一種基于氧-金屬電池的電極-電解液相互分離結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基于氧-金屬電池的電極-電解液相互分離結構，主要分為排液式和電極升降式兩種。這里的氧-金屬電池包含了空氣電池。
【背景技術】
[0002]電池的出現大大方便了室外作業的電力供應，人們相繼開發出了鉛蓄電池、鎳氫蓄電池、鋰離子電池、聚合物鋰電池、燃料電池等電池。但由于它們有著像“電壓低、不宜放電過度、環境不友好、原材料稀少、價格高、對基礎設施依賴高、不安全、循環次數較少”等或多或少的問題，空氣電池雖然克服了上述問題，但在電池不放電時存在著強烈的自腐蝕行為，影響電池的總能量效率。空氣電池中金屬陽極的合金化研究雖然降低了自腐蝕速率，但不能徹底根絕，因此研發一種沒有自腐蝕行為的放電方式顯得尤為重要。
【發明內容】
[0003]本發明的目的:為了克服氧-金屬電池在電池不放電時發生的強烈自腐蝕反應，提高金屬有效放電效率，減少析氫腐蝕產生氫氣排放的問題，本發明另辟蹊徑，利用電極-電解液相互分離結構，徹底根絕電池閑時自腐蝕現象。
[0004]本發明所使用的技術方案之一:一種基于氧-金屬電池的電極-電解液相互分離結構，所述氧-金屬電池包含了空氣電池，封閉式電池箱體內插入電極，通過導線外接負載，電池箱體注滿電解液，并設有排液口和進液口 ；電池箱體的排液口經電解液循環機連接儲液箱，再通過進液口接回電池箱體構成循環，或電池箱體的排液口經儲液箱連接電解液循環機，再通過進液口接回電池箱體，構成循環；當電池工作時，電解液正常在循環內通過電解液循環機進行循環；一旦電池停止工作，儲液箱閥門關閉，電池箱體內電解液被電解液循環機抽入儲液箱，防止電池反應停止后發生長時間的自腐蝕反應。
[0005]本發明所使用的技術方案之二:一種基于氧-金屬電池的電極-電解液相互分離結構，所述氧-金屬電池包含了空氣電池，封閉式電池箱體內插入電極，通過導線外接負載，電池箱體注滿電解液，并設有排液口和進液口，排液口通過電解液循環機連接進液口，構成一個循環。當電池工作時，電解液正常在循環內通過電解液循環機進行循環；一旦電池停止工作，電池箱體內的電極迅速上升，與電解液分離，防止電池反應停止后發生長時間的自腐蝕反應。
[0006]所述儲液箱安裝了隔板和閥門，方便排液；或者在儲液箱進出口均安裝閥門，方便排液及整體移除電解液。
[0007]當電池停止放電時，儲液箱閥門關閉，也可以通過氣閥的充氣或抽氣將電池箱體內電解液壓入或吸入儲液箱；或者電解液循環機和氣閥同時工作。
[0008]本發明與現有技術的優點在于:
[0009](I)本發明改變傳統合金化降低自腐蝕速率的思路，采用機械式分離方法能夠隔斷金屬電極與電解液的接觸；
[0010](2)本發明機械分離的方法可以在現有電解液循環的裝置上做少許改裝即可使用，方便改裝，成本低廉；
[0011](3)本發明機械分離的方法可以同時用于電池長時間不用時的處理；
[0012](4)本發明在抽空電池內電解液的同時，方便清洗電池、更換電解液等操作；
[0013](5)本發明電極上升式結構在上升后即把自腐蝕產生的氫氣排走，減少內部壓力。
【附圖說明】
[0014]圖1為電解液循環機排液式的結構簡圖；
[0015]圖2為氣體排液式的結構簡圖；
[0016]圖3為雙閥門排液式的結構簡圖；
[0017]圖4為電極升降式的結構簡圖。
[0018]圖中1.電解液，2.電解液循環機，3.電極，4.電池外殼，5.進液管，6.導線，7.儲液箱，8.隔板，9.閥門，10.排液管，11.電極安裝版，12.電極上升位，13氣壓平衡孔，14氣閥，15出氣閥，16儲液箱出液閥，17儲液箱進液閥。
