用于新能源空铁驱动的铝-空气燃料电池单体的制作方法

本实用新型涉及一种用于新能源空铁驱动的铝-空气燃料电池单体。

背景技术：

人类对新能源的广泛运用，导致了二次电池市场的急速扩大。当前新能源体系中对二次电池的要求无处不在。无论是电动汽车，风能，太阳能并网还是电网调峰，都急需一种廉价，可靠，安全和寿命长的二次电池。目前所发展的二次电池主要集中在锂离子电池，高温钠硫电池，钠镍氯电池和钒液流电池。这些电池都具有各自的优点，比如锂离子电池和高温钠硫电池寿命长以及能量密度高，钒液流电池更是理论上具备无限的寿命等。但无论哪种电池，都无法同时满足廉价，可靠，安全和寿命长的要求。传统的锂离子电池过于昂贵，且有安全隐患；高温钠硫电池制造技术门槛高，售价昂贵；钒液流电池多项技术瓶颈目前都未能获得突破等。

空铁锂离子动力蓄电池包安装在轨道箱梁内，由于空间限制，一个电池包的能量（200度电）只能运行100公里左右，远远不能满足整天14小时（约400公里）的用电要求。目前采用换电池包的方法，但是每天更换3-4次电池包不仅流程复杂，还要配置专门的充电站，成本居高，严重影响运行效率和成本，其根本原因便是电池单体性能不佳。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于新能源空铁驱动的铝-空气燃料电池单体，它可以很好的解决自放电问题，操作安全、制作方式简单、循环性能优良并且使用寿命长，具有广泛的用途。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：用于新能源空铁驱动的铝-空气燃料电池单体，包括第一平栅网、基本框、第一空气电极、第二空气电极、铝电极、铝板、第二平栅网，第一平栅网、基本框和第二平栅网顺次叠装，所述第一空气电极设于基本框顶部，第二空气电极设于第一平栅网的栅架交接处，铝板外接于基本框外侧，铝电极设于铝板上，基本框内设有电解液，第一空气电极、第二空气电极、铝电极分别伸入电解液内。

所述的第一空气电极和第二空气电极均作为电池的正极，且内部结构相同，包括顺次叠装的催化层、第一防水透气层、金属导电网和第二防水透气层。

所述的基本框的边框上设有一组空气入口和空气出口、一组电解液入口和电解液出口。

所述的基本框的正反面边框上均设有多个卡扣。

所述的第一平栅网和第二平栅网上均设有与卡扣相配合的卡槽。

所述的第一平栅网上靠近基本框的一侧设有与基本框相配合的内凹部。

所述的第二平栅网上靠近基本框的一侧设有与基本框相配合的内凹部。

本实用新型的有益效果是：

1）铝对人体不会造成伤害，可以回收循环使用，不污染环境。铝的原材料丰富，已具有大规模的铝冶炼厂，生产成本较低。铝回收再生方便，回收再生成本也较低。而且可以采用更换铝电极的方法，来解决铝空气电池充电较慢的问题。

2）铝-空气燃料电池装配在原电池包的容积内，随空铁运行持续发电，供电给车载的20度左右的高功率锂离子电池牵引空铁，不需要高压电、变电站、充电站等，减少大量建设和备用锂电池成本。在有高压电地区能够节省成本和安装高度电和其它配套设施的成本，而且在不方便安装高压电的景区极其落后的没有高压电的地区，铝-空气燃料电池能够提供足够能源，使得建设空铁等成为可能。

3）电池单体内部各组件连接时留有充足的空间，能够有效疏散在充放电过程中所产生的热量，增长电池使用寿命。其电压1.25V，功率已达到220W，能量为3.2KWh，最大放电电流可达220A，远高于传统铝-空气电池。

附图说明

图1为本实用新型第一平栅网结构示意图；

图2为本实用新型铝电极结构示意图；

图3为本实用新型基本框结构示意图；

图4为本实用新型第二平栅网结构示意图；

图中，1-第一平栅网，2-第二空气电极，3-卡槽，4-基本框，5-空气入口，6-第一空气电极，7-卡扣，8-铝电极，9-铝板，10-第二平栅网，11-空气出口，12-电解液入口，13-电解液出口。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

用于新能源空铁驱动的铝-空气燃料电池单体，包括第一平栅网1、基本框4、第一空气电极6、第二空气电极2、铝电极8、铝板9、第二平栅网10，第一平栅网1、基本框4和第二平栅网10顺次叠装。

如图1、图3和图4所示，所述基本框4的正反面边框上均设有多个卡扣7，第一平栅网1和第二平栅网10上均设有与卡扣7相配合的卡槽3，所述的第一平栅网1上靠近基本框4的一侧设有与基本框4相配合的内凹部，所述的第二平栅网10上靠近基本框4的一侧设有与基本框4相配合的内凹部。第一平栅网1与第二平栅网10大小规格相同，第一平栅网1和第二平栅网10通过卡扣连接附着在基本框4上并压紧以固定基本框4上的电解液装备，使基体框4中的电解液不外漏。采用卡扣方式安装组合，拆装方便；基本框4的四周均设有卡扣7，卡合效果好，结构稳固。所述的基本框4的边框上还设有一组空气入口5和空气出口11、一组电解液入口12和电解液出口13，空气入口5和空气出口11为电池内部的充放电反应起到送氧和排出多余气体的作用，电解液入口12和电解液出口13设于基本框4外部，方便电解液的添加和排出。

如图1和图3所示，所述第一空气电极6设于基本框4顶部，第二空气电极2设于第一平栅网1的栅架交接处。所述的第一空气电极6和第二空气电极2均作为电池的正极来输出电流，且内部结构相同，包括催化层、第一防水透气层、金属导电网和第二防水透气层，并以催化层、第一防水透气层、金属导电网、第二防水透气层顺次叠装，两个空气正电极在工作时只消耗铝和少量的水。

如图2所示，铝板9外接于基本框4外侧，所述铝板9呈U型，便于安装和拿取。铝电极8设于铝板9上，铝电极8的轴线垂直于铝板9平面。所述铝板9用于导电，铝电极8为高纯度铝，作为电池负极用于参加充放电反应。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。