CN107634288A - 铝空气电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了铝空气电池，包括铝电极、空气电极、电解液和电池壳，铝电极包括设于电池壳外部的正极接触头和电池壳内部的壳体，且壳体的轴向上设有与正极接触头相连接的连接杆，壳体沿周向上设有由数个均匀布置的隔板分隔成的开口，且开口内设有与开口适配的电极板，电极板与壳体活动连接；空气电极包括设于电池壳外部的负极接触头和电池壳内部的碳棒；电池壳的顶部设有插杆和凹槽，且插杆与电极板的位置相对应。本发明设计合理，结构简单，操作简便，散热快，可以根据用电需要调整铝电极的工作面积，不仅可以提高铝空气电池的放电速度，还可以提高铝电极的利用率，避免铝电极不必要的消耗，且铝电极可拆卸更换，降低成本。

Description

铝空气电池

技术领域

本发明属于空气电池领域，具体涉及铝空气电池。

背景技术

铝空气电池，顾名思义就是以铝与空气作为电池材料的一种新型电池。它的一种无污染、长效、稳定可靠的电源，是一款对环境十分友好的电池。电池的结构以及使用的原材料可根据不同实用环境和要求而变动，具有很大的适应性，既能用于陆地也能用于深海，既可做动力电池，又能作长寿命高比能的信号电池，是一款十分强大的电池，有很广阔的应用前景。

铝空气电池的化学反应与锌空气电池类似，铝空气电池以高纯度铝Al(含铝99.99％)为正极、氧为负极，以氢氧化钾(KOH)和氢氧化钠(NaOH)水溶液为电解质。铝摄取空气中的氧，在电池放电时产生化学反应，铝和氧作用转化为氧化铝。铝空气电池的进展十分迅速，它在EV上的应用已取得良好效果，是一种很有发展前途的空气电池。

铝空气电池的特点：

1、比能量大

铝空气电池的实际比能量只达到350～400Wh/kg，这数值还不及它理论值的5％。但就是这5％不到的比能量也是铅酸电池的7～8倍、镍氢电池的5.8倍、锂电池的2.3倍。

若采用铝空气电池的电动车，续驶里程明显地提高。国外有关资料介绍，美国加利福尼亚州在使用铝空气电池的电动汽车上，有过只更换一次铝电极续驶里程达1600km的记录。

2、质量轻

我国开发和研制的牵引用动力型铅酸蓄电池的总能量为13.5kWh，总质量为375kg。而同样能量的铝空气电池总质量仅45kg，为铅酸蓄电池质量的12％。由于电池质量大大减轻，车辆的整备质量也降低，可以提高车辆的装载能量或延长续驶里程。

3、铝没有毒性和危险性

铝对人体不会造成伤害，可以回收循环使用，不污染环境。铝的原材料丰富，已具有大规模的铝冶炼厂，生产成本较低。铝回收再生方便，回收再生成本也较低。而且可以采用更换铝电极的方法，来解决铝空气电池充电较慢的问题。

但是，铝空气电池还存在充电较慢的问题。虽然铝空气电池含有高的比能量，但比功率较低，充电和放电速度比较缓慢，电压滞后，自放电率较大，工作放热量大等亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供铝空气电池，以解决上述背景技术中所提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：铝空气电池，包括铝电极、空气电极、电解液和电池壳，其结构要点在于：铝电极包括设于电池壳外部的正极接触头和电池壳内部的壳体，且壳体的轴向上设有与正极接触头相连接的连接杆，壳体沿周向上设有由数个均匀布置的隔板分隔成的开口，且开口内设有与开口适配的电极板，电极板与壳体活动连接；空气电极包括设于电池壳外部的负极接触头和电池壳内部的碳棒；电池壳的顶部设有插杆和凹槽，且插杆与电极板的位置相对应。

