CN108321344A - 一种铝空气电池、电池组及发电机组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝空气电池、电池组及发电机组，包括电池主体，电池主体通过引出条和与正极板接触导通的形式形成串联，并成为电池组，同时电池组上的多个负极板通过单个绝缘板连接为一体，也插入到同一个液箱里面，多个电池组通过串联或者并联，并使用同一个液箱，形成能够统一控制的发电机组。本发明改进电池连接形式，相对于现有技术的导通，在操作和加工工艺上更加简单，更换铝极板时也更加方便易行，大大降低故障风险；能够快速断电和通电，不会造成阻塞故障，更加安全；通过设置凸台，防止正极接触短路，且抵消相向膨胀的作用，使得电池组整体的结构更加紧凑，利于小型化；可组合成电池组和发电机组，适宜于多层次需求。

Description

一种铝空气电池、电池组及发电机组
技术领域
本发明涉及化学电池技术领域，特别涉及一种铝空气电池、电池组及发电机组。
背景技术
铝空气电池是一种清洁的新能源电池，通过电解液与铝的电化学反应得到电能。在化学能转化成电能的过程中，铝作为电池的负极，设置成板状的电极板，在反应过程中会不断地被消耗。由于该化学反应中每个单体电池只能产生1V左右的直流电压，所以在使用过程中通过多个单体电池串联成电池组，根据具体串联电池单体的数量得到12V、24V、48V、96V等电压。
现有技术中电池组的多个单体电池之间多采用金属线焊接的方式进行串联。这种连接方式会造成如下问题：需要针对每个单体电池进行焊接，所以加工工艺复杂，耗费工时过多，从而制造成本上升；焊接点过多导致故障点很多；因为电池的铝极板为负极，在电池使用过程中由于化学消耗而需要更换铝极板，这就导致每次更换后都需要重新焊接才可以进行下次使用，造成了严重的不可操作性；
另外，为了使用方便，将多个单体的电池在结构和设置上整合成一个整体，作为电池组使用。这种会造成如下问题：铝极板在更换时需要全部换掉，而铝极板是完全浸泡在电解液中的，逐块更换，操作复杂，非常耗费时间和精力；同时二次更换时电解液泄露的风险，并且在逐块更换铝极时易造成擦挂，导致相邻两个单体电池的铝极相通，造成短路等电气故障。
还有，现有技术中采用单个电池(或多个电池同时)与下体液箱或液管通过拔插的方式连接起来，从而形成一个完整的电堆系统。这种结构形式存在如下问题：单体电池与下部液管或液箱连接处需进行密封，长期使用或多次拔插易造成漏液；电堆在发电过程中，如果外部想停止用电，需将铝极和电解液进行分离，常用的方式为分离电解液，由于插接方式的电解液只能利用自身重力或其他加压设备通过连接处的通道向下流动容易造成流速缓慢，断电过程过长，浪费铝材料等缺点。同样，在需要电池工作时，使电解液充满单体电池的液腔一样会造成此种问题；电堆在化学反应过程中的产物(三氧化二铝)在电解液循环过程中也有阻塞进出液通道的故障可能性。
同时，由于电解液流动需带走化学反应的产物(三氧化二铝)为保证电解液的流动顺畅，需在整个电堆外部增加一个水泵系统。由于水泵系统给予液体的压力，且每个单体电池的液体腔内在反应过程中会产生一定量气体，这就导致单体电池的液体腔会向两侧膨胀，而电堆相邻两个单体电池的液体腔膨胀导致电堆的相邻两个单体电池间距增加(液体腔外侧为正极，如果接触会导致短路等电气故障)，这导致了电堆外形尺寸的大幅增加。而电堆外形尺寸大幅增加后不便于产品的小型化，从而影响产品后期加工生产及用户使用局限。
发明内容
有鉴于背景技术中提出的问题，本发明所要解决的技术问题之一是提供一种铝空气电池。
本发明的技术方案如下：一种铝空气电池，包括电池主体，该电池主体包括电池液腔体，所述电池液腔体内插有铝极板，所述铝极板上设置有负极板，所述电池液腔体上设置有正极板，所述正极板覆盖在所述电池液腔体的前后表面，在每块所述正极板的外表面设置有多个采用绝缘材料制成的凸台，每个所述正极板上连接有具有导电性的引出条，所述负极板作为所述电池液腔体的封口盖板设置在所述铝极板的上端，所述负极板的两端向外延伸形成可与所述引出条导通的负极接触段，所述负极接触段下方的所述电池液腔体上设置有弹性件。
