CN216773358U - 一种便携式金属空气电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种便携式金属空气电源，主要包括连体式电池组外壳、镂空外部壳体、顶盖、负极极柱、正极导电片以及电池控制电路，所述连体式电池组设置6组单体电池，呈背对式排布；所述镂空外部壳体和连体式电池组外壳沿T型滑轨对接，整体包裹在连体式电池组外壳外部；所述顶盖位于连体式电池组上部，顶盖内部布置控制电路，在其一侧布置照明灯板，顶盖下部设置阴阳极连接腔室，阳极极柱分别连接对应单体电池的负极极片；所述电池组壳体底部、外壳侧部设置有便于支撑以及提起的卡扣位置。本实用新型所设计的金属空气电源体积较小，方便携带，可在受灾、应急以及无电力供电等场所进行电力提供。

Description

一种便携式金属空气电源

技术领域

本实用新型涉及一种能源电池领域，特别涉及一种便携式金属空气电源。

背景技术

金属空气电池是通过阳极金属发生氧化反应和阴极发生氧还原反应形成电流进行电力供应的一种化学电源。由于该电池消耗的阳极金属以及空气中的氧气均为绿色环保的可再生能源，且具有较高的能量密度，因此在能源电力领域具有非常广阔的应用前景。在目前国内外都大力发展新能源产业的背景下，很多研究学者都对便携式金属空气电源进行研究和改进。

CN105428755A公开了一种便携式金属空气电池备用电源，包括电池仓、侧盖、上盖及金属空气电池总成，侧盖及上盖均设在电池仓上；金属空气电池总成固定在电池仓内，且其与上盖上的USB接口端连接；金属空气电池总成包括金属电极板、空气电极板、绝缘板、金属电极密封盖及稳压线路板总成；稳压线路板总成固定在上盖上，且其分别与金属电极板及空气电极板电连接；空气电极板固定在电池仓上，且其与绝缘板之间形成有储液仓，金属电极板位于储液仓内；绝缘板之间形成有入液区间，入液区间与上盖的注液口连通；在绝缘板上开有通孔，通孔连接入液区间及储液仓；电池仓的排液口连通入液区间及储液仓。优点是：本实用新型的结构简单、便于携带及使用方便。

US14921585 提供了一种使用透水体的金属空气燃料电池。含有电解质材料的透水体被施加到阳极上，并且电解材料在操作时被水转化为电解质，从而可提高便携性，使用稳定性，输送稳定性和储存稳定性。此外，与现有技术的金属空气燃料电池相比，可以提高价格和电池寿命的效率。

CN112670538A提供了一种多功能便携式金属空气电源，包括壳体；所述的壳体内腔均匀设置有多块隔板，所述的隔板之间、所述的隔板与壳体之间的腔体构成多个反应腔；所述的反应腔中部均设置有液态电解质溶剂和金属板阳极，所述的金属板阳极的顶部均与阳极盖板固定连接；所述的隔板由五层结构构成，中间层为集流板层，外侧两层为防水透气层，集流板层和防水透气层之间为催化剂层了，所述的催化剂层上部为消氢催化剂，下部为氧还原催化剂，所述的氧还原催化剂还作为空气阴极；本实用新型利用所述的消氢催化剂，可使反应过程中产生的氢气与氧气反应释放出热量，并用于加热电解液，解决了金属空气电池在低温环境下，启动时间长、放电性能差的问题。

虽然现有技术中存在一些对金属空气电池产品的研究和改进，但是大多数改进点在于为增加其使用时长，不得已增加其储液腔室容积，从而增大其整体电池体积，使得其比能量较低；同时，该电池在应急使用时往往更加注重其功率性能，而目前市场上所推行的金属空气电池均为2组或4组单体电池的串联，功率输出有一定的限制；使用时不便，例如添加、更换电解质时操作繁锁。因此有必要设计一种既能满足常用功率稳定输出的电源，且又方便携带和稳定使用的应急电源。

实用新型内容

本实用新型针对现有金属空气电池技术的不足，针对便携式金属空气电池进行结构创新设计，提出了一种便携式金属空气电源，解决了现有技术中使用不便、操作繁琐、不便携带的问题。

