CN1199936A - 铝空气电池 - Google Patents

Abstract

一种铝空气电池,特别是可作为动力源的铝空气电池,除使用箱形的金属网(11)、在网内加铝粒(17)并在铝粒料层的上部用压料板(14)将铝粒压紧外,还可在网的内部加上封闭挡板(15),故能有效地解决现有铝空气电池铝板更换的不便,使电池能不间断地输出能充分满足动力源、特别是机动设备动力源所需的电能,同时使电池的配套装置在技术上易于实现机械化和自动化。

Description

铝空气电池

本发明涉及一种电池，一种铝空气电池，特别是可作为机动设备动力源的铝空气电池。

有“绿色电池”之称的铝空气电池除了不污染环境外，更具有电池比能量高、体积小、更安全、寿命长的优点，因而已由充作家用电器的电源向替代机动设备动力源的方向发展，但其技术上的不足之处是现有结构的铝空气电池在加料时，不但作为电池负极的铝板，更换十分不便，而且在更换铝板和加入NaCl水溶液、排出Al(OH)₃时，电池难以连续地保持电能输出。

本发明的目的是提供一种铝空气电池，特别是可作为机动设备动力源的铝空气电池，该电池加料时，不需更换铝板，而且该电池在机动设备工作时能不间断地输出其所需的电能。

本发明的又一目的是使本电池配套装置的传动及其调控，在技术上易于实现机械化和程控化。

本发明的目的通过以下技术措施实现：

一种铝空气电池，特别是可作为动力源的铝空气电池，包括壳体(1)，壳体盖板(2)，位于壳体侧面的空气电极(4)，壳体(1)一端有一用铜板导体(5)与作为电池正极的空气电极(4)相连的接线柱(5)，壳体内装有NaCl水溶液(8)，其特征是：一敞口箱形的金属网(11)通过壳体(1)内壁的凸块(12)定位，并为壳体(1)另一端的作为负极的接线柱(6a)固定在壳体(1)中，金属网(11)的下部盛有铝粒(17)，紧挨铝粒料层的上部有一压料板(14)，压料板上的升降杆(7)套有一可伸缩的密封套(13)，升降杆(7)杆体穿过壳体盖板(2)，压料板还有一可开合的小门(20)，壳体盖板上有一贯通式的加料口(21)，加料口的上方覆盖一加料口盖板(3)，壳体下部接一圆形的出料口(19)，出料口处安置一球阀(18)。

铝粒(17)的尺寸可以是1-5毫米。

敞口箱形的金属网(11)可以作成是由带孔的金属板组成的敞口箱，在箱的内部还可加上封闭挡板(15)(见图3)，金属网或金属板敞口箱的底部还可以再加筋板(22)、隔板(23)，隔板的形状还可以变化，其截面可作成人字形(见图7的件23)。

壳体盖板下还可固定至少一根穿过压料板的压料板导杆(24)(见图3)，壳体盖板上的加料口(21)可以作成与壳体盖板分离的单体(见图10)。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、由于克服了技术偏见将铝板改变为铝粒，因而避免了更换铝板的不便，由于铝粒可与NaCl水溶液一起，随时向仍存有铝粒的金属网(11)中补充，供料的连续且又不受铝板尺寸的限制，因而电池能不间断地输出所需的电能。

2、铝粒料层呈团粒结构，比表面积大，既有利于完全参与电化学反应，能提供较大的电流，又因没有反应后被更换下来的废弃铝板，材料的利用率也高。

3、本电池的电化学反应产物〔Al(OH)₃〕与顺便带出的NaCl水溶液可一起排出和处理，现在铝粒又可与NaCl水溶液一起传送与添加，因而本电池的配套装置(如原材料的输送、电池的加料、Al(OH)₃与顺便带出的NaCl水溶液的排放、收集及处理等)的传动及其调控，在技术上易于实现机械化和程控化，能使铝空气电池进一步完善。

铝粒的尺寸按本说明书的要求进行控制，使得不致因尺寸过小，铝粒参与电化学反应的时间短并因而易渗漏出网外，尺寸过大则影响铝粒与铝粒间的接触面积，进而影响电化学反应速度。

敞口箱形的金属网作成带孔的金属板，可增大箱体(11)的强度。在箱的内部加上封闭档板可形成一至两个只能存有NaCl水溶液的单独空间(16)，以便于安放传感器，监控NaCl水溶液的高度与水平度，有利于实现程控化。敞口箱的底部加筋板(22)为的是加固箱体，防止变形，加与金属网体相同材料的隔板(23)为的是增强金属网的集流作用。隔板(23)的截面作成带网孔的人字形(见图7)，除有利于Al(OH)₃的排除外，还有利于对铝粒的压紧，从而增大集流作用，可使电池的电流输出增大。

壳体盖板下固定至少一根压料板导杆(24)，可有效地防止压料板在上下移动时，因扭转、偏斜而造成的卡板现象，壳体盖板的加料口(21)作成单体，可简化壳体盖板的结构，有利于更换和安装。

附图的图面说明如下：

图1为本电池的主视图；

图2为本电池的俯视图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为图3的B-B剖视图(可伸缩的密封套(13)未画出)；

