CN207021341U - 金属空气电池测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电池技术领域，公开了金属空气电池测试装置，包括：电池模块和检测模块；其中，电池模块包括电池组、空气循环散热系统和电解液循环系统；电池组包含多个电池单体，用于进行金属空气电池反应；空气循环散热系统位于电池组的外围，用于促进空气电池反应过程中所需氧气的供应，以及电池组的通风散热；电解液循环系统与电池组通过管道连通，用于提供或导出电解液；检测模块包括分别与电池模块相连接的电解液测试系统、原位检测系统、气体收集处理系统、电压电流检测系统、电池性能测试系统和温度检测控制系统。本装置可实现金属空气电池系统的综合测试分析，对电池材料综合性能及电池模块进行系统有效的评价。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域，具体涉及金属空气电池测试装置。
背景技术
金属空气电池是一种半燃料电池，它是以具有反应活性的锂、镁、铝、锌等金属为负极活性物质，空气中的氧气作为正极活性物质，氧气通过气体扩散电极(简称空气电极)到达气-液-固三相界面与金属活性物质反应而放出电能的电池产品。金属空气电池具有较高的能量密度，其容量大、比能量高、工作电压平稳、使用寿命长、使用时安全可靠、原材料丰富并可再生利用、价格低廉等强大的竞争优势，具有广阔的市场应用前景，其既可用于救灾、抢险及野外等应急照明和通讯方面，又可用作电动自行车、电动汽车的动力电池。在国家新能源政策的鼓励和牵引下，金属空气电池将有望突破锂离子电池的瓶颈，成为21世纪理想的动力电池。
目前对于金属空气电池的研究也比较多，主要集中在空气电极催化材料、负极合金电极材料等方面，对空气电池性能的改善具有很好的促进作用，对空气电池的应用也起到了很好的探索作用。但是，目前的金属空气电池测试装置缺乏对电池材料及电池系统进行综合测试分析。对电池材料综合性能及电池模块还不能进行系统有效的评价。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的金属空气电池测试装置对电池材料及电池系统缺乏综合测试分析的问题，提供一种金属空气电池测试装置，该装置能够实现金属空气电池系统的综合测试分析，对电池材料综合性能及电池模块进行系统有效的评价。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种金属空气电池测试装置，其中，该装置包括：电池模块和检测模块；其中，电池模块包括电池组1、空气循环散热系统2和电解液循环系统3；其中，电池组1包含多个电池单体，用于进行金属空气电池反应；空气循环散热系统2位于电池组1的外围，用于促进金属空气电池反应过程中氧气的供应，以及电池组1的通风散热；电解液循环系统3与电池组1通过管道连通，用于提供或导出电解液；检测模块包括分别与电池模块相连接的电解液测试系统4、原位检测系统5、气体收集处理系统6、电压电流检测系统7、电池性能测试系统8和温度检测控制系统9。
优选地，所述电池组1由多个电池单体通过串联或并联的方式进行组合。
优选地，所述电池组1设置有透明视窗11，用于观察电池单体内部。
优选地，电解液循环系统3包括电解液槽31、循环泵32和过滤装置33；其中，电解液槽31用于盛放电解液；循环泵32与电解液槽31和电池单体相连通，用于将电解液输送至电池组1的电池单体内；过滤装置33位于电解液槽31的上部，用于将金属空气电池反应过程中产生的固体物质进行过滤。
优选地，所述电解液测试系统4包括取样池41和电解液测试装置42；所述取样池41与电解液槽31和电池组1的连接管道相连通，用于对电解液进行取样；所述电解液测试装置42与取样池41相连接，用于分析电解液的成分和碳酸化程度。
优选地，所述原位检测系统5包括原位拉曼光谱分析仪、原位扫描电镜和原位红外光谱仪中的一种或多种，用于对反应过程及产物进行实时检测和分析。
优选地，所述气体收集处理系统6包括气体收集箱61和氢气检测器62；其中，气体收集箱61与电池模块相连通，用于收集电池模块释放的氢气；氢气检测器62与气体收集箱61相连接，用于检测反应过程中释放氢气量。
优选地，所述电压电流检测系统7包括电压电流检测器，用于对反应过程中的电压电流进行检测。
优选地，所述电池性能测试系统8包括电池充放电测试仪，用于对电池的电性能进行分析测试。
优选地，所述温度检测控制系统9包括温度检测装置和冷却系统；其中，冷却系统与温度检测装置和电池模块相连接，通过温度检测装置的控制，对电池组的壳体及电解液进行冷却；温度检测装置与电池模块和冷却装置相连接，用于对电池组的壳体以及电解液的温度进行监测和控制。
