CN204538146U - 金属空气电池组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种金属空气电池组，其包括至少两个依次套设且间隔设置圆筒形单体电池(1)以及用于安装所述至少两个圆筒形单体电池(1)的安装支架(3)，所述两个相邻间隔设置的圆筒形单体电池(1)之间形成空气腔，任一个所述圆筒形单体电池(1)包括自内向外依次排布的阴极(11)、阳极(13)及阴极(11)，所述阳极(13)与每一阴极(11)之间形成一电解液槽(12)。本实用新型的金属空气电池组的金属空气电池体积紧凑、容易加工，有利于增加阴极的利用面积，便于大功率集成；且本实用新型金属空气电池组的单体电池与空气腔连续往复排列形成金属空气电池组，可根据电池组直径大小，设计其中单体电池的个数。
Description
技术领域
本发明涉及金属空气电池技术领域，尤其涉及一种金属空气电池组。
背景技术
近几年来，金属空气电池被科技界和产业界所广泛关注。其中，镁空气电池、铝空气电池与锂空气电池)的理论能量密度远远高于铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池，并且接近能量密度最高的氢氧燃料电池和汽油。因此，金属空气电池被认为是汽车动力电源的最佳候选之一。
金属空气电池作为小型、低功率应急电源的技术已经相对成熟。金属空气电池由于其阴极电化学反应速度较慢，电化学极化严重，将其作为高功率的动力型电源尚需进一步的研发。为了解决阴极动力学慢这一问题，目前金属空气电池的研究焦点是阴极催化剂的研制和合理的电池结构设计。
然而，现有技术中的金属空气电池大多涉及方形或相似形状的金属空气电池结构。方形或近方形结构的主要问题为：1)体积较大；2)加工相对较为困难；3)用于支撑阴极的附件的体积和重量较大。另外，现有技术中的金属空气电池仅涉及了圆筒形单体金属空气电池的设计，并未考虑如何利用现有结构进行大规模、大功率的集成。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种金属空气电池，以使得金属空气电池体积紧凑、容易加工，有利于增加阴极的利用面积，便于大功率集成。
本发明提供一种金属空气电池组，其包括至少两个依次套设且间隔设置圆筒形单体电池(1)以及用于安装所述至少两个圆筒形单体电池(1)的安装支架(3)，所述两个相邻间隔设置的圆筒形单体电池(1)之间形成空气腔，任一个所述圆筒形单体电池(1)包括自内向外依次排布的阴极(11)、阳极(13)及阴极(11)，所述阳极(13)与每一阴极(11)之间形成一电解液槽(12)。
所述安装支架(3)包括底板(31)、直径依次变大的多个第一环形限位片(33)及直径依次变大的多个第二环形限位片(35)，所述多个第一环形限位片(33)设置在所述底板(31)上且同心设置，所述多个第二环形限位片(35)位于所述多个第一环形限位片(33)的正上方且与所述多个第一环形限位片(33)一一对应，相邻的两个第一环形限位片(33)之间形成第一安装槽(34)，相邻的两个第二环形限位片(35)之间形成第二安装槽(36)，每个第一安装槽(34)与对应的第二安装槽(36)作为一组安装槽组，相邻的安装槽组间隔设置，每一圆筒形单体电池(1)对应一组安装槽组，其两个阴极(11)分别安装同一安装槽组中的两个第一环形限位片(33)中。
所述至少两个圆筒形单体电池(1)的相邻两个所述圆筒形单体电池(1)相套设，分别安装在相邻的两组安装槽组中，并且在相邻两个圆筒形单体电池(1)中的一个所述圆筒形单体电池(1)的内部的阴极(11)与另一个所述圆筒形单体电池(1)的外部的阴极(11)形成有空气腔(2)。
所述安装支架(3)还包括多个连接杆(37)，所述每一第一环形限位片(33)与对应的第二环形限位片(35)通过两个所述连接杆(37)连接。
所述多个连接杆(37)在所述底板(31)上的投影位于同一条直线上。
所述阴极(11)包括催化剂层(111)、透气疏水层(113)和集流层(115)，所述催化剂层(111)、所述透气疏水层(113)和所述集流层(115)依次排布且叠合成一体。
所述电解液槽(12)内容置有电解液。
所述电解液为中性盐溶液或碱性溶液。
所述阳极(13)的材料为活泼金属。
本发明的有益效果是：
(1)本发明金属空气电池组的单体电池之间设有空气腔，以保证空气充分提供至金属空气电池阴极侧发生电化学反应。
(2)本发明金属空气电池组的单体电池与空气腔连续往复排列形成金属空气电池组，可根据电池组直径大小，设计其中单体电池的个数。
