出进入到正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中,在泵的连续作用下,进入到正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的正负极材料以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)流动到正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140处,然后再在放电部分F的作用下进入到放电部分F中参与放电反应。
注意在电池运行的过程中正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关装置是打开的,具体的怎样打开,什么时候打开见前文中详细介绍,
当正负极材料为固态粉状时正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置是一种固态粉状物传输装置,可以是绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置、或者气动传输装置等,而正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的动力提供装置则为能通过传动装置带动固态粉状物传输装置运转的动力装置,如电动机、气体压缩机等。
所述的“传动装置”为皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、或者传动轴传动装置等。
对于正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的固态粉状物传输装置为绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置时,正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的动力提供装置则为一种电动机,电动机在正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的控制下,并且将放电部分F中的电力管理系统132提供的电力供给电动机,通过电动机使电能转换为机械能,
同时电动机与绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置之间设置有传动装置,这些传动装置可以是皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、或者传动轴传动装置等装置。通过这些传动装置将电动机转换的机械能传送给绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置。使绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、螺旋输送装置运行,如绞龙(可弯曲螺旋输送装置)中的弹簧螺旋、或者螺旋输送装置中的螺旋在电动机的带动下以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)旋转,旋转的弹簧螺旋叶片、或者螺旋叶片将正负极材料向放电部分F的方向推移,在电动机连续的机械力的作用下,正负极材料被绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置中的旋转的弹簧螺旋叶片、或者旋转的螺旋叶片源源不断推移到正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140处,然后再在放电部分F的作用下进入到放电部分F中参与放电反应。
对于正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的固态粉状物传输装置为气动传输装置时,正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的动力提供装置则为一种气体压缩机,这时气体压缩机的进气端端与正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135相连接,出气端与正极材料供给装置107、负极材料供给装置108相连接,在电池运行的过程中,正极材料储存室101、负极材料储存室102中正负极材料在气体压缩机的抽动下通过正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135进入到气体压缩机的进气端中,在气体压缩机的作用下,以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)从出气端排出进入到正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中,在气体压缩机的连续作用下,进入到正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的正负极材料以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)流动到正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140处,然后再在放电部分F的作用下进入到放电部分F中参与放电反应。
对于“固态粉状”需要指出的是,粉的颗粒直径可以是纳米级的(0.1nm-1000nm)、也可以是微米级的(1μm-1000μm)、也可以是毫米级(1mm-1000mm)的。
对于文中所述的电动机、气体压缩机、皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、或者传动轴传动装置、绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、螺旋输送装置、气动传输装置时其具体的运行原理及设计见《中华人民共和国国家标准》,或者其他国家的国家标准标准、或者世界标准。
对于正极材料供给装置107、负极材料供给装置108是在正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的控制下运行的,即正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106通过控制泵的运转速度、电动机的电量供应、气体压缩机的压力等来实现正负极材料在正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的运行速度,从而使正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中单位时间传输到放电部分F中的正负极材料的量发生相应的增加或减少,这种增加或减少的本质是由负载对电力的需求来决定的:这种增加或减少具体控制和运行过程在前文中也做了详细的介绍。
对于正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140是一种连接装置,将正极材料供给装置107、负极材料供给装置108与放电部分F的正负极材料进入部分连接起来,使正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中运送的正负极材料进入到放电部分F中参与放电反应的装置。在本发明创新的电池中,正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140作为一种连接装置,其连接方式是用螺丝将正极材料供给装置107、负极材料供给装置108与放电部分F固定连接起来,或者用强力胶将正极材料供给装置107、负极材料供给装置108与放电部分F粘结起来,或者用电焊将正极材料供给装置107、负极材料供给装置108与放电部分F焊接在一起,或者其他的各种连接方式。在正极材料供给装置107、负极材料供给装置108与放电部分F连接处设置有密闭密封装置,如密封垫圈,密封胶,无缝焊接等。
其中放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126作为正负极材料放电后储存部分H和正负极材料的传输部分S所共有的装置,在关于正负极材料放电后储存部分H在前文中已做了消息的介绍,在这儿不作进一步的描述。
正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127是一种控制及动力装置:
这种控制及动力装置,
一方面控制和作用放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126,使放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置打开或关闭。
其中“作用”的意思是为放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置提供开启和关闭所需的动力,这种动力可以是电能、机械能、磁能等,这个要根据放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上开关装置的结构特点来决定:
如放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置为电力驱动的开关时,则正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127为放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置提供的是电能,
如放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置为机械力驱动的开关时,则正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127为放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置提供的是机械力,
如放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置为磁力驱动的开关时,则正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127为放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置提供的是电能或磁力(电能的意思是电可以比较直接的转换为磁力)。
另一方面控制和作用于正极材料回收装置124、负极材料回收装置120,使正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置运行或停止,也就是正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置运行或停止所需要的动力来自于正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127。对于正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置是一种具有传输功能的装置,根据放电后正负极材料状态的不同,其结构有所不同。
因此根据正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置结构的不同,正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的动力提供装置也有所不同,因此就有:
当放电后正负极材料为液态或半固态时,正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置是一种管壁光滑,粘滞系数较低的管道,而正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的动力提供装置则为一种泵,如蠕动泵、微流泵、这时泵的进液端与正极材料回收装置124、负极材料回收装置120相连接,出液端与放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126相连接,在电池运行的过程中,放电部分F中排出的放电后正负极材料在泵的抽动下通过正极材料回收装置124、负极材料回收装置120进入到泵的进液端中,在泵的作用下,以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)从出液端排出通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存起来,在泵的连续作用下,放电部分F中排出的放电后正负极材料被源源不断的抽入到正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中,并以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)源源不断的流动到泵的进液端,在泵的作用下,以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)从泵的出液端排出,通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126源源不断的进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存起来。
注意在电池运行的过程中放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置是打开的,具体的怎样打开,什么时候打开见前文中详细介绍,
当放电后正负极材料为固态粉状时正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置是一种固态粉状物传输装置,可以是绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置、或者气动传输装置等,而正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的动力提供装置则为能通过传动装置带动固态粉状物传输装置运转的动力装置,如电动机、气体压缩机等。
所述的“传动装置”为皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、或者传动轴传动装置、电力传动装置等。
对于正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的固态粉状物传输装置为绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置时,正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的动力提供装置则为一种电动装置(电动机),电动装置(电动机)在正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的控制下,并且将放电部分F中的电力管理系统132提供的电力供给电动机,通过电动机使电能转换为机械能,
同时电动机与绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置之间设置有传动装置,这些传动装置可以是皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、或者传动轴传动装置、电力传动装置等装置。通过这些传动装置将电动机转换的机械能传送给绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置。使绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、螺旋输送装置运行,如绞龙(可弯曲螺旋输送装置)中的弹簧螺旋、或者螺旋输送装置中的螺旋在电动机的带动下以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)旋转,旋转的弹簧螺旋叶片、或者螺旋叶片将放电后正负极材料向正负极材料放电后储存部分H的方向推移,在电动机连续的机械力的作用下,放电后正负极材料被绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置中的旋转的弹簧螺旋叶片、或者旋转的螺旋叶片源源不断的向正负极材料放电后储存部分H的方向推移,通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126进入到正负极材料放电后储存部分H中回收储存。
对于正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的固态粉状物传输装置为气动传输装置时,正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的动力提供装置则为一种气体压缩机,这时气体压缩机的进气端端与正极材料回收装置124、放电后负极材料储存室进料口126相连接,出气端与放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126相连接,在电池运行的过程中,放电部分F中排出的放电后正负极材料在气体压缩机的抽动下通过正极材料回收装置124、负极材料回收装置120进入到气体压缩机的进气端中,在气体压缩机的作用下,以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)从出气端排出,通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存起来,在气体压缩机的连续作用下,放电部分F中排出的放电后正负极材料被源源不断的抽入到正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中,并以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)源源不断的流动到气体压缩机的进气端,在气体压缩机的作用下,以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)从气体压缩机的出气端排出,通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126源源不断的进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存起来。
对于“固态粉状”需要指出的是,粉的颗粒直径可以是纳米级的(0.1nm-1000nm)、也可以是微米级的(1μm-1000μm)、也可以是毫米级(1mm-1000mm)的。
对于文中所述的电动机、气体压缩机、皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、或者传动轴传动装置、绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、螺旋输送装置、气动传输装置时其具体的运行原理及设计见《中华人民共和国国家标准》,或者其他国家的国家标准标准、或者世界标准。
正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127设置于正负极材料放电后储存部分H和正负极材料的传输部分S之间,正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127与放电部分F的电力管理系统132通过电力传输线路(如导线)、控制线路相连接,为正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的控制功能、动力(作用)功能提供电力。同时在负载与电池接通并为负载提供电力时,电力管理系统132会根据电池设置向正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127提供电力,同时也为正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127提供相应的信号,相应的信号是指电池与负载接通了,或者电池与负载断开了,或者负载所需要的电力减少了,或者负载所需要的电力增加了,这时相应的正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127会根据电力管理系统132提供的信号作出相应的反应,作出相应的反应是指:
信号为电池与负载接通了时,这时正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127就要控制放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126,并为放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126提供动力(需要注意的是,这时候电力管理系统132已经为正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127提供了电力),使正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127上的开关装置打开,同样的,在这同一时间(信号为电池与负载接通了时),放电后正极材料储存室进料口128、负极材料回收控制装置127就要控制正极材料回收装置124、负极材料回收装置120、并为正极材料回收装置124、负极材料回收装置120提供动力(需要注意的是,这时候电力管理系统132已经为正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127提供了电力),使正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置运转,将放电部分F排出的放电后正负极材料在正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置的传输作用下通过开关装置已经开启的放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126,放电后正负极材料被运送至正负极材料放电后储存部分H回收存储。
信号为电池与负载断开了时,这时正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127就要控制放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126,并为放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126提供动力,使放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置关闭,同样的,在这同一时间(信号为电池与负载接通了时),正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127就要控制正极材料回收装置124、负极材料回收装置120、不再为正极材料回收装置124、负极材料回收装置120继续提供动力,使正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置停止运转,放电后正负极材料停止向正负极材料放电后储存部分H中传输。
信号为负载所需要的电力减少了时,这时正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127就要正极材料回收装置124、负极材料回收装置120、使正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置运转速度减慢,用于配合放电部分F中排出的放电后正负极材料的量的减少。这样放电部分F产生的电力也相应地会减少,满足了负载对电力需求减少的要求。同时要注意的是在正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127控制正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置运转速度减慢的同时,由于“负载所需要的电力减少了”的这个信号的控制,放电过程的动力部分Y的运转速度也会减慢,在放电过程的动力部分Y的作用下,使放电部分F的运转速度减慢,同时放电部分F中的正负极材料在放电部分F的作用下,正负极材料的运动速度也相应的减慢,同样的回收部分S2中的传输装置的运转速度也减慢,通过各部分个结构的配合从而达到电池电力输出的减少,已达到负载对电力需求减少的要求。
信号为负载所需要的电力增加了,这时正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127就要控制正极材料回收装置124、负极材料回收装置120、使正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置运转速度加快,同时放电部分F中排出的放电后正负极材料也同样增加,通过正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置运转速度加快,用以配合放电部分F中排出的放电后正负极材料的回收。这样放电部分F产生的电力也相应地会增加,从而满足负载对电力需求增加的要求。同时要注意的是在正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127控制正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置运转速度增加的同时,由于“负载所需要的电力增加了”的这个信号的控制,放电过程的动力部分Y的运转速度也会加快,在放电过程的动力部分Y的作用下,使放电部分F的运转速度加快,同时放电部分F中的正负极材料在放电部分F的作用下,正负极材料的运动速度也相应的加快,同样的回收部分S2中的传输装置的运转速度也加快,通过各部分个结构的配合从而达到电池电力输出的增加,已达到负载对电力需求增加的要求。
这里“负载与电池接通”中的“接通”的意思是:放电部分F的电力管理系统132与负载直接或间接相连接,将放电部分F产生的电力传输给负载,这里“直接或间接”的意思是:直接是指电池与负载之间没有电流电压整理转化装置、电流转换装置等其他装置,电流电压整理转化的意思是指负载有时所需要电力的电流、电压的之比较的高,因此需要将电池进行并联、串联然后达到所需的电流电压值,如通过并联可以保证电压不变的情况下提高电流值(原理参见电池并联原理),同样的通过串联可以保证电流不变的情况下提高电压值(原理参见电池串联原理),还有就是有些负载所需要的电力是交流电而不是直流电,而电池产的电力都是直流电,因此还需要通过转换装置将直流电转换为交流电,间接是指电池与负载之间有电流电压整理转化装置、电流转换装置等其他装置,
对于正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127在本发明创新的电池中主要的作用是:根据负载对电量需求的不同调控正负极材料进正负极材料的传输部分S中的速度、量等。因此通过正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的调控,第一可以保证放电过程顺利进行,稳定准确精心的对负载供电,第二可以保证正负极材料充分的放电,最大限度的减少正负极材料的浪费,第三可以将电池的内阻大范围的降低。
正极正极材料回收装置124、负极材料回收装置120是一种传输装置,在正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的控制下,并为正极材料回收装置124、负极材料回收装置120提供运行的动力,使放电部分F中排出的放电后正负极材料被运送至正负极材料放电后储存部分H中回收储存。
正极材料回收装置124、放电后负极材料储存室进料口126一端与正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127相连接,另一端与正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121相连接,是一种管道式的,封闭式的传输装置,管道的横截面是圆形的、或者椭圆形、矩形、圆角矩形、多边形、不规则形等形状,管道的长度根据正负极材料放电后储存部分H与放电部分F在实际应用中的实际距离来决定,管道的长度的数值为大于0毫米的正数。管道的厚度根据材料的性质和使用情况设置为大于0毫米的正数。管道根据应用可以设置为直线型、或者弯曲型、或者其他型“密闭式”是指管道在正常的情况下与外界不连通,即外界的空气、水、灰尘、等其他物质不会进入到管道中,同样的管道中的正负极材料也不会进入到外界中,如空气,水,土壤等中。
由于正极材料回收装置124、负极材料回收装置120与放电后正负极材料是直接接触的,因此正极材料回收装置124、负极材料回收装置120的材料应选择与正负极材料不发生化学反应或物理反应的材料,或者不影响正负极材料性质、充电反应等,同时也要注意材料的使用寿命、抗碰撞、抗摔打等。其材料可以选择,如:铝塑材料、塑料、ABS(苯乙烯-丁二烯-丙烯氰共聚物)、ABS+PC(苯乙烯-丁二烯-丙烯氰共聚物+聚碳酸酯)、PVC(聚氯乙烯)、铝、玻璃纤维、塑胶、铝合金、铁合金、铁、铜、钢、碳纤维材料、碳纤维纺织材料等金属材料或者非金属材料。
正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中设置有具有传输作用的传输装置,
根据电池所使用的正负极材料状态的不同,其传输装置的结构也有所不同,相应的,正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的动力提供装置也有所不同,因此就有:
当放电后正负极材料为液态或半固态时,正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置是一种管壁光滑,粘滞系数较低的管道,而正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的动力提供装置则为一种泵,如蠕动泵、微流泵、这时泵的进液端与正极材料回收装置124、负极材料回收装置120相连接,出液端与放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126相连接,在电池运行的过程中,放电部分F中排出的放电后正负极材料在泵的抽动下通过正极材料回收装置124、负极材料回收装置120进入到泵的进液端中,在泵的作用下,以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)从出液端排出通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存起来,在泵的连续作用下,放电部分F中排出的放电后正负极材料被源源不断的抽入到正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中,并以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)源源不断的流动到泵的进液端,在泵的作用下,以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)从泵的出液端排出,通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126源源不断的进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存起来。
注意在电池运行的过程中放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置是打开的,具体的怎样打开,什么时候打开见前文中详细介绍,
当放电后正负极材料为固态粉状时正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置是一种固态粉状物传输装置,可以是绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置、或者气动传输装置等,而正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的动力提供装置则为能通过传动装置带动固态粉状物传输装置运转的动力装置,如电动机、气体压缩机等。
所述的“传动装置”为皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、或者传动轴传动装置等。
对于正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的固态粉状物传输装置为绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置时,正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的动力提供装置则为一种电动机,电动机在正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的控制下,并且将放电部分F中的电力管理系统132提供的电力供给电动机,通过电动机使电能转换为机械能,
同时电动机与绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置之间设置有传动装置,这些传动装置可以是皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、或者传动轴传动装置等装置。通过这些传动装置将电动机转换的机械能传送给绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置。使绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、螺旋输送装置运行,如绞龙(可弯曲螺旋输送装置)中的弹簧螺旋、或者螺旋输送装置中的螺旋在电动机的带动下以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)旋转,旋转的弹簧螺旋叶片、或者螺旋叶片将放电后正负极材料向正负极材料放电后储存部分H的方向推移,在电动机连续的机械力的作用下,放电后正负极材料被绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置中的旋转的弹簧螺旋叶片、或者旋转的螺旋叶片源源不断的向正负极材料放电后储存部分H的方向推移,通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126进入到正负极材料放电后储存部分H中回收储存。
对于正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的固态粉状物传输装置为气动传输装置时,正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的动力提供装置则为一种气体压缩机,这时气体压缩机的进气端端与正极材料回收装置124、放电后负极材料储存室进料口126相连接,出气端与放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126相连接,在电池运行的过程中,放电部分F中排出的放电后正负极材料在气体压缩机的抽动下通过正极材料回收装置124、负极材料回收装置120进入到气体压缩机的进气端中,在气体压缩机的作用下,以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)从出气端排出,通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存起来,在气体压缩机的连续作用下,放电部分F中排出的放电后正负极材料被源源不断的抽入到正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中,并以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)源源不断的流动到气体压缩机的进气端,在气体压缩机的作用下,以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)从气体压缩机的出气端排出,通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126源源不断的进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存起来。
对于“固态粉状”需要指出的是,粉的颗粒直径可以是纳米级的(0.1nm-1000nm)、也可以是微米级的(1μm-1000μm)、也可以是毫米级(1mm-1000mm)的。
对于文中所述的电动机、气体压缩机、皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、或者传动轴传动装置、绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、螺旋输送装置、气动传输装置时其具体的运行原理及设计见《中华人民共和国国家标准》,或者其他国家的国家标准标准、或者世界标准。
对于正极材料回收装置124、负极材料回收装置120是在正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的控制下运行的,即正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127通过控制泵的运转速度、电动机的电量供应、气体压缩机的压力等来实现放电后正负极材料在正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的运行速度,从而使正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中单位时间传输到正负极材料放电后储存部分H中的放电后正负极材料的量发生相应的增加或减少,这种增加或减少的本质是由负载对电力的需求来决定的:这种增加或减少具体控制和运行过程在前文中也做了详细的介绍。
正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121是一种连接装置,将正极材料回收装置124、负极材料回收装置120与放电部分F的放电后正负极材料排出部分连接起来,使正极材料回收装置124。在本发明创新的电池中,正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121作为一种连接装置,其连接方式是用螺丝将正极材料回收装置124、负极材料回收装置120与放电部分F固定连接起来,或者用强力胶将正极材料回收装置124、负极材料回收装置120与放电部分F粘结起来,或者用电焊将正极材料回收装置124、负极材料回收装置120与放电部分F焊接在一起,或者其他的各种连接方式。在正极材料回收装置124、负极材料回收装置120与放电部分F连接处设置有密闭密封装置,如密封垫圈,密封胶,无缝焊接等。
第四部分:放电部分F
由放电部分的外壳110、固定轴133、正极集流体112、正极电子传导装置113、正极沟壕114、正极材料放电室115、正极材料放电室进料口150、正极材料放电室出料口125、电解质116、离子交换膜117、电解质离子交换膜的固定保护装置118、负极集流体119、负极电子传导装置122、负极沟壕100、负极材料放电室123、负极材料放电室进料口140、负极材料放电室出料口121、正负极放电室中心密封固定保护装置109、正负极放电室外围密封固定保护装置111、正极电力输送线路130、负极电力输送线路131、电力管理系统132、正极磨盘(正极集流体112、正极电子传导装置113、正极沟壕114)、负极磨盘(负极集流体119、负极电子传导装置122、负极沟壕100)、放电模块(正极磨盘、正极材料放电室进料口150、正极材料放电室115、正极材料放电室出料口125、电解质116、离子交换膜117、负极材料放电室进料口140、负极材料放电室123、负极材料放电室出料口121、负极磨盘)等构成;所述的“等”,是指除了在这里标明的结构外的一些起支撑、固定、稳定、连接、保护等作用的一些常规、常见技术的装置,如连接用的螺丝、铆钉,支撑用的架子,防止腐蚀的油漆等在这里不做重点的说明。
放电部分的外壳110是放电部分F的外壳,是一种封装保护装置,将放电部分F中的各种装置封装到放电部分的外壳110中,使这些装置在一个比较稳定的环境中运行。也是一种支撑固定装置,放电部分F中的各种装置固定在放电部分的外壳110中,另外,正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y也可以固定在放电部分的外壳110上。
固定轴133是一种固定装置,用以固定正极材料供给装置107、负极材料供给装置108、电解质116、离子交换膜117等装置,也是一种起轴的作用的装置,正极磨盘(正极集流体112、正极电子传导装置113、正极沟壕114)和负极磨盘(负极集流体119、负极电子传导装置122、负极沟壕100)的旋转就是以固定轴133为中心轴。
正极集流体112是放电部分F正极部分中的一种运动(转动、平动)的集流体装置,用于汇集电流的结构,将电池正极材料产生的电流汇集起来形成较大的电流通过正极电力输送线路130输送给电力管理系统132。同时正极集流体112与正极电子传导装置113、正极沟壕114等一起构成了正极磨盘。
正极电子传导装置113是放电部分F正极部分中的一种运动(转动、平动)的电子传到装置,在正极材料放电放应的过程中,为正极材料提供电子的装置,通过其运动作用于正极材料,使正极材料在正极材料放电室115中按照一定的轨道(如螺旋线的轨道、放射形的轨道、扩散式的轨道等)、一定的速度(大于等于0米每秒的正数)运动的装置,是一种通过带动正极材料在正极材料放电室115中运动降低了正极材料电阻的装置。同时正极电子传导装置113与正极集流体112、正极沟壕114等一起构成了正极磨盘。
正极沟壕114是设置于正极电子传导装置113上一种具有凸起和凹槽相间结构的装置,(“设置”的意思是指,正极沟壕是通过刻蚀或者压制等技术在正极电子传导装置113上刻出或者压出的凸起和凹槽结构)。是一种将凸起和凹槽结构进行有规律或无规律的排布的装置,这种有规律或无规律的排布可以引导正极材料按照一定的轨道运动。是一种与正极材料直接接触,并作用于正极材料,带动正极材料按照一定的轨道运动的装置。是一种在放电过程中,为正极材料提供电子的装置。同时正极沟壕114与正极集流体112、正极电子传导装置113等一起构成了正极磨盘。
正极材料放电室115是一种可暂时储存正极材料的空间装置,是一种正极材料可在其中运动的装置,是一种能够使正极材料处入放电状态(参与放电反应)的、或者使正极材料处入放电趋势状态的装置。正极材料从正极材料放电室进料口150中进入正极材料放电室115中,在正极材料放电室115中按照一定的轨道、一定的速度运动并参与放电反应,放完电后以放电后正极材料的形式从正极材料放电室出料口125中排出进入到回收部分S2中。
正极材料放电室进料口150是一种连接装置,将正极材料供给装置107与放电部分F的正极材料放电室115连接起来,使正极材料供给装置107中运送的正极材料进入到放电部分F的正极材料放电室115中的装置。是正极材料进入到正极材料放电室115中的大门。
正极材料放电室出料口125是一种连接装置,将正极材料回收装置124与放电部分F的正极材料放电室115连接起来,使正极材料放电室115中排出的放电后正极材料进入到正极材料回收装置124中,通过正极材料回收装置124的传输作用运送至放电后正极材料储存室103中回收储存起来的装置。是放电后正极材料从正极材料放电室115中排出的大门。
电解质116是一种在电池放电过程中,在正负极材料之间传递离子的装置,
离子交换膜117是一种可以将电池正、负极材料分隔开来,防止两极接触,同时可以选择性的通过电解质离子的装置。
电解质离子交换膜的固定保护装置118是一种用于固定电解质116,离子交换膜117的装置,使电解质116、离子交换膜117在一定的空间位置上,如处于正极材料放电室115与负极材料放电室123之间。
负极集流体119是放电部分F负极部分中的一种运动(转动、平动)的集流体装置,用于汇集电流的结构,将电池负极材料产生的电流汇集起来形成较大的电流通过负极电力输送线路131输送给电力管理系统132。负极集流体119与负极电子传导装置122、负极沟壕110等一起构成了负极磨盘。
负极电子传导装置122是放电部分F负极部分中的一种运动(转动、平动)的电子传导装置,在负极材料放电放应的过程中,将负极材料失去的电子汇集起来传递给负极集流体119,形成电流。是作用于负极材料,使负极材料在负极材料放电室123中按照一定的轨道(如螺旋线的轨道、放射形的轨道、扩散式的轨道等)、一定的速度(大于等于0米每秒的正数)运动的装置,是一种通过带动负极材料在负极材料放电室123中运动降低了负极材料电阻的装置。负极电子传导装置122与负极集流体119、负极沟壕110等一起构成了负极磨盘。
