CN217740605U - 一种负极利用率高易更换插卡式水系锌离子蓄电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种负极利用率高易更换插卡式水系锌离子蓄电池，属于水系锌离子电池领域。本实用新型公开的电极利用率高易更换插卡式水系锌离子蓄电池，电极片安装次序选三明治结构，中间负极片两侧正极片，一个负极片供两个正极片配对使用，使用两个正极共用一个负极的结构，提高了负极锌金属的利用率；同时，电极片与电极槽通过类似内存卡的结构进行固定，能够使电极片免螺钉和胶粘固定，实现快速便捷的安装拆换，省时省力，实用性强，具有广阔的应用前景。

Description

一种负极利用率高易更换插卡式水系锌离子蓄电池

技术领域

本实用新型属于水系锌离子电池领域，涉及一种负极利用率高易更换插卡式水系锌离子蓄电池。

背景技术

水系锌离子电池其结构与锂离子电池类似，主要由正极、电解液、隔膜、负极构成，其中电解液主要是含锌离子的水溶液，因此具有高安全性、价格低廉、环境友好等优点，电池负极一般使用的是高纯的锌片或者锌粉。水系锌离子电池在充电和放电过程中，能量主要通过在负极上Zn²⁺可逆的剥离/沉积和在正极上Zn²⁺的插入/脱出来实现存储和释放。一个Zn原子的氧化还原涉及两个电子，因而水系锌离子电池具有高的理论容量和体积容量(820mAh g^-1和5855mAh cm^-3)。并且目前锌的生产和回收技术也比锂成熟的多，因此水系锌离子电池作为下一代储能设备具有巨大的潜力。

现有的水系锌离子电池，正、负电极在拆卸更换困难，并且负极的利用率低，限制了水系锌离子电池的发展。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种负极利用率高易更换插卡式水系锌离子蓄电池，用于解决现有水系锌离子电池，正、负电极在拆卸更换困难、负极的利用率低的技术问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

本实用新型公开了一种负极利用率高易更换插卡式水系锌离子蓄电池，包括下箱体和上箱体，所述下箱体和上箱体的内部中空，且一面开口；所述下箱体和上箱体通过开口的一面相连接；

所述下箱体包括导电导轨和安装槽；所述安装槽置于下箱体的内部；所述导电导轨设置在下箱体的开口处的两个相对的侧边上，且与安装槽垂直；

所述安装槽包括若干电极槽和隔膜安装槽；所述隔膜安装槽穿插设置在电极槽之间，所述电极槽和隔膜安装槽分别与导电导轨垂直；

所述电极槽包括若干正极槽和若干负极槽，所述正极槽和负极槽内分别插入有正极片和负极片；所述两个正极槽紧贴放置，隔膜安装槽位于两个紧贴放置的正极槽和一个负极槽之间。

进一步地，所述电极槽的一端设有第一固定螺纹孔，所述下箱体内部与电极槽接触的一端设有第二固定内螺纹孔；所述电极槽和下箱体通过第一固定螺纹孔和第二固定内螺纹孔进行螺纹连接固定。

进一步地，所述正极片包括正极绝缘框、正极导线接线柱、正极片插网口、涂覆正极材料的不锈钢网；所述正极绝缘框中心设有正极片插网口，所述正极片插网口内放置涂覆正极材料的不锈钢网，所述正极导线接线柱设置在正极绝缘框的一端，并连接有导线；所述负极片包括负极绝缘框、负极导线接线柱、负极片插网口、涂覆负极材料的不锈钢网，所述负极绝缘框中心设有负极片插网口，所述负极片插网口内放置涂覆负极材料的不锈钢网，所述负极导线接线柱设置在负极绝缘框一端，并连接有导线。

进一步地，所述电极槽包括电极槽框架、拉伸弹簧、防脱滑扣、固定滑锁、滑动铁丝；所述与电极槽和安装槽连接相垂直的电极槽框架的一侧框架内设有拉伸弹簧，所述拉伸弹簧和固定滑锁连接，所述固定滑锁分别和防脱滑扣、滑动铁丝连接。

