CN219759752U - 一种金属空气电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种金属空气电池，包括外壳部件、电池负极，外壳部件包括底板、顶板、设置在顶板和底板之间的四个侧板，侧板的内侧设有电池正极，电池负极设置在顶板的下端，外壳部件中装有电解液，电池负极置于外壳部件内的一侧；电池正极上连接有正极耳，电池负极上连接有负极耳；当金属空气电池处于工作状态时，金属空气电池竖向放置，电池负极浸入电解液中；金属空气电池处于闲置状态，金属空气电池横向放置，电池负极位于电解液的上方。本实用新型中，当金属空气电池装置不工作时，将其横向放置，此时电池负极位于电解液的上方并不与电解液接触，从而电池停止向外放电，且由于电池负极与电解液分离，避免了电池负极材料的反应消耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及能源技术领域,特别涉及一种金属空气电池。
背景技术
随着全球经济发展，环境污染，能源枯竭问题日益严重。开发可再生能源和能量的转换储存技术显得十分重要。在储能应用的新兴电池技术中，金属空气电池使用取之不尽的空气(O2)作为活性阴极料，是一种很有前途的传统电源技术替代品。其中铝-空气电池是以空气中的氧气做正极活性物质、金属铝为负极的一种高效电池，具有低成本、高比能量、高比功率、安全环保及材料来源广泛等优点，被誉为面向21世纪的绿色环保型新能源。
其中。铝-空气电池的能量密度仅次与锂-空气电池，其理论能量密度可达8135Wh/kg，在军事、民用、以及水底探测供电系统、电信系统后备动力源和便携式电源等应用方面具有巨大的商业价值。考虑到锂电池的安全性、成本及锂金属的储量等因素，铝-空气电池会更具发展前景。
以金属铝作为电池负极，以氢氧化钠溶液作为电解液为例，铝-空气电池电极反应和电池总反应分别为：
负极反应：Al+4OH-→AlO2 -+2H20+3e-
正极反应：O2+2H2O+4e-→4OH-
电池总反应：4Al+3O2+4OH-→4AlO2 -+2H20
由上式可知，铝-空气电池在反应过程中消耗金属铝、氧气和水，生成偏铝酸钠。
但铝是一种两性金属，铝能够与氢氧化钠自发发生反应，即铝片与电解液接触后，即使外电路断开，电池内部的化学反应并不停止，铝会一直与电解液(氢氧化钠溶液)发生反应，直至将负极材料耗尽。
因此亟需解决铝-空气电池在闲置状态下负极材料与电解液发生反应消耗的问题。
发明内容
本实用新型的目的是解决现有技术中的不足之处，提供一种金属空气电池。
本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：一种金属空气电池，包括外壳部件、电池负极，外壳部件包括底板、顶板、设置在顶板和底板之间的四个侧板，侧板的内侧设有电池正极，电池负极设置在顶板的下端，外壳部件中装有电解液，电池负极置于外壳部件内的一侧；电池正极上连接有正极耳，电池负极上连接有负极耳；
当金属空气电池处于工作状态时，金属空气电池竖向放置，电池负极浸入电解液中；金属空气电池处于闲置状态时，金属空气电池横向放置，电池负极位于电解液的上方。
作为优选，所述电解液为氢氧化钠溶液。
作为优选，所述电池负极的材料为铝。
作为优选，所述电池正极为板状结构，电池正极包括多孔催化材料和设置在多孔催化材料中的集电金属网，电池正极的一侧设有空气腔，空气腔的一侧设有空气入口和空气出口；负极耳与集电金属网相连。
作为优选，所述正极片和负极片均为镍片。
作为优选，所述顶板上设有注液孔，注液孔上可拆卸连接有堵口塞。
作为优选，所述电池负极为板状结构，外壳部件上的其中两个侧板与电池负极平行，其中一个侧板与电池负极之间的间距为第一间距，另一个侧板与电池负极之间的间距为第二间距，第一间距为第二间距的5～8倍。
本实用新型的有益效果是：本实用新型中，当金属空气电池装置不工作(即处于闲置状态)时，将其横向放置，此时电池负极位于电解液的上方并不与电解液接触，从而电池停止向外放电，且由于电池负极与电解液分离，避免了电池负极材料的反应消耗。
附图说明
图1为本实用新型处于工作状态下时的示意图。
图2为本实用新型处于工作状态下时的俯视图。
图3为本实用新型处于闲置状态下时的示意图。
图中：1、底板，2、侧板，3、顶板，4、多孔催化材料，5、集电金属网，6、正极耳，7、空气腔，8、空气入口，9、空气出口，10、电池负极，11、负极耳，12、电解液，13、堵口塞。