【具體實施方式】
[0019]本發明一種基于氧-金屬電池的電極-電解液相互分離結構，具體是封閉式注滿電解液的電池箱體內插入電極，通過導線外接負載，并設有排液口和進液口，排液口經電解液循環機接入儲液箱，再連接進液口，構成循環；電池工作時，電解液正常在循環內通過電解液循環機進行循環；一旦電池停止工作，電池箱體內的電解液被排入儲液箱，防止自腐蝕反應。或者沒有儲液箱，排液口直接接連進液口，構成循環；電池工作時，電解液在設備內循環；一旦電池停止工作，電池箱體內的電極上升，離開電解液，防止自腐蝕反應。本發明可以用于氧-金屬電池，對電解液循環式氧-金屬電池經少量改造后便可使用，簡單方便。
[0020]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0021]在圖1中，電池外殼4下部連接排液管5，排液管5經電解液循環機2與儲液箱7相連，儲液箱7通過鉆有氣壓平衡孔13的隔板8分為兩部分，隔板8下部有閥門9，可以控制儲液箱7兩部分的連通與隔斷，儲液箱7連接進液管10，進液管10另一頭連接電池外殼4的上部。工作時將電極3放入電池外殼4，電極3連接導線6接入外部負載，開啟閥門9，灌注電解液1，電解液通過電解液循環機2以箭頭所示方向在系統內循環。需要停止工作時，只需將閥門9關閉，電解液I被電解液循環機2抽入儲液箱7右部，電池外殼4內電解液I被排空，電池便停止工作。再次工作時，只需打開閥門9，就可以繼續工作。若這里電池外殼4帶有空氣電極，則電極3指金屬陽極；若為普通外殼，電極3指若干陰陽電極對。
[0022]在圖2中，電池外殼4下部連接排液管5，排液管5經電解液循環機2與儲液箱7相連，儲液箱7通過隔板8分為兩部分，隔板8下部有閥門9，可以控制儲液箱7兩部分的連通與隔斷，儲液箱7連接進液管10，進液管10另一頭連接電池外殼4的上部。工作時將電極3放入電池外殼4，電極3連接導線6接入外部負載，開啟閥門9，灌注電解液1，電解液通過電解液循環機2以箭頭所示方向在系統內循環。需要停止工作時，只需將閥門9關閉，利用外部器械通過氣閥14充入高壓氣體，電解液I被壓入儲液箱7右部，電池外殼4內電解液I被排空，電池便停止工作。再次工作時，只需打開閥門9，從氣閥14放氣就可以繼續工作。若這里電池外殼4帶有空氣電極，則電極3指金屬陽極；若為普通外殼，電極3指若干陰陽電極對。把氣閥14與出氣閥15互換安裝位置，并通過抽氣減壓把電解液I排入儲液箱7右邊部分認為是該裝置的合理變形。
[0023]在圖3中，電池外殼4下部連接排液管5，排液管5經電解液循環機2與儲液箱7相連，儲液箱7進口和出口分別有儲液箱進液閥17和儲液箱出液閥16，儲液箱7連接進液管10，進液管10另一頭連接電池外殼4的上部。工作時將電極3放入電池外殼4，電極3連接導線6接入外部負載，開啟儲液箱進液閥17和儲液箱出液閥16，灌注電解液1，電解液通過電解液循環機2以箭頭所示方向在系統內循環。需要停止工作時，打開出氣閥15，，從氣閥14充入高壓氣體，電解液I被壓入儲液箱7，電池外殼4內電解液I被排空，電池便停止工作，此時再關閉儲液箱進液閥17和儲液箱出液閥16就可以整體移除儲液箱7，并更換或清理電解液I。再次工作時，只需關閉氣閥14，打開儲液箱出液閥17液箱進液閥16就可以繼續工作。若這里電池外殼4帶有空氣電極，則電極3指金屬陽極；若為普通外殼，電極3指若干陰陽電極對。把氣閥14與出氣閥15互換安裝位置，并通過抽氣減壓把電解液I排入儲液箱7右邊部分認為是該裝置的合理變形。
