CN104577236A - 一种植入传感器的蓄电池 - Google Patents

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Abstract

公开了一种植入传感器的蓄电池，包括密封盖和传感器，蓄电池的顶部设收容孔，传感器固定收容于收容孔内，密封盖密封收容孔，所述蓄电池构成一封闭腔体；传感器为电化学传感器，传感器包括壳体、工作电极、对比电极、电解质、离子交换膜和过滤器；壳体开设进气口和出气口，过滤器设于进气口和出气口处，且工作电极、对比电极、电解质、离子交换膜均收容于壳体内；工作电极、对比电极平行并列设置，且工作电极经一电阻电连接至外界恒电压源的第一端，对比电极电连接至外界恒电压源的第二端；工作电极、对比电极、电解质、外界恒电压源和电阻构成串联电流回路。该蓄电池大幅延长了使用寿命。提高了维护水平、运行质量，还降低了运行成本。

Description

一种植入传感器的蓄电池
技术领域
本发明涉及一种蓄电池领域，尤其涉及一种植入传感器的蓄电池。
背景技术
目前蓄电池的维护是保障基站和数据中心安全运行的重点。当前基站和数据中心内蓄电池维护存在诸多问题。如蓄电池组前期未及时发现已劣化的蓄电池，致使蓄电池组劣化积累、加剧，最终导致蓄电池过早报废。另外，目前的专业技术人员以及技术手段，已经远远不能满足基站和数据中心内蓄电池的维护工作。如何提高蓄电池维护的水平，如何提高蓄电池运行的质量，如何减少蓄电池运行成本，无疑是当前必要和急迫的。
发明内容
本发明提供一种植入传感器的蓄电池，可及时检测所述蓄电池的运行状况，提高蓄电池的维护水平和运行质量。
本发明提供的所述植入传感器的蓄电池，包括密封盖和传感器，所述蓄电池的顶部设收容孔，所述传感器固定收容于所述收容孔内，所述密封盖密封所述收容孔，所述蓄电池构成一封闭腔体；所述传感器为电化学传感器，所述传感器包括壳体、工作电极、对比电极、电解质、离子交换膜和过滤器；所述壳体开设进气口和出气口，所述过滤器设于所述进气口和所述出气口处，且所述工作电极、所述对比电极、所述电解质、所述离子交换膜均收容于所述壳体内；所述工作电极、所述对比电极平行并列设置，且所述工作电极经一电阻电连接至外界恒电压源的第一端，所述对比电极电连接至所述外界恒电压源的第二端；所述工作电极、所述对比电极、所述电解质、所述外界恒电压源和所述电阻构成串联电流回路；所述离子交换膜覆盖于所述工作电极的一侧面。
在第一种可能的实现方式中，所述蓄电池采用铅酸蓄电池、磷酸铁锂蓄电池中的任意一种。
在第二种可能的实现方式中，所述工作电极的材质为汞、金、银、铂、石墨、碳布、碳毡、导电聚合物、高分子复合材料中的任一种。
在第三种可能的实现方式中，所述电解质为有机电解质、有机凝胶电解质、固体电解质、固体聚合物电解质中的任一种。
在第四种可能的实现方式中，所述对比电极为金属锂、钠、铂中的任一种。
在第五种可能的实现方式中，所述传感器还包括参考电极，所述参考电极设于所述工作电极和所述对比电极之间，且所述参考电极、所述工作电极和所述对比电极平行设置，所述参考电极与所述工作电极的电压值恒定。
结合第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述参考电极为甘汞电极或银-氯化银电极。
在第七种可能的实现方式中，所述过滤器的滤材为活性炭。
在第八种可能的实现方式中，所述离子交换膜为低孔隙率的聚四氟乙烯薄膜。
