CN107978726A - 一种金属空气电池的单元体 - Google Patents
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Abstract
一种金属空气电池的单元体，能够解决单元体内电解液流速不均匀的问题，电池腔体残渣在电解液循环及回流过程中能够充分被带走，只需要一套注水设备就能够实现整套金属空气电池的电解液注入。壳体的上部中心具有上部孔且下部中心具有底部孔；腔体内部有向内侧倾斜的斜坡，在斜坡的最低端有下贯通孔，下贯通孔与壳体的底部孔相通，底部孔的正反面均有凹凸槽，槽内放置壳体密封圈；上密封圈固定在密封塞上，密封塞、合金板、上部铜电极通过合金板螺钉连接，电池盖罩在密封塞上，密封塞的中间设有与壳体的上部孔相对应的中间孔，中间孔内有向下的上贯通孔，密封塞塞入壳体上部时，壳体内部形成封闭空间，通过上贯通孔、下贯通孔用来循环和排出电解液。
Description
技术领域
本发明涉及新能源电池的技术领域，尤其涉及一种金属空气电池的单元体。
背景技术
金属空气电池的单元体(即金属空气电池)是以空气中的氧为正极活性物质，以金属为负极活性物质，以导电溶液为电解液，在催化剂的催化作用下发生化学反应而产生电能的一种化学电源。
金属空气电池的单元体具有很多独特的优势，其燃料为金属材料，如铝、镁、锌，以及锂、钠等金属；因为燃料铝、镁、锌储量很丰富，金属空气电池资源可足量供应。正极活性物质是空气中的氧气，电池本身不用携带，电池所携带的能量大小由负极金属的量决定，使得该种电池的实际比能量能够达到350Wh/kg以上(目前锂离子电池为100Wh/kg)，有极大的性能优势。反应后的产物，可以利用风能、太阳能、水能等清洁能源或者电能富裕地区的电能重新电解氧化铝(或氢氧化镁)变为金属，然后再次安装到金属空气电池放电，驱动电动车。这样就可以实现集中大规模的生产，可以减少污染，减少排放，并且可以实现集中供电，分散使用，将成本较低的电能转移到电能成本高的地方使用，将电能从能源易于获得的地方转移到能源难以获得的地方使用。可以真正实现无污染零排放的全新汽车生活。过程中实现了无污染，零排放的绿色能源循环利用，金属空气电池在世界范围内日益引起重视。
目前的金属空气电池的单元体一般是由若干个单元体组装而成，每个单元体具有由空气电极和金属板(例如，镁板、合金板等)组成的空腔，电解液(例如，水)在空腔的上部侧面注入，再从空腔的下部对角线侧面排出反应残渣；单元体两两之间是隔离的，需要分别注入电解液。但是，这种结构的金属空气电池的单元体的每个单元体内空气电极和金属板的化学反应不充分，远离空腔的上部侧面的部分电解液无法到达，因此不能发生电化学反应而不能产生电能；反应残渣从从空腔的下部对角线侧面排出，远离该下部侧面的部分产生的反应残渣就很难排出空腔了；单元体两两之间是隔离的，需要分别注入电解液，极大地耗费人力物力成本。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种金属空气电池的单元体，其能够解决单元体内电解液流速不均匀的问题，保证内部电解液分布均匀，电池腔体残渣在电解液循环及回流过程中能够充分被带走，只需要一套注水设备就能够实现整套金属空气电池的电解液注入，极大地节约人力物力成本。
本发明的技术方案是：这种金属空气电池的单元体，其包括：壳体(1)、前盖板(2)、空气电极(3)、合金板(4)、上密封圈(5)、上部铜电极(6)、电池盖(7)、合金板螺钉(8)、密封塞(9)、后盖板(10)、电极螺钉(11)、壳体密封圈(12)；