负极沟壕100是设置于负极电子传导装置122上一种具有凸起和凹槽相间结构的装置,(“设置”的意思是指,负极沟壕是通过刻蚀或者压制等技术在负极电子传导装置122上刻出或者压出的凸起和凹槽结构)。是一种将凸起和凹槽结构进行有规律或无规律的排布的装置,这种有规律或无规律的排布可以引导负极材料按照一定的轨道运动。是一种与负极材料直接接触,并作用于负极材料,带动负极材料按照一定的轨道运动的装置。是一种在放电过程中,汇集负极材料电子的装置。负极沟壕110与负极集流体119、负极电子传导装置122等一起构成了负极磨盘。
负极材料放电室123是一种可暂时储存负极材料的空间装置,是一种负极材料可在其中运动的装置,是一种能够使负极材料处入放电状态(参与放电反应)的、或者使负极材料处入放电趋势状态的装置。负极材料从负极材料放电室进料口140中进入负极材料放电室123中,在负极材料放电室123中按照一定的轨道、一定的速度运动并参与放电反应,放完电后以放电后负极材料的形式从负极材料放电室出料口121中排出进入到回收部分S2中。
负极材料放电室进料口140是一种连接装置,将负极材料供给装置108与放电部分F的负极材料放电室123连接起来,使负极材料供给装置108中运送的负极材料进入到放电部分F的负极材料放电室123中参与放电反应的装置。是放电后正极材料从正极材料放电室115中排出的大门。是负极材料进入到负极材料放电室123中的大门。
负极材料放电室出料口121是一种连接装置,将负极材料回收装置120与放电部分F的负极材料放电室123连接起来,使放电部分F的负极材料放电室123中排出的放电后负极材料进入到负极材料回收装置120中,通过负极材料回收装置120的传输作用运送至放电后负极材料储存室104中回收储存起来的装置。是放电后负极材料从负极材料放电室123中排出的大门。
正负极放电室中心密封固定保护装置109是一种密封装置,正负极材料从正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140进入到正极材料放电室115、负极材料放电室123中的过程中。正负极材料不会从正极材料供给装置107、负极材料供给装置108与正极材料放电室115、负极材料放电室123之间的连接处漏出(泄漏),这种密封装置可以是油性密封装置,或者是固态密封装置,或者是碳纤维密封装置,或者其他密封装置。也是一种轴承装置,这种轴承装置可以是机械滚珠型的轴承、或者是磁悬浮轴承,或者其他类型的轴承,在放电部分F中,正极集流体112、正极电子传导装置113、正极沟壕114,负极集流体119、负极电子传导装置122、负极沟壕100是以固定轴133为中心轴旋转(属于运动中的转动),就是以正负极放电室中心密封固定保护装置109作为轴承与固定轴133连接的。
正负极放电室外围密封固定保护装置111是一种密封装置,放电后正负极材料从正极材料放电室115、负极材料放电室123通过正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121排出的过程中。放电后正负极材料不会从正极材料回收装置124、负极材料回收装置120与正极材料放电室115、负极材料放电室123之间的连接处漏出(泄漏),这种密封装置可以是油性密封装置,或者是固态密封装置,或者是碳纤维密封装置,或者其他密封装置。
在放电部分F中,正极集流体112、正极电子传导装置113、正极沟壕114,负极集流体119、负极电子传导装置122、负极沟壕100是以固定轴133为中心轴旋转,为让其正常旋转,其边缘部分与放电部分的外壳110之间有一定的空隙,正负极放电室外围密封固定保护装置111就是用来密封这一空隙的密封装置,这种密封装置可以是油性密封装置,或者是固态密封装置,或者是碳纤维密封装置,或者其他密封装置。正负极放电室外围密封固定保护装置111也是一种轴承装置,这种轴承装置可以是机械滚珠型的轴承、或者是磁悬浮轴承,或者其他类型的轴承,在放电部分F中,正极集流体112、正极电子传导装置113,负极集流体119、负极电子传导装置122是以固定轴133为中心轴旋转,为了保持旋转的平稳,其边缘部分与正负极放电室外围密封固定保护装置111提供的轴承结构相连接。这样就可以使正极集流体112、正极电子传导装置113、正极沟壕114,负极集流体119、负极电子传导装置122、负极沟壕100是以固定轴133为中心轴旋转时保持在各自的平面上稳定的旋转了。
正极电力输送线路130是放电部分F中正极的一种具有导电能力的输电装置,正极电力输送线路130与正极集流体112相连接,将正极集流体112汇集的电流传导出来,输送给电力管理系统132。
正极电力输送线路131是放电部分F中负极的一种具有导电能力的输电装置,负极电力输送线路131与负极集流体119相连接,将负极集流体119汇集的电流传导出来,输送给电力管理系统132。
电力管理系统132是将电池产生电力输送给负载的装置,电力管理系统132通过与负载连接,将电池产生的电能传送给负载进行应用,或者多个(大于等于两个)本发明创新的电池经过电池间的串联、并联形成较高的电流(大于等于单个电池的电流),较高的电压(大于等于单个电池的电压)然后再与负载连接,为负载提供所需的动力,
电力管理系统132也是一种控制装置,电力管理系统132与正负极材料的传输部分S之间设置有电力传输线路,为正负极材料的传输部分S中的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127提供电力,作为正负极材料和放电后正负极材料在正负极材料的传输部分S中传输的动力,同时电力管理系统132与正负极材料的传输部分S之间还设置有控制线路,电力管理系统132根据负载的需求向正负极材料的传输部分S中的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127提供信号,如“电池与负载接通了”,“或者电池与负载断开了”,“或者负载所需要的电力减少了”,“或者负载所需要的电力增加了,”等信号,从而控制整个电池输出电力的功率,同样的电力管理系统132与放电过程的动力部分Y之间也设置有电力传输线路、控制线路,通过电力传输线路为放电过程的动力部分Y的运行提供电力或动力,通过控制线路为放电过程的动力部分Y提供相应的信号,如“电池与负载接通了”,“或者电池与负载断开了”,“或者负载所需要的电力减少了”,“或者负载所需要的电力增加了,”等信号,从而控制整个电池输出电力的功率。
电力管理系统132还是一种从外界获取电力(动力)的装置,在电池自身放电部分F不能为电力管理系统132提供电力的时候,电池的运转需要从外界获取部分电力驱动电池正负极材料的传输部分S的运转和放电过程的动力部分Y的运转,电池的这种运转参见本发明创新电池的“第一种运行过程”。
正极磨盘:是由正极集流体112、正极电子传导装置113、正极沟壕114等构成,是部放电部分F中正极的一种运动(转动、平动)装置,是一种通过其运动作用于正极材料,使正极材料在正极材料放电室115中以一定的轨道,一定的速度运动,同时进行放电或形成放电趋势的装置。是一种在电池放电的过程中汇集正极材料产生的电流并传送给正极电力输送线路130的装置。是一种可以提升正极材料电导率的装置。
负极磨盘:是由负极集流体119、负极电子传导装置122、负极沟壕100等构成。是部放电部分F中负极的一种运动(转动、平动)装置,是一种通过其运动作用于负极材料,使负极材料在负极材料放电室123中以一定的轨道,一定的速度运动,同时进行放电或形成放电趋势的装置。是一种在电池放电的过程中汇集负极材料产生的电流并传送给负极电力输送线路131的装置。是一种可以提升负极材料电导率的装置。
放电模块:是由正极磨盘、正极材料放电室进料口150、正极材料放电室115、正极材料放电室出料口125、电解质116、离子交换膜117、负极材料放电室进料口140、负极材料放电室123、负极材料放电室出料口121、负极磨盘等构成,是放电部分F的最基本一种放电装置,放电部分F是由一块或多块放电模块构成,正负极材料在正负极材料的传输部分S的传输作用下从正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140进入正极材料放电室115、负极材料放电室123,进入到正极材料放电室115、负极材料放电室123中的正负极材料在运动(转动、平动)的正极磨盘和负极磨盘的作用下,在正极材料放电室115、负极材料放电室123中按照一定的轨道、一定的运动速度在正极材料放电室115、负极材料放电室123中运动,同时参与放电反应,并将产生的电力通过与正负极磨盘相连接的正极电力输送线路130、负极电力输送线路131传输给电力管理系统132,并应用与负载,或者形成放电趋势状态。
其中放电部分的外壳110作为放电部分F的外壳,其形状根据放电部分F中各装置的分布不同可以是圆柱形、或者立方体形、或者长方体形,或者多面体形,或者其他形状等。其大小根据电池功率的大小(大于0瓦的数值),其大小可以做到以圆柱体为例,底面半径为r,圆柱的高位h,r为大于0毫米的数值,h为大于0毫米的数值。
由于放电部分的外壳110要用于保护、固定和支撑放电部分F中的设备,制作放电部分的外壳110的材料要选择抗压、抗摔、抗震动、热我稳定性好等。
其材料可选用如:铝塑材料、塑料、ABS(苯乙烯-丁二烯-丙烯氰共聚物)、ABS+PC(苯乙烯-丁二烯-丙烯氰共聚物+聚碳酸酯)、PVC(聚氯乙烯)、铝、玻璃纤维、塑胶、铝合金、铁合金、铁、铜、钢、碳纤维材料、碳纤维纺织材料等金属材料或者非金属材料。
同时也要注意,正负极材料的传输部分S、正负极材料的传输部分S与放电部分的外壳110之间的连接处设置有密封装置。如密封垫圈,密封胶,无缝焊接等。
对于放电部分的外壳110在本发明创新电池中的主要作用是;第一、保护其内部的结构、装置、运行不受外界不利因素的影响。第二、固定和支撑内部装置结构,将正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y与放电部分F在结构上隔离开,在功能上连接在一起。第三、维持放电部分F内部环境(压力、温度、湿度等)的稳定,从而保证整个电池系统的稳定正常的运行。
固定轴133位于放电部分F的中部,其上端或者下端至少有一端固定在放电部分的外壳110上,其整体的形状为圆柱体状,或者立方体形、或者长方体形,或者多面体形,或者其他形状等。其中心线与正极磨盘、负极磨盘的转动面相垂直,正极材料供给装置107、负极材料供给装置108位于放电部分F中的部分,镶嵌在固定轴133中,因此,固定轴133为圆柱体时,其底面直径为大于或者等于正极材料供给装置107、负极材料供给装置108管道直径的二倍。固定轴133的高小于等于放电部分的外壳110的高,
电解质116、离子交换膜117的中心位置固定在固定轴133上,边缘固定在电解质离子交换膜的固定保护装置118上,通过这两部分的固定,使电解质116、离子交换膜117
正极磨盘和负极磨盘以固定轴133为中心轴,在放电过程的动力部分Y提供的动力的作用下,正极磨盘和负极磨盘以固定轴133为中心轴作旋转运动。(对于放电过程的动力部分Y是如何作用于正极磨盘和负极磨盘使之运动的,详细描述见放电过程的动力部分Y的介绍。)
正极集流体112、负极集流体119的形状为圆饼状,或者正方体状、或者长方体状、或者多面体形,或者其他形状等,如为圆饼状时,其半径小于等于放电部分的外壳110的半径r。其厚度为大于0毫米的数值。
正极集流体112作为汇集电流的装置必须是导体,最好选择导电性能比较好的导体,如铜、铝、石墨、银、铁、导电合金、碳纳米材料、石墨烯等可以导电的材料。
正极集流体112、负极集流体119可以是有上述的各种导体箔(如铜箔、铝箔、银箔等导体箔),或者是由上述的各种导体丝(如铜丝、铝丝、银丝等导体丝)做成的网,即导体网,或者是由上述的各种导体线(如铜线、铝线、银线等导体线)织成的布,即导体布,或者是上述的各种导体粉(如铜粉、铝粉、银粉等导体粉)喷涂或打印到正极电子传导装置113、负极电子传导装置122上,
正极集流体112、负极集流体119与正极电力输送线路130、负极电力输送线路131之间设置有连接装置,通过连接装置,将正极集流体112、负极集流体119中收集的电流传输到正极电力输送线路130、负极电力输送线路131,通过正极电力输送线路130、负极电力输送线路131再到达电力管理系统132。
正极集流体112、负极集流体119与正极电子传导装置113、负极电子传导装置122以非常紧密的结构结合到一起,甚至可以是同一种材料,这样就可以使正极集流体112、负极集流体119与正极电子传导装置113、负极电子传导装置122之间的电子传导高效进行,从而使电池产生的电能在传输的过程中的损耗降到最低。
正极集流体112、负极集流体119通过与正极电子传导装置113、负极电子传导装置122的紧密结合,再加上设置在正极电子传导装置113、负极电子传导装置122上的正极沟壕114、负极沟壕100,构成了放电部分F中的正极磨盘和负极磨盘。
正极电子传导装置113、负极电子传导装置122的形状为圆饼状,或者正方体状、或者长方体状、或者多面体形,或者其他形状等,如为圆饼状时,其半径小于等于放电部分的外壳110的半径r。其厚度为大于0毫米的数值。
正极电子传导装置113、负极电子传导装置122为传导电子的装置,因此构成正极电子传导装置113、负极电子传导装置122的材料必须是导体,最好选择导电性能比较好的导体,如铜、铝、石墨、银、铁、导电合金、碳纳米材料、石墨烯等可以导电的材料。
由于正极电子传导装置113、负极电子传导装置122与正负极材料直接接触,因此构成正极电子传导装置113、负极电子传导装置122的材料不能与正负极材料或放电后的正极材料发生化学或物理反应。
正极沟壕114、负极沟壕100是设置于正极电子传导装置113、负极电子传导装置122上一种具有凸起和凹槽相间结构的装置,(“设置”的意思是指,正极沟壕是通过刻蚀或者压制等技术在正极电子传导装置113、负极电子传导装置122上刻出或者压出的凸起和凹槽结构),这些凸起和凹槽结构排布可以是有规律的、如可以排列成为螺旋线结构、放射形结构、星状机构、叶轮状结构、也可以是无规律随机的。
正极沟壕114、负极沟壕100材料的选择同正极电子传导装置113。
正极沟壕114、负极沟壕100上的凸起与凸起或者凹槽与凹槽之间的距离大于等于0微米。凸起的高度或者凹槽的深度大于等于0微米。等于的意思是在有些情况下,正极电子传导装置113、负极电子传导装置122可以不设置正极沟壕114、负极沟壕100,如正负极材料为液态时,可以不用设置正极沟壕114、负极沟壕100
正极材料放电室115、负极材料放电室123是一种可暂时储存正负极材料的空间装置,是一种正负极材料可在其中运动的装置,是一种能够使正负极材料处入放电状态(参与放电反应)的、或者使正负极材料处入放电趋势状态的装置。正负极材料从正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140中进入正极材料放电室115、负极材料放电室123中,在正极材料放电室115、负极材料放电室123中按照一定的轨道、一定的速度运动并参与放电反应,放完电后以放电后正负极材料的形式从正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121中排出进入到回收部分S2中。
电解质116与正极磨盘之间有一部分空间,为正极材料放电室115,是正极材料参与放电的区域;电解质116与负极磨盘之间也有一部分空间,为负极材料放电室123,是负极材料参与放电的区域,正极材料放电室115和负极材料放电室123的空间大小的确定,是根据正负极材料的电化学特点决定的。正极材料放电室115、负极材料放电室123中,正负极磨盘与电解质116之间的距离为:大于等于单个正负极材料分子颗粒刚好能够通过的距离,也就是大于等于正负极材料分子颗粒的直径。但同时也要注意,正极沟壕114、负极沟壕100的突出部分是可以与电解质116相互接触的,而凹槽部分是不能和突出部分同时与电解质116接触的。但也可以同时与电解质116相互不接触的。
正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140是一种连接装置,将正极材料供给装置107、负极材料供给装置108与放电部分F的正极材料放电室115、负极材料放电室123连接起来,使正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中运送的正极材料进入到放电部分F的正极材料放电室115、负极材料放电室123中的装置。是正负极材料进入到正极材料放电室115、负极材料放电室123中的大门。
正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121是一种连接装置,将正极材料回收装置124、负极材料回收装置120与放电部分F的正极材料放电室115、负极材料放电室123连接起来,使正极材料放电室115、负极材料放电室123中排出的放电后正负极材料进入到正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中,通过正极材料回收装置124、负极材料回收装置120的传输作用运送至放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存起来的装置。是放电后正负极材料从正极材料放电室115、负极材料放电室123中排出的大门。
电解质116、离子交换膜117,电解质116、离子交换膜117位于正极磨盘和负极磨盘中间,电解质116、离子交换膜117与正极磨盘和负极磨盘相互之间不完全接触,电解质116、离子交换膜117中间固定在固定轴133上,周围被电解质离子交换膜的固定保护装置118固定在放电部分的外壳110上,相对于正负极磨盘的运动是相对静止的,在图1-3实施例中,正负极磨盘是转动的,而电解质116、离子交换膜117是被固定的,相对正负极磨盘是静止的。这只是在本实施例中的一种情况,也可以是正负极磨盘被固定,而电解质116、离子交换膜117进行旋转,从而使整个运行,另外也可以是正负极磨盘、电解质116、离子交换膜117都进行旋转,这样也可以使整个装置运行。
其中电解质116是电池中的重要组成部分,承担着电池内部正负极材料之间传输离子的作用,电解质116的材料可以是固态电解质、半固态电解质、液态电解质。其中离子交换膜117,主要的作用是使电池的正负极分隔开来,防止两极接触而短路。对于电解质116和离子交换膜117的固定部分,与固定轴133连接的部分以及与电解质离子交换膜的固定保护装置118链接的部分,这些部分除了将电解质116和离子交换膜117固定起来外,还有就是要保证正负极材料不会由这些连接部分相互泄漏,相互污染,造成电池性能下降,甚至出现安全问题。对于电解质116和离子交换膜117的选择,要和正负极材料的特性相匹配,这样设备才能正常运转。
对于离子交换膜117的选择,要根据正负极材料的特性和电解质116来确定,电解质116为固态时,可有省去离子交换膜117,而对于电解质电解质116而言,既可以是图1-3中的结构,也可以将电解质和正负极材料混合到一起,尤其是半固态和液态电解质。正负极材料与电解质混合到一起,这种组合会相应地提高电池的重量,在一定的程度上降低了电池的能量密度。
对于电解质电解质116是电池的重要组成部分,承担着通过电池内部在正负电极之间传输离子的作用。电池电解质一般应该满足以下基本要求:高的离子电导率;高的热稳定性、化学稳定性,在较宽的温度范围内不发生分解;较宽的电化学窗口,在较宽的电压范围内保持电化学性能的稳定;与电池其他部分有良好的相容性;安全无毒无污染。
对于离子交换膜117一般应该满足以下基本要求:(1)电绝缘性好;(2)对电解质离子有很好的透过性,电阻低;(3)对电解质具有化学稳定性和电化学稳定性;(4)对电解质润湿性好‘(5)具有一定的机械强度,厚度尽可能小。
正负极放电室中心密封固定保护装置109是一种密封装置,正负极材料从正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140进入到正极材料放电室115、负极材料放电室123中的过程中。正负极材料不会从正极材料供给装置107、负极材料供给装置108与正极材料放电室115、负极材料放电室123之间的连接处漏出(泄漏),这种密封装置可以是油性密封装置,或者是固态密封装置,或者是碳纤维密封装置,或者其他密封装置。也是一种轴承装置,这种轴承装置可以是机械滚珠型的轴承、或者是磁悬浮轴承,或者其他类型的轴承,在放电部分F中,正极集流体112、正极电子传导装置113、正极沟壕114,负极集流体119、负极电子传导装置122、负极沟壕100是以固定轴133为中心轴旋转(属于运动中的转动),就是以正负极放电室中心密封固定保护装置109作为轴承与固定轴133连接的。
正负极放电室外围密封固定保护装置111是一种密封装置,放电后正负极材料从正极材料放电室115、负极材料放电室123通过正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121排出的过程中。放电后正负极材料不会从正极材料回收装置124、负极材料回收装置120与正极材料放电室115、负极材料放电室123之间的连接处漏出(泄漏),这种密封装置可以是油性密封装置,或者是固态密封装置,或者是碳纤维密封装置,或者其他密封装置。
在放电部分F中,正极集流体112、正极电子传导装置113、正极沟壕114,负极集流体119、负极电子传导装置122、负极沟壕100是以固定轴133为中心轴旋转,为让其正常旋转,其边缘部分与放电部分的外壳110之间有一定的空隙,正负极放电室外围密封固定保护装置111就是用来密封这一空隙的密封装置,这种密封装置可以是油性密封装置,或者是固态密封装置,或者是碳纤维密封装置,或者其他密封装置。正负极放电室外围密封固定保护装置111也是一种轴承装置,这种轴承装置可以是机械滚珠型的轴承、或者是磁悬浮轴承,或者其他类型的轴承,在放电部分F中,正极集流体112、正极电子传导装置113,负极集流体119、负极电子传导装置122是以固定轴133为中心轴旋转,为了保持旋转的平稳,其边缘部分与正负极放电室外围密封固定保护装置111提供的轴承结构相连接。这样就可以使正极集流体112、正极电子传导装置113、正极沟壕114,负极集流体119、负极电子传导装置122、负极沟壕100是以固定轴133为中心轴旋转时保持在各自的平面上稳定的旋转了。
正极电力输送线路130、负极电力输送线路131是放电部分F中的一种具有导电能力的输电装置,正极电力输送线路130、负极电力输送线路131与正极集流体112、负极集流体119相连接,将正极集流体112、负极集流体119汇集的电流传导出来,输送给电力管理系统132。
电力管理系统132是将电池产生电力输送给负载的装置,电力管理系统132通过与负载连接,将电池产生的电能传送给负载进行应用,或者多个(大于等于两个)本发明创新的电池经过电池间的串联、并联形成较高的电流(大于等于单个电池的电流),较高的电压(大于等于单个电池的电压)然后再与负载连接,为负载提供所需的动力,
电力管理系统132也是一种控制装置,电力管理系统132与正负极材料的传输部分S之间设置有电力传输线路,为正负极材料的传输部分S中的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127提供电力,作为正负极材料和放电后正负极材料在正负极材料的传输部分S中传输的动力,同时电力管理系统132与正负极材料的传输部分S之间还设置有控制线路,电力管理系统132根据负载的需求向正负极材料的传输部分S中的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127提供信号,如“电池与负载接通了”,“或者电池与负载断开了”,“或者负载所需要的电力减少了”,“或者负载所需要的电力增加了,”等信号,从而控制整个电池输出电力的功率,同样的电力管理系统132与放电过程的动力部分Y之间也设置有电力传输线路和控制线路,通过电力传输线路为放电过程的动力部分Y的运行提供电力或动力,通过控制线路为放电过程的动力部分Y提供相应的信号,如“电池与负载接通了”,“或者电池与负载断开了”,“或者负载所需要的电力减少了”,“或者负载所需要的电力增加了,”等信号,从而控制整个电池输出电力的功率。
电力管理系统132还是一种从外界获取电力(动力)的装置,电力管理系统132设置有与外界电源连接的连接装置,在与外接电源连接前,先要对外接电源的电压、电流、电流性质(交流还是直流)进行整理,是电压、电流、电流性质(交流还是直流)满足本发明电池的需要。
在电池自身放电部分F不能为电力管理系统132提供电力的时候,电池的运转需要从外界获取部分电力驱动电池正负极材料的传输部分S的运转和放电过程的动力部分Y的运转,
电池的这种运转参见本发明创新电池的“第一种运行过程”。
正极磨盘、负极磨盘:是由正极集流体112、正极电子传导装置113、正极沟壕114,负极集流体119、负极电子传导装置122、负极沟壕100等构成,其中“等”的意思是指在除了表明的这些结构外,还有其他装置,如为了使正极磨盘、负极磨盘的刚性、延展性更好,可以在正极磨盘、负极磨盘中插入一些纳米材料。同时在正极磨盘、负极磨盘的外缘设置有用以接受放电过程的动力部分Y提供动力的装置。
正极磨盘、负极磨盘其中心位置与正负极放电室中心密封固定保护装置109提供的轴承装置(机械滚珠型的轴承、或者是磁悬浮轴承,或者其他类型的轴承,)连接,其边缘由正负极放电室外围密封固定保护装置111提供的轴承装置(机械滚珠型的轴承、或者是磁悬浮轴承,或者其他类型的轴承,)连接,同时放电过程的动力部分Y通过与正极磨盘、负极磨盘上的动力传输装置驱动正极磨盘、负极磨盘旋转,
当正负极放电室中心密封固定保护装置109提供的轴承装置为机械滚珠型的轴承时,机械滚珠型轴承的内环固定在固定轴133上,外环与正极磨盘、负极磨盘的中心位置连接,从而达到正极磨盘、负极磨盘以固定轴133为中心轴。正负极放电室中心密封固定保护装置109提供的轴承装置为转动轴承,在放电过程的动力部分Y提供的动力的作用下旋转。(对于放电过程的动力部分Y是如何作用于正极磨盘和负极磨盘使之运动的,详细描述见放电过程的动力部分Y的介绍。)
当正负极放电室中心密封固定保护装置109提供的轴承装置为磁悬浮轴承时,其中固定磁体固定在固定轴133上,悬浮磁体与正极磨盘、负极磨盘的中心位置连接,从而达到正极磨盘、负极磨盘以固定轴133为中心轴。正负极放电室中心密封固定保护装置109提供的轴承装置为转动轴承,在放电过程的动力部分Y提供的动力的作用下旋转。(对于放电过程的动力部分Y是如何作用于正极磨盘和负极磨盘使之运动的,详细描述见放电过程的动力部分Y的介绍。)
对于正极磨盘、负极磨盘中,与正负极材料相接触的面上,设置有正极沟壕114、负极沟壕100,由于正极沟壕114、负极沟壕100的存在使正极磨盘、负极磨盘与正负极材料之间接触面积增大,正极沟壕114、负极沟壕100同时也可以深入到正负极材料中,在放电的过程中,正极磨盘、负极磨盘在放电过程的动力部分Y的驱动下作旋转运动,在旋转的同时作用于正极材料放电室115、负极材料放电室123中正负极材料,使正负极材料在正极材料放电室115、负极材料放电室123中以一定的速度运动,同时由于正负极磨盘上的正极沟壕114、负极沟壕100的作用,使正负极材料在运动的同时按照正极沟壕114、负极沟壕100提供的轨道运动,这样就达到了正负极材料在正极材料放电室115、负极材料放电室123中以一定的轨道、以一定的速度运动。这种运动使正负极材料在正极材料放电室115、负极材料放电室123中被搅拌起来,这种搅拌使正负极材料与电解质116、正极电子传导装置113、负极电子传导装置122之间的接触几率大范围的增加,就像是在做化学实验室,为了加快反应速度,用玻璃棒搅动反应物的原理一样,通过这种搅动加速放电反应,促进了正负极材料放电的进程和速度,促使正负极材料充分的与电解质116、正极电子传导装置113、负极电子传导装置122接触,从而使放电反应更加充分彻底,使正极材料和负极材料的利用效率大范围的提升,正负极材料之间的离子传输的效率大范围的提升,而离子传输效率的提升是储能设备提高能量密度最好的方式。
同时注意的是正极材料进入到正极材料放电室115后,必须均匀的分散到正极材料放电室115中,参与放电反应,在本发明创新的电池中是通过正极磨盘上的正极电子传导装置113和正极沟壕114的旋转和结构特点实现的,当正极材料进入正极材料放电室115的同时,正极磨盘上的正极电子传导装置113是处于旋转的状态,正极沟壕114利用其结构特点,通过旋转将进入到正极材料放电室115中的这正极材料分散开,从正极材料放电室115的中央到边缘,一直分散到正极材料放电室115的任何一块地方,就像是医生给病人输液前消毒一样,以扎针处为中心,用棉球一圈一圈的在皮肤上涂抹消毒药,消毒药就像是本装置中的正极材料,棉球就像是正极磨盘上的正极沟壕114。也可以用一个比较形象的词语来描述这个过程,即正极磨盘上的正极沟壕114通过旋转将进入到正极材料放电室115中的正极材料均匀的“涂抹开”,涂抹的顺序是从中心开始一直涂满整个正极材料放电室115。但这个“涂抹”和消毒过程的涂抹有一些不同,消毒的涂抹是将消毒药黏贴到皮肤上了,而在本发明中,正极材料是不会黏贴到正极材料放电室115上的,而是将进入到正极材料放电室115中的正极材料通过“涂抹”这个过程,从中心一圈一圈运送到边缘,最后进入正极材料放电室出料口125被回收。
在这个涂抹的过程中,正极材料从进入正极材料放电室115的一开始就处于放电的状态或者放电的趋势,直到被“涂抹”满整个正极材料放电室115。到达正极材料放电室115边缘的正极材料也正好是完成放电,完成放电的正极材料也就被运送到正极材料放电室出料口125出,进行回收。前面所述的“放电趋势”,就是在电池运行的过程中,负载处于暂时的停机状态时或者不需要电力输出时,这时正负极材料并不发生放电的过程,而是处于一种“放电的趋势”。
通过正极磨盘上的正极电子传导装置113和正极沟壕114的旋转和结构特点,保证了电力的输出的稳定,即电池的电压与电流在整个放电过程中是一条很平直的直线,而不是其他电池那样,成一条躺椅是的曲线,即刚开始放电电压较高,然后放电一段时间后,电压也随之下降,然后进入到一个相对平稳的放电阶段,这个平稳阶段持续一段时间后,电压又会随之快速下降,因此,对于这些常规电池要保证平稳的电力输出,一方面需要设置更多的稳压调流设备,另一方面就是在充电时不能充到饱和,放电时不能彻底的放电,这样就造成了常规电池在电池结构上的一个缺陷,从而直接或间接的影响到电池实际容量的大小和在更多领域的应用,同时也影响到了电池的平均输出电压,
在本发明创新的电池中,通过正极磨盘上的正极电子传导装置113和正极沟壕114的旋转和结构特点,从而使正极材料放电室115中的正极材料和与其相对应的负极材料保持一个稳定的离子梯度(浓度)差。这样稳定的离子梯度就为输出稳定电压电流的电能成为现实,
对于负极材料在负极材料放电室123中的放电过程,以及与负极磨盘上的负极电子传导装置122、负极沟壕100等装置之间的作用关系同上述的正极材料的放电过程及作用关系。这里不再重复叙述。
放电模块:是由正极磨盘、正极材料放电室进料口150、正极材料放电室115、正极材料放电室出料口125、电解质116、离子交换膜117、负极材料放电室进料口140、负极材料放电室123、负极材料放电室出料口121、负极磨盘等构成,是放电部分F的最基本一种放电装置,放电部分F是由一块或多块放电模块构成,正负极材料在正负极材料的传输部分S的传输作用下从正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140进入正极材料放电室115、负极材料放电室123,进入到正极材料放电室115、负极材料放电室123中的正负极材料在运动(转动、平动)的正极磨盘和负极磨盘的作用下,在正极材料放电室115、负极材料放电室123中按照一定的轨道、一定的运动速度在正极材料放电室115、负极材料放电室123中运动,同时参与放电反应,并将产生的电力通过与正负极磨盘相连接的正极电力输送线路130、负极电力输送线路131传输给电力管理系统132,并应用与负载,或者形成放电趋势状态。
第五部分:放电过程的动力部分Y
由正极主动轮141、负极主动轮145、主动轴142、放电过程的动力及控制装置146、正极主动轮传动装置154、正极磨盘传动装置153,负极主动轮传动装置1541、负极磨盘传动装置1531、等构成;所述的“等”,是指除了在这里标明的结构外的一些起支撑、固定、稳定、连接、保护等作用的一些常规、常见技术的装置,如连接用的螺丝、铆钉,支撑用的架子,防止腐蚀的油漆等在这里不做重点的说明。
正极主动轮141是一种传动装置,其所传递的动力来自于放电过程的动力及控制装置146,并且将其所获取的动力通过负极主动轮传动装置与正极磨盘传动装置153之间的相互作用传递给正极磨盘。正极主动轮141的运转受放电过程的动力及控制装置146的控制。
负极主动轮145是一种传动装置,其所传递的动力来自于放电过程的动力及控制装置146,并且将其所获取的动力通过负极主动轮传动装置1541与负极磨盘传动装置1531之间的相互作用传递给负极磨盘。负极主动轮145的运转受放电过程的动力及控制装置146的控制。
主动轴142是一种传动装置,放电过程的动力及控制装置146正是通过主动轴142将动力提供给正极主动轮141、负极主动轮145的,同时放电过程的动力及控制装置146也是通过主动轴142来控制正极主动轮141、负极主动轮145的运转的。
放电过程的动力及控制装置146是一种控制装置,放电过程的动力及控制装置146与电力管理系统132之间设置由控制线路,通过电力管理系统132提供的信号,控制放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置(如电动机等)的运行。从而达到控制正极主动轮141、负极主动轮145动力输出,从而达到控制放电部分F的运转速度,已达到控制整个电池电力输出功率,放电过程的动力及控制装置146也是一种动力装置,放电过程的动力及控制装置146与电力管理系统132之间设置有电力传输线路,将电池自身放电部分F产生的电力通过电力管理系统132传输给放电过程的动力及控制装置146,驱动放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置,如电动机等,将电能转化为机械能,再通过主动轴142将动力传送给主动轮141、负极主动轮145,主动轮141、负极主动轮145再将动力传送给正极磨盘、负极磨盘,使正极磨盘、负极磨盘在放电部分F中作相应的运动,如转动、平动。
正极主动轮传动装置154是正极主动轮141上的一种直接与正极磨盘发生作用,并向正极磨盘传输动力的传动装置。
正极磨盘传动装置153是正极磨盘上的与正极主动轮传动装置154发生作用,并接受正极主动轮传动装置154传输的动力。
负极主动轮传动装置1541是负极主动轮145上的一种直接与负极磨盘发生作用,并向负极磨盘传输动力的传动装置,(当负极磨盘所需要的能量为机械能时,与之发生作用并为其传输动力的装置负极主动轮传动装置1541就是一种齿轮传动装置,当正极磨盘所需要的能量为电能时(即正极磨盘上设置有电动机或者电动装置),与之发生作用并为其传输动力的装置负极主动轮传动装置1541就是一种电力输送装置,如导线等,)
负极磨盘传动装置1531是负极磨盘上的与负极主动轮传动装置1541发生作用,并接受正极主动轮传动装置1541传输的动力。
其中正极主动轮141、负极主动轮145是一种传动装置,将从主动轴142获取的动力传输给正极磨盘、负极磨盘,这种传动装置可以是传动轴传动装置、或者齿轮传动装置、或者皮带轮传动装置,或者电力传输装置,当正极磨盘、负极磨盘所需要的能量为机械能时,与之发生作用并为其传输动力的装置正极主动轮141、负极主动轮145就可以是是一种齿轮传动装置,或者传动轴传动装置,或者皮带轮传动装置,或者其他的传动装置。当正极磨盘所需要的能量为电能时(即正极磨盘上设置有电动机或者电动装置),与之发生作用并为其传输动力的装置正极主动轮141、负极主动轮145就是一种电力输送装置,如导线等,)
其中正极主动轮141、负极主动轮145所传输的动力来自于放电过程的动力及控制装置146,并且将其所获取的动力通过正极极主动轮传动装置154、负极极主动轮传动装置1541与正极磨盘传动装置153、负极磨盘传动装置1531之间的相互作用传递给正极磨盘、负极磨盘。其中正极主动轮141、负极主动轮145的运转受放电过程的动力及控制装置146的控制。
其中正极主动轮141、负极主动轮145通过与主动轴142连接来获取来自于放电过程的动力及控制装置146的动力,其中正极主动轮141、负极主动轮145与主动轴142的连接是一种传动装置的连接,通过这个连接,正极主动轮141、负极主动轮145获得了主动轴142传输的动力。主动轴142与放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置(如电动机等)的动力输出端相连接,让后将放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置(如电动机等)的动力输出端输出的能量传输给正极主动轮141、负极主动轮145。
其中正极主动轮141、负极主动轮145可以共享一个主动轴142,也就是正极主动轮141、负极主动轮145连接(安装)在同一个主动轴142上,同样的正极主动轮141与主动轴142的连接和负极主动轮145与主动轴142的连接也可以是相互独立的,这样就有助于通过放电过程的动力及控制装置146来控制正极磨盘和负极磨盘以不同的速度运动(转动、平动)
由于正极主动轮141、负极主动轮145同正极磨盘负极磨盘之间要发生作用,即正极主动轮141、负极主动轮145将动力传输给正极磨盘和负极磨盘,这样他们之间会发生较为直接的作用,因此正极主动轮141、负极主动轮145要安装在放电部分的外壳110里面,就是和正极磨盘、负极磨盘一样被安装在放电部分的外壳110中,正极主动轮141、负极主动轮145与正极磨盘、负极磨盘发生作用位置和正极主动轮141、负极主动轮145周围设置有密封保护装置正负极放电室外围密封固定保护装置111,这儿的密封是指,在正极主动轮141、负极主动轮145与正极磨盘、负极磨盘发生作用使正极磨盘、负极磨盘运动(转动、平动)的过程中,正极材料放电室115、负极材料放电室123中的正负极材料有可能会从正极磨盘、负极磨盘与放电部分的外壳110之间的空隙中漏出,进入到正极主动轮141、负极主动轮145与负极磨盘、负极磨盘发生作用的位置,这样既会影响到正极主动轮141、负极主动轮145与负极磨盘、负极磨盘之间作用的效果,要会导致正负极材料的浪费等一些故障,为此我们在正负极磨盘与放电部分的外壳110之间的空隙处,在正极主动轮141、负极主动轮145与正极磨盘发生作用的位置处,以及在正极主动轮141、负极主动轮145的周围设置有起密封、固定、保护、润滑等作用装置正负极放电室外围密封固定保护装置111。
其中主动轴142是一种传动装置,放电过程的动力及控制装置146正是通过主动轴142将动力提供给正极主动轮141、负极主动轮145的,同时放电过程的动力及控制装置146也是通过主动轴142来控制正极主动轮141、负极主动轮145的运转的。
主动轴142一端与放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置(如电动机等)的动力输出端相连接,(如与电动机的输出端相连接),另一端与正极主动轮141、负极主动轮145相连接,这种连接是一种传动装置,这种传动装置可以是传动轴传动装置、或者皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、电力输送装置等可以用于传动的装置。
也就是说主动轴142与正极主动轮141、负极主动轮145之间通过传动轴传动装置进行连接,并通过传动轴传动装置将主动轴142获取的动力(动力来自于放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置,如电动机等)传输给正极主动轮141、负极主动轮145,
或者主动轴142与正极主动轮1411、负极主动轮145之间通过皮带轮传动装置进行连接,并通过皮带轮传动装置将主动轴142获取的动力(动力来自于放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置,如电动机等)传输给正极主动轮141、负极主动轮145,
或者主动轴142与正极主动轮141、负极主动轮145之间通过齿轮传动装置进行连接,并通过齿轮传动装置将主动轴142获取的动力(动力来自于放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置,如电动机等)传输给正极主动轮141、负极主动轮145,
或者主动轴142与正极主动轮141、负极主动轮145之间通过电力输送装置进行连接,并通过电力输送装置将主动轴142获取的动力(动力来自于放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置,)传输给正极主动轮141、负极主动轮145,也就是说正极主动轮141、负极主动轮145所需要的动力为电能,这时主动轴142就是一种电力输送装置,如导线等,而正极主动轮141、负极主动轮145则为电动装置(如电动机等),或者正极主动轮141、负极主动轮145也为电力输送装置(如导线等),而正负极磨盘上设置有电动装置(如电动机等)。
在放电过程的动力及控制装置146向正极主动轮141、负极主动轮145传输动力时,放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置,如电动机等,将电能(来自于电力管理系统132提供的电能)转化为机械能,由于主动轴142放电过程的动力及控制装置146与正极主动轮141、负极主动轮145之间的传动装置,因此由放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置转化的机械能通过主动轴142传送给正极主动轮141、负极主动轮145。
在放电过程的动力及控制装置146要控制正极主动轮141、负极主动轮145的运转时,放电过程的动力及控制装置146上控制部分接受了来自电力管理系统132传回的信号:如电池与负载接通了,或者电池与负载断开了,或者负载所需要的电力减少了,或者负载所需要的电力增加了,通过这些信号作出相应的反应,即为放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置(电动机等)提供电力,使能量转化装置(电动机等)运转输出机械能,减少电力的供应,使能量转化装置(电动机等)输出的机械能减少,增加电力的供应,使能量转化装置(电动机等)输出的机械能增加,停止电力的供应使能量转化装置(电动机等)运转停止,不输出机械能,恢复电力的供应,使能量转化装置(电动机等)运转恢复,重新输出机械能等。这时由主动轴142传输给正极主动轮141、负极主动轮145的动力也随之发生变化,相应的正极磨盘、负极磨盘的运动速度也随之发生变化。电池产生的电力也随之发生变化。
主动轴142安装在放电部分的外壳110里面,就是和正极磨盘、负极磨盘一样被安装在放电部分的外壳110中,
其中放电过程的动力及控制装置146是一种控制装置,放电过程的动力及控制装置146与电力管理系统132之间设置由控制线路,通过电力管理系统132提供的相应的信号,根据所提供的相应的信号,控制放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置(如电动机等)的运行。从而达到控制正极主动轮141、负极主动轮145动力输出,从而达到控制放电部分F的运转速度,已达到控制整个电池电力输出功率,
相应的信号是指电池与负载接通了,或者电池与负载断开了,或者负载所需要的电力减少了,或者负载所需要的电力增加了,这时相应的放电过程的动力及控制装置146会根据电力管理系统132提供的信号作出相应的反应,作出相应的反应是指:
信号为电池与负载接通了时,这时放电过程的动力及控制装置146就要控制放电过程的动力及控制装置146上能量转化装置(电动机等)输出动力(需要注意的是,这时候电力管理系统132已经为放电过程的动力及控制装置146提供了电力),再通过主动轴142、主动轴142、负极主动轮145的传输,将动力传送给正极磨盘、负极磨盘,使正极磨盘、负极磨盘运动(转动、平动),在正极磨盘、负极磨盘运动的同时带动正极材料放电室115、负极材料放电室123中的正负极材料以一定的轨道、一定的速度运动,正负极材料在运动的同时也进行放电反应产生电力同时输送给负载进行应用,或形成放电趋势状态。
需要注意的是,电力管理系统132在给放电过程的动力及控制装置146传输信号“电池与负载接通了时”的同时,电力管理系统132也同时给正负极材料的传输部分S中的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127也传输了这个信号,放电过程的动力及控制装置146和正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127通过对这个信号(电池与负载接通了时)的处理,已达到负载对电力的需求。