采用以上方案，通过多个单体电池在位置上并列设置，并通过串联成一体形成电池组。每个单体电池通过电池液腔体来盛装电解液，并在该电解液中浸入铝极板进行反应。铝极板通过与电解液反应为电流提供电子，并通过负极板流出，同时负极板也作为电池液腔体上端口的端盖使用，起到封闭效果。正极板上的引出条连接到后方相邻的负极板，具体地是通过正极接触段和对应的负极接触段接触导通。弹性件提供一个向上的力直接作用在正极接触段上。凸台的作用是一方面通过加强正极板的结构强度，一方面通过相邻两个电池液腔体上对应的一对抵触，将膨胀产生的力相互抵消，减少膨胀量，进而使得整体在结构上可以更加紧凑，整体电池组的体积更小。
进一步，为了保证相邻两个单体电池之间串联导通的稳定性，所述引出条的数量为两个，且分别在所述正极板的左右两端。
进一步，为了便于设置，且可以通过负极板压装的方式来提高正极板和负极板连接导通的稳定性，所述引出条的上端向后倾斜延伸，并弯折形成正极接触段。
进一步，为了便于安装密封圈，所述负极板的前后侧面上分别设置有一条安装槽，该安装槽沿左右方向通体设置。
进一步，为了使得凸台之间接触良好，且利于空气流通，所述凸台呈“十”字形。
进一步，为了便于获得材料，所述弹性件为橡胶块或者弹簧。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种根据所述铝空气电池制成的铝空气电池组，多个所述电池主体依次并排设置，并连接形成电池组主体，每个所述电池主体上的所述引出条与后面相邻一个所述电池主体上的负极接触段接触导通，所述负极接触段位于所述引出条的上方，且所述弹性件弹性作用在所述引出条上，所有所述电池液腔体的下端连接到同一个液箱上，且所有所述电池液腔体均与所述液箱接通，所有所述负极板固设在同一块绝缘外壳板上。
本技术方案中，将单体的铝空气电池根据自身的结构特征，依次叠合连接做成电池组。具体地是通过引出条与负极接触段接触导通，形成通路，弹性件提供一个向上的力直接作用在正极接触段上。绝缘外壳体通过将所有负极板固定在上面，便于安装和拆卸，实现一体式插拔，同时也避免了短路的危险。所有电池液腔体通过接通到同一个液箱上，使得电池液腔体内电解液的灌入和放出都同时进行，便于控制。
本发明所要解决的技术问题之三是提供一种根据所述铝空气电池组制成的铝空气发电机组，多个所述电池组主体通过并联或者串联形成发电机组主体，所有所述液箱相互接通，且设置有水泵接通到该液箱内，所述发电机组主体旁设置有冷却系统，所述发电机组主体电连接有机组控制系统和逆变系统。
本技术方案中通过多个电池组连接形成发电机组，可以作为一个整体的，电量更强大的电源使用，同时为了维护整体发电机组的有效安全运转，将所有液箱连通，便于整体控制，设置冷却系统进行降温，机组控制系统对供电进行控制，逆变系统用于直流交流转换。
有益效果：本发明改进电池连接形式，相对于现有技术的导通，在操作和加工工艺上更加简单，更换铝极板时也更加方便易行，大大降低故障风险；通过绝缘外壳板将所有负极板形成一体，插拔安全，更加省时省力；将所有电池液腔体接通到同一个液箱内，能够快速断电和通电，不会造成阻塞故障，更加安全；通过设置凸台，防止正极接触短路，且抵消相向膨胀的作用，使得电池组整体的结构更加紧凑，利于小型化；可组合成电池组和发电机组，适宜于多层次需求。
附图说明
图1是本发明中一个铝空气电池单体的结构示意图。
图2是本发明中一个电池组的结构示意图。
图3是图2中A部分的放大结构示意图。
图4是图2中B部分的放大结构示意图。
图5是本发明中另一个电池组的结构示意图。
图6是图5中铝极板及以上部分的结构示意图。
图7是图6中C部分的放大结构示意图。
图8是本发明中一个发电机组的结构示意图。
图9是图8在另一视角下的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
