CN207624872U - 一种铝空气电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铝空气电池，包括电池壳，电池壳内设有联动装置、铝电极、制氧装置、隔板和电解液，联动装置包括带螺孔的连接板和与螺孔适配的螺杆，连接板的底面上固设有贯穿隔板的铝电极和制氧装置，且隔板的下方设有电解液。本实用新型设计合理，结构简单，使用时将铝电极放入电解液中即开始放电，不使用时，将铝电极从电解液中提起即停止放电，提高了铝空气电池的利用率，避免了铝空气电池的自放电和漏液现象，可以长期存储，同时铝空气电池内的铝电极、电解液和制氧装置均可以根据需要进行更换或填装，不会由于某一部件消耗完或损坏而导致整个铝空气电池都不能使用，提高了铝空气电池的使用寿命，降低使用成本。

Description

一种铝空气电池

技术领域

本实用新型属于空气电池领域，具体涉及一种铝空气电池。

背景技术

铝空气电池，顾名思义就是以铝与空气作为电池材料的一种新型电池。它的一种无污染、长效、稳定可靠的电源，是一款对环境十分友好的电池。电池的结构以及使用的原材料可根据不同实用环境和要求而变动，具有很大的适应性，既能用于陆地也能用于深海，既可做动力电池，又能作长寿命高比能的信号电池，是一款十分强大的电池，有很广阔的应用前景。

铝空气电池的化学反应与锌空气电池类似，铝空气电池以高纯度铝Al(含铝99.99％)为正极、氧为负极，以氢氧化钾(KOH)和氢氧化钠(NaOH)水溶液为电解质。铝摄取空气中的氧，在电池放电时产生化学反应，铝和氧作用转化为氧化铝。铝空气电池的进展十分迅速，它在EV上的应用已取得良好效果，是一种很有发展前途的空气电池。

铝空气电池的特点：

1、比能量大

铝空气电池的实际比能量只达到350～400Wh/kg，这数值还不及它理论值的5％。但就是这5％不到的比能量也是铅酸电池的7～8倍、镍氢电池的5.8倍、锂电池的2.3倍。

若采用铝空气电池的电动车，续驶里程明显地提高。国外有关资料介绍，美国加利福尼亚州在使用铝空气电池的电动汽车上，有过只更换一次铝电极续驶里程达1600km的记录。

2、质量轻

我国开发和研制的牵引用动力型铅酸蓄电池的总能量为13.5kWh，总质量为375kg。而同样能量的铝空气电池总质量仅45kg，为铅酸蓄电池质量的12％。由于电池质量大大减轻，车辆的整备质量也降低，可以提高车辆的装载能量或延长续驶里程。

3、铝没有毒性和危险性

铝对人体不会造成伤害，可以回收循环使用，不污染环境。铝的原材料丰富，已具有大规模的铝冶炼厂，生产成本较低。铝回收再生方便，回收再生成本也较低。而且可以采用更换铝电极的方法，来解决铝空气电池充电较慢的问题。

由于铝空气电池具有上述优势，目前已经作为一次性电池使用。但是，铝空气电池自放电率较大，当铝空气电池长期存储(数年)，会发生电池漏液和自放电现象，导致传统的铝空气电池无法保证可以顺利工作，因此，仍有部分使用条件是铝空气电池无法覆盖的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种铝空气电池，以解决上述背景技术中所提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：一种铝空气电池，其结构要点在于：包括电池壳，电池壳内设有联动装置、铝电极、制氧装置、隔板和电解液，联动装置包括带螺孔的连接板和与螺孔适配的螺杆，连接板的底面上固设有贯穿隔板的铝电极和制氧装置，铝电极包括筒体和筒体两端对称设置的凸台，且筒体的顶端设有第一容纳腔，制氧装置包括相互连通的上腔体和下腔体，其中上腔体的顶部设有第二容纳腔，隔板设有与凸台适配的第一通孔和与下腔体固定连接的第二通孔，且隔板的下方设有电解液。

作为优选的，电池壳设有可拆卸连接的密封盖，且密封盖的上方设有与螺杆固定连接的旋转部。

作为优选的，连接板的上方与筒体和上腔体相对应的位置分别设有第一盖体和第二盖体，其中筒体贯穿筒体上方的凸台。

作为优选的，螺杆的顶端设有凸缘，且密封盖上设有与凸缘适配的凹槽。

作为优选的，筒体与凸台一体成型，由聚四氟乙烯制成，且筒体为网状结构。

作为优选的，筒体由聚四氟乙烯制成，凸台由氟橡胶制成，且凸台的纵向截面为梯形，其中凸台面积较小的一侧的面积与筒体的端面一致，面积较大的一侧的面积大于第一通孔的面积，且两个凸台面积较小的一侧相对设置。

