CN218919068U - 一种金属空气电池用高低温自适应电解液系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种金属空气电池用高低温自适应电解液系统，包括电解液箱体，还包括有泵、控制器、冷却管、第一、第二、第三、第四、第五和第六电磁阀，所述的电解液箱体设置有低温区、水冷区和高温区。本实用新型通过把电解液箱分为三个区，正常启动时，采用高温区的电解液进入电堆箱，低温启动时，通过使用水冷区的水进入低温区，在低温区放置干态的电解质，从而使电解质溶于水后产生电解液，同时产生热量对电解液加热，加热的电解液即可满足低温启动的需求，同时正常采用高温区的电解液进入电堆箱，如果高温区的电解液温度过高，则可以通过冷水区的水循环设置在高温区内的冷却管进行降温，再搭配现有设备中的降温风扇等实现降温的需求。

Description

一种金属空气电池用高低温自适应电解液系统

技术领域

本实用新型涉及空气电池技术领域，尤其涉及一种金属空气电池用高低温自适应电解液系统。

背景技术

金属/空气电池是一种采用金属(如铝、锌等)为阳极燃料，空气中氧气作为氧化剂，碱液作为电解质溶液的电化学反应装置。为提高电池的商业化实用程度，电池需操作维护便捷，具备良好的环境适应性，其中，电池的低温贮存、启动及运行性能是制约金属/空气及其他燃料电池以及锂离子电池的共性问题，随着环境温度的下降，电池系统启动困难，容量降低使用困难。

现有技术中，针对低温环境下，启动时间长，放电性能差，为解决此问题，通常采取电加热方式提高电解液温度，此方法消耗额外电源，而且会导致系统复杂化。

而且，大多数时间为高温的情况，由于空气电池自身发电会产生一定的热量，如果搭配环境的高温，则电池系统温度会越来越高，进而影响电池的正常使用，所以如何使空气电池能够适应不同情况下的使用，是急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种金属空气电池用高低温自适应电解液系统，能够同时适应高温环境的正常工作和低温环境的正常启动工作。

本实用新型采用的技术方案为：

一种金属空气电池用高低温自适应电解液箱，包括电解液箱体，还包括有泵、控制器、冷却管、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第五单向阀和第六电磁阀，所述的电解液箱体通过密封绝热隔板分为三个区，分别为低温区、水冷区和高温区，所述的水冷区内设置有冷却水，水冷区的出口与泵的水口连通，泵的出水口通过第五单向阀与冷却管的一端连通，冷却管的另一端与水冷区的入水口连通，所述的冷却管设置高温区内；所述泵的出水口还通过第六单向阀与低温区的入水口连通，低温区和高温区的出液口均分别通过第三电磁阀和第四电磁阀与电堆箱入液口连通，低温区和高温区的入液口均分别通过第一电磁阀和第二电磁阀与电堆箱出液口连通；所述的低温区的入液口和出液口相对设置在底部的两侧，低温区的上部还设置有放料区，所述的放料区为多个均匀的格子，格子的底部设置有皮带板，所述的低温区的侧壁设置有与皮带板配合的滑槽，滑槽的一端设置有牵引装置，所述的牵引装置用于将皮带板沿滑槽向一侧移动，格子内设置有电解质。

所述的牵引装置包括第一电机和第一滚轴，皮带板的一端与第一滚轴轴面固定，第一滚轴的一侧设置有第一电机，第一电机输出轴与第一滚轴同向固定设置，滚轴的带动下，皮带板沿滑槽向一侧移动。

所述的电解质为KOH。

所述的冷却管为S型盘带设置。

还包括有第一温度计和第二温度计，分别用于测量低温区和高温区内电解液的温度。

还包括有第一流量计和第二流量计，所述的第一流量计设置在泵和低温区入液口之间，第二流量计设置在低温区的出液口和电堆箱入液口之间。

还设置返向牵引装置和牵引线，所述的反向牵引装置包括对牵引装置对称设置的第二电机和第二滚轴，所述的牵引线的一端与第二滚轴轴面固定，另一端与皮带板的自由端固定，用于将皮带板反向牵引复位。