进一步地，所述下箱体开口的一面上设有若干第一内螺纹孔，所述上箱体开口的一面上设有若干第二内螺纹孔，所述下箱体和上箱体通过第一内螺纹孔和第二内螺纹孔连接。

进一步地，所述上箱体上还开设有注液孔和单向排气孔；所述上箱体在和下箱体连接的一面还设有上箱体第一密封胶条。

进一步地，所述下箱体内部还设有水冷管道、出水口、进水口，所述水冷管道的一端通过进水口和外部水源连接，另一端和出水口连接；所述下箱体在和上箱体连接的一面还设有上箱体第二密封胶条。

进一步地，所述隔膜安装槽内设置有隔膜材料。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型公开了一种负极利用率高易更换插卡式水系锌离子蓄电池，通过两个所述正极槽紧贴放置，隔膜安装槽位于两个紧贴放置的正极槽和一个负极槽之间，电极片安装次序选三明治结构，中间负极片两侧正极片，一个负极片供两个正极片配对使用，使用两个正极共用一个负极的结构，提高了负极锌金属的利用率。

进一步地，设置下箱体内螺纹孔和电极槽内螺纹孔的螺纹连接，能够有效的保证电极槽固定在下箱体安装槽不发生移动，避免因为电极槽的晃动碰撞而引起电极片的损坏，延长电极片的使用寿命；电极片与电极槽通过类似内存卡的结构进行固定，能够使电极片免螺钉和胶粘固定，实现快速便捷的安装拆换，省时省力，实用性强。

进一步地，在下箱体和上箱体上分别设置第二密封胶和第一密封胶条，在箱体组装过程中，能够对电池进行密封保护，同时防止电解液的泄露；在下箱体布置水冷管道，能够与水冷控制电路配合使用，防止电池出现过热而损坏，能够提高电池的安全性能。

进一步地，上箱体设有注液孔，在水系锌离子电池电解液出现损耗或不足时，可直接通过注液孔注入电解液进行补充，便利安全；上箱体设有单向排气孔，在电池产生气体时能够及时排除，防止内部压力过高导致电池箱体变形甚至爆炸，提高电池的安全性能。

进一步地，本实用新型公开的负极利用率高易更换插卡式水系锌离子蓄电池，能够通过串并联电路实现从1.2V到12V的一键变压转换，具有多功能性。

附图说明

图1为本实用新型下箱体结构俯视图；

图2为本实用新型下箱体结构的左视图及局部剖视图；

图3为本实用新型下箱体结构的正视图；

图4为本实用新型上箱体结构示意图；

图5为本实用新型涂覆正极材料或负极材料不锈钢网结构示意图；

图6为本实用新型正极片的结构示意图及A-A面全剖视图；

图7为本实用新型正极片的细节剖视结构示意图；

图8为本实用新型负极片的结构示意图及B-B面全剖视图；

图9为本实用新型实施例1提供的电极槽结构示意图及局部剖视图；

图10为本实用新型提供7.2V的电压转换电路图；

图11为本实用新型提供12V的电压转换电路图。

其中：1-LED显示槽；2-控制电路；3-保护电路槽；4-水冷控制槽；5-第一固定螺纹孔；6-导电导轨；7-隔膜材料；8-负极槽；9-正极槽；10-安装槽；11-隔膜安装槽；12-下箱体；13-第二密封胶条；14-第一内螺纹孔；15-出水口；16-进水口；17-水冷管道；18-注液孔；19-单向排气孔；20-第一密封胶条；21-上箱体；22-第二内螺纹孔；23-导线；24-涂覆正极材料的不锈钢网；25-正极片插网口；26-正极绝缘框；27-正极导线接线柱；28-负极导线接线柱；29-负极片插网口；30-负极绝缘框；31-滑动铁丝；32-固定滑锁；33-防脱滑扣；34-拉伸弹簧；35-电极槽框架；36-第二固定内螺纹孔；37-涂覆负极材料的不锈钢网。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

如图1～图9所示，本实用新型公开的一种负极利用率高易更换插卡式水系锌离子蓄电池，包括下箱体12和上箱体21，所述下箱体12和上箱体21的内部中空，且一面开口；所述下箱体12开口的一面上设有若干第一内螺纹孔14，所述上箱体21开口的一面上设有若干第二内螺纹孔22，所述下箱体12和上箱体21通过第一内螺纹孔14和第二内螺纹孔22连接；所述上箱体21上还开设有注液孔18和单向排气孔19使得在电池内部电解液损耗时进行及时补充，并且能够实现将电池内气体导出；所述上箱体21在下箱体12连接的一面还设有上箱体第一密封胶条20和第二密封胶条13，能使得结合更加紧密，防止电解液的泄露；