[0024]在圖4中，電池外殼4上部連接排液管5，排液管5經電解液循環機2與進液管10相連，進液管10另一頭連接電池外殼4的下部。工作時將電極3(下降位)放入電池外殼4，電極下降位3連接導線6接入外部負載，灌注電解液1，電解液通過電解液循環機2以箭頭所示方向在系統內循環。需要停止工作時，只需將電極3(下降位)升起，進入電極上升位12，電池便停止工作。再次工作時，只需將電極上升位12切換為電極3(下降位)即可重新開始工作。若這里電池外殼4帶有空氣電極，則電極3指金屬陽極；若為普通外殼，電極3指若干陰陽電極對。改變電解液循環機2送液方向認為是該裝置的合理變形。
[0025]提供以上實施例僅僅是為了描述本發明的目的，而并非要限制本發明的范圍。本發明的范圍由所附權利要求限定。不脫離本發明的精神和原理而做出的各種等同替換和修改，均應涵蓋在本發明的范圍之內。
【主權項】
1.一種基于氧-金屬電池的電極-電解液相互分離結構，所述氧-金屬電池包含了空氣電池，其特征在于:封閉式電池箱體內插入電極，通過導線外接負載，電池箱體注滿電解液，并設有排液口和進液口 ；電池箱體的排液口經電解液循環機連接儲液箱，再通過進液口接回電池箱體構成循環，或電池箱體的排液口經儲液箱連接電解液循環機，再通過進液口接回電池箱體，構成循環；當電池工作時，電解液正常在循環內通過電解液循環機進行循環；一旦電池停止工作，儲液箱閥門關閉，電池箱體內電解液被電解液循環機抽入儲液箱，防止電池反應停止后發生長時間的自腐蝕反應。2.一種基于氧-金屬電池的電極-電解液相互分離結構，所述氧-金屬電池包含了空氣電池，其特征在于:封閉式電池箱體內插入電極，通過導線外接負載，電池箱體注滿電解液，并設有排液口和進液口，排液口通過電解液循環機連接進液口，構成一個循環。當電池工作時，電解液正常在循環內通過電解液循環機進行循環；一旦電池停止工作，電池箱體內的電極迅速上升，與電解液分離，防止電池反應停止后發生長時間的自腐蝕反應。3.根據權利要求1或2所述的基于氧-金屬電池的電極-電解液相互分離結構，其特征在于:所述儲液箱安裝了隔板和閥門，方便排液；或者在儲液箱進出口均安裝閥門，方便排液及整體移除電解液。4.根據權利要求1或2所述的基于氧-金屬電池的電極-電解液相互分離結構，其特征在于:當電池停止放電時，通過閥門關閉讓電解液循環機把電解液抽離電池箱體，也可以通過氣閥的充氣或抽氣將電池箱體內電解液壓入或吸入儲液箱；或者電解液循環機和氣閥同時工作。
【專利摘要】一種基于氧-金屬電池的電極-電解液相互分離結構，具體是封閉式注滿電解液的電池箱體內插入電極，通過導線外接負載，并設有排液口和進液口，排液口經電解液循環機接入儲液箱，再連接進液口，構成循環；電池工作時，電解液正常在循環內通過電解液循環機進行循環；一旦電池停止工作，電池箱體內的電解液被排入儲液箱，防止自腐蝕反應。或者沒有儲液箱，排液口直接接連進液口，構成循環。電池工作時，電解液在設備內循環；一旦電池停止工作，電池箱體內的電極上升，離開電解液，防止自腐蝕反應。本發明可以用于氧-金屬電池(包括空氣電池)，對電解液循環式電池改造后便可使用，簡單方便。
【IPC分類】H01M12/06
【公開號】CN105186067
【申請號】CN201510410474
【發明人】張濤, 徐洪杰
【申請人】北京航空航天大學, 哈爾濱成程生命與物質研究所
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年7月14日