信号为电池与负载断开了时,这时放电过程的动力及控制装置146就要控制放电过程的动力及控制装置146上能量转化装置(电动机等)停止输出动力(需要注意的是,这时候电力管理系统132已经为放电过程的动力及控制装置146提供了电力),主动轴142、主动轴142、负极主动轮145的传输,也就没有动力传送给正极磨盘、负极磨盘,从而使正极磨盘、负极磨盘停止运动(转动、平动),电池也停止放电。
需要注意的是,电力管理系统132在给放电过程的动力及控制装置146传输信号“信号为电池与负载断开了”的同时,电力管理系统132也同时给正负极材料的传输部分S中的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127也传输了这个信号,放电过程的动力及控制装置146和正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127通过对这个信号(信号为电池与负载断开了)的处理,已达到负载对电力的需求。
信号为负载所需要的电力减少了时,这时放电过程的动力及控制装置146就要控制放电过程的动力及控制装置146上能量转化装置(电动机等)减少输出动力(需要注意的是,这时候电力管理系统132已经为放电过程的动力及控制装置146提供了电力),也就是减小输出功率,再通过主动轴142、主动轴142、负极主动轮145的传输,将动力传送给正极磨盘、负极磨盘,使正极磨盘、负极磨盘运动(转动、平动)速度相应的变慢,正负极材料在正极材料放电室115、负极材料放电室123中运动速度也相应的减慢,电池产生的电力的功率也相应的降低,以满足负载的需求。
需要注意的是,电力管理系统132在给放电过程的动力及控制装置146传输信号“负载所需要的电力减少了”的同时,电力管理系统132也同时给正负极材料的传输部分S中的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127也传输了这个信号,放电过程的动力及控制装置146和正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127通过对这个信号(负载所需要的电力减少了)的处理,已达到负载对电力的需求。
信号为负载所需要的电力增加了,这时放电过程的动力及控制装置146就要控制放电过程的动力及控制装置146上能量转化装置(电动机等)增加输出动力(需要注意的是,这时候电力管理系统132已经为放电过程的动力及控制装置146提供了电力),也就是增加输出功率,再通过主动轴142、主动轴142、负极主动轮145的传输,将动力传送给正极磨盘、负极磨盘,使正极磨盘、负极磨盘运动(转动、平动)速度相应的加快,正负极材料在正极材料放电室115、负极材料放电室123中运动速度也相应的加快,电池产生的电力的功率也相应的增加,以满足负载的需求。
需要注意的是,电力管理系统132在给放电过程的动力及控制装置146传输信号“负载所需要的电力增加了”的同时,电力管理系统132也同时给正负极材料的传输部分S中的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127也传输了这个信号,放电过程的动力及控制装置146和正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127通过对这个信号(负载所需要的电力增加了)的处理,已达到负载对电力的需求。
这里“负载与电池接通”中的“接通”的意思是:放电部分F的电力管理系统132与负载直接或间接相连接,将放电部分F产生的电力传输给负载,这里“直接或间接”的意思是:直接是指电池与负载之间没有电流电压整理转化装置、电流转换装置等其他装置,电流电压整理转化的意思是指负载有时所需要电力的电流、电压的之比较的高,因此需要将电池进行并联、串联然后达到所需的电流电压值,如通过并联可以保证电压不变的情况下提高电流值(原理参见电池并联原理),同样的通过串联可以保证电流不变的情况下提高电压值(原理参见电池串联原理),还有就是有些负载所需要的电力是交流电而不是直流电,而电池产的电力都是直流电,因此还需要通过转换装置将直流电转换为交流电,间接是指电池与负载之间有电流电压整理转化装置、电流转换装置等其他装置,
放电过程的动力及控制装置146也是一种动力装置,放电过程的动力及控制装置146与电力管理系统132之间设置有电力传输线路,将电池自身放电部分F产生的电力或者未解的电力通过电力管理系统132传输给放电过程的动力及控制装置146,在放电过程的动力及控制装置146上的控制装置的控制下,驱动放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置,如电动机等,将电能转化为机械能,再通过主动轴142将动力传送给主动轮141、负极主动轮145,主动轮141、负极主动轮145再将动力传送给正极磨盘、负极磨盘,使正极磨盘、负极磨盘在放电部分F中作相应的运动,如转动、平动。
动力及控制装置146与主动轴142之间的连接时一种传动装置,这种传动装置可以是传动轴传动装置、或者皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、电力输送装置等可以用于传动的装置。
也就是说放电过程的动力及控制装置146与主动轴142之间通过传动轴传动装置进行连接,并通过传动轴传动装置将放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置输出的能量传输给主动轴142。
或者放电过程的动力及控制装置146与主动轴142之间通过皮带轮进行连接,并通过皮带轮将放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置输出的能量传输给主动轴142。
或者放电过程的动力及控制装置146与主动轴142之间通过齿轮传动装置进行连接,并通过齿轮传动装置将放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置输出的能量传输给主动轴142。
或者电过程的动力及控制装置146与主动轴142之间通过电力输送装置进行连接,并通过电力输送装置将放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置输出的能量传输给主动轴142,也就是说主动轴142所需要的动力为电能,这时放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置就是一种电力输送装置,如导线等,而主动轴142则为电动装置(如电动机等),或者主动轴142也为电力输送装置(如导线等),而正极主动轮141、负极主动轮145则为电动装置(如电动机等),或者正极主动轮141、负极主动轮145也为电力输送装置(如导线等),而正负极磨盘上设置有电动装置(如电动机等)。
对于正极主动轮传动装置154、负极主动轮传动装置1541是正极主动轮141、负极主动轮145上的一种直接与正极磨盘、负极磨盘发生作用,并向正极磨盘、负极磨盘传输动力的传动装置,
当正极磨盘、负极磨盘所需要的能量为机械能时,与之发生作用并为其传输动力的装置154、负极主动轮传动装置1541就是一种传动轴传动装置、或者皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置等其他可以传输机械能的装置。当正极磨盘所需要的能量为电能时(即正极磨盘上设置有电动机或者电动装置),与之发生作用并为其传输动力的装置154就是一种电力输送装置,如导线等,
其中正极磨盘传动装置153、负极磨盘传动装置1531是正极磨盘、负极磨盘上的与正极主动轮传动装置154、负极主动轮传动装置1541发生作用,并接受正极主动轮传动装置154、负极主动轮传动装置1541传输的动力。
正极磨盘传动装置153、负极磨盘传动装置1531设置于正极磨盘、负极磨盘的边缘上,也可以设置在正极磨盘、负极磨盘其他位置上,当正极主动轮传动装置154、负极主动轮传动装置1541传输的动力为机械能时,正极磨盘传动装置153、负极磨盘传动装置1531就是一种传动轴传动装置、或者皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置等其他可以传输机械能的装置,当正极主动轮传动装置154、负极主动轮传动装置1541传输的动力为电能时,极磨盘传动装置153、负极磨盘传动装置1531就是一种电力输送装置,如导线等,或者为电力转化装置(如电机等),或者为电力转化装置(如电机等)的一部分。
关于本发明创新电池的充电方式的说明
本发明创新电池的充电方式可以分为五种
正负极材料放电前储存部分Q中的正负极材料通过与电池相连接的负载消耗完毕,或者正负极材料放电前储存部分Q中剩余的正负极材料不足以完成预想要完成的任务时,同样的,正负极材料放电后储存部分H已经被回收储存的放电后正负极材料装满时,或者正负极材料放电后储存部分H中所剩余的用来回收存储空间放电后正负极材料的空间(容积)不足以完成预想要完成的任务时。这时候就需要向电池充电
第一种充电方式,
在充电站或充电场用充电场的充电设备向正负极材料放电前储存部分Q中添加或注入正负极材料,同时将正负极材料放电后储存部分H回收储存的放电后正负极材料排出或抽出,从而完成电池的充电。其具体的详细过程见正负极材料放电前储存部分Q和正负极材料放电后储存部分H的详细介绍。
第二种充电方式,将空的(正负极材料已消耗完毕的)或者不能满足放电需要的正负极材料放电前储存部分Q从电池上卸下来,更换(安装)上装备好的正负极材料放电前储存部分Q(里面添加了正负极材料的正负极材料放电前储存部分Q)。同时将装满了放电后正负极材料的或者不能满足放电需要的正负极材料放电后储存部分H从电池上卸下来,更换(安装)上装备好的正负极材料放电后储存部分H(里面有空间来回收储存放电后正负极材料的正负极材料放电后储存部分H),从而完成电池的充电。其具体的详细过程见正负极材料放电前储存部分Q和正负极材料放电后储存部分H的详细介绍。
第三种充电方式,在电池结构不变的情况下,
这儿以单个的电池说明,在描述之前现将电池在充电前的初始状态做一说明,如下:
电池通过放电后,正极材料储存室101、负极材料储存室102中的正负极材料已经全部消耗完毕,正负极材料的传输部分S的供给部分S1中也没有剩余的正负极材料,在正极材料放电室115、负极材料放电室123中剩余少量的正负极材料和放电后正负极材料的混合物(电池还处于的放电趋势状态),正负极材料的传输部分S的回收部分S2中还有剩余的放电后正负极材料,放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中装满了放电后正负极材料,正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关处于关闭状态,放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关也处于关闭状态,电池中的各部分都处于相对静止的状态,即电力管理系统132与正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y之间的电力传输装置处于断开状态。正负极材料的传输部分S中的传输装置都处于停机状态、放电过程的动力部分Y中的动力输出也处于停机状态,正负极磨盘也没有运动(转动、平动)。以上这些就是电池在充电前的初始状态。这种初始状态不是本发明创新电池的唯一状态,这只是为了在下面说明充电过程而设置的一种状态,特此说明
充电过程
当需要给本电池充电时,就需要将外界的电力进行处理(这个处理包括将外界的电压、电流调整到电池所需的电压电流,如交流电转换为直流电,电压调整到大于0伏特的某一值,电流调整到大于0伏特的某一值)后与电池电力管理系统132相连接,电力管理系统132上设置有与外接电源相连接的接线装置,电力管理系统132与外界的电源接通后,电力管理系统132将一部分电力传送给正负极材料的传输部分S,同时也将一部分电力传送给放电过程的动力部分Y,将主要的电力通过正极电力输送线路130、负极电力输送线路131传送给正极磨盘、负极磨盘。
需要说明的是
正负极材料的传输部分S中的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127这些装置与电力管理系统132之间设置有电力传输线路和控制线路。同样的放电过程的动力部分Y中的放电过程的动力及控制装置146与132之间也设置有电力传输线路和控制线路。
这时电力管理系统132为正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y、正极磨盘、负极磨盘提供了电力。
而不同的是电力管理系统132为正负极材料的传输部分S提供的电力可以使正负极材料的传输部分S中的传输装置反向运动,原先(放电的时候)正负极材料的传输部分S中的供给部分S1的传输装置是将正极材料储存室101、负极材料储存室102中的正负极材料运送至放电部分F中,而这时(充电时),由于电力管理系统132为正负极材料的传输部分S提供的电力可以使正负极材料的传输部分S中的传输装置反向运动,从而可以使放电部分F中的正负极材料通过供给部分S1的传输装置运送至正极材料储存室101、放电后正极材料储存室103中,同样的回收部分S2的传输装置反向运动,从而可以使放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中的放电后正负极材料通过供给部分S1的传输装置运送至放电部分F中。
电力管理系统132为放电过程的动力部分Y提供的电力可以使放电过程的动力部分Y中的放电过程的动力及控制装置146输出与原先相反的动力,原先(放电的时候)放电过程的动力及控制装置146输出的动力可以使正负极磨盘以顺(或者逆)时针的方向转动,通过顺(或者逆)时针的方向转动,使进入到放电部分F中的正负极材料以一定的轨道、一定的速度从正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140运动到正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121。
而这时(充电时),由于电力管理系统132为放电过程的动力部分Y提供的电力可以使放电过程的动力部分Y中的放电过程的动力及控制装置146输出与原先相反的动力,从而使正负极磨盘以逆(或者顺)时针的方向转动。通过逆(或者顺)时针的方向转动,使放电后正负极材料从正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121进入到放电部分F中,进入到放电部分F中的放电后正负极材料以一定的轨道、一定的速度从正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121运动到正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140。
同时也由于电力管理系统132通过正极电力输送线路130、负极电力输送线路131为正负极磨盘提供了电力,从而使正极磨盘带上正电荷,负极磨盘带上负电荷,
这样就有:当电力管理系统132将外界的电力提供给正负极材料的传输部分S,放电过程的动力部分Y、正极磨盘、负极磨盘的同时,正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关装置打开,放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置也打开,回收装置S2中的传输装置反向运动,供给部分S1中的传输装置反向运动,放电过程的动力及控制装置146输出相反的动力使正负极磨盘与原先相反方向,逆(顺)时针旋转,
这时就会出现,放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中的放电后正负极材料在回收部分S2中的传输装置反向运动的作用下,进入到回收部分S2的传输装置中,在回收部分S2传输装置反向运动的传输作用下,放电后正负极材料通过正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121进入到正极材料放电室115、负极材料放电室123中。在正负极磨盘的作用下以一定的轨道、一定的速度,从正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121向正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140运动,这时的正负极磨盘在放电过程的动力及控制装置146输出相反的动力作用下,与原先相反的方向运动(转动、平动),同时也由于电力管理系统132为正负极磨盘提供了电力,使正极磨盘带上正电荷,负极磨盘带上负电荷,
进入到正极材料放电室115、负极材料放电室123中的放电后正负极材料,放电后正极材料向正极磨盘释放电子,放电后负极材料向负极磨盘获取电子,放电后正极材料与放电后负极材料发生电化学反应,放电后负极材料反应后生成可以放电的正极材料,放电后负极材料反应后生成可以放电的负极材料,放电后正负极材料在正负极磨盘的作用下以一定的轨道、一定的速度运动,从正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121运动到正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140。在运动的同时也在进行着电化学反应(充电反应),当放电后正负极材料运动到正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140时,已经由放电后正负极材料经过电化学反应(充电反应)生成了可以进行放电的正负极材料(也就是充电完成的正负极材料),充电完成的正负极材料从正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140中排出,进入到供给部分S1的传输装置中,在供给部分S1中的传输装置反向运动的传输作用下,充电完成的正负极材料通过正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135进入到正极材料储存室101、负极材料储存室102中,随着外接电力的持续供应,放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中的放电后正负极材料在回收部分S2传输装置反向运动的传输作用下,源源不断的从放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中进入到回收部分S2传输装置中,在回收部分S2传输装置反向运动的传输作用下,放电后正负极材料被源源不断的传送至正极材料放电室115、负极材料放电室123中,进入到正极材料放电室115、负极材料放电室123中的放电后正负极材料,在正极磨盘、负极磨盘反方向(与放电过程中的方向放电部分F)运动的作用下,一边以一定的轨道、一定的速度运动,一边进行电化学反应(充电反应),生成可以放电的正负极材料(也就是充电完成的正负极材料),源源不断的从正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140排出,进入到供给部分S1的传输装置中,在供给部分S1中的传输装置反向运动的传输作用下,充电完成的正负极材料通过正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135进入到正极材料储存室101、负极材料储存室102中,直到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中的放电后正负极材料全部进行进行电化学反应(充电反应),或者达到部分充电的要求后。断开电力管理系统132与外接电源的连接,充电过程结束。
这儿有必要提一下电池充电后的状态。电力管理系统132与外接电源断开,放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中没有了可以用于充电的放电后的正负极材料。正极材料储存室101、负极材料储存室102中装满了充电完成的正负极材料,也就是我们经常提到的正负极材料。放电部分F的正极材料放电室115、负极材料放电室123中只有少许的充电完成的正负极材料(电池处于放电趋势状态)。回收部分S2中没有放电后的正负极材料,供给部分S1中有充电完成的正负极材料,正极材料储存室出料口134、负极主动轮145上的开关装置处于开启状态,放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置处于开启状态。电力管理系统132与正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y之间的电力传输装置处于断开状态。供给部分S1中的传输装置和回收部分S2中的传输装置处于停机状态,放电过程的动力部分Y中的放电过程的动力及控制装置146也处于停机状态,正极磨盘和负极磨盘处于相对静止状态。整个电池处于放电趋势状态。
这种初始状态不是本发明创新电池的唯一状态,这只是为了说明充电过程而设置的一种状态,特此说明
对于第三种充电方式一般可应用于间歇式供电的情况,如在照明装置(白天充电、晚上照明),一些公交汽车(白天运行,晚上充电),对于具有这种充电功能的电池,一般情况下不能同时进行充放电的过程。一般情况的意思是指电池为单个电池时,或者电池组中电池只能同时放电和同时充电。
第四种充电方式,
在电池组中设置有专门用于充电的电池,不参与放电过程,该电池的供给部分S1与同电池组中的其他放电电池的正负极材料放电后储存部分H相连接,回收部分S2与同电池组中的其他放电电池的正负极材料放电前储存部分Q相连接,其具体的结构和运行过程见本发明创新在电子产品上的应用(便携式电池)中的详细介绍。
第五种充电方式,是以上四种充电方式的混合,以上四种充电方式中任意两种或两种以上的充电方式的组合或者配合。
对于本文所述的充电站或充电场的说明,
对于充电站或充电场至少有一个正极材料储存室,用以存储充完电的正极材料,
至少有一个负极材料储存室,用以存储充完电的负极材料,
至少有一个放电后正极材料储存室,用以存储回收放电后正极材料,
至少有一个放电后负极材料储存室,用以存储回收放电后负极材料,
对于正极材料储存室:对其制作材料要求质量要求同正极材料储存室101的要求,正极材料储存室上至少设置有一个正极材料充电设备,设置有至少一条从充电装置向正极材料储存室中输送正极材料的传输装置。传输装置的结构和传输原理同正负极材料的传输部分S中的回收部分S2。
正极材料充电设备的一端与正极材料储存室相连接,连接处设置有开关,另一端为充电端,也设置有开关装置,在电池需要充电时,充电站工作人员将充电站的充电设备的充电端与正极材料储存室进料口136相连接,充电端上的开关装置与正极材料储存室进料口136上的开关装置在充电站工作人员的操作下同时或者先后打开,这两个开关打开后,充电设备中的传输装置同时或者先后也开始运行,将充电站或充电场正极材料储存室中的正极材料添加(注入)到正极材料储存室101中,加满后或者加到一定要求后,充电设备中的传输装置停止运行,充电设备充电端上的开关装置和正极材料储存室进料口136上的开关装置在工作人员的操作下关闭,关闭后断开充电设备充电端与正极材料储存室进料口136的连接,完成正极材料的充电过程。
充电设备中的传输装置的结构和传输原理同正负极材料的传输部分S中的供给部分S1。
对于负极材料储存室:对其制作材料要求质量要求同负极材料储存室102的要求,负极材料储存室上至少设置有一个负极材料充电设备,设置有至少一条从充电装置向负极材料储存室中输送负极材料的传输装置。传输装置的结构和传输原理同正负极材料的传输部分S中的回收部分S2。
负极材料充电设备的一端与负极材料储存室相连接,连接处设置有开关,另一端为充电端,也设置有开关装置,在电池需要充电时,充电站工作人员将充电站的充电设备的充电端与负极材料储存室进料口137相连接,充电端上的开关装置与负极材料储存室进料口137上的开关装置在充电站工作人员的操作下同时或者先后打开,这两个开关打开后,充电设备中的传输装置同时或者先后也开始运行,将充电站或充电场负极材料储存室中的负极材料添加(注入)到负极材料储存室102中,加满后或者加到一定要求后,充电设备中的传输装置停止运行,充电设备充电端上的开关装置和负极材料储存室进料口137上的开关装置在工作人员的操作下关闭,关闭后断开充电设备充电端与负极材料储存室进料口137的连接,完成负极材料的充电过程。
充电设备中的传输装置的结构和传输原理同正负极材料的传输部分S中的供给部分S1,
对于放电后正极材料储存室:对其制作材料要求质量要求同放电后正极材料储存室103的要求,其上至少设置有一条放电后正极材料回收设备。设置有至少一条向充电装置输送放电后正极材料的传输装置。传输装置的结构和传输原理同正负极材料的传输部分S中的供给部分S1。
放电后正极材料回收设备的一端与放电后正极材料储存室相连接,连接处设置有开关,另一端为回收端,也设置有开关装置,在电池需要充电时,充电站工作人员将放电后正极材料回收设备的回收端与放电后正极材料储存室出料口138相连接,回收端上的开关装置与放电后正极材料储存室出料口138上的开关装置在充电站工作人员的操作下同时或者先后打开,这两个开关打开后,放电后正极材料回收设备中的传输装置同时或者先后也开始运行,将放电后正极材料储存室103中的放电后正极材料抽出(排出)到放电后正极材料回收设备中,在放电后正极材料回收设备中传输装置的传输作用下,放电后正极材料被运送至放电后正极材料储存室中回收存储起来,为充电站或充电场的充电工作做好准备。放电后正极材料储存室103中放电后正极材料被全部回收后,或者达到一定要求后,放电后正极材料回收设备停止运行,放电后正极材料回收设备上的开关装置和放电后正极材料储存室出料口138上的开关装置在工作人员的操作下关闭,关闭后断开放电后正极材料回收设备与放电后正极材料储存室出料口138的连接,完成放电后正极材料的回收过程。
放电后正极材料回收设备中的传输装置的结构和传输原理同正负极材料的传输部分S中的回收部分S2。
对于放电后负极材料储存室:对其制作材料要求质量要求同放电后负极材料储存室104的要求,其上至少设置有一条放电后负极材料回收设备。设置有至少一条向充电装置输送放电后负极材料的传输装置。传输装置的结构和传输原理同正负极材料的传输部分S中的供给部分S1。
放电后负极材料回收设备的一端与放电后负极材料储存室相连接,连接处设置有开关,另一端为回收端,也设置有开关装置,在电池需要充电时,充电站工作人员将放电后负极材料回收设备的回收端与放电后负极材料储存室出料口139相连接,回收端上的开关装置与放电后负极材料储存室出料口139上的开关装置在充电站工作人员的操作下同时或者先后打开,这两个开关打开后,放电后负极材料回收设备中的传输装置同时或者先后也开始运行,将放电后负极材料储存室104中的放电后负极材料抽出(排出)到放电后负极材料回收设备中,在放电后负极材料回收设备中传输装置的传输作用下,放电后负极材料被运送至放电后负极材料储存室中回收存储起来,为充电站或充电场的充电工作做好准备。放电后负极材料储存室104中放电后负极材料被全部回收后,或者达到一定要求后,放电后负极材料回收设备停止运行,放电后负极材料回收设备上的开关装置和放电后负极材料储存室出料口139上的开关装置在工作人员的操作下关闭,关闭后断开放电后负极材料回收设备与放电后负极材料储存室出料口139的连接,完成放电后负极材料的回收过程。
放电后负极材料回收设备中的传输装置的结构和传输原理同正负极材料的传输部分S中的回收部分S2。
对于充电站或充电场至少设置有一个充电设备,将外接的电能转化为正负极材料中的化学能,外接的电能包括电网的电能,太阳能发电场的电能,风力发电场的电能,热电场的电能,水电站的电能,核电站的电能等
充电设备的充电方式可以是本发明创新电池充电方式中的第三种充电方式、第四种充电方式中的任意一种,或者两者的组合(配合)。或者为常规的充电方式,将放电后的正负极材料通过电化学反应原理(充电反应)的方式进行充电。
对于本发明创新电池中的第二种充电方式中,卸下来的空置的正极材料储存室101、负极材料储存室102在充电站或者充电场进行充电,向其中添加(注入)正负极材料。添加(注入)完毕后的正极材料储存室101、负极材料储存室102就是本发明创新电池中的第二种充电方式中所述的准备好的正极材料储存室101、负极材料储存室102。
对于本发明创新电池中的第二种充电方式中,卸下来的装满放电后正负极材料的放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104在充电站或者充电场对其中的放电后正负极材料进行回收,将其中的放电后正负极材料抽出(排出),然后回收到充电站或者充电场的放电后正极材料储存室、放电后负极材料储存室中。回收完毕后的正极材料储存室101、负极材料储存室102就是本发明创新电池中的第二种充电方式中所述的准备好的或者空置的放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104。
传送带式电池结构
对于本发明创新的电池除了磨盘式的电池结构为还有其他的结构,如传送带式电池,其中正负极的结构为带状的传送带式的结构,其运动方式也同传送带的运动方式相同,为平动,平动是指物体在运动的过程中,物体上的任意两点运动前后的连线保持平行,其运动的轨迹可以是直线,亦可以是曲线,这种传送带式的结构电池盒磨盘式的电池结构组成相同,都是有五部分构成的,正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、放电部分F、正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y。
除了放电部分F中的运动方式的不同外,其他部分都是相同的。
与磨盘式的电池结构不同的是,磨盘式的电池中的正负极的运动方式是转动,(转动是指运动物体上除了运动轴上的各点外其他各点都绕转动轴线做大小不同的圆周运动。)磨盘式的电池结构中放电部分F中,做转动运动的正极结构、负极结构我们称之为正极磨盘和负极磨盘,而在传送带式电池机构中的放电部分F中,做平动运动的正极结构、负极结构我们称之为正极传送带和负极传送带,正极传送带、负极传送带的运动所需要动力也是来自放电过程的动力部分Y,其上也设置有正极沟壕114和负极沟壕100,正极材料储存室101、负极材料储存室102中的正负极材料通过供给部分S1的传输进入到正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140,然后在在正极传送带、负极传送带作用下进入到正极材料放电室115、负极材料放电室123中,进入到正极材料放电室115、负极材料放电室123中正负极材料,在正极传送带、负极传送带作用下,按照一定的轨道、一定的速度运动,在运动的同时参与放电放应,长生的电流通过正极传送带、负极传送带上的正极电子传导装置113、负极电子传导装置122的传导,通过正极集流体112、负极集流体119的汇集作用,将会起来的电流通过正极电力输送线路130、负极电力输送线路131传送给电力管理系统132,同时传送给负载应用。进入到正极材料放电室115、负极材料放电室123中的正负极材料在正极传送带、负极传送带的作用下,一边按照一定的轨道、一定的速度运动,一边参与放电放应产生电力,或者形成放电趋势状态,当正负极材料被运送至正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121处时,正负极材料已经通过放电反应转化成为放电后正负极材料,然后从正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121处排出,但是在排出过程中,粘连在正极传送带、负极传送带上的放电后正负极材料会沿着正极传送带、负极传送带的运动又回到达正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140处,这样会影响电池的放电效果,因此我们在正极材料放电室出料口125、正极集流体112处设置了正极材料刮子(刷子)、负极材料刮子(刷子),正极材料刮子(刷子)、负极材料刮子(刷子)安装在放电部分的外壳110上,其刮子(刷子)的一端与正极传送带、负极传送带相接触,这样粘连在正极传送带、负极传送带上的放电后正负极材料在正极材料刮子(刷子)、负极材料刮子(刷子)的作用下,从正极传送带、负极传送带上脱落,然后被排出,进入到回收部分S2中,在S2中的传输装置的作用下进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104被回收存储。
正极材料刮子(刷子)、负极材料刮子(刷子)由于要和正极传送带、负极传送带长时间的接触,相互作用,摩擦,因此正极材料刮子(刷子)、负极材料刮子(刷子)的制作材料要选择柔软、耐磨、记忆性良好的材料,同时也不能与正负极材料、放电后正负极材料发生化学的物理的反应,如材料可以选择,各种纤维材料,碳纤维,合金金属纤维、有机塑料纤维、金属纤维、陶瓷纤维,植物纤维,动物羽毛纤维、皮毛纤维等各种材料。
正极材料刮子(刷子)、负极材料刮子(刷子)可以是不主动运动的,也就是说上没有动力供给,不主动运动,其运动(摆动)是在正极传送带、负极传送带的作用下运动(摆动)的。或者是由电力管理系统132提供电力,使正极材料刮子(刷子)、负极材料刮子(刷子)可以主动的运动,从而将正极传送带、负极传送带上粘粘的放电后正负极材料刮(刷)下来。从而使整个装置正常运转。
磨盘型电池图片说明:
图1-1、图1-1-1、图1-2、图1-2-1为本发明实施例提供的磨盘型电池整体示意图,
图1-2是在图1-1的基础上旋转90度的示意图。
其中包括正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、放电部分F、正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y五部分构成
正负极材料放电前储存部分Q是用来储存放电前的正负极材料的装置,正负极材料放电后储存部分H是用来储存放电后的正负极材料的装置,放电部分F是,使进入到其中的正负极材料,按照一定的轨道、一定的速度等程序在其中运动,在运动的同时进行完全的彻底的高倍率的放电,使正负极材料中的化学能转化为电能,并将电能提供给负载,同时将放电完成后的正负极材料排出的装置,正负极材料的传输部分S是,将正负极材料放电前储存部分Q中的放电前的正负极材料运送到放电部分F中参与放电反应,并将放电部分F中排出的放电后的正负极材料运送到正负极材料放电后储存部分H中的装置。放电过程的动力部分Y是为放电部分F提供动力,使放电部分F运转,从而使正负极材料进入到放电部分F中以一定的轨道、一定的速度运动进行放电反应,然后排出的装置。
图1-3是本发明实施例提供的磨盘型电池整体剖面示意图。
本发明实施例包括正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、放电部分F、正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y。
其中正负极材料放电前储存部分Q包括储存室101,正极材料储存室进料口136、正极材料储存室出料口134、负极材料储存室102,负极材料储存室进料口137、负极材料储存室出料口135等
其中正极材料储存室101、负极材料储存室102是一种承载或装载放电前的正负极材料的装置,在没有添加正负极材料之前,是一种中空的装置,或者可以承载或装载正负极材料的装置,其形状可以是圆柱形、半圆柱形、立方体形、长方体形、圆球形、半圆球形、椭球形、半椭球形,不定性形状等形状,其容积为大于零升的值,作为本发明创新电池的正负极材料储存设备,关系到本发明创新电池总电量的储存容量。根据用途的不同可以将正极材料储存室101、负极材料储存室102做成不同大小、容量、形状、结构,对于制作材料的选择,只要是不影响电池的正常运行,都可以选择,如:铝塑材料、塑料、ABS(苯乙烯-丁二烯-丙烯氰共聚物)、ABS+PC(苯乙烯-丁二烯-丙烯氰共聚物+聚碳酸酯)、PVC(聚氯乙烯)、铝、玻璃纤维、塑胶、铝合金、铁合金、铁、铜、钢、碳纤维材料、碳纤维纺织材料等金属材料或者非金属材料。
或者是具有伸缩功能的材料做成的,伸缩功能的结构做成的,在向其中添加(注入)正负极材料时,会随着正负极材料的增加,其容积也相应的增加,当其中的正负极材料减少时,容积也随之相应的减小。就像是气球一样,向其中填充气体时,随着气体的进入,其容积也随之增大,气体排出时,其容积也随之减小。或者就像是液压千斤顶一样,随着液压油的进入,千斤顶中的容积也随之增大,随着液压油的排出,千斤顶中的容积也随之减小。
另外正极材料储存室101、负极材料储存室102与放电部分F之间通过正负极材料的传输部分S相连接,正极材料储存室101、负极材料储存室102与放电部分F可以是固定在一体的,也可以是分开的,只是由正负极材料的传输部分S连接起来,其中的正负极材料全部放电完成后或者需要增加电池的续航能力,则可以在充电站向正极材料储存室101、负极材料储存室102通过正极材料储存室进料口136、负极材料储存室进料口137注入所需的正负极材料,
其中正极材料储存室进料口136、负极材料储存室进料口137设置安装在正极材料储存室101、负极材料储存室102上,是正极材料储存室101、负极材料储存室102的一部分,正极材料储存室进料口136、负极材料储存室进料口137是一种开关装置,就像是汽车上的油箱盖子,水壶上的水壶盖子,在需要添加正负极材料时,正负极材料正是通过正极材料储存室进料口136、负极材料储存室进料口137进入正极材料储存室101、负极材料储存室102中的,在添加正负极材料时,充电站工作人员将充电站的充电设备与正极材料储存室进料口136、负极材料储存室进料口137相连接,手动或自动打开正极材料储存室进料口136、负极材料储存室进料口137上的开关装置,使充电站的充电设备与正极材料储存室101、负极材料储存室102通过正极材料储存室进料口136、负极材料储存室进料口137上开启的开关装置相连通,连通的同时将充电站充电设备中的正负极材料添加到正极材料储存室101、负极材料储存室102中,正极材料储存室101、负极材料储存室102中添加的正负极材料达到一定的程度后,如加满或加到限定的重量(大于0千克的某一值)或体积(大于0升的某一值)时,充电站的充电设备停止继续向正极材料储存室101、负极材料储存室102中添加正负极材料,同时手动或自动关闭正极材料储存室进料口136、负极材料储存室进料口137上的开关装置。正极材料储存室进料口136、负极材料储存室进料口137上的开关装置关闭后,移开充电站的充电设备,正极材料储存室101、负极材料储存室102中正负极材料添加完毕。
正极材料储存室进料口136、负极材料储存室进料口137上设置有密闭装置,保证在添加或注入(注入:“注入”的意思是正负极材料也可以是液态或半固态的物质)正负极材料时和添加(注入)正负极材料后,除了正负极材料各自被添加到或注入到正极材料储存室101、负极材料储存室102中外,没有其他的物资(空气、水、灰尘、其他杂质等)进入到正极材料储存室101、负极材料储存室102中。正极材料储存室进料口136、负极材料储存室进料口137上设置有密闭装置可以是油性密封、固态密封、碳纤维材料密封等。
在有些应用中正极材料储存室101、负极材料储存室102可以是可分离更换的,也就是通过电力输出,正负极材料消耗完时,或者剩余正负极材料不足以完成预想要完成的任务时(比如电池应用到汽车上,电池中剩余的正负极材料预计所产生的电力只能再行驶负极沟壕100公里,这时我们想去一个200公里远的地方去,这时就是剩余正负极材料不足以完成预想要完成的任务),可以通过更换正极材料储存室101、负极材料储存室102保证电力的稳定不间断输出,在本发明创新的电池中,正极材料储存室101、负极材料储存室102各自的数量是大于等于一个的,这样可以保证更换时操作人员的操作性和便利性以及维持电力的稳定不间断输出,这样就不需要直接带着整个电池到充电站区添加正负极材料,而是只需要将准备好(装满正负极材料)的正极材料储存室101、负极材料储存室102替换空置的正极材料储存室101、负极材料储存室102。
准备好(装满正负极材料)的正极材料储存室101、负极材料储存室102是指加满或装满正负极材料的正极材料储存室101、负极材料储存室102,而这个加满或装满正负极材料的过程是在充电站或充电场完成的,
空置的正极材料储存室101、负极材料储存室102是指经过电池的放电,正极材料储存室101、负极材料储存室102中的正负极由于放电反应已经消耗完,正极材料储存室101、负极材料储存室102中没有可以用来继续参加放电反应的正负极材料,或者不足以保证电池输出的电力驱动负载。
对于正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135安装在正极材料储存室101、负极材料储存室102上,是正极材料储存室101、负极材料储存室102的一部分,正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135是一种开关装置,是一种单向开关,当放电部分F运行进行放电时,正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135处于开启状态,正负极材料在正负极材料的传输部分S的传输作用下通过正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135进入到正负极材料的传输部分S中,再通过正负极材料的传输部分S的传输正负极材料被运输送到放电部分F中参与放电放应,当放电部分F停止运行不放电时,或者正极材料储存室101、负极材料储存室102中的正负极材料通过电池的放电消耗完毕时,正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135处于关闭状态,与正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135相连接的正负极材料的传输部分S中的正负极材料不会因电池在移动翻动的过程中逆向的通过正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135进入到正极材料储存室101、负极材料储存室102中。
所述的逆向是指与电池在正常运行过程中,正负极材料从正极材料储存室101、负极材料储存室102通过正负极材料的传输部分S的运输作用到达放电部分F,或者电池在不放电的情况下,正负极材料相对于正负极材料的传输部分S、正极材料储存室101、负极材料储存室102等装置是处于静止状态的。这就是正负极材料在电池中运动的正常方向,所述的逆向就是相对于正常方向相反。
所述的移动翻动的过程是指电池被应用到各种可以运动的实践活动中,如汽车、电动自行车、飞机、轮船、公车机械等各种交通运输工具中时,电池会伴随这些实践活动而发生移动,而当电池被应用到一些便携式电子设备时,如手机、摄像机、数码相机、收音机、平板电脑、笔记本电脑、通信终端等电子设备时,则会随着便携式电子设备的使用发生翻转。上述的正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135的开启状态和关闭状态的控制和动力来源于正负极材料的传输部分S中的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106,对于正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106见此文后面关于正负极材料的传输部分S详细介绍中。
同时正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135也是正极材料储存室101、负极材料储存室102与正负极材料的传输部分S相连接的结构,也就是负极材料的传输部分S通过正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135与正极材料储存室101、负极材料储存室102相连接,将正极材料储存室101、负极材料储存室102中的正负极材料通过负极材料的传输部分S的传输作用传输到放电部分F中,参与放电反应。正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135一端是正极材料储存室101、负极材料储存室102,另一端与负极材料的传输部分S相连接。