根据现有技术，金属空气电源中，为解决作为金属空气电池的稳定性和便携性问题，在随时工作的情况下，电解液使用注入，再封闭电源外壳的方式； 同时携带时，考虑为便携性，一般要拆解掉外壳。目前现有技术中的外壳设计方式，例如一体式、集成式虽然稳定，但都不利于拆装；或者弹簧式或单一卡扣式，虽然便携、拆装方便，但稳定性不够。

本实用新型的金属空气电源除了便携性之外，也从使用稳定性、递送稳定性和储存稳定性提高出发，采用合理的设计。优选地，本实用新型使用顶盖、外壳、电池组三个部件进行套筒拼接式连接。更优选地，顶盖采用上下分体式设计，分别布置阳极极板组件以及电路板组件，电池组布置空气阴极组件，两者进行交错插接，然后外壳作为套筒，将两者固定锁住。外壳内部分布T型滑轨与底座的电池组件的T型槽相匹配，增加拆装的便携性，同时也能加强结构的稳定性。

具体地，本实用新型提供如下方案：

一种便携式金属空气电源，包括以下部件：位于底座的连体式电池组外壳、固定所述连体式电池组外壳的镂空状的电池外部壳体、以及顶盖，上述三个部件采用套筒式插入连接方式实现所述金属空气电源的封闭组装；

所述连体式电池组外壳的顶部与电池顶盖卡扣式链接；所述顶盖包含顶盖上部和顶盖下部，顶盖下部呈L型，所述L型短边布置LED照明灯，控制电路板布置在顶盖的上部和下部之间；所述L型下部上端面设置正极导电片、负极极柱母头和正极极片孔；所述连体式电池组外壳下端面设置支撑元件，侧端面设置固定式挂钩；

所述连体式电池组外壳由六组单体电池壳体腔室组成，6组单体电池壳体呈靠背式分布，每组电池壳体相邻内壁开设一通孔；所述连体式电池组外壳外侧间隔设置T型滑轨槽；所述连体式电池组外壳窗口粘结空气阴极，各空气阴极外部设置固定框架， 同时阴极挡板进行固定；所述连体式电池组外壳下端面设置用于放置支撑的卡槽；所述空气阴极和连体式电池组外壳围成的空腔为电解液腔室；所述电解液包含但不仅限于NaCl溶液，氢氧化钠溶液。

优选地，所述连体式电池组外壳沿长边为镂空状，沿短边为实体，短边两端面设置用于和背带连接的固定式卡环公头；所述电池外部壳体内部设置有8组T字滑轨，T字滑轨上端面由上到下呈楔形逐渐减小。

优选地，所述电池控制电路板布置在顶盖内部，所述控制电路板上设置有开关按钮和USB接口；所述开关按钮上覆盖橡胶垫，所述橡胶垫形状包含但不仅限于圆柱型和T字型。

优选地，所述顶盖下部底面沿边缘布置有卡扣母头端，顶盖下部设置有正极极片和阳极极柱通孔；所述顶盖下部垂直底面的腔室内布置照明灯；所述顶盖上部设置有螺栓连接支架；所述顶盖上下部闭合后沿合缝设置开关和USB槽。

优选地，所述负极极柱头分公、母头，所述负极极柱公头固定在电池顶盖下端面预留的极柱槽内，所述负极极柱母头固定在金属阳极板上；所述空气阴极一端固定到顶盖下部的上端面，和负极极柱公头固定，另一端垂直于顶盖下端面，和单体电池空气阴极接触；

优选地，所述金属阳极板包含但不仅限于镁及镁合金、铝和铝合金、锌及锌合金；所述正极导电片、负极极柱公头、负极极柱母头所用材料包含但不仅限于镍、镀镍铜。

本实用新型方案相对现有技术获得的技术效果包括：

1.本实用新型金属空气电源，空气阴极与金属阳极都是通过插接的方式布置，可以简单且容易地携带和更换，使得金属空气燃料电池可以在任何应用处被激活，只要向其供应水或电解质即可。因此本实用新型金属空气电源解决了使用过程中的电池恶化现象。例如电源工作时发生的氧化还原化学反应会产生金属氢氧化物、金属氧化物等浆料或沉淀的现象，这样在产物被积累到到阳极片上时会显着降低电池的寿命、电解质也会劣化。本实用新型更换极片方便，且采用中间镂空的外壳设计，也便于观察壳体内部。

