本發(fā)明涉及一種電池,尤其是涉及一種囊膜安全閥蜂窩式鋅空氣電池,屬于電池加工制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
鋅空氣電池是一種以空氣中的氧氣作為正極活性物質(zhì),金屬鋅作為負(fù)極活性物質(zhì),在電催化劑的催化作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電能的化學(xué)電源。由于鋅空氣電池是以電池外部的空氣中的氧氣作為正極活性物質(zhì),所以正極活性物質(zhì)不占電池的體積和重量,從而此種電池具有很高的重量比能量和體積比能量。鋅空氣電池因其具有容量大,比能量高,綜合性能穩(wěn)定,使用安全,材料易得且低廉,對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn),而受到廣泛的關(guān)注,并不斷尋求鋅空氣電池的應(yīng)用市場(chǎng)。
鋅空氣電池因其所具有的特性,使得它在電動(dòng)車(chē)電源的選擇中很早就受到青睞,但一直未得到廣泛的推廣,主要原因在于,現(xiàn)有的鋅空氣電池負(fù)極結(jié)構(gòu)和更換方式無(wú)法滿足車(chē)用動(dòng)力電源的要求,不利于商業(yè)化操作。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了克服現(xiàn)有鋅空氣電池的上述弊端,本發(fā)明提供一種囊膜安全閥蜂窩式鋅空氣電池,該電池能夠像普通的內(nèi)燃機(jī)一樣進(jìn)行能量補(bǔ)給。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種囊膜安全閥蜂窩式鋅空氣電池,包括電池反應(yīng)槽(2)以及空氣電極引出線(8)、鋅電極引出線(9),其特征在于:電池反應(yīng)槽(2)由管狀反應(yīng)槽單體(70)排列組合而成,管狀反應(yīng)槽單體(70)之間留有氣隙(74),管狀反應(yīng)槽單體(70)的上下兩端分別設(shè)有與管狀反應(yīng)槽單體(70)相互貫通的方形的上集液槽(71)和下集液槽(72);所述管狀反應(yīng)槽單體(70)由空氣電極(3)圍繞而成的管狀體,其上端與上集液槽(71)的底板(75)相接,下端與下集液槽(72)的頂板(76)相接,管狀反應(yīng)槽單體(70)的管體中心設(shè)有柱狀鋅電極單體(46),柱狀鋅電極單體(46)的上端與鋅電極過(guò)橋(78)相接構(gòu)成鋅電極組(44);電池反應(yīng)槽(2)的外圍側(cè)面設(shè)帶有透氣孔(14)的空氣電極護(hù)板(11);在下集液槽(72)的下端設(shè)有儲(chǔ)液槽(92);下集液槽(72)的槽底設(shè)有排液管(147),在排液管口設(shè)有電控排液閥(100);在儲(chǔ)液槽(92)底端的一側(cè)設(shè)有一電解液回流泵進(jìn)液口(97),在上集液槽(71)的一側(cè)設(shè)有回流泵出液口(99),電解液通過(guò)回流泵(96)和回流泵回流管(98)抽入上集液槽(71);在儲(chǔ)液槽(92)的上端一側(cè)設(shè)有一儲(chǔ)液槽調(diào)壓管(95),用于回流泵(96)抽取電解液時(shí)平衡儲(chǔ)液槽內(nèi)的負(fù)壓。當(dāng)需要電池停止工作時(shí),打開(kāi)電控排液閥(100),使電解液迅速流入儲(chǔ)液槽,使鋅電極與電解液分離,從而終止反應(yīng),使電池快速關(guān)閉。管狀反應(yīng)槽單體(70)側(cè)面的空氣電極(3)圍繞而成的截面形狀為圓形、方形、多邊形或任意幾何形狀。在空氣電極(3)與柱狀鋅電極單體(46)之間設(shè)有隔膜(15)。鋅電極組(44)與電池蓋板(80)做成一體,方便更換鋅電極時(shí)整體吊裝。在電池蓋板(80)上設(shè)有安全閥(114)。
