CN113471577B - 一种软包金属空气电池及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种软包金属空气电池及其使用方法，主要包括单体软包金属空气电池、软包电池支撑壳体、注水腔室和电池电路布置腔室组成。所述单体软包金属空气电池主要由空气阴极、电解液、铝塑膜以及金属阳极薄片组成；注水腔室设置在软包电池支撑壳体上方，用于给软包电池注入电解，注水腔室由槽体和注水挡板组成；电池电路布置腔室设置于注水腔室上方，用于预置正负极导线束和电路控制模块。本发明的软包金属空气电池采取整体换电模式，结构紧凑简单、功率密度大、易于操作、方便携带，可用于应急场所使用。

Description

一种软包金属空气电池及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种能源电池领域，特别涉及一种软包金属空气电池及其使用方法。
背景技术
金属空气电池作为燃料电池的一种，其原料来源丰富廉价、使用过程清洁环保以及理论能量密度高等诸多优点，是一种具有广阔前景的清洁型能源。金属空气电池作为一次电池时，通过更换金属板进行机械式充电，这种方式就对电池壳体的结构性能和使用便捷性提出更高的要求。金属空气电池需要稳定的电池壳体，从而才能保证其稳定有效的工作。其原因在于，首先，金属空气电池的主要组成阴极，主要骨架为结构性较弱的金属薄网作为支撑，并要将空气阴极工作面暴露出来，则必须要求有额外的支撑壳体；其次，金属空气电池电解液为中性或碱性水性电解液，因此，就必须有足够的腔室容纳电解液；最后，空气电池的正极为金属箔、棒、板材，反应后的有难溶性氢氧化物沉淀堆积，则必须有足够的容积腔室来容纳沉积物，
由上述描述可知，目前金属空气电池壳体在电池系统占比较大，对于整体电池的比功率、比能量影响较大，过大的体积也不便于携带。专利号为CN108110299公开了一种金属空气电池装置，其单体结构为双阴极结构，在电池上下方留有进排液口并增加温控装置，提高了电池的比功率和电池使用稳定性，但电池阴阳极固定仍是刚性连接，整体质量较大，且只适用于大功率用电场合。因此金属空气电池结构的优化就显得极为迫切。
发明内容
本发明针对现有金属空气电池技术的不足，将组装后的软包金属空气电池进行集成，提出了一种软包金属空气电池。
一种软包金属空气电池，包括：单体软包金属空气电池，软包电池支撑壳体，设置于壳体上方的注水腔室，用于给软包电池注入电解；设置于注水腔室上方的电池电路布置腔室，用于预置正负极导线束和电路控制模块；所述控制电路用于电池稳压整流后输出给用电器；所述电池电路布置腔室上方由通过设置LED灯板进行封合。
优选地，所述软包金属空气电池包括空气阴极，电解质，阳极金属薄板，铝塑膜、正极极柱及负极极柱；所述金属空气阴极和铝塑膜进行粘结；所述阳极金属薄板厚度为1mm左右，和空气阴极间隔1mm左右；所述电解质填充在空气阴极和金属薄板之间；所述正极极柱和空气阴极集流体进行焊接。
优选地，所述软包电池支撑壳体在内部设置卡槽，用于固定并间隔单体电池；在底槽设置有簧片，用于进一步预紧软包电池；支撑壳体正、侧面设有进气通道；侧面设置有卡扣母头，用于和上方注水槽连接。
优选地，所述注水腔室由槽体和注水挡板组成。所述槽体由正负极通孔和注液口，两者之间被隔开；所述注液口和软包电池开口重合，并将开口铝塑膜固定在注液开口处；所述注水挡为推拉式，板紧贴在注液口上方，方便注入电解液。
优选地，所述电池电路布置腔室内设有正负极极柱通孔，正负极线束，电路控制板；正负极极柱通过极柱通孔和预留的正负极线束连接，将所有单体电池串联，并将最后线路引入电路控制板，电路控制板输出端设置有USB接口和布置在上方的LED灯板，LED灯板通过卡扣和电路腔室连接。
本发明还提供一种软包金属空气电池的使用方法，包括以下步骤：
(1)将空气阴极粘结到铝塑膜预留位置处，通过焊接的方式连接金属空气电池上的集流体和正极连接柱，再用铝塑膜封装金属阳极薄板和电解质，封装后的软包电池只留一段开口用于注入电解液。
(2)将组装好的单体软包电池插入底部支架卡槽内，通过上方注水槽按压固定。
(3)依次在注水槽上方布置电路控制腔室，两两之间用卡扣固定，正负极柱通过注水槽和电路腔室槽预留的极柱通孔，和预置的正负极线束连接，盖上顶部LED灯板盖。
