專利名稱：液體循環(huán)式金屬——空氣電池的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及化學電源電池，特別是液體循環(huán)式金屬—空氣電池。
在
背景技術：
中，目前市場上銷售的蓄電池、動力電池及電瓶有多種，內(nèi)部的活性物質(zhì)和電解液利用率較低，比能量也低；有的電池是一次性使用，有的是多次充電，直至電能量減退或不能再充電時，即報廢，更換新電池；如果處理不當，將造成環(huán)境污染。
本實用新型的目的是研制一種液體循環(huán)式金屬—空氣電池，提高活性物質(zhì)和電解液的利用率，提高重量比能量或/和體積比能量，降低制造成本和使用成本，排除環(huán)境污染，不用在電池本體內(nèi)充電，循環(huán)連續(xù)穩(wěn)定釋放電流，擴大使用范圍，實現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，同時也在申請人以前申請專利的基礎上，做出一種新的設計方案。
本實用新型的技術解決方案如下液體循環(huán)式金屬—空氣電池，有殼體(4)和蓄液槽(5)，其特征是有殼體(4)和側(cè)面空氣電極(1)組成電池盒體，盒體內(nèi)空氣電極(1)和負極集流體(10)上有可更換、續(xù)裝的活性物質(zhì)金屬的負極(2)，盒體外有盛電解液(6)的蓄液槽(5)，輸送蓄液槽(5)中的電解液(6)的泵(8)輸出，經(jīng)循環(huán)管(3)與盒體形成液體循環(huán)回路，循環(huán)管(3)上有流量調(diào)節(jié)閥(9)，可更換電解液(6)的蓄液槽(5)底有排液閥(7)。
本實用新型的技術解決方案還包括能夠輸送電解液(6)的泵(8)輸出，經(jīng)循環(huán)管(3)連接盒體中殼體(4)底部，盒體側(cè)面空氣電極(1)流液孔(11)經(jīng)循環(huán)管(3)與蓄液槽(5)相連貫通，盒體與蓄液槽(5)形成可正反循環(huán)流液的回路。
能夠輸送電解液(6)的泵(8)輸出，經(jīng)循環(huán)管(3)連接盒體中空氣電極(1)上部流液孔(11)，盒體中空氣電極(1)下部的流液孔(11)經(jīng)循環(huán)管(3)與蓄液槽(5)相連貫通，盒體與蓄液槽(5)形成可正反循環(huán)流液的回路，殼體(4)下端開口處有泄料閥(13)。
能夠輸送電解液(6)的泵(8)輸出，經(jīng)循環(huán)管(3)連接盒體中空氣電極(1)上部流液孔(11)，盒體中殼體(4)下部流液孔(11)經(jīng)循環(huán)管(3)與蓄液槽(5)相連貫通，盒體與蓄液槽(5)形成可正反循環(huán)流液的封閉回路。
能夠輸送電解液(6)的泵(8)輸出，經(jīng)循環(huán)管(3)連接盒體中加料蓋板(12)，盒體中側(cè)面空氣電極(1)流液孔(11)經(jīng)循環(huán)管(3)與蓄液槽(5)相連貫通，盒體與蓄液槽(5)形成可正反循環(huán)流液的封閉回路，殼體(4)下端開口處有泄料閥(13)。
能夠輸送電解液(6)的泵(8)輸出，經(jīng)循環(huán)管(3)連接盒體中殼體(4)下端，盒體中殼體(4)側(cè)面上部流液孔(11)經(jīng)循環(huán)管(3)與蓄液槽(5)相連貫通，盒體與蓄液槽(5)形成可正反循環(huán)流液的回路。
能夠輸送電解液(6)的泵(8)輸出，經(jīng)循環(huán)管(3)連接盒體中殼體(4)下端，盒體中加料蓋板(12)流液孔(11)經(jīng)循環(huán)管(3)與蓄液槽(5)相連貫通，盒體與蓄液槽(5)形成可正反循環(huán)流液的封閉回路。
能夠輸送電解液(6)的泵(8)輸出，經(jīng)循環(huán)管(3)連接盒體中殼體(4)側(cè)面下部，盒體中殼體(4)側(cè)面上部流液孔(11)經(jīng)循環(huán)管(3)與蓄液槽(5)相連貫通，盒體與蓄液槽(5)形成可正反循環(huán)流液的回路，殼體(4)下端開口處有泄料閥(13)。