图5为图3的C-C剖视图；

图6为图3的P向局部视图；

图7为本电池的左视图；

图8为压料板的主视图；

图9为压料板的俯视图；

图10为壳体盖板的加料口作成单体的剖视图。

以下结合附图并通过实施例来进一步描述本发明：

铝空气电池的壳体尺寸：长L₁×宽B₁×高H₁＝250×40×220(单位：毫米。下同)，壳体厚度δ₁＝10(见图3)，δ₂＝4(见图4)，金属网的尺寸：长L₂×宽B₂×高H₂＝200×26×160，网厚为1毫米。空气电极的催化层尺寸：长L₃×高H₃＝180×150(见图1)，厚度为1毫米。加料口的上口尺寸：长L₄×宽B₄＝40×40，下口尺寸：长L₅×宽B₅＝40×15。出料口处球阀的出口直径D＝15。铝粒尺寸为1-3。

I、往空电池中加料：

1/、关闭好球阀(18)。

2/、升降杆(7)带动压料板(14)上升。当压料板的小门(20)被进料口下的挡块(25)顶开时，升降杆停止上升。

3/、打开加料口盖板(3)，加入原材料〔为铝粒与NaCl水溶液，其中NaCl水溶液的NaCl含量为12-37％(重量计)〕：铝粒量为400克，NaCl水溶液量为800毫升。升降杆(7)外套一可伸缩的密封套(13)为的是使升降杆与铝粒、NaCl水溶液隔离开，便于杆体的上下移动又防止NaCl水溶液溢出壳体盖板。

4/、原材料通过压料板上打开的小门(20)进入网眼尺寸小于铝粒的金属网(11)，铝粒沉入网的下部，而NaCl水溶液进至金属网内，并通过金属网的网眼充斥至电池壳体的内部空间，由于网所用金属的化学性质不及铝活泼，故金属网不参与电化学反应，因而不易遭腐蚀。

5/、原材料加完后，升降杆带动压料板下降，直至将金属网内的铝粒料层压紧，而使铝粒与铝粒、铝粒与金属网(11)及隔板(23)之间形成电流通路。压料板的小门(20)也因压料板上扭转弹簧(26)的复原和挡板(27)的阻隔早在压料板下降的过程中已重新关闭。

当铝空气电池在加完料而正常工作时，在电池壳体的内部，上层(包括金属网外的壳体空间)(8)为NaCl水溶液，中层(9)为铝粒及Nacl水溶液，下层(10)为Al(OH)₃及NaCl水溶液。

II、电池工作后，每次原材料的补充：

当金属网内的铝粒量降至约为30 克时，即需补充。

1/、升降杆带动原来一直紧压铝粒料层的压料板上升并打开压料板上的小门。

2/、打开加料口盖板，将铝粒量100克，NaCl含量为8-15％(重量计)的NaCl水溶液300毫升，通过加料口加至金属网中。

3/、在加料过程经一段时间之后，在加料的同时打开球阀排出Al(OH)₃及顺便带出的NaCl水溶液，然后关闭好球阀。

4/、原材料加完后，升降杆带动压料板下降，压紧金属网内的铝粒料层，同时压料板上的小门回复至原位，至此，电池的补充加料完成。

按上述要求加料与补充加料，本单个电池的最大电池容量为600Ah(安时)，最小电池容量为450Ah。若采用40个本电池串联而成的电池组，由于每个电池的输出电流为400A(安)，电压为1.25V(伏)，故电池组输出的功率为：40×1.25×400＝2万瓦，可满足动力源特别是机动设备所需的功率要求。

Claims (10)

1、一种铝空气电池，特别是可作为动力源的铝空气电池，包括壳体，壳体盖板，位于壳体侧面的空气电极，壳体一端有一用铜板导体与作为电池正极的空气电极相连的接线柱，壳体内装有NaCl水溶液，其特征是：一敞口箱形的金属网通过壳体内壁的凸块定位，并为壳体另一端的作为负极的接线柱固定在壳体中，金属网的下部盛有铝粒，紧挨铝粒料层的上部有一压料板，压料板上的升降杆套有一可伸缩的密封套，升降杆杆体穿过壳体盖板，压料板还有一可开合的小门，壳体盖板上有一贯通式的加料口，加料口的上方覆盖一加料口盖板，壳体下部接一圆形的出料口，出料口处安置一球阀。

2、根据权利要求1所述的铝空气电池，其特征是：该电池的铝粒的尺寸为1-5毫米。

3、根据权利要求1或2所述的铝空气电池，其特征是：该电池的敞口箱形的金属网作成由带孔的金属板组成的敞口箱。

4、根据权利要求1或2所述的铝空气电池，其特征是：该电池的敞口箱形的金属网内加封闭挡板。

5、根据权利要求3所述的铝空气电池，其特征是：该电池的由带孔的金属板组成的敞口箱内加封闭挡板。

6、根据权利要求1、2或4任一权利要求所述的铝空气电池，其特征是：该电池的金属网的底部加筋板和隔板。

7、根据权利要求3或5任一权利要求所述的铝空气电池，其特征是：该电池的由带孔的金属板组成的敞口箱的底部加筋板和隔板。

8、根据权利要求6或7任一权利要求所述的铝空气电池，其特征是：该电池的隔板截面作成人字形。

9、根据权利要求1至8任一权利要求所述的铝空气电池，其特征是：该电池的壳体盖板下固定至少一根压料板导杆。

10、根据权利要求1至9任一权利要求所述的铝空气电池，其特征是：该电池的壳体盖板的加料口作成与壳体盖板分离的单体。

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