作为优选的，电池壳的顶部设有可拆卸连接的密封盖。

作为优选的，电池壳设有周向均匀分布的散热片。

作为优选的，壳体为圆柱形或正方形或长方形。

作为优选的，连接杆的外侧设有保护层，且保护层由聚四氟乙烯制成。

作为优选的，开口的深度小于壳体的半径。

作为优选的，电极板为“[”型，且电极板的内侧设有数个阵列排序的电极丝，电极丝为直线形或波浪形或锯齿形或螺旋形。

作为优选的，电极板的左上角设有通孔，通孔内设有与壳体的顶部活动连接的连接轴。

作为优选的，插杆包括通过转轴相连接的上杆和下杆，其中上杆与凹槽适配，下杆设于电极板右上角的上方，上杆和下杆的转动角度为0-90度，且插杆由聚四氟乙烯制成。

作为优选的，上杆和下杆的高度和大于电极板的顶面和电池壳的顶面之间的距离，上杆的表面设有凸起。

与现有技术相比，本发明设计合理，结构简单，操作简便，散热快，可以根据用电需要调整铝电极的工作面积，不仅可以提高铝空气电池的放电速度，还可以提高铝电极的利用率，避免铝电极不必要的消耗，且铝电极可拆卸更换，降低成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图中：1-铝电极，2-空气电极，3-电解液，4-电池壳，5-正极接触头，6-壳体，7-连接杆，8-隔板，9-开口，10-电极板，11-负极接触头，12-碳棒，13-插杆，14-凹槽，15-密封盖，16-散热片，17-保护层，18-电极丝，19-通孔，20-连接轴，21-转轴，22-上杆，23-下杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的解释说明，但不限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案，铝空气电池，包括铝电极1、空气电极2、电解液3和电池壳4，其特征在于：所述的铝电极1包括设于电池壳4外部的正极接触头5和电池壳4内部的壳体6，且壳体6的轴向上设有与正极接触头5相连接的连接杆7，所述的壳体6沿周向上设有由数个均匀布置的隔板8分隔成的开口9，且开口9内设有与开口9适配的电极板10，电极板10与壳体6活动连接；所述的空气电极2包括设于电池壳4外部的负极接触头11和电池壳4内部的碳棒12；所述的电池壳4的顶部设有插杆13和凹槽14，且插杆13与电极板10的位置相对应。

其中，在本实施例中，所述的电池壳4的顶部设有可拆卸连接的密封盖15。

其中，在本实施例中，所述的电池壳4设有周向均匀分布的散热片16。

其中，在本实施例中，所述的壳体6为圆柱形或正方形或长方形。

其中，在本实施例中，所述的连接杆7的外侧设有保护层17，且保护层17由聚四氟乙烯制成。

其中，在本实施例中，所述的开口9的深度小于壳体6的半径。

其中，在本实施例中，所述的电极板10为“[”型，且电极板10的内侧设有数个阵列排序的电极丝18，电极丝18为直线形或波浪形或锯齿形或螺旋形。

其中，在本实施例中，所述的电极板10的左上角设有通孔19，通孔19内设有与壳体6的顶部活动连接的连接轴20。

其中，在本实施例中，所述的插杆13包括通过转轴21相连接的上杆22和下杆23，其中上杆22与凹槽14适配，下杆23设于电极板10右上角的上方，上杆22和下杆23的转动角度为0-90度，且插杆13由聚四氟乙烯制成。

其中，在本实施例中，所述的上杆22和下杆23的高度和大于电极板10的顶面和电池壳4的顶面之间的距离，上杆22的表面设有凸起。

本实施例的工作原理：初始状态时，隔板8的两侧均设有弹性挡板，弹性挡板由氟橡胶制成，氟橡胶具有耐高温、耐油、耐高真空及耐酸碱、耐多种化学药品的特点，可以保证电极板10在开口9中，使壳体6保持密闭，根据用电需要调整铝电极1的工作面积，将插杆13的上杆22抬起，使上杆22和下杆23处在同一直线上，上杆22和下杆23可以在电池壳4内上下移动，向电池壳4内部按压插杆13，上杆22移动至凹槽14内，上杆22的表面设有凸起，使上杆22固定在凹槽14内，下杆23的底端与电极板10右上角接触，使电极板10围绕连接轴20转动，电极板10的底部穿过弹性挡板，使电极板10呈倾斜设置，电极板10上的电极丝18与电解液3充分接触，可以增加铝电极1的工作面积，提高铝空气电池的放电速度，还可以提高铝电极1的利用率，避免反应产生的氧化物将内部的铝包裹住，造成铝电极1的利用率降低和浪费，同时还可以减少铝电极1的更换频率，省时省力，节约成本。

实施例二

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案，铝空气电池，包括铝电极1、空气电极2、电解液3和电池壳4，其特征在于：所述的铝电极1包括设于电池壳4外部的正极接触头5和电池壳4内部的壳体6，且壳体6的轴向上设有与正极接触头5相连接的连接杆7，所述的壳体6沿周向上设有由数个均匀布置的隔板8分隔成的开口9，且开口9内设有与开口9适配的电极板10，电极板10与壳体6活动连接；所述的空气电极2包括设于电池壳4外部的负极接触头11和电池壳4内部的碳棒12；所述的电池壳4的顶部设有插杆13和凹槽14，且插杆13与电极板10的位置相对应。