在上述的正极材料储存室101、负极材料储存室102可以是可分离更换的结构中,正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135也是一种开关结构,这种开关结构分为两部分,一部分固定在正极材料储存室101、负极材料储存室102上,另外一部分固定在负极材料的传输部分S上,准确的来说,其中一部分是通过正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135与正极材料储存室101、负极材料储存室102相连接的部分,固定在正极材料储存室101、负极材料储存室102上正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135部分上设置有开关结构,另外一部分是通过正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135与正负极材料的传输部分S相连接的部分,固定在正负极材料的传输部分S上正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135部分也设置有开关结构,这两部分的开关结构的开启和关闭是相互独立的,但都是在正负极材料的传输部分S中的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的控制和作用下运行,所属的控制是指正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135的开启和关闭,是由正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106提供指令指挥的、也就是说固定在正极材料储存室101、负极材料储存室102上正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135部分上的开关结构、和固定在负极材料的传输部分S上正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135部分的开关结构都是在正负极材料的传输部分S中的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的控制下开启和关闭,所属的作用是指固定在正极材料储存室101、负极材料储存室102上正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135部分上的开关结构、和固定在正负极材料的传输部分S上正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135部分的开关结构的开启和关闭这个动作的进行和完成所需要的动力和能量来自于正负极材料的传输部分S中的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106。
固定在正极材料储存室101、负极材料储存室102上正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135部分与固定在正负极材料的传输部分S上正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135部分之间设置有连接装置,这个连接装置也是组成正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135的一部分,固定在正极材料储存室101、负极材料储存室102上正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135部分与固定在正负极材料的传输部分S上正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135部分之间的连接装置将这两部分连接起来,这种连接结构可以是机械式的螺丝螺帽结构,也可以是通过挤压链接的卡扣结构,也可以是其他的可以将这两部分进行连接的结构,这种连接结构的连接和分离可以通过手动的方式完成,也可以通过其他机械设备以自动的或手动的方式连接和分离。
这样对于上述的正极材料储存室101、负极材料储存室102可以是可分离更换的结构中,当需要分离更换正极材料储存室101、负极材料储存室102时,其中需要的意思是当电池在运行的过程中,将正负极材料放电前储存部分Q中的一组或多组正极材料储存室101、负极材料储存室102中的正负极材料通过放电(为负载提供能量)消耗完毕后,还要继续或不间断地为负载提供电力,这时对正负极材料的需求就需要。由于正极材料储存室101、负极材料储存室102中的正负极材料通过放电(为负载提供能量)消耗完毕后,正极材料储存室101、负极材料储存室102上的正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135是处于关闭状态的,这时固定在正负极材料的传输部分S上正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135部分也是处于关闭状态的。这时就可以根据需要将空置的正极材料储存室101、负极材料储存室102与正负极材料的传输部分S分离开,分离是通过手动的方式完成,也可以通过其他机械设备以自动的或手动的方式分离。
将空置的正极材料储存室101、负极材料储存室102与正负极材料的传输部分S分离开后,然后将装备好(装满正负极材料)的正极材料储存室101、负极材料储存室102上的正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135通过手动的方式或其他机械设备以自动的或手动的方式与正负极材料的传输部分S连接。从而完成空置的正极材料储存室101、负极材料储存室102与装备好(装满正负极材料)的正极材料储存室101、负极材料储存室102的更换。
另外需要注意的是正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上设置有密闭装置,保证在更换正极材料储存室101、负极材料储存室102时和更换后,以及在更换完成后、除了正负极材料外,没有其他的物资(空气、水、其他杂质等)进入到正极材料储存室101、负极材料储存室102和正负极材料的传输部分S中。
其中正负极材料放电后储存部分H包括放电后正极材料储存室103,放电后正极材料储存室进料口128、放电后正极材料储存室出料口138、放电后负极材料储存室104,放电后负极材料储存室进料口126、放电后负极材料储存室出料口139等
其中放电后正极材料储存室放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104是一种承载或装载放电完成后的正负极材料的装置,在没有回收放电后正负极材料之前,是一种中空的装置,或者可以承载或装载放电后正负极材料的装置,其形状可以是圆柱形、半圆柱形、立方体形、长方体形、圆球形、半圆球形、椭球形、半椭球形等形状,其容积为大于零升的任何值,作为本发明创新电池的放电后正负极材料回收储存设备,关系到本发明创新电池总电量的储存容量。根据用途的不同可以将放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104做成不同大小、容量、形状、结构,对于制作材料的选择,只要是不影响电池的正常运行,都可以选择,如:铝塑材料、塑料、ABS(苯乙烯-丁二烯-丙烯氰共聚物)、ABS+PC(苯乙烯-丁二烯-丙烯氰共聚物+聚碳酸酯)、PVC(聚氯乙烯)、铝、玻璃纤维、塑胶、铝合金、铁合金、铁、铜、钢、碳纤维材料、碳纤维纺织材料等金属材料或者非金属材料。
或者是具有伸缩功能的材料做成的,伸缩功能的结构做成的,当放电后正负极材料进入时时,会随着放电后正负极材料的增加,其容积也相应的增加,当其中的放电后正负极材料减少时,容积也随之相应的减小。就像是气球一样,向其中填充气体时,随着气体的进入,其容积也随之增大,气体排出时,其容积也随之减小。或者就像是液压千斤顶一样,随着液压油的进入,千斤顶中的容积也随之增大,随着液压油的排出,千斤顶中的容积也随之减小。
放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104与放电部分F之间通过正负极材料的传输部分S相连接,放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104与放电部分F可以是固定在一体的,也可以是分开的,但之间是由正负极材料的传输部分S连接起来。
随着放电过程的进行当放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存的放电后正负极材料,充满了(装满了)放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104,或者放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中剩余的可用来回收储存放电后正负极材料的空间(容量)不能满足电池应用的预期时,也就是在电池全部放电完成后或者需要增加电池的续航能力时,则可以在充电站或充电场向正极材料储存室101、负极材料储存室102中添加正极材料的同时,也将放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存的放电后正负极材料排出(抽出)。从而使放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104处于空置状态,或者达到电池应用预期的空间(容量)。
所述的预期是指,是指在电池应用的过程中,希望电池还能够为负载提供多长时间的电力,或者为负载在某一时间段内提供的电能。如当电池应用到汽车时,我们希望汽车再行驶200Km,这就是预期。如当电池应用到笔记本电脑时,我们希望电脑在没有外接电源的情况下,再使用5个小时,这便就是预期。
放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104上设置有使放电后正负极材料进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中的装置放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126,设置有使放电完成后的正负极材料从放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中被排出(抽出)的装置放电后正极材料储存室出料口138、放电后负极材料储存室出料口139。
其中放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126安装在放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104上,是放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104的一部分,放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126是一种开关功能的装置,
在电池第一种运行过程(对这一过程的详细解释见前文)中,当最先进入到放电部分F中正负正极材料放电完成后,从放电部分F中排出进入到正负极材料的传输部分S中,在正负极材料的传输部分S的运输作用下被运送到放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126处,将要进入到放电后正极材料储存室103中时,放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关打开,放电后正极材料在正负极材料的传输部分S的运输作用下通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中。
在电池第二种运行过程(对这一过程的详细解释见前文)中,当电池处于放电的过程中或为负载提供电力时,正负极材料源源不断的被运送至放电部分F中参与放电反应,同时正负极材料在放电部分F中按照一定轨道、一定的速度运动,同样的放电后的正负极材料也源源不断的从放电部分F中排出,在正负极材料的传输部分S的运输作用下通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中。
其中放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关打开和关闭是在正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的控制作用下完成的,对于放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上开关的开启是与正负极材料的传输部分S的启动是同步的,即正负极材料的传输部分S启动的同时,放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上开关也同时启动。对于正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的详细介绍见关于正负极材料的传输部分S的详细描述中。
其中放电后正极材料储存室出料口138、放电后负极材料储存室出料口139分别设置在放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104上,是组成放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104的一部分,放电后正极材料储存室出料口138、放电后负极材料储存室出料口139是一种开关功能装置,就像是汽车上的油箱盖子,水壶上的水壶盖子。随着电池放电过程的进行,放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存的放电完成后的正负极材料逐渐的增加,直到充满了(装满了)放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104,或者放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中剩余的可用来回收储存放电后正负极材料的空间(容量)不能满足电池应用的预期时,则需要在充电站向正极材料储存室101、负极材料储存室102中添加正极材料的同时,也将放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存的放电后正负极材料排出(抽出)。
放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中的放电后正负极材料排出(抽出)时,放电后正负极材料正是通过放电后正极材料储存室出料口138、放电后负极材料储存室出料口139从放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中排出(抽出)的,在排出(抽出)放电后正极材料时,充电站工作人员将充电站的充电设备与放电后正极材料储存室出料口138、放电后负极材料储存室出料口139相连接,手动或自动打开放电后正极材料储存室出料口138、放电后负极材料储存室出料口139上的开关,使充电站的充电设备与放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104通过放电后正极材料储存室出料口138、放电后负极材料储存室出料口139相连通,连通的同时,通过充电站的充电设备的传输作用将放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存的放电后正负极材料排出(抽出),储存到充电站相应的装置中,放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中的放电后正负极材料被全部或部分排出(抽出)后,如排出(抽出)的放电后正极材料达到限定的重量或体积时,充电站的充电设备停止从放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中排出(抽出)放电后正负极材料,同时手动或自动关闭放电后正极材料储存室出料口138、放电后负极材料储存室出料口139上的开关。放电后正极材料储存室出料口138、放电后负极材料储存室出料口139关闭后,移开充电站的充电设备,在正极材料储存室101、负极材料储存室102中正负极材料添加完毕的同时或先后,放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中的放电后正负极材料被全部或部分排出(抽出)。
放电后正极材料储存室出料口138、放电后负极材料储存室出料口139上设置有密闭装置,保证放电后正负极材料在被排出(抽出)后,除了放电后正负极材料从放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中被排出(抽出)外,没有其他的物资(空气、水、灰尘、其他杂质等)进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中。对于这种密封装置,可以是油性密封、固体密封、也可以是常规橡胶垫式的密封装置。
在应用中放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104可以是可分离更换的,也就是通过电力输出,随着电池的运行,放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中装满了回收储存的放电后正负极材料,或者放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中剩余的可用来回收储存放电后正负极材料的空间(容量)不能满足电池应用的预期时,这时就可以通过更换放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104保证电力的稳定不间断输出,在本发明创新的电池中,放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104各自的数量是大于等于一个的,这样可以保证更换时操作人员的操作性和便利性以及维持电力的稳定不间断输出,这样就不需要直接带着整个电池直接到充电站排出(抽出)放电后正负极材料,而是只需要将准备好(空置)的放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104替换装满放电后正负极材料(剩余的可用来回收储存放电后正负极材料的空间(容量)不能满足电池应用预期)放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104。
准备好(空置)的放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104是指放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中没有放电后正负极材料,具有用来回收储存放电后正负极材料的空间(容量),
而这个使放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104空置的过程是在充电站或充电场完成的,
装满了放电后正负极材料的放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104是指:随着电池的放电,放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收存储的逐渐的放电后正负极材料逐渐的增加,直到使放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中没有可以用来继续回收储存放电后正负极材料的空间(容量),或者剩余的可用来回收储存放电后正负极材料的空间(容量)不能满足电池应用的预期。
对于放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置,是一种单向开关,当放电部分F运行进行放电时,放电部分F中排出的放电后正负极材料在正负极材料的传输部分S的传输作用下进入到正负极材料的传输部分S中,再在正负极材料的传输部分S的传输作用下通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104回收储存。当放电部分F停止运行不放电时,放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126处于关闭状态,这样与放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126相连接的放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中的放电后负极材料就不会因电池在移动翻动的过程中逆向的通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126进入到正负极材料的传输部分S中。
所述的逆向是指与电池在正常运行过程中,放电后正负极材料从放电部分F中排出,进入到正负极材料的传输部分S,再通过正负极材料的传输部分S的运输作用到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中,或者电池在不放电的情况下,放电后正负极材料相对于正负极材料的传输部分S、放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104等装置是处于静止状态的。这就是放电后正负极材料在电池中运动的正常方向,所述的逆向就是相对于正常方向相反。
所述的移动翻动的过程是指电池被应用到各种可以运动的实践活动中,如汽车、电动自行车、飞机、轮船、公车机械等各种交通运输工具中时,电池会伴随这些实践活动而发生移动,而当电池被应用到一些便携式电子设备时,如手机、摄像机、数码相机、收音机、平板电脑、笔记本电脑、通信终端等电子设备时,则会随着便携式电子设备的使用发生翻转。上述的放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126的开启状态和关闭状态的控制和动力来源于正负极材料的传输部分S中的正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127,对于正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127详见此文后面关于正负极材料的传输部分S详细介绍中。
同时放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126也是放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104与正负极材料的传输部分S相连接的结构,也就是正负极材料的传输部分S通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126与放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104相连接,将放电部分F中排出放电后正负极材料通过正负极材料的传输部分S传输作用传输到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中,回收存储起来。放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126的一端设置在放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104,另一端与负极材料的传输部分S相连接。
在上述的放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104可以是可分离更换的结构中,放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126也是一种开关结构,这种开关结构分为两部分,一部分固定在放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104上,另外一部分固定在负极材料的传输部分S上,准确的来说,其中一部分是通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126与正极材料储存室101、负极材料储存室102相连接的部分,固定在放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104上的正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135部分上设置有开关结构,另外一部分是通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126与正负极材料的传输部分S相连接的部分,固定在正负极材料的传输部分S上的放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126部分也设置有开关结构,这两部分的开关结构的开启和关闭是相互独立的,但都是在正负极材料的传输部分S中的正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的控制和作用下运行,所述的控制是指放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126的开启和关闭,是由正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127提供指令指挥的、也就是说固定在放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104上的放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126部分上的开关结构、和固定在负极材料的传输部分S上放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126部分的开关结构都是在正负极材料的传输部分S中的正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的控制下开启和关闭,所属的作用是指固定在放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104上的放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126部分上的开关结构、和固定在正负极材料的传输部分S上的放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126部分的开关结构的开启和关闭这个动作的进行和完成所需要的动力和能量来自于正负极材料的传输部分S中的正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127、。
固定在放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104上的放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126部分与固定在正负极材料的传输部分S上放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126部分之间设置有连接装置,这个连接装置也是组成放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126的一部分,固定在放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104上的放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126部分与固定在正负极材料的传输部分S上的放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126部分之间的连接装置将这两部分连接起来,这种连接结构可以是机械式的螺丝螺帽结构,也可以是通过挤压连接的卡扣结构,也可以是其他的可以将这两部分进行连接的结构,这种连接结构的连接和分离可以通过手动的方式完成,也可以通过其他机械设备以自动的或手动的方式连接和分离。
这样对于上述的放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104可以是可分离更换的结构中,当需要分离更换放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104时,其中需要的意思是当电池在运行的过程中,将正负极材料放电后储存部分H中的一组或多组放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中装满了的放电后正负极材料或者没有足够的空间(容量)继续回收储存放电后正负极材料时,还要继续或不间断地为负载提供电力,这时的需求就需要。由于放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中装满了放电后正负极材料后或者没有足够的空间(容量)继续回收储存放电后负极材料时,放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104上的放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126是处于关闭状态的,这时固定在正负极材料的传输部分S上的放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126部分也是处于关闭状态的。这时就可以根据需要将装满有放电后正负极材料的或者没有足够的空间(容量)继续回收储存放电后正负极材料的放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104与正负极材料的传输部分S分离开,分离是通过手动的方式完成,也可以通过其他机械设备以自动的或手动的方式分离。
将装满有放电后正负极材料的或者没有足够的空间(容量)继续回收储存放电后正负极材料的放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104与正负极材料的传输部分S分离开后,然后将空置(没有放电后正负极材料)的放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104上的放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126通过手动的方式或其他机械设备以自动的或手动的方式与正负极材料的传输部分S连接。从而完成装满有放电后正负极材料的或者没有足够的空间(容量)继续回收储存放电后正负极材料的放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104与空置(没有放电后正负极材料)的放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104的更换。
另外需要注意的是放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上设置有密闭装置,保证在更换放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104时和更换后,以及在更换完成后、没有其他的物资(空气、水、其他杂质等)进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104和正负极材料的传输部分S中。
需要注意的是,放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104的更换与正极材料储存室101、负极材料储存室102的更换是同步进行的。我们一般将放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104、正极材料储存室101、负极材料储存室102的更换称为电池的充电。同样的向正极材料储存室101、负极材料储存室102添加(注入)正负极材料,将放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104放电后正负极材料排出(抽出),也称为电池的充电。
其中正负极材料的传输部分S包括正极材料储存室出料口134、正极材料供给控制装置105、正极材料供给装置107、正极材料放电室进料口150、正极材料放电室出料口125、正极材料回收装置124、正极材料回收控制装置129、放电后正极材料储存室进料口128、负极材料储存室出料口135、负极材料供给控制装置106、负极材料供给装置108、负极材料放电室进料口140、负极材料放电室出料口121、负极材料回收装置120、负极材料回收控制装置127、放电后负极材料储存室进料口126、供给部分S1(正极材料储存室出料口134、正极材料供给控制装置105、正极材料供给装置107、正极材料放电室进料口150、正极材料放电室出料口125、正极材料回收装置124、正极材料回收控制装置129、放电后正极材料储存室进料口128),回收部分S2(负极材料储存室出料口135、负极材料供给控制装置106、负极材料供给装置108、负极材料放电室进料口140、负极材料放电室出料口121、负极材料回收装置120、负极材料回收控制装置127、放电后负极材料储存室进料口126)等
其中正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135作为正负极材料放电前储存部分Q和正负极材料的传输部分S所共有的装置,在关于正负极材料放电前储存部分Q在前文中已做了消息的介绍,在这儿不作进一步的描述。
正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106是一种控制及动力装置:
这种控制及动力装置,一方面控制和作用正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135,使正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关装置打开或关闭。
其中作用的意思是为正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关装置提供开启和关闭所需的动力,这种动力可以是电能、机械能、磁能等,这个要根据正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上开关装置的结构特点来决定:
如正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关装置为电力驱动的开关时,则正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106为正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关装置提供的是电能,
如正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关装置为机械力驱动的开关时,则正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106为正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关装置提供的是机械力,
如正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关装置为磁力驱动的开关时,则正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106为正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关装置提供的是电能或磁力(电能的意思是电可以比较直接的转换为磁力)。
另一方面控制和作用于正极材料供给装置107、负极材料供给装置108,使正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置运行或停止,也就是正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置运行或停止所需要的动力来自于正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106。对于正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置是一种具有传输功能的装置,根据正负极材料状态的不同,其结构有所不同,因此根据正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置结构的不同,正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的动力提供装置也有所不同,因此就有
当正负极材料为液态或半固态时,正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置是一种管壁光滑,粘滞系数较低的管道,而正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的动力提供装置则为一种泵,如蠕动泵、微流泵等,这时泵的进液端与正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135相连接,出液端与正极材料供给装置107、负极材料供给装置108相连接,在电池运行的过程中,正极材料储存室101、负极材料储存室102中正负极材料在泵的抽动下通过正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135进入到泵的进液端中,在泵的作用下,以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)从出液端排出进入到正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中,在泵的连续作用下,进入到正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的正负极材料以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)流动到正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140处,然后再在放电部分F的作用下进入到放电部分F中参与放电反应。
注意在电池运行的过程中正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关装置是打开的,具体的怎样打开,什么时候打开见前文中详细介绍,
当正负极材料为固态粉状时正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置是一种固态粉状物传输装置,可以是绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置、或者气动传输装置等,而正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的动力提供装置则为能通过传动装置带动固态粉状物传输装置运转的动力装置,如电动机、气体压缩机等。
所述的“传动装置”为皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、或者传动轴传动装置、电力传动装置等。
对于正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的固态粉状物传输装置为绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置时,正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的动力提供装置则为一种电动机,电动机在正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的控制下,并且将放电部分F中的电力管理系统132提供的电力供给电动机,通过电动机使电能转换为机械能,(对于电力管理系统132与正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106之间的关系,见下文)
同时电动机与绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置之间设置有传动装置,这些传动装置可以是皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、或者传动轴传动装置等装置。通过这些传动装置将电动机转换的机械能传送给绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置。使绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、螺旋输送装置运行,如绞龙(可弯曲螺旋输送装置)中的弹簧螺旋、或者螺旋输送装置中的螺旋在电动机的带动下以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)旋转,旋转的弹簧螺旋叶片、或者螺旋叶片将正负极材料向放电部分F的方向推移,在电动机连续的机械力的作用下,正负极材料被绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置中的旋转的弹簧螺旋叶片、或者旋转的螺旋叶片源源不断推移到正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140处,然后再在放电部分F的作用下进入到放电部分F中参与放电反应。
对于正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的固态粉状物传输装置为气动传输装置时,正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的动力提供装置则为一种气体压缩机,这时气体压缩机的进气端端与正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135相连接,出气端与正极材料供给装置107、负极材料供给装置108相连接,在电池运行的过程中,正极材料储存室101、负极材料储存室102中正负极材料在气体压缩机的抽动下通过正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135进入到气体压缩机的进气端中,在气体压缩机的作用下,以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)从出气端排出进入到正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中,在气体压缩机的连续作用下,进入到正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的正负极材料以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)流动到正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140处,然后再在放电部分F的作用下进入到放电部分F中参与放电反应。
对于“固态粉状”需要指出的是,粉的颗粒直径可以是纳米级的(0.1nm-1000nm)、也可以是微米级的(1μm-1000μm)、也可以是毫米级(1mm-1000mm)的。
对于文中所述的电动机、气体压缩机、皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、或者传动轴传动装置、绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、螺旋输送装置、气动传输装置时其具体的运行原理及设计见《中华人民共和国国家标准》,或者其他国家的国家标准标准、或者世界标准。
正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106设置于正负极材料放电前储存部分Q和正负极材料的传输部分S之间,正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106与放电部分F的电力管理系统132之间通过电力传输线路(如导线)、控制线路相连接,为正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的控制功能和动力(作用)功能的提供电力。同时在负载与电池接通并为负载提供电力时,电力管理系统132会根据电池设置向正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106提供电力,同时也为正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106提供相应的信号,相应的信号是指电池与负载接通了,或者电池与负载断开了,或者负载所需要的电力减少了,或者负载所需要的电力增加了,这时相应的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106会根据电力管理系统132提供的信号作出相应的反应,作出相应的反应是指:
