专利名称：锌空气电池能量补给系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锌空气电池能量补给系统。
背景技术：
以锌空气电池为代表的金属-空气电池从发明至今已有近200年的历史，各国均对锌空气电池及其其它金属-空气电池进行了大量的研究，就电池性能本身有了一定的突破，其性能指标达到并部分超过了铅酸、镉镍、铁镍、锌镍、镍氢、锌锰、锂离子等电池。1995年以色列电燃料(Electric Fuel)有限公司首次将锌空气电池用于电动汽车上，使锌空气电池进入了实用化阶段。美国Dreisback Electromotive公司以及德国、法国、瑞典、荷兰、芬兰、西班牙和南非等多个国家也都在电动汽车上积极地推广应用锌空气电池。
但是，锌空气电池在电动汽车上至今没有得到广泛的应用和推广。主要原因在于，锌空气电池无法象传统充电电池一样进行充电，它需要通过更换金属锌极使电池得到能量补充。旧金属锌极通过电解、铸压成型等工艺被重复利用。国内外的锌空气电池金属锌极均采用锌板或锌粒的形式。无论采用锌板或者锌粒均将面对复杂的提炼、还原、制备、运输、更换等等环节，这使得能量补充过程相当复杂，需要依赖其它行业的支持和需要庞大的运输体系。同时，过长的产业链使锌空气电池在各个环节上的消耗增加，电池的经济指标受到影响。给使用和推广带来了巨大的负担。
发明内容
本发明的目的是提供一种锌空气电池能量补给系统，利用该系统可使配套的注入式锌空气电池直接注入能量、直接还原重复利用。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案一种锌空气电池能量补给系统，由一锌空气电池、锌空气电池能量载体胶态富锌物质的贮存及失效胶态富锌物质的收集装置、失效胶态富锌物质的电解还原装置通过管路及泵连接组成，锌空气电池的入、出口与锌空气电池能量载体胶态富锌物质的贮存及失效胶态富锌物质的收集装置的注入和收集接口相接通，锌空气电池能量载体胶态富锌物质的贮存及失效胶态富锌物质的收集装置的入、出口分别与失效胶态富锌物质的电解还原装置的出和入接口相接通。
所述的锌空气电池的入、出口还可通过一电池能量载体的注入和收集接口单元装置后再对应与锌空气电池能量载体胶态富锌物质的贮存及失效胶态富锌物质的收集装置的注入和收集接口相接通。
所述的锌空气电池至少包括一片电池本体，该电池本体壳体内置有至少一组包裹胶态富锌物质的流动导向管路，在流动导向管路的首、尾端设有胶态富锌物质的注入口和失效胶态富锌物质的排出口，流动导向管路内设有金属集电极，电池壳体外侧至少一侧插立空气电极，金属集电极接负引出线，空气电极接正引出线。
所述的锌空气电池能量载体胶态富锌物质的贮存及失效胶态富锌物质的收集装置包括一贮存收集罐体，该贮存收集罐体开设锌空气电池能量载体胶态富锌物贮存及失效胶态富锌物质收集的上、下两容室，上锌空气电池能量载体胶态富锌物贮存容室的上方开设注入口，下方设一组出口，该出口通过输送泵接锌空气电池的入口；下失效胶态富锌物质收集的容室上侧边开一组接通于锌空气电池的出口的收集口，下方开设通向失效胶态富锌物质的电解还原装置的排出口。
所述的失效胶态富锌物质的电解还原装置包括一带绝缘壳体的容器，该容器上方盖有密闭绝缘上盖，上方侧开有入口，底端开有排出接口，内边侧置固定电极，一由驱动电机带动旋转的旋转电极固定在旋转电极固定盘上，旋转电极带有旋转电极导电刷，该旋转电极连接一升降单元装置。