具体实施方式
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所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其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，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
如图1-3所示，一种金属空气电池，包括外壳部件、电池负极10，外壳部件包括底板1、顶板3、设置在顶板1和底板3之间的四个侧板2，底板1、顶板3和侧板2共同围成长方体结构。外壳部件的内部设有电解液腔，外壳部件中装有电解液12。本实用新型中，电解液12为氢氧化钠溶液。
侧板2的内侧设有电池正极，电池负极10设置在顶板3的下端。其中，电池负极10的材料为铝，电池负极10置于外壳部件内的一侧。电池负极10为板状结构，外壳部件上的其中两个侧板2与电池负极10平行，其中一个侧板2与电池负极10之间的间距为第一间距，另一个侧板2与电池负极10之间的间距为第二间距，第一间距为第二间距的5～8倍。
电池正极为板状结构，电池正极包括多孔催化材料4和设置在多孔催化材料4中的集电金属网5，电池正极的一侧设有空气腔7，空气腔7的一侧设有空气入口8和空气出口9，空气入口8和空气出口9均与空气腔7连通。空气从空气入口中通入并进入空气腔中，电池正极采用多孔催化材料，空气腔中的部分空气(氧气)会扩散至电池正极中，为电池内部的反应持续提供氧气，多余的空气从空气出口中排出。
电池正极上连接有正极耳，电池负极10上连接有负极耳11，负极耳11与集电金属网5相连。本实用新型中，正极片6和负极片11均为镍片。
顶板3上设有注液孔，注液孔上可拆卸连接有堵口塞13。通过注液孔可向外壳部件内加注电解液。
当金属空气电池处于工作状态时，金属空气电池竖向放置，电池负极10浸入电解液12中；金属空气电池处于闲置状态，金属空气电池横向放置，电池负极10位于电解液12的上方。
本实用新型中，当金属空气电池装置处于工作状态时，将其横向放置，此时电池负极浸入电解液中，电池正极和电池负极均与电解液接触，向电池正极处通入空气，电池内部发生反应并产生电能；当金属空气电池装置不工作(即处于闲置状态)时，将其横向放置，此时电池负极位于电解液的上方并不与电解液接触，从而电池停止向外放电，且由于电池负极与电解液分离，避免了电池负极材料的反应消耗。本实用新型有效实现了电池放电的可控性。
本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种金属空气电池，其特征在于，包括外壳部件、电池负极，外壳部件包括底板、顶板、设置在顶板和底板之间的四个侧板，侧板的内侧设有电池正极，电池负极设置在顶板的下端，外壳部件中装有电解液，电池负极置于外壳部件内的一侧；电池正极上连接有正极耳，电池负极上连接有负极耳；
当金属空气电池处于工作状态时，金属空气电池竖向放置，电池负极浸入电解液中；金属空气电池处于闲置状态时，金属空气电池横向放置，电池负极位于电解液的上方。
2.根据权利要求1所述的一种金属空气电池，其特征在于，所述电解液为氢氧化钠溶液。
3.根据权利要求1所述的一种金属空气电池，其特征在于，所述电池负极的材料为铝。
4.根据权利要求1所述的一种金属空气电池，其特征在于，所述电池正极为板状结构，电池正极包括多孔催化材料和设置在多孔催化材料中的集电金属网，电池正极的一侧设有空气腔，空气腔的一侧设有空气入口和空气出口；负极耳与集电金属网相连。
5.根据权利要求1所述的一种金属空气电池，其特征在于，所述正极耳和负极耳均为镍片。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种金属空气电池，其特征在于，所述顶板上设有注液孔，注液孔上可拆卸连接有堵口塞。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的一种金属空气电池，其特征在于，所述电池负极为板状结构，外壳部件上的其中两个侧板与电池负极平行，其中一个侧板与电池负极之间的间距为第一间距，另一个侧板与电池负极之间的间距为第二间距，第一间距为第二间距的5～8倍。
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