CN109904566A - 一种金属/空气电池系统 - Google Patents

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Abstract

一种金属空气电池系统，包括金属/空气电池组、储液单元、可活动的连接机构、固定架；所述储液单元为上部采用软质防水材料制备的密闭储液容器或整体为采用软质防水材料制备的密闭储液容器；本发明所述金属空气电池系统可自适应恶劣工况(倾斜)，实现电池组自动水平放置，提高电池组电解液流动的一致性；高一致性的电解液流动有效控制单池性能(电压、温度等)，提高系统的放电容量，提高阳极利用率，有效延长阴极实际工况使用寿命。

Description

一种金属/空气电池系统
技术领域
本发明涉及金属/空气电池系统，具体地说是一种平衡自适应金属/空气电池系统。
背景技术
金属/空气电池是一种采用金属(如镁、铝、锌等)为阳极燃料，空气中氧气作为氧化剂，碱液作为电解质溶液的电化学反应装置。我国镁、铝、锌等金属储量丰富且价格低廉，因此金属/空气电池在我国通讯电源、野外应急电源、照明电源及储备电源等可移动电源的诸多领域具有广阔的应用前景。
金属/空气电池多需将多个金属/空气单电池串联起来使用，以获得较高的输出电压；大功率的金属/空气电池系统多需采用循环电解液的方式来降低电池组的温度同时将循环产物带到系统外部。为了保证电解液的循环，电池组一般采用电解液下进上出的循环方式，多个单电池通过主流道实现连通，单电池内流体体积通过上出液口高度控制，随着串联电池数量增加，单位时间内每个单池内的流量差异逐渐明显，而在恶劣工况(如车载电源在倾斜位置进行工作)，处于倾斜高位的单电池因出口位置过高导致单电池流量减小，严重时甚至无电解液循环进而导致单池温度、放电性能的差异，严重时因为温度失控导致阴极的损坏。
发明内容
本发明针对上述问题，发明一种平衡自适应金属/空气电池系统，实现特殊工况(倾斜)流体均匀分配，提高电池系统比能量并延长阴极的实际使用寿命。
一种金属空气电池系统，包括金属/空气电池组、储液单元、可活动的连接机构、固定架；
所述储液单元为上部采用软质防水材料制备的密闭储液容器或整体为采用软质防水材料制备的密闭储液容器；
金属/空气电池组置于储液单元正上方；
所述金属/空气电池组通过可活动的连接机构固定于固定架上；所述金属/空气电池组可在与水平面夹角大于一定度数时，脱离可活动的连接机构并坠落至储液容器上方的软质防水材料上。
所述可活动的连接机构包括置于金属/空气电池组底部的可移动托板、以及一端与金属/空气电池组上部固接或铰接的辅助限位部件，辅助限位部件另一端与固定架固接或铰接；
于固定架上设有滑槽，可移动托板可于滑槽内沿平行于电池组底面的方向滑动；或于可移动托板的一侧边缘上设有通孔或盲孔，于通孔或盲孔内设有定位柱，定位柱的一端或上下二端固定在固定架上；可移动托板沿平行于电池组底面的方向可于滑槽内滑动或沿定位柱转动，使可移动托板于电池组下部移出，电池组坠落至储液容器上方的软质防水材料上。
所述金属空气电池系统，其特征在于：可移动托板一端经曲柄滑块机构与电机传动连接，实现可移动托板于滑槽内的滑动；或，可移动托板一端与液压伺服控制系统的液压杆连接，实现可移动托板于滑槽内的滑动；
可移动托板一端与电机传动连接，实现可移动托板沿定位柱转动。
所述金属空气电池系统，其特征在于：所述电池组与可活动的连接机构有固定与分离两种状态，当所述电池系统在贮存、运输或在电池组底面与水平面夹角＜5°的常态工作时，所述电池组通过连接结构维持在固定位置，相对于固定架的位置不变；
当所述电池系统在电池组底面与水平面夹角≥5°特殊工况时，电池组与可移动托板分离，电池组落至储液单元软质防水材料上表面，利用储液单元液体水平面维持电池组底面水平状态。
所述金属空气电池系统，其特征在于：储液单元软质防水材料与其内部的电解液相贴接。
所述金属空气电池系统，其特征在于：所述软质防水材料可为塑料、橡胶或防水布。
所述金属空气电池系统，其特征在于：所述辅助限位部件为弹簧、绳、链条或钢索中的一种或二种以上。
所述金属空气电池系统，其特征在于：所述辅助限位部件为2-8个均部于电池组上部。
所述金属空气电池系统，其特征在于：所述电池组与连接结构状态判断可通过置于电池组、固定架或可移动托板上的水平传感器检测，包括气泡水平仪或电子水平仪。