所述的胶态富锌物质为含有KOH电解液、Zn粉、高分子聚合物、内部润滑剂的具有流动性的胶态混合物质。
所述的失效胶态富锌物质为胶态富锌物质在电池内反应完成后的生成产物，含有KOH电解液、ZnO、高分子聚合物、内部润滑剂的具有流动性的胶态混合物质。
本发明的优点是1.解决了传统锌空气电池放电终止后更换锌电极(金属阳极)的繁琐过程，使锌空气电池能量的补充过程极方便。
2.缩短了更换锌电极的时间，解决了用电器使用过程中的充电问题。
3.提高了传统锌空气电池放电终止后更换锌电极的机械化程度，使锌空气电池的金属锌电极原本复杂的还原、成型制备工艺大大简化，摆脱了传统锌空气电池锌电极还原再利用过程中对其它行业支持和需要庞大运输体系的依赖。
4.使锌空气电池的综合使用成本大幅降低。
图1为本发明锌空气电池能量补给系统组成示意图图2-1a为本发明注入式锌空气电池单片结构示意图(主视)图2-1b为本发明注入式锌空气电池单片结构示意图(侧视)图2-2a为图2-1b中A-A剖面结构示意图图2-2b为图2-1a中B-B剖面结构示意图图3-a为锌空气电池能量载体胶态富锌物质的贮存及失效胶态富锌物质的收集装置结构示意图(主视)图3-b为图3-a中A’-A’剖面结构示意图图4-a为失效胶态富锌物质的电解还原装置结构示意图(主视)图4-b为图4-a中A”-A”剖面结构示意图具体实施方式
如图1所示，本发明锌空气电池能量补给系统，由一锌空气电池1、锌空气电池能量载体胶态富锌物质的贮存及失效胶态富锌物质的收集装置2、失效胶态富锌物质的电解还原装置3通过管路及泵连接组成，锌空气电池的入、出口与锌空气电池能量载体胶态富锌物质的贮存及失效胶态富锌物质的收集装置的注入和收集接口相接通，锌空气电池能量载体胶态富锌物质的贮存及失效胶态富锌物质的收集装置的入、出口分别与失效胶态富锌物质的电解还原装置的出和入接口相接通。
所述的锌空气电池的入、出口还可通过一电池能量载体的注入和收集接口单元装置4后再对应与锌空气电池能量载体胶态富锌物质的贮存及失效胶态富锌物质的收集装置的注入和收集接口相接通。
如图2所示，所述的锌空气电池至少包括一片电池本体1，该电池本体壳体5内置有至少一组包裹胶态富锌物质13的流动导向管路10，在流动导向管路的首、尾端设有胶态富锌物质的注入口8和失效胶态富锌物质的排出口9，流动导向管路内设有金属集电极(锌电极)11，电池壳体外侧至少一侧插立空气电极6，金属集电极11接负引出线12，空气电极接正引出线。
所述的包裹胶态富锌物质的流动导向管路可由耐碱材料制成。
参见图3，所述的锌空气电池能量载体胶态富锌物质的贮存及失效胶态富锌物质的收集装置2包括一贮存收集罐体，该贮存收集罐体开设上锌空气电池能量载体胶态富锌物贮存容室14及下失效胶态富锌物质收集的容室17，上锌空气电池能量载体胶态富锌物贮存容室的上方开设注入口16，下方设一组出口，该出口通过输送泵15接锌空气电池的入口；下失效胶态富锌物质收集的容室上侧边开一组接通于锌空气电池的出口的收集口18，下方开设通向失效胶态富锌物质的电解还原装置的排出口19。上、下两容室上均设置单项透气阀20液位视窗21。
