一种金属/空气电池系统的制作方法

本发明涉及金属/空气电池系统，具体地说是一种易清洗易更换电解质的金属/空气电池系统。

背景技术：

金属/空气电池是一种采用金属(如镁、铝、锌等)为阳极燃料，空气中氧气作为氧化剂，碱液作为电解质溶液的电化学反应装置，我国镁、铝、锌等金属储量丰富且价格低廉，因此金属/空气电池在我国通讯电源、野外应急电源、照明电源及储备电源等可移动电源的诸多领域具有广阔的应用前景。

以镁空气电池为例，放电过程中会生产相应的产物(金属氢氧化物金属氧化物)在电解质溶液中以沉淀物的形式存在，降低电池性能，使得电解质溶液需要经常更换，电极需进行清洗。

金属/空气电池的显著优点是比能量高，且随燃料使用时间的延长比能量逐渐升高，所以作为便携式电源，常采用大容量阳极多次更换电解质的使用模式，而使用过程中金属氢氧化物沉淀的排除、电解质的更换则复杂繁琐，给电池的推广使用带来限制。电解质的更换则需额外增加配件，进行固体或液体电解质的加注，使得电池的保障性工作复杂量大。

技术实现要素：

本发明针对上述问题，发明一种易清洗易更换电解质的金属/空气电池，实现电池的简易清洗、电解质的快速更换配制，提高电池系统实用性及便捷性。

一种金属/空气电池系统，包括反应容器、电池上盖、金属阳极、空气阴极；所述系统还包括支撑骨架，所述支撑骨架由上至下依次设有连接部和支撑部；所述电池上盖的外侧面与所述连接部的上部固定连接；所述连接部为可伸缩结构；所述反应容器的与电池上盖同侧的外侧面与所述连接部的下部转动连接；所述支撑部的高度可调。

所述金属空气电池支撑骨架的连接部为可上下伸缩的结构，且连接部的上部与电池上盖固定连接，更换电解质液体时，连接部向上伸出，可带动电池上盖伸出，远离反应容器便于产物排出。

支撑部高度可调，可将反应容器从底面提升，进而提高电池系统的高度，所述伸缩骨架连接部的下部可沿转轴ⅰ转动，将反应容器的上部开口向下旋转；便于电解质液体及产物倾倒排出；

本发明反应容器内，金属阳极浸泡在电解液中，所述金属阳极上方悬挂固定所述电池上盖与n节金属阳极可以通过卡扣、挂钩、螺纹、粘接、焊接、框架支撑等方式固定连接，其中n≥1。

本发明所述反应容器内可设有至少一个反应腔，金属阳极置于反应腔内；金属阳极可为一个或一个以上，分别置于不同的反应腔内；多个反应腔之间阳极可以并联或者串联，以获得不同额定电压或额定电流的金属/空气电池。

作为优选的技术方案，所述反应容器的与电池上盖同侧的外侧面，由上至下依次设有转轴ⅰ和转轴ⅱ；所述连接部经转轴ⅰ与反应容器转动连接；所述支撑部包括两根支撑杆和一个底座；所述底座设有滑动槽；所述两根支撑杆的一端经转轴ⅱ与反应容器转动连接；所述两根支撑杆的另一端经滑动槽与底座滑动连接。

作为优选的技术方案，所述电池上盖设有至少一个与反应容器连通的加注口，所述电池上盖的外上方设有至少一个固体电解质存储单元。

本发明所述固体电解质存储单元为密闭式结构，可通过进行翻转或旋转，经加注口向反应容器内部加注电解质，配制电解质溶液。

作为优选的技术方案，所述固体电解质存储单元可为多个，成阵列式分布。

作为优选的技术方案，所述固体电解质存储单元采用固定式放置，放置位置位于对应的每一节单电池的上方，所述每个放置位置设有一个所述的加注口。

作为优选的技术方案，所述固体电解质存储单元采用移动式放置，所述电池上盖外上方设有滑动槽，所述固体电解质存储单元经滑动槽与电池上盖滑动连接。固体电解质存储单元可沿滑动槽进行移动，加注口唯一且固定，将固体电解质存储单元移动至加注口附近，进行翻转/旋转，将固体电解质经加注口倾倒至反应容器内，以此来减小加注口的面积，更好的实现电池系统的密封。