实施例一
如图1到图4所示的一种铝空气电池，包括电池主体，该电池主体包括电池液腔体1，电池液腔体1内插有铝极板5，铝极板5上设置有负极板3，负极板3的前后侧面上分别设置有一条安装槽3b，该安装槽3b沿左右方向通体设置。电池液腔体1上设置有正极板2，正极板2覆盖在电池液腔体1的前后表面，在每块正极板2的外表面设置有多个采用绝缘材料制成的凸台6，凸台6呈“十”字形。每个正极板2上连接有具有导电性的引出条2a，作为一种优选的结构形式，引出条2a的数量为两个，且分别在正极板2的左右两端。引出条2a的上端向后倾斜延伸，并弯折形成与负极接触段3a接触导通的正极接触段2aa。负极板3作为电池液腔体1的封口盖板设置在铝极板5的上端，负极板3的两端向外延伸形成可与引出条2a导通的负极接触段3a，负极接触段3a下方的电池液腔体1上设置有弹性件4。弹性件4为橡胶块或者弹簧。
本实施例中，各个部件的作用，以及整体的工作原理如下：
通过多个单体电池在位置上并列设置，并通过串联成一体形成电池组。每个单体电池通过电池液腔体1来盛装电解液，并在该电解液中浸入铝极板5进行反应。铝极5通过与电解液反应为电流提供电子，并通过负极板3流出，同时负极板3也作为电池液腔体1上端口的端盖使用，起到封闭效果。正极板2上的引出条2a连接到后方相邻的负极板3，具体地是通过正极接触段2aa和对应的负极接触段3a接触导通。引出条2a的数量为两个，并左右设置，是为了保证连接导通的稳定性。弹性件4提供一个向上的力直接作用在正极接触段2aa上。凸台6的作用是一方面通过加强正极板2的结构强度，一方面通过相邻两个电池液腔体1上对应的一对抵触，将膨胀产生的力相互抵消，减少膨胀量，进而使得整体在结构上可以更加紧凑，整体电池组的体积更小。由于负极板3可以作为电池液腔体1的上端封口板，因此，通过设置安装槽3b来设置密封圈。在凸台6形状优选为“十”字形，当由于电池液腔体1产生膨胀时，对应的凸台6恰好相互抵触作用，避免正极板2接触产生短路，进而也将膨胀量缩小，使得电池组整体更加紧凑，利于小型化。由于正极板2需要与空气接触，凸台6设置为“十”字形状利于空气流通，不影响反应；同时通过在上下左右四个方向设置一定量的错位误差，良好地解决了接触不好的情况。采用橡胶块或者弹簧作为弹性件4，更加廉价易得，降低成本。
实施例二
如图1到图7所示，在本实施例中，采用实施例一中的单体电池组合成电池组。多个电池主体依次并排设置，并连接形成电池组主体，每个电池主体上的引出条2a与后面相邻一个电池主体上的负极接触段3a接触导通，负极接触段3a位于引出条2a的上方，且弹性件4弹性作用在引出条2a上，所有电池液腔体1的下端连接到同一个液箱7上，且所有电池液腔体1均与液箱7接通，所有负极板3固设在同一块绝缘外壳板8上。
本实施例中在具体实施过程中，是利用了实施例一里面的电池单体，进行串联组合成电池组。一般一个单体电池的电压为1V,根据所需要的目的电压情况，串联12个、24个和36个等形成一个带有相应电压值的电池组。相邻连个单体电池之间通过引出条2a与负极接触段3a接触导通，形成回路。将所有负极板3嵌装在同一个绝缘体外壳8上，起到绝缘防短路的作用同时也减轻重量，易于整体的快速插拔操作。相对于现有技术中逐块插拔，更加安全和方便，不易短路，同时也大大降低了操作难度和操作时间。在本实施例中，负极接触段3a在位置上和整体安装好后的正极接触段2aa位置正对。由于铝极板5的上端连接负极板3，两者作为一个整体插入到电池液腔体1内，从上往下插入到位时，负极接触段3a能够恰好和正极接触段2aa接触导通，作为电路回路的一部分。弹性件4通过电池液腔体1上的凹槽设置，且同样与正极接触段2aa的位置正对，并弹性抵触。当在安装铝极板5时，负极接触段3a通过正极接触段2aa产生向下的压力，同时也受到弹性件4向上反向力，在这个反向力的作用下，使得安装更加安全，不会由于力度把握不当，造成压坏和这段等问题。在取出铝极板5时，弹性件4同样通过正极接触段2aa和负极接触段3a产生一个向上的力，帮助更加容易地将负极板3连同铝极板6一起取出。所有电池液腔体1的下端开口并连接和接通到液箱7内，液箱7再通过进出液口充入和排出电解液。在作为通电的灌入电解液操作时，和作为断电的放出电解液操作时，液体通道的口径更大，反应也就更加快速，如此可以降低铝极板5的消耗浪费，也减少了繁杂的操作程序，更加安全可靠。另外，本发明相对于现有技术，整体性更强，在生产制作过程中，也减少了调试和密封等程序，制造更加简单省力。