如图4所示，所述的失效胶态富锌物质的电解还原装置3包括一带绝缘壳体23的容器，该容器上方盖有密闭绝缘上盖27，上方侧开有入口，底端开有排出接口，内边侧置固定电极24，一由驱动电机29带动旋转的旋转电极25固定在旋转电极固定盘26上，旋转电极带有旋转电极导电刷28，该旋转电极连接一升降单元装置(包括与旋转电极驱动电机29固接的旋转电极升降臂30、主立柱31，此部分为现有技术，此处不赘述)。连接绝缘壳体23和胶态富锌物质贮存罐14的泵32、连接绝缘壳体23和失效胶态富锌物质收集罐17上排出接口19的泵33和管路将锌空气电池1、锌空气电池能量载体胶态富锌物质的贮存及失效胶态富锌物质的收集装置2、失效胶态富锌物质的电解还原装置3连同在一起。
所述的胶态富锌物质为含有KOH电解液、Zn粉、高分子聚合物(纤维素系吸水树脂、淀粉系吸水树脂、聚丙烯酸盐类吸水树脂、聚乙烯醇类吸水树脂)、内部润滑剂的具有流动性的胶态混合物质。
所述的失效胶态富锌物质为胶态富锌物质在电池内反应完成后的生成产物，含有KOH电解液、ZnO、高分子聚合物(纤维素系吸水树脂、淀粉系吸水树脂、聚丙烯酸盐类吸水树脂、聚乙烯醇类吸水树脂)、内部润滑剂的具有流动性的胶态混合物质。
本实用新型锌空气电池1的能量载体胶态富锌物质的贮存在贮存罐14内，当锌空气电池1需要进行能量补充时，胶态富锌物质通过连接贮存罐14和注入收集接口4的泵15和管路在压力作用下，经电池壳体5外侧设置的注入口8注入电池内部的胶态富锌物质的流动导向管路10(图2-2a中箭头为胶态富锌物质的流向示意)。流动导向管路10内的失效胶态富锌物质在新注入的胶态富锌物质的压力下被挤出。被挤出的失效胶态富锌物质通过电池壳体5外侧设置的排出口9及注入收集接口4经管路、收集罐17上设置的失效胶态富锌物质收集口18被收集在收集罐17内。锌空气电池1完成能量注入补充过程。胶态富锌物质的贮存设备和失效胶态富锌物质的收集设备为无压耐腐蚀容器，设有单向透气阀，容器外界的空气无法进入容器。
储存在收集罐17内的失效胶态富锌物质经收集罐上的排出接口19及泵和管路33被泵送至失效胶态富锌物质的电解还原装置3内，在固定电极24旋转电极25的作用下，失效胶态富锌物质被边搅拌边还原，还原后失效胶态富锌物质转化为新的具有能量的胶态富锌物质，新的胶态富锌物质经连接绝缘壳体23和胶态富锌物质贮存罐14的泵32及管路被泵送至胶态富锌物质贮存罐14储存(图4-a中箭头为还原前后胶态富锌物质的流向示意)，以备在电池1的能量注入补充过程中随时使用。
(图1、图2、图3、图4中的箭头为胶态富锌物质、失效胶态富锌物质的流向示意)本实用新型锌空气电池能量补给系统，克服了传统锌空气电池复杂的能量补充过程，解决了传统锌空气电池放电终止后更换锌电极(金属阳极)的繁琐过程，使锌空气电池能量的补充过程象加油一样方便；缩短了更换锌电极的时间，解决了用电器使用过程中的充电问题；提高了传统锌空气电池放电终止后更换锌电极的机械化程度，使锌空气电池的金属锌电极原本复杂的还原、成型制备工艺大大简化，摆脱了传统锌空气电池锌电极还原再利用过程中对其它行业支持和需要庞大运输体系的依赖；同时使锌空气电池的综合使用成本大幅降低。
权利要求1.一种锌空气电池能量补给系统，其特征在于它是由一锌空气电池、锌空气电池能量载体胶态富锌物质的贮存及失效胶态富锌物质的收集装置、失效胶态富锌物质的电解还原装置通过管路及泵连接组成，锌空气电池的入、出口与锌空气电池能量载体胶态富锌物质的贮存及失效胶态富锌物质的收集装置的注入和收集接口相接通，锌空气电池能量载体胶态富锌物质的贮存及失效胶态富锌物质的收集装置的入、出口分别与失效胶态富锌物质的电解还原装置的出和入接口相接通。