壳体(1)的前部通过前盖板(2)和空气电极(3)的粘结实现密封，使壳体与粘结的前盖板和空气电极之间形成腔体，壳体的后部通过后盖板(10)和空气电极(3)的粘结实现密封，使壳体与粘结的后盖板和空气电极之间形成腔体；
空气电池中引出的铜电极与上部铜电极(6)同壳体的侧边孔相对应，并通过电极螺钉(11)固定；
壳体的上部中心具有上部孔且下部中心具有底部孔；腔体内部有向内侧倾斜的斜坡，在斜坡的最低端有下贯通孔(14)，下贯通孔与壳体的底部孔相通，底部孔及上部孔正反面均有凹凸槽(e)，槽内放置壳体密封圈(12)；上密封圈(5)固定在密封塞(9)上，密封塞、合金板(4)、上部铜电极(6)通过合金板螺钉(8)连接，电池盖(7)罩在密封塞上，密封塞的中间设有与壳体的上部孔相对应的中间孔，中间孔内有向下的上贯通孔(13)，密封塞塞入壳体上部时，壳体内部形成封闭空间，通过上贯通孔、下贯通孔用来循环和排出电解液。
由于壳体的上部中心具有上部孔且下部中心具有底部孔，下贯通孔与壳体的底部孔相通，上贯通孔与壳体的上部孔相通，因此注入电解液时是从底部中心向上均匀扩散，能够解决单元体内电解液流速不均匀的问题，保证内部电解液分布均匀；当排出反应残渣时，液体从上部孔注入，向下均匀扩散，因此电池腔体残渣在电解液循环及回流过程中能够充分被带走。由于腔体内部有向内侧倾斜的斜坡，在斜坡的最低端有下贯通孔，下贯通孔与壳体的底部孔相通，密封塞的中间设有与壳体的上部孔相对应的中间孔，中间孔内有向下的上贯通孔，密封塞塞入壳体上部时，壳体内部形成封闭空间，通过上贯通孔、下贯通孔用来循环和排出电解液，因此只需要一套注水设备就能够实现整套金属空气电池的电解液注入，极大地节约人力物力成本。
附图说明
图1是根据本发明的金属空气电池的单元体的整体结构示意图。
图2是根据本发明的金属空气电池的单元体的拆分结构示意图。
图3是根据本发明的金属空气电池的单元体的部分零件的结构示意图，主要示出了壳体。
图4是根据本发明的金属空气电池的单元体的前盖板的结构示意图。
图5是根据本发明的金属空气电池的单元体的部分零件的结构示意图，主要示出了密封塞。
图6是根据本发明的金属空气电池的单元体成组后的结构示意图。
具体实施方式
如图1、2、3所示，这种金属空气电池的单元体，其包括：壳体1、前盖板2、空气电极3、合金板4、上密封圈5、上部铜电极6、电池盖7、合金板螺钉8、密封塞9、后盖板10、电极螺钉11、壳体密封圈12；
壳体1的前部通过前盖板2和空气电极3的粘结实现密封，使壳体与粘结的前盖板和空气电极之间形成腔体，壳体的后部通过后盖板10和空气电极3的粘结实现密封，使壳体与粘结的后盖板和空气电极之间形成腔体；
空气电池中引出的铜电极与上部铜电极6同壳体的侧边孔相对应，并通过电极螺钉11固定；
壳体的上部中心具有上部孔且下部中心具有底部孔；腔体内部有向内侧倾斜的斜坡，在斜坡的最低端有下贯通孔14，下贯通孔与壳体的底部孔相通，底部孔与上部孔的正反面均有凹凸槽e，槽内放置壳体密封圈12；上密封圈5固定在密封塞9上，密封塞、合金板4、上部铜电极6通过合金板螺钉8连接，电池盖7罩在密封塞上，密封塞的中间设有与壳体的上部孔相对应的中间孔，中间孔内有向下的上贯通孔13，密封塞塞入壳体上部时，壳体内部形成封闭空间，通过上贯通孔、下贯通孔用来循环和排出电解液。
