CN114335652A - 一种可替换式电池电堆模拟装置 - Google Patents
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Abstract
一种可替换式电池电堆模拟装置，包括：模拟电堆和可替换电堆，其中，所述模拟电堆和所述可替换电堆对应可拆卸连接，且对应电解液连通。本申请既能够准确模拟真实完整电堆的流量与压力特性，同时能够有效模拟真实完整电堆内部的流体分配特性，可适配部分真实电堆配合辅助系统进行电性能验证，在有效控制试验成本的情况下，既验证了电性能又验证了辅助系统与完整电堆之间的匹配性，避免了采用真实完整电堆进行性能验证的高昂成本和由于试验不确定性带来的较大风险，是铝氧化银电池研制过程中的一种有效手段。
Description
技术领域
本发明属于电池测试技术领域，具体涉及一种可替换式电池电堆模拟装置。
背景技术
铝氧化银电池(Aluminum Silver Oxide Battery)主要由电池本体(即电堆)与辅助系统组成，电堆是电能存储和输出的主体，辅助系统提供电堆工作时所需的电解液并排出反应产生的废气和废热。
在铝氧化银电池研制过程中，需要对辅助系统进行调试。真实电堆造价高，生产周期长，不适用于辅助系统调试。在实际研制生产过程中，模拟电堆成为辅助系统调试时的首选。常见的模拟电堆通过调节进出液口过流面积和腔体体积来模拟电堆的流量与压力特性，但因其进出液口面积及内部腔体形貌不同于实际电堆，与部分真实电堆(如四分之一电堆、半组合电堆等)连接后，整体流体分配特性与真实电堆有较大差别，不能适配部分真实电堆模拟完整电堆用于电池的电性能验证。此外，有些模拟电堆采用与真实电堆一样的构造，仅将正负极材料替换为在电解液中稳定存在不发生化学反应的材料，此种模拟电堆内部流体分配特性与完整电堆完全一致，能够用于辅助系统调试，但同样无法适配部分真实电堆进行电性能验证。
因此，需要提供一种既能用于辅助系统调试，又能适配部分真实电堆配合辅助系统进行电性能验证的铝氧化银电池电堆模拟装置。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种可替换式电池电堆模拟装置，包括：模拟电堆和可替换电堆，其中，所述模拟电堆和所述可替换电堆对应可拆卸连接，且对应电解液连通。
优选地，所述模拟电堆包括：模拟负端板、模拟双电极、高强度填充泡沫、模拟正端板、模拟电堆拉杆和环氧套筒，其中，所述模拟双电极堆叠形成电堆主体和电液通道，所述模拟双电极设置于所述环氧套筒内部，所述环氧套筒内部形成过舱管组，所述高强度填充泡沫填充所述模拟双电极、所述过舱管组和所述环氧套筒之间的空腔，所述模拟负端板设置于所述模拟双电极的底端，所述模拟正端板设置于所述模拟双电极的顶端，所述模拟电堆拉杆依次贯穿所述模拟正端板、所述模拟双电极和所述模拟负端板。
优选地，所述高强度填充泡沫和所述环氧套筒之间灌封环氧胶。
优选地，所述模拟正端板上对应所述模拟电堆拉杆处设置有第一沉头孔，所述模拟电堆拉杆对应插置于所述第一沉头孔中。
优选地，所述可替换电堆包括：可替换电堆负端板和可替换电堆正端板，其中，所述可替换电堆负端板与所述可替换电堆正端板相对设置，且所述可替换电堆正端板位于所述可替换电堆的顶端，所述可替换电堆负端板位于所述可替换电堆的底端。
优选地，还包括：连接拉杆，所述连接拉杆贯穿所述可替换电堆负端板和所述可替换电堆正端板，所述模拟电堆上设置有连接孔，所述连接拉杆对应插置于所述连接孔中。
优选地，所述模拟电堆的模拟正端板上对应所述连接孔处设置有第二沉头孔，所述连接拉杆对应插置于所述第二沉头孔中。
优选地，还包括：密封圈、连接件和真空胶皮，所述模拟电堆的模拟正端板上设置有第三沉头孔，所述可替换电堆的可替换电堆负端板上设置有第四沉头孔，所述连接件的两端对应插置于所述第三沉头孔和所述第四沉头孔中，所述密封圈套设于所述连接件的两端外壁上，所述真空胶皮设置于所述连接件的两端。