作为优选的，第一容纳腔为网状结构，且第一容纳腔内设有铝片或铝块或铝丝或铝网。

作为优选的，上腔体由PTFE空气过滤膜或氟橡胶制成。

作为优选的，下腔体由PTFE空气过滤膜制成，且下腔体内设有反应液，反应液为过氧化氢。

作为优选的，第二容纳腔为由聚四氟乙烯或氟橡胶制成的网状结构，且第二容纳腔内设有催化剂，催化剂为二氧化锰。

与现有技术相比，本实用新型设计合理，结构简单，使用时将铝电极放入电解液中即开始放电，不使用时，将铝电极从电解液中提起即停止放电，提高了铝空气电池的利用率，避免了铝空气电池的自放电和漏液现象，可以长期存储，同时铝空气电池内的铝电极、电解液和制氧装置均可以根据需要进行更换或填装，不会由于某一部件消耗完或损坏而导致整个铝空气电池都不能使用，提高了铝空气电池的使用寿命，降低使用成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图中：1-电池壳，2-联动装置，3-铝电极，4-制氧装置，5-隔板，6-电解液，7-螺孔，8-连接板，9-螺杆，10-筒体，11-凸台，12-第一容纳腔，13-上腔体，14-下腔体，15-第二容纳腔，16-第一通孔，17-第二通孔，18-密封盖，19-旋转部，20-第一盖体，21-第二盖体，22-凸缘，23-凹槽。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的解释说明，但不限制本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案，一种铝空气电池，包括电池壳1，所述的电池壳1内设有联动装置2、铝电极3、制氧装置4、隔板5和电解液6，所述的联动装置2包括带螺孔7的连接板8和与螺孔7适配的螺杆9，连接板8的底面上固设有贯穿隔板5的铝电极3和制氧装置4，所述的铝电极3包括筒体10和筒体10两端对称设置的凸台11，且筒体10的顶端设有第一容纳腔12，所述的制氧装置4包括相互连通的上腔体13和下腔体14，其中上腔体13的顶部设有第二容纳腔15，所述的隔板5设有与凸台11适配的第一通孔16和与下腔体14固定连接的第二通孔17，且隔板5的下方设有电解液6。

其中，在本实施例中，所述的电池壳1设有可拆卸连接的密封盖18，且密封盖18的上方设有与螺杆9固定连接的旋转部19。

其中，在本实施例中，所述的连接板8的上方与筒体10和上腔体13相对应的位置分别设有第一盖体20和第二盖体21，其中筒体10贯穿筒体10上方的凸台11。

其中，在本实施例中，所述的螺杆9的顶端设有凸缘22，且密封盖18上设有与凸缘22适配的凹槽23。

其中，在本实施例中，所述筒体10与的凸台11一体成型，由聚四氟乙烯制成，且筒体10为网状结构。

其中，在本实施例中，所述的筒体10由聚四氟乙烯制成，凸台11由氟橡胶制成，且凸台11的纵向截面为梯形，其中凸台11面积较小的一侧的面积与筒体10的端面一致，面积较大的一侧的面积大于第一通孔16的面积，且两个凸台11面积较小的一侧相对设置。

其中，在本实施例中，所述的第一容纳腔12为网状结构，且第一容纳腔12内设有铝片或铝块或铝丝或铝网。

其中，在本实施例中，所述的上腔体13由PTFE空气过滤膜或氟橡胶制成。

其中，在本实施例中，所述的下腔体14由PTFE空气过滤膜制成，且下腔体14内设有反应液，反应液为过氧化氢。

其中，在本实施例中，所述的第二容纳腔15为由聚四氟乙烯或氟橡胶制成的网状结构，且第二容纳腔15内设有催化剂，催化剂为二氧化锰。

本实用新型的工作原理：当时铝空气电池不需使用时，筒体10下方的凸台11将第一通孔16封死，使电解液6不会从隔板溢出，防止漏液，电解液6为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液等强碱性溶液，第一容纳腔12内的铝也不会与电解液6接触发生反应，产生自放电现象，可以长期放置，并延长铝空气电池的使用时间，筒体10由聚四氟乙烯制成，聚四氟乙烯具有很多优良性能，例如耐高温：使用工作温度达250℃；耐低温：具有良好的机械韧性；即使温度下降到-196℃，也可保持5％的伸长率；耐腐蚀：对大多数化学药品和溶剂，表现出惰性、能耐强酸强碱、水和各种有机溶剂；耐气候：有塑料中最佳的老化寿命；高润滑：是固体材料中摩擦系数最低者；不粘附：是固体材料中最小的表面张力，不粘附任何物质；无毒害：具有生理惰性，作为人工血管和脏器长期植入体内无不良反应；电绝缘性：可以抵抗1500伏高压电。可有效提高筒体10的使用寿命，并且便于清洁。同时上腔体13由PTFE空气过滤膜或氟橡胶制成，PTFE空气过滤膜和氟橡胶均为柔性材料，形状可变，而且上腔体13的长度不小于隔板5和连接板8之间的距离。PTFE空气过滤膜利用聚四氟乙烯微孔膜独特的节点原纤性、表面光滑、耐化学物质、透气不透水、透气量大、阻燃、耐高温、抗强酸碱、无毒等特性，使制氧装置4中制得的氧气可以透过，而反应液不会从制氧装置4内溢出，电解液6也不会进入制氧装置4，造成交叉污染；氟橡胶具有耐高温、耐油、耐高真空及耐酸碱、耐多种化学药品的特点。

