一种用于金属空气电池的清洗方法、系统及清洗液与流程

本发明涉及新型电池保护技术，尤其涉及一种用于金属空气电池的清洗方法、系统及清洗液。

背景技术：

金属空气电池，如铝空气电池、镁空气电池、及锌空气电池等的化学反应相类似，主要以高纯度金属为负极、氧为正极，以氢氧化钾(koh)或氢氧化钠(naoh)等作为电解液。

以铝空气电池为例，诸如koh，naoh等的电解液多为强碱性溶液(简称强碱液)，故在铝空气电池放电结束排掉强碱液后，仍然会有大量的强碱液残留在铝合金阳极上，时间久了会对铝阳极造成严重的腐蚀。对铝阳极的腐蚀造成铝阳极燃料利用率的降低，间接造成资源的浪费，也使得电池系统容量降低。

因此，在金属空气电池放电结束排掉强碱液后，如何对残留的电解液进行处理以减少对金属阳极的腐蚀已成为当前亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明实施例为了克服现有金属空气电池所存在的上述问题，创造性地提供一种用于金属空气电池的清洗方法、系统及清洗液。

根据本发明第一方面，提供一种用于金属空气电池的清洗方法，所述方法包括：金属空气电池放电结束后，向控制单元反馈放电结束信号；所述控制单元响应于所述放电结束信号，启动清洗系统；所述清洗系统执行对所述金属空气电池的清洗操作；其中，所述清洗操作包括将清洗液注入到所述金属空气电池，以使所注入清洗液与金属空气电池中的残留电解液进行化学反应。

根据本发明一实施方式，所述清洗液包括第一清洗液和/或第二清洗液；其中，所述第一清洗液包括如下可溶于水的盐溶液至少之一：铝盐，镁盐，铁盐；所述第二清洗液包括弱酸性溶液或弱碱性溶液。

根据本发明一实施方式，在通过所注入清洗液与金属空气电池中的残留电解液进行化学反应来实现对所述金属空气电池的循环清洗的过程中，所述方法还包括：酸碱度(ph)检测模块对所述金属空气电池排液口处的残留电解液的ph值进行检测，得到检测结果；若所述检测结果为第一检测结果，所述第一检测结果为所述金属空气电池排液口处的残留电解液的ph值与所述清洗液的ph值一致或满足ph阈值，则向所述控制单元反馈所述第一检测结果；所述控制单元响应于所述第一检测结果，关闭所述清洗系统，以结束对所述金属空气电池的清洗操作。

根据本发明一实施方式，在通过所注入清洗液与金属空气电池中的残留电解液进行化学反应来实现对所述金属空气电池的循环清洗的过程中，所述方法还包括：ph检测模块对所述金属空气电池排液口处的残留电解液的ph值进行检测，得到检测结果；若所述检测结果为第二检测结果，所述第二检测结果为所述金属空气电池排液口处的残留电解液的ph值与所述清洗液的ph值不一致或超出ph阈值，则向所述控制单元反馈所述第二检测结果；所述控制单元响应于所述第二检测结果，触发所述清洗系统继续执行所述清洗操作。

根据本发明一实施方式，所述方法还包括：在所述金属空气电池进行放电的过程中，温度检测模块对所述金属空气电池或电解液的温度进行检测，得到检测结果；若所述检测结果为所述金属空气电池或电解液的温度超出温度阈值，则向所述控制单元反馈所述检测结果；所述控制单元响应于所述检测结果，启动清洗系统；所述清洗系统将清洗液排入电池冷却系统，以通过电池冷却系统来实现对所述金属空气电池和/或电解液循环系统的冷却降温。

根据本发明第二方面，还提供一种用于金属空气电池的清洗系统，所述系统包括：金属空气电池，用于在放电结束后，向控制单元反馈放电结束信号；所述控制单元，用于响应于所述放电结束信号，启动清洗系统；所述清洗系统，用于执行对所述金属空气电池的清洗操作；其中，所述清洗操作包括将清洗液注入到所述金属空气电池，以使所注入清洗液与金属空气电池中的残留电解液进行化学反应。