能夠輸送電解液(6)的泵(8)輸出，經(jīng)循環(huán)管(3)連接單體或并列的盒體中殼體(4)底部，盒體中側(cè)面空氣電極(1)有出液微孔(16)，對應出液微孔(16)下部的殼體(4)上連接流液槽(15)，流液槽(15)出口與蓄液槽(5)相連貫通，盒體與蓄液槽(5)形成可正反循環(huán)流液的回路。
所述可更換、續(xù)裝的活性物質(zhì)金屬的負極(2)是板狀、片狀、碎屑狀、環(huán)狀、圓柱形、條形、球形、實心或空心球體、刨花片狀 幾何多邊形 多面體或金屬粉末(17)的幾何體成型金屬。
本實用新型的優(yōu)點和效果如下(1)提高活性物質(zhì)和電解液的利用率，性能穩(wěn)定。由于采用各種電池循環(huán)液體回路結(jié)構，故更有效的保證了電解液和活性物質(zhì)之間充分接觸反應，提高了兩者利用率，連續(xù)穩(wěn)定放電時間長，放電電壓平穩(wěn)，性能穩(wěn)定可靠。
(2)提高了比能量。由于采用金屬和堿性或中性電解液彼此充分循環(huán)接觸，不僅利用率提高，更重要的是提高了重量比能量或/和體積比能量，如背景技術中原鉛—酸等一般電池的比能量為25-35w·h/kg，鋅—鎳等成本較高的電池比能量為60-75w·h/kg，而本實用新型采用鋅—空氣(氧)電池，電解液采用氫氧化鉀溶液，比能量可達到400-1000w·h/kg。
(3)有廣泛的用途。因為比能量大幅度的提高，故本實用新型不僅能作為普通電池廣泛使用，更重要的能夠作為動力電源，廣泛應用在交通工具、野外應急電源等。
(4)降低生產(chǎn)成本和使用成本，實現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。由于比能量的提高，與原技術相比，同樣的比能量，本實用新型電池的體積小，重量輕，故成本降低，整體結(jié)構簡單，易于實現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，另外在電池放電過程中，金屬(負極)2可隨機加入，以及更換電解液即可再次重復供電，使用成本降低，也有利于推廣應用。
(5)綠色環(huán)保。因為金屬負極和電解液可在電池外進行電解再生，解決了國內(nèi)外現(xiàn)有電池用后到處拋扔，污染環(huán)境的問題，電池使用中無噪音、無污染。
(6)在使用電池中，可持續(xù)長時間不斷的輸出電能，工作可靠性高，性能穩(wěn)定，克服了背景技術中電池放電時間短、容量小、性能不穩(wěn)定等缺點。
本實用新型的
如下。圖1是第一種液體循環(huán)結(jié)構縱剖面示意圖；圖2是第二種液體循環(huán)結(jié)構縱剖面示意圖；圖3是第三種液體循環(huán)結(jié)構縱剖面示意圖；圖4是第四種液體循環(huán)結(jié)構縱剖面示意圖；圖5是第五種液體循環(huán)結(jié)構橫剖面示意圖；圖6是第六種液體循環(huán)結(jié)構橫剖面示意圖；圖7是第七種液體循環(huán)結(jié)構橫剖面示意圖；圖8是第八種液體循環(huán)結(jié)構縱剖面示意圖；也是圖9中A-A剖；圖9是圖8的左側(cè)視結(jié)構示意圖；圖10是第九種液體循環(huán)結(jié)構縱剖面示意圖，圖11是活性物質(zhì)金屬的各種立體形狀示意圖。
上述圖中標號說明如下1-空氣電極，2-負極，3-循環(huán)管，4-殼體，5-蓄(或儲)液槽，6-電解液，7-排液閥，8-泵，9-流量調(diào)節(jié)閥，10-負極集流體，11-流液孔，12-加料蓋板，13-泄料閥，14-隔板，15-流水槽，16-出液微孔，17-板狀、片狀、條形，18-實心球體或球形，19-空心球體或球形，20-環(huán)形，21-筒形或圓筒形，22-刨花片形。