(4)拉出注水挡板，注入电解液，完成后推入注水挡板，电池开始工作放电，放电结束后，打开顶部LED灯板，断开正负极连接，再取出注水槽，取出软包金属空气电池，更换新的软包电池后再按上述方式操作使用。
与现有技术相比，本发明具有以下优良效果：本发明通过将软包电池和电解液的注水腔室分开设置，通过注水挡板方便电解液的注入，进而引起电池工作。本发明的软包金属空气电池采取整体换电模式，结构紧凑简单、功率密度大、易于操作、方便携带，可用于应急场所使用。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1为本发明实施例中金属空气电池软包电池组总体结构示意图
图2为本发明实施例中金属空气单体电池结构示意图
图3为本发明实施例中软包金属空气电池壳体底座示意图
图4为本发明实施例中电解液注液腔室示意图
图5为本发明实施例中电池电路腔室结构示意图
其中：1.软包单体单体电池；2.软包电池支撑；3.注水腔室；4.电池电路布置腔室；1-1.空气阴极；1-2.阳极金属薄板；1-3.氯化钠电解质；1-4.外包铝塑膜；1-5.正极接线柱；1-6.负极接线柱；2-1.正面进气通道；2-2.卡扣；2-3.簧片；2-4.侧面进气通道；3-1.单体电池进液口；3-2.负极接线柱通孔；3-3.正极接线柱通孔；3-4.注液挡板；4-1.预置线束；4-2.控制电路板；4-3.USB接口；4-4.卡扣母头；4-5.LED灯板；4-6.卡扣公头
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然所描述的实施例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做出创造性劳动的前提下所获的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明实例中提供了一种软包金属空气电池，如图1所示，包括单体软包金属空气电池1、软包电池支撑壳体2、注水腔室3、以及电池电路布置腔室4。
具体地，所述软包金属空气电池主要由空气阴极1-1、电解质1-3、阳极金属薄板1-2以及外包铝塑膜1-4组成。所述空气阴极1-1粘接在外包铝塑膜1-4上，正极接线柱1-5焊接在空气阴极集流体上；所述阳极金属薄板1-2厚度约为1mm左右，由外包铝塑膜1-4包裹和空气阴极1-1保持约为1mm左右的间隙；阳极金属薄板1-2一侧在切割是留长用作负极接线柱1-6，阴极和阳极孔隙填充氯化钠电解质1-3。
具体地，所述电池支撑壳体内部设置有卡槽，软包电池1通过卡槽固定其竖直度并进一步固定；在壳体底槽设置有固定簧片2-3，用于调节固定单体软包电池1，取出软包电池时，簧片2-3弹出软包电池，方便更换；在支撑壳体的正面开具有面积较大的正面进气通道2-1，正对软包电池空气阴极1-1；在侧面也预留有侧面进气通道2-4，并设置有卡扣母头，方便和注水腔室连接3。
具体地，所述中部注液腔室3和软包支撑腔室2在外部侧壁卡扣式连接；所述软包支撑腔室内设有单体电池进液口3-1和正负极柱通孔，两者分隔开；所述软包电池1的开口和单体电池进液口3-1相对应，外包铝塑膜1-4和单体电池进液口3-1紧贴密封；所述注液挡板3-4为推拉式，挡板有一定的斜度，方便注入电解液；注液时抽出注液口挡板3-4，注入电解液，注液完成后推入挡板3-4，封住单体电池进液口3-1；所述单体电池进液口3-1和两侧壁电极极柱通孔隔离，防止电解液腐蚀电池极柱。
具体地，所述电池电路布置腔室4内留出了单体软包电池1的正负极极柱通孔，并在内部预先布置预置线束4-1；所述软包电池1的正负极极柱通过通孔后和预置线束4-1导通，线束将所有单体软包电池串联后和控制电路板4-2连接；所述电路控制系统为稳压整流作用，并在其输出口预留了USB接口4-3，在最顶部留有LED灯板4-5，LED灯板4-5和电路布置腔室4通过腔室侧边的卡扣母头4-4和灯板上的卡扣公头4-6连接。
按照如下方法使用本发明实施例中的镁空气软包电池：
(1)将制备好的空气阴极通过粘结剂粘结在铝塑膜预留的窗口位置，将正极接线柱焊接到集流体镍网上，将阳极金属薄板通过铝塑膜和空气阴极保持1mm左右间隙进行固定，软包电池此时直留有一端开口，往里注入NaCl电解质，将铝塑膜两侧往里收口，插入底部软包电池腔室内。