综上，本发明提供的所述蓄电池，将所述传感器置于所述蓄电池内，检测内部气体浓度或离子浓度，及时采集数据以预测单个蓄电池或多个蓄电池的运行状况。相比于现有传统蓄电池，通过植入所述传感器来控制和优化电池管理系统，因而可及时维护所述蓄电池，大幅延长了所述蓄电池的使用寿命。另外，还改变了以往被动的“头痛医头”模式为积极主动管理模式。因而，提高了所述蓄电池的维护水平、运行质量，还降低了所述蓄电池的运行成本。且所述传感器微型化，具有成本优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式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方式，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是本发明实施例提供的植入传感器的蓄电池的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的传感器的结构示意图；
图3是基于图2所示的传感器的性能表。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
本发明实施例提供的植入传感器100的蓄电池，可检测蓄电池内部离子和气体浓度。所述蓄电池可采用传统的铅酸蓄电池、磷酸铁锂蓄电池中的任意一种。参见图1，所述蓄电池包括一密封盖（图中未画出）和传感器100，所述蓄电池的顶部设收容孔110，所述传感器100固定收容于所述收容孔110内。所述密封盖密封所述收容孔110，所述蓄电池构成一封闭腔体。所述传感器100为电化学传感器。
本发明实施例提供的植入传感器100的蓄电池，让传统蓄电池能“开口说话”，达到自检、自诊断的“智慧”状态。所述传感器100也可植入数据中心备电电池、混合供电循环电池和电网调峰调频电池中。
参见图2，所述传感器100包括壳体（图中未标示）、工作电极10、对比电极20、电解质30、离子交换膜40和过滤器70。
所述壳体开设进气口50和出气口60，所述过滤器70设于所述进气口50和所述出气口60处。所述蓄电池经长期使用后，内部易产生较多气体。所述过滤器70仅允许所述传感器100可检测的气体进入所述传感器100，而吸收去除所述传感器100无法检测的气体。本实施方式中，所述过滤器70的滤材为活性炭。所述传感器100可检测的气体包括污染气体，如CO、SO2、CO2和NOX。和可燃绕性气体，如H2、CH4。所述传感器100可检测的金属离子包括铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)、锰(Mn)、锑(Sb)、铊(Tl)、铁(Fe)、镍(Ni)、砷(As)、汞(Hg)、硒(Se)、钴(Co)、钼(Mo)、金(Au)、银(Ag)、铬(Cr)、六价铬、锡(Sn)、钯(Pd)和铀(U)。
所述工作电极10、所述对比电极20、所述电解质30、所述离子交换膜40均收容于所述壳体内。
所述工作电极10、所述对比电极20平行并列设置，且所述工作电极10经一电阻R电连接至外界恒电压源E的第一端，所述对比电极20电连接至所述外界恒电压源E的第二端。所述工作电极10、所述对比电极20、所述电解质30、所述外界恒电压源E和所述电阻R构成串联电流回路。调节所述外界恒电压源E的电压，在相应的电压条件下与相应的气体或离子进行氧化还原反应，从而能定量检测各种气体浓度或离子浓度。
所述工作电极10的材质为汞、金、银、铂、石墨、碳布、碳毡、导电聚合物、高分子复合材料中的任一种。所述工作电极10需在较长时间内进行半电解反应。
所述电解质30为有机或水洗电解质30，需能促进电解反应，有效将离子电荷传送至电极。具体的，所述电解质30为有机电解质、有机凝胶电解质、固体电解质、固体聚合物电解质中的任一种。优选的，所述传感器100的所述电解质30与所述蓄电池内的电解液材质相同。
所述对比电极20为金属锂、钠、铂中的任一种。本实施方式中，所述工作电极10和所述对比电极20的材质可均为铂。在其他实施方式中，所述工作电极10和所述对比电极20的材质可不相同。