其中，在本实施例中，所述的电池壳4的顶部设有可拆卸连接的密封盖15。

其中，在本实施例中，所述的电池壳4设有周向均匀分布的散热片16。

其中，在本实施例中，所述的壳体6为圆柱形或正方形或长方形。

其中，在本实施例中，所述的连接杆7的外侧设有保护层17，且保护层17由聚四氟乙烯制成。

其中，在本实施例中，所述的开口9的深度小于壳体6的半径。

其中，在本实施例中，所述的电极板10为“[”型，且电极板10的内侧设有数个阵列排序的电极丝18，电极丝18为直线形或波浪形或锯齿形或螺旋形。

其中，在本实施例中，所述的电极板10的左上角设有通孔19，通孔19内设有与壳体6的顶部活动连接的连接轴20。

其中，在本实施例中，所述的插杆13包括通过转轴21相连接的上杆22和下杆23，其中上杆22与凹槽14适配，下杆23设于电极板10右上角的上方，上杆22和下杆23的转动角度为0-90度，且插杆13由聚四氟乙烯制成。

其中，在本实施例中，所述的上杆22和下杆23的高度和大于电极板10的顶面和电池壳4的顶面之间的距离，上杆22的表面设有凸起。

本实施例的工作原理：下杆23的下端侧壁上设有凸点，电极板10右上角设有与下杆23下端适配的容纳槽，凸点使下杆23可以固定在电极板10的容纳槽中，不会自行脱落，施加外力后可以使下杆23和电极板10分离，初始状态时，下杆23和电极板10相连接，电极板10在开口9中，使壳体6保持密闭，根据用电需要调整铝电极1的工作面积，将插杆13的上杆22抬起，使上杆22和下杆23处在同一直线上，上杆22和下杆23可以在电池壳4内上下移动，向电池壳4外部提拉插杆13，下杆23的和电极板10分离，使电极板10在自身重力作用下围绕连接轴20转动，使电极板10呈倾斜设置，电极板10上的电极丝18与电解液3充分接触，可以增加铝电极1的工作面积，提高铝空气电池的放电速度，还可以提高铝电极1的利用率，避免反应产生的氧化物将内部的铝包裹住，造成铝电极1的利用率降低和浪费，同时还可以减少铝电极1的更换频率，省时省力，节约成本，再将插杆13向下按压，使上杆22固定在凹槽14内，可以防止电解液3泄露。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.铝空气电池，包括铝电极、空气电极、电解液和电池壳，其特征在于：所述的铝电极包括设于电池壳外部的正极接触头和电池壳内部的壳体，且壳体的轴向上设有与正极接触头相连接的连接杆，所述的壳体沿周向上设有由数个均匀布置的隔板分隔成的开口，且开口内设有与开口适配的电极板，电极板与壳体活动连接；所述的空气电极包括设于电池壳外部的负极接触头和电池壳内部的碳棒；所述的电池壳的顶部设有插杆和凹槽，且插杆与电极板的位置相对应。

2.根据权利要求1所述的铝空气电池，其特征在于：所述的电池壳的顶部设有可拆卸连接的密封盖。

3.根据权利要求1所述的铝空气电池，其特征在于：所述的电池壳设有周向均匀分布的散热片。

4.根据权利要求1所述的铝空气电池，其特征在于：所述的壳体为圆柱形或正方形或长方形。

5.根据权利要求1所述的铝空气电池，其特征在于：所述的连接杆的外侧设有保护层，且保护层由聚四氟乙烯制成。

6.根据权利要求1所述的铝空气电池，其特征在于：所述的开口的深度小于壳体的半径。

7.根据权利要求1所述的铝空气电池，其特征在于：所述的电极板为“[”型，且电极板的内侧设有数个阵列排序的电极丝，电极丝为直线形或波浪形或锯齿形或螺旋形。

8.根据权利要求1所述的铝空气电池，其特征在于：所述的电极板的左上角设有通孔，通孔内设有与壳体的顶部活动连接的连接轴。

9.根据权利要求1所述的铝空气电池，其特征在于：所述的插杆包括通过转轴相连接的上杆和下杆，其中上杆与凹槽适配，下杆设于电极板右上角的上方，上杆和下杆的转动角度为0-90度，且插杆由聚四氟乙烯制成。

10.根据权利要求9所述的铝空气电池，其特征在于：所述的上杆和下杆的高度和大于电极板的顶面和电池壳的顶面之间的距离，上杆的表面设有凸起。