实施例三
如图8和图9所示，在本实施例中，采用实施例二中的电池组组合成发电机组。多个电池组主体通过并联或者串联形成发电机组主体10，所有液箱7相互接通，且设置有水泵9接通到该液箱7内，发电机组主体10旁设置有冷却系统11，发电机组主体10电连接有机组控制系统和逆变系统。
本实施例在具体实施过程中，将采用实施例二中方式形成的电池组串联或者并联，形成一个整体的电源，并将各个电池组的液箱7进行连通，统一通入和放出液体。在液箱7内还设置有三氧化二氯清理系统，实际为了便于设置三氧化二氯清理系统，可以设置成一个整体的均匀的液箱7来同时与所有电池组进行接通。液箱7里面液体的进入和放出通过水泵9进行控制，同时利用冷却系统11进行冷却，防止过热，并按照现有的常规技术，接入机组控制系统和逆变系统，使得整体能够作为一个发电机使用。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种铝空气电池，包括电池主体，该电池主体包括电池液腔体(1)，所述电池液腔体(1)内插有铝极板(5)，所述铝极板(5)上设置有负极板(3)，所述电池液腔体(1)上设置有正极板(2)，其特征在于：所述正极板(2)覆盖在所述电池液腔体(1)的前后表面，在每块所述正极板(2)的外表面设置有多个采用绝缘材料制成的凸台(6)，每个所述正极板(2)上连接有具有导电性的引出条(2a)，所述负极板(3)作为所述电池液腔体(1)的封口盖板设置在所述铝极板(5)的上端，所述负极板(3)的两端向外延伸形成可与所述引出条(2a)导通的负极接触段(3a)，所述负极接触段(3a)下方的所述电池液腔体(1)上设置有弹性件(4)。
2.如权利要求1所述的一种铝空气电池，其特征在于：所述引出条(2a)的数量为两个，且分别在所述正极板(2)的左右两端。
3.如权利要求2所述的一种铝空气电池，其特征在于：所述引出条(2a)的上端向后倾斜延伸，并弯折形成与所述负极接触段(3a)接触导通的正极接触段(2aa)。
4.如权利要求1所述的一种铝空气电池，其特征在于：所述负极板(3)的前后侧面上分别设置有一条安装槽(3b)，该安装槽(3b)沿左右方向通体设置。
5.如权利要求1所述的一种铝空气电池，其特征在于：所述凸台(6)呈“十”字形。
6.如权利要求1所述的一种铝空气电池，其特征在于：所述弹性件(4)为橡胶块或者弹簧。
7.一种采用权利要求1-6中任意一项所述铝空气电池制成的铝空气电池组，其特征在于：多个所述电池主体依次并排设置，并连接形成电池组主体，每个所述电池主体上的所述引出条(2a)与后面相邻一个所述电池主体上的负极接触段(3a)接触导通，所述负极接触段(3a)位于所述引出条(2a)的上方，且所述弹性件(4)弹性作用在所述引出条(2a)上，所有所述电池液腔体(1)的下端连接到同一个液箱(7)上，且所有所述电池液腔体(1)均与所述液箱(7)接通，所有所述负极板(3)固设在同一块绝缘外壳板(8)上。
8.一种采用权利要求7所述铝空气电池组制成的铝空气发电机组，其特征在于：多个所述电池组主体通过并联或者串联形成发电机组主体(10)，所有所述液箱(7)相互接通，且设置有水泵(9)接通到该液箱(7)内，所述发电机组主体(10)旁设置有冷却系统(11)，所述发电机组主体(10)电连接有机组控制系统和逆变系统。
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