本实用新型通过把电解液箱分为三个区，其中一个水冷区，一个高温区和一个低温区，正常启动时，采用高温区的电解液进入电堆箱，低温启动时，通过使用水冷区的水进入低温区，在低温区放置干态的电解质，从而使电解质溶于水后产生电解液，同时产生热量对电解液加热，加热的电解液即可满足低温启动的需求，同时启动后，即正常采用高温区的电解液进入电堆箱，如果高温区的电解液温度过高，则可以通过冷水区的水循环设置在高温区内的冷却管进行降温，再搭配现有设备中的降温风扇等实现降温的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型低温区的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和2所示，本实用新型包括电解液箱体，还包括有泵、控制器、冷却管、第一单向阀1、第二单向阀2、第三单向阀3、第四单向阀4、第五单向阀5和第六电磁阀6，所述的电解液箱体通过密封绝热隔板分为三个区，分别为低温区11、水冷区12和高温区13，所述的水冷区12内设置有冷却水，水冷区的出口与泵的水口连通，泵的出水口通过第五单向阀5与冷却管14的一端连通，冷却管14的另一端与水冷区的入水口连通，所述的冷却管14设置高温区13内；所述泵的出水口还通过第六单向阀6与低温区11的入水口连通，低温区11和高温13区的出液口均分别通过第三电磁阀3和第四电磁阀4与电堆箱入液口连通，低温区11和高温区13的入液口均分别通过第一电磁阀1和第二电磁阀2与电堆箱出液口连通；所述的低温区11的入液口和出液口相对设置在底部的两侧，低温区11的上部还设置有放料区，所述的放料区为多个均匀的格子21，格子21的底部设置有皮带板23，所述的低温区的侧壁设置有与皮带板23配合的滑槽，滑槽的一端设置有牵引装置，所述的牵引装置用于将皮带板沿滑槽向一侧移动，格子21内设置有电解质。

本实用新型通过把电解液箱分为三个区，正常启动时，采用高温区的电解液进入电堆箱，低温启动时，通过使用水冷区的水进入低温区，在低温区放置干态的电解质，从而使电解质溶于水后产生电解液，产生的电解液浓度使其满足需求的同时产生热量对电解液加热，加热后的加热的电解液即可满足低温启动的需求，同时启动后，即可以更换为正常的常规工作模式，即采用高温区的电解液进入电堆箱，如果高温区的电解液温度过高，则可以通过冷水区的水循环设置在高温区内的冷却管进行降温，再搭配现有设备中的降温风扇等实现降温的需求

所述的牵引装置包括第一电机和第一滚轴22，皮带板23的一端与第一滚轴22轴面固定，第一滚轴22的一侧设置有第一电机，第一电机输出轴与第一滚轴22同向固定设置，第一滚轴22的带动下，皮带板23沿滑槽向一侧移动。通过设置电机和滚轴的牵引装置，能够方便对电解质精确释放的同时，可够简单，易控置，而且容易搭配密封设置，均为常用的技术，在此不再赘述。

所述的电解质为KOH。也可以根据实际的需求，更换为其他的电解质。

所述的冷却管14为S型盘带设置。盘带设置再高温区的内部，使冷却管与高温区的电解液接触面积增大，增加热量传递效果。

还包括有第一温度计9和第二温度计10，分别用于测量低温区和高温区内电解液的温度。通过温度计的设置，可以更好的监控需求位置的温度信息，为系统整体的切换和调整给与了准确的消息。

还包括有第一流量计7和第二流量计8，所述的第一流量计7设置在泵和低温区11入液口之间，第二流量计8设置在低温区11的出液口和电堆箱入液口之间。采用流量计的设置，可以对系统的实际流量进行准确的控制，使整体的实时控制给与定理的参考。

还设置返向牵引装置和牵引线，所述的反向牵引装置包括对牵引装置对称设置的第二电机和第二滚轴24，所述的牵引线的一端与第二滚轴轴面固定，另一端与皮带板的自由端固定，用于将皮带板反向牵引复位。通过对侧设置反向的牵引，牵引线采用两条，分别牵引皮带板的两侧，从而可以实现皮带板的反向移动，为低温区的重复使用提供可能性。

本实用新型实际使用时，高温区内为配置好的冷的电解液，当金属空气电池处在非低温环境下时，利用高温区电解液供电堆使用。水冷区内盛放水，并与高温区内的盘管经泵和阀相连，当高温区内电解液温度过高时，开启泵，水冷区内低温水在泵的驱使下，依次经过水冷区出液口、泵、第五单向电磁阀、盘管进液口进入盘管，再经盘管回液口回到水冷区。在不断循环作用下，低温水不断与高温电解液进行热交换，实现对高温电解液的冷却作用。若温度仍然控制不了，再启动风冷散热器。

低温区内分为上下两个部分，下部为电解质溶解区，上部为电解质存放区，在外壁设计一电机。电解质存放区分为若干个等份空间即格子，底部为皮带板即电机“皮带”。电机为管状电机，“皮带”一头与转轴固定，通过电机带动转轴转动，进而带动“皮带”，进行投料，电机正向转动时，“皮带”从左到右伸缩，没有“皮带”支撑，其上电解质掉落到电解质溶解区。按照设计，电机每工作一次，“皮带”移动距离恰好为1个电解质存放区的间距。因此在低温环境下，电机每工作一次，“皮带”上方掉下一份电解质。同时，关闭第五单向电磁阀，开启第六单向电磁阀，将水泵入低温区与电解质混合释放热量，混合好的电解液再经低温区的出液口进入电堆。泵入低温区的水量由流量计监测，当到达设定值时，关闭泵和第六单向电磁阀。实际使用中还可以根据实际的温度和流速等因素，一次移动释放多个格子内的电解质，从而满足启动的需求。