所述下箱体12包括导电导轨6和安装槽10；所述安装槽10置于下箱体12的内部；所述导电导轨6设置在下箱体12的开口处的两个相对的侧边上，且与安装槽10垂直；所述安装槽10包括若干电极槽和隔膜安装槽11；所述隔膜安装槽11穿插设置在电极槽之间，所述电极槽和隔膜安装槽11分别与导电导轨6垂直；

所述电极槽的一端设有第一固定螺纹孔5，所述下箱体12内部与电极槽接触的一端设有第二固定内螺纹孔36；所述电极槽和下箱体12通过第一固定螺纹孔5和第二固定内螺纹孔36进行螺纹连接固定，能够有效的保证电极槽固定在下箱体内不发生移动，避免因为电极槽的晃动碰撞而引起电极片的损坏，延长电极片的使用寿命；

所述电极槽包括若干正极槽9和若干负极槽8，所述正极槽6和负极槽8内插入有正极片和负极片；所述两个正极槽6紧贴放置，隔膜安装槽11位于两个紧贴放置的正极槽9和一个负极槽8之间；电极片安装次序选三明治结构，中间负极片两侧正极片，一个负极片供两个正极片配对使用，使用两个正极共用一个负极的结构，提高了负极锌金属的利用率；

所述下箱体12内部还设有水冷管道17、出水口15、进水口16，所述水冷管道17一端通过进水口16和外部水源连接，另一端和出水口15连接；同时，下箱体12内部还设有LED显示槽1用于放置电池的显示器、控制电路2用于放置控制电池的控制器、保护电路槽3用于放置保护电路、水冷控制槽4用于放置水冷控制器；

所述正极片包括正极绝缘框26、正极导线接线柱27、正极片插网口25、涂覆正极材料的不锈钢网24；所述正极绝缘框26中心设有正极片插网口25，所述正极片插网口25内放置涂覆正极材料的不锈钢网24，所述正极导线接线柱27设置在正极片绝缘框26的一端，并连接有导线23；所述负极片包括负极绝缘框30、负极导线接线柱28、负极片插网口29、涂覆负极材料的不锈钢网24，所述负极绝缘框30中心设有负极片插网口29，所述负极片插网口29内放置涂覆负极材料的不锈钢网37，所述负极导线接线柱28设置在负极绝缘框30一端，并连接有导线23；所述电极槽包括电极槽框架35、拉伸弹簧34、防脱滑扣33、固定滑锁32、滑动铁丝31；所述与电解槽和安装槽10连接相垂直的电极槽框架35的一侧框架内设有拉伸弹簧34，所述拉伸弹簧34和固定滑锁32连接，所述固定滑锁32分别和防脱滑扣33、滑动铁丝31连接；

当将正极片和负极片插入电极槽时，以插入正极片为例，在正极绝缘框26按压安装过程中，正极绝缘框26左侧边框抵住固定滑块32下压，拉伸弹簧34拉伸变长，滑动铁丝31滑动，钩住固定滑锁32，防脱滑扣33从正极绝缘框26弹出，防脱滑扣垂直于正极绝缘框26的面抵住正极绝缘框26左侧凹槽，防止正极绝缘框26脱出；更换电极片时，轻压正极绝缘框26上方边框，拉伸弹簧34拉伸，滑动铁丝31脱离固定滑锁32的固定，在拉伸弹簧34的拉力作用下，防脱滑扣33滑进电极槽绝缘框35，正极片绝缘框26被弹出，重新更换正极片绝缘框26中的不锈钢网24，重新将正极片绝缘框26插入正极槽9即可完成更换。

如图10所示，当导电导轨6去除后，以E1为例，可将每个负极及其配对的两个正极看成一个并联而成的单体电池E1，将E1电池中的两个正极接线柱同时接于E1左侧，一个负极接线柱接于E1右侧；将接线柱直接与附图10中的电路连接并布置包埋下箱体12中，电池的正极导线接线柱27和负极接线柱28分别参照附图10电路的连接，并将线路包埋与下箱体12中，附图10中均使用单刀双掷开关，开关拨向左侧实现6个电池的并联，提供1.2V电压，拨向右侧实现电池的串联，能够提供7.2V的电压，一键实现变压转换。若需要提供12V的电压转换，则需10个由两个正极共用一个负极的电池参考附图11连接。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种负极利用率高易更换插卡式水系锌离子蓄电池，其特征在于，包括下箱体(12)和上箱体(21)，所述下箱体(12)和上箱体(21)的内部中空，且一面开口；所述下箱体(12)和上箱体(21)通过开口的一面相连接；