作为优选的技术方案，当所述金属空气电池为n节并联结构，固体电解质存储单元数量与电池使用次数m相同；当所述金属/空气电池内部为n节串联，固体电解质存储单元数量为电池使用次数m与串联电池节数n的乘积。

作为优选的技术方案，所述固体电解质存储单元为密闭式结构。

本发明所述固体电解质存储单元的密封可通过与电池上盖侧壁间施加弹性密封材料实现，也可通过在存储单元内施加密闭在软质密封材料实现固体电解质密封，使用时，翻转或旋转的同时，实现软质密封材料的破损来实现电解质的加注。

作为优选的技术方案，所述支撑骨架材料为耐碱塑料、金属或合金。所述塑料包括abs塑料、聚氯乙烯pvc、聚乙烯pe、聚苯乙烯ps、尼龙pa、聚甲醛pom，聚砜psf、聚苯硫醚pps中的一种或两种以上；所述金属包括钪、钛、钒、铬、钴、镍、钇、锆、铌、铪、钽、铂、金中的一种或两种以上；所述合金包括奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体型不锈钢、马氏体型不锈钢、蒙乃尔合金、哈氏合金和钛合金、锆合金、钽合金、铌合金的一种或两种以上。

作为优选的技术方案，所述的金属阳极的金属选自al、mg、li、fe或zn中的一种或者至少两种的合金。

与现有技术相比，本发明所述金属/空气电池具有以下优点：

(1)简化金属/空气电池续航使用流程，易于电解质及产物排出更换；

(2)固体电解质存储单元集成于电池上盖，减少电池配件，且简化电解质配置过程。

附图说明

图1金属/空气电池贮存/工作状态结构示意图

图2金属/空气电池更换产物及电解质状态结构示意图

图3固体电解质存储单元固定式结构示意图

图4固体电解质存储单元移动式结构示意图

图5固体电解质存储单元翻转式结构示意图

图6固体电解质存储单元翻转局部示意图

图中，1-电池上盖，2-反应容器，3-支撑骨架，4-电控室，5-固体电解质储存单元,6-金属阳极，7-转轴ⅱ，8-转轴ⅰ,9-转轴ⅲ，10-滑动槽,11加注口。

具体实施方式

实施例

如图1、图2所示，金属/空气电池系统，包括支撑骨架3、具有上部开口的反应容器2、电池上盖1，电池系统采用30个单电池串联组成，电池组中的30个单电池各自有注液口与排液口，相互串联叠加，形成电池组的注液主流道和排液主流道。固体电解质存储在固体电解质存单元5内。其中每个单体电池含两片金属阳极6、四片空气阴极(图中未画出)，阳极为铝合金，金属阳极6以上方悬挂的方式固定于电池上盖。支撑骨架3由上至下依次设有连接部和支撑部，支撑部的高度可调；连接部为可伸缩结构；电池上盖1的外侧面与连接部的上部固定连接；；反应容器2的与电池上盖同侧的外侧面，由上之下依次设有转轴ⅰ和转轴ⅱ；连接部的下部经转轴ⅰ与反应容器2转动连接；支撑部由两根支撑杆和底座构成；底座设有滑动槽；两根支撑杆的一端经转轴ⅱ与反应容器2转动连接；另一端经滑动槽与底座滑动连接。

电池上盖1设有至少一个与反应容器2连通的加注口11，电池上盖1的外上方设有至少一个固体电解质存储单元5。固体电解质存储单元5为多个，成阵列式分布。

固体电解质存储单元5为密闭式结构，具有转轴ⅲ9，可通过进行翻转或旋转，经加注口11向反应容器2内部加注电解质，配制电解质溶液。

如图3，固体电解质存储单元5采用固定式放置，放置位置位于对应的每一节单电池的上方，每个放置位置设有一个加注口(图中未画出)。

如图4所示，电池上盖1外上方设有滑动槽10，固体电解质存储单元5采用移动式放置，可沿滑动槽10进行移动。加注口11唯一且固定，将固体电解质存储单元5移动至加注口11附近，进行翻转/旋转，将固体电解质5经加注口11倾倒至反应容器2内，以此来减小加注口的面积，更好的实现电池系统的密封。