信号为电池与负载接通了时,这时正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106就要控制正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135,并为正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135提供动力(需要注意的是,这时候电力管理系统132已经为正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106提供了电力),使正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关装置打开,同样的,在这同一时间(信号为电池与负载接通了时),正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106就要控制正极材料供给装置107、负极材料供给装置108、并为正极材料供给装置107、负极材料供给装置108提供动力(需要注意的是,这时候电力管理系统132已经为正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106提供了电力),使正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置运转,将正极材料储存室101、负极材料储存室102中的正负极材料通过开关装置已经开启的正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135,在正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置的传输作用下,正负极材料被运送至放电部分F中参与放电反应,
信号为电池与负载断开了时,这时正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106就要控制正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135,并为正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135提供动力,使正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关装置关闭,同样的,在这同一时间(信号为电池与负载接通了时),正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106就要控制正极材料供给装置107、负极材料供给装置108、不在为正极材料供给装置107、负极材料供给装置108继续提供动力,使正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置停止运转,正极材料储存室101、负极材料储存室102中的正负极材料停止向放电部分F中传输。
信号为负载所需要的电力减少了时,这时正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106就要控制正极材料供给装置107、负极材料供给装置108、使正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置运转速度减慢,使向放电部分F中传输的正负极材料的量减少。这样放电部分F产生的电力也相应地会减少,从而满足负载对电力需求减少的要求。同时要注意的是在正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106控制正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置运转速度减慢的同时,由于“负载所需要的电力减少了”的这个信号的控制,放电过程的动力部分Y的运转速度也会减慢,在放电过程的动力部分Y的作用下,使放电部分F的运转速度减慢,同时放电部分F中的正负极材料在放电部分F的作用下,正负极材料的运动速度也相应的减慢,同样的回收部分S2中的传输装置的运转速度也减慢,通过各部分个结构的配合从而达到电池电力输出的减少,已达到负载对电力需求减少的要求。
对于“负载所需要的电力减少了”的这个信号的处理,还可以是,在正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的控制下,正极材料储存室出料口134负极材料储存室出料口135上的开关装置关闭一部分,也就是关一部分留一部分,通过开关的作用使正负极材料通过的正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135的横截面积减小,使从正极材料储存室出料口134负极材料储存室出料口135通过的正负极材料的量减少,同时放电过程的动力部分Y的运转速度也会减慢,在放电过程的动力部分Y的作用下,使放电部分F的运转速度减慢,同时放电部分F中的正负极材料在放电部分F的作用下,正负极材料的运动速度也相应的减慢,通过各部分个结构的配合从而达到电池电力输出的减少,已达到负载对电力需求减少的要求。
信号为负载所需要的电力增加了,这时正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106就要控制正极材料供给装置107、负极材料供给装置108、使正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置运转速度加快,使向放电部分F中传输的正负极材料的量增加。这样放电部分F产生的电力也相应地会增加,从而满足负载对电力需求增加的要求。同时要注意的是在正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106控制正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置运转速度增加的同时,由于“负载所需要的电力增加了”的这个信号的控制,放电过程的动力部分Y的运转速度也会加快,在放电过程的动力部分Y的作用下,使放电部分F的运转速度加快,同时放电部分F中的正负极材料在放电部分F的作用下,正负极材料的运动速度也相应的加快,同样的回收部分S2中的传输装置的运转速度也加快,通过各部分个结构的配合从而达到电池电力输出的增加,已达到负载对电力需求增加的要求。
对于“负载所需要的电力增加了”的这个信号的处理,还可以是,在正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的控制下,正极材料储存室出料口134负极材料储存室出料口135上的开关装置多开启一部分,也就是使通过开关的作用使正负极材料通过的正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135的横截面积增大,使从正极材料储存室出料口134负极材料储存室出料口135通过的正负极材料的量增加,同时放电过程的动力部分Y的运转速度也会加快,在放电过程的动力部分Y的作用下,使放电部分F的运转速度加快,同时放电部分F中的正负极材料在放电部分F的作用下,正负极材料的运动速度也相应的加快,通过各部分个结构的配合从而达到电池电力输出的增加,已达到负载对电力需求增加的要求。
这里“负载与电池接通”中的“接通”的意思是:放电部分F的电力管理系统132与负载直接或间接相连接,将放电部分F产生的电力传输给负载,这里“直接或间接”的意思是:直接是指电池与负载之间没有电流电压整理转化装置、电流转换装置等其他装置,电流电压整理转化的意思是指负载有时所需要电力的电流、电压的之比较的高,因此需要将电池进行并联、串联然后达到所需的电流电压值,如通过并联可以保证电压不变的情况下提高电流值(原理参见电池并联原理),同样的通过串联可以保证电流不变的情况下提高电压值(原理参见电池串联原理),还有就是有些负载所需要的电力是交流电而不是直流电,而电池产的电力都是直流电,因此还需要通过转换装置将直流电转换为交流电,间接是指电池与负载之间有电流电压整理转化装置、电流转换装置等其他装置,
对于正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106在本发明创新的电池中主要的作用是:根据负载对电量需求的不同调控正负极材料进正负极材料的传输部分S中的速度、量等,同时在负载在停机的情况下,可以停止正负极材料进入正负极材料的传输部分S中的操作。因此通过正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的调控,第一可以保证稳定准确精心的对负载供电,第二可以保证正负极材料充分的放电,最大限度的减少正负极材料的浪费,第三可以将电池的内阻大范围的降低。
正极材料供给装置107、负极材料供给装置108一种传输装置,在正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的控制下,并为正极材料供给装置107、负极材料供给装置108提供运行的动力,使正极材料储存室101、负极材料储存室102中的正负极材料被运送至放电部分F中,参与放电反应的装置。
正极材料供给装置107、负极材料供给装置108一端与正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135相连接,另一端与正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140相连接,是一种管道式的,封闭式的传输装置,管道的横截面是圆形的、或者椭圆形、矩形、圆角矩形、多边形、不规则形等形状,管道的长度根据正负极材料放电前储存部分Q与放电部分F在实际应用中的实际距离来决定,管道的长度的数值为大于0毫米的正数。管道的厚度根据材料的性质和使用情况设置为大于0毫米的正数。管道根据应用可以设置为直线型、或者弯曲型、或者其他型。“密闭式”是指管道在正常的情况下与外界不连通,即外界的空气、水、灰尘、等其他物质不会进入到管道中,同样的管道中的正负极材料也不会进入到外界中,如空气,水,土壤等中。
由于正极材料供给装置107、负极材料供给装置108与正负极材料是直接接触的,因此正极材料供给装置107、负极材料供给装置108的材料应选择与正负极材料不发生化学反应或物理反应的材料,或者不影响正负极材料性质、放电反应等,同时也要注意材料的使用寿命、抗碰撞、抗摔打等。其材料可以选择,如如:铝塑材料、塑料、ABS(苯乙烯-丁二烯-丙烯氰共聚物)、ABS+PC(苯乙烯-丁二烯-丙烯氰共聚物+聚碳酸酯)、PVC(聚氯乙烯)、铝、玻璃纤维、塑胶、铝合金、铁合金、铁、铜、钢、碳纤维材料、碳纤维纺织材料等金属材料或者非金属材料。
正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中设置有具有传输作用的传输装置,
根据电池所使用的正负极材料状态的不同,其传输装置的结构也有所不同,相应的,正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的动力提供装置也有所不同,因此就有:
当正负极材料为液态或半固态时,正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置是一种管壁光滑,粘滞系数较低的管道,而正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的动力提供装置则为一种泵,如蠕动泵、微流泵、这时泵的进液端与正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135相连接,出液端与正极材料供给装置107、负极材料供给装置108相连接,在电池运行的过程中,正极材料储存室101、负极材料储存室102中正负极材料在泵的抽动下通过正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135进入到泵的进液端中,在泵的作用下,以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)从出液端排出进入到正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中,在泵的连续作用下,进入到正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的正负极材料以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)流动到正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140处,然后再在放电部分F的作用下进入到放电部分F中参与放电反应。
注意在电池运行的过程中正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135上的开关装置是打开的,具体的怎样打开,什么时候打开见前文中详细介绍,
当正负极材料为固态粉状时正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的传输装置是一种固态粉状物传输装置,可以是绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置、或者气动传输装置等,而正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的动力提供装置则为能通过传动装置带动固态粉状物传输装置运转的动力装置,如电动机、气体压缩机等。
所述的“传动装置”为皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、或者传动轴传动装置等。
对于正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的固态粉状物传输装置为绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置时,正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的动力提供装置则为一种电动机,电动机在正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的控制下,并且将放电部分F中的电力管理系统132提供的电力供给电动机,通过电动机使电能转换为机械能,
同时电动机与绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置之间设置有传动装置,这些传动装置可以是皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、或者传动轴传动装置等装置。通过这些传动装置将电动机转换的机械能传送给绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置。使绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、螺旋输送装置运行,如绞龙(可弯曲螺旋输送装置)中的弹簧螺旋、或者螺旋输送装置中的螺旋在电动机的带动下以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)旋转,旋转的弹簧螺旋叶片、或者螺旋叶片将正负极材料向放电部分F的方向推移,在电动机连续的机械力的作用下,正负极材料被绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置中的旋转的弹簧螺旋叶片、或者旋转的螺旋叶片源源不断推移到正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140处,然后再在放电部分F的作用下进入到放电部分F中参与放电反应。
对于正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的固态粉状物传输装置为气动传输装置时,正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的动力提供装置则为一种气体压缩机,这时气体压缩机的进气端端与正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135相连接,出气端与正极材料供给装置107、负极材料供给装置108相连接,在电池运行的过程中,正极材料储存室101、负极材料储存室102中正负极材料在气体压缩机的抽动下通过正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135进入到气体压缩机的进气端中,在气体压缩机的作用下,以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)从出气端排出进入到正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中,在气体压缩机的连续作用下,进入到正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的正负极材料以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)流动到正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140处,然后再在放电部分F的作用下进入到放电部分F中参与放电反应。
对于“固态粉状”需要指出的是,粉的颗粒直径可以是纳米级的(0.1nm-1000nm)、也可以是微米级的(1μm-1000μm)、也可以是毫米级(1mm-1000mm)的。
对于文中所述的电动机、气体压缩机、皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、或者传动轴传动装置、绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、螺旋输送装置、气动传输装置时其具体的运行原理及设计见《中华人民共和国国家标准》,或者其他国家的国家标准标准、或者世界标准。
对于正极材料供给装置107、负极材料供给装置108是在正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106的控制下运行的,即正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106通过控制泵的运转速度、电动机的电量供应、气体压缩机的压力等来实现正负极材料在正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中的运行速度,从而使正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中单位时间传输到放电部分F中的正负极材料的量发生相应的增加或减少,这种增加或减少的本质是由负载对电力的需求来决定的:这种增加或减少具体控制和运行过程在前文中也做了详细的介绍。
对于正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140是一种连接装置,将正极材料供给装置107、负极材料供给装置108与放电部分F的正负极材料进入部分连接起来,使正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中运送的正负极材料进入到放电部分F中参与放电反应的装置。在本发明创新的电池中,正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140作为一种连接装置,其连接方式是用螺丝将正极材料供给装置107、负极材料供给装置108与放电部分F固定连接起来,或者用强力胶将正极材料供给装置107、负极材料供给装置108与放电部分F粘结起来,或者用电焊将正极材料供给装置107、负极材料供给装置108与放电部分F焊接在一起,或者其他的各种连接方式。在正极材料供给装置107、负极材料供给装置108与放电部分F连接处设置有密闭密封装置,如密封垫圈,密封胶,无缝焊接等。
其中放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126作为正负极材料放电后储存部分H和正负极材料的传输部分S所共有的装置,在关于正负极材料放电后储存部分H在前文中已做了消息的介绍,在这儿不作进一步的描述。
正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127是一种控制及动力装置:
这种控制及动力装置,
一方面控制和作用放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126,使放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置打开或关闭。
其中“作用”的意思是为放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置提供开启和关闭所需的动力,这种动力可以是电能、机械能、磁能等,这个要根据放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上开关装置的结构特点来决定:
如放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置为电力驱动的开关时,则正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127为放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置提供的是电能,
如放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置为机械力驱动的开关时,则正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127为放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置提供的是机械力,
如放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置为磁力驱动的开关时,则正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127为放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置提供的是电能或磁力(电能的意思是电可以比较直接的转换为磁力)。
另一方面控制和作用于正极材料回收装置124、负极材料回收装置120,使正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置运行或停止,也就是正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置运行或停止所需要的动力来自于正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127。对于正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置是一种具有传输功能的装置,根据放电后正负极材料状态的不同,其结构有所不同。
因此根据正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置结构的不同,正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的动力提供装置也有所不同,因此就有:
当放电后正负极材料为液态或半固态时,正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置是一种管壁光滑,粘滞系数较低的管道,而正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的动力提供装置则为一种泵,如蠕动泵、微流泵、这时泵的进液端与正极材料回收装置124、负极材料回收装置120相连接,出液端与放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126相连接,在电池运行的过程中,放电部分F中排出的放电后正负极材料在泵的抽动下通过正极材料回收装置124、负极材料回收装置120进入到泵的进液端中,在泵的作用下,以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)从出液端排出通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存起来,在泵的连续作用下,放电部分F中排出的放电后正负极材料被源源不断的抽入到正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中,并以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)源源不断的流动到泵的进液端,在泵的作用下,以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)从泵的出液端排出,通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126源源不断的进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存起来。
注意在电池运行的过程中放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置是打开的,具体的怎样打开,什么时候打开见前文中详细介绍,
当放电后正负极材料为固态粉状时正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置是一种固态粉状物传输装置,可以是绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置、或者气动传输装置等,而正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的动力提供装置则为能通过传动装置带动固态粉状物传输装置运转的动力装置,如电动机、气体压缩机等。
所述的“传动装置”为皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、或者传动轴传动装置、电力传动装置等。
对于正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的固态粉状物传输装置为绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置时,正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的动力提供装置则为一种电动装置(电动机),电动装置(电动机)在正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的控制下,并且将放电部分F中的电力管理系统132提供的电力供给电动机,通过电动机使电能转换为机械能,
同时电动机与绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置之间设置有传动装置,这些传动装置可以是皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、或者传动轴传动装置、电力传动装置等装置。通过这些传动装置将电动机转换的机械能传送给绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置。使绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、螺旋输送装置运行,如绞龙(可弯曲螺旋输送装置)中的弹簧螺旋、或者螺旋输送装置中的螺旋在电动机的带动下以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)旋转,旋转的弹簧螺旋叶片、或者螺旋叶片将放电后正负极材料向正负极材料放电后储存部分H的方向推移,在电动机连续的机械力的作用下,放电后正负极材料被绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置中的旋转的弹簧螺旋叶片、或者旋转的螺旋叶片源源不断的向正负极材料放电后储存部分H的方向推移,通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126进入到正负极材料放电后储存部分H中回收储存。
对于正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的固态粉状物传输装置为气动传输装置时,正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的动力提供装置则为一种气体压缩机,这时气体压缩机的进气端端与正极材料回收装置124、放电后负极材料储存室进料口126相连接,出气端与放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126相连接,在电池运行的过程中,放电部分F中排出的放电后正负极材料在气体压缩机的抽动下通过正极材料回收装置124、负极材料回收装置120进入到气体压缩机的进气端中,在气体压缩机的作用下,以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)从出气端排出,通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存起来,在气体压缩机的连续作用下,放电部分F中排出的放电后正负极材料被源源不断的抽入到正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中,并以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)源源不断的流动到气体压缩机的进气端,在气体压缩机的作用下,以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)从气体压缩机的出气端排出,通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126源源不断的进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存起来。
对于“固态粉状”需要指出的是,粉的颗粒直径可以是纳米级的(0.1nm-1000nm)、也可以是微米级的(1μm-1000μm)、也可以是毫米级(1mm-1000mm)的。
对于文中所述的电动机、气体压缩机、皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、或者传动轴传动装置、绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、螺旋输送装置、气动传输装置时其具体的运行原理及设计见《中华人民共和国国家标准》,或者其他国家的国家标准标准、或者世界标准。
正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127设置于正负极材料放电后储存部分H和正负极材料的传输部分S之间,正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127与放电部分F的电力管理系统132通过电力传输线路(如导线)、控制线路相连接,为正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的控制功能、动力(作用)功能提供电力。同时在负载与电池接通并为负载提供电力时,电力管理系统132会根据电池设置向正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127提供电力,同时也为正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127提供相应的信号,相应的信号是指电池与负载接通了,或者电池与负载断开了,或者负载所需要的电力减少了,或者负载所需要的电力增加了,这时相应的正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127会根据电力管理系统132提供的信号作出相应的反应,作出相应的反应是指:
信号为电池与负载接通了时,这时正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127就要控制放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126,并为放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126提供动力(需要注意的是,这时候电力管理系统132已经为正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127提供了电力),使正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127上的开关装置打开,同样的,在这同一时间(信号为电池与负载接通了时),放电后正极材料储存室进料口128、负极材料回收控制装置127就要控制正极材料回收装置124、负极材料回收装置120、并为正极材料回收装置124、负极材料回收装置120提供动力(需要注意的是,这时候电力管理系统132已经为正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127提供了电力),使正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置运转,将放电部分F排出的放电后正负极材料在正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置的传输作用下通过开关装置已经开启的放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126,放电后正负极材料被运送至正负极材料放电后储存部分H回收存储。
信号为电池与负载断开了时,这时正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127就要控制放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126,并为放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126提供动力,使放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置关闭,同样的,在这同一时间(信号为电池与负载接通了时),正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127就要控制正极材料回收装置124、负极材料回收装置120、不再为正极材料回收装置124、负极材料回收装置120继续提供动力,使正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置停止运转,放电后正负极材料停止向正负极材料放电后储存部分H中传输。
信号为负载所需要的电力减少了时,这时正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127就要正极材料回收装置124、负极材料回收装置120、使正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置运转速度减慢,用于配合放电部分F中排出的放电后正负极材料的量的减少。这样放电部分F产生的电力也相应地会减少,满足了负载对电力需求减少的要求。同时要注意的是在正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127控制正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置运转速度减慢的同时,由于“负载所需要的电力减少了”的这个信号的控制,放电过程的动力部分Y的运转速度也会减慢,在放电过程的动力部分Y的作用下,使放电部分F的运转速度减慢,同时放电部分F中的正负极材料在放电部分F的作用下,正负极材料的运动速度也相应的减慢,同样的回收部分S2中的传输装置的运转速度也减慢,通过各部分个结构的配合从而达到电池电力输出的减少,已达到负载对电力需求减少的要求。
信号为负载所需要的电力增加了,这时正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127就要控制正极材料回收装置124、负极材料回收装置120、使正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置运转速度加快,同时放电部分F中排出的放电后正负极材料也同样增加,通过正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置运转速度加快,用以配合放电部分F中排出的放电后正负极材料的回收。这样放电部分F产生的电力也相应地会增加,从而满足负载对电力需求增加的要求。同时要注意的是在正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127控制正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置运转速度增加的同时,由于“负载所需要的电力增加了”的这个信号的控制,放电过程的动力部分Y的运转速度也会加快,在放电过程的动力部分Y的作用下,使放电部分F的运转速度加快,同时放电部分F中的正负极材料在放电部分F的作用下,正负极材料的运动速度也相应的加快,同样的回收部分S2中的传输装置的运转速度也加快,通过各部分个结构的配合从而达到电池电力输出的增加,已达到负载对电力需求增加的要求。
这里“负载与电池接通”中的“接通”的意思是:放电部分F的电力管理系统132与负载直接或间接相连接,将放电部分F产生的电力传输给负载,这里“直接或间接”的意思是:直接是指电池与负载之间没有电流电压整理转化装置、电流转换装置等其他装置,电流电压整理转化的意思是指负载有时所需要电力的电流、电压的之比较的高,因此需要将电池进行并联、串联然后达到所需的电流电压值,如通过并联可以保证电压不变的情况下提高电流值(原理参见电池并联原理),同样的通过串联可以保证电流不变的情况下提高电压值(原理参见电池串联原理),还有就是有些负载所需要的电力是交流电而不是直流电,而电池产的电力都是直流电,因此还需要通过转换装置将直流电转换为交流电,间接是指电池与负载之间有电流电压整理转化装置、电流转换装置等其他装置,
对于正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127在本发明创新的电池中主要的作用是:根据负载对电量需求的不同调控正负极材料进正负极材料的传输部分S中的速度、量等。因此通过正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的调控,第一可以保证放电过程顺利进行,稳定准确精心的对负载供电,第二可以保证正负极材料充分的放电,最大限度的减少正负极材料的浪费,第三可以将电池的内阻大范围的降低。
正极正极材料回收装置124、负极材料回收装置120是一种传输装置,在正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的控制下,并为正极材料回收装置124、负极材料回收装置120提供运行的动力,使放电部分F中排出的放电后正负极材料被运送至正负极材料放电后储存部分H中回收储存。
正极材料回收装置124、放电后负极材料储存室进料口126一端与正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127相连接,另一端与正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121相连接,是一种管道式的,封闭式的传输装置,管道的横截面是圆形的、或者椭圆形、矩形、圆角矩形、多边形、不规则形等形状,管道的长度根据正负极材料放电后储存部分H与放电部分F在实际应用中的实际距离来决定,管道的长度的数值为大于0毫米的正数。管道的厚度根据材料的性质和使用情况设置为大于0毫米的正数。管道根据应用可以设置为直线型、或者弯曲型、或者其他型“密闭式”是指管道在正常的情况下与外界不连通,即外界的空气、水、灰尘、等其他物质不会进入到管道中,同样的管道中的正负极材料也不会进入到外界中,如空气,水,土壤等中。
由于正极材料回收装置124、负极材料回收装置120与放电后正负极材料是直接接触的,因此正极材料回收装置124、负极材料回收装置120的材料应选择与正负极材料不发生化学反应或物理反应的材料,或者不影响正负极材料性质、充电反应等,同时也要注意材料的使用寿命、抗碰撞、抗摔打等。其材料可以选择,如:铝塑材料、塑料、ABS(苯乙烯-丁二烯-丙烯氰共聚物)、ABS+PC(苯乙烯-丁二烯-丙烯氰共聚物+聚碳酸酯)、PVC(聚氯乙烯)、铝、玻璃纤维、塑胶、铝合金、铁合金、铁、铜、钢、碳纤维材料、碳纤维纺织材料等金属材料或者非金属材料。
正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中设置有具有传输作用的传输装置,
根据电池所使用的正负极材料状态的不同,其传输装置的结构也有所不同,相应的,正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的动力提供装置也有所不同,因此就有:
当放电后正负极材料为液态或半固态时,正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置是一种管壁光滑,粘滞系数较低的管道,而正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的动力提供装置则为一种泵,如蠕动泵、微流泵、这时泵的进液端与正极材料回收装置124、负极材料回收装置120相连接,出液端与放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126相连接,在电池运行的过程中,放电部分F中排出的放电后正负极材料在泵的抽动下通过正极材料回收装置124、负极材料回收装置120进入到泵的进液端中,在泵的作用下,以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)从出液端排出通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存起来,在泵的连续作用下,放电部分F中排出的放电后正负极材料被源源不断的抽入到正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中,并以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)源源不断的流动到泵的进液端,在泵的作用下,以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)从泵的出液端排出,通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126源源不断的进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存起来。
注意在电池运行的过程中放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126上的开关装置是打开的,具体的怎样打开,什么时候打开见前文中详细介绍,
当放电后正负极材料为固态粉状时正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的传输装置是一种固态粉状物传输装置,可以是绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置、或者气动传输装置等,而正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的动力提供装置则为能通过传动装置带动固态粉状物传输装置运转的动力装置,如电动机、气体压缩机等。
所述的“传动装置”为皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、或者传动轴传动装置等。