下面是實施例，做以說明，不能以此來限定整體技術思路和方案，下面依附圖作進一步的詳述參見圖1，蓄液槽5內(nèi)盛有電解液6，如堿性的KOH，NaOH或其兩者之和，中性的鹽NaCl，NH4Cl等，蓄液槽5內(nèi)置有泵8或外置泵8，泵8輸出口經(jīng)帶有流量調(diào)節(jié)閥9的循環(huán)管3連接殼體4底部，殼體4、加料蓋板12和兩側(cè)面空氣電極1組成封閉或非封閉盒體，盒體內(nèi)盛有活性物質(zhì)金屬的負極2，該負極板2就是金屬Zn、Al、Mg、Fe、Li、Ca等及其各自的對應合金，形狀各異，可采用板狀、片狀、條形17、粒形、碎屑、粉末、球形(空心或?qū)嵭?19或18環(huán)形20，筒形或圓筒形21，刨花片形22等，空氣電極1上部出液孔11經(jīng)循環(huán)管3連接儲液槽5，形成封閉的或非封閉的液體循環(huán)回路，從下向上，再從上向下的回路，當然也可反向流動，這樣使電解液6充分與金屬的負極2接觸反應，當然循環(huán)管3、泵8、盒體都不限定為一個，可多個，根據(jù)產(chǎn)品型號來決定其各自數(shù)量和位置，當負極2作為金屬經(jīng)反應不斷減少，減少到一定程度時，可向盒體內(nèi)續(xù)加活性物質(zhì)金屬，也可更換其它性質(zhì)金屬負極2，保證工作時繼續(xù)放電。同理，當電解液6不斷循環(huán)使用，其能量不斷消耗到一定程度時，打開排液閥7，排盡廢液，進行回收利用，再加入新的或回收處理后再生的電解液，保證電池持續(xù)穩(wěn)定放電。
參見圖2，整個結(jié)構、工作原理同上，不同點是泵8輸出經(jīng)循環(huán)管3連接空氣電極1上部流液孔11，空氣電極1底部流液孔11經(jīng)循環(huán)管3連接蓄液槽5，殼體4底出口處有泄料閥13，液體由下向上，從上向下形成循環(huán)回路，當然也可反向循環(huán)流動。
參見圖3，基本同圖1所述，不同點是反向循環(huán)流動。
參見圖4，基本同圖2所述，不同點是泵8輸出口經(jīng)循環(huán)管3連接盒體加料蓋板12。
參見圖5，基本同圖1所述，不同點是盒體中側(cè)面殼體4上部流液孔11經(jīng)循環(huán)管3連接蓄液槽5。
參見圖6，基本同圖1所述，不同點是盒體中加料蓋板12流液孔11經(jīng)循環(huán)管3連接蓄液槽5，形成封閉液體循環(huán)。
參見圖7，基本同圖1所述，不同點是泵8輸出經(jīng)循環(huán)管3連接盒體的殼體4側(cè)面底部，殼體4側(cè)面上部流液孔11經(jīng)循環(huán)管3連接蓄液槽5，可形成封閉或非封閉液體循環(huán)。
參見圖8，基本同圖1所述，不同點是側(cè)面空氣電極1上有出液微孔16，殼體4側(cè)下部有流液槽15，側(cè)面有隔板14，都正對應出液微孔16，流液槽15出口直接或經(jīng)循環(huán)管3連接蓄液槽5，這樣形成一個封閉的或非封閉的液體回路。
參見圖9，是圖8的側(cè)視圖，基本情況同圖8所述。
參見圖10，基本結(jié)構同圖8、圖9所述，不同點是三個單體盒體并列，泵8輸出以并聯(lián)形式連接循環(huán)管3，當然并列單體盒體不限制在兩個、三個，可采取多個，根據(jù)產(chǎn)品型號決定。
參見圖11，描述了六中形狀的活性物質(zhì)金屬負極板2，當然不能僅限于此6種。除板狀、條狀、片狀17、實心球體18、空心球形19、環(huán)形20、筒形21和刨花形22金屬負極2外，還包括碎屑、粉末等，這些大點的都可統(tǒng)稱作粒狀或粒形，小一點稱作粉狀或末狀。
權利要求1.液體循環(huán)式金屬—空氣電池，有殼體(4)和蓄液槽(5)，其特征是有殼體(4)和側(cè)面空氣電極(1)組成電池盒體，盒體內(nèi)空氣電極(1)和負極集流體(10)上有可更換、續(xù)裝的活性物質(zhì)金屬的負極(2)，盒體外有盛電解液(6)的蓄液槽(5)，輸送蓄液槽(5)中的電解液(6)的泵(8)輸出，經(jīng)循環(huán)管(3)與盒體形成液體循環(huán)回路，循環(huán)管(3)上有流量調(diào)節(jié)閥(9)，可更換電解液(6)的蓄液槽(5)底有排液閥(7)。
2.根據(jù)權利要求1所述的液體循環(huán)式金屬—空氣電池，其特征是能夠輸送電解液(6)的泵(8)輸出，經(jīng)循環(huán)管(3)連接盒體中殼體(4)底部，盒體側(cè)面空氣電極(1)流液孔(11)經(jīng)循環(huán)管(3)與蓄液槽(5)相連貫通，盒體與蓄液槽(5)形成可正反循環(huán)流液的回路。
