一种应用于铝空气电池的双循环降温电池装置及系统

1.本发明属于电化学技术领域，具体来说涉及一种应用于铝空气电池的双循环降温电池装置及系统。


背景技术：

2.铝空气电池以铝板和空气中的氧气进行反应，具有资源丰富、理论放电电位高、成本低廉等诸多优点。放电过程中铝板发生氧化，空气中氧气发生还原生成oh-，电子通过外电路从负极流向正极。
3.铝空气电池靠铝溶解放电，铝氧化失去三个电子，相较于镁空气电池、锌空气电池，碱性铝空气电池放电反应剧烈，通常伴随着较大热量放出，电解液不进行循环散热或者流通不畅，极有可能导致电解液沸腾，造成经济损失，严重时对人身安全造成威胁。且中性铝空气电池放电产生大量氢氧化铝沉淀，堵塞空气电极，降低溶液导电性，影响放电性能。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种应用于铝空气电池的双循环降温电池装置及系统。
5.本发明是通过以下技术方案实现的：
6.一种应用于铝空气电池的双循环降温电池装置，包括模具腔体、模具盖、控温管、铝负极、第一空气电极、第一固定边框、第二空气电极和第二固定边框；
7.所述模具腔体上方开口、两侧形成窗口，所述模具腔体底部左右对称电解液进口和电解液出口，在模具腔体内部在电解液出口垂直上方通过设置一隔板，形成出液通道；
8.所述模具盖设置于所述模具腔体的上方开口处，所述模具盖上形成有2个通孔；
9.所述控温管呈u型，设置于所述模具腔体内，并通过所述模具盖上的通孔穿出；
10.所述铝负极悬空设置于所述模具腔体内，通过铝负极导线与设置在模具盖上的导电条连接；
11.所述第一空气电极覆盖设置在所述模具腔体一侧的窗口处，并在其上贴合设置第一固定边框，所述第二空气电极覆盖设置在所述模具腔体另一侧的窗口处，并在其上贴合设置第二固定边框，所述第一空气电极和第二空气电极分别通过第一空气电极导线和第二空气电极导线于所述模具盖上相连接。
12.在上述技术方案中，所述模具腔体和模具盖为塑料材质，控温管为不锈钢材质。
13.在上述技术方案中，所述模具腔体两侧设置螺钉孔，用于将两个以上本装置连接固定。
14.在上述技术方案中，所述控温管与恒温水箱连接，用以调节控制腔体内电解液温度。
15.在上述技术方案中，所述第一空气电极导线和第二空气电极导线的末端分别连接一接触短片，所述接触短片上形成一圆孔。
16.在上述技术方案中，所述导电条形成一斜向伸出的接触臂，接触臂下端形成接触短头。
17.在上述技术方案中，所述第一空气电极和第二空气电极为二氧化锰-乙炔黑-镍网空气电极。
18.一种应用于铝空气电池的双循环降温电池系统，包括若干数量所述应用于铝空气电池的双循环降温电池装置、连接螺钉、电解液连接管、进液罐、出液罐、控温管连接管以及恒温水箱；
19.所述电池装置并排放置，2根连接螺钉分别由每一个电池装置上的2个螺钉孔中穿过将各电池装置连接固定；
20.一根电解液连接管由进液罐连出于电解液进口处与每一个电池装置相连通，另一根电解液连接管于电解液出口处与每一个电池装置相连通并连入出液罐；
21.控温管连接管将各控温管相串接后与恒温水箱相连；
22.前一个所述电池装置上导电条斜向伸出的接触臂，插入后一个所述电池装置上第一空气电极导线和第二空气电极导线末端接触短片上的圆孔内。
23.在上述技术方案中，阳极电解液为nacl溶液或者naoh溶液。
24.在上述技术方案中，铝-空气电池有效放电面积为200cm2。
25.本发明的优点和有益效果为：
26.1、模具腔体内的出液通道最大限度的保证了电极液与电极的充分接触反应。
27.2、固定边框空气电极发生膨胀。
28.3、模具腔体螺钉孔的设计便于并排的电池装置之间的连接固定。
29.4、前一个电池装置上导电条斜向伸出的接触臂下端的接触短头，插入后一个电池装置上第一空气电极导线和第二空气电极导线末端接触短片上的圆孔内，该设计节省了空间，使电池系统结构紧凑。
30.5、双循环之一的电解液循环，串接的电解液连接管使各电池装置内的电解液实现了同步循环。双循环之二的控温液体循环，串接的控温管实现了各电池装置内的电解液的控温。二者的共同作用下，反应的温度和电压更加稳定。
附图说明
31.图1为一种应用于铝空气电池的双循环降温电池装置的整体结构示意图。
32.图2为一种应用于铝空气电池的双循环降温电池装置的分解结构示意图。
33.图3为模具腔体结构示意图。
34.图4为模具腔体侧面透视结构示意图。
35.图5为模具腔体平面透视结构示意图。
36.图6为模具盖与导电条局部结构示意图。
37.图7为第一空气电极和第二空气电极连接结构示意图。
38.图8为一种应用于铝空气电池的双循环降温系统结构示意图。
39.图9为实施例2测试结果图(一)。
40.图10为实施例2测试结果图(二)。
41.图11为实施例3测试结果图(一)。
42.图12为实施例3测试结果图(二)。
43.图13为实施例4测试结果图(一)。
44.图14为实施例4测试结果图(二)。
45.其中：1为第一空气电极，1-1为第一空气电极导线，1-2为接触短片，2为第一固定边框，3为模具腔体，3-1为窗口，3-2为螺钉孔，3-3为电解液进口，3-4为电解液出口，3-5为隔板，3-6为出液通道，4为模具盖，4-1为通孔，5为导电条，5-1为接触短头，6为铝负极，6-1为铝负极导线，7为控温管，8为第二空气电极，8-1为第二空气电极导线，9为第二固定边框。