2.本实用新型金属空气电源中，公、母极柱头的设计，提高了工作过程中电源结构的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型实施例中金属空气电源总体结构示意图。

图2为本实用新型实施例中金属空气电源外壳结构示意图。

图3为本实用新型实施例中金属空气电源底座的连体电池组结构示意图。

图4为本实用新型实施例中金属空气电源顶盖结构示意图。

图5为本实用新型实施例中金属空气电源顶盖俯视结构示意图。

其中：1.顶盖；2.电池外部壳体；3连体式电池组外壳；4.T型滑轨；5.空气阴极；6.阴极挡板；7.卡扣公头；8.T型滑轨槽；9.通孔；10.金属阳极板；11.正极导电片；12.卡扣母头端；13.负极极柱母头；14.按钮开关；15.照明灯板；16.负极极柱公头；17.控制电路板；18.USB接口。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“另一个实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面参照说明书附图1-5介绍本实用新型设计的便携式金属空气电源。本实用新型金属空气电源总体结构如图1所示，该金属空气电源整体结构上包括底座连体式电池组外壳3，固定所述连体式电池组外壳3的镂空状的电池外部壳体2，与外部壳体2连接的顶盖1，三者组成了一个工作时完整封闭的金属空气电源。

所述连体式电池组壳体3顶部和电池顶盖1卡扣式链接；所述顶盖1包含顶盖上部和顶盖下部，顶盖下部呈L型，所述L型短边布置LED照明灯，控制电路板17布置在上部和下部之间；所述L型下部上端面设置负极极柱孔（即负极极柱母头13）和正极极片孔；所述底部连体式电池组外壳3下端面设置支撑元件，侧端面设置固定式挂钩。

本实用新型实施例中金属空气电源外部壳体结构示意图如图2所示。底座连体式电池组外壳3沿长边为镂空状，沿短边为实体，短边两端面设置用于和背带连接的固定卡扣公头7；外部壳体2内部设置有8组T字滑轨4，T字滑轨4上端面由上到下呈楔形逐渐减小。

更具体地，本实用新型实施例中金属空气电源底座连体式电池组结构示意图如图3所示。连体式电池组外壳3由六组单体电池壳体腔室组成，6组单体电池壳体呈靠背式分布，单体电池壳体相邻内壁开设通孔9；所述底座连体式电池组3外侧间隔设置T型滑轨槽8；底座连体式电池组外壳3窗口粘结空气阴极5，各空气阴极5外部设置固定框架；所述底座连体电池组外壳3下端面设置用于放置支撑的卡槽；所述空气阴极5和底座连体式电池组外壳3围成的空腔为电解液腔室；添加的电解液包含但不仅限于NaCl溶液，氢氧化钠溶液等。

本实用新型实施例中金属空气电源顶盖结构示意图为图4所示。电池顶盖分为上部和下部，图4为上部和下部连接闭合的状态。电池顶盖1的上部底面沿边缘布置有卡扣母头12，下部设置有正极导电片11和负极极柱公头16；所述下部垂直底面的腔室内布置照明灯；所述顶盖1上部设置有螺栓连接支架；所述上、下部闭合后沿合缝设置按钮开关槽和USB槽。

本实用新型实施例中金属空气电源顶盖俯视结构示意图如图5所示，（即下盖的俯视图）。电池控制电路板17布置在顶盖1的内部，所述电路板上设置有开关按钮14和USB接口18；所述开关按钮14上覆盖橡胶垫，所述橡胶垫形状包含但不仅限于圆柱型和T字型。

更具体地，阳极（负极）极柱分公、母头，负极极柱公头16固定在电池顶盖下部预留的极柱槽内，负极极柱母头13固定在金属阳极板10上；阴极（正极）极片，即为空气阴极5，一段固定到顶盖1下部的上端面，和负极极柱公头13固定，另一端垂直于顶盖1下端面，和单体电池空气阴极5镍网弹性接触，同时阴极挡板6起到固定和支撑作用；所述负极极片，即金属阳极板10包含但不仅限于镁及镁合金、铝和铝合金、锌及锌合金；所述正极导电片11、负极极柱公头16、负极极柱母头13所用材料包含但不仅限于镍、镀镍铜。

