CN208848937U - 一种具有卷绕式进出负极板的铝空气电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有卷绕式进出负极板的铝空气电池，技术方案是，电解槽壳体顶部分别开有与其内腔相连通的膜进入通道和膜离开通道，膜进入通道上方设置有第一铝膜卷筒，膜离开通道上方设置有第二铝膜卷筒，电解槽壳体内装有旋转的转向筒，铝膜的一端绕装在第一铝膜卷筒上，另一端由膜进入通道进入电解槽壳体绕过转向筒后由膜离开通道伸出电解槽壳体并与第二铝膜卷筒绕装在一起，电解槽壳体内壁上覆盖有碳毡，电解槽壳体内壁上覆盖有碳毡内装有电解液，本实用新型通过两个铝膜卷筒和一个转向筒巧妙的控制铝膜进出电解槽，实现铝膜的连续输送，且电解槽壳体呈立式放置，电解液不会流出，保证了整个发电反应的连续进行。

Description

一种具有卷绕式进出负极板的铝空气电池

技术领域

本实用新型涉及铝空气电池，特别是一种具有卷绕式进出负极板的铝空气电池。

背景技术

目前全球电动汽车产业发展的瓶颈是动力电池；虽然锂离子电池近年来发展极其迅速，巳在全球电动汽车动力电池市场上占主导地位，但它却有于生俱来的难以克服的致命缺陷和弊端，即在电池的负极(石墨等材料)上锂原子堆积易形成树枝状的“锂技晶”，此晶体极易刺穿隔膜而使电池正负极连通短路，所产生的短路电流往往会使电池过热失控而造成起火燃烧或爆炸，轻则电池系统损坏，重则导致车毁人亡。

锂离子电池不单安全性差，而且它的单体很难以做大，故其难于满足电动汽车对大蓄电量的需求。一辆电动汽车的动力电池体系往往需几千只到几万只锂离子单体电池进行串并联，这导致电池管理系统的复杂性和不可靠性，而且，锂电池的正极活性物质材料特别是钴资源储量有限，其价位十年内已上涨十多倍，其性价比堪忧。

总之，锂离子电池的技术发展已经触摸到“天花板”阶段,其安全性已成为广大用户心存焦虑而又难以根治的“顽疾”或“癌症”。

如果能研发一种比锂电池既安全可靠，又经济耐用，而且性价比与燃油(如汽油)相当的动力电池，那么电动汽车就将克服“里程焦虑”而受到人们的欢迎而快速普及。因此，具有比锂离子电池比能量高好几倍，且性价比与燃油车相当的金属空气电池应运而生。

金属空气电池中，铝空气电池的理论比能量为8100wh/kg，目前实验室铝空气电池的实际能量密度可达到2500wh/kg，这指标已超过汽油的能量密度1700wh/kg。而且铝空气电池安全性极高，绝对不会发生“锂技晶”、“热失控”等燃烧爆炸事故，另外，铝材料在地球上储量丰富来源广泛且廉价，所以说，我们要寻找的既安全可靠，又经济耐用、性价比与燃油汽车相当的动力电池就是铝空气电池。

然而，铝空气电池也有它的瓶颈和“软肋”，那就是负极板铝表面很快被氧化而生成一层质密的AI(OH)₃钝化膜，此钝化膜严重地阻碍了负极氧化反应的持续进行，故此大大降低了负极铝的电化学活性，直接导制铝空气电池的工作电压迅速，故其电池能量密度迅速下降。因此，其改进和创新势在必行。

实用新型内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种具有卷绕式进出负极板的铝空气电池，可有效解决负极板连续进出的问题。

本实用新型解决的技术方案是：

一种具有卷绕式进出负极板的铝空气电池，该铝空气电池包括电解槽壳体，电解槽壳体为中空结构，壳体顶部分别开有与其内腔相连通的膜进入通道和膜离开通道，膜进入通道上方设置有旋转的第一铝膜卷筒，膜离开通道上方设置有旋转的第二铝膜卷筒，膜进入通道和膜离开通道之间的正下方，在电解槽壳体内装有旋转的转向筒，铝膜的一端绕装在第一铝膜卷筒上，另一端由膜进入通道进入电解槽壳体绕过转向筒后由膜离开通道伸出电解槽壳体并与第二铝膜卷筒绕装在一起，电解槽壳体内壁上覆盖有碳毡，电解槽壳体内壁上覆盖有碳毡内装有电解液，滑动的铝膜作为负极，碳毡吸附的氧气作为正极。