由于壳体的上部中心具有上部孔且下部中心具有底部孔，下贯通孔与壳体的底部孔相通，上贯通孔与壳体的上部孔相通，因此注入电解液时是从底部中心向上均匀扩散，能够解决单元体内电解液流速不均匀的问题，保证内部电解液分布均匀；当排出反应残渣时，液体从上部孔注入，向下均匀扩散，因此电池腔体残渣在电解液循环及回流过程中能够充分被带走。由于腔体内部有向内侧倾斜的斜坡，在斜坡的最低端有下贯通孔，下贯通孔与壳体的底部孔相通，密封塞的中间设有与壳体的上部孔相对应的中间孔，中间孔内有向下的上贯通孔，密封塞塞入壳体上部时，壳体内部形成封闭空间，通过上贯通孔、下贯通孔用来循环和排出电解液，因此只需要一套注水设备就能够实现整套金属空气电池的电解液注入，极大地节约人力物力成本。
优选地，所述斜坡的倾斜角度为5°～45°。
优选地，如图3所示，所述密封塞的中间孔两侧有两个小型定位孔，小型定位孔的上方有与壳体1上口凹槽啮合的筋凸起，此筋凸起用来定位单元体成组后密封塞的间距；密封塞的上端与壳体压平，电池盖7的两端有使合金板螺钉上的螺帽刚好放入的凹槽，密封塞的两侧设有定位孔g，通过穿过定位孔的螺栓将活结螺栓固定在上面，通过活节螺栓与上方压板固定，将密封塞与壳体压平、压紧，实现准确定位；密封塞的两侧设有带定位点的定位凸起，在装配时定位点限定单元体之间的间隙，在预紧定位孔内的螺栓后，定位点被压缩，使壳体的上部孔及密封塞上的上密封圈得到充分压紧。
优选地，如图3所示，壳体的下部孔的左右各有固定孔a，在单元体成组后由所穿过的螺栓预紧；壳体的上部具有U形槽f，其与密封盖上的凸起相配合，实现对电池合金板的成组安放和取出；壳体的下部预留用于单元体成组后固定的固定槽位j。
优选地，如图3、5所示，U形槽f的一边上有凹槽p，在合金板装配的过程中，凹槽p与位于密封塞上的凸起o相配合，凹槽p和凸起o在其相应的零件上都以对角线方向布置。这样的设计使密封塞9在向下装配的过程中获得定位的同时，又能使产品在装配过程中不分正反面，使产品更加灵活。
优选地，如图2、6所示，电池盖7的两侧向下延伸扣紧壳体，电池盖在上部铜电极的伸出端设有瓦状搭接。使电池盖在成组后形成层层堆叠的状态，可有效防止液体喷溅电路。
优选地，如图3所示，在壳体的侧面设置固定孔h，将空气电极3及上部铜电极6固定在固定孔h处。固定孔h采用预埋螺栓、热熔螺母、自攻等不限定方式用于固定空气电极3及上部铜电极6。
优选地，如图3、4所示，壳体的前后表面是格栅，格栅的侧边有环绕格栅一周的涂胶槽b，涂胶槽b内设置将电池壳体1及电池盖板2粘接的涂胶；涂胶槽b的外侧有腔体内部凸起c，用于将空气电极定位在壳体上；凹槽L与腔体内部凸起c相配合；前盖板、后盖板的外缘内侧有斜条m，用于在和壳体装配时，产生涂抹粘接胶的腔体，即与涂胶槽(b)啮合并通过粘接胶粘合。
优选地，如图3所示，壳体的侧边有棱形凸起I。用于改善侧边风的流动。同时加强侧边强度。
优选地，如图3、4所示，在涂胶槽b及壳体的内侧凹槽上设置侧定位孔d，定位销k与侧定位孔d啮合。
本发明的有益效果如下：
1、与现有技术相比通过对电池内部液体回路的重新设计，改善了产品间电解液流速不均匀问题，内部电解液分布均匀，电池腔体残渣在电解液循环及回流过程中能够充分带走。
2、改善电池盖板2和电池盖板1之间的粘结和固定方式，提高了良品率。
3、实现了金属空气电池合金板电芯的快速更换。缩短电芯更换时间，提高工作效率。
4、更加方便快速的成组方式，使产品的参数有较高的拓展性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种金属空气电池的单元体，其特征在于：其包括：壳体(1)、前盖板(2)、空气电极(3)、合金板(4)、上密封圈(5)、上部铜电极(6)、电池盖(7)、合金板螺钉(8)、密封塞(9)、后盖板(10)、电极螺钉(11)、壳体密封圈(12)；