(3)本发明金属空气电池组通过设置安装支架，可将阴极固定在该安装支架上，然后插入镁筒/镁棒，最后将电解液槽内灌入电解液，该电池组即可工作。
(4)本发明金属空气电池组的单体电池的阴极与安装支架的底板之间实现密封，保证电解液不外漏至空气腔。
(5)本发明金属空气电池组的各单体电池之间通过外电路进行串并联，进而实现目标功率或能量。
(6)本发明金属空气电池组的金属空气电池组的顶部为敞开体系，保证空气的进入和阳极析出气体的排出。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的金属空气电池组的立体结构示意图。
图2是沿着图1中II-II线的剖视结构示意图。
图3是本发明的金属空气电池组的阴极的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
请参照图1-图3，本发明实施例提供了一种金属空气电池组包括至少两个圆筒形单体电池1及用于安装所述至少两个圆筒形单体电池的安装支架3，所述圆筒形单体电池1包括自内向外依次排布的阴极11、阳极13及阴极11。所述阳极13与每一阴极11之间形成一电解液槽12。
所述安装支架(3)包括底板(31)、直径依次变大的多个第一环形限位片(33)及直径依次变大的多个第二环形限位片(35)。所述多个第一环形限位片(33)设置在所述底板(31)上且同心设置，所述多个第二环形限位片(35)位于所述多个第一环形限位片(33)的正上方且与所述多个第一环形限位片(33)一一对应。相邻的两个第一环形限位片(33)之间形成第一安装槽(34)，相邻的两个第二环形限位片(35)之间形成第二安装槽(36)，每个第一安装槽(34)与对应的第二安装槽(36)作为一组安装槽组。相邻的安装槽组间隔设置。每一圆筒形单体电池(1)对应一组安装槽组，其两个阴极(11)分别安装同一安装槽组中的两个第一环形限位片(33)中。
所述至少两个圆筒形单体电池(1)的相邻两个所述圆筒形单体电池(1)相套设，分别安装在相邻的两组安装槽组中，并且在相邻两个圆筒形单体电池(1)中的一个所述圆筒形单体电池(1)的内部的阴极(11)与另一个所述圆筒形单体电池(1)的外部的阴极(11)形成有空气腔(2)。其中，在同一圆筒形单体电池(1)中，所述阴极(11)的两端分别安装在对应安装槽组中的第一安装槽(34)与第二安装槽(36)内，所述阳极(13)插设在的第一安装槽(34)与第二安装槽(36)之间，同时所述阴极11的底部与所述安装支架3的底板31紧密贴合。
在本实施例中，所述至少两个圆筒形单体电池1的数量大于或等于两个，相邻两个所述圆筒形单体电池1相套设。在本实施例中，所述金属空气电池组包括两个圆筒形单体电池1。可以想到的是，本实施例仅是为了说明本发明的结构及其工作原理而在图中示出两个圆筒形单体电池。根据实施需要可以设置三个，四个或者更多个圆筒形单体电池1。所述两个圆筒形单体电池1中的一个所述圆筒形单体电池1的内部的阴极11环绕另一个所述圆筒形单体电池1的外部的阴极11。可以理解的是，本发明金属空气电池组的安装支架3由于设置了底板31，底板31为一个实体结构，故在阴极11的底部与所述安装支架3的底板31紧密贴合之后，可以保证电解液不外漏至空气腔2；相对地，安装支架3的顶部为敞开的结构，可以保证空气的进入和阳极析出气体的排出。需要说明的是，在本实施例中，所述至少一个圆筒形单体电池1的数量为三个，位于最内侧的圆筒形单体电池1也可以只包括阴极11和阳极13。需要说明的是，空气腔2可以供外部空气进入金属空气电池内部，以及将金属空气电池工作时产生的废气排出。
请参阅图3，在本实施例中，所述阴极11包括催化剂层111、透气疏水层113和集流层115，所述催化剂层111、所述透气疏水层113和所述集流层115依次排布且叠合成一体。催化剂层111与临近电解液槽12设置，如此设置，使得在电解液槽12内溶质电解液之后，催化剂层111可以与电解液直接接触，以便于电解液与催化剂层111进行反应。
在本实施例中，所述安装支架3还包括多个连接杆37，所述每一第一环形限位片33与对应的第二环形限位片35通过两个所述连接杆37连接，并且两个连接杆37分别位于第一环形限位片33相对的两侧，如此使得安装支架3结构对称不易倾倒，并且第一环形限位片33与第二环形限位片35连接稳固。
在本实施例中，所述多个连接杆37在所述底板31上的投影位于同一条直线上，使得安装支架3形状美观，并且不会影响空气的进入。
