本發(fā)明涉及金屬/空氣電池組，具體地說是一種空氣流道一體式金屬/空氣電池組。

背景技術(shù)：

金屬/空氣電池是一種采用金屬(如鎂、鋁、鋅等)為陽極燃料，空氣中氧氣作為氧化劑，堿液作為電解質(zhì)溶液的電化學(xué)反應(yīng)裝置。我國鎂、鋁、鋅等金屬儲量豐富且價格低廉，因此金屬/空氣電池在我國通訊電源、野外應(yīng)急電源、照明電源及儲備電源等可移動電源的諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

由于金屬/空氣電池需消耗空氣中的氧氣作為氧化劑參加反應(yīng)，所以電池陰極外側(cè)必須保證氧氣含量在反應(yīng)所需的濃度以上，而單體金屬/空氣電池的工作電壓只有1-1.5V，在遇到有較高額定電壓的需求的用電設(shè)備時，多需將多個金屬/空氣單電池串聯(lián)起來使用，以獲得較高的輸出電壓，為減少電池組體積，串聯(lián)連接的金屬/空氣電池的單電池間距一般較小，為1-5mm，多個單池組成的電池組則形成細長孔道，空氣自然對流不暢通，嚴(yán)重時會導(dǎo)致電池氧氣供應(yīng)不足，導(dǎo)致電池組的電化學(xué)性能下降。

目前金屬/空氣電池空氣管理方式一般為開放式的強制對流，每一個單池的空氣流道均需對應(yīng)有風(fēng)扇，使得系統(tǒng)級電池組所需風(fēng)扇數(shù)量很大，且開放式結(jié)構(gòu)致使空氣在電池內(nèi)極易形渦流，空氣供給效率低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述問題，發(fā)明一種金屬/空氣電池組，實現(xiàn)空氣流道為密閉的一體式結(jié)構(gòu)，降低系統(tǒng)功耗，提升空氣管理效率。

一種空氣流道一體式金屬/空氣電池組，包括N節(jié)的串聯(lián)連接的單電池，所述N為大于等于2的整數(shù)；所述單電池包括一單電池殼體,單電池殼體面內(nèi)的垂直于單電池殼體底部的金屬陽極，置于電池殼體內(nèi)相對兩側(cè)且與金屬陽極平行的空氣陰極，由單電池殼體、金屬陽極及空氣陰極構(gòu)成的電解液腔；從左至右N節(jié)的單電池殼體相互平行、間隔設(shè)置，所述相鄰接的單電池殼體間具有空氣流道；

所述N-1個空氣流道間依次從左至右串聯(lián)連通，流過陰極表面，于最左側(cè)的空氣流道上設(shè)空氣進口，于最右側(cè)的空氣流道上設(shè)空氣出口；或，所述N-1個空氣流道間前側(cè)和后側(cè)并聯(lián)連通，于并聯(lián)聯(lián)通流道的最左側(cè)設(shè)有一空氣進口，空氣流道右側(cè)設(shè)有一空氣出口；或，所述N-1個空氣流道中的2個以上的前側(cè)和后側(cè)并聯(lián)連通，形成空氣流道組，2個以上的空氣流道組與未并聯(lián)連通的剩余空氣流道依次從左至右串聯(lián)連通，于最左側(cè)的空氣流道上設(shè)空氣進口，于最右側(cè)的空氣流道上設(shè)空氣出口。

從左至右N節(jié)的單電池殼體相互平行、依次排布，相鄰接的單電池殼體前側(cè)和后側(cè)的底板密閉連接，相鄰接的單電池殼體前側(cè)和后側(cè)的頂板密閉連接，底板與頂板分別設(shè)有便于導(dǎo)風(fēng)板接入的插槽，于N節(jié)的單電池殼體前側(cè)和后側(cè)分別設(shè)有一與單電池殼體頂板及底板密閉連接的導(dǎo)風(fēng)板，導(dǎo)風(fēng)板與單電池殼體前側(cè)和后側(cè)均留有間隙，形成并聯(lián)聯(lián)通通道，在單電池殼體與導(dǎo)風(fēng)板件間隔加入隔板，形成串聯(lián)聯(lián)通空氣流道，所述相鄰接的單電池殼體陰極間具有空氣流道；

各空氣流道通過設(shè)置于單電池殼體上的頂板、底板、導(dǎo)風(fēng)板、隔板、擋板實現(xiàn)串聯(lián)連通、并聯(lián)連通或串并混聯(lián)連通形成具有一空氣進口和一空氣出口的一體式空氣流道， 導(dǎo)風(fēng)板與單電池殼體頂板、底板密閉連接。、

所述電池組與空氣進口對應(yīng)流道的另一端設(shè)有擋板1，與空氣出口對應(yīng)流道的另一端設(shè)有擋板2.