根据本发明一实施方式，所述系统还包括：ph检测模块，用于对所述金属空气电池排液口处的残留电解液的ph值进行检测，得到检测结果；若所述检测结果为第一检测结果，所述第一检测结果为所述金属空气电池排液口处的残留电解液的ph值与所述清洗液的ph值一致或满足ph阈值，则向所述控制单元反馈所述第一检测结果；所述控制单元，还用于响应于所述第一检测结果，关闭所述清洗系统，以结束对所述金属空气电池的清洗操作。

根据本发明一实施方式，所述系统还包括：酸碱度ph检测模块，用于对所述金属空气电池排液口处的残留电解液的ph值进行检测，得到检测结果；若所述检测结果为第二检测结果，所述第二检测结果为所述金属空气电池排液口处的残留电解液的ph值与所述清洗液的ph值不一致或超出ph阈值，则向所述控制单元反馈所述第二检测结果；所述控制单元，还用于响应于所述第二检测结果，触发所述清洗系统继续执行所述清洗操作。

根据本发明一实施方式，所述系统还包括：温度检测模块，用于在所述金属空气电池进行放电的过程中，对所述金属空气电池或电解液的温度进行检测，得到检测结果；若所述检测结果为所述金属空气电池或电解液的温度超出温度阈值，则向所述控制单元反馈所述检测结果；所述控制单元，还用于响应于所述检测结果，启动清洗系统；所述清洗系统，还用于将清洗液排入电池冷却系统，以通过电池冷却系统来实现对所述金属空气电池和/或电解液循环系统的冷却降温。

根据本发明第三方面，又提供一种用于金属空气电池的清洗液，所述清洗液包括第一清洗液和/或第二清洗液；其中，当所述清洗液为第一清洗液时，所述清洗液与所述金属空气电池中的残留电解液进行化学反应，以形成沉淀；当所述清洗液为第二清洗液时，所述清洗液与所述金属空气电池中的残留电解液进行中和反应生成水。

根据本发明一实施方式，所述第一清洗液包括如下可溶于水的盐溶液至少之一：铝盐，镁盐，铁盐；所述第二清洗液包括弱酸性溶液或弱碱性溶液。

本发明所涉及的用于金属空气电池的清洗方法、系统及清洗液，在金属空气电池放电结束后，向控制单元反馈放电结束信号；控制单元响应于所述放电结束信号，启动清洗系统，以触发清洗系统执行将清洗液注入到所述金属空气电池，以使所注入清洗液与金属空气电池中的残留电解液进行化学反应，从而实现对金属空气电池的清洗操作。如此，本发明在金属空气电池放电结束之后，通过对金属空气电池中残留电解液的清洗，从而克服残留电解液对金属阳极的进一步反应粉化，从而提高阳极利用率，增加放电量，降低资源浪费，延长系统使用寿命。

需要理解的是，本发明的教导并不需要实现上面所述的全部有益效果，而是特定的技术方案可以实现特定的技术效果，并且本发明的其他实施方式还能够实现上面未提到的有益效果。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：

在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

图1示出了本发明一金属空气电池的控制系统架构图；

图2示出了本发明实施例用于金属空气电池的清洗方法的实现流程示意图；

图3示出了本发明实施例用于金属空气电池的清洗系统的组成结构示意图。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为使本发明更加透彻和完整，并能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。

图1示出了本发明一金属空气电池的控制系统架构图。

参考图1，以铝空气电池为例，本发明铝空气电池的控制系统主要包括第一控制单元101、外电源控制单元102、电解液循环系统103、铝空气电池104、电池冷却系统105、温度检测模块106、第二控制单元107、第三控制单元108、清洗系统109、第四控制单元110及ph检测模块111。