优选地，所述模拟正端板上设置有模拟电堆出液口、模拟电堆进液口和螺纹镶件。
优选地，所述可替换电堆正端板上设置有螺纹镶件、可替换电堆正极柱和可替换电堆负极柱。
本申请提供的一种可替换式电池电堆模拟装置具有如下优点：
(1)可替换电堆既可采用模拟电堆，也可采用真实电堆，通过可替换电堆的设计增加了模拟电堆的用途和功能；
(2)密封圈保证了电解液在模拟电堆与可替换电堆之间的连通，并通过连接件的开孔设计及真空真空胶皮密封实现了完整电堆之间的分模块供液；
(3)可替换电堆与模拟电堆构成的完整电堆既能够准确模拟真实完整电堆的流量与压力特性，同时能够有效模拟真实完整电堆内部的流体分配特性，可适配部分真实电堆配合辅助系统进行电性能验证，在有效控制试验成本的情况下，既验证了电性能又验证了辅助系统与完整电堆之间的匹配性，避免了采用真实完整电堆进行性能验证的高昂成本和由于试验不确定性带来的较大风险，是铝氧化银电池研制过程中的一种有效手段；
(4)可替换电堆可根据需要需要采用不同数目的双电极进行制作，因而拓宽了该电堆模拟装置的使用范围，增加了使用时的灵活性，该特点在可替换电堆为部分真实电堆的情况下作用尤为明显。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种可替换式电池电堆模拟装置的结构示意图；
图2是本发明提供的一种可替换式电池电堆模拟装置中模拟电堆正端板的结构示意图；
图3是本发明提供的一种可替换式电池电堆模拟装置中连接件的主视示意图；
图4是本发明提供的一种可替换式电池电堆模拟装置中连接件的俯视示意图；
图5是本发明提供的一种可替换式电池电堆模拟装置中可替换电堆的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1-5，在本申请实施例中，本发明提供了本发明提供了一种可替换式电池电堆模拟装置，包括：模拟电堆1和可替换电堆2，其中，所述模拟电堆1和所述可替换电堆2对应可拆卸连接，且对应电解液连通。
当使用此可替换式电池电堆模拟装置时，可替换电堆可根据测试目的进行适应性调整：当可替换电堆为模拟电堆时，该装置可用于电池辅助系统的调试，提供准确的电堆流量与压力压降特性；当可替换电堆为真实电堆时，该装置可用于铝氧化银电池电性能测试。
如图1-5，在本申请实施例中，所述模拟电堆1包括：模拟负端板3、模拟双电极4、高强度填充泡沫6、模拟正端板7、模拟电堆拉杆8和环氧套筒13，其中，所述模拟双电极4堆叠形成电堆主体和电液通道，所述模拟双电极4设置于所述环氧套筒13内部，所述环氧套筒13内部形成过舱管组5，所述高强度填充泡沫6填充所述模拟双电极4、所述过舱管组5和所述环氧套筒13之间的空腔所述模拟负端板3设置于所述模拟双电极的底端，所述模拟正端板7设置于所述模拟双电极的顶端，所述模拟电堆拉杆8依次贯穿所述模拟正端板7、所述模拟双电极和所述模拟负端板3。
在本申请实施例中，模拟电堆1主体由模拟负端板3、模拟双电极4、模拟正端板7、过舱管组5、高强度填充泡沫6和环氧套筒13构成，并由模拟电堆拉杆8通过上、下两端的螺纹紧固连接为整体。若干模拟双电极4堆叠后形成模拟双电极，并与模拟负端板3、模拟正端板7共同构成模拟电堆内部的液体通道，用于模拟真实电堆内了流体分配情况。
如图1-5，在本申请实施例中，所述高强度填充泡沫6和所述环氧套筒13之间灌封环氧胶。
在本申请实施例中，环氧胶用于增强高强度填充泡沫6和环氧套筒13之间的牢固性，并密封二者之间的间隙。
在本申请实施例中，模拟双电极4由进液分液盘、出液分液盘和模拟正负极板构成，其中模拟正极板为不锈钢板，模拟负极板为环氧板，模拟负极板上涂布有阵列排布的隔膜柱。
如图1-5，在本申请实施例中，所述模拟正端板7上对应所述模拟电堆拉杆8处设置有第一沉头孔15，所述模拟电堆拉杆8对应插置于所述第一沉头孔15中。
在本申请实施例中，模拟正端板7中在模拟电堆拉杆8对应位置设置第一沉头孔15，使得模拟电堆拉杆8上方的紧固螺母完全嵌入到模拟正端板7内。