根据本实用新型的技术方案，通过设置电解液测试系统、原位检测系统、气体收集处理系统、电压电流检测系统、电池性能测试系统和温度检测控制系统，能够对金属空气电池的电性能进行综合的评价。对于电池在反应过程中的电压、电流、温度等进行实时分析和评价，对于反应过程中产生的气体能够进行收集和分析，收集的气体可以加以利用，例如可以用于氢氧燃料电池等。对于电池的负极材料、电解液材料、电池的反应条件能够进行有效的评价。
附图说明
图1是本实用新型的金属空气电池测试装置。
附图标记说明
1、电池组 11、透明视窗 2、空气循环散热系统
3、电解液循环系统 31、电解液槽 32、循环泵
33、过滤装置 4、电解液测试系统 41、取样池
42、电解液测试装置 5、原位检测系统 6、气体收集处理系统
61、气体收集箱 62、氢气检测器 7、电压电流检测系统
8、电池性能测试系统 9、温度检测控制系统
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本实用新型提供一种金属空气电池测试装置，如图1所示，该装置包括：电池模块和检测模块。
在本实用新型中，电池模块包括电池组1、空气循环散热系统2和电解液循环系统3。
在本实用新型中，电池组1包含多个电池单体，用于进行金属空气电池反应。电池单体内腔装填负极板，在优选的情况下，一个电池单体内腔含有一个负极板，负极板可以为但不限于：锌负极、镁负极、铝负极。
在本实用新型中，空气循环散热系统2位于电池组1的外围，用于促进金属空气电池反应过程中氧气的供应，以及电池组1的通风散热。
在本实用新型中，电解液循环系统3与电池组1通过管道连通，用于提供或导出电解液。
在本实用新型中，检测模块包括分别与电池模块相连接的电解液测试系统4、原位检测系统5、气体收集处理系统6、电压电流检测系统7、电池性能测试系统8和温度检测控制系统9。
在本实用新型中，所述电池组1由多个电池单体通过串联或并联的方式进行组合。每个电池单体之间可以进行串联使用，也可以进行并联使用，方便更换负极板。
在本实用新型中，所述电池组1设置有透明视窗11，用于观察电池单体内部。具体地，通常透明视窗11与检测模块配合使用，尤其是与原位检测系统5配合使用，例如在进行电池反应过程和反应产物的原位观察和分析时，通过透明视窗11观察电池单体内部情况。
在本实用新型中，电解液循环系统3包括电解液槽31、循环泵32和过滤装置33。
在本实用新型中，电解液槽31用于盛放电解液。通过管道与电池组1的电池单体相连通，为电池单体提供或导出电解液。在优选的情况下，电解液分别输送至每个电池单体内部。
在本实用新型中，循环泵32与电解液槽31和电池单体相连通，用于将电解液输送至电池组1的电池单体内。
在本实用新型中，1台循环泵32可以同时供应多个电池单体的电解液循环，或者，1台循环泵32对应一个电池单体的电解液循环。在优选的情况下，1台循环泵32同时供应多个电池单体的电解液循环。
在本实用新型优选的情况下，在电解液槽31和电池组1之间还设置有导向机构，用于电解液循环过程中的导向控制。
在本实用新型中，过滤装置33位于电解液槽31的上部，用于将金属空气电池反应产生的固体物质进行过滤。在优选的情况下，过滤装置设置有过滤膜、滤网等，可以将电池反应产物中的固体物质进行过滤。
在本实用新型中，所述电解液测试系统4包括取样池41和电解液测试装置42。
在本实用新型中，所述取样池41与电解液槽31和电池组1的连接管道相连通，用于对电解液进行取样。
在本实用新型中，所述电解液测试装置42与取样池41相连接，用于分析电解液的成分和碳酸化程度等。
在本实用新型中，所述原位检测系统5包括原位拉曼光谱分析仪、原位扫描电镜和原位红外光谱仪中的一种或多种，用于对反应过程及产物进行实时检测和分析。原位拉曼光谱分析仪和原位红外光谱仪用于对反应产物进行观察和分析，原位扫描电镜用于形貌分析。
在本实用新型中，所述气体收集处理系统包括气体收集箱61和氢气检测器62。
在本实用新型中，气体收集箱61与电池模块相连通，用于收集电池模块释放的氢气。
在本实用新型中，氢气检测器62与气体收集箱61相连接，用于检测反应过程中释放氢气量。
在本实用新型中，所述电压电流检测系统7包括电压电流检测器，用于对反应过程中的电压电流进行检测。
在本实用新型中，所述电池性能测试系统8包括电池充放电测试仪，用于对电池的电性能进行分析测试。
在本实用新型中，所述温度检测控制系统9包括温度检测装置和冷却系统。
在本实用新型中，冷却系统与温度检测装置和电池模块相连接，通过温度检测装置的控制，对电池组的壳体进行冷却。
在本实用新型中，冷却系统与温度检测装置可以是集成为一体，也可以是相对独立的，以能够进行温度检测和控制为目的。
在本实用新型中，温度检测装置与电池模块和冷却装置相连接，用于对电池组的壳体以及电解液的温度进行监测和控制。