在具体控制中，首先通过启动外电源控制单元102输入信号给第一控制单元101，第一控制单元101触发电解液循环系统103开始工作，电解液被注入到铝空气电池104。铝空气电池104工作后，信号输入至外电源控制单元102，以触发外电源控制单元102停止工作；此时电解液循环系统103由铝空气电池104提供电源。

接着，在铝空气电池104工作过程中，因放电而发热，当铝空气电池104或电解液温度超出温度阈值，如高于45℃(即过热)，温度检测模块106将信号传送至第三控制单元108，第三控制单元108根据信号指示启动清洗系统109，清洗系统109将清洗液排入电池冷却系统105，此时电池冷却系统105作用于铝空气电池104和/或电解液循环系统103，从而起到冷却降温作用。

进一步地，在铝空气电池104工作结束后，电解液循环系统103由于没有电源供电而停止工作。此时，铝空气电池104将自身工作结束信号传送至第二控制单元107，第二控制单元107启动清洗系统109，清洗系统109通过循环泵将清洗液注入到铝空气电池104进行循环清洗。

在进行循环清洗的过程中，可以通过ph检测模块111对铝空气电池104排液口处残留电解液的ph进行检测，当排液口处残留电解液的ph接近清洗液ph或者约为7时，ph检测模块111将ph信号传至第四控制单元110，第四控制单元110会关闭清洗系统109，从而结束循环清洗操作；当ph>8时，ph检测模块111将ph信号传至清洗系统109，清洗系统109继续工作，直到检测到ph符合清洗要求。

图2示出了本发明实施例用于金属空气电池的清洗方法的实现流程示意图。

参考图2，本发明实施例用于金属空气电池的清洗方法包括：操作201，金属空气电池放电结束后，向控制单元反馈放电结束信号；操作202，控制单元响应于所述放电结束信号，启动清洗系统；操作203，清洗系统执行对金属空气电池的清洗操作；其中，所述清洗操作包括将清洗液注入到金属空气电池，以使所注入清洗液与金属空气电池中的残留电解液进行化学反应。

这里，清洗液包括第一清洗液和/或第二清洗液。

其中，所述第一清洗液可以包括如下可溶于水的盐溶液至少之一：铝盐，镁盐，铁盐；所述铝盐可以为硫酸铝，氯化铝，醋酸铝，磷酸铝，硝酸铝，十二水合硫酸铝钾以及偏铝酸盐等任意可溶于水的铝盐；所述镁盐可以为硫酸镁，氯化镁，磷酸镁，硝酸镁等任意可溶于水的镁盐；所述铁盐可以为各类可溶于水的二价铁盐或三价铁盐。在具体化学反应过程中，第一清洗液能够使得残留电解液中的oh^-以沉淀的形式反应掉。举例来说，当选用能够与氢氧根形成沉淀的盐溶液时，alcl3和mgcl2等溶液就是理想的选择，可溶性的铝盐和镁盐能够与氢氧根生成沉淀，如al(oh)3和mg(oh)2，以通过过滤来实现盐溶液的循环使用，高效节约从而克服对铝阳极的腐蚀。

所述第二清洗液包括弱酸性溶液或弱碱性溶液。其中，弱酸性溶液可以为醋酸，弱碱性溶液可以为碳酸氢盐；所述碳酸氢盐可以为碳酸氢钠，碳酸氢钾等。在具体化学反应过程中，残留电解液中的oh^-可以通过酸性溶液中和反应生成水。需要补充说明的是，以铝空气电池为例，由于铝具有两性特性，既与碱液反应也于酸反应，虽然用酸液中和原理可行，但是在清洗过程在中和oh^-的同时，铝也在与酸进行反应，同样造成不必要的腐蚀。因此，要严格控制第二清洗液(也可称酸洗液)的用量，同时还要考虑对阴极的破坏，阴极多用二氧化锰催化剂，强酸必然不行，稀释后的醋酸洗液在少量损失阳极的情况下来保护铝阳极。

如此，本发明在金属空气电池放电结束之后，通过对金属空气电池中残留电解液的清洗，从而克服残留电解液对金属阳极的进一步反应粉化，从而提高阳极利用率，增加放电量，降低资源浪费，延长系统使用寿命。

根据本发明一实施方式，在操作203的过程中，所述方法还包括：ph检测模块对金属空气电池排液口处的残留电解液的ph值进行检测，得到检测结果；若所述检测结果为第一检测结果，所述第一检测结果为金属空气电池排液口处的残留电解液的ph值与所述清洗液的ph值一致或满足ph阈值，则向控制单元反馈所述第一检测结果；控制单元响应于所述第一检测结果，关闭清洗系统，以结束对金属空气电池的清洗操作。

在一示例中，如图1所示，在进行循环清洗的过程中，可以通过ph检测模块111对铝空气电池104排液口处残留电解液的ph进行检测，当排液口处残留电解液的ph接近清洗液ph或者约为7时，ph检测模块111将ph信号传至第四控制单元110，第四控制单元110会关闭清洗系统109，从而结束循环清洗操作。

根据本发明一实施方式，在操作203的过程中，所述方法还包括：ph检测模块对金属空气电池排液口处的残留电解液的ph值进行检测，得到检测结果；若所述检测结果为第二检测结果，所述第二检测结果为金属空气电池排液口处的残留电解液的ph值与清洗液的ph值不一致或超出ph阈值，则向控制单元反馈所述第二检测结果；控制单元响应于所述第二检测结果，触发清洗系统继续执行所述清洗操作。

在一示例中，如图1所示，在进行循环清洗的过程中，可以通过ph检测模块111对铝空气电池104排液口处残留电解液的ph进行检测，当ph>8时，ph检测模块111将ph信号传至清洗系统109，清洗系统109继续工作，直到检测到ph符合清洗要求。

根据本发明一实施方式，在金属空气电池进行放电的过程中，温度检测模块对金属空气电池或电解液的温度进行检测，得到检测结果；若所述检测结果为金属空气电池或电解液的温度超出温度阈值，则向控制单元反馈所述检测结果；控制单元响应于所述检测结果，启动清洗系统；清洗系统将清洗液排入电池冷却系统，以通过电池冷却系统来实现对金属空气电池和/或电解液循环系统的冷却降温。

在一示例中，如图1所示，在铝空气电池104工作过程中，因放电而发热，当铝空气电池104或电解液温度超出温度阈值，如高于45℃(即过热)，温度检测模块106将信号传送至第三控制单元108，第三控制单元108根据信号指示启动清洗系统109，清洗系统109将清洗液排入电池冷却系统105，此时电池冷却系统105作用于铝空气电池104和/或电解液循环系统103，从而起到冷却降温作用。

进一步地，基于上文所述用于金属空气电池的清洗方法，本发明实施例还提供一种用于金属空气电池的清洗系统，如图3所示，所述系统30包括金属空气电池31、控制单元32和清洗系统33。其中，金属空气电池31用于在放电结束后，向控制单元32反馈放电结束信号；控制单元32，用于响应于所述放电结束信号，启动清洗系统33；清洗系统33，用于执行对金属空气电池31的清洗操作；其中，所述清洗操作包括将清洗液注入到金属空气电池31，以使所注入清洗液与金属空气电池31中的残留电解液进行化学反应。

根据本发明一实施方式，如图3所示，所述系统30还包括：ph检测模块34，用于对金属空气电池31排液口处的残留电解液的ph值进行检测，得到检测结果；若所述检测结果为第一检测结果，所述第一检测结果为金属空气电池31排液口处的残留电解液的ph值与所述清洗液的ph值一致或满足ph阈值，则向控制单元32反馈所述第一检测结果；控制单元32，还用于响应于所述第一检测结果，关闭清洗系统33，以结束对金属空气电池31的清洗操作。

根据本发明一实施方式，如图3所示，所述系统30还包括：ph检测模块34，用于对金属空气电池31排液口处的残留电解液的ph值进行检测，得到检测结果；若所述检测结果为第二检测结果，所述第二检测结果为金属空气电池31排液口处的残留电解液的ph值与所述清洗液的ph值不一致或超出ph阈值，则向控制单元32反馈所述第二检测结果；控制单元32，还用于响应于所述第二检测结果，触发清洗系统33继续执行所述清洗操作。

根据本发明一实施方式，如图3所示，所述系统30还包括：温度检测模块35，用于在金属空气电池31进行放电的过程中，对金属空气电池31或电解液的温度进行检测，得到检测结果；若所述检测结果为金属空气电池31或电解液的温度超出温度阈值，则向控制单元32反馈所述检测结果；控制单元32，还用于响应于所述检测结果，启动清洗系统33；清洗系统33，还用于将清洗液排入电池冷却系统，以通过电池冷却系统来实现对所述金属空气电池和/或电解液循环系统的冷却降温。

这里需要指出的是：以上用于金属空气电池的清洗系统实施例的描述，与前述图2所示的方法实施例的描述是类似的，具有同前述图2所示的方法实施例相似的有益效果，因此不做赘述。对于本发明用于金属空气电池的清洗系统实施例中未披露的技术细节，请参照本发明前述图2所示的方法实施例的描述而理解，为节约篇幅，因此不再赘述。

基于上文所述用于金属空气电池的清洗方法和系统，本发明又提供一种用于金属空气电池的清洗液，所述清洗液包括第一清洗液和/或第二清洗液；其中，当所述清洗液为第一清洗液时，所述清洗液与所述金属空气电池中的残留电解液进行化学反应，以形成沉淀；当所述清洗液为第二清洗液时，所述清洗液与所述金属空气电池中的残留电解液进行中和反应生成水。

其中，所述第一清洗液包括如下可溶于水的盐溶液至少之一：铝盐，镁盐，铁盐；所述第二清洗液包括弱酸性溶液或弱碱性溶液。

所述第一清洗液可以包括如下可溶于水的盐溶液至少之一：铝盐，镁盐，铁盐；所述铝盐可以为硫酸铝，氯化铝，醋酸铝，磷酸铝，硝酸铝，十二水合硫酸铝钾以及偏铝酸盐等任意可溶于水的铝盐；所述镁盐可以为硫酸镁，氯化镁，磷酸镁，硝酸镁等任意可溶于水的镁盐；所述铁盐可以为各类可溶于水的二价铁盐或三价铁盐。在具体化学反应过程中，第一清洗液能够使得残留电解液中的oh^-以沉淀的形式反应掉。举例来说，当选用能够与氢氧根形成沉淀的盐溶液时，alcl3和mgcl2等溶液就是理想的选择，可溶性的铝盐和镁盐能够与氢氧根生成沉淀，如al(oh)3和mg(oh)2，以通过过滤来实现盐溶液的循环使用，高效节约从而克服对铝阳极的腐蚀。

所述第二清洗液可以包括弱酸性溶液或弱碱性溶液。其中，弱酸性溶液可以为醋酸，弱碱性溶液可以为碳酸氢盐；所述碳酸氢盐可以为碳酸氢钠，碳酸氢钾等。在具体化学反应过程中，残留电解液中的oh^-可以通过酸性溶液中和反应生成水。需要补充说明的是，以铝空气电池为例，由于铝具有两性特性，既与碱液反应也于酸反应，虽然用酸液中和原理可行，但是在清洗过程在中和oh^-的同时，铝也在与酸进行反应，同样造成不必要的腐蚀。因此，要严格控制第二清洗液(也可称酸洗液)的用量，同时还要考虑对阴极的破坏，阴极多用二氧化锰催化剂，强酸必然不行，稀释后的醋酸洗液在少量损失阳极的情况下来保护铝阳极。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(readonlymemory，rom)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、rom、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。