如图1-5，在本申请实施例中，所述可替换电堆2包括：可替换电堆负端板10和可替换电堆正端板20，其中，所述可替换电堆负端板10与所述可替换电堆正端板20相对设置，且所述可替换电堆正端板20位于所述可替换电堆2的顶端，所述可替换电堆负端板10位于所述可替换电堆2的底端。
如图1-5，在本申请实施例中，本发明提供的一种可替换式电池电堆模拟装置还包括：连接拉杆9，所述连接拉杆9贯穿所述可替换电堆负端板10和所述可替换电堆正端板20，所述模拟电堆1上设置有连接孔，所述连接拉杆9对应插置于所述连接孔中。
在本申请实施例中，可替换电堆2通过连接拉杆9与模拟电堆1连接为一整体，共同构成完成电堆。
如图1-5，在本申请实施例中，所述模拟电堆1的模拟正端板7上对应所述连接孔处设置有第二沉头孔16，所述连接拉杆9对应插置于所述第二沉头孔16中。
在本申请实施例中，模拟电堆1上通过预埋的薄壁不锈钢管为可替换电堆2上的连接拉杆9提供了连接孔，并通过模拟正端板7上的第二沉头孔16使得连接拉杆9下方的紧固螺母能够完全嵌入到模拟正端板7内。
在本申请实施例中，第一沉头孔15和第二沉头孔16能够确保模拟正端板7与可替换电堆负端板10之间能够紧密贴合到一起，为模拟电堆1和可替换电堆2之间电解液的连通与密封提供了保证。
如图1-5，在本申请实施例中，本发明提供的一种可替换式电池电堆模拟装置还包括：密封圈11、连接件12和真空胶皮19，所述模拟电堆1的模拟正端板7上设置有第三沉头孔，所述可替换电堆2的可替换电堆负端板10上设置有第四沉头孔，所述连接件12的两端对应插置于所述第三沉头孔和所述第四沉头孔中，所述密封圈11套设于所述连接件12的两端外壁上，所述真空胶皮19设置于所述连接件12的两端。
在本申请实施例中，模拟电堆1的模拟正端板7上设置有第三沉头孔，可替换电堆2的可替换电堆负端板10上设置有第四沉头孔，连接件12能够完全嵌入到模拟正端板7与可替换电堆负端板10的沉头孔内，实现可替换电堆2与模拟电堆1之间电解液的连通，并通过连接件12上下的两道密封圈11分别实现电解液的密封。连接件12上下表面粘贴有真空胶皮19并按照模拟电堆内各供液模块过流截面形状加工有开孔结构，从而实现模拟电堆内各模块电解液的有效隔离。
如图1-5，在本申请实施例中，所述模拟正端板7上设置有模拟电堆出液口14、模拟电堆进液口17和螺纹镶件18。
在本申请实施例中，模拟正端板7上的模拟电堆进液口17和模拟电堆出液口14为沉头结构，模拟正端板7上的螺纹镶件18可实现与铝氧化银电池辅助系统的连接。
如图1-5，在本申请实施例中，所述可替换电堆正端板20上设置有螺纹镶件18、可替换电堆正极柱21和可替换电堆负极柱22。
在本申请实施例中，可替换电堆正端板20上的螺纹镶件18可实现与铝氧化银电池辅助系统的连接。可替换电堆2上除与模拟电堆1相同的结构部分外尚安装有可替换电堆正极柱21和可替换电堆负极柱22，以验证模拟电堆1与可替换电堆2构成的完整电堆同辅助系统结构尺寸间的匹配性。
在实际使用过程中，该可替换式电池电堆模拟装置可按3种方式进行使用。
使用方式1：可替换电堆2为仍为模拟电堆，可替换电堆2与模拟电堆1共同构成完整模拟电堆，其高度与实际完整电堆一致，可提供与实际完整电堆一致的流量与压力特性以及电堆内部的流体分配特性，可用于铝氧化银电池辅助系统调试。
使用方式2：可替换电堆1为真实电堆，可替换电堆2与模拟电堆1共同构成与实际完整电堆高度一致的组合电堆，在提供与实际完整电堆一致的流量与压力特性以及电堆内部的流体分配特性的前提下，可用于部分真实电堆的电性能测试，同时能够检验完整电堆内部的流体分配特性是否能够满足电堆内双电极正常工作需求。
使用方式3：不使用可替换电堆2，仅使用模拟电堆1，通过在模拟负端板3下方增加垫块的方式调整其高度与真实完整电堆相同，在连接拉杆沉头孔16位置按照实际完整电堆尺寸加装连接拉杆9以实现模拟电堆1与辅助系统之间的连接紧固，并通过模拟正端板7上预留的螺纹镶件18实现模拟电堆1与辅助系统电解液通道的连通与密封。从而可仅使用模拟电堆1检验电池辅助系统在低流量条件下工作性能。