所述的铝膜是由基底和覆盖在基底上的铝层构成的双层复合结构，所述的基底膜为导电膜，铝层通过蒸镀覆盖在基底上。

本实用新型结构新颖独特，简单合理，易生产、易操作，通过两个铝膜卷筒和一个转向筒巧妙的控制铝膜进出电解槽，实现铝膜的连续输送，且电解槽壳体呈立式放置，膜进入通道和膜离开通道均设置在电解槽壳体的顶面上，因此电解液不会流出，保证了整个发电反应的连续进行，使用方便，效果好，是铝空气电池上的创新。

附图说明

图1为本实用新型的立体图。

图2为本实用新型剖面主视图。

图3为本实用新型剖面侧视图。

图4为本实用新型电解槽壳体的俯视图。

图5为本实用新型铝膜的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1-5给出，本实用新型一种具有卷绕式进出负极板的铝空气电池，该铝空气电池包括电解槽壳体3，电解槽壳体3为中空结构，电解槽壳体3顶部分别开有与其内腔相连通的膜进入通道3a和膜离开通道3b，膜进入通道3a上方设置有旋转的第一铝膜卷筒1，膜离开通道3b上方设置有旋转的第二铝膜卷筒2，膜进入通道3a和膜离开通道3b之间的正下方，在电解槽壳体3内装有旋转的转向筒8，铝膜4的一端绕装在第一铝膜卷筒1上，另一端由膜进入通道3a进入电解槽壳体3绕过转向筒8后由膜离开通道3b伸出电解槽壳体3并与第二铝膜卷筒2绕装在一起，电解槽壳体3内壁上覆盖有碳毡6，电解槽壳体3内壁上覆盖有碳毡6内装有电解液10，滑动的铝膜作为负极，碳毡6吸附的氧气作为正极。

为保证使用效果，所述的铝膜4是由基底41和覆盖在基底41上的铝层42构成的双层复合结构，所述的基底膜41为导电膜，铝层42通过蒸镀覆盖在基底41上，实际应用中，铝层42也可采用镁层替代，构成镁空气电池。

所述的转向筒8固定套装在转向轴9上，转向轴9两侧的电解槽壳体3内壁上设置轴承座5，转向轴9的两端经轴承7装在轴承座5内，构成转动结构，能够随着铝膜的推进跟谁转动，起到转向的作用，使从膜进入通道3a竖直进入的铝膜经过转向筒180度转弯后从膜离开通道3b竖直离开。

所述第一铝膜卷筒1的轴线、第二铝膜卷筒2的轴线与转向筒8的轴线相互平行。

所述电解槽壳体3为立式放置的长方体中空结构，膜进入通道3a和膜离开通道3b均设置在其顶面上，膜进入通道3a和膜离开通道3b的截面均为长方形，其长度方向与电解槽壳体3顶面的长度方向相互平行且与第一铝膜卷筒1的轴线、第二铝膜卷筒2的轴线与转向筒8的轴线相互平行。