所述可活动的连接机构可为塑料、金属、合金等；所述塑料为ABS塑料、聚氯乙烯PVC、聚乙烯PE、聚苯乙烯PS、尼龙PA、聚甲醛POM，聚砜PSF、聚苯硫醚PPS中的一种或两种以上；所述金属包括钪、钛、钒、铬、钴、镍、钇、锆、铌、铪、钽、铂、金中的一种或两种以上；所述合金包括奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体型不锈钢、马氏体型不锈钢、蒙乃尔合金、哈氏合金和钛合金、锆合金、钽合金、铌合金的一种或两种以上。
与现有技术相比，本发明所述金属/空气电池系统具有以下优点：
(1)可自适应恶劣工况(倾斜)，实现电池组自动水平放置，提高电池组电解液流动的一致性；
(2)高一致性的电解液流动有效控制单池性能(电压、温度等)，提高系统的放电容量，提高阳极利用率，有效延长阴极实际工况使用寿命；
附图说明
图1金属/空气电池系统水平工况结构示意图；
图2金属/空气电池系统倾斜工况结构示意图；
图中，1-电池组，2-换热器A，3-液泵，4-连接结构，5-储液单元，6-固定架，7-辅助限位部件，8-可移动托板，9-电子水平仪。
具体实施方式
下面结合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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域的普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例
电池系统电池组采用30个单电池串联组成，电池组(1)中的30个单电池各自有注液口与排液口，相互串联叠加，形成电池组的注液主流道和排液主流道，两端则形成主注液口A、主注液口B、主排液口A、主排液口B，液泵的进液口与储液单元相连，液泵的出液口与换热器进液口相连，换热器排液口与电池组的注液口相连，电池组的电解液出液口与储液单元相连，形成闭合回路。
实施例1，如图1、图2所示，在水平工况下，电池组(1)通过可活动的连接机构(4)的可移动托板(8)与辅助限位部件(7)固定在固定架(6)内。在倾斜工况下，电池组(1)发生倾斜，此时电子水平仪检测到倾角>5°，电池组(1)底部可移动托板(8)于电池组(1)下部移出，并通过上部四处辅助限位部件链条(7)进行定位，降落至储液单元正上方，利用液面的水平维持电池组的水平位置，提高注液一致性。
一种金属空气电池系统，包括金属/空气电池组、储液单元、可活动的连接机构、固定架；
所述储液单元为上部采用软质防水材料制备的密闭储液容器；
金属/空气电池组置于储液单元正上方；
所述金属/空气电池组通过可活动的连接机构固定于固定架上；所述金属/空气电池组可在与水平面夹角大于5度时，脱离可活动的连接机构并坠落至储液容器上方的软质防水材料上。
所述可活动的连接机构包括置于金属/空气电池组底部的可移动托板、以及一端与金属/空气电池组上部固接或铰接的辅助限位部件，辅助限位部件另一端与固定架固接或铰接；
于固定架上设有滑槽，可移动托板可于滑槽内沿平行于电池组底面的方向滑动；可移动托板沿平行于电池组底面的方向可于滑槽内滑动或沿定位柱转动，使可移动托板于电池组下部移出，电池组坠落至储液容器上方的软质防水材料上。
所述金属空气电池系统，可移动托板一端经曲柄滑块机构与电机传动连接，实现可移动托板于滑槽内的滑动；
所述金属空气电池系统，所述电池组与可活动的连接机构有固定与分离两种状态，当所述电池系统在贮存、运输或在电池组底面与水平面夹角＜5°的常态工作时，所述电池组通过连接结构维持在固定位置，相对于固定架的位置不变；
当所述电池系统在电池组底面与水平面夹角≥5°特殊工况时，电池组与可移动托板分离，电池组落至储液单元软质防水材料上表面，利用储液单元液体水平面维持电池组底面水平状态。
所述金属空气电池系统，储液单元软质防水材料与其内部的电解液相贴接。
所述金属空气电池系统，所述软质防水材料可为防水布。
所述金属空气电池系统，所述辅助限位部件为弹簧、绳、链条或钢索中的一种或二种以上。
所述金属空气电池系统，所述辅助限位部件为2-8个均部于电池组上部。
所述金属空气电池系统，所述电池组与连接结构状态判断可通过置于电池组、固定架或可移动托板上的水平传感器检测，包括气泡水平仪或电子水平仪。
所述可活动的连接机构为金属；所述塑料为ABS塑料。