本申请提供的一种可替换式电池电堆模拟装置具有如下优点：
(1)可替换电堆既可采用模拟电堆，也可采用真实电堆，通过可替换电堆的设计增加了模拟电堆的用途和功能；
(2)密封圈保证了电解液在模拟电堆与可替换电堆之间的连通，并通过连接件的开孔设计及真空真空胶皮密封实现了完整电堆之间的分模块供液；
(3)可替换电堆与模拟电堆构成的完整电堆既能够准确模拟真实完整电堆的流量与压力特性，同时能够有效模拟真实完整电堆内部的流体分配特性，可适配部分真实电堆配合辅助系统进行电性能验证，在有效控制试验成本的情况下，既验证了电性能又验证了辅助系统与完整电堆之间的匹配性，避免了采用真实完整电堆进行性能验证的高昂成本和由于试验不确定性带来的较大风险，是铝氧化银电池研制过程中的一种有效手段；
(4)可替换电堆可根据需要需要采用不同数目的双电极进行制作，因而拓宽了该电堆模拟装置的使用范围，增加了使用时的灵活性，该特点在可替换电堆为部分真实电堆的情况下作用尤为明显。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种可替换式电池电堆模拟装置，其特征在于，包括：模拟电堆和可替换电堆，其中，所述模拟电堆和所述可替换电堆对应可拆卸连接，且对应电解液连通。
2.根据权利要求1所述的可替换式电池电堆模拟装置，其特征在于，所述模拟电堆包括：模拟负端板、模拟双电极、高强度填充泡沫、模拟正端板、模拟电堆拉杆和环氧套筒，其中，所述模拟双电极堆叠形成电堆主体和电液通道，所述模拟双电极设置于所述环氧套筒内部，所述环氧套筒内部形成过舱管组，所述高强度填充泡沫填充所述模拟双电极、所述过舱管组和所述环氧套筒之间的空腔，所述模拟负端板设置于所述模拟双电极的底端，所述模拟正端板设置于所述模拟双电极的顶端，所述模拟电堆拉杆依次贯穿所述模拟正端板、所述模拟双电极和所述模拟负端板。
3.根据权利要求2所述的可替换式电池电堆模拟装置，其特征在于，所述高强度填充泡沫和所述环氧套筒之间灌封环氧胶。
4.根据权利要求2所述的可替换式电池电堆模拟装置，其特征在于，所述模拟正端板上对应所述模拟电堆拉杆处设置有第一沉头孔，所述模拟电堆拉杆对应插置于所述第一沉头孔中。
5.根据权利要求1所述的可替换式电池电堆模拟装置，其特征在于，所述可替换电堆包括：可替换电堆负端板和可替换电堆正端板，其中，所述可替换电堆负端板与所述可替换电堆正端板相对设置，且所述可替换电堆正端板位于所述可替换电堆的顶端，所述可替换电堆负端板位于所述可替换电堆的底端。
6.根据权利要求5所述的可替换式电池电堆模拟装置，其特征在于，还包括：连接拉杆，所述连接拉杆贯穿所述可替换电堆负端板和所述可替换电堆正端板，所述模拟电堆上设置有连接孔，所述连接拉杆对应插置于所述连接孔中。
7.根据权利要求6所述的可替换式电池电堆模拟装置，其特征在于，所述模拟电堆的模拟正端板上对应所述连接孔处设置有第二沉头孔，所述连接拉杆对应插置于所述第二沉头孔中。
8.根据权利要求1所述的可替换式电池电堆模拟装置，其特征在于，还包括：密封圈、连接件和真空胶皮，所述模拟电堆的模拟正端板上设置有第三沉头孔，所述可替换电堆的可替换电堆负端板上设置有第四沉头孔，所述连接件的两端对应插置于所述第三沉头孔和所述第四沉头孔中，所述密封圈套设于所述连接件的两端外壁上，所述真空胶皮设置于所述连接件的两端。
9.根据权利要求2所述的可替换式电池电堆模拟装置，其特征在于，所述模拟正端板上设置有模拟电堆出液口、模拟电堆进液口和螺纹镶件。
10.根据权利要求5所述的可替换式电池电堆模拟装置，其特征在于，所述可替换电堆正端板上设置有螺纹镶件、可替换电堆正极柱和可替换电堆负极柱。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |