CN113745730A - 一种纽扣式金属空气燃料电池电堆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纽扣式金属空气燃料电池电堆，包括电池模块、所述电池模块由若干电池模组而成，所述电池模组由若干纽扣式金属空气电池组成，该电堆较大的输出功率。

Description

一种纽扣式金属空气燃料电池电堆
技术领域
本发明属于电池技术领域，涉及一种纽扣式金属空气电池电堆。
背景技术
金属空气电池因为比能量高、性能稳定、安全可靠和价格便宜等优势具有广阔的应用前景。由于金属空气电池单体电压仅有1～2V，金属空气电池使用时一般包括多个串联的单体电池。
然而，目前成熟的金属空气电池主要以纽扣式等小型电池为主，单体电池的输出功率较小，极大限制了金属空气电池的应用范围，因此需要一种金属空气电池电堆，以实现更大的输出功率。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种纽扣式金属空气燃料电池电堆，该电堆较大的输出功率。
为达到上述目的，本发明所述的纽扣式金属空气燃料电池电堆包括电池模块、所述电池模块由若干电池模组而成，所述电池模组由若干纽扣式金属空气电池组成。
还包括风扇、控制单元、输出端口、开关及电池仓，其中，电池仓的侧面设置有电池仓门，电池模块、风扇及控制单元均设置于电池仓内，输出端口及开关均设置于电池仓的侧壁上，控制单元与电池模块、风扇、输出端口及开关相连接。
电池模块还包括用于支撑电池模组的两个第一框架；
当电池模组为一个时，则电池模组夹持于两个第一框架之间；
当电池模组的数目大于等于2时，则各电池模组依次分布，且相邻电池模组之间设置有第二框架，且各电池模组及第二框架均位于两个第一框架之间。
所述电池模组还包括负极集流片，其中，同一电池模组内的各纽扣式金属空气电池分为两排，其中，两排纽扣式金属空气电池分别位于负极集流片的两侧，且各纽扣式金属空气电池的负极与负极集流片相接触，各纽扣式金属空气电池的正极上均设置有通气孔。
相邻第一框架与第二框架之间、相邻第二框架之间均有间隙，以形成气道，通气孔与所述气道相连通。
所述第一框架包括底板、两个侧栏板及两个挡板，其中，两个侧栏板分别设置于底板的前后两侧，底板上设置有用于对纽扣式金属空气电池进行限位的第一电池卡槽，其中，两个纽扣式金属空气电池对应一个第一电池卡槽，各纽扣式金属空气电池卡接于对应第一电池卡槽内，且纽扣式金属空气电池上的通气孔正对所述侧栏板，负极集流片设置于两个侧栏板之间，底板与侧栏板的外侧面上均设置有若干第一扎带槽；
两个挡板分别设置于底板的左右两端，其挡板的端部预留有用于供负极集流片穿过的第一凹槽。
所述第二框架包括支撑板、两个侧板及两个端板，其中，两个侧板分别设置于支撑板的前后两侧，支撑板上下两表面上均设置有若干第二电池卡槽，相邻两个电池模组的纽扣式金属空气电池分别卡接于支撑板上表面的第二电池卡槽内及支撑板下表面上的第二电池卡槽内，侧板的外侧面上设置有若干第二扎带槽；
两个端板分别设置于支撑板的左右两端，且端板的端部设置有用于供负极集流片穿过的第二凹槽。
电池仓的侧壁板上设置有通风格栅，通风格栅正对所述气道，风扇安装与通风格栅所在侧壁板的内壁上。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的纽扣式金属空气燃料电池电堆包括若干电池模块，每个电池模块包括若干电池模组，每个电池模组由若干个纽扣式金属空气电池组成，通过调整纽扣式金属空气电池的数量和规格，以满足不同电压和功率的需求，电堆的输出功率较大。
进一步，相邻第一框架与第二框架之间、相邻第二框架之间均有间隙，以形成气道，整体结构简单紧凑，电堆及其附件放置在电池仓内，电堆通过电池仓门随时拆装更换，为电堆构造了一个稳定的运行环境。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为电池模块1的分解图；
图3为电池模块1的结构示意图；
图4为第一框架12的结构示意图；
图5为第二框架13的结构示意图。