Claims (9)

1.一种金属空气电池系统，其特征在于：包括金属/空气电池组、储液单元、可活动的连接机构、固定架；
所述储液单元为上部采用软质防水材料制备的密闭储液容器或整体为采用软质防水材料制备的密闭储液容器；
金属/空气电池组置于储液单元正上方；
所述金属/空气电池组通过可活动的连接机构固定于固定架上；所述金属/空气电池组可在与水平面夹角大于一定度数时，脱离可活动的连接机构并坠落至储液容器上方的软质防水材料上。
2.按照权利要求1所述金属空气电池系统，其特征在于：
所述可活动的连接机构包括置于金属/空气电池组底部的可移动托板、以及一端与金属/空气电池组上部固接或铰接的辅助限位部件，辅助限位部件另一端与固定架固接或铰接；
于所述固定架上设有滑槽，可移动托板可于滑槽内沿平行于电池组底面的方向滑动；或于可移动托板的一侧边缘上设有通孔或盲孔，于通孔或盲孔内设有定位柱，定位柱的一端或上下二端固定在固定架上；可移动托板沿平行于电池组底面的方向可于滑槽内滑动或沿定位柱转动，使可移动托板于电池组下部移出，电池组坠落至储液容器上方的软质防水材料上。
3.按照权利要求2所述金属空气电池系统，其特征在于：可移动托板一端经曲柄滑块机构与电机传动连接，实现可移动托板于滑槽内的滑动；
或，可移动托板一端与液压伺服控制系统的液压杆连接，实现可移动托板于滑槽内的滑动；
可移动托板一端与电机传动连接，实现可移动托板沿定位柱转动。
4.按照权利要求1或2所述金属空气电池系统，其特征在于：
所述电池组与可活动的连接机构有固定与分离两种状态，当所述电池系统在贮存、运输或在电池组底面与水平面夹角＜5°的常态工作时，所述电池组通过连接结构维持在固定位置，相对于固定架的位置不变；
当所述电池系统在电池组底面与水平面夹角≥5°特殊工况时，电池组与可移动托板分离，电池组落至储液单元软质防水材料上表面，利用储液单元液体水平面维持电池组底面水平状态。
5.按照权利要求2或4所述金属空气电池系统，其特征在于：储液单元软质防水材料与其内部的电解液相贴接。
6.按照权利要求2或4所述金属空气电池系统，其特征在于：
所述软质防水材料可为塑料、橡胶或防水布。
7.按照权利要求2所述金属空气电池系统，其特征在于：
所述辅助限位部件为弹簧、绳、链条或钢索中的一种或二种以上。
8.按照权利要求2或7所述金属空气电池系统，其特征在于：所述辅助限位部件为2-8个均布于电池组上部。
9.按照权利要求2或4所述金属空气电池系统，其特征在于：
所述电池组与连接结构状态判断可通过置于电池组、固定架或可移动托板上的水平传感器检测，包括气泡水平仪或电子水平仪。
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