当需要使用铝空气电池时，可以旋动旋转部19，连接板8在螺孔7和螺杆18的作用下，向下移动，直至旋转部19旋不动时停止旋动，此时，筒体10上方的凸台11位于第一通孔16，并将第一通孔16封死，使电解液6不会从隔板溢出，防止漏液，第一容纳腔12内的铝与电解液6接触发生放电反应，同时连接板8向下压缩上腔体13，使第二容纳腔中的二氧化锰与下腔体14中的过氧化氢反应，提供放电所需要的氧气，其中下腔体14由PTFE空气过滤膜制成，使制得的氧气可以透过下腔体14，而反应液不会从下腔体14内溢出，电解液6也不会进入下腔体14，造成交叉污染。化学反应制氧气速度快，而且比空气中的氧气浓度高，可以提高铝空气电池的放电效率。

铝空气电池使用完毕时，将旋转部19向反方向旋动，使连接板8带动铝电极3和制氧装置4升起，直至旋转部19旋不动时停止旋动，此时，筒体10下方的凸台11位于第一通孔16，并将第一通孔16封死，同时第二容纳腔中的二氧化锰离开下腔体14中的过氧化氢，停止氧气的制备。再次需要使用铝空气电池时可以重复上述步骤，提高铝空气电池的利用率。

另外，通过第一盖体20和第二盖体21可以对第一容纳腔12内的铝、第二容纳腔中的二氧化锰和下腔体14中的过氧化氢进行更换或填装，不会由于某一部件消耗完或损坏而导致整个铝空气电池都不能使用，提高了铝空气电池的使用寿命，降低使用成本。

螺杆9的顶端设有凸缘22，且密封盖18上设有与凸缘22适配的凹槽23，可以保持螺杆9不会从密封盖18上脱落，同时保证电池壳1的密封性，防止漏液。

凸台11的纵向截面为梯形，可以更好地将第一通孔16封死，避免电解液6从隔板溢出，导致漏液，凸台11由氟橡胶制成，氟橡胶为弹性材料，进一步保证密封效果。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种铝空气电池，其特征在于：包括电池壳，所述的电池壳内设有联动装置、铝电极、制氧装置、隔板和电解液，所述的联动装置包括带螺孔的连接板和与螺孔适配的螺杆，连接板的底面上固设有贯穿隔板的铝电极和制氧装置，所述的铝电极包括筒体和筒体两端对称设置的凸台，且筒体的顶端设有第一容纳腔，所述的制氧装置包括相互连通的上腔体和下腔体，其中上腔体的顶部设有第二容纳腔，所述的隔板设有与凸台适配的第一通孔和与下腔体固定连接的第二通孔，且隔板的下方设有电解液。

2.根据权利要求1所述的一种铝空气电池，其特征在于：所述的电池壳设有可拆卸连接的密封盖，且密封盖的上方设有与螺杆固定连接的旋转部。

3.根据权利要求1所述的一种铝空气电池，其特征在于：所述的连接板的上方与筒体和上腔体相对应的位置分别设有第一盖体和第二盖体，其中筒体贯穿筒体上方的凸台。

4.根据权利要求1所述的一种铝空气电池，其特征在于：所述的螺杆的顶端设有凸缘，且密封盖上设有与凸缘适配的凹槽。

5.根据权利要求1所述的一种铝空气电池，其特征在于：所述的筒体与凸台一体成型，由聚四氟乙烯制成，且筒体为网状结构。

6.根据权利要求1所述的一种铝空气电池，其特征在于：所述的筒体由聚四氟乙烯制成，凸台由氟橡胶制成，且凸台的纵向截面为梯形，其中凸台面积较小的一侧的面积与筒体的端面一致，面积较大的一侧的面积大于第一通孔的面积，且两个凸台面积较小的一侧相对设置。

7.根据权利要求1所述的一种铝空气电池，其特征在于：所述的第一容纳腔为网状结构，且第一容纳腔内设有铝片或铝块或铝丝或铝网。

8.根据权利要求1所述的一种铝空气电池，其特征在于：所述的上腔体由PTFE空气过滤膜或氟橡胶制成。

9.根据权利要求1所述的一种铝空气电池，其特征在于：所述的下腔体由PTFE空气过滤膜制成，且下腔体内设有反应液，反应液为过氧化氢。

10.根据权利要求1所述的一种铝空气电池，其特征在于：所述的第二容纳腔为由聚四氟乙烯或氟橡胶制成的网状结构，且第二容纳腔内设有催化剂，催化剂为二氧化锰。