所述碳毡为现有技术，用于吸附氧气，如可采用活性炭纤维制成。

所述膜进入通道3a和膜离开通道3b的长度均大于铝膜4的宽度，膜进入通道3a和膜离开通道3b的宽度均大于铝膜4的厚度。

上述描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

本实用新型使用时，第二铝膜卷筒2由步进电机驱动，应用时，第二铝膜卷筒2的长度大于铝膜4的宽度，伸出的部分上可以固定装有链轮或皮带轮等常规驱动轮，通过链条或皮带与装在步进电机转动轴上的对应驱动轮连接，步进电机的转动轴转动，带动第二铝膜卷筒2转动，如图1箭头所示，第二铝膜卷筒2逆时针转动，根据实际使用对象，第一铝膜卷筒1和第二铝膜卷筒2的两端均可通过轴承装在固定部件上，如汽车的固定支架等，铝膜4随着第二铝膜卷筒2的转动在第二铝膜卷筒2上继续缠绕，在该部分铝膜的拉扯下，第一铝膜卷筒1同样逆时针转动，绕装在第一铝膜卷筒1上的铝膜向前推进进入电解槽壳体3与电解液反应，并与碳毡上吸附的氧气协作进行发电，而反应后的铝膜不停的在第二铝膜卷筒2上缠绕，由于电解槽壳体3呈立式放置，且膜进入通道3a和膜离开通道3b均设置在电解槽壳体3的顶面上，因此电解液不会流出，保证了整个发电反应的连续进行。具体使用时，碳毡作为正极输出端，在未进入电解槽壳体的铝膜表面设置与其滑动导电的碳刷作为负极输出端即可。常规的铝空气电池是以高纯度铝(含铝99.99％)为电池负极，以氧气为正极(以多孔碳等具有吸附性的材料作为载体)，以氢氧化钾或氢氧化钠水溶液作为电解质，本实用新型的基本原理也是这样，说不同的是，本实用新型作为负极的铝不是固定在壳体内，而是一个可连续或间歇性运动的可移动的铝膜，该铝膜是由铝层覆盖在一个具有一定强度的基底上构成的，可单面蒸镀，也可双面蒸镀，基底可采用导电膜制成，该导电膜不参与电化学反应，即与电解液不发生反应；将此蒸镀有一定厚度铝层的基底卷绕在两铝膜卷筒上，随着其中一个铝膜卷筒的拉动而向前输送，连续反应。使用方便，效果好，是铝空气电池上的创新。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有卷绕式进出负极板的铝空气电池，其特征在于，该铝空气电池包括电解槽壳体(3)，电解槽壳体(3)为中空结构，电解槽壳体(3)顶部分别开有与其内腔相连通的膜进入通道(3a)和膜离开通道(3b)，膜进入通道(3a)上方设置有旋转的第一铝膜卷筒(1)，膜离开通道(3b)上方设置有旋转的第二铝膜卷筒(2)，膜进入通道(3a)和膜离开通道(3b)之间的正下方，在电解槽壳体(3)内装有旋转的转向筒(8)，铝膜(4)的一端绕装在第一铝膜卷筒(1)上，另一端由膜进入通道(3a)进入电解槽壳体(3)绕过转向筒(8)后由膜离开通道(3b)伸出电解槽壳体(3)并与第二铝膜卷筒(2)绕装在一起，电解槽壳体(3)内壁上覆盖有碳毡(6)，电解槽壳体(3)内壁上覆盖有碳毡(6)内装有电解液(10)，滑动的铝膜作为负极，碳毡(6)吸附的氧气作为正极。

2.根据权利要求1所述的具有卷绕式进出负极板的铝空气电池，其特征在于，所述的铝膜(4)是由基底(41)和覆盖在基底(41)上的铝层(42)构成的双层复合结构。

3.根据权利要求1所述的具有卷绕式进出负极板的铝空气电池，其特征在于，所述的转向筒(8)固定套装在转向轴(9)上，转向轴(9)两侧的电解槽壳体(3)内壁上设置轴承座(5)，转向轴(9)的两端经轴承(7)装在轴承座(5)内，构成转动结构。

4.根据权利要求1所述的具有卷绕式进出负极板的铝空气电池，其特征在于，所述第一铝膜卷筒(1)的轴线、第二铝膜卷筒(2)的轴线与转向筒(8)的轴线相互平行。

5.根据权利要求1所述的具有卷绕式进出负极板的铝空气电池，其特征在于，所述电解槽壳体(3)为立式放置的长方体中空结构，膜进入通道(3a)和膜离开通道(3b)均设置在其顶面上，膜进入通道(3a)和膜离开通道(3b)的截面均为长方形，其长度方向与电解槽壳体(3)顶面的长度方向相互平行且与第一铝膜卷筒(1)的轴线、第二铝膜卷筒(2)的轴线与转向筒(8)的轴线相互平行。

6.根据权利要求1所述的具有卷绕式进出负极板的铝空气电池，其特征在于，所述膜进入通道(3a)和膜离开通道(3b)的长度均大于铝膜(4)的宽度，膜进入通道(3a)和膜离开通道(3b)的宽度均大于铝膜(4)的厚度。