所述安全閥(114)由安全閥座(115)和防爆膜(111)及安全閥保護(hù)蓋(104)構(gòu)成,安全閥座(115)為一柱狀體,其中心設(shè)有一螺旋狀的氣道(116),氣道(116)的下部和上部分別設(shè)有下濾酸片(113)和上濾酸片(112),在上濾酸片(112)的上部設(shè)有一帽狀防爆膜(111),防爆膜(111)為雙膜結(jié)構(gòu),由防爆膜氣囊(132)和防爆膜外膜(126)構(gòu)成,防爆膜外膜(126)為蓋狀,由防爆膜外膜側(cè)膜(134)和防爆膜外膜頂膜(135)構(gòu)成,在防爆膜外膜側(cè)膜(134)的下端設(shè)有防爆膜外膜唇口加強(qiáng)筋(139),防爆膜外膜唇口加強(qiáng)筋(139)套接于安全閥座(115)的防爆防爆膜外膜臺(tái)階(131)上,防爆膜氣囊(132)由防爆膜外膜頂膜(135)和防爆膜氣囊半球面膜(125)構(gòu)成,防爆膜氣囊半球面膜(125)的外緣與防爆膜外膜側(cè)膜(134)的上端連接,防爆膜氣囊(132)內(nèi)充有氣體,防爆膜氣囊半球面膜(125)與安全閥座(115)的上口即安全閥座防爆膜氣囊封口(130)相接,在防爆膜(111)的上部設(shè)有一與安全閥座(115)卡扣相接的帽狀安全閥蓋(104),安全閥蓋(104)的頂端內(nèi)面與防爆膜氣囊(132)的防爆膜外膜頂膜(135)相接,并對(duì)防爆膜氣囊(132)有適當(dāng)?shù)膲毫?;在防爆膜外膜臺(tái)階(131)的下端設(shè)有安全閥蓋卡扣臺(tái)階(145),在防爆膜(111)的上部設(shè)有一與安全閥蓋卡扣臺(tái)階(145)卡扣相接的帽狀安全閥保護(hù)蓋(104),在安全閥保護(hù)蓋(104)的側(cè)面設(shè)有安全閥蓋氣孔(129);在安全閥蓋卡扣臺(tái)階(145)的下端設(shè)有一套于安全閥座(115)上的回位彈簧(144),回位彈簧(144)上端頂在安全閥蓋卡扣臺(tái)階(145)的下端,回位彈簧(144)下端頂在電池蓋板(80)上;在安全閥座(115)與電池蓋板(80)上的安全閥安裝孔(143)之間設(shè)有安全閥密封圈(128),安全閥密封圈(128)的外圈卡制在安全閥安裝孔側(cè)面的安全閥密封圈卡槽(142)內(nèi),安全閥密封圈(128)的內(nèi)圈套接于安全閥座上的安全閥密封圈滑槽(141)內(nèi);安全閥密封圈滑槽(141)設(shè)于安全閥蓋卡扣臺(tái)階(145)的下端與安全閥座(115)的底端之間,于安全閥座(115)的外側(cè)設(shè)有沿安全閥座(115)軸向設(shè)置的條狀閥體氣槽(140)。當(dāng)電控排液閥(100)打開(kāi)時(shí),電解液從電控排液閥口排出使上集液槽(71)內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓,使安全閥沿安全閥密封圈滑槽(141)下移,閥體氣槽(140)打開(kāi),空氣從閥體氣槽(140)流進(jìn)上集液槽(71)以平衡上集液槽(71)內(nèi)的負(fù)壓,從而使電解液順利排進(jìn)過(guò)濾槽(146),此時(shí)的安全閥充當(dāng)單向進(jìn)氣閥作用。當(dāng)電控排液閥(100)關(guān)閉后,上集液槽(71)內(nèi)的負(fù)壓消失,安全閥在回位彈簧(144)的作用下沿安全閥密封圈滑槽(141)上移使閥體氣槽(140)關(guān)閉。
本發(fā)明的有益效果是該發(fā)明通過(guò)獨(dú)特的空氣電極和鋅電極構(gòu)造,使得電池一次裝鋅量大,電池更換鋅電極的間隔長(zhǎng),使鋅空氣電池能夠?qū)崿F(xiàn)像普通的內(nèi)燃機(jī)一樣進(jìn)行能量補(bǔ)給;鋅電極以鋅電極組的形式整體更換,更換方便且耗時(shí)短,能夠?qū)崿F(xiàn)快速更換;電解液可以抽出使鋅電極與電解液分離實(shí)現(xiàn)電池的快速啟閉;安全閥的濾酸片既能阻止大顆粒酸霧的通過(guò)而容許氣體通過(guò),又能防止氣體大量沖出,螺旋狀氣道減緩氣體流速并使酸霧在螺旋面凝結(jié),減少酸對(duì)防爆膜的腐蝕,雙膜結(jié)構(gòu)的防爆片能有效控制電池內(nèi)部的氣體壓力,保持水分,并且是雙重梯度保護(hù)。上述特點(diǎn)使鋅空氣電池能夠滿足車(chē)用動(dòng)力電源的要求,并且更加安全。本發(fā)明的制作方法經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn),在電池制造領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明外觀圖;
圖2為本發(fā)明管狀反應(yīng)槽單體橫截面示意圖;
圖3為本發(fā)明管狀反應(yīng)槽單體剖視圖;
圖4為本發(fā)明反應(yīng)槽剖視圖;
圖5為本發(fā)明鋅電極組示意圖;
圖6為本發(fā)明管狀反應(yīng)槽單體排列示意圖;
圖7為本發(fā)明安全閥剖視圖;
圖8為本發(fā)明安全閥作為單向閥使用時(shí)空氣流通示意圖;
圖9為本發(fā)明安全閥蓋剖視圖;
圖10為本發(fā)明安全閥帽外觀圖;
圖11為本發(fā)明安全閥防爆膜剖視圖;
圖12為本發(fā)明安全閥防爆膜外觀圖;
圖13為本發(fā)明上濾酸片示意圖;
圖14為本發(fā)明下濾酸片示意圖;
圖15為本發(fā)明安全閥座剖視圖;
圖16為本發(fā)明安全閥座外觀圖;
圖17為本發(fā)明安全閥回位彈簧示意圖。
圖中 2.電池反應(yīng)槽,3.空氣電極,8.空氣電極引出線,9.鋅電極引出線,11.空氣電極護(hù)板,14.透氣孔,15.隔膜,43.電解液,44.鋅電極組,46.柱狀鋅電極單體,61.空氣電極集流網(wǎng),70.管狀反應(yīng)槽單體,71.上集液槽,72.下集液槽,73.柱狀鋅電極單體,74.氣隙,75.上集液槽底板,76.下集液槽頂板,77.空氣電極過(guò)橋,78.鋅電極過(guò)橋,79.吊耳,80.電池蓋板,92.儲(chǔ)液槽,95.儲(chǔ)液槽調(diào)壓管,96.回流泵,97.回流泵進(jìn)液口,98.回流泵回流管,99.回流泵出液口,100.電控排液閥,104.安全閥保護(hù)蓋,111.防爆膜,112.上濾酸片,113.下濾酸片,114.安全閥,115.安全閥座,116.氣道,125.防爆膜氣囊半球面膜,126.防爆膜外膜,128.安全閥密封圈,129.安全閥蓋氣孔,130.安全閥座防爆膜氣囊封口,131.防爆膜外膜臺(tái)階,132.防爆膜氣囊,134.防爆膜外膜側(cè)膜,135.防爆膜外膜頂膜,139.防爆膜外膜唇口加強(qiáng)筋,140.閥體氣槽,141.安全閥密封圈滑槽,142.安全閥密封圈卡槽,143.安全閥安裝孔,144.回位彈簧,145.安全閥保護(hù)蓋卡扣臺(tái)階,147.排液管。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步說(shuō)明。
如圖1-17所示,一種囊膜安全閥蜂窩式鋅空氣電池,包括電池反應(yīng)槽(2)以及空氣電極引出線(8)、鋅電極引出線(9),其特征在于:電池反應(yīng)槽(2)由管狀反應(yīng)槽單體(70)排列組合而成,管狀反應(yīng)槽單體(70)之間留有氣隙(74),管狀反應(yīng)槽單體(70)的上下兩端分別設(shè)有與管狀反應(yīng)槽單體(70)相互貫通的方形的上集液槽(71)和下集液槽(72);所述管狀反應(yīng)槽單體(70)由空氣電極(3)圍繞而成的管狀體,其上端與上集液槽(71)的底板(75)相接,下端與下集液槽(72)的頂板(76)