(2)中部电解液注入器件预留软包电池及其正负极极柱通孔，将中部电解液注入器件按压软包电池，电池挤压底部弹簧片向下，通过预留在底部壳体两侧的卡扣进行预紧。
(3)将顶部电路布置腔室元器件插入电解液注入腔室上方，软包电池正负极极柱通过在电路布置腔室上预留的正负极极柱通孔穿出，在该腔室内将两两单体电池串联，并将最终正负极接入控制电路，在该腔室侧壁留有USB连接口，并接入前段LED灯板连接，将线路布置好后将前置LED灯板通过卡扣和电路控制腔室连接。
(4)将电池组装完毕后，拉出电解液注入腔室口的拉板，注入电解液，注满电解液后推入拉板，电池盖封闭，轻微摇晃电池，加快电解质溶解并充分和正负极接触，此时电池开始工作。
(5)当电池放电结束后，旋转开顶部灯盖，断开软包电池的正负极连接，取出电池电路布置腔室，继续按压侧壁卡扣，取出电解液注入腔室，软包电池在底部簧片作用下弹出，取出软包电池，更换镁板和并清洗软包腔室内的沉积物，烘干空气阴极，更换新的镁板和电解质后重新插入再次使用。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种软包金属空气电池，其特征在于，该电池结构主要包含单体软包金属空气电池、软包电池支撑壳体、注水腔室和电池电路布置腔室；注水腔室设置在软包电池支撑壳体上方，用于给软包电池注入电解，注水腔室由槽体和注水挡板组成；电池电路布置腔室设置于注水腔室上方，用于预置正负极导线束和电路控制模块；所述控制电路用于电池稳压整流后输出给用电器；所述电池电路布置腔室上方由通过设置LED灯板进行封合；
所述单体软包金属空气电池包括空气阴极，电解质，阳极金属薄板，铝塑膜、正极极柱及负极极柱；所述金属空气阴极和铝塑膜进行粘结；所述阳极金属薄板厚度为1mm，和空气阴极间隔1mm；所述电解质填充在空气阴极和阳极金属薄板之间；所述正极极柱和空气阴极集流体进行焊接；
所述正极极柱为金属薄片或金属圆柱，该金属为镍、镀镍铜；所述金属空气阴极和铝塑膜用防水胶密封连接；所述阳极金属薄板为金属空气电池所用金属，为镁和镁合金、铝和铝合金、锌和锌合金；
所述金属空气软包电池顶部开口，属于半开放式体系，所留顶部开口为注液口；
所述注水腔室留有注水孔和正负极接线柱通孔，注水孔和正负极接线孔被隔离开；所述注液口和软包电池开口重合；所述注水腔室内有推拉式注水盖板，所述注水盖板为设计为斜坡式。
2.根据权利要求1所述的一种软包金属空气电池，所述软包电池支撑壳体底部留有卡槽，每个单体软包金属空气电池底部卡槽各设置有两个簧片，方便各个单体软包金属空气电池插入并对其进行固定；所述软包电池支撑壳体正面、侧面留有通气孔道，并在侧部留有和顶盖固定连接的卡扣。
3.根据权利要求1所述的一种软包金属空气电池，其特征在于，所述注水腔室和底部支撑壳体之间用卡扣连接；所述电池电路布置腔室内布置有控制电路板，电路板主要起稳压调节作用。
4.根据权利要求1所述的一种软包金属空气电池，其特征在于，所述电池电路布置腔室内有预留正负极线束，所述正负极线束导通相邻两个单体软包金属空气电池，将所有单体软包金属空气电池串联，并将最后线路引入电路控制板。
5.如权利要求1-4任一项所述的一种软包金属空气电池，其特征在于，所述电池控制电路外接USB接口和LED灯板，所述LED灯板位于电池电路布置腔室上方，两者通过卡扣方式连接。
6.权利要求1-5任一项所述的一种软包金属空气电池的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将空气阴极粘结到铝塑膜预留位置处，通过焊接的方式连接金属空气电池上的集流体和正极连接柱，再用铝塑膜封装金属阳极薄板和电解质，封装后的软包电池只留一段开口用于注入电解液；
(2)将组装好的单体软包金属空气电池插入底部支架卡槽内，通过上方注水腔室按压固定；
(3)依次在注水腔室上方布置电路控制腔室，两两之间用卡扣固定，正负极柱通过注水腔室和电路腔室槽预留的极柱通孔，和预置的正负极线束连接，盖上顶部LED灯板盖；
(4)拉出注水挡板，注入电解液，完成后推入注水挡板，电池开始工作放电，放电结束后，打开顶部LED灯板，断开正负极连接，再取出注水腔室，取出软包金属空气电池，更换新的软包电池后再按上述方式操作使用。
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