按照如下方法使用本实用新型实施例中的便携式金属空气电源：

（1）打开底座连体式电池组外壳3和顶盖1之间的卡扣（卡扣公头7以及卡扣母头12），分别将6组带有负极极柱母头13的金属阳极板10插入顶盖1底部留有负极极柱公头16的孔内；

（2）向任意一个单体电池腔室内加入30g-50gNaCl，并倒入500ML水，此时电解液沿着相邻电池内壁上的通孔9，流入至每个单体电池腔室内且保持同一液面高度；

（3）将插有金属阳极板10的顶盖1插入各个电池腔室内，使阴极导电片，即空气阴极片5接触镍网，并按下卡扣进行密封；

（4）此时，可以分别打开顶盖1侧部的灯板按钮开关14和USB控制开关，控制照明灯板15以及控制电路板17对负载进行供电；

（5）在电源使用结束后，打开顶盖1和连体式电池组外壳3的卡扣，取出带有金属阳极板10的顶盖1，取下镁板冲洗留存，倒出腔体内部的杂质和剩余电解液，再注入清水反复冲洗电池腔室。

本实用新型的便携式金属空气电源可拆卸的安装方式，拆装简便，内部结构设计合理，通过巧妙地对顶盖设计上下两部分的拼接式连接以及对腔室内部采用独立电池腔室组装结构，能最大程度地提高金属空气电池的能量比效率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种便携式金属空气电源，包括以下部件：位于底座的连体式电池组外壳、固定所述连体式电池组外壳的镂空状的电池外部壳体、以及顶盖，其特征在于，上述三个部件采用套筒式插入连接方式实现所述金属空气电源的封闭组装；

所述连体式电池组外壳的顶部与电池顶盖卡扣式链接；所述顶盖包含顶盖上部和顶盖下部，顶盖下部呈L型，所述L型短边布置LED照明灯，控制电路板布置在顶盖的上部和下部之间；所述L型下部上端面设置正极导电片、负极极柱母头和正极极片孔；所述连体式电池组外壳下端面设置支撑元件，侧端面设置固定式挂钩；

所述连体式电池组外壳由六组单体电池壳体腔室组成，6组单体电池壳体呈靠背式分布，每组电池壳体相邻内壁开设一通孔；所述连体式电池组外壳外侧间隔设置T型滑轨槽；所述连体式电池组外壳窗口粘结空气阴极，各空气阴极外部设置固定框架，同时阴极挡板进行固定；所述连体式电池组外壳下端面设置用于放置支撑的卡槽；所述空气阴极和连体式电池组外壳围成的空腔为电解液腔室。

2.根据权利要求1所述的便携式金属空气电源，其特征在于，所述连体式电池组外壳沿长边为镂空状，沿短边为实体，短边两端面设置用于和背带连接的固定式卡环公头；所述电池外部壳体内部设置有8组T字滑轨，T字滑轨上端面由上到下呈楔形逐渐减小。

3.根据权利要求1所述的便携式金属空气电源，其特征在于，所述控制电路板布置在顶盖内部，所述控制电路板上设置有开关按钮和USB接口；所述开关按钮上覆盖橡胶垫，所述橡胶垫形状包含但不仅限于圆柱型和T字型。

4.根据权利要求1所述的便携式金属空气电源，其特征在于，所述负极极柱头分公、母头，所述负极极柱公头固定在电池顶盖下端面预留的极柱槽内，所述负极极柱母头固定在金属阳极板上；所述空气阴极一端固定到顶盖下部的上端面，和负极极柱公头固定，另一端垂直于顶盖下端面，和单体电池空气阴极接触。

5.根据权利要求1所述的便携式金属空气电源，其特征在于，所述顶盖下部底面沿边缘布置有卡扣母头端，顶盖下部设置有正极极片和阳极极柱通孔；所述顶盖下部垂直底面的腔室内布置照明灯；所述顶盖上部设置有螺栓连接支架；所述顶盖上下部闭合后沿合缝设置开关和USB槽。

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