通过本实用新型，可以对金属空气电池模块，例如锌空气电池、镁空气电池、铝空气电池等，电极材料进行系统分析测试和评价。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种金属空气电池测试装置，其特征在于，该装置包括：电池模块和检测模块；其中，
电池模块包括电池组(1)、空气循环散热系统(2)和电解液循环系统(3)；其中，
电池组(1)包含多个电池单体，用于进行金属空气电池反应；
空气循环散热系统(2)位于电池组(1)的外围，用于促进金属空气电池反应过程中氧气的供应，以及电池组(1)的通风散热；
电解液循环系统(3)与电池组(1)通过管道连通，用于提供或导出电解液；
检测模块包括分别与电池模块相连接的电解液测试系统(4)、原位检测系统(5)、气体收集处理系统(6)、电压电流检测系统(7)、电池性能测试系统(8)和温度检测控制系统(9)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电池组(1)由多个电池单体通过串联或并联的方式进行组合。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述电池组(1)设置有透明视窗(11)，用于观察电池单体内部。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，电解液循环系统(3)包括电解液槽(31)、循环泵(32)和过滤装置(33)；其中，
电解液槽(31)用于盛放电解液；
循环泵(32)与电解液槽(31)和电池单体相连通，用于将电解液输送至电池组(1)的电池单体内；
过滤装置(33)位于电解液槽(31)的上部，用于将金属空气电池反应过程中产生的固体物质进行过滤。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电解液测试系统(4)包括取样池(41)和电解液测试装置(42)；
所述取样池(41)与电解液槽(31)和电池组(1)的连接管道相连通，用于对电解液进行取样；
所述电解液测试装置(42)与取样池(41)相连接，用于分析电解液的成分和碳酸化程度。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述原位检测系统(5)包括原位拉曼光谱分析仪、原位扫描电镜和原位红外光谱仪中的一种或多种，用于对反应过程及产物进行实时检测和分析。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体收集处理系统(6)包括气体收集箱(61)和氢气检测器(62)；其中，
气体收集箱(61)与电池模块相连通，用于收集电池模块释放的氢气；
氢气检测器(62)与气体收集箱(61)相连接，用于检测反应过程中释放氢气量。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压电流检测系统(7)包括电压电流检测器，用于对反应过程中的电压电流进行检测。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电池性能测试系统(8)包括电池充放电测试仪，用于对电池的电性能进行分析测试。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温度检测控制系统(9)包括温度检测装置和冷却系统；其中，
冷却系统与温度检测装置和电池模块相连接，通过温度检测装置的控制，对电池组的壳体及电解液进行冷却；
温度检测装置与电池模块和冷却装置相连接，用于对电池组的壳体以及电解液的温度进行监测和控制。
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|---|---|---|---|---|
| CN108493466A (zh) * | 2018-05-10 | 2018-09-04 | 云南铝业股份有限公司 | 燃料电池的管理系统 |
| CN110061269A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-07-26 | 南方科技大学 | 燃料电池堆内部电流密度及气体压强分布在线测量装置 |
| CN112666465A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-16 | 宁波烯铝新能源有限公司 | 一种金属空气电池测试系统及其测试方法 |
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