CN220086191U - 一种金属空气电池和电池组 - Google Patents

Abstract

一种金属空气电池和电池组，属于电池技术领域，具体方案如下：一种金属空气电池，包括空气电极板、负极金属板、电解液、驱动装置、感温探头及控制系统，所述空气电极板和负极金属板均与电解液接触，所述驱动装置与负极金属板连接并驱动负极金属板移动从而控制负极金属板与电解液的接触面积，所述感温探头设置在电解液中，所述感温探头和驱动装置均与控制系统电连接。本实用新型所述的金属空气电池能够在仅使用少量电解液的情况下，稳定控制金属空气电池的运行。单个电池金属板能够持续稳定工作超30h，直至电池金属板消耗殆尽，中途不需要补充电解液。

Description

一种金属空气电池和电池组

技术领域

本实用新型属于电池技术领域，具体涉及一种金属空气电池和电池组。

背景技术

金属空气电池是指用金属代替其他燃料而形成的一种新型燃料电池，是一款绿色能源。其具有无毒、无污染、能量密度高等优点，一般采用较活泼的金属如：铝、镁、锌等作为负极，空气电极作为正极。金属空气电池主要由电堆、电解液箱、启动泵和循环管路组成，其中电解液箱占极大的体积和质量，并且该电池在长时间大功率运转时通常会出现热失控的问题，热量的大量积累会导致电池连接件之间的塑料部分融化变形，进而造成整个电池系统的崩溃。一般的思路是通过增加电解液的使用量来实现温度的控制，但是这种方法受制于整个电堆的空间，并不能有效彻底的解决热失控的问题。因此需要提出一种新的解决热失控的方法，来保证电池超长时间的稳定运行。

实用新型内容

为解决背景技术中存在的问题，本实用新型提供一种金属空气电池和电池组，所述金属空气电池能够有效控制体系的温度，防止热失控，从而实现金属空气电池的超长稳定运行。

为了实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种金属空气电池，包括空气电极板、负极金属板、电解液、驱动装置、感温探头及控制系统，所述空气电极板和负极金属板均与电解液接触，所述驱动装置与负极金属板连接并驱动负极金属板移动从而控制负极金属板与电解液的接触面积，所述感温探头设置在电解液中，所述感温探头和驱动装置均与控制系统电连接。

进一步的，所述金属空气电池还包括外壳体，所述外壳体的两侧均设置有空气窗口，所述空气电极板有两个，分别固定在外壳体的内部两侧并覆盖所在侧的空气窗口，所述负极金属板设置在两个空气电极板之间，所述电解液注入外壳体内部。

进一步的，所述外壳体的顶部设置有顶盖，所述负极金属板可拆卸固定在顶盖的下表面，所述驱动装置驱动顶盖相对外壳体上下移动。

进一步的，所述驱动装置包括油泵和连接杆，所述油泵设置在外壳体的底部，所述连接杆的一端与油泵连接，另一端与顶盖连接，所述油泵驱动连接杆运动。

所述顶盖的上表面可拆卸式固定设置有把手。

进一步的，所述空气电极板的厚度为1-3mm，所述负极金属板的材质为铝、镁、锌或铁。

一种电池组，包括所述的金属空气电池。

进一步的，所述电池组还包括底座，所述若干个金属空气电池均排列设置在底座上。

进一步的，所述电池组还包括风扇，所述风扇设置在底座的侧面，所述风扇与控制系统电连接。

一种所述的金属空气电池的热失控控制方法，当感温探头监测到电解液温度达到设定值时，将信息传输给控制系统，所述控制系统控制驱动装置驱动负极金属板移动，从而控制负极金属板与电解液的接触面积。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型所述的金属空气电池能够在仅使用少量电解液的情况下，稳定控制金属空气电池的运行。单个电池金属板能够持续稳定工作超30h，直至电池金属板消耗殆尽，中途不需要补充电解液。

2)本实用新型所述的金属空气电池结构简单，可以以增加电堆底座的形式来实现大功率电堆的制备；同时由于单体电池顶盖未与单体电池壳体紧安装，能够便于快速更换电池金属板。

附图说明

图1是本实用新型的金属空气电池组结构示意图；

图2是本实用新型金属空气电池单体的结构示意图；

图3是本实用新型金属空气电池单体在油泵位置的剖视图；

图4是本实用新型金属空气电池单体在顶盖把手位置的剖视图；

图5是本实用新型控制系统的工作原理示意图；

图中：0、金属空气电池，1、空气电极板，2、负极金属板，3、驱动装置，4、感温探头，5、外壳体，6、底座，7、风扇，31、油泵，32、连接杆，51、空气窗口，52、顶盖，53、把手。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是实用新型的一部分实施例，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在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。为了方便描述，在以下具体实施方式中，空气电极板1设置的位置定义为“前”和“后”，并非对本实用新型保护范围的具体限定。

具体实施方式一

如图2-4所示，一种金属空气电池，包括空气电极板1、负极金属板2、电解液、驱动装置3、感温探头4及控制系统，所述空气电极板1和负极金属板2均与电解液接触，所述驱动装置3与负极金属板2连接并驱动负极金属板2移动从而控制负极金属板2与电解液的接触面积，所述感温探头4设置在电解液中，用于实时获取电解液的温度，所述感温探头4和驱动装置3均与控制系统电连接。所述控制系统能够接收感温探头4所传递的电解液温度信息，从而控制驱动装置3的工作。所述控制系统为现有的控制系统。