壳体(1)的前部通过前盖板(2)和空气电极(3)的粘结实现密封，使壳体与粘结的前盖板和空气电极之间形成腔体，壳体的后部通过后盖板(10)和空气电极(3)的粘结实现密封，使壳体与粘结的后盖板和空气电极之间形成腔体；
空气电池中引出的铜电极与上部铜电极(6)同壳体的侧边孔相对应，并通过电极螺钉(11)固定；
壳体的上部中心具有上部孔且下部中心具有底部孔；腔体内部有向内侧倾斜的斜坡，在斜坡的最低端有下贯通孔(14)，下贯通孔与壳体的底部孔相通，底部孔及上部孔正反面均有凹凸槽(e)，槽内放置壳体密封圈(12)；上密封圈(5)固定在密封塞(9)上，密封塞、合金板(4)、上部铜电极(6)通过合金板螺钉(8)连接，电池盖(7)罩在密封塞上，密封塞的中间设有与壳体的上部孔相对应的中间孔，中间孔内有向下的上贯通孔(13)，密封塞塞入壳体上部时，壳体内部形成封闭空间，通过上贯通孔、下贯通孔用来循环和排出电解液。
2.根据权利要求1所述的金属空气电池的单元体，其特征在于：所述斜坡的倾斜角度为5°～45°。
3.根据权利要求2所述的金属空气电池的单元体，其特征在于：所述密封塞的中间孔两侧有两个小型定位孔，小型定位孔的上方有与壳体(1)上口凹槽啮合的筋凸起，此筋凸起用来定位单元体成组后密封塞(9)的间距；密封塞的上端与壳体压平，电池盖(7)的两端有使合金板螺钉上的螺帽刚好放入的凹槽，密封塞的两侧设有定位孔(g)，通过穿过定位孔的螺栓将活结螺栓固定在上面，通过活节螺栓与上方压板固定，将密封塞与壳体压平、压紧，实现准确定位；密封塞的两侧设有带定位点的定位凸起，在装配时定位点限定单元体之间的间隙，在预紧定位孔内的螺栓后，定位点被压缩，使壳体的上部孔及密封塞上的上密封圈(5)得到充分压紧。
4.根据权利要求3所述的金属空气电池的单元体，其特征在于：壳体的下部孔的左右各有固定孔(a)，在单元体成组后由所穿过的螺栓预紧；壳体的上部具有U形槽(f)，其与密封盖上的凸起相配合，实现对电池合金板的成组安放和取出；壳体的下部预留用于单元体成组后固定的固定槽位(j)。
5.根据权利要求4所述的金属空气电池的单元体，其特征在于：U形槽(f)的一边上有凹槽(p)，在合金板装配的过程中，凹槽(p)与位于密封塞上的凸起(o)相配合，凹槽(p)和凸起(o)在其相应的零件上都以对角线方向布置。
6.根据权利要求1-4任一项所述的金属空气电池的单元体，其特征在于：电池盖(7)的两侧向下延伸扣紧壳体，电池盖(7)在上部铜电极的伸出端设有瓦状搭接。
7.根据权利要求6所述的金属空气电池的单元体，其特征在于：在壳体的侧面设置固定孔(h)，将空气电极(3)及上部铜电极(6)固定在固定孔(h)处。
8.根据权利要求7所述的金属空气电池的单元体，其特征在于：壳体的前后表面是格栅，格栅的侧边有环绕格栅一周的涂胶槽(b)，涂胶槽(b)内设置将壳体及前后盖板粘接的涂胶；涂胶槽(b)的外侧有腔体内部凸起(c)，用于将空气电极定位在壳体上；凹槽(L)与腔体内部凸起(c)相配合；前盖板、后盖板的外缘内侧有斜条(m)，用于在和壳体装配时，产生涂抹粘接胶的腔体。
9.根据权利要求8所述的金属空气电池的单元体，其特征在于：壳体的侧边有棱形凸起(I)。
10.根据权利要求9所述的金属空气电池的单元体，其特征在于：在涂胶槽(b)及壳体的内侧凹槽上设置侧定位孔(d)，定位销(k)与侧定位孔(d)啮合。
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