在本实施例中，所述电解液槽12内容置有电解液。
在本实施例中，所述电解液为可以是中性盐溶液例(如NaCl溶液)，也可以是碱性溶液(例如KOH溶液)。
在本实施例中，所述阳极13的材料为活泼金属或其合金，例如镁及其合金、铝及其合金、锌及其合金等。
本发明的有益效果是：
(1)本发明金属空气电池组的单体电池之间设有空气腔，以保证空气充分提供至金属空气电池阴极侧发生电化学反应。
(2)本发明金属空气电池组的单体电池与空气腔连续往复排列形成金属空气电池组，可根据电池组直径大小，设计其中单体电池的个数。
(3)本发明金属空气电池组通过设置安装支架，可将阴极固定在该安装支架上，然后插入镁筒/镁棒，最后将电解液槽内灌入电解液，该电池组即可工作
(4)本发明金属空气电池组的单体电池的阴极与安装支架的底板之间实现密封，保证电解液不外漏至空气腔。
(5)本发明金属空气电池组的各单体电池之间通过外电路进行串并联，进而实现目标功率或能量。
(6)本发明金属空气电池组的金属空气电池组的顶部为敞开体系，保证空气的进入和阳极析出气体的排出。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种金属空气电池组，其特征在于，包括至少两个依次套设且间隔设置圆筒形单体电池(1)以及用于安装所述至少两个圆筒形单体电池(1)的安装支架(3)，所述两个相邻间隔设置的圆筒形单体电池(1)之间形成空气腔，任一个所述圆筒形单体电池(1)包括自内向外依次排布的阴极(11)、阳极(13)及阴极(11)，所述阳极(13)与每一阴极(11)之间形成一电解液槽(12)。
2.根据权利要求1所述的金属空气电池组，其特征在于，所述安装支架(3)包括底板(31)、直径依次变大的多个第一环形限位片(33)及直径依次变大的多个第二环形限位片(35)，所述多个第一环形限位片(33)设置在所述底板(31)上且同心设置，所述多个第二环形限位片(35)位于所述多个第一环形限位片(33)的正上方且与所述多个第一环形限位片(33)一一对应，相邻的两个第一环形限位片(33)之间形成第一安装槽(34)，相邻的两个第二环形限位片(35)之间形成第二安装槽(36)，每个第一安装槽(34)与对应的第二安装槽(36)作为一组安装槽组，相邻的安装槽组间隔设置，每一圆筒形单体电池(1)对应一组安装槽组，其两个阴极(11)分别安装同一安装槽组中的两个第一环形限位片(33)中。
3.根据权利要求2所述的金属空气电池组，其特征在于，所述至少两个圆筒形单体电池(1)的相邻两个所述圆筒形单体电池(1)相套设，分别安装在相邻的两组安装槽组中，并且在相邻两个圆筒形单体电池(1)中的一个所述圆筒形单体电池(1)的内部的阴极(11)与另一个所述圆筒形单体电池(1)的外部的阴极(11)形成有空气腔(2)。
4.根据权利要求2所述的金属空气电池组，其特征在于，所述安装支架(3)还包括多个连接杆(37)，所述每一第一环形限位片(33)与对应的第二环形限位片(35)通过两个所述连接杆(37)连接。
5.根据权利要求4所述的金属空气电池组，其特征在于，所述多个连接杆(37)在所述底板(31)上的投影位于同一条直线上。
6.根据权利要求1所述的金属空气电池组，其特征在于，所述阴极(11)包括催化剂层(111)、透气疏水层(113)和集流层(115)，所述催化剂层(111)、所述透气疏水层(113)和所述集流层(115)依次排布且叠合成一体。
7.根据权利要求1所述的金属空气电池组，其特征在于，所述电解液槽(12)内容置有电解液。
8.根据权利要求7所述的金属空气电池组，其特征在于，所述电解液为中性盐溶液或碱性溶液。
9.根据权利要求1所述的金属空气电池组，其特征在于，所述阳极(13)的材料为活泼金属。
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|---|---|---|---|---|
| CN107482281A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-12-15 | 新材料与产业技术北京研究院 | 金属空气电池 |
| CN107768779A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-03-06 | 昆明纳太科技有限公司 | 圆柱形液流金属空气电池及电池组 |
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