以下以具体的实例进行说明：

1.初始状态：所有阀门均为关闭状态。

2.系统工作时，当第一温度计检测电解液温度低于设定阀值k1时（如25℃），判定此时为低温环境，当第一温度计温度高于设定阀值k1时，判定为非低温环境。

3.当处于低温环境时，开启泵和第六单向电磁阀,水冷区的水进入低温区，同时开启电机，释放1份的电解质，电解质与水溶解后，关闭泵和第六单向电磁阀。

4.开启第一和第三单向电磁阀，主液路流经低温区，高温电解液进入电堆，经电堆反应后，再进入低温区，如此循环。

5.当低温区电解液温度高于设定阀值k2时（如25℃），判定电池系统处于非低温状态，此时关闭第一单向电磁阀，同时开启第二单向电磁阀、第四单向电磁阀，使高温区的电解液进入电堆，并将低温区的电解液抽干，当流量计2读数为0时，说明低温区电解液已抽干，此时关闭第三单向电磁阀。

6.随着电堆不断反应，电解液不断升温，当第一温度计检测到电解液温度超过设定阀值k3时（如50℃），开启泵和第五单向电磁阀，使水冷区低温水对高温区电解液进行散热。

7.如果系统初始工作时，第一温度计检测电解液温度高于设定阀值k1时（如25℃），判定此时为非低温环境，开启第二单向电磁阀、第四单向电磁阀，使高温区的电解液进入电堆箱。

8.当第一温度计检测到电解液温度超过设定阀值k3时（如50℃），开启泵和第五单向电磁阀，使水冷区低温水对高温区电解液进行散热。

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“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”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“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，以便这里描述的本申请的实施例。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。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行较详细的说明，但本发明不限于这里所述的特定实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等有效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种金属空气电池用高低温自适应电解液系统，包括电解液箱体，其特征在于：还包括有泵、控制器、冷却管、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第五单向阀和第六电磁阀，所述的电解液箱体通过密封绝热隔板分为三个区，分别为低温区、水冷区和高温区，所述的水冷区内设置有冷却水，水冷区的出口与泵的水口连通，泵的出水口通过第五单向阀与冷却管的一端连通，冷却管的另一端与水冷区的入水口连通，所述的冷却管设置高温区内；所述泵的出水口还通过第六单向阀与低温区的入水口连通，低温区和高温区的出液口均分别通过第三电磁阀和第四电磁阀与电堆箱入液口连通，低温区和高温区的入液口均分别通过第一电磁阀和第二电磁阀与电堆箱出液口连通；所述的低温区的入液口和出液口相对设置在底部的两侧，低温区的上部还设置有放料区，所述的放料区为多个均匀的格子，格子的底部设置有皮带板，所述的低温区的侧壁设置有与皮带板配合的滑槽，滑槽的一端设置有牵引装置，所述的牵引装置用于将皮带板沿滑槽向一侧移动，格子内设置有电解质。

2.根据权利要求1所述的金属空气电池用高低温自适应电解液系统，其特征在于：所述的牵引装置包括第一电机和第一滚轴，皮带板的一端与第一滚轴轴面固定，第一滚轴的一侧设置有第一电机，第一电机输出轴与第一滚轴同向固定设置，滚轴的带动下，皮带板沿滑槽向一侧移动。

3.根据权利要求1所述的金属空气电池用高低温自适应电解液系统，其特征在于：所述的电解质为KOH。

4.根据权利要求1所述的金属空气电池用高低温自适应电解液系统，其特征在于：所述的冷却管为S型盘带设置。

5.根据权利要求1所述的金属空气电池用高低温自适应电解液系统，其特征在于：还包括有第一温度计和第二温度计，分别用于测量低温区和高温区内电解液的温度。

6.根据权利要求1所述的金属空气电池用高低温自适应电解液系统，其特征在于： 还包括有第一流量计和第二流量计，所述的第一流量计设置在泵和低温区入液口之间，第二流量计设置在低温区的出液口和电堆箱入液口之间。

7.根据权利要求1-6任一权利要求所述的金属空气电池用高低温自适应电解液系统，其特征在于：还设置反向牵引装置和牵引线，所述的反向牵引装置包括对牵引装置对称设置的第二电机和第二滚轴，所述的牵引线的一端与第二滚轴轴面固定，另一端与皮带板的自由端固定，用于将皮带板反向牵引复位。

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