所述下箱体(12)包括导电导轨(6)和安装槽(10)；所述安装槽(10)置于下箱体(12)的内部；所述导电导轨(6)设置在下箱体(12)的开口处的两个相对的侧边上，且与安装槽(10)垂直；

所述安装槽(10)包括若干电极槽和隔膜安装槽(11)；所述隔膜安装槽(11)穿插设置在电极槽之间，所述电极槽和隔膜安装槽(11)分别与导电导轨(6)垂直；

所述电极槽包括若干正极槽(9)和若干负极槽(8)，所述正极槽(9)和负极槽(8)内分别插入有正极片和负极片；所述两个所述正极槽(9)紧贴放置，隔膜安装槽(11)位于两个紧贴放置的正极槽(9)和一个负极槽(8)之间。

2.根据权利要求1所述的一种负极利用率高易更换插卡式水系锌离子蓄电池，其特征在于，所述电极槽的一端设有第一固定螺纹孔(5)，所述下箱体(12)内部与电极槽接触的一端设有第二固定内螺纹孔(36)；所述电极槽和下箱体(12)通过第一固定螺纹孔(5)和第二固定内螺纹孔(36)进行螺纹连接固定。

3.根据权利要求1所述的一种负极利用率高易更换插卡式水系锌离子蓄电池，其特征在于，所述正极片包括正极绝缘框(26)、正极导线接线柱(27)、正极片插网口(25)、涂覆正极材料的不锈钢网(24)；所述正极绝缘框(26)中心设有正极片插网口(25)，所述正极片插网口(25)内放置涂覆正极材料的不锈钢网(24)，所述正极导线接线柱(27)设置在正极绝缘框(26)的一端，并连接有导线(23)；所述负极片包括负极绝缘框(30)、负极导线接线柱(28)、负极片插网口(29)、涂覆负极材料的不锈钢网(24)，所述负极绝缘框(30)中心设有负极片插网口(29)，所述负极片插网口(29)内放置涂覆负极材料的不锈钢网(37)，所述负极导线接线柱(28)设置在负极绝缘框(30)一端，并连接有导线(23)。

4.根据权利要求1所述的一种负极利用率高易更换插卡式水系锌离子蓄电池，其特征在于，所述电极槽包括电极槽框架(35)、拉伸弹簧(34)、防脱滑扣(33)、固定滑锁(32)、滑动铁丝(31)；所述与电极槽和安装槽(10)连接相垂直的电极槽框架(35)的一侧框架内设有拉伸弹簧(34)，所述拉伸弹簧(34)和固定滑锁(32)连接，所述固定滑锁(32)分别和防脱滑扣(33)、滑动铁丝(31)连接。

5.根据权利要求1所述的一种负极利用率高易更换插卡式水系锌离子蓄电池，其特征在于，所述下箱体(12)开口的一面上设有若干第一内螺纹孔(14)，所述上箱体(21)开口的一面上设有若干第二内螺纹孔(22)，所述下箱体(12)和上箱体(21)通过第一内螺纹孔(14)和第二内螺纹孔(22)连接。

6.根据权利要求1所述的一种负极利用率高易更换插卡式水系锌离子蓄电池，其特征在于，所述上箱体(21)上还开设有注液孔(18)和单向排气孔(19)；所述上箱体(21)在和下箱体(12)连接的一面还设有上箱体第一密封胶条(20)。

7.根据权利要求1所述的一种负极利用率高易更换插卡式水系锌离子蓄电池，其特征在于，所述下箱体(12)内部还设有水冷管道(17)、出水口(15)、进水口(16)，所述水冷管道(17)的一端通过进水口(16)和外部水源连接，另一端和出水口(15)连接；所述下箱体(12)在和上箱体(21)连接的一面还设有上箱体第二密封胶条(13)。

8.根据权利要求1所述的一种负极利用率高易更换插卡式水系锌离子蓄电池，其特征在于，所述隔膜安装槽(11)内设置有隔膜材料(7)。

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