相接,管狀反應(yīng)槽單體(70)的管體中心設(shè)有柱狀鋅電極單體(46),柱狀鋅電極單體(46)的上端與鋅電極過(guò)橋(78)相接構(gòu)成鋅電極組(44);電池反應(yīng)槽(2)的外圍側(cè)面設(shè)帶有透氣孔(14)的空氣電極護(hù)板(11);在下集液槽(72)的下端設(shè)有儲(chǔ)液槽(92);下集液槽(72)的槽底設(shè)有排液管(147),在排液管口設(shè)有電控排液閥(100);在儲(chǔ)液槽(92)底端的一側(cè)設(shè)有一電解液回流泵進(jìn)液口(97),在上集液槽(71)的一側(cè)設(shè)有回流泵出液口(99),電解液通過(guò)回流泵(96)和回流泵回流管(98)抽入上集液槽(71);在儲(chǔ)液槽(92)的上端一側(cè)設(shè)有一儲(chǔ)液槽調(diào)壓管(95),管狀反應(yīng)槽單體(70)側(cè)面的空氣電極(3)圍繞而成的截面形狀為圓形、方形、多邊形或任意幾何形狀,在空氣電極(3)與柱狀鋅電極單體(46)之間設(shè)有隔膜(15),鋅電極組(44)與電池蓋板(80)做成一體,在電池蓋板(80)上設(shè)有安全閥(114)。
所述安全閥(114)由安全閥座(115)和防爆膜(111)及安全閥保護(hù)蓋(104)構(gòu)成,安全閥座(115)為一柱狀體,其中心設(shè)有一螺旋狀的氣道(116),氣道(116)的下部和上部分別設(shè)有下濾酸片(113)和上濾酸片(112),在上濾酸片(112)的上部設(shè)有一帽狀防爆膜(111),防爆膜(111)為雙膜結(jié)構(gòu),由防爆膜氣囊(132)和防爆膜外膜(126)構(gòu)成,防爆膜外膜(126)為蓋狀,由防爆膜外膜側(cè)膜(134)和防爆膜外膜頂膜(135)構(gòu)成,在防爆膜外膜側(cè)膜(134)的下端設(shè)有防爆膜外膜唇口加強(qiáng)筋(139),防爆膜外膜唇口加強(qiáng)筋(139)套接于安全閥座(115)的防爆防爆膜外膜臺(tái)階(131)上,防爆膜氣囊(132)由防爆膜外膜頂膜(135)和防爆膜氣囊半球面膜(125)構(gòu)成,防爆膜氣囊半球面膜(125)的外緣與防爆膜外膜側(cè)膜(134)的上端連接,防爆膜氣囊(132)內(nèi)充有氣體,防爆膜氣囊半球面膜(125)與安全閥座(115)的上口即安全閥座防爆膜氣囊封口(130)相接,在防爆膜(111)的上部設(shè)有一與安全閥座(115)卡扣相接的帽狀安全閥蓋(104),安全閥蓋(104)的頂端內(nèi)面與防爆膜氣囊(132)的防爆膜外膜頂膜(135)相接,并對(duì)防爆膜氣囊(132)有適當(dāng)?shù)膲毫?;在防爆膜外膜臺(tái)階(131)的下端設(shè)有安全閥蓋卡扣臺(tái)階(145),在防爆膜(111)的上部設(shè)有一與安全閥蓋卡扣臺(tái)階(145)卡扣相接的帽狀安全閥保護(hù)蓋(104),在安全閥保護(hù)蓋(104)的側(cè)面設(shè)有安全閥蓋氣孔(129);在安全閥蓋卡扣臺(tái)階(145)的下端設(shè)有一套于安全閥座(115)上的回位彈簧(144),回位彈簧(144)上端頂在安全閥蓋卡扣臺(tái)階(145)的下端,回位彈簧(144)下端頂在電池蓋板(80)上;在安全閥座(115)與電池蓋板(80)上的安全閥安裝孔(143)之間設(shè)有安全閥密封圈(128),安全閥密封圈(128)的外圈卡制在安全閥安裝孔側(cè)面的安全閥密封圈卡槽(142)內(nèi),安全閥密封圈(128)的內(nèi)圈套接于安全閥座上的安全閥密封圈滑槽(141)內(nèi);安全閥密封圈滑槽(141)設(shè)于安全閥蓋卡扣臺(tái)階(145)的下端與安全閥座(115)的底端之間,于安全閥座(115)的外側(cè)設(shè)有沿安全閥座(115)軸向設(shè)置的條狀閥體氣槽(140)。