2.根据权利要求1所述的锌空气电池能量补给系统，其特征在于锌空气电池的入、出口通过一电池能量载体的注入和收集接口单元装置后再对应与锌空气电池能量载体胶态富锌物质的贮存及失效胶态富锌物质的收集装置的注入和收集接口相接通。
3.根据权利要求1所述的锌空气电池能量补给系统，其特征在于所述的锌空气电池至少包括一片电池本体，该电池本体壳体内置有至少一组包裹胶态富锌物质的流动导向管路，在流动导向管路的首、尾端设有胶态富锌物质的注入口和失效胶态富锌物质的排出口，流动导向管路内设有金属集电极，电池壳体外侧至少一侧插立空气电极，金属集电极接负引出线，空气电极接正引出线。
4.根据权利要求3所述的锌空气电池能量补给系统，其特征在于所述的锌空气电池包括二片以上的电池本体，各片电池本体间开有气道。
5.根据权利要求1所述的锌空气电池能量补给系统，其特征在于所述的锌空气电池能量载体胶态富锌物质的贮存及失效胶态富锌物质的收集装置包括一贮存收集罐体，该贮存收集罐体开设锌空气电池能量载体胶态富锌物贮存及失效胶态富锌物质收集的上、下两容室，上锌空气电池能量载体胶态富锌物贮存容室的上方开设注入口，下方设一组出口，该出口通过输送泵接锌空气电池的入口；下失效胶态富锌物质收集的容室上侧边开一组接通于锌空气电池的出口的收集口，下方开设通向失效胶态富锌物质的电解还原装置的排出口。
6.根据权利要求1所述的锌空气电池能量补给系统，其特征在于所述的失效胶态富锌物质的电解还原装置包括一带绝缘壳体的容器，该容器上方盖有密闭绝缘上盖，上方侧开有入口，底端开有排出接口，内边侧置固定电极，一由驱动电机带动旋转的旋转电极固定在旋转电极固定盘上，旋转电极带有旋转电极导电刷，该旋转电极连接一升降单元装置。
7.根据权利要求1所述的锌空气电池能量补给系统，其特征在于所述的电池能量载体胶态富锌物质为一种含有KOH电解液、锌粉、高分子聚合物、内部润滑剂的具有流动性的胶态混合物质。
8.根据权利要求1所述的锌空气电池能量补给系统，其特征在于所述的包裹胶态富锌物质的流动导向管路由耐碱材料制成。
9.根据权利要求1所述的锌空气电池能量补给系统，其特征在于所述的包裹胶态富锌物质的流动导向管路以横、纵、斜方向或其组合方向之一种方式置于电池壳体内部。
专利摘要本实用新型公开了一种锌空气电池能量的补给系统，其由一锌空气电池、锌空气电池能量载体胶态富锌物质的贮存及失效胶态富锌物质的收集装置、失效胶态富锌物质的电解还原装置通过管路及泵连接组成，锌空气电池的入、出口与锌空气电池能量载体胶态富锌物质的贮存及失效胶态富锌物质的收集装置的注入和收集接口相接通，锌空气电池能量载体胶态富锌物质的贮存及失效胶态富锌物质的收集装置的入、出口分别与失效胶态富锌物质的电解还原装置的出和入接口相接通。其解决了传统锌空气电池放电终止后需更换锌电极(金属阳极)的繁琐过程；缩短了更换锌电极的时间。
文档编号H01M6/52GK2777770SQ20042009280
公开日2006年5月3日 申请日期2004年9月20日 优先权日2004年9月20日
发明者周利民, 周跃民, 王菁迅, 刘伟春, 王艳境 申请人:北京长力联合能源技术有限公司