另外，为了给所述电解质30中的所述工作电极10提供稳定的电化学电位，所述传感器100还包括参考电极80，所述参考电极80设于所述工作电极10和所述对比电极20之间。且所述参考电极80、所述工作电极10和所述对比电极20平行设置，所述参考电极80与所述工作电极10的电压值恒定。所述参考电极80通常需要保护而且避免与待检测的气体或离子发生反应。以保持所述参考电极80处于同一电化学电位。此外，所述参考电极80不允许有电流通过，以避免改变所述参考电极80的电化学电位。所述参考电极80为甘汞电极或银-氯化银电极。
所述离子交换膜40覆盖于所述工作电极10的一侧面。所述离子交换膜40作为屏障用于保护所述工作电极10。本实施方式中，所述离子交换膜40为低孔隙率的聚四氟乙烯薄膜。
参见图3，本发明实施例提供的所述植入传感器100的蓄电池，具有较强的分辨率，和较长的期望寿命。
本发明提供的所述蓄电池中，待测的气体或离子扩散透过所述离子交换膜40，在所述工作电极10上进行电化学氧化或还原反应。其反应的性质根据所述工作电极10的热力学电位和分析离子的电化学氧化还原性质而定。所述工作电极10、所述对比电极20、所述电解质30、所述外界恒电压源E和所述电阻R构成串联电流回路。所述电流大小与所述气体浓度或离子浓度成正比，并通过所述电阻R的电压值予以测量。
本发明提供的所述蓄电池，将所述传感器100置于所述蓄电池内，检测内部气体浓度或离子浓度，及时采集数据以预测单个蓄电池或多个蓄电池的运行状况。相比于现有传统蓄电池，通过植入所述传感器100来控制和优化电池管理系统，因而可及时维护所述蓄电池，大幅延长了所述蓄电池的使用寿命。另外，还改变了以往被动的“头痛医头”模式为积极主动管理模式。因而，提高了所述蓄电池的维护水平、运行质量，还降低了所述蓄电池的运行成本。且所述传感器100微型化，具有成本优势。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种植入传感器的蓄电池，其特征在于，所述蓄电池包括密封盖和传感器，所述蓄电池的顶部设收容孔，所述传感器固定收容于所述收容孔内，所述密封盖密封所述收容孔，所述蓄电池构成一封闭腔体；所述传感器为电化学传感器，所述传感器包括壳体、工作电极、对比电极、电解质、离子交换膜和过滤器；所述壳体开设进气口和出气口，所述过滤器设于所述进气口和所述出气口处，且所述工作电极、所述对比电极、所述电解质、所述离子交换膜均收容于所述壳体内；所述工作电极、所述对比电极平行并列设置，且所述工作电极经一电阻电连接至外界恒电压源的第一端，所述对比电极电连接至所述外界恒电压源的第二端；所述工作电极、所述对比电极、所述电解质、所述外界恒电压源和所述电阻构成串联电流回路；所述离子交换膜覆盖于所述工作电极的一侧面。
2.如权利要求1所述的植入传感器的蓄电池，其特征在于，所述蓄电池采用铅酸蓄电池、磷酸铁锂蓄电池中的任意一种。
3.如权利要求1所述的植入传感器的蓄电池，其特征在于，所述工作电极的材质为汞、金、银、铂、石墨、碳布、碳毡、导电聚合物、高分子复合材料中的任一种。
4.如权利要求1所述的植入传感器的蓄电池，其特征在于，所述电解质为有机电解质、有机凝胶电解质、固体电解质、固体聚合物电解质中的任一种。
5.如权利要求1所述的植入传感器的蓄电池，其特征在于，所述对比电极为金属锂、钠、铂中的任一种。
6.如权利要求1所述的植入传感器的蓄电池，其特征在于，所述传感器还包括参考电极，所述参考电极设于所述工作电极和所述对比电极之间，且所述参考电极、所述工作电极和所述对比电极平行设置，所述参考电极与所述工作电极的电压值恒定。
7.如权利要求6所述的植入传感器的蓄电池，其特征在于，所述参考电极为甘汞电极或银-氯化银电极。
8.如权利要求1所述的植入传感器的蓄电池，其特征在于，所述过滤器的滤材为活性炭。
9.如权利要求1所述的植入传感器的蓄电池，其特征在于，所述离子交换膜为低孔隙率的聚四氟乙烯薄膜。
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