其中，1为电池模块、2为风扇、3为控制单元、4为输出端口、5为开关、6为电池仓、7为电池仓门、8为通风格栅、11为电池模组、12为第一框架、13为第二框架、14为负极集流片、15为正极集流片、161为第一电池卡槽、162为第二电池卡槽、171为第一扎带槽、172为第二扎带槽、18为气道、1201为底板、1202为侧栏板、1203为挡板、1301为支撑板、1302为侧板、1303为端板。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对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一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。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前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
本发明所述的纽扣式金属空气燃料电池电堆包括电池模块1、所述电池模块1由若干电池模组11而成，所述电池模组11由若干纽扣式金属空气电池组成。
参考图1，本发明还包括风扇2、控制单元3、输出端口4、开关5及电池仓6，其中，电池仓6的侧面设置有电池仓门7，电池模块1、风扇2及控制单元3均设置于电池仓6内，输出端口4及开关5均设置于电池仓6的侧壁上，控制单元3与电池模块1、风扇2、输出端口4及开关5相连接。
参考图2及图3电池模块1还包括用于支撑电池模组11的两个第一框架12；当电池模组11为一个时，则电池模组11夹持于两个第一框架12之间；当电池模组11的数目大于等于2时，则各电池模组11依次分布，且相邻电池模组11之间设置有第二框架13，且各电池模组11及第二框架13均位于两个第一框架12之间。
所述电池模组11还包括负极集流片14，其中，同一电池模组11内的各纽扣式金属空气电池分为两排，其中，两排纽扣式金属空气电池分别位于负极集流片14的两侧，且各纽扣式金属空气电池的负极与负极集流片14相接触，各纽扣式金属空气电池的正极上均设置有通气孔，相邻第一框架12与第二框架13之间、相邻第二框架13之间均有间隙，以形成气道18，通气孔与所述气道18相连通。
参考图4，所述第一框架12包括底板1201、两个侧栏板1202及两个挡板1203，其中，两个侧栏板1202分别设置于底板1201的前后两侧，底板1201上设置有用于对纽扣式金属空气电池进行限位的第一电池卡槽161，其中，两个纽扣式金属空气电池对应一个第一电池卡槽161，各纽扣式金属空气电池卡接于对应第一电池卡槽161内，且纽扣式金属空气电池上的通气孔正对所述侧栏板1202，负极集流片14设置于两个侧栏板1202之间，底板1201与侧栏板1202的外侧面上均设置有若干第一扎带槽171；两个挡板1203分别设置于底板1201的左右两端，其挡板1203的端部预留有用于供负极集流片14穿过的第一凹槽。
参考图5，所述第二框架13包括支撑板1301、两个侧板1302及两个端板1303，其中，两个侧板1302分别设置于支撑板1301的前后两侧，支撑板1301上下两表面上均设置有若干第二电池卡槽162，相邻两个电池模组11的纽扣式金属空气电池分别卡接于支撑板1301上表面的第二电池卡槽162内及支撑板1301下表面上的第二电池卡槽162内，侧板1302的外侧面上设置有若干第二扎带槽172；两个端板1303分别设置于支撑板1301的左右两端，且端板1303的端部设置有用于供负极集流片14穿过的第二凹槽。
电池仓6的侧壁板上设置有通风格栅8，通风格栅8正对所述气道18，风扇2安装与通风格栅8所在侧壁板的内壁上。
本发明的具体工作过程为：
当本发明处于非工作状态时，电堆放置在密闭缺氧的容器内；
当本发明由非工作状态转换为工作状态时，电池仓门7打开，将电堆装进电池仓6内，关闭电池仓门7后打开开关5，风扇2在控制单元3的调控下启动运行，电池仓6内部开始与周围环境进行强制对流，空气沿气道18流经电池模块1，空气中的氧气经通过通气孔扩散到电池内，纽扣式金属空气电池电堆开始工作并通过输出端口4对外输出电能，输出电能的功率通过控制单元3调节；
当纽扣式金属空气电池电堆由工作状态转换为非工作状态时，断开开关5，切断对外输电电流，风扇2停止运行，若电堆将长期不工作，则打开电池仓门7，将电堆从电池仓6内取出，并存放在密闭缺氧的容器内，当电堆将在短期内重启，则在通风格栅8外壁面设置密封贴纸，使电池仓6内部与周围环境隔绝。
需要说明的是，图1中未展示出电池仓6和电池仓门7之间以及电池仓6内各部件的连接、紧固和密封装置，在实际使用中，本发明应被认为包括上述装置。