对于正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的固态粉状物传输装置为绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置时,正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的动力提供装置则为一种电动机,电动机在正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的控制下,并且将放电部分F中的电力管理系统132提供的电力供给电动机,通过电动机使电能转换为机械能,
同时电动机与绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置之间设置有传动装置,这些传动装置可以是皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、或者传动轴传动装置等装置。通过这些传动装置将电动机转换的机械能传送给绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置。使绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、螺旋输送装置运行,如绞龙(可弯曲螺旋输送装置)中的弹簧螺旋、或者螺旋输送装置中的螺旋在电动机的带动下以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)旋转,旋转的弹簧螺旋叶片、或者螺旋叶片将放电后正负极材料向正负极材料放电后储存部分H的方向推移,在电动机连续的机械力的作用下,放电后正负极材料被绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、或者螺旋输送装置中的旋转的弹簧螺旋叶片、或者旋转的螺旋叶片源源不断的向正负极材料放电后储存部分H的方向推移,通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126进入到正负极材料放电后储存部分H中回收储存。
对于正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的固态粉状物传输装置为气动传输装置时,正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的动力提供装置则为一种气体压缩机,这时气体压缩机的进气端端与正极材料回收装置124、放电后负极材料储存室进料口126相连接,出气端与放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126相连接,在电池运行的过程中,放电部分F中排出的放电后正负极材料在气体压缩机的抽动下通过正极材料回收装置124、负极材料回收装置120进入到气体压缩机的进气端中,在气体压缩机的作用下,以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)从出气端排出,通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存起来,在气体压缩机的连续作用下,放电部分F中排出的放电后正负极材料被源源不断的抽入到正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中,并以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)源源不断的流动到气体压缩机的进气端,在气体压缩机的作用下,以一定的速度(速度的值为大于0米每秒)从气体压缩机的出气端排出,通过放电后正极材料储存室进料口128、放电后负极材料储存室进料口126源源不断的进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存起来。
对于“固态粉状”需要指出的是,粉的颗粒直径可以是纳米级的(0.1nm-1000nm)、也可以是微米级的(1μm-1000μm)、也可以是毫米级(1mm-1000mm)的。
对于文中所述的电动机、气体压缩机、皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、或者传动轴传动装置、绞龙(可弯曲螺旋输送装置)、螺旋输送装置、气动传输装置时其具体的运行原理及设计见《中华人民共和国国家标准》,或者其他国家的国家标准标准、或者世界标准。
对于正极材料回收装置124、负极材料回收装置120是在正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127的控制下运行的,即正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127通过控制泵的运转速度、电动机的电量供应、气体压缩机的压力等来实现放电后正负极材料在正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中的运行速度,从而使正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中单位时间传输到正负极材料放电后储存部分H中的放电后正负极材料的量发生相应的增加或减少,这种增加或减少的本质是由负载对电力的需求来决定的:这种增加或减少具体控制和运行过程在前文中也做了详细的介绍。
正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121是一种连接装置,将正极材料回收装置124、负极材料回收装置120与放电部分F的放电后正负极材料排出部分连接起来,使正极材料回收装置124。在本发明创新的电池中,正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121作为一种连接装置,其连接方式是用螺丝将正极材料回收装置124、负极材料回收装置120与放电部分F固定连接起来,或者用强力胶将正极材料回收装置124、负极材料回收装置120与放电部分F粘结起来,或者用电焊将正极材料回收装置124、负极材料回收装置120与放电部分F焊接在一起,或者其他的各种连接方式。在正极材料回收装置124、负极材料回收装置120与放电部分F连接处设置有密闭密封装置,如密封垫圈,密封胶,无缝焊接等。
其中放电部分F包括放电部分的外壳110、固定轴133、正极集流体112、正极电子传导装置113、正极沟壕114、正极材料放电室115、正极材料放电室进料口150、正极材料放电室出料口125、电解质116、离子交换膜117、电解质离子交换膜的固定保护装置118、负极集流体119、负极电子传导装置122、负极沟壕100、负极材料放电室123、负极材料放电室进料口140、负极材料放电室出料口121、正负极放电室中心密封固定保护装置109、正负极放电室外围密封固定保护装置111、正极电力输送线路130、负极电力输送线路131、电力管理系统132、正极磨盘(正极集流体112、正极电子传导装置113、正极沟壕114)、负极磨盘(负极集流体119、负极电子传导装置122、负极沟壕100)、放电模块(正极磨盘、正极材料放电室进料口150、正极材料放电室115、正极材料放电室出料口125、电解质116、离子交换膜117、负极材料放电室进料口140、负极材料放电室123、负极材料放电室出料口121、负极磨盘)等
对于放电部分F,在本发明创新的电池中主要的作用是:使进入到其中的正负极材料充分、完全高效的进行放电,为负载提供所需的电力。
其中放电部分的外壳110作为放电部分F的外壳,其形状根据放电部分F中各装置的分布不同可以是圆柱形、或者立方体形、或者长方体形,或者多面体形,或者其他形状等。其大小根据电池功率的大小(大于0瓦的数值),其大小可以做到以圆柱体为例,底面半径为r,圆柱的高位h,r为大于0毫米的数值,h为大于0毫米的数值。
由于放电部分的外壳110要用于保护、固定和支撑放电部分F中的设备,制作放电部分的外壳110的材料要选择抗压、抗摔、抗震动、热我稳定性好等。
其材料可选用如:铝塑材料、塑料、ABS(苯乙烯-丁二烯-丙烯氰共聚物)、ABS+PC(苯乙烯-丁二烯-丙烯氰共聚物+聚碳酸酯)、PVC(聚氯乙烯)、铝、玻璃纤维、塑胶、铝合金、铁合金、铁、铜、钢、碳纤维材料、碳纤维纺织材料等金属材料或者非金属材料。
同时也要注意,正负极材料的传输部分S、正负极材料的传输部分S与放电部分的外壳110之间的连接处设置有密封装置。如密封垫圈,密封胶,无缝焊接等。
对于放电部分的外壳110在本发明创新电池中的主要作用是;第一、保护其内部的结构、装置、运行不受外界不利因素的影响。第二、固定和支撑内部装置结构,将正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y与放电部分F在结构上隔离开,在功能上连接在一起。第三、维持放电部分F内部环境(压力、温度、湿度等)的稳定,从而保证整个电池系统的稳定正常的运行。
固定轴133位于放电部分F的中部,其上端或者下端至少有一端固定在放电部分的外壳110上,其整体的形状为圆柱体状,或者立方体形、或者长方体形,或者多面体形,或者其他形状等。其中心线与正极磨盘、负极磨盘的转动面相垂直,正极材料供给装置107、负极材料供给装置108位于放电部分F中的部分,镶嵌在固定轴133中,因此,固定轴133为圆柱体时,其底面直径为大于或者等于正极材料供给装置107、负极材料供给装置108管道直径的二倍。固定轴133的高小于等于放电部分的外壳110的高,
电解质116、离子交换膜117的中心位置固定在固定轴133上,边缘固定在电解质离子交换膜的固定保护装置118上,通过这两部分的固定,使电解质116、离子交换膜117
正极磨盘和负极磨盘以固定轴133为中心轴,在放电过程的动力部分Y提供的动力的作用下,正极磨盘和负极磨盘以固定轴133为中心轴作旋转运动。(对于放电过程的动力部分Y是如何作用于正极磨盘和负极磨盘使之运动的,详细描述见放电过程的动力部分Y的介绍。)
正极集流体112、负极集流体119的形状为圆饼状,或者正方体状、或者长方体状、或者多面体形,或者其他形状等,如为圆饼状时,其半径小于等于放电部分的外壳110的半径r。其厚度为大于0毫米的数值。
正极集流体112作为汇集电流的装置必须是导体,最好选择导电性能比较好的导体,如铜、铝、石墨、银、铁、导电合金、碳纳米材料、石墨烯等可以导电的材料。
正极集流体112、负极集流体119可以是有上述的各种导体箔(如铜箔、铝箔、银箔等导体箔),或者是由上述的各种导体丝(如铜丝、铝丝、银丝等导体丝)做成的网,即导体网,或者是由上述的各种导体线(如铜线、铝线、银线等导体线)织成的布,即导体布,或者是上述的各种导体粉(如铜粉、铝粉、银粉等导体粉)喷涂或打印到正极电子传导装置113、负极电子传导装置122上,
正极集流体112、负极集流体119与正极电力输送线路130、负极电力输送线路131之间设置有连接装置,通过连接装置,将正极集流体112、负极集流体119中收集的电流传输到正极电力输送线路130、负极电力输送线路131,通过正极电力输送线路130、负极电力输送线路131再到达电力管理系统132。
正极集流体112、负极集流体119与正极电子传导装置113、负极电子传导装置122以非常紧密的结构结合到一起,甚至可以是同一种材料,这样就可以使正极集流体112、负极集流体119与正极电子传导装置113、负极电子传导装置122之间的电子传导高效进行,从而使电池产生的电能在传输的过程中的损耗降到最低。
正极集流体112、负极集流体119通过与正极电子传导装置113、负极电子传导装置122的紧密结合,再加上设置在正极电子传导装置113、负极电子传导装置122上的正极沟壕114、负极沟壕100,构成了放电部分F中的正极磨盘和负极磨盘。
正极电子传导装置113、负极电子传导装置122的形状为圆饼状,或者正方体状、或者长方体状、或者多面体形,或者其他形状等,如为圆饼状时,其半径小于等于放电部分的外壳110的半径r。其厚度为大于0毫米的数值。
正极电子传导装置113、负极电子传导装置122为传导电子的装置,因此构成正极电子传导装置113、负极电子传导装置122的材料必须是导体,最好选择导电性能比较好的导体,如铜、铝、石墨、银、铁、导电合金、碳纳米材料、石墨烯等可以导电的材料。
由于正极电子传导装置113、负极电子传导装置122与正负极材料直接接触,因此构成正极电子传导装置113、负极电子传导装置122的材料不能与正负极材料或放电后的正极材料发生化学或物理反应。
正极沟壕114、负极沟壕100是设置于正极电子传导装置113、负极电子传导装置122上一种具有凸起和凹槽相间结构的装置,(“设置”的意思是指,正极沟壕是通过刻蚀或者压制等技术在正极电子传导装置113、负极电子传导装置122上刻出或者压出的凸起和凹槽结构),这些凸起和凹槽结构排布可以是有规律的、如可以排列成为螺旋线结构、放射形结构、星状机构、叶轮状结构、也可以是无规律随机的。
正极沟壕114、负极沟壕100材料的选择同正极电子传导装置113。
正极沟壕114、负极沟壕100上的凸起与凸起或者凹槽与凹槽之间的距离大于等于0微米。凸起的高度或者凹槽的深度大于等于0微米。等于的意思是在有些情况下,正极电子传导装置113、负极电子传导装置122可以不设置正极沟壕114、负极沟壕100,如正负极材料为液态时,可以不用设置正极沟壕114、负极沟壕100
正极沟壕114、负极沟壕100是正极电子传导装置113、负极电子传导装置122的一部分,是正极电子传导装置113、负极电子传导装置122与正负极材料接触的部分,正极沟壕114、负极沟壕100由凸起和凹槽相间构成,凸起和凹槽通过实际的用途可以排列成螺旋线式的结构、也可以呈叶轮扇片式的结构、还可以是呈由中心向周边放射的海星状放射式结构。
正极电子传导装置113、负极电子传导装置122与正极沟壕114、负极沟壕100的主要作用:
收集正极材料在正极材料放电室115、负极材料放电室123放电后产生的正电荷、负电荷,然后再通过正极集流体112、负极集流体119对电流进行汇集,传输给正极电力输送线路130、负极电力输送线路131,传送到电力管理系统132,供应给负载。
是构成正极材料放电室115、负极材料放电室123的主要部分,将正负极材料的放电过程控制在正极材料放电室115、负极材料放电室123中进行。使正负极材料的放电处于可控的状态。
通过正极电子传导装置113、负极电子传导装置122和正极沟壕114、负极沟壕100的运动和结构特点,正极电子传导装置113、负极电子传导装置122的旋转,带动进入正极材料放电室115、负极材料放电室123中的正负极材料一起运动,从而起到对正极材料的搅拌作用,这种搅拌使正极材料与电解质接触几率大范围的增加,加速和促进了正负极材料放电的进程和速度,进而促使正负极材料充分反应,放电更加充分彻底,从而使正极材料和负极材料的利用效率大范围的提升,这种效率的提升是储能设备提高能量密度最好的方式。
通过正极电子传导装置113、负极电子传导装置122和正极沟壕114、负极沟壕100的旋转和结构特点,保证了电力的输出的稳定,即电池的电压与电流在整个放电过程中是一条很平直的直线,放电范围的宽度有了较大的增加,而不是其他电池那样,成一条躺椅是的曲线,即刚开始放电电压较高,然后放电一段时间后,电压也随之下降,然后进入到一个相对平稳的放电阶段,这个平稳阶段持续一段时间后,电压又会随之快速下降,因此,对于这些常规电池要保证平稳的电力输出,一方面需要设置更多的稳压调流设备,另一方面就是在充电时不能充到饱和,放电时不能彻底的放电,这样就造成了常规电池在电池结构上的一个缺陷,从而直接或间接的影响到电池实际容量的大小和在更多领域的应用,同时也影响到了电池的平均输出电压,与本发明创新的电池的平均输出电压相比较,会低很多,至少是0.7v(伏特),如锂电池中,放电时,输出电压从最大值4.2v(伏特)降到截止值2.8v(伏特),放电过程中的平均电压为3.35v(伏特),而在本发明创新的电池中,使用和上述锂电池相同的正负极材料,其输出电压会保持在4.2v(伏特)-3.8v(伏特)这个范围内。
在一些锂电池中,在放电的过程中会出现“跳水“现象,即电池容量突然衰减,而这个问题的本质原因就是电池结构的缺陷,因为现有电池的结构特点是,正负极材料的储存和充放电部分是结合在一体的,要解决这个问题,必须要在电池结构上进行研究,而目前都是集中精力通过对材料的研究来解决这个结构上的问题,或许经过一个较长时间的研究会解决,但不会像本发明创新电池的解决方案简单易行,因为本发明创新的电池结构,是将电池正负极材料的储存和充放电部分分离开的。
第五、在本发明创新的电池中,通过正极电子传导装置113、负极电子传导装置122和正极沟壕114、负极沟壕100的旋转和结构特点,从而使正极材料放电室115、负极材料放电室123中的正极材料和与其相对应的负极材料保持一个稳定的离子梯度(浓度)差。这样稳定的离子梯度就为输出稳定电压电流的电能成为现实。
正极材料放电室115、负极材料放电室123是一种可暂时储存正负极材料的空间装置,是一种正负极材料可在其中运动的装置,是一种能够使正负极材料处入放电状态(参与放电反应)的、或者使正负极材料处入放电趋势状态的装置。正负极材料从正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140中进入正极材料放电室115、负极材料放电室123中,在正极材料放电室115、负极材料放电室123中按照一定的轨道、一定的速度运动并参与放电反应,放完电后以放电后正负极材料的形式从正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121中排出进入到回收部分S2中。
电解质116与正极磨盘之间有一部分空间,为正极材料放电室115,是正极材料参与放电的区域;电解质116与负极磨盘之间也有一部分空间,为负极材料放电室123,是负极材料参与放电的区域,正极材料放电室115和负极材料放电室123的空间大小的确定,是根据正负极材料的电化学特点决定的。正极材料放电室115、负极材料放电室123中,正负极磨盘与电解质116之间的距离为:大于等于单个正负极材料分子颗粒刚好能够通过的距离,也就是大于等于正负极材料分子颗粒的直径。但同时也要注意,正极沟壕114、负极沟壕100的突出部分是可以与电解质116相互接触的,而凹槽部分是不能和突出部分同时与电解质116接触的。但也可以同时与电解质116相互不接触的。
正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140是一种连接装置,将正极材料供给装置107、负极材料供给装置108与放电部分F的正极材料放电室115、负极材料放电室123连接起来,使正极材料供给装置107、负极材料供给装置108中运送的正极材料进入到放电部分F的正极材料放电室115、负极材料放电室123中的装置。是正负极材料进入到正极材料放电室115、负极材料放电室123中的大门。
正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121是一种连接装置,将正极材料回收装置124、负极材料回收装置120与放电部分F的正极材料放电室115、负极材料放电室123连接起来,使正极材料放电室115、负极材料放电室123中排出的放电后正负极材料进入到正极材料回收装置124、负极材料回收装置120中,通过正极材料回收装置124、负极材料回收装置120的传输作用运送至放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收储存起来的装置。是放电后正负极材料从正极材料放电室115、负极材料放电室123中排出的大门。
电解质116、离子交换膜117,电解质116、离子交换膜117位于正极磨盘和负极磨盘中间,电解质116、离子交换膜117与正极磨盘和负极磨盘相互之间不完全接触,电解质116、离子交换膜117中间固定在固定轴133上,周围被电解质离子交换膜的固定保护装置118固定在放电部分的外壳110上,相对于正负极磨盘的运动是相对静止的,在图1-3实施例中,正负极磨盘是转动的,而电解质116、离子交换膜117是被固定的,相对正负极磨盘是静止的。这只是在本实施例中的一种情况,也可以是正负极磨盘被固定,而电解质116、离子交换膜117进行旋转,从而使整个运行,另外也可以是正负极磨盘、电解质116、离子交换膜117都进行旋转,这样也可以使整个装置运行。
其中电解质116是电池中的重要组成部分,承担着电池内部正负极材料之间传输离子的作用,电解质116的材料可以是固态电解质、半固态电解质、液态电解质。其中离子交换膜117,主要的作用是使电池的正负极分隔开来,防止两极接触而短路。对于电解质116和离子交换膜117的固定部分,与固定轴133连接的部分以及与电解质离子交换膜的固定保护装置118链接的部分,这些部分除了将电解质116和离子交换膜117固定起来外,还有就是要保证正负极材料不会由这些连接部分相互泄漏,相互污染,造成电池性能下降,甚至出现安全问题。对于电解质116和离子交换膜117的选择,要和正负极材料的特性相匹配,这样设备才能正常运转。
对于离子交换膜117的选择,要根据正负极材料的特性和电解质116来确定,电解质116为固态时,可有省去离子交换膜117,而对于电解质电解质116而言,既可以是图1-3中的结构,也可以将电解质和正负极材料混合到一起,尤其是半固态和液态电解质。正负极材料与电解质混合到一起,这种组合会相应地提高电池的重量,在一定的程度上降低了电池的能量密度。
对于电解质电解质116是电池的重要组成部分,承担着通过电池内部在正负电极之间传输离子的作用。电池电解质一般应该满足以下基本要求:高的离子电导率;高的热稳定性、化学稳定性,在较宽的温度范围内不发生分解;较宽的电化学窗口,在较宽的电压范围内保持电化学性能的稳定;与电池其他部分有良好的相容性;安全无毒无污染。
对于离子交换膜117一般应该满足以下基本要求:(1)电绝缘性好;(2)对电解质离子有很好的透过性,电阻低;(3)对电解质具有化学稳定性和电化学稳定性;(4)对电解质润湿性好‘(5)具有一定的机械强度,厚度尽可能小。
正负极放电室中心密封固定保护装置109是一种密封装置,正负极材料从正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140进入到正极材料放电室115、负极材料放电室123中的过程中。正负极材料不会从正极材料供给装置107、负极材料供给装置108与正极材料放电室115、负极材料放电室123之间的连接处漏出(泄漏),这种密封装置可以是油性密封装置,或者是固态密封装置,或者是碳纤维密封装置,或者其他密封装置。也是一种轴承装置,这种轴承装置可以是机械滚珠型的轴承、或者是磁悬浮轴承,或者其他类型的轴承,在放电部分F中,正极集流体112、正极电子传导装置113、正极沟壕114,负极集流体119、负极电子传导装置122、负极沟壕100是以固定轴133为中心轴旋转(属于运动中的转动),就是以正负极放电室中心密封固定保护装置109作为轴承与固定轴133连接的。
正负极放电室外围密封固定保护装置111是一种密封装置,放电后正负极材料从正极材料放电室115、负极材料放电室123通过正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121排出的过程中。放电后正负极材料不会从正极材料回收装置124、负极材料回收装置120与正极材料放电室115、负极材料放电室123之间的连接处漏出(泄漏),这种密封装置可以是油性密封装置,或者是固态密封装置,或者是碳纤维密封装置,或者其他密封装置。
在放电部分F中,正极集流体112、正极电子传导装置113、正极沟壕114,负极集流体119、负极电子传导装置122、负极沟壕100是以固定轴133为中心轴旋转,为让其正常旋转,其边缘部分与放电部分的外壳110之间有一定的空隙,正负极放电室外围密封固定保护装置111就是用来密封这一空隙的密封装置,这种密封装置可以是油性密封装置,或者是固态密封装置,或者是碳纤维密封装置,或者其他密封装置。正负极放电室外围密封固定保护装置111也是一种轴承装置,这种轴承装置可以是机械滚珠型的轴承、或者是磁悬浮轴承,或者其他类型的轴承,在放电部分F中,正极集流体112、正极电子传导装置113,负极集流体119、负极电子传导装置122是以固定轴133为中心轴旋转,为了保持旋转的平稳,其边缘部分与正负极放电室外围密封固定保护装置111提供的轴承结构相连接。这样就可以使正极集流体112、正极电子传导装置113、正极沟壕114,负极集流体119、负极电子传导装置122、负极沟壕100是以固定轴133为中心轴旋转时保持在各自的平面上稳定的旋转了。
正极电力输送线路130、负极电力输送线路131是放电部分F中的一种具有导电能力的输电装置,正极电力输送线路130、负极电力输送线路131与正极集流体112、负极集流体119相连接,将正极集流体112、负极集流体119汇集的电流传导出来,输送给电力管理系统132。
电力管理系统132是将电池产生电力输送给负载的装置,电力管理系统132通过与负载连接,将电池产生的电能传送给负载进行应用,或者多个(大于等于两个)本发明创新的电池经过电池间的串联、并联形成较高的电流(大于等于单个电池的电流),较高的电压(大于等于单个电池的电压)然后再与负载连接,为负载提供所需的动力,
电力管理系统132也是一种控制装置,电力管理系统132与正负极材料的传输部分S之间设置有电力传输线路,为正负极材料的传输部分S中的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127提供电力,作为正负极材料和放电后正负极材料在正负极材料的传输部分S中传输的动力,同时电力管理系统132与正负极材料的传输部分S之间还设置有控制线路,电力管理系统132根据负载的需求向正负极材料的传输部分S中的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127提供信号,如“电池与负载接通了”,“或者电池与负载断开了”,“或者负载所需要的电力减少了”,“或者负载所需要的电力增加了,”等信号,从而控制整个电池输出电力的功率,同样的电力管理系统132与放电过程的动力部分Y之间也设置有电力传输线路和控制线路,通过电力传输线路为放电过程的动力部分Y的运行提供电力或动力,通过控制线路为放电过程的动力部分Y提供相应的信号,如“电池与负载接通了”,“或者电池与负载断开了”,“或者负载所需要的电力减少了”,“或者负载所需要的电力增加了,”等信号,从而控制整个电池输出电力的功率。
电力管理系统132还是一种从外界获取电力(动力)的装置,电力管理系统132设置有与外界电源连接的连接装置,在与外接电源连接前,先要对外接电源的电压、电流、电流性质(交流还是直流)进行整理,是电压、电流、电流性质(交流还是直流)满足本发明电池的需要。
在电池自身放电部分F不能为电力管理系统132提供电力的时候,电池的运转需要从外界获取部分电力驱动电池正负极材料的传输部分S的运转和放电过程的动力部分Y的运转,
电池的这种运转参见本发明创新电池的“第一种运行过程”。
正极磨盘、负极磨盘:是由正极集流体112、正极电子传导装置113、正极沟壕114,负极集流体119、负极电子传导装置122、负极沟壕100等构成,其中“等”的意思是指在除了表明的这些结构外,还有其他装置,如为了使正极磨盘、负极磨盘的刚性、延展性更好,可以在正极磨盘、负极磨盘中插入一些纳米材料。同时在正极磨盘、负极磨盘的外缘设置有用以接受放电过程的动力部分Y提供动力的装置。
正极磨盘、负极磨盘其中心位置与正负极放电室中心密封固定保护装置109提供的轴承装置(机械滚珠型的轴承、或者是磁悬浮轴承,或者其他类型的轴承,)连接,其边缘由正负极放电室外围密封固定保护装置111提供的轴承装置(机械滚珠型的轴承、或者是磁悬浮轴承,或者其他类型的轴承,)连接,同时放电过程的动力部分Y通过与正极磨盘、负极磨盘上的动力传输装置驱动正极磨盘、负极磨盘旋转,
当正负极放电室中心密封固定保护装置109提供的轴承装置为机械滚珠型的轴承时,机械滚珠型轴承的内环固定在固定轴133上,外环与正极磨盘、负极磨盘的中心位置连接,从而达到正极磨盘、负极磨盘以固定轴133为中心轴。正负极放电室中心密封固定保护装置109提供的轴承装置为转动轴承,在放电过程的动力部分Y提供的动力的作用下旋转。(对于放电过程的动力部分Y是如何作用于正极磨盘和负极磨盘使之运动的,详细描述见放电过程的动力部分Y的介绍。)
当正负极放电室中心密封固定保护装置109提供的轴承装置为磁悬浮轴承时,其中固定磁体固定在固定轴133上,悬浮磁体与正极磨盘、负极磨盘的中心位置连接,从而达到正极磨盘、负极磨盘以固定轴133为中心轴。正负极放电室中心密封固定保护装置109提供的轴承装置为转动轴承,在放电过程的动力部分Y提供的动力的作用下旋转。(对于放电过程的动力部分Y是如何作用于正极磨盘和负极磨盘使之运动的,详细描述见放电过程的动力部分Y的介绍。)
对于正极磨盘、负极磨盘中,与正负极材料相接触的面上,设置有正极沟壕114、负极沟壕100,由于正极沟壕114、负极沟壕100的存在使正极磨盘、负极磨盘与正负极材料之间接触面积增大,正极沟壕114、负极沟壕100同时也可以深入到正负极材料中,在放电的过程中,正极磨盘、负极磨盘在放电过程的动力部分Y的驱动下作旋转运动,在旋转的同时作用于正极材料放电室115、负极材料放电室123中正负极材料,使正负极材料在正极材料放电室115、负极材料放电室123中以一定的速度运动,同时由于正负极磨盘上的正极沟壕114、负极沟壕100的作用,使正负极材料在运动的同时按照正极沟壕114、负极沟壕100提供的轨道运动,这样就达到了正负极材料在正极材料放电室115、负极材料放电室123中以一定的轨道、以一定的速度运动。这种运动使正负极材料在正极材料放电室115、负极材料放电室123中被搅拌起来,这种搅拌使正负极材料与电解质116、正极电子传导装置113、负极电子传导装置122之间的接触几率大范围的增加,就像是在做化学实验室,为了加快反应速度,用玻璃棒搅动反应物的原理一样,通过这种搅动加速放电反应,促进了正负极材料放电的进程和速度,促使正负极材料充分的与电解质116、正极电子传导装置113、负极电子传导装置122接触,从而使放电反应更加充分彻底,使正极材料和负极材料的利用效率大范围的提升,正负极材料之间的离子传输的效率大范围的提升,而离子传输效率的提升是储能设备提高能量密度最好的方式。
同时注意的是正极材料进入到正极材料放电室115后,必须均匀的分散到正极材料放电室115中,参与放电反应,在本发明创新的电池中是通过正极磨盘上的正极电子传导装置113和正极沟壕114的旋转和结构特点实现的,当正极材料进入正极材料放电室115的同时,正极磨盘上的正极电子传导装置113是处于旋转的状态,正极沟壕114利用其结构特点,通过旋转将进入到正极材料放电室115中的这正极材料分散开,从正极材料放电室115的中央到边缘,一直分散到正极材料放电室115的任何一块地方,就像是医生给病人输液前消毒一样,以扎针处为中心,用棉球一圈一圈的在皮肤上涂抹消毒药,消毒药就像是本装置中的正极材料,棉球就像是正极磨盘上的正极沟壕114。也可以用一个比较形象的词语来描述这个过程,即正极磨盘上的正极沟壕114通过旋转将进入到正极材料放电室115中的正极材料均匀的“涂抹开”,涂抹的顺序是从中心开始一直涂满整个正极材料放电室115。但这个“涂抹”和消毒过程的涂抹有一些不同,消毒的涂抹是将消毒药黏贴到皮肤上了,而在本发明中,正极材料是不会黏贴到正极材料放电室115上的,而是将进入到正极材料放电室115中的正极材料通过“涂抹”这个过程,从中心一圈一圈运送到边缘,最后进入正极材料放电室出料口125被回收。
在这个涂抹的过程中,正极材料从进入正极材料放电室115的一开始就处于放电的状态或者放电的趋势,直到被“涂抹”满整个正极材料放电室115。到达正极材料放电室115边缘的正极材料也正好是完成放电,完成放电的正极材料也就被运送到正极材料放电室出料口125出,进行回收。前面所述的“放电趋势”,就是在电池运行的过程中,负载处于暂时的停机状态时或者不需要电力输出时,这时正负极材料并不发生放电的过程,而是处于一种“放电的趋势”。
通过正极磨盘上的正极电子传导装置113和正极沟壕114的旋转和结构特点,保证了电力的输出的稳定,即电池的电压与电流在整个放电过程中是一条很平直的直线,而不是其他电池那样,成一条躺椅是的曲线,即刚开始放电电压较高,然后放电一段时间后,电压也随之下降,然后进入到一个相对平稳的放电阶段,这个平稳阶段持续一段时间后,电压又会随之快速下降,因此,对于这些常规电池要保证平稳的电力输出,一方面需要设置更多的稳压调流设备,另一方面就是在充电时不能充到饱和,放电时不能彻底的放电,这样就造成了常规电池在电池结构上的一个缺陷,从而直接或间接的影响到电池实际容量的大小和在更多领域的应用,同时也影响到了电池的平均输出电压,
在本发明创新的电池中,通过正极磨盘上的正极电子传导装置113和正极沟壕114的旋转和结构特点,从而使正极材料放电室115中的正极材料和与其相对应的负极材料保持一个稳定的离子梯度(浓度)差。这样稳定的离子梯度就为输出稳定电压电流的电能成为现实,
对于负极材料在负极材料放电室123中的放电过程,以及与负极磨盘上的负极电子传导装置122、负极沟壕100等装置之间的作用关系同上述的正极材料的放电过程及作用关系。这里不再重复叙述。
对于正极磨盘和负极磨盘其主要作用是:
第一、收集正负极材料放电后产生的正负电荷,然后通过正极电力输送线路130、负极电力输送线路131、电力管理系统132传输给负载,
第二、正负极磨盘通过旋转,使正负极材料放电更加完全、充分、迅速、高效,
第三、正负极磨盘上具有导向作用的正极沟壕114、负极沟壕100,可以将进入到正极材料放电室115、负极材料放电室123的正负极材料,通过正负极磨盘的旋转,从正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140运送到正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121,在各个过程中,正负极材料从进入放电部分F到离开,正好放电完成。这正就是本发明创新电池的一大特点,即电池的放电过程是动态化的,参加放电的正负极材料的有效浓度比较恒定。而目前的常规电池放电过程是静态的,随着放电过程的进行,参加放电的正负极材料的有效浓度随之而下降,从而影响到输出电流,电压的稳定,因此我们会发现,这些电池的放电曲线并不平直,这样会影响到负载的正常寿命,同时造成正负极材料不能能完全充分快速的放电。
第四、通过正负极磨盘的旋转,可以使放电完成后的正负极材料迅速的与未放电和正在放电的正极材料分离开,这样就不会影响到正负极材料放电的深度,即完全彻底的放电。而目前的常规电池由于正负极材料在放电前和放电后属于不同的物质,长时间的混合接触会发生一些与放电反应无关的化学反应,从而对正负极材料造成不可回复的损伤。对于本发明创新的电池,放电前和放电后的正负极材料可以迅速的分离开,因此正负极材料的损伤几乎很少发生,从而在很大的程度上延长了电池的使用寿命。
放电模块:是由正极磨盘、正极材料放电室进料口150、正极材料放电室115、正极材料放电室出料口125、电解质116、离子交换膜117、负极材料放电室进料口140、负极材料放电室123、负极材料放电室出料口121、负极磨盘等构成,是放电部分F的最基本一种放电装置,放电部分F是由一块或多块放电模块构成,正负极材料在正负极材料的传输部分S的传输作用下从正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140进入正极材料放电室115、负极材料放电室123,进入到正极材料放电室115、负极材料放电室123中的正负极材料在运动(转动、平动)的正极磨盘和负极磨盘的作用下,在正极材料放电室115、负极材料放电室123中按照一定的轨道、一定的运动速度在正极材料放电室115、负极材料放电室123中运动,同时参与放电反应,并将产生的电力通过与正负极磨盘相连接的正极电力输送线路130、负极电力输送线路131传输给电力管理系统132,并应用与负载,或者形成放电趋势状态。在本发明创新的电池中至少含有一个这样的放电模块。在图1-1中包含3个这样的放电模块。
图1-4是本发明实施例提供的磨盘型电池整体剖面示意图。
图1-14是本发明实施例提供的磨盘型电池B-B1截面示意图,而图1-15是图1-14中D区域的放大图。
图1-4是在图1-3的基础上以纵轴为中心旋转90度的磨盘型电池整体示意图。为了更加清楚的说明图1-4的结构和运行,我们将图1-14和图1-15放到一块进行说明,
由正极主动轮141、负极主动轮145、主动轴142、放电过程的动力及控制装置146、正极主动轮传动装置154、正极磨盘传动装置153,负极主动轮传动装置1541、负极磨盘传动装置1531、等构成了本发明创新电池中的放电过程的动力部分Y。对于负极主动轮传动装置1541、负极磨盘传动装置1531、在图上没有标明,在这里是为了说明放电过程的动力部分Y的运行过程而特意提出的。
其中正极主动轮141、负极主动轮145所传输的动力来自于放电过程的动力及控制装置146,并且将其所获取的动力通过正极极主动轮传动装置154、负极极主动轮传动装置1541与正极磨盘传动装置153、负极磨盘传动装置1531之间的相互作用传递给正极磨盘、负极磨盘。其中正极主动轮141、负极主动轮145的运转受放电过程的动力及控制装置146的控制。
其中正极主动轮141、负极主动轮145通过与主动轴142连接来获取来自于放电过程的动力及控制装置146的动力,其中正极主动轮141、负极主动轮145与主动轴142的连接是一种传动装置的连接,通过这个连接,正极主动轮141、负极主动轮145获得了主动轴142传输的动力。主动轴142与放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置(如电动机等)的动力输出端相连接,让后将放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置(如电动机等)的动力输出端输出的能量传输给正极主动轮141、负极主动轮145。
其中正极主动轮141、负极主动轮145可以共享一个主动轴142,也就是正极主动轮141、负极主动轮145连接(安装)在同一个主动轴142上,同样的正极主动轮141与主动轴142的连接和负极主动轮145与主动轴142的连接也可以是相互独立的,这样就有助于通过放电过程的动力及控制装置146来控制正极磨盘和负极磨盘以不同的速度运动(转动、平动)
由于正极主动轮141、负极主动轮145同正极磨盘负极磨盘之间要发生作用,即正极主动轮141、负极主动轮145将动力传输给正极磨盘和负极磨盘,这样他们之间会发生较为直接的作用,因此正极主动轮141、负极主动轮145要安装在放电部分的外壳110里面,就是和正极磨盘、负极磨盘一样被安装在放电部分的外壳110中,正极主动轮141、负极主动轮145与正极磨盘、负极磨盘发生作用位置和正极主动轮141、负极主动轮145周围设置有密封保护装置正负极放电室外围密封固定保护装置111,这儿的密封是指,在正极主动轮141、负极主动轮145与正极磨盘、负极磨盘发生作用使正极磨盘、负极磨盘运动(转动、平动)的过程中,正极材料放电室115、负极材料放电室123中的正负极材料有可能会从正极磨盘、负极磨盘与放电部分的外壳110之间的空隙中漏出,进入到正极主动轮141、负极主动轮145与负极磨盘、负极磨盘发生作用的位置,这样既会影响到正极主动轮141、负极主动轮145与负极磨盘、负极磨盘之间作用的效果,要会导致正负极材料的浪费等一些故障,为此我们在正负极磨盘与放电部分的外壳110之间的空隙处,在正极主动轮141、负极主动轮145与正极磨盘发生作用的位置处,以及在正极主动轮141、负极主动轮145的周围设置有起密封、固定、保护、润滑等作用装置正负极放电室外围密封固定保护装置111。
其中主动轴142是一种传动装置,放电过程的动力及控制装置146正是通过主动轴142将动力提供给正极主动轮141、负极主动轮145的,同时放电过程的动力及控制装置146也是通过主动轴142来控制正极主动轮141、负极主动轮145的运转的。
主动轴142一端与放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置(如电动机等)的动力输出端相连接,(如与电动机的输出端相连接),另一端与正极主动轮141、负极主动轮145相连接,这种连接是一种传动装置,这种传动装置可以是传动轴传动装置、或者皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、电力输送装置等可以用于传动的装置。
也就是说主动轴142与正极主动轮141、负极主动轮145之间通过传动轴传动装置进行连接,并通过传动轴传动装置将主动轴142获取的动力(动力来自于放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置,如电动机等)传输给正极主动轮141、负极主动轮145,
或者主动轴142与正极主动轮1411、负极主动轮145之间通过皮带轮传动装置进行连接,并通过皮带轮传动装置将主动轴142获取的动力(动力来自于放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置,如电动机等)传输给正极主动轮141、负极主动轮145,
或者主动轴142与正极主动轮141、负极主动轮145之间通过齿轮传动装置进行连接,并通过齿轮传动装置将主动轴142获取的动力(动力来自于放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置,如电动机等)传输给正极主动轮141、负极主动轮145,
或者主动轴142与正极主动轮141、负极主动轮145之间通过电力输送装置进行连接,并通过电力输送装置将主动轴142获取的动力(动力来自于放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置,)传输给正极主动轮141、负极主动轮145,也就是说正极主动轮141、负极主动轮145所需要的动力为电能,这时主动轴142就是一种电力输送装置,如导线等,而正极主动轮141、负极主动轮145则为电动装置(如电动机等),或者正极主动轮141、负极主动轮145也为电力输送装置(如导线等),而正负极磨盘上设置有电动装置(如电动机等)。
在放电过程的动力及控制装置146向正极主动轮141、负极主动轮145传输动力时,放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置,如电动机等,将电能(来自于电力管理系统132提供的电能)转化为机械能,由于主动轴142放电过程的动力及控制装置146与正极主动轮141、负极主动轮145之间的传动装置,因此由放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置转化的机械能通过主动轴142传送给正极主动轮141、负极主动轮145。
在放电过程的动力及控制装置146要控制正极主动轮141、负极主动轮145的运转时,放电过程的动力及控制装置146上控制部分接受了来自电力管理系统132传回的信号:如电池与负载接通了,或者电池与负载断开了,或者负载所需要的电力减少了,或者负载所需要的电力增加了,通过这些信号作出相应的反应,即为放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置(电动机等)提供电力,使能量转化装置(电动机等)运转输出机械能,减少电力的供应,使能量转化装置(电动机等)输出的机械能减少,增加电力的供应,使能量转化装置(电动机等)输出的机械能增加,停止电力的供应使能量转化装置(电动机等)运转停止,不输出机械能,恢复电力的供应,使能量转化装置(电动机等)运转恢复,重新输出机械能等。这时由主动轴142传输给正极主动轮141、负极主动轮145的动力也随之发生变化,相应的正极磨盘、负极磨盘的运动速度也随之发生变化。电池产生的电力也随之发生变化。
主动轴142安装在放电部分的外壳110里面,就是和正极磨盘、负极磨盘一样被安装在放电部分的外壳110中,
其中放电过程的动力及控制装置146是一种控制装置,放电过程的动力及控制装置146与电力管理系统132之间设置由控制线路,通过电力管理系统132提供的相应的信号,根据所提供的相应的信号,控制放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置(如电动机等)的运行。从而达到控制正极主动轮141、负极主动轮145动力输出,从而达到控制放电部分F的运转速度,已达到控制整个电池电力输出功率,
相应的信号是指电池与负载接通了,或者电池与负载断开了,或者负载所需要的电力减少了,或者负载所需要的电力增加了,这时相应的放电过程的动力及控制装置146会根据电力管理系统132提供的信号作出相应的反应,作出相应的反应是指:
信号为电池与负载接通了时,这时放电过程的动力及控制装置146就要控制放电过程的动力及控制装置146上能量转化装置(电动机等)输出动力(需要注意的是,这时候电力管理系统132已经为放电过程的动力及控制装置146提供了电力),再通过主动轴142、主动轴142、负极主动轮145的传输,将动力传送给正极磨盘、负极磨盘,使正极磨盘、负极磨盘运动(转动、平动),在正极磨盘、负极磨盘运动的同时带动正极材料放电室115、负极材料放电室123中的正负极材料以一定的轨道、一定的速度运动,正负极材料在运动的同时也进行放电反应产生电力同时输送给负载进行应用,或形成放电趋势状态。