进一步的，所述金属空气电池还包括外壳体5，所述外壳体5顶部为开口结构，两侧均设置有空气窗口51，所述空气电极板1有两个，分别固定在外壳体5的内部前后两侧并覆盖所在一侧的空气窗口51，阻隔空气窗口51与外壳体5内部的连通，所述负极金属板2设置在两个空气电极板1之间，所述电解液注入外壳体5内部，所述感温探头4固定在外壳体的内部底面中心位置。

进一步的，所述外壳体5的顶部设置有顶盖52，所述负极金属板2可拆卸固定在顶盖52的下表面，所述驱动装置3驱动顶盖52相对外壳体5上下移动。外壳体5与顶盖52之间非硬性连接，可以实现自由拔插。

进一步的，所述驱动装置3包括油泵31和连接杆32，所述油泵31设置在外壳体5的底部，所述连接杆32的一端与油泵31连接，另一端与顶盖52可拆卸式固定连接。所述油泵31和连接杆32为一体装置。优选的，所述油泵31具有四档可调控，通过输入信号可以使油泵31工作将连接杆32和负极金属板2抬高，共有四档，分别为2、4、6、8cm，即连接杆32可抬升的高度分别为2、4、6、8cm。此结构方便更换负极金属板2。

优选的，所述驱动装置3有两个，分别设置在外壳体5的左右两侧。所述驱动装置3设置在独立的腔室内，与电解液隔开。

进一步的，所述顶盖52的上表面通过螺丝可拆卸式固定设置有把手53。

进一步的，所述空气电极板1的厚度为1-3mm，所述负极金属板2的材质为铝、镁、锌或铁。

具体实施方式二

一种电池组，包括若干个具体实施方式一所述的金属空气电池0。

进一步的，所述电池组还包括底座6，所述若干个金属空气电池0均排列设置在底座6上，所述若干个金属空气电池0均可自由插拔放置于底座6上。优选的，所述控制系统设置在底座6内部。

进一步的，所述电池组还包括风扇7，所述风扇7设置在底座6的侧面，所述风扇7与控制系统电连接。所述风扇7具有三个档位，可以控制风速的大小，所述控制系统控制风扇7的开关及档位，所述风扇7的数量可为多个。

如图1所示，一个电池组中金属空气电池0和风扇7的数量均可以增加，优选的，每一个底座6可以同时容纳6个金属空气电池0单体和2个风扇7。同时底座6也是可以串联增加的，这样就可以实现大功率金属空气电池组的制造。

具体实施方式三

一种具体实施方式一所述的金属空气电池的热失控控制方法，当感温探头4监测到电解液温度达到设定值时，将信息传输给控制系统，所述控制系统控制驱动装置3驱动负极金属板2移动，从而控制负极金属板2与电解液的接触面积。

采用该热失控控制方法制得的金属空气电池能够实现超长时间的稳定运行。

见图5所示是控制系统工作原理图，当感温探头4探测到电解液温度过高，将信息传输给控制系统，控制系统开始控制油泵31和风扇7启动工作，通过油泵31控制负极金属板2与电解液接触面积的大小来控制电池体系的产热量，同时还采用风扇7进行外部风冷，风扇7的工作情况也受控制系统的控制，其具有三个档位，可以依据温度的高低匹配合适的风速档位。此外，风扇7也可以给空气电极提供足量的氧气，便于反应的进行。最终通过控制系统来联合控制产热量和散热量实现电池体系的温度保持在50-70℃的适宜范围内，这样电池体系能够实现超长时间的稳定工作。单个金属空气电池0能够持续稳定工作超30h，直至负极金属板2消耗殆尽，中途不需要补充电解液。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种金属空气电池，其特征在于：包括空气电极板(1)、负极金属板(2)、电解液、驱动装置(3)、感温探头(4)及控制系统，所述空气电极板(1)和负极金属板(2)均与电解液接触，所述驱动装置(3)与负极金属板(2)连接并驱动负极金属板(2)移动从而控制负极金属板(2)与电解液的接触面积，所述感温探头(4)设置在电解液中，所述感温探头(4)和驱动装置(3)均与控制系统电连接。

2.根据权利要求1所述的一种金属空气电池，其特征在于：所述金属空气电池还包括外壳体(5)，所述外壳体(5)的两侧均设置有空气窗口(51)，所述空气电极板(1)有两个，分别固定在外壳体(5)的内部两侧并覆盖所在侧的空气窗口(51)，所述负极金属板(2)设置在两个空气电极板(1)之间，所述电解液注入外壳体(5)内部。

3.根据权利要求2所述的一种金属空气电池，其特征在于：所述外壳体(5)的顶部设置有顶盖(52)，所述负极金属板(2)可拆卸固定在顶盖(52)的下表面，所述驱动装置(3)驱动顶盖(52)相对外壳体(5)上下移动。

4.根据权利要求3所述的一种金属空气电池，其特征在于：所述驱动装置(3)包括油泵(31)和连接杆(32)，所述油泵(31)设置在外壳体(5)的底部，所述连接杆(32)的一端与油泵(31)连接，另一端与顶盖(52)连接。

5.根据权利要求3所述的一种金属空气电池，其特征在于：所述顶盖(52)的上表面可拆卸式固定设置有把手(53)。

6.根据权利要求1所述的一种金属空气电池，其特征在于：所述空气电极板(1)的厚度为1-3mm，所述负极金属板(2)的材质为铝、镁、锌或铁。

7.一种电池组，其特征在于：包括若干个权利要求1-6任一权利要求所述的金属空气电池(0)。

8.根据权利要求7所述的电池组，其特征在于：所述电池组还包括底座(6)，所述若干个金属空气电池(0)均排列设置在底座(6)上。

9.根据权利要求8所述的电池组，其特征在于：所述电池组还包括风扇(7)，所述风扇(7)设置在底座(6)的侧面，所述风扇(7)与控制系统电连接。