需要指出的是，图2及图3中仅展示了电池模组11、第一框架12和第二框架13的组合关系及相对位置，而未展示用于固定上述部件的紧固装置，在实际使用中，可采用扎带、夹板等装置对电池模块1进行固定，本发明应被认为包括上述装置。另外，电池模组11的排布方式不仅限于图3所示出的沿直线排布，实际上，电池模组11中的各纽扣式金属空气电池可沿折线排布，第一框架12、第二框架13、负极集流片14和正极集流片15可进行相应地调整，本发明应被认为包括上述实施方式。
需要指出的是，图4和图5中仅展示出一种镂空式的第一电池卡槽161及第二电池卡槽162，纽扣式金属空气电池的圆柱侧面卡在电池卡槽内，在实际使用中，电池卡槽也可设计成与纽扣式金属空气电池的圆柱侧面相匹配的凸台，本发明应被认为包括上述实施方式。

Claims (8)

1.一种纽扣式金属空气燃料电池电堆，其特征在于，包括电池模块(1)、所述电池模块(1)由若干电池模组(11)而成，所述电池模组(11)由若干纽扣式金属空气电池组成。
2.根据权利要求1所述的纽扣式金属空气电池电堆，其特征在于，还包括风扇(2)、控制单元(3)、输出端口(4)、开关(5)及电池仓(6)，其中，电池仓(6)的侧面设置有电池仓门(7)，电池模块(1)、风扇(2)及控制单元(3)均设置于电池仓(6)内，输出端口(4)及开关(5)均设置于电池仓(6)的侧壁上，控制单元(3)与电池模块(1)、风扇(2)、输出端口(4)及开关(5)相连接。
3.根据权利要求1所述的纽扣式金属空气电池电堆，其特征在于，电池模块(1)还包括用于支撑电池模组(11)的两个第一框架(12)；
当电池模组(11)为一个时，则电池模组(11)夹持于两个第一框架(12)之间；
当电池模组(11)的数目大于等于2时，则各电池模组(11)依次分布，且相邻电池模组(11)之间设置有第二框架(13)，且各电池模组(11)及第二框架(13)均位于两个第一框架(12)之间。
4.根据权利要求1所述的纽扣式金属空气燃料电池电堆，其特征在于，所述电池模组(11)还包括负极集流片(14)，其中，同一电池模组(11)内的各纽扣式金属空气电池分为两排，其中，两排纽扣式金属空气电池分别位于负极集流片(14)的两侧，且各纽扣式金属空气电池的负极与负极集流片(14)相接触，各纽扣式金属空气电池的正极上均设置有通气孔。
5.根据权利要求3所述的纽扣式金属空气燃料电池电堆，其特征在于，相邻第一框架(12)与第二框架(13)之间、相邻第二框架(13)之间均有间隙，以形成气道(18)，通气孔与所述气道(18)相连通。
6.根据权利要求4所述的纽扣式金属空气燃料电池电堆，其特征在于，所述第一框架(12)包括底板(1201)、两个侧栏板(1202)及两个挡板(1203)，其中，两个侧栏板(1202)分别设置于底板(1201)的前后两侧，底板(1201)上设置有用于对纽扣式金属空气电池进行限位的第一电池卡槽(161)，其中，两个纽扣式金属空气电池对应一个第一电池卡槽(161)，各纽扣式金属空气电池卡接于对应第一电池卡槽(161)内，且纽扣式金属空气电池上的通气孔正对所述侧栏板(1202)，负极集流片(14)设置于两个侧栏板(1202)之间，底板(1201)与侧栏板(1202)的外侧面上均设置有若干第一扎带槽(171)；
两个挡板(1203)分别设置于底板(1201)的左右两端，挡板(1203)的端部预留有用于供负极集流片(14)穿过的第一凹槽。
7.根据权利要求3所述的纽扣式金属空气电池电堆，其特征在于，所述第二框架(13)包括支撑板(1301)、两个侧板(1302)及两个端板(1303)，其中，两个侧板(1302)分别设置于支撑板(1301)的前后两侧，支撑板(1301)上下两表面上均设置有若干第二电池卡槽(162)，相邻两个电池模组(11)的纽扣式金属空气电池分别卡接于支撑板(1301)上表面的第二电池卡槽(162)内及支撑板(1301)下表面上的第二电池卡槽(162)内，侧板(1302)的外侧面上设置有若干第二扎带槽(172)；
两个端板(1303)分别设置于支撑板(1301)的左右两端，且端板(1303)的端部设置有用于供负极集流片(14)穿过的第二凹槽。
8.根据权利要求2所述的纽扣式金属空气电池电堆，其特征在于，电池仓(6)的侧壁板上设置有通风格栅(8)，通风格栅(8)正对所述气道(18)，风扇(2)安装与通风格栅(8)所在侧壁板的内壁上。
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