3.根據(jù)權利要求1所述的液體循環(huán)式金屬—空氣電池，其特征是能夠輸送電解液(6)的泵(8)輸出，經(jīng)循環(huán)管(3)連接盒體中空氣電極(1)上部流液孔(11)，盒體中空氣電極(1)下部的流液孔(11)經(jīng)循環(huán)管(3)與蓄液槽(5)相連貫通，盒體與蓄液槽(5)形成可正反循環(huán)流液的回路，殼體(4)下端開口處有泄料閥(13)。
4.根據(jù)權利要求1所述的液體循環(huán)式金屬—空氣電池，其特征是能夠輸送電解液(6)的泵(8)輸出，經(jīng)循環(huán)管(3)連接盒體中空氣電極(1)上部流液孔(11)，盒體中殼體(4)下部流液孔(11)經(jīng)循環(huán)管(3)與蓄液槽(5)相連貫通，盒體與蓄液槽(5)形成可正反循環(huán)流液的封閉回路。
5.根據(jù)權利要求1所述的液體循環(huán)式金屬—空氣電池，其特征是能夠輸送電解液(6)的泵(8)輸出，經(jīng)循環(huán)管(3)連接盒體中加料蓋板(12)，盒體中側(cè)面空氣電極(1)流液孔(11)經(jīng)循環(huán)管(3)與蓄液槽(5)相連貫通，盒體與蓄液槽(5)形成可正反循環(huán)流液的封閉回路，殼體(4)下端開口處有泄料閥(13)。
6.根據(jù)權利要求1所述的液體循環(huán)式金屬—空氣電池，其特征是能夠輸送電解液(6)的泵(8)輸出，經(jīng)循環(huán)管(3)連接盒體中殼體(4)下端，盒體中殼體(4)側(cè)面上部流液孔(11)經(jīng)循環(huán)管(3)與蓄液槽(5)相連貫通，盒體與蓄液槽(5)形成可正反循環(huán)流液的回路。
7.根據(jù)權利要求1所述的液體循環(huán)式金屬—空氣電池，其特征是能夠輸送電解液(6)的泵(8)輸出，經(jīng)循環(huán)管(3)連接盒體中殼體(4)下端，盒體中加料蓋板(12)流液孔(11)經(jīng)循環(huán)管(3)與蓄液槽(5)相連貫通，盒體與蓄液槽(5)形成可正反循環(huán)流液的封閉回路。
8.根據(jù)權利要求1所述的液體循環(huán)式金屬—空氣電池，其特征是能夠輸送電解液(6)的泵(8)輸出，經(jīng)循環(huán)管(3)連接盒體中殼體(4)側(cè)面下部，盒體中殼體(4)側(cè)面上部流液孔(11)經(jīng)循環(huán)管(3)與蓄液槽(5)相連貫通，盒體與蓄液槽(5)形成可正反循環(huán)流液的回路，殼體(4)下端開口處有泄料閥(13)。
9.根據(jù)權利要求1所述的液體循環(huán)式金屬—空氣電池，其特征是能夠輸送電解液(6)的泵(8)輸出，經(jīng)循環(huán)管(3)連接單體或并列的盒體中殼體(4)底部，盒體中側(cè)面空氣電極(1)有出液微孔(16)，對應出液微孔(16)下部的殼體(4)上連接流液槽(15)，流液槽(15)出口與蓄液槽(5)相連貫通，盒體與蓄液槽(5)形成可正反循環(huán)流液的回路。
10.根據(jù)權利要求1-9所述的液體循環(huán)式金屬—空氣電池，其特征是所述可更換、續(xù)裝的活性物質(zhì)金屬的負極(2)是板狀、片狀、碎屑狀、環(huán)狀、圓柱形、條形、球形、實心或空心球體、刨花片狀 幾何多邊形 多面體或金屬粉末(17)的幾何體成型金屬。
專利摘要本實用新型涉及化學電源電池。目的是研制一種液體循環(huán)式金屬一空氣電池，提高比能量，擴大使用用途。構成是由殼體、加料蓋板和空氣電極作成的電池盒體，蓄液槽上的泵輸出經(jīng)循環(huán)管與盒體形成封閉的或不封閉的液體循環(huán)回路，并配有調(diào)節(jié)閥和排液閥。優(yōu)點是提高了金屬和電解液的利用率，性能穩(wěn)定，比能量高，可作為動力電源，成本低，排除環(huán)境污染。
文檔編號H01M12/06GK2531528SQ0126589
公開日2003年1月15日 申請日期2001年11月23日 優(yōu)先權日2001年11月23日
發(fā)明者徐楊, 劉秋雷 申請人:徐楊, 劉秋雷