需要注意的是,电力管理系统132在给放电过程的动力及控制装置146传输信号“电池与负载接通了时”的同时,电力管理系统132也同时给正负极材料的传输部分S中的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127也传输了这个信号,放电过程的动力及控制装置146和正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127通过对这个信号(电池与负载接通了时)的处理,已达到负载对电力的需求。
信号为电池与负载断开了时,这时放电过程的动力及控制装置146就要控制放电过程的动力及控制装置146上能量转化装置(电动机等)停止输出动力(需要注意的是,这时候电力管理系统132已经为放电过程的动力及控制装置146提供了电力),主动轴142、主动轴142、负极主动轮145的传输,也就没有动力传送给正极磨盘、负极磨盘,从而使正极磨盘、负极磨盘停止运动(转动、平动),电池也停止放电。
需要注意的是,电力管理系统132在给放电过程的动力及控制装置146传输信号“信号为电池与负载断开了”的同时,电力管理系统132也同时给正负极材料的传输部分S中的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127也传输了这个信号,放电过程的动力及控制装置146和正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127通过对这个信号(信号为电池与负载断开了)的处理,已达到负载对电力的需求。
信号为负载所需要的电力减少了时,这时放电过程的动力及控制装置146就要控制放电过程的动力及控制装置146上能量转化装置(电动机等)减少输出动力(需要注意的是,这时候电力管理系统132已经为放电过程的动力及控制装置146提供了电力),也就是减小输出功率,再通过主动轴142、主动轴142、负极主动轮145的传输,将动力传送给正极磨盘、负极磨盘,使正极磨盘、负极磨盘运动(转动、平动)速度相应的变慢,正负极材料在正极材料放电室115、负极材料放电室123中运动速度也相应的减慢,电池产生的电力的功率也相应的降低,以满足负载的需求。
需要注意的是,电力管理系统132在给放电过程的动力及控制装置146传输信号“负载所需要的电力减少了”的同时,电力管理系统132也同时给正负极材料的传输部分S中的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127也传输了这个信号,放电过程的动力及控制装置146和正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127通过对这个信号(负载所需要的电力减少了)的处理,已达到负载对电力的需求。
信号为负载所需要的电力增加了,这时放电过程的动力及控制装置146就要控制放电过程的动力及控制装置146上能量转化装置(电动机等)增加输出动力(需要注意的是,这时候电力管理系统132已经为放电过程的动力及控制装置146提供了电力),也就是增加输出功率,再通过主动轴142、主动轴142、负极主动轮145的传输,将动力传送给正极磨盘、负极磨盘,使正极磨盘、负极磨盘运动(转动、平动)速度相应的加快,正负极材料在正极材料放电室115、负极材料放电室123中运动速度也相应的加快,电池产生的电力的功率也相应的增加,以满足负载的需求。
需要注意的是,电力管理系统132在给放电过程的动力及控制装置146传输信号“负载所需要的电力增加了”的同时,电力管理系统132也同时给正负极材料的传输部分S中的正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127也传输了这个信号,放电过程的动力及控制装置146和正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料回收控制装置129、负极材料回收控制装置127通过对这个信号(负载所需要的电力增加了)的处理,已达到负载对电力的需求。
这里“负载与电池接通”中的“接通”的意思是:放电部分F的电力管理系统132与负载直接或间接相连接,将放电部分F产生的电力传输给负载,这里“直接或间接”的意思是:直接是指电池与负载之间没有电流电压整理转化装置、电流转换装置等其他装置,电流电压整理转化的意思是指负载有时所需要电力的电流、电压的之比较的高,因此需要将电池进行并联、串联然后达到所需的电流电压值,如通过并联可以保证电压不变的情况下提高电流值(原理参见电池并联原理),同样的通过串联可以保证电流不变的情况下提高电压值(原理参见电池串联原理),还有就是有些负载所需要的电力是交流电而不是直流电,而电池产的电力都是直流电,因此还需要通过转换装置将直流电转换为交流电,间接是指电池与负载之间有电流电压整理转化装置、电流转换装置等其他装置,
放电过程的动力及控制装置146也是一种动力装置,放电过程的动力及控制装置146与电力管理系统132之间设置有电力传输线路,将电池自身放电部分F产生的电力或者未解的电力通过电力管理系统132传输给放电过程的动力及控制装置146,在放电过程的动力及控制装置146上的控制装置的控制下,驱动放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置,如电动机等,将电能转化为机械能,再通过主动轴142将动力传送给主动轮141、负极主动轮145,主动轮141、负极主动轮145再将动力传送给正极磨盘、负极磨盘,使正极磨盘、负极磨盘在放电部分F中作相应的运动,如转动、平动。
动力及控制装置146与主动轴142之间的连接时一种传动装置,这种传动装置可以是传动轴传动装置、或者皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置、电力输送装置等可以用于传动的装置。
也就是说放电过程的动力及控制装置146与主动轴142之间通过传动轴传动装置进行连接,并通过传动轴传动装置将放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置输出的能量传输给主动轴142。
或者放电过程的动力及控制装置146与主动轴142之间通过皮带轮进行连接,并通过皮带轮将放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置输出的能量传输给主动轴142。
或者放电过程的动力及控制装置146与主动轴142之间通过齿轮传动装置进行连接,并通过齿轮传动装置将放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置输出的能量传输给主动轴142。
或者电过程的动力及控制装置146与主动轴142之间通过电力输送装置进行连接,并通过电力输送装置将放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置输出的能量传输给主动轴142,也就是说主动轴142所需要的动力为电能,这时放电过程的动力及控制装置146上的能量转化装置就是一种电力输送装置,如导线等,而主动轴142则为电动装置(如电动机等),或者主动轴142也为电力输送装置(如导线等),而正极主动轮141、负极主动轮145则为电动装置(如电动机等),或者正极主动轮141、负极主动轮145也为电力输送装置(如导线等),而正负极磨盘上设置有电动装置(如电动机等)。
对于正极主动轮传动装置154、负极主动轮传动装置1541是正极主动轮141、负极主动轮145上的一种直接与正极磨盘、负极磨盘发生作用,并向正极磨盘、负极磨盘传输动力的传动装置,
当正极磨盘、负极磨盘所需要的能量为机械能时,与之发生作用并为其传输动力的装置154、负极主动轮传动装置1541就是一种传动轴传动装置、或者皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置等其他可以传输机械能的装置。当正极磨盘所需要的能量为电能时(即正极磨盘上设置有电动机或者电动装置),与之发生作用并为其传输动力的装置154就是一种电力输送装置,如导线等,
其中正极磨盘传动装置153、负极磨盘传动装置1531是正极磨盘、负极磨盘上的与正极主动轮传动装置154、负极主动轮传动装置1541发生作用,并接受正极主动轮传动装置154、负极主动轮传动装置1541传输的动力。
正极磨盘传动装置153、负极磨盘传动装置1531设置于正极磨盘、负极磨盘的边缘上,也可以设置在正极磨盘、负极磨盘其他位置上,当正极主动轮传动装置154、负极主动轮传动装置1541传输的动力为机械能时,正极磨盘传动装置153、负极磨盘传动装置1531就是一种传动轴传动装置、或者皮带轮传动装置、或者齿轮传动装置等其他可以传输机械能的装置,当正极主动轮传动装置154、负极主动轮传动装置1541传输的动力为电能时,极磨盘传动装置153、负极磨盘传动装置1531就是一种电力输送装置,如导线等,或者为电力转化装置(如电机等),或者为电力转化装置(如电机等)的一部分。
在图1-4的实施例中,正极主动轮141与负极主动轮145是固定在同一根轴主动轴142上,由于正负极磨盘会因为正负极材料的不同,其旋转速度也有可能不同,因此正极主动轮141、负极主动轮145与正负极磨盘之间的传动装置能够根据正负极材料的电化学性能的需求调节正负极磨盘之间的旋转速度比例。在有些实际应用中,需要将正极主动轮141、负极主动轮145固定在不同的轴上。
在每一个放电模块中,至少有一个正极主动轮141通过传动装置来带动正极磨盘的旋转,在图1-3和图1-4中为三个正极主动轮141通过传动装置来带动正极磨盘的旋转。同样的至少有一个负极主动轮145通过传动装置来带动负极磨盘的旋转,在图1-3和图1-4中为三个负极主动轮145通过传动装置来带动负极磨盘的旋转。
图1-5、图1-6、图1-7是本发明实施例提供的磨盘型电池A-A1截面示意图
本图为图1-3图1-4在A-A1上的截面图,本发明实施例包括正极材料储存室101、负极材料储存室102、正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135,其中正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135在实施例中可以有多种形状、结构的横截面,图1-5、图1-7中为圆形,图1-6中为半圆形,也可以为其他形状椭圆形、矩形、多边形、不规则形等,只要是能够是本装置运行的形状都可使用。其中包括正极材料储存室101、负极材料储存室102在实施例中可以设置一个或者多个正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135,图1-5、图1-7中每个正极材料储存室101、负极材料储存室102设置有一个正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135,图1-6中每个正极材料储存室101、负极材料储存室102设置有两个正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135,在应用中只要能够满足设备的运行的需求,可以设置一个及一个以上。
同样的对于负极部分,也是同样的设置。
图1-8、图1-9、图1-10、图1-11是本发明实施例提供的磨盘型电池B-B1截面示意图
本图为图1-3、图1-4在B-B1上的截面图,本发明实施例包括放电部分的外壳110、正极主动轮141、主动轴142、正极磨盘151、正负极放电室外围密封固定保护装置111、正极材料回收装置124、正极材料供给装置107、负极材料供给装置108、正负极放电室中心密封固定保护装置109、固定轴133。
其中至少有一个正极主动轮141通过传动装置来带动正极磨盘的旋转,在图1-8、图1-9、图1-10中,都为有两个正极主动轮141通过传动装置来带动正极磨盘的旋转,在图1-11中为有三个正极主动轮141通过传动装置来带动正极磨盘的旋转,
其中正极材料供给装置107、负极材料供给装置108在实施例中可以有多种形状、结构的横截面,图1-8、图1-10、图1-11中为圆形,图1-9中为半圆形,也可以为其他形状椭圆形、矩形、多边形、不规则形等,只要是能够是本装置运行的形状都可使用。对于正负极材料的传输部分S的供给部分S1在实施例中可以设置一个或者多个正极材料供给装置107、负极材料供给装置108,在图1-8、图1-9、图1-11中个设置有一个,在图1-10中设置有两个。在应用中只要能够满足设备的运行的需求,可以设置一个及一个以上。
同样的对于负极部分,也是同样的设置。
图1-12、图1-13是本发明实施例提供的磨盘型电池C-C1截面示意图
本图为图1-3、图1-4在C-C1上的截面图,本发明实施例包括放电部分的外壳110、正负极放电室外围密封固定保护装置111、正极材料回收装置124、正极材料供给装置107、负极材料供给装置108、固定轴133、主动轴142、正极磨盘151放电过程的动力部分Y。
图1-14、图1-15是本发明实施例提供的正极主动轮141与正极磨盘之间的传动装置示意图
其中图1-14是本发明实施例提供的磨盘型电池B-B1截面示意图,而图1-15是图1-14中D区域的放大图。
本发明实施例包括:包括放电部分的外壳110、正极主动轮141、主动轴142、正极磨盘151、正负极放电室外围密封固定保护装置111、正极材料回收装置124、正极材料供给装置107、负极材料供给装置108、正负极放电室中心密封固定保护装置109、固定轴133、D区域、正极磨盘传动装置153、正极主动轮传动装置154。
其中D区域为正极主动轮141与正极磨盘之间的传动装置及其周边装置的放大示意图。
正极磨盘151的旋转是正极主动轮141通过图1-15中的传动装置带动的,在正极磨盘151上设置有正极磨盘传动装置153,正极主动轮141上设置有正极主动轮传动装置154,正极磨盘传动装置153与正极主动轮传动装置154相互发生作用,完成动力传输的作用。正极磨盘传动装置153与正极主动轮传动装置154之间的能量传输可以通过直接接触齿轮样的结构完成,也可以通过间接接触的磁力结构完成。
同样的对于负极部分,也是同样的设置。
图1-16、图1-17、图1-18、图1-19、图1-20、图1-21、图1-22是本发明实施例提供的正极磨盘中正极电子传导装置113、正极沟壕114的螺旋式结构示意图
本发明实施例包括:包括放电部分的外壳110、正极主动轮141、主动轴142、正极电子传导装置113、正极沟壕114、正负极放电室外围密封固定保护装置111、正极材料回收装置124、正极材料供给装置107、负极材料供给装置108、正负极放电室中心密封固定保护装置109、固定轴133。
图1-23、图1-24是本发明实施例提供的正极磨盘中正极电子传导装置113、正极沟壕114的叶轮式结构示意图。
本发明实施例包括:包括放电部分的外壳110、正极主动轮141、主动轴142、正极电子传导装置113、正极沟壕114、正负极放电室外围密封固定保护装置111、正极材料回收装置124、正极材料供给装置107、负极材料供给装置108、正负极放电室中心密封固定保护装置109、固定轴133。
图1-25、图1-26是本发明实施例提供的磨盘型电池整体剖面示意图
本发明实施例包括正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、放电部分F、正负极材料的传输部分S。
其中每个正极材料放电室115至少有一组正负极材料的回收部分S2与之相对应,也就是每个正极材料放电室115至少有一组正负极材料的回收部分S2与其连接,来回收正极材料放电室115中放电完成的正极材料。同样的每个负极材料放电室123至少有一组正负极材料的回收部分S2与之相对应,也就是每个负极材料放电室123至少有一组正负极材料的回收部分S2与其连接,来回收负极材料放电室123中放电完成的负极材料。
在图1-24中每个正极材料放电室115与三组正负极材料的回收部分S2与之相对应,同时每个负极材料放电室123与三组正负极材料的回收部分S2与之相对应。
图1-25为图1-24的在B-B1界面上的示意图。
图1-27、图1-28、图1-29、图1-30是本发明实施例提供的磨盘型电池整体剖面示意图。
本发明实施例包括正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、放电部分F、正负极材料的传输部分S。
其中每个正极材料放电室115具有独立的正负极材料的供给部分S1与回收部分S2与之相对应,本发明创新装置的放电部分F是由一组或多组的放电模块构成,每一组放电模块都有相对应的正负极材料的供给部分S1与回收部分S2,与之相对应的这些正负极材料的供给部分S1与回收部分S2可以是相互独立的,每一组之间的正负极材料的供给与回收都是独立的,另外与之相对应的这些正负极材料的供给部分S1与回收部分S2也可以是连接在一起的,集成到一起,每一组放电模块之间的正负极材料的供给是统一供给,正负极材料的回收也是统一。
在图1-27、图1-28中放电部分F的放电模块中,每一组放电模块都有相对应的正负极材料的供给部分S1与回收部分S2,与之相对应的这些正负极材料的供给部分S1与回收部分S2可以是相互独立的,每一组之间的正负极材料的供给与回收都是独立的。
图1-28是在图1-27的基础上以固定轴133为中心线旋转90度的示意图。
图1-29为图1-27在B-B1界面上的示意图。
图1-30为图1-27在C-C1界面上的示意图。
注:图1-27、图1-28中为了突出要点省略掉了放电过程的动力部分Y,在实施例中是实际存在的,特此说明。
图1-31、图1-32、图1-33、图1-34、图1-35、图1-36、图1-37、图1-38、图1-39、图1-40是本发明实施例提供的磨盘型电池整体剖面示意图。
本发明实施例包括正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、放电部分F、正负极材料的传输部分S。
其中放电部分F是由一组或多组的放电模块构成,在图1-31、图1-32、图1-33、图1-34、图1-35中,放电部分F是由三组的放电模块构成,在图1-36、图1-37、图1-38、图1-39、图1-40中放电部分F是由一组的放电模块构成的,
在图1-31、图1-36中,对于正极磨盘与负极磨盘的动力供应部分放电过程的动力部分Y是相互分开的,正极磨盘有正极磨盘独立的动力供应部分放电过程的动力部分Y,负极部分有负极磨盘独立的动力供应部分放电过程的动力部分Y。通过这种独立的动力供应部分放电过程的动力部分Y,使正极磨盘与负极磨盘的转动都是在各自的放电过程的动力及控制装置146的作用下运转的。这样可以通过放电过程的动力及控制装置146独立的调控正负极磨盘各自的旋转速度。
在图1-32、图1-33、图1-34、图1-35、图1-37、图1-38、图1-39、图1-40中正极磨盘与负极磨盘的动力供应部分放电过程的动力部分Y是连接在一起的。正极磨盘与负极磨盘有共同的动力来源。
在图1-34、图1-39中,正负极磨盘上的正极沟壕114、负极沟壕100为螺旋式结构。
在图1-35、图1-40中,正负极磨盘上的正极沟壕114、负极沟壕100为叶轮式结构。
在图1-31、图1-32、图1-33、图1-36、图1-37、图1-38中正负极磨盘上没有设置正极沟壕114、负极沟壕100的结构。
图1-41、图1-42、图1-43、图1-44、图1-45、图1-46、图1-47、图1-48、图1-49是本发明实施例提供的磨盘型电池整体剖面示意图。
本发明实施例包括正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、放电部分F、正负极材料的传输部分S。
其中正负极材料放电前储存部分Q与正负极材料放电后储存部分H可以设置成一体,这样可以更进一步的提升电池的体积能量密度,设置成一体可以分为直接的一体和间接地一体,直接的一体是放电前的正负极材料和放电后的正负极材料之间没有隔离装置,在放电的过程中会混合成一体,这种多用在液态、半固态正负极材料的电池中,间接地一体是放电前的正负极材料和放电后的正负极材料之间设置有隔离装置,在放电的过程中不会发生混合。
在图1-41、图1-42、图1-44、图1-46、图1-48中正负极材料放电前储存部分Q与正负极材料放电后储存部分H可以设置成一体,为直接的一体,即放电前的正负极材料和放电后的正负极材料之间没有隔离装置,在放电的过程中会混合成一体。
在图1-43、图1-45、图1-47、图1-49中正负极材料放电前储存部分Q与正负极材料放电后储存部分H可以设置成一体,为间接的一体,即放电前的正负极材料和放电后的正负极材料之间设置有隔离装置155,在放电的过程中不会发生混合。隔离装置155作为隔离正负极材料放电前储存部分Q与正负极材料放电后储存部分H的装置,在隔离的同时,还可以根据正负极材料的体积变化作相应的运动,也就是说,在电池放电的过程中,正负极材料放电前储存部分Q中的正负极材料是逐渐减少的,而正负极材料放电后储存部分H中回收回来的放电完成的正负极材料是逐渐增加的,这样就会出现这样一个现象,实际需要承载放电前的正负极材料的正负极材料放电前储存部分Q的实际容积在放电的过程中是逐渐缩小的,而实际需要承载放电完成的正负极材料的正负极材料放电后储存部分H的实际容积在放电的过程中是逐渐增加的,这样,我们就在正负极材料放电前储存部分Q与正负极材料放电后储存部分H之间设置了一个可以动态运动的隔离装置-即隔离装置155,隔离装置155的动态运动是伴随着正负极材料放电前储存部分Q的实际容积逐渐缩小,与正负极材料放电后储存部分H的实际容积的逐渐增加,在放电的过程中运动方向是由正负极材料放电后储存部分H指向正负极材料放电前储存部分Q。对于隔离装置155的运动是在隔离装置的动力系统156的作用下运动的,隔离装置的动力系统156的运转是在隔离装置运动控制系统157的控制监控下进行的,隔离装置的动力系统156是一种在隔离装置运动控制系统157的控制下可以通过伸缩带动隔离装置155的动态运动,隔离装置的动力系统156可以是一种液压装置构成的伸缩结构。也可以是气压装置构成的伸缩结构,还可以是电磁装置构成的伸缩结构,也可以是机械性装置构成的伸缩结构,凡是可以通过伸缩带动隔离装置155做动态运动的装都可以选择。隔离装置的动力系统156、隔离装置运动控制系统157的动力来源于电池放电过程中产生的电能。隔离装置155与正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H的内壁之间可以设置有密封结构,在隔离装置155运动的过程中保证正负极材料放电前储存部分Q中的正负极材料与正负极材料放电后储存部分H放电完成的正负极材料之间不会发生接触混合。但也可以没有密封结构,在隔离装置155运动的过程中保证正负极材料放电前储存部分Q中的正负极材料与正负极材料放电后储存部分H放电完成的正负极材料之间可能会发生部分的接触混合。
在图1-41、图1-42、图1-43、图1-44、图1-45、图1-46、图1-47、图1-48、图1-49中正负极磨盘上没有设置正极沟壕114、负极沟壕100的结构。
在图1-41、图1-42、图1-43、图1-46、图1-47中放电部分F是由一组的放电模块构成的。
在图图1-44、图1-45、图1-48、图1-49中放电部分F是由三组的放电模块构成的。
图1-50、图1-51、图1-52、图1-53、图1-54、图1-55、图1-56、图1-57、图1-58是本发明实施例提供的磨盘型电池整体剖面示意图。
本发明实施例包括正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、放电部分F、正负极材料的传输部分S。
其中正负极材料放电前储存部分Q与正负极材料放电后储存部分H可以设置成一体,这样可以更进一步的提升电池的体积能量密度,设置成一体可以分为直接的一体和间接地一体,直接的一体是放电前的正负极材料和放电后的正负极材料之间没有隔离装置,在放电的过程中会混合成一体,这种多用在液态、半固态正负极材料的电池中,间接地一体是放电前的正负极材料和放电后的正负极材料之间设置有隔离装置,在放电的过程中不会发生混合。
在图1-54、图1-55、图1-56、图1-57、图1-58中正负极材料放电前储存部分Q与正负极材料放电后储存部分H可以设置成一体,为直接的一体,即放电前的正负极材料和放电后的正负极材料之间没有隔离装置,在放电的过程中会混合成一体。
在图1-50、图1-51、图1-52、图1-53中正负极材料放电前储存部分Q与正负极材料放电后储存部分H可以设置成一体,为间接的一体,即放电前的正负极材料和放电后的正负极材料之间设置有隔离装置,在放电的过程中不会发生混合。
在图1-50、图1-51、图1-54、图1-55、图1-58中正负极磨盘上的正极沟壕114、负极沟壕100为螺旋式的结构。
在图1-52、图1-53、图1-56、图1-57中正负极磨盘上的正极沟壕114、负极沟壕100为叶轮式的结构。
在图1-50、图1-52、图1-54、图1-56、图1-58中放电部分F是由一组的放电模块构成的。
在图1-51、图1-53、图1-55、图1-57中放电部分F是由三组的放电模块构成的。
传送带式电池结构的图片说明
图2-1、图2-5、图2-3、图2-7是本发明创新电池中的送带式电池结构示意图,
在图2-1、图2-5、图2-3、图2-7中所示的是正极刮子(刷子)171、负极刮子(刷子)172可自行运动(旋转或摆动)的,正极刮子(刷子)171、负极刮子(刷子)172在正极刮子(刷子)控制装置173、负极刮子(刷子)控制装置174的控制下运动(旋转或摆动),并作用于正极传送带、负极传送带,使粘连在正极传送带、负极传送带上的在放电后正负极材料脱离,进入到正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121,在回收部分S2的作用下,被运送至放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收存储。
正极刮子(刷子)171、负极刮子(刷子)172与正极刮子(刷子)控制装置173、负极刮子(刷子)控制装置174之间有动力传输装置、或者电力传输装置,正极刮子(刷子)控制装置173、负极刮子(刷子)控制装置174通过该动力传输装置、或者电力传输装置为正极刮子(刷子)171、负极刮子(刷子)172提供动力或者提供电力。
图2-2、图2-4、图2-6、图2-8是本发明创新电池中的送带式电池结构示意图,
中所示的是正极刮子(刷子)171、负极刮子(刷子)172不可以自主运动(旋转或摆动),其运动是在正极传送带、负极传送带的作用下的被动运动,电池运行的过程中正极传送带、负极传送带上粘连的放电后正负极材料在正极刮子(刷子)171、负极刮子(刷子)172的被动作用下,从正极传送带、负极传送带上被刷下来,进入到正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121,在回收部分S2的作用下,被运送至放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104中回收存储。
图2-9、图2-10是本发明创新电池中的送带式电池结构示意图,
其中图2-9是本发明创新电池中的送带式电池A-A1上的截面结构示意图
其中图2-10是本发明创新电池中的送带式电池B-B1上的截面结构示意图
其中包括:负极沟壕100、由正极材料储存室101、负极材料储存室102、放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104、正极材料供给控制装置105、负极材料供给控制装置106、正极材料供给装置107、负极材料供给装置108、放电部分的外壳110、正负极放电室外围密封固定保护装置111、正极电极板112、正极电子传导装置113、正极沟壕114、正极材料放电室115、电解质116、离子交换膜117、电解质离子交换膜的固定保护装置118、负极电极板119、负极材料回收装置120、负极材料放电室出料口121、负极电子传导装置122、负极材料放电室123、正极材料回收装置124、正极材料放电室出料口125、放电后负极材料储存室进料口126、负极材料回收控制装置127、放电后正极材料储存室进料口128、正极材料回收控制装置129、正极电力输送线路130、负极电力输送线路131、电力管理系统132、固定轴133、正极材料储存室出料口134、负极材料储存室出料口135、正极材料储存室进料口136、负极材料储存室进料口137、放电后正极材料储存室出料口138、放电后负极材料储存室出料口139、正极刮子(刷子)171、负极刮子(刷子)172、正极刮子(刷子)控制装置173、负极刮子(刷子)控制装置174、隔离装置155、隔离装置的动力系统156、隔离装置运动控制系统157。
对于本发明创新的电池除了磨盘式的电池结构为还有其他的结构,如传送带式电池,其中正负极的结构为带状的传送带式的结构,其运动方式也同传送带的运动方式相同,为平动,平动是指物体在运动的过程中,物体上的任意两点运动前后的连线保持平行,其运动的轨迹可以是直线,亦可以是曲线,这种传送带式的结构电池盒磨盘式的电池结构组成相同,都是有五部分构成的,正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、放电部分F、正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y。
除了放电部分F中的运动方式的不同外,其他部分都是相同的。
与磨盘式的电池结构不同的是,磨盘式的电池中的正负极的运动方式是转动,(转动是指运动物体上除了运动轴上的各点外其他各点都绕转动轴线做大小不同的圆周运动。)磨盘式的电池结构中放电部分F中,做转动运动的正极结构、负极结构我们称之为正极磨盘和负极磨盘,而在传送带式电池机构中的放电部分F中,做平动运动的正极结构、负极结构我们称之为正极传送带和负极传送带,正极传送带、负极传送带的运动所需要动力也是来自放电过程的动力部分Y,其上也设置有正极沟壕114和负极沟壕100,正极材料储存室101、负极材料储存室102中的正负极材料通过供给部分S1的传输进入到正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140,然后在在正极传送带、负极传送带作用下进入到正极材料放电室115、负极材料放电室123中,进入到正极材料放电室115、负极材料放电室123中正负极材料,在正极传送带、负极传送带作用下,按照一定的轨道、一定的速度运动,在运动的同时参与放电放应,长生的电流通过正极传送带、负极传送带上的正极电子传导装置113、负极电子传导装置122的传导,通过正极集流体112、负极集流体119的汇集作用,将会起来的电流通过正极电力输送线路130、负极电力输送线路131传送给电力管理系统132,同时传送给负载应用。进入到正极材料放电室115、负极材料放电室123中的正负极材料在正极传送带、负极传送带的作用下,一边按照一定的轨道、一定的速度运动,一边参与放电放应产生电力,或者形成放电趋势状态,当正负极材料被运送至正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121处时,正负极材料已经通过放电反应转化成为放电后正负极材料,然后从正极材料放电室出料口125、负极材料放电室出料口121处排出,但是在排出过程中,粘连在正极传送带、负极传送带上的放电后正负极材料会沿着正极传送带、负极传送带的运动又回到达正极材料放电室进料口150、负极材料放电室进料口140处,这样会影响电池的放电效果,因此我们在正极材料放电室出料口125、正极集流体112处设置了正极材料刮子(刷子)、负极材料刮子(刷子),正极材料刮子(刷子)、负极材料刮子(刷子)安装在放电部分的外壳110上,其刮子(刷子)的一端与正极传送带、负极传送带相接触,这样粘连在正极传送带、负极传送带上的放电后正负极材料在正极材料刮子(刷子)、负极材料刮子(刷子)的作用下,从正极传送带、负极传送带上脱落,然后被排出,进入到回收部分S2中,在S2中的传输装置的作用下进入到放电后正极材料储存室103、放电后负极材料储存室104被回收存储。
正极材料刮子(刷子)、负极材料刮子(刷子)由于要和正极传送带、负极传送带长时间的接触,相互作用,摩擦,因此正极材料刮子(刷子)、负极材料刮子(刷子)的制作材料要选择柔软、耐磨、记忆性良好的材料,同时也不能与正负极材料、放电后正负极材料发生化学的物理的反应,如材料可以选择,各种纤维材料,碳纤维,合金金属纤维、有机塑料纤维、金属纤维、陶瓷纤维,植物纤维,动物羽毛纤维、皮毛纤维等各种材料。
正极材料刮子(刷子)、负极材料刮子(刷子)可以是不主动运动的,也就是说上没有动力供给,不主动运动,其运动(摆动)是在正极传送带、负极传送带的作用下运动(摆动)的。或者是由电力管理系统132提供电力,使正极材料刮子(刷子)、负极材料刮子(刷子)可以主动的运动,从而将正极传送带、负极传送带上粘粘的放电后正负极材料刮(刷)下来。从而使整个装置正常运转。
六、JFD创新全能新型电池的使用范围
按照上述的本发明创新的运动电池结构,以及动态的充放电方式,可适用于目前所有的化学电池、燃料电池以及能够发生电化学反应的所有物质,
将本发明创新的全方位的运动电池结构与这些电池目前所有的化学电池、燃料电池相匹配,使原先静态的电池,转变成为动态电池,从而提升了这些电池(目前所有的化学电池、燃料电池)的性能,同时也将这些电池原先存在的各种技术难题工艺难题均得到了有效的解决。能量密度成倍的增加,如目前的铅酸电池的能量密度为30-50W/Kg,将本发明创新的全方位的运动电池结构与铅酸电池相匹配,使原先静态的铅酸电池,转变成为动态的铅酸电池,将铅酸电池的能量密度提升到100-140W/Kg,能量密度提升了3倍左右,同时将铅酸电池在充放电过程中不在产生氢气、氧气,过度充电过度放电的情况下、不发热、电池也不受损伤,对其循环寿命也没有影响,循环寿命也提升了,从原来的200次提升到10000次以上,电池的充放电速度已由原来的6-8小时降到了5-6分钟,月自放电率降到0.1%以下,另外对电池也没有了放置要求,不管怎样放置都可以充放电。
对于锂离子电池也有同样的效果,如磷酸铁锂电池,目前的其能量密度为100W/Kg,将本发明创新的全方位的运动电池结构与磷酸铁锂电池相匹配,使原先静态的磷酸铁锂电池,转变成为动态的磷酸铁锂电池,将磷酸铁锂电池的能量密度提升到4700W/Kg,能量密度提升了47倍左右,同时电池的输出电压由原来的3.6V提升到4V,过度充电过度放电的情况下、不发热、电池也不受损伤,对其循环寿命也没有影响,循环寿命也提升了,从原来的1000次提升到100000次以上,电池的充放电速度已由原来的2-5小时降到了5-6分钟,月自放电率降到0.1%以下,电池也不存在“跳水”的现象,电池的安全度也有了很大程度的提高,在发生剧烈的碰撞、强大的外力作用时也不会发生发热、燃烧、爆炸。
对于当前的各种化学电池、燃料电池也是同样的效果,甚至某些以前不能应用与电池的材料,也可以通过这种方式应用于电池中。不光提升了电池的充放电性能,同时也解决了原先电池所存在技术问题、工艺问题、材料问题等。
由于当前各种电池从在的技术问题、工艺问题、材料问题等,一直未能解决的原因是:为了解决这些问题,当前对电池的研究的主要方向主要集中在了新材料的发现、新材料的合成、新材料的应用、新的添加剂的研究以及现有材料的改进、改造等方面,而我们则在电池本身结构的研究、开发新型的电池结构、新型的电池结构与现有材料的适配、以及利用新型的电池结构提升现有电池材料电化学性能等方面的进行了大量的研究工作。
我们创新发明的核心技术是,开发、创造新的电池结构,为全方位电池本身以运动方式在全动态工作运行过程中完成电池的充放电过程,将过去电池的静止状态转变成为动态电池,从而有效的提高和在整理当前所有化学电池、燃料电池等所使用的正负极材料,进而从根本上解决了当前电池所存在的能量密度小,输出电压偏低,不稳定,充电时间长,电池循环寿命短,安全等问题,从此进入高容量储能时代。进而利用高容量储能代替化石能源的主导地位。
对于本发明创新电池的运动,和液流电池运动的区别,在液流电池中,液态的正负极材料在本的作用下进入到交换膜与集流体之间的空隙中,参与放电放应,这时液流电池中的正负极材料在交换膜与集流体之间的空隙中是以平流的方式流动,这样靠近交换膜这一侧的正负极材料与靠近集流体一侧的正负极材料之间很难发生混合,这样正负极材料之间的离子传输的效率就不能有效的提升,因为靠近靠近集流体一侧的正负极材料中的离子与交换膜接触的机会比较少,同样的正负极材料就不能有效地、高效的释放和获取电子,因为靠近靠近交换膜一侧的正负极材料中的离子与集流体接触的机会比较少。正因为这些原因引流电池的电化学性能一直没有多大的提升,而在本发明创新的电池中,正负极材料在的放电部分的运动属于紊流(乱流),这种乱流的形成是在本发明常新电池中运动的正负极磨盘、正负极传送带、正负极沟壕、正负极刮子(刷子)的作用下形成的,形成紊流后,正负极材料间的离子传输效率大范围的提升,同样的正负极材料就也就能够有效地、高效的释放和获取电子从而形成有效的、高效的电流。因此可以说本发明电池中正负极材料的运动和液流电池中正负极材料的运动是两个概念,而且液流电池中正负极材料的运动并不能很好地解决液流电池实际存在的技术问题、工艺问题、材料问题等,二本发明创新的电池则可以很好地解决这些问题,并提升电池的性能。
七、JFD创新全能新型超能电池的核心技术工艺在具体实施例中的应用
用我们发明创新的全方位运动方式条件下,以动态全过程完成运行工作的核心技术工艺结合各种正负极材料的实施例,实施例如下:
JFD-1电池以磷酸铁锂、或者锰酸锂、或者钴酸锂、或者三元材料为正极材料,石墨为负极材料,能量密度为350-450Wh/Kg,电池电压为4V-4.2V(伏特),循环寿命(至80%的首次容量)为大于100000次,充电时间小于0.1小时,月自放电率小于0.1%,
JFD-2电池以磷酸铁锂、或者锰酸锂、或者钴酸锂、或者三元材料为正极,硅、锡为负极材料,能量密度为4700-5000Wh/Kg,电池电压为4V-4.2V(伏特),循环寿命(至80%的首次容量)为大于100000次,充电时间小于0.1小时,月自放电率小于0.1%,
JFD-3电池以空气为正极,锂为负极,能量密度为8000-9000Wh/Kg,电池电压为3V(伏特),循环寿命(至80%的首次容量)为大于100000次,充电时间小于0.1小时,月自放电率小于0.1%,
本发明创新电池的性能与常用的动力电池性能比较表:
JFD电池在各领域中的应用:
JFD电池可应作为交通动力电源、电力储能电源、移动通信电源、新能源储能动力电源、家庭用电等。
本发明创新的电池在汽车等交通工具上的应用
作为汽车能量存储及马达动力来源的应用,目前大多数汽车都是以铅酸电池或锂离子电池作为其能量存储及马达动力,而这些电池由于能量密度都比较的低,循环寿命短,充电时间长,自放电率高,本发明电池的性能与常规电池性能比较见下表。
因此,从表中国的数据比较即可发现,通过本发明创新电池在汽车上的应用,第一可以降低汽车电池的重量,第二可以很大程度上减少电池的充电时间,第三节约成本,一般汽车的使用寿命为15年左右,这样这首需要更换3-5次的电池,而对于本发明电池而言,汽车直到报废都不需要更换电池。第四汽车在长期防止以后,启动时不需要再充电。
在混合动力汽车上的应用
本发明创新的电池可应用于混合动力汽车,混合动力汽车是指同时装备两种动力来源-热动力源(由传统的汽油机或者柴油机产生)与电动力源(电池与电动机)的汽车。在混合动力汽车中,一般都是以热动力源为主,是能源的提供部分,而电动力源只是一个中间装置,主要的作用就像是一个临时缓冲临时存储的部分。由于常规的电池能量密度(0.1KWh/kg左右)较低,相对于汽油柴油的能量密度13KWh/Kg左右而言,相差的太多,虽然汽油柴油的能量利用率较低,实际的利用只有30-40%,相当于3.5-5KWh/Kg,这种能量密度的差距还是很大的,同时由于电池的功率密度也相对较小,在需要大的功率输出时,需要更换到热动力源输出,这样就想相应的增加了更多的设备装置,对于降低汽车的重量是很不利的,而将本发明创新的电池应用到混合动力汽车上,由于本电池具有超大的容量,其能量密度与汽油柴油的实际能量密度相当,甚至超过汽油柴油的实际能量密度,这样就真正的实现了汽车双动力来源,而不是一种过渡性的汽车了,提升了汽车的续航能力,减少了碳的排放,这样电动力源就不再是原来只是一个能量的临时缓冲和临时存储的作用,已经成为汽车中主要的能量来源和能量存储部分了。
纯电动汽车上的应用
对于电动汽车而言,本发明创新的电池应用到电动汽车,电动汽车将可以与汽油柴油(热动力源)车一争高下了,仅仅以动力系统和续航能力而言,都可以很容易的超越热动力源的汽车了。以现在已经商业化的电动汽车来说,其电池的一般都在600Kg左右,储电量在60KWh-80KWh。按住目前电动汽车的正常耗电量为18-20KWh/百公里,一般一次充电后其续航能力在300-400Km左右,每次充电时间在2小时以上,并且由于电池寿命的影响,在电动汽车的使用期限内,需更换2次以上的电池。这样就限制了电动汽车大规模的发展。这样电动汽车许多的社会性的、环境性的有事就不能有效的发挥出来,
而对于本发明创新的电池,以其超大容量、快速的充电时间,超长的使用寿命,应用于电动汽车完全可以与越热动力源(汽油柴油)的汽车相媲美。
本电池和其他电动汽车使用电池比较
本发明创新电池在汽车上应用:
图3-1、图3-2是本发明实施例提供的磨盘型电池在电动汽车上的应用示意图。
其中图3-1为磨盘型电池在电动汽车上的应用的横向截面示意图,图3-2为磨盘型电池在电动汽车上的应用的纵向截面示意图,
本发明实施例包括汽车车体801、电动轮胎802、电动轮胎供电线路803、变频变速装置804、电流控制转换装置805、
输电线路806、行李舱807、支撑固定装置808、安全缓冲装置809、正极材料放电前储存部分Q1、负极材料放电前储存部分Q2、正极材料放电后储存部分H1、负极材料放电后储存部分H2、正负极材料的传输部分S、放电部分F以及汽车上的以常规的部件设备以及操作装置,这些部分在图中不做详细的介绍。
其中正极材料放电前储存部分Q1、负极材料放电前储存部分Q2、正极材料放电后储存部分H1、负极材料放电后储存部分H2、正负极材料的传输部分S、放电部分F构成了电动汽车的能量供给及储存部分。其中电动轮胎802、电动轮胎供电线路803、变频变速装置804、电流控制转换装置805、输电线路806及其他的附属装置构成了电动汽车的电力驱动及控制部分,
对于图3-1、图3-2中,电动轮胎802直接由电力驱动,轮胎的轴与轴承之间设置有电动装置(等同于电机的转子与定子),电动轮胎802的转动是直接由电力驱动的,不通过机械轴承的方式来传动。对于电动汽车,可以是所有轮胎是使用这种电动轮胎802,也可以是不是使用电动轮胎802。电动轮胎802由变频变速装置804控制并通过电动轮胎供电线路803提供电力。变频变速装置804固定在支撑固定装置808上,通过电动轮胎供电线路803为电动轮胎802提供动力,并进行速度和动力的调控,维持车辆的运行,变频变速装置804主要接受来自于驾驶员以及汽车自动控制系统的指令。变频变速装置804与电流控制转换装置805通过输电线路806相连接,接受由电流控制转换装置805提供的电力,电流控制转换装置805接受由储能装置提供的电力,并对接受的电能进行整流和调压等过程为变频变速装置804提供所必学的能量,电流控制转换装置805还可以根据车辆行驶的状况来控制储能装置电力的输出量。储能装置及能量供给装置为本发明创新的电池。在图中上述结构设置在车体的后部,只作为本发明的一种示例,不作为本发明的唯一设置。上述结构也可以设置在车体的其他部位,如前部。
本电池由正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、放电部分F、正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y。根据汽车结构的特点,我们将本电池的各主要部分在汽车上进行重新的布局组合,在图3-1、图3-2中,将电池的正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H布置到车的一端,在图中为汽车的前端,但也可以布置在车的后端,放电部分F布置在车的底座上,如图3-1、图3-2中所示。然后相应的将正负极材料的传输部分S布置在将电池的本电池由正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H与放电部分F之间。正负极材料放电前储存部分Q分为正极材料放电前储存部分Q1和负极材料放电前储存部分Q2,在本图中这两部分是相互独立的,隔离开的。但也可以是结合在一体的,相互连通,本图只是一种示例,不是唯一的结构。同时正极材料放电前储存部分Q1和负极材料放电前储存部分Q2在汽车上至少设置有一组,即正极材料放电前储存部分Q1和负极材料放电前储存部分Q2各一个,为了操作的方便可以设置多组。正极材料放电前储存部分Q1和负极材料放电前储存部分Q2上设置有添加正负极材料的装置,在汽车行到一定的距离后,可以通过该装置加入所需的正负极材料,来延长汽车动力需求。对于正极材料放电前储存部分Q1和负极材料放电前储存部分Q2也可以是整体可更换的结构,在车辆需要充电时,只需要将正负极材料消耗完毕的正极材料放电前储存部分Q1和负极材料放电前储存部分Q2在充电站或可购买到的地方进行更换,完成充电过程,上述的通过添加正负极材料的装置添加正负极材料也是本电池充电的一种方式。对于正负极材料放电后储存部分H正极材料放电后储存部分H1和负极材料放电后储存部分H2,在本图中这两部分是相互独立的,隔离开的。但也可以是结合在一体的,相互连通,本图只是一种示例,不是唯一的结构。同时正极材料放电后储存部分H1和负极材料放电后储存部分H2在汽车上至少设置有一组,即正极材料放电后储存部分H1和负极材料放电后储存部分H2各一个,为了操作的方便可以设置多组。正极材料放电后储存部分H1和负极材料放电后储存部分H2上设置有回收放电完成的正负极材料的装置,在汽车行驶到一定的距离后,需要充电时,在充电的同时也要将正极材料放电后储存部分H1和负极材料放电后储存部分H2中的放点完成的正负极材料进行回收,可以通过回收放电完成的正负极材料的装置回收放电完成的正负极材料,完成充电过程。对于正极材料放电后储存部分H1和负极材料放电后储存部分H2也可以是整体可更换的结构,在车辆充电的同时,只需要将装有放电完成的正负极材料的正极材料放电后储存部分H1和负极材料放电后储存部分H2在充电站或可购买到的地方进行更换,更换成空的或者可以容纳放电完成的正负极材料的正极材料放电后储存部分H1和负极材料放电后储存部分H2,从而完成充电过程。