所述由空氣進口進入的空氣經(jīng)N-1個空氣流道后由空氣出口流出。

所述導(dǎo)風(fēng)板通過膠粘或卡槽或螺紋緊固與單體電池殼體及頂板、底板密封連接。

所述頂板、底板、導(dǎo)風(fēng)板、隔板、擋板可分別相互組合為一體式結(jié)構(gòu)，形成一單電池單元；所述未連接成一體的頂板、底板、導(dǎo)風(fēng)板、隔板、擋板相互之間可通過膠粘或卡槽或螺紋緊固密封連接。

所述單電池殼體、頂板、底板、導(dǎo)風(fēng)板、隔板、擋板可為ABS塑料、聚氯乙烯PVC、聚乙烯PE、聚苯乙烯PS、尼龍PA、聚甲醛POM，聚砜PSF、聚苯硫醚PPS中的一種。

金屬/空氣電池組工作時，于所述空氣進口通入空氣，空氣經(jīng)一體式空氣流道供空氣電極反應(yīng)后尾氣經(jīng)空氣出口排放至環(huán)境中。

在特定使用環(huán)境中，可以通過泵通入少量氧氣，即可滿足電池反應(yīng)所需，提高電池反應(yīng)效率，避免了對應(yīng)用環(huán)境的依賴。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述金屬/空氣電池具有以下優(yōu)點：

(1)密閉的一體式空氣流道提高系統(tǒng)空氣管理效率，降低系統(tǒng)功耗；

(2)電池組結(jié)構(gòu)簡單，組裝時自動形成密閉的一體式空氣流道；

附圖說明

圖1金屬/空氣電池單電池結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2金屬/空氣電池電池組結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3金屬/空氣電池單電池殼體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4金屬/空氣電池組空氣流道示意圖；

圖5金屬/空氣電池單電池殼體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6金屬/空氣電池組空氣流道示意圖圖；

圖7電池組的放電曲線；

圖中，1-單電池殼體，2-空氣陰極，3-金屬陽極，4-單電池上蓋及密封墊，5-集流接觸件，6-底板，7-頂板，8-第一擋板,9-第二擋板，10-導(dǎo)風(fēng)板，11-空氣進口，12-空氣出口，13-隔板。

具體實施方式

圖1所述金屬空氣電池單電池由單電池殼體1、空氣陰極2，金屬陽極3、單電池上蓋及密封墊4、集流接觸件5、頂板7、底板6組成。所述單電池對應(yīng)的單電池殼體如圖3所示，多個單電池串聯(lián)形成電池組，將導(dǎo)風(fēng)板10插入頂板與底板形成的插槽中固定，則形成如圖2所示空氣流道一體式電池組，俯視空氣流通示意圖如圖4所示，在電池組空氣進口11對應(yīng)流道的另一端添加第一擋板8，在空氣出口12對應(yīng)流道的另一端添加第二擋板9，電池組則形成密閉的一體式空氣流道，其中一側(cè)為空氣進口11，另一側(cè)則自動變?yōu)榭諝獬隹?2。

圖5為另一種結(jié)構(gòu)單電池殼體，單電池由單電池殼體1與底板6、頂板7、導(dǎo)風(fēng)板10、隔板13組合為一體式結(jié)構(gòu)，其中單電池前側(cè)為頂板7、底板6和隔板13組成的一體式結(jié)構(gòu)，后側(cè)為頂板7、底板6和導(dǎo)風(fēng)板10組成的一體式結(jié)構(gòu)，組成電池組時，單電池依次間隔平行排布，第奇數(shù)個單池的前側(cè)與第偶數(shù)個單池的后側(cè)在同一平面且互相密閉連接，形成密閉的一體式的空氣流道，流道俯視截面圖如圖6所示，此時電池組形成串聯(lián)連通通道，為避免一側(cè)過熱另一側(cè)過冷，可在空氣流道兩側(cè)分別安裝有離心風(fēng)機， 一側(cè)吸風(fēng)，一側(cè)排風(fēng)，并且間斷性的改變風(fēng)向，使兩側(cè)電池組散熱均勻。

實施例1

電池系統(tǒng)采用24個單電池串聯(lián)組成，其中單體電池含兩片陽極、四片陰極，陽極為自制鋅膏，尺寸為160*150*3mm，單體電池陰極尺寸為180*160*2，單池極間距為2mm，電解液為7mol/L的KOH溶液，電池組結(jié)構(gòu)采用圖4所示密閉的一體式空氣流道，系統(tǒng)采用1個24V的離心風(fēng)機進行空氣強制對流，風(fēng)扇功率為20W，風(fēng)量1.34m³/min，即可滿足24個單電池陰極側(cè)均有空氣流通，電池組內(nèi)溫度則通過循環(huán)電解液用換熱器進行換熱，電池組的放電曲線如圖7曲線c所示。

對比例1，采用同樣大小的電池組，采用開放式自然對流方式進行空氣供給，電池組的放電曲線見圖7曲線a，

對比例2，相同電池組，陰極空氣流通采用開放式的強制對流散熱，空氣陰極側(cè)采用8個24V軸流風(fēng)扇進行空氣強制對流，總風(fēng)量6.5m³/min，系統(tǒng)風(fēng)扇功耗38W，測試后的放電曲線如圖7曲線b所示，可見在滿足同樣空氣供給效果的，空氣流道一體式的電池組，系統(tǒng)功耗明顯降低，提高了空氣管理的效率。