46.对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
47.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
48.实施例1
49.一种应用于铝空气电池的双循环降温电池装置，包括模具腔体3、模具盖4、控温管7、铝负极6、第一空气电极1、第一固定边框2、第二空气电极8和第二固定边框9；
50.所述模具腔体3上方开口、两侧形成窗口3-1，所述模具腔体3底部左右对称电解液进口3-3和电解液出口3-4，在模具腔体3内部在电解液出口3-4垂直上方通过设置一隔板3-5，形成出液通道3-6；
51.所述模具盖4设置于所述模具腔体3的上方开口处，所述模具盖4上形成有2个通孔4-1；
52.所述控温管7呈u型，设置于所述模具腔体3内，并通过所述模具盖4上的通孔4-1穿出；
53.所述铝负极6悬空设置于所述模具腔体3内，通过铝负极导线6-1与设置在模具盖4上的导电条5连接；
54.所述第一空气电极1覆盖设置在所述模具腔体3一侧的窗口3-1处，并在其上贴合设置第一固定边框2，所述第二空气电极8覆盖设置在所述模具腔体3另一侧的窗口3-1处，并在其上贴合设置第二固定边框9，所述第一空气电极1和第二空气电极8分别通过第一空气电极导线1-1和第二空气电极导线8-1于所述模具盖上相连接。
55.在本实施例中，所述模具腔体3和模具盖4为塑料材质，控温管7为不锈钢材质。
56.在本实施例中，所述模具腔体3两侧设置螺钉孔3-2，用于将两个以上本装置连接固定。
57.在本实施例中，所述控温管7与恒温水箱连接，用以调节控制腔体内电解液温度。
58.在本实施例中，所述第一空气电极导线1-1和第二空气电极导线8-1的末端分别连接一接触短片1-2，所述接触短片上形成一圆孔。
59.在本实施例中，所述导电条5形成一斜向伸出的接触臂，接触臂下端形成接触短头5-1。
60.在本实施例中，所述第一空气电极1和第二空气电极8为二氧化锰-乙炔黑-镍网空气电极。
61.一种应用于铝空气电池的双循环降温电池系统，包括若干数量所述应用于铝空气电池的双循环降温电池装置、连接螺钉、电解液连接管、进液罐、出液罐、控温管连接管以及恒温水箱；
62.所述电池装置并排放置，2根连接螺钉分别由每一个电池装置上的2个螺钉孔3-2中穿过将各电池装置连接固定；
63.一根电解液连接管由进液罐连出于电解液进口处3-3与每一个电池装置相连通，另一根电解液连接管于电解液出口3-4处与每一个电池装置相连通并连入出液罐；
64.控温管连接管将各控温管7相串接后与恒温水箱相连；
65.前一个所述电池装置上导电条5斜向伸出的接触臂下端的接触短头5-1，插入后一个所述电池装置上第一空气电极导线1-1和第二空气电极导线8-1末端接触短片1-2上的圆孔内。
66.在本实施例中，阳极电解液为nacl溶液或者naoh溶液。
67.在本实施例中，铝-空气电池有效放电面积为200cm2。
68.实施例2
69.测试铝空气电池负极为3n9纯铝，正极为包含乙炔黑、二氧化锰、镍网的空气电极，测试铝-空气电池2h内放电电位曲线，电流密度均为100ma/cm2，首先将循环电解液系统打开，使得电解液进入模具。当模具充满电解液时，电池开始放电，此时连接电池正负极于电化学工作站上进行数据采集，本实施例不采用任何循环，实验结果如图9和图10所示，温度最终升高至沸腾，电池热失控。电压最终稳定于0.8v左右，由于温度过高(约45min升至85摄氏度)，加剧析氢反应，电压曲线波动较大。
70.实施例3
71.测试铝空气电池负极为3n9纯铝板，正极为包含乙炔黑、二氧化锰、镍网的空气电极，测试铝-空气电池2h内放电电位曲线，电流密度均为100ma/cm2，首先将循环电解液系统打开，使得电解液进入模具。当模具充满电解液时，电池开始放电，此时连接电池正负极于电化学工作站上进行数据采集，本实施例采用电解液内循环，不进行控温循环，实验结果如图11和图12所示，温度最终稳定在55℃，电压最终稳定于1.1v左右，电压曲线波动较小。
72.实施例4
73.测试铝空气电池负极为3n9纯铝板，正极为包含乙炔黑、二氧化锰、镍网的空气电极，测试铝-空气电池2h内放电电位曲线，电流密度均为100ma/cm2，首先将循环电解液系统打开，使得电解液进入模具。当模具充满电解液时，电池开始放电，此时连接电池正负极于电化学工作站上进行数据采集，本实施例采用电解液内循环，并将不锈钢管连接至恒温控制系统，实验结果如图13和图14所示，温度最终稳定在30℃，电压稳定在1.25v，双循环系统开启以后，电压曲线几乎没有波动。
74.通过上述实施例可以说明，双循环之一的电解液循环，串接的电解液连接管使各电池装置内的电解液实现了同步循环，双循环之二的控温液体循环，串接的控温管实现了各电池装置内的电解液的控温，二者的共同作用下，反应的温度和电压更加稳定。
75.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
76.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
77.以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。