对于正负极材料的传输部分S将正负极材料放电前储存部分Q与放电部分F以及正负极材料放电后储存部分H连接起来,为放电部分F提供正负极材料进行放电,将放电部分F放电完成的正负极材料进行回收,后收到正负极材料放电后储存部分H。
对于放电部分F,在图中是由放电部分是有至少一个的放电部分F组合而成的,通过组合并将各个放电模块通过联、并联形成汽车所需的较高的电压、电流。放电部分F与电流控制转换装置805相连接,将电池转化的电力通过电流控制转换装置805等其他装置应用到车辆的运行上。
由于在图3-1、图3-2中储能装置主要设置于汽车的前端,这样汽车的后段设置有行李舱807,同样的储能装置主要设置于汽车的后端,则前段设置有行李舱807。同样的为了车辆安全的考虑,车体的前后都设置有安全缓冲装置809。
图3-3、图3-4是本发明实施例提供的磨盘型电池在电动汽车上的应用示意图。
其中图3-3为磨盘型电池在电动汽车上的应用的横向截面示意图,图3-4为磨盘型电池在电动汽车上的应用的纵向截面示意图,
本发明实施例包括汽车车体801、机械轴承轮胎810、轮胎轴813、电机及动力系统814、变速装置815、电流控制转换装置805、输电线路806、行李舱807、支撑固定装置808、安全缓冲装置809。正极材料放电前储存部分Q1、负极材料放电前储存部分Q2、正极材料放电后储存部分H1、负极材料放电后储存部分H2、正负极材料的传输部分S、放电部分F以及汽车上的以常规的部件设备以及操作装置,这些部分在图中不做详细的介绍。
其中正极材料放电前储存部分Q1、负极材料放电前储存部分Q2、正极材料放电后储存部分H1、负极材料放电后储存部分H2、正负极材料的传输部分S、放电部分F构成了电动汽车的能量供给及储存部分。其中机械轴承轮胎810、轮胎轴813、电机及动力系统814、变速装置815、电流控制转换装置805、输电线路806及其他的附属装置构成了电动汽车的电力驱动及控制部分,
对于图3-3、图3-4中,机械轴承轮胎810是由轮胎轴813、电机及动力系统814、变速装置815的作用来驱动的,属于机械式的驱动。对于电动汽车,可以是所有轮胎由轮胎轴813、电机及动力系统814、变速装置815的作用来驱动,也可以使部分轮胎由轮胎轴813、电机及动力系统814、变速装置815的作用来驱动。机械轴承轮胎810由轮胎轴813控制并通过变速装置815、电机及动力系统814提供动力。变速装置815、电机及动力系统814固定在支撑固定装置808上,通过轮胎轴813为机械轴承轮胎810提供动力,并进行速度和动力的调控,维持车辆的运行,变速装置815、电机及动力系统814主要接受来自于驾驶员以及汽车自动控制系统的指令。变速装置815、电机及动力系统814与电流控制转换装置805通过输电线路806相连接,接受由电流控制转换装置805提供的电力,电流控制转换装置805接受由储能装置提供的电力,并对接受的电能进行整流和调压等过程为变速装置815、电机及动力系统814提供所必需的能量,电流控制转换装置805还可以根据车辆行驶的状况来控制储能装置电力的输出量。储能装置及能量供给装置为本发明创新的电池。在图中上述结构设置在车体的后部,只作为本发明的一种示例,不作为本发明的唯一设置。上述结构也可以设置在车体的其他部位,如前部。
对于电池各部分在电动汽车上的布局同图3-1、图3-2中的布局及设置。此处不再另行说明。
由于在图3-3、图3-4中储能装置主要设置于汽车的前端,这样汽车的后段设置有行李舱807,同样的储能装置主要设置于汽车的后端,则前段设置有行李舱807。同样的为了车辆安全的考虑,车体的前后都设置有安全缓冲装置809。
图3-5、图3-6是本发明实施例提供的磨盘型电池在电动汽车上的应用示意图
其中图3-5为磨盘型电池在电动汽车上的应用的横向截面示意图,图3-6为磨盘型电池在电动汽车上的应用的纵向截面示意图,
本发明实施例包括汽车车体801、机械轴承轮胎810、轮胎轴813、电机及动力系统814、变速装置815、电流控制转换装置805、输电线路806、行李舱807、支撑固定装置808、安全缓冲装置809。正极材料放电前储存部分Q1、负极材料放电前储存部分Q2、正极材料放电后储存部分H1、负极材料放电后储存部分H2、正负极材料的传输部分S、放电部分F以及汽车上的以常规的部件设备以及操作装置,这些部分在图中不做详细的介绍。
其中正极材料放电前储存部分Q1、负极材料放电前储存部分Q2、正极材料放电后储存部分H1、负极材料放电后储存部分H2、正负极材料的传输部分S、放电部分F构成了电动汽车的能量供给及储存部分。其中电动轮胎802、电动轮胎供电线路803、变频变速装置804、电流控制转换装置805、输电线路806及其他的附属装置构成了电动汽车的电力驱动及控制部分,
对于图3-5、图3-6中,电动轮胎802直接由电力驱动,轮胎的轴与轴承之间设置有电动装置(等同于电机的转子与定子),电动轮胎802的转动是直接由电力驱动的,不通过机械轴承的方式来传动。对于电动汽车,可以是所有轮胎是使用这种电动轮胎802,也可以是不是使用电动轮胎802。电动轮胎802由变频变速装置804控制并通过电动轮胎供电线路803提供电力。变频变速装置804固定在支撑固定装置808上,通过电动轮胎供电线路803为电动轮胎802提供动力,并进行速度和动力的调控,维持车辆的运行,变频变速装置804主要接受来自于驾驶员以及汽车自动控制系统的指令。变频变速装置804与电流控制转换装置805通过输电线路806相连接,接受由电流控制转换装置805提供的电力,电流控制转换装置805接受由储能装置提供的电力,并对接受的电能进行整流和调压等过程为变频变速装置804提供所必学的能量,电流控制转换装置805还可以根据车辆行驶的状况来控制储能装置电力的输出量。储能装置及能量供给装置为本发明创新的电池。在图中上述结构设置在车体的后部,只作为本发明的一种示例,不作为本发明的唯一设置。上述结构也可以设置在车体的其他部位,如前部。
本电池由正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、放电部分F、正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y。根据汽车结构的特点,我们将本电池的各主要部分在汽车上进行重新的布局组合,在图3-5、图3-6中,将电池的正极材料放电前储存部分Q1、负极材料放电前储存部分Q2布置到车的一端,在图中为汽车的前端,但也可以布置在车的后端;正极材料放电后储存部分H1、正极材料放电后储存部分H2布置到车的另一端,在图中为汽车的后端,但也可以布置在车的前端。放电部分F布置在车的底座上,如图3-5、图3-6中所示。然后相应的将正负极材料的传输部分S布置在将电池的本电池由正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H与放电部分F之间。正负极材料放电前储存部分Q分为正极材料放电前储存部分Q1和负极材料放电前储存部分Q2,在本图中这两部分是相互独立的,隔离开的。但也可以是结合在一体的,相互连通,本图只是一种示例,不是唯一的结构。同时正极材料放电前储存部分Q1和负极材料放电前储存部分Q2在汽车上至少设置有一组,即正极材料放电前储存部分Q1和负极材料放电前储存部分Q2各一个,为了操作的方便可以设置多组。正极材料放电前储存部分Q1和负极材料放电前储存部分Q2上设置有添加正负极材料的装置,在汽车行到一定的距离后,可以通过该装置加入所需的正负极材料,来延长汽车动力需求。对于正极材料放电前储存部分Q1和负极材料放电前储存部分Q2也可以是整体可更换的结构,在车辆需要充电时,只需要将正负极材料消耗完毕的正极材料放电前储存部分Q1和负极材料放电前储存部分Q2在充电站或可购买到的地方进行更换,完成充电过程,上述的通过添加正负极材料的装置添加正负极材料也是本电池充电的一种方式。对于正负极材料放电后储存部分H正极材料放电后储存部分H1和负极材料放电后储存部分H2,在本图中这两部分是相互独立的,隔离开的。但也可以是结合在一体的,相互连通,本图只是一种示例,不是唯一的结构。同时正极材料放电后储存部分H1和负极材料放电后储存部分H2在汽车上至少设置有一组,即正极材料放电后储存部分H1和负极材料放电后储存部分H2各一个,为了操作的方便可以设置多组。正极材料放电后储存部分H1和负极材料放电后储存部分H2上设置有回收放电完成的正负极材料的装置,在汽车行驶到一定的距离后,需要充电时,在充电的同时也要将正极材料放电后储存部分H1和负极材料放电后储存部分H2中的放点完成的正负极材料进行回收,可以通过回收放电完成的正负极材料的装置回收放电完成的正负极材料,完成充电过程。对于正极材料放电后储存部分H1和负极材料放电后储存部分H2也可以是整体可更换的结构,在车辆充电的同时,只需要将装有放电完成的正负极材料的正极材料放电后储存部分H1和负极材料放电后储存部分H2在充电站或可购买到的地方进行更换,更换成空的或者可以容纳放电完成的正负极材料的正极材料放电后储存部分H1和负极材料放电后储存部分H2,从而完成充电过程。
对于正负极材料的传输部分S将正负极材料放电前储存部分Q与放电部分F以及正负极材料放电后储存部分H连接起来,为放电部分F提供正负极材料进行放电,将放电部分F放电完成的正负极材料进行回收,后收到正负极材料放电后储存部分H。
对于放电部分F,在图中是由放电部分是有至少一个的放电部分F组合而成的,通过组合并将各个放电模块通过联、并联形成汽车所需的较高的电压、电流。放电部分F与电流控制转换装置805相连接,将电池转化的电力通过电流控制转换装置805等其他装置应用到车辆的运行上。
由于在图3-5、图3-6中汽车的前段设置有行李舱807,也可设置于汽车的后端。同样的为了车辆安全的考虑,车体的前后都设置有安全缓冲装置809。
图3-7、图3-8是本发明实施例提供的磨盘型电池在电动汽车上的应用示意图。
其中图3-7为磨盘型电池在电动汽车上的应用的横向截面示意图,图3-8为磨盘型电池在电动汽车上的应用的纵向截面示意图,
本发明实施例包括汽车车体801、机械轴承轮胎810、轮胎轴813、电机及动力系统814、变速装置815、电流控制转换装置805、输电线路806、行李舱807、支撑固定装置808、安全缓冲装置809。正极材料放电前储存部分Q1、负极材料放电前储存部分Q2、正极材料放电后储存部分H1、负极材料放电后储存部分H2、正负极材料的传输部分S、放电部分F以及汽车上的以常规的部件设备以及操作装置,这些部分在图中不做详细的介绍。
其中正极材料放电前储存部分Q1、负极材料放电前储存部分Q2、正极材料放电后储存部分H1、负极材料放电后储存部分H2、正负极材料的传输部分S、放电部分F构成了电动汽车的能量供给及储存部分。其中机械轴承轮胎810、轮胎轴813、电机及动力系统814、变速装置815、电流控制转换装置805、输电线路806及其他的附属装置构成了电动汽车的电力驱动及控制部分,
对于图3-7、图3-8中,机械轴承轮胎810是由轮胎轴813、电机及动力系统814、变速装置815的作用来驱动的,属于机械式的驱动。对于电动汽车,可以是所有轮胎由轮胎轴813、电机及动力系统814、变速装置815的作用来驱动,也可以使部分轮胎由轮胎轴813、电机及动力系统814、变速装置815的作用来驱动。机械轴承轮胎810由轮胎轴813控制并通过变速装置815、电机及动力系统814提供动力。变速装置815、电机及动力系统814固定在支撑固定装置808上,通过轮胎轴813为机械轴承轮胎810提供动力,并进行速度和动力的调控,维持车辆的运行,变速装置815、电机及动力系统814主要接受来自于驾驶员以及汽车自动控制系统的指令。变速装置815、电机及动力系统814与电流控制转换装置805通过输电线路806相连接,接受由电流控制转换装置805提供的电力,电流控制转换装置805接受由储能装置提供的电力,并对接受的电能进行整流和调压等过程为变速装置815、电机及动力系统814提供所必需的能量,电流控制转换装置805还可以根据车辆行驶的状况来控制储能装置电力的输出量。储能装置及能量供给装置为本发明创新的电池。在图中上述结构设置在车体的后部,只作为本发明的一种示例,不作为本发明的唯一设置。上述结构也可以设置在车体的其他部位,如前部。
对于电池各部分在电动汽车上的布局同图3-5、图3-6中的布局及设置。此处不再另行说明。
由于在图3-7、图3-8中汽车的前段设置有行李舱807,也可设置于汽车的后端。同样的为了车辆安全的考虑,车体的前后都设置有安全缓冲装置809。
图3-9、图3-10是本发明实施例提供的磨盘型电池在电动汽车上的应用示意图
其中图3-9为电动轮胎驱动的电动汽车的纵向截面示意图,图3-10为机械轴承轮胎驱动的电动汽车的应用的纵向截面示意图,
本电池由正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、放电部分F、正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y。根据汽车结构的特点,我们将本电池的各主要部分在汽车上进行重新的布局组合,在图3-9、图3-10中,将电池的正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H布置到车的底座上,。放电部分F布置在车的顶部上,如图3-9、图3-10中所示。然后相应的将正负极材料的传输部分S布置在将电池的本电池由正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H与放电部分F之间。
对于正负极材料的传输部分S将正负极材料放电前储存部分Q与放电部分F以及正负极材料放电后储存部分H连接起来,为放电部分F提供正负极材料进行放电,将放电部分F放电完成的正负极材料进行回收,后收到正负极材料放电后储存部分H。
对于放电部分F,在图中是由放电部分是有至少一个的放电部分F组合而成的,通过组合并将各个放电模块通过联、并联形成汽车所需的较高的电压、电流。放电部分F与电流控制转换装置805相连接,将电池转化的电力通过电流控制转换装置805等其他装置应用到车辆的运行上。
由于在图3-9、图3-10中汽车的前后段都设置有行李舱807。同样的为了车辆安全的考虑,车体的前后都设置有安全缓冲装置809。
图3-11、图3-12是本发明实施例提供的磨盘型电池在电动汽车上的应用示意图。
本电池由正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、放电部分F、正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y。根据汽车结构的特点,我们将本电池的各主要部分在汽车上进行重新的布局组合,在图3-11、图3-12中,将电池的正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H布置到车的前部。放电部分F布置在车的前部,正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H的下面,如图3-11、图3-12中所示。然后相应的将正负极材料的传输部分S布置在将电池的本电池由正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H与放电部分F之间。
对于正负极材料的传输部分S将正负极材料放电前储存部分Q与放电部分F以及正负极材料放电后储存部分H连接起来,为放电部分F提供正负极材料进行放电,将放电部分F放电完成的正负极材料进行回收,后收到正负极材料放电后储存部分H。
对于放电部分F,在图中是由放电部分是有至少一个的放电部分F组合而成的,通过组合并将各个放电模块通过联、并联形成汽车所需的较高的电压、电流。放电部分F与电流控制转换装置805相连接,将电池转化的电力通过电流控制转换装置805等其他装置应用到车辆的运行上。
在图3-11、图3-12中为本发明创新电池在电动汽车上的一种应用方式,但并不是唯一的应用方式,本发明创新电池在电动汽车上的布置还可以是将储能设备放置于车的后端,
图3-13、图3-14是本发明实施例提供的磨盘型电池在电动汽车上的应用示意图。
本电池由正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、放电部分F、正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y。根据汽车结构的特点,我们将本电池的各主要部分在汽车上进行重新的布局组合,在图3-13、图3-14中,将电池的正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H布置到车的前部。放电部分F布置在车的前部,正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H的下面,如图3-13、图3-14中所示。然后相应的将正负极材料的传输部分S布置在将电池的本电池由正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H与放电部分F之间。同时也将汽车的动力部分也放置在汽车的前端,如图3-13、图3-14中,电机及动力系统814、变频变速装置804、电流控制转换装置805等动力装置都布局到车的前端。值得说明的是,图3-13、图3-14中的布局只是本发明电池在电动汽车上应用的其中一种结构,并不是唯一的,也可以其他的布局方式。
对于正负极材料的传输部分S将正负极材料放电前储存部分Q与放电部分F以及正负极材料放电后储存部分H连接起来,为放电部分F提供正负极材料进行放电,将放电部分F放电完成的正负极材料进行回收,后收到正负极材料放电后储存部分H。
对于放电部分F,在图中是由放电部分是有至少一个的放电部分F组合而成的,通过组合并将各个放电模块通过联、并联形成汽车所需的较高的电压、电流。放电部分F与电流控制转换装置805相连接,将电池转化的电力通过电流控制转换装置805等其他装置应用到车辆的运行上。
对于本发明创新的电池,也可以使用本发明创新电池的充电方式,详情见本发明创新在电子产品上的应用(便携式电池)
在上述的电池结构中,对于本电池在汽车应用上的体积及尺寸参考值
在本公司专利节能汽车上的应用
本发明电池还可以应用于本公司发明的节能汽车,该节能汽车通过对汽车结构的设计,使汽车的风阻大范围的降低,节能可达35%,同时在汽车的轮胎上使用了磁悬浮技术,使轴与轴承之间的摩擦力降到最低,节能可达5%,另外在轮胎上设置有温差发电装置,使节能汽车在行驶中轮胎与地面之间的摩擦产生的热进行回收,节能可达5%。在刹车制动中设置有能量回收装置,节能可达2%。同时由于使用了超大容量的电池,汽车的重量下降了40%,因此综合节能可达50%以上,期综合能耗为7-10KWh/100Km。因此将本发明创新的电池应用到该节能汽车上,其性能见下表中的JD-1、JD-2、JD-3
节能电动汽车与其他电动车型比较
而对于本发明创新的电池,以其超大容量、快速的充电时间,超长的使用寿命,应用于该节能电动汽车完全可以超越热动力源(汽油柴油)的汽车。同时使电动汽车的社会效益,环境效益真正的表现出来,为全球减少碳排量,环境污染的治理、抑制全球变暖都是非常有积极意义的。
在其他交通工具上的应用
本发明创新的电池还可以应用到自行车、摩托车、轮船、潜艇、公交、货物运输、长途运输、飞机、各种电动车等运输工具上。
图3-15是本发明实施例提供的磨盘型电池在电动自行车上的应用示意图。
其中包括车体820、电动轮胎802、电动轮胎供电线路803、变频变速装置804、电流控制转换装置805、支撑固定装置808、正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、正负极材料的传输部分S、放电部分F等
图3-16是本发明实施例提供的磨盘型电池在轮船上的应用示意图。
其中轮船船体822、变频变速装置804、电流控制转换装置805、支撑固定装置808、正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、正负极材料的传输部分S、放电部分F等
图3-17是本发明实施例提供的磨盘型电池在飞机上的应用示意图。
其中飞机机体823、变频变速装置804、电流控制转换装置805、支撑固定装置808、正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、正负极材料的传输部分S、放电部分F等。
图3-18是本发明实施例提供的磨盘型电池在飞机上的应用示意图。
其中飞机机体823、变频变速装置804、电流控制转换装置805、支撑固定装置808、正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、正负极材料的传输部分S、放电部分F等。
图3-19是本发明实施例提供的磨盘型电池在工程机械上的应用示意图。
其中工程车车体825、变频变速装置804、电流控制转换装置805、支撑固定装置808、正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、正负极材料的传输部分S、放电部分F等。
本发明创新在电子产品上的应用(便携式电池)
本发明创新的电池可应用到各种电子产品,如手机、笔记本电脑、平板电脑、播放器、数码相机、摄像机、便携式游戏机等小型电子产品。
在这里主要以便携式电池为其中一个实施例予以说明,图4-1、图4-2、图4-3、图4-4、图4-5、图4-6为说明该实施例的示意图,
本发明创新的便携式电池的基本运行过程与特点。
在本实施例中,至少包括一个放电部分F、至少包括一个充电部分F-1、也就是说在本实施例中至少有一套放电系统、至少有一套充电系统,放电系统的结构与本发明的创新的电池结构相同。包括正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H、放电部分F、正负极材料的传输部分S、放电过程的动力部分Y。各部分之间的相互关系参见前面的描述,这儿不在重复叙述。
对于本实施例中的充电系统是由正极材料放电前储存部分Q1、负极材料放电前储存部分Q2、正极材料放电后储存部分H1、负极材料放电后储存部分H2、充电部分正负极材料的传输供给部分S1-1、充电部分正负极材料的传输回收部分S2-1、充电部分F-1、放电过程的动力部分Y、电池正极充电端907、电池负极充电端908等各部分构成。其中正极材料放电前储存部分Q1、负极材料放电前储存部分Q2、正极材料放电后储存部分H1、负极材料放电后储存部分H2在本实施例中是与放电部分共用的。(在叙述整个过程之前,应该申明的一点是,在本便携式电池的实施例中,其中正极材料放电前储存部分Q1、负极材料放电前储存部分Q2中是已经添加了正负极材料的结构。)当放电系统放电后,在正极材料放电后就会通过回收部分S2相应的将放电完成的正负极材料回收到正极材料放电后储存部分H1、负极材料放电后储存部分H2中,当需要给本实施例的电池充电时,就需要将外界的电力处理(这个处理包括将外界的电压、电流调整到本实施例电池所需的电压电流)后与电池正极充电端907、电池负极充电端908相连接,电池正极充电端907、电池负极充电端908通过电池正极充电线路909、电池负极充电线路910、正极电力输送线路130、负极电力输送线路131、电力管理系统132与充电部分F-1相连接,这样就将外界的电能传送到了充电部分F-1上,充电部分F-1的结构与放电部分F的结构相同,不同的是,放电部分F是将正负极材料放电产生的电能传送出供给给负载,而充电部分F-1是接受来自外界的电能,使放电完成的正负极材料通过电化学反应转变成为可放电的正负极材料,即充电过程。同样的充电部分F-1运转的动力也是来自于放电过程的动力部分Y,在充电的过程中,放电过程的动力部分Y的能源来自于电池放电部分的电能,也可以是来自于外界的电能。
在充电的同时,充电部分正负极材料的传输供给部分S1-1、充电部分正负极材料的传输回收部分S2-1也同时运行,其中充电部分正负极材料的传输供给部分S1-1、充电部分正负极材料的传输回收部分S2-1的结构与供给部分S1、回收部分S2的结构相同,不同的是供给部分S1是将正负极材料放电前储存部分Q中的正负极材料运送的放电部分F中进行放电,然后放电完成后,再讲放电完成后的正负极材料通过回收部分S2运送到正负极材料放电后储存部分H中。而充电部分正负极材料的传输供给部分S1-1则是将正负极材料放电后储存部分H中的放电完成的正负极材料运送到充电部分F-1中进行充电。将充电完成的正负极材料通过充电部分正负极材料的传输回收部分S2-1运送到正负极材料放电前储存部分Q中,为连续的放电做好准备。对于充电部分正负极材料的传输供给部分S1-1、充电部分正负极材料的传输回收部分S2-1运行所需要的能量来自于电池放电部分的电能,也可以是来自于外界的电能。
这样充电部分正负极材料的传输供给部分S1-1将正负极材料放电后储存部分H中的放电完成的正负极材料运送到充电部分F-1中,充电部分F-1将其从外界获取的电能,使放电完成的正负极材料通过电化学反应转变成为可放电的正负极材料,然后将这些可放电的正负极材料(也就是正负极材料)通过充电部分正负极材料的传输回收部分S2-1运送到正负极材料放电前储存部分Q中。这样就完成了整个的充电过程。
对于本发明创新的充电过程也是其他各种常规电池不能比及,对于常规的电池,过度的充电,会使电池发生严重的损伤,于是甚至燃烧、爆炸,这是由于常规电池在充电的过程中,已充完毕的正负极材料和还未充电的放电完成的正负极材料是混合在一起的,这样就会使已充完毕的正负极材料由于电场的持续作用发生副反应,还未充电的放电完成的正负极材料不能很好地与电解质电极充分接触,导致充点缓慢,局部出现坏点,出现一些与充放电无关的截面,导致更多的副反应发生。而这些在本发明创新中是不会出现的。另外对于许多运行的电子设备而言,市场会出项,在放电的同时也进行充电,这样对电池的损伤也是很严重的,安全事故的发生几率也会随之升高,而这些在本发明创新的电池中是不存在的,由于本电池中,放电过程和充电过程是完全分开的。
对于本发明创新的这种充电方式还可应用到其他方面,如汽车、电动汽车、电池、储能装置等其他应用中。
图4-1、图4-2、图4-3是本发明实施例提供的便携式电池的示意图。
图4-3是图4-1、图4-2在G-G1界面上的示意图。
在图4-1中包括一套充电系统、一套放电系统。在图4-2中包括一套充电系统、两套放电系统。
本发明实施例包括便携式电池外壳901、电池正极输出端903、电池负极输出端904、电池正极输出线路905、电池负极输出线路906、电池正极充电端907、电池负极充电端908、电池正极充电线路909、电池负极充电线路910。正极电力输送线路130、负极电力输送线路131、电力管理系统132、放电过程的动力及控制装置146、正极材料放电前储存部分Q1、负极材料放电前储存部分Q2、正极材料放电后储存部分H1、负极材料放电后储存部分H2、正负极材料的传输部分S、供给部分S1、回收部分S2、充电部分正负极材料的传输供给部分S1-1、充电部分正负极材料的传输回收部分S2-1、放电部分F、充电部分F-1、放电过程的动力部分Y、
由于本发明创新的电池的各组成部分之间在一定程度上(相对于常规电池)是相互独立的。这样我们就可以根据电池应用需求的不同,电池各组成部分根据需求进行各种组合。在图4-1、图4-2、图4-3中,充电部分F-1、放电部分F布局于电池的中部,正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H分别布置在电池的两端,然后充电部分F-1、放电部分F与正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H通过正负极材料的传输部分S、供给部分S1、回收部分S2、充电部分正负极材料的传输供给部分S1-1、充电部分正负极材料的传输回收部分S2-1连接到一体。
图4-1、图4-2、图4-3中的结构只是为了说明本发明实施例提供的便携式电池结构的示意图,而不是本发明创新电池的唯一结构。
图4-4、图4-5、图4-6是本发明实施例提供的便携式电池的示意图。
图4-6是图4-4、图4-5在G-G1界面上的示意图。
在图4-4中包括一套充电系统、一套放电系统。在图4-5中包括一套充电系统、两套放电系统。
本发明实施例包括便携式电池外壳901、电池正极输出端903、电池负极输出端904、电池正极输出线路905、电池负极输出线路906、电池正极充电端907、电池负极充电端908、电池正极充电线路909、电池负极充电线路910。正极电力输送线路130、负极电力输送线路131、电力管理系统132、放电过程的动力及控制装置146、正极材料放电前储存部分Q1、负极材料放电前储存部分Q2、正极材料放电后储存部分H1、负极材料放电后储存部分H2、正负极材料的传输部分S、供给部分S1、回收部分S2、充电部分正负极材料的传输供给部分S1-1、充电部分正负极材料的传输回收部分S2-1、放电部分F、充电部分F-1、放电过程的动力部分Y、
由于本发明创新的电池的各组成部分之间在一定程度上(相对于常规电池)是相互独立的。这样我们就可以根据电池应用需求的不同,电池各组成部分根据需求进行各种组合。在图4-4、图4-5、图4-6中,充电部分F-1、放电部分F布局于电池的一端,正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H分别布置在电池的另一端,然后充电部分F-1、放电部分F与正负极材料放电前储存部分Q、正负极材料放电后储存部分H通过正负极材料的传输部分S、供给部分S1、回收部分S2、充电部分正负极材料的传输供给部分S1-1、充电部分正负极材料的传输回收部分S2-1连接到一体。
图4-4、图4-5、图4-6中的结构只是为了说明本发明实施例提供的便携式电池结构的示意图,而不是本发明创新电池的唯一结构。
本发明创新在储能上的应用
本发明创新的电池可应用于各种储能系统中,如风电储能、太阳能发电储能、电网储能、水电站的产能、火电厂的储能、机房、办公室、银行、商场、家庭的连续供电中,
本发明创新的电池具有超大容量、超长寿命、比能量高、对正负极材料的材料要求低,因此是大规模储能的首选,尤其是在一些对于质量和体积的限制要求不高的应用方面,本发明创新的电池可应用一些比较廉价的正负极材料,如铅酸电池的正负极材料(铅、氧化铅、硫酸)、全钒电池的正负极材料等,这样在很大程度上可以降低应用的成本。同时也提升了这些电池的能量密度,如铅酸电池目前的能量密度为30-50Wh/Kg,通过本发明创新结构电池的提升,可达到100Wh/Kg以上。
对于风电和太阳能发电受地域性和时间性的影响,产生的电力不能被及时的输送出去,同时也不能直接的与电网接通,需要由各个暂时或长时间的储存过程,这样可以提升风电和太阳能发电的效率,但是以目前的储能设备而言,一方面由能量密度太低、成本太高不能大规模的储能,另外现有储能设备的内阻太大,内部损耗较大不能长时间的储能,这样就为新能源的进一步发展提供了支持。
基于锂离子电池为基础的正负极材料中,硅作为负极材料在本发明创新中的应用。
在锂离子电池为基础的正负极材料中,硅作为负极材料是一种比较理想的材料,硅(Si)具有4200mA□h/g的理论嵌锂容量,现已成为目前研究的主要负极材料之一,但在实际应用中由于一些问题不能解决,而使得硅作为负极材料还未被商业化。
在现有的锂离子电池中,硅基负极材料主要有以下缺点,
第一,在充放电过程中伴有较大的体积变化,产生硅粒破裂和粉化现象,导致导电网络与硅粒子之间发生分离,内阻突然增加,容量快速下降;第二,高纯硅是不导电的,需要对高纯硅进行掺杂或改性之后才能作为电极材料。第三,硅基负极材料在放电和充电的过程中、硅与电解质的界面上形成膜状结构,硅与电极(集流体)的界面上形成膜状结构,引起内阻增加,容量下降等问题。
对于本发明创新电池中,锂离子电池为基础的正负极材料中,以硅基材料作为负极材料,则可以避免以上问题的出现。对于现有的锂离子电池而言,正负极材料是处于相对的静止状态的,随让在装配的阶段,电池的内部材料处理的是很致密的,但是正是由于这种结构现对静置的电池,硅作为负极材料时,充放电的过程中会发生较大的体积变化,这样就会使这种静止的致密的结构遭受破坏,从而出现硅粒破裂和粉化现象,导致导电网络与硅粒子之间发生分离,内阻突然增加,容量快速下降等现象。而本发明创新的电池中,正负极材料在充放电的过程中是出于运动的,这样放电的过程中,虽然硅的体积会有较大缩小,但是由于作为负极材料的硅是处于运动状态的,是被搅动的,同时硅在缩小的同时,会有相应缩小体积的硅材料被补充进来,这样由硅体积变化引起的负极材料的破裂和粉化现象将不会出现,同时应该说明的是,在本发明创新中,所使用的硅材料是颗粒状的,或者是半固态状的,或者是液态状的,另外对于硅与电解质、硅与电极(集流体)的界面上形成膜状结构其根本的原因也是,常规锂离子电池中,正负极材料处于相对的静止状态,这样才在这些区域形成了膜状结构,和一些与电池反应无关的界面,因此只有使正负极材料处于运动状态,才会避免这些问题的发生,正负极材料运动可以是电池的反应更加充分,锂离子的利用率提升,是电池的反应朝着充放电的放映进行,是其他的副反应没有时间、没有条件发生。
对于硅材料导电性能方面而言,通过掺杂等方法虽然可以解决但是也增加了发反应的发生几率。尤其是在这些常规电池中,正负极材料处于相对的静止状态,通过这些掺杂等方法还是不能彻底的解决导电性的问题,因此只有在正负极材料处有相对的运动状态下,硅中掺杂的提升导电能力的物质才能发挥出效果。
对于硅在放电过程中体积会发生较大的缩小,这个特点,在本发明创新的电池中,也算是一个优势条件,在本发明电池的放电模块上设置有沟壕的结构,这种结构可以使负极材料中放电后体积变小的硅从沟壕的突出部与电解质之间离开,而剩余的还没有放电的体积变小的硅材料留在沟壕的凹下部与电解质之间继续进行放电反应,这样对硅材料最为负极的应用提供了可靠可行地方案。
八、JFD创新全能新型超能电池核心技术工艺总结
生产工艺
(一)、结构部分
1、正负极材料放电前储存部分Q
(1)正极材料放电前储存部分Q1:选择材料必须不会与正极材料发生物理的化学的反应,同时发生撞击、震动、穿刺、挤压不破裂。可选用陶瓷材料、铝金属、铝合金、塑料、碳纳米纺织材料等,
(2)负极材料放电前储存部分Q2:选择材料必须不会与正极材料发生物理的化学的反应,同时发生撞击、震动、穿刺、挤压不破裂。可选用陶瓷材料、铝金属、铝合金、塑料、碳纳米纺织材料等
2、正负极材料放电后储存部分H
(1)正极材料放电后储存部分H1、:选择材料必须不会与正极材料发生物理的化学的反应,同时发生撞击、震动、穿刺、挤压不破裂。可选用陶瓷材料、铝金属、铝合金、塑料、碳纳米纺织材料等,
(2)负极材料放电后储存部分H2:选择材料必须不会与正极材料发生物理的化学的反应,同时发生撞击、震动、穿刺、挤压不破裂。可选用陶瓷材料、铝金属、铝合金、塑料、碳纳米纺织材料等
3、放电部分F
(1)电解质的选择:正负极材料为液态时电解质可以选择固态电解质、液态电解质与正负极材料混合到一体。正负极材料为半固态时电解质可以选择固态电解质、液态电解质与正负极材料混合到一体。
(2)交换膜的选择:在正负极材料为液态、半固态是需要设置有交换膜,固定交换膜的网状结构,
(3)电极集流体:
正极:铝金属、铜金属、银金属、石墨等电子导体
负极:铝金属、铜金属、银金属、石墨等电子导体
(4)正极磨盘:石墨烯、金属板、硬质塑料板、热胀系数小
(5)负极磨盘:石墨烯、金属板、硬质塑料板、热胀系数小
(6)正极磨盘密封材料:油封、石墨密封
(7)负极磨盘密封材料:油封、石墨密封
(8)正极磨盘固定轴承:
(9)正极磨盘固定轴承:
(10)正极磨盘沟壕:与相应的电极材料相同,刻沟壕的技术
(11)负极磨盘沟壕:与相应的电极材料相同
(12)固定轴:密度较小,不与弯曲、热胀系数小
(13)正极磨盘传动齿轮
(14)正极磨盘传动齿轮
(15)放电模块
(16)外壳材料的选择
(17)电力输送线路与正负极磨盘的连接,
(18)
4、正负极材料的传输部分S
(1)管道的材料:
(2)管道中粉末传输装置:弹簧、螺旋杆、为弹簧、螺旋杆提供动力的电机
(3)控制管道的开关:
5、放电过程的动力部分Y,
(1)微小型电机、轴、传动齿轮、电机与电源的连接
(2)供给部分S1与Q1的连接,与正负极磨盘的接通
(3)回收部分S2与Q2的连接,与正负极磨盘的接通
(二)、正负极材料部分
正负极材料分为三类:(1)液态正负极材料(2)固态正负极材料
(3)半固态正负极材料
其他的正负极材料
a、铅酸电池正极:铅、负极:氧化铅
b、镍镉电池正极:NiO(OH)、Ni(OH)2负极:Cd、Cd(OH)2
C、镍金属氧化物电池正极:NiO(OH)、Ni(OH)2负极:AB5型合金化合物,A是稀土合金如:La、Ce、Nd和Pr等,而B是合金,如Ni、Co、Mn和Al等
d、碱性电池正极:MnO2、石墨、Bi2O3负极:Zn、K(OH)
e、钠硫电池
f、其他的二次电池材料
其他附属部分:电路、泄漏、温度检测、故障检测
在本发明上述各实施例中,实施例的序号和/或先后顺序仅仅便于描述,不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成,前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,执行包括上述方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:只读存储器(Read-Only Memory,简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的装置和方法等实施例中,显然,各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。同时,在上面对本发明具体实施例的描述中,针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用,与其它实施方式中的特征相组合,或替代其它实施方式中的特征。
应该强调,术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在,但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
最后应说明的是:虽然以上已经详细说明了本发明及其优点,但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且,本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解,根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此,所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。
Claims (12)
1.一种电池结构,包括正极材料和负极材料,其特征在于,还包括:
动态充放电部分,用于使进入所述动态充放电部分中的正极材料和负极材料在交换膜两侧运动、并在运动的过程中进行或准备进行放电或充电;
其中,所述动态充放电部分包括放电部分;
所述放电部分包括:外壳,设置在外壳内的电解质,电解质中设置有交换膜,交换膜两侧设置有的正极和负极,所述电解质和所述正极之间设置有正极材料放电室,所述电解质和所述负极之间设置有负极材料放电室;
所述正极和所述负极在放电过程中运动,以带动进入所述正极材料放电室中的正极材料和进入所述负极材料放电室的负极材料按一定轨道和一定速度运动。
2.根据权利要求1所述的电池结构,其特征在于,还包括:
第一正负极材料储能部分,与所述动态充放电部分可连通式连接,用于分隔存储放电前或充电后的正负极材料;和/或,
第二正负极材料储能部分,与所述动态充放电部分可连通式连接,用于分隔存储放电后或充电前的正负极材料。
3.根据权利要求2所述的电池结构,其特征在于,还包括:
正负极材料的传输部分,用于在所述正负极材料放电前储能部分和所述动态充放电部分之间传输放电前或充电后的正负极材料,和/或,用于在所述动态充放电部分和所述正负极材料放电后储能部分之间传输放电后或充电前的正负极材料。
4.根据权利要求1所述的电池结构,其特征在于,
所述正极包括正极磨盘,所述正极磨盘包括:可转动的正极电子传导装置、以及设置于所述正极电子传导装置上用于导流正极材料的正极沟壕;
所述负极包括负极磨盘,所述负极磨盘包括:可转动的负极电子传导装置、以及设置于所述负极电子传导装置上用于导流负极材料的负极沟壕。
5.根据权利要求1所述的电池结构,其特征在于,
所述正极包括:可运动的正极传送带、以及设置于所述正极传送带上用于导流正极材料的正极沟壕;
所述负极包括:可运动的负极传送带以及设置于所述负极传送带上用于导流负极材料的负极沟壕。
6.根据权利要求5所述的电池结构,其特征在于,
所述正极材料放电室设置有正极材料放电室出料口,正极材料放电室出料口和/或所述正极集流体上设置有正极材料刮子或刷子,用于将放电后的正极材料从所述正极传送带上分离;
所述负极材料放电室设置有负极材料放电室出料口,负极材料放电室出料口和/或所述负极集流体上设置有负极材料刮子或刷子,用于将放电后的负极材料从所述负极传送带上分离。
7.根据权利要求1所述的电池结构,其特征在于,
所述正极还包括:用于汇集电流的正极集流体、以及与所述正极集流体连接的正极电力输送线路;
所述负极还包括:用于汇集电流的负极集流体、以及与所述负极集流体连接的负极电力输送线路;
所述正极电力输送线路与所述负极电力输送线路分别与电力管理系统连接。
8.根据权利要求2所述的电池结构,其特征在于,
所述第一正负极材料储能部分包括正负极材料放电前储存部分,所述正负极材料放电前储存部分包括:分隔设置的正极材料储存室和负极材料储存室;
所述第二正负极材料储能部分包括正负极材料放电后储存部分,所述正负极材料放电后储存部分包括:分隔设置的放电后正极材料储存室和放电后负极材料储存室。
9.根据权利要求8所述的电池结构,其特征在于,所述正负极材料的传输部分包括供给部分,所述供给部分包括:
与正极材料储存室连接的正极材料储存室出料口,与正极材料放电室连接的正极材料放电室进料口,设置于所述正极材料储存室出料口和所述正极材料放电室进料口之间的正极材料供给装置,用于控制所述正极材料储存室出料口和/或所述正极材料放电室进料口开闭的正极材料供给控制装置,
与负极材料储存室连接的负极材料储存室出料口,与负极材料放电室连接的负极材料放电室进料口,设置于所述负极材料储存室出料口和所述负极材料放电室进料口之间的负极材料供给装置,用于控制所述负极材料储存室出料口和/或所述负极材料放电室进料口开闭的负极材料供给控制装置。
10.根据权利要求8所述的电池结构,其特征在于,所述正负极材料的传输部分包括回收部分,所述回收部分包括:
与正极材料放电室连接的正极材料放电室出料口,与放电后正极材料储存室连接的放电后正极材料储存室进料口,设置于所述正极材料放电室出料口和所述放电后正极材料储存室进料口之间的正极材料回收装置,用于控制所述正极材料放电室出料口和/或所述放电后正极材料储存室进料口开闭的正极材料回收控制装置,
与负极材料放电室连接的负极材料放电室出料口,与放电后负极材料储存室连接的放电后负极材料储存室进料口,设置于所述负极材料放电室出料口和所述放电后负极材料储存室进料口之间的负极材料回收装置,用于控制所述负极材料放电室出料口和/或所述放电后负极材料储存室进料口开闭的负极材料回收控制装置。
11.根据权利要求1所述的电池结构,其特征在于,还包括:
放电过程的动力部分,用于为所述放电部分提供动力。
12.根据权利要求11所述的电池结构,其特征在于,所述放电过程的动力部分包括:
放电过程的动力及控制装置、主动轴、正极主动轮、正极主动轮传动装置、正极传动装置、负极主动轮、负极主动轮传动装置和负极传动装置;
所述放电过程的动力及控制装置,用于在放电过程中经所述主动轴控制所述正极主动轮和所述负极主动轮的运转、通过所述正极主动轮传动装置和所述正极传动装置的相互作用将动力传递给所述正极、以及通过所述负极主动轮传动装置和所述负极传动装置将动力传递给所述负极。
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- 2013-10-23 CN CN201310503659.4A patent/CN104577037B/zh active Active
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