一種金屬/空氣電池電解液管理裝置及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬/空氣電池，具體的說涉及金屬/空氣電池的電解液管理裝置及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬/空氣電池是一種采用金屬鎂、鋁鋅等或其合金作為陽極燃料，空氣中氧氣作為氧化劑，堿液作為電解質(zhì)溶液的電化學(xué)反應(yīng)裝置。我國金屬鋅儲量豐富、且價(jià)格低廉，因此鋅/空氣電池在我國通訊電源、野外應(yīng)急電源、照明電源及儲備電源等可移動(dòng)電源的諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。鋅/空氣電池具有能量密度高、安全性高、反應(yīng)物和產(chǎn)物無污染、工作安靜隱蔽性好、金屬燃料儲存、運(yùn)輸、攜帶安全方便且干等特點(diǎn)，其理論能量密度高達(dá)1350Wh/kg。鋅/空氣電池電極反應(yīng)和電池總反應(yīng)分別為:
[0003]陽極反應(yīng):Zn+20F— Zn0+H20+2e- -1.25V (I)
[0004]陰極反應(yīng):l/202+H20+2e-—20F +0.401V (2)
[0005]電池總反應(yīng):Zn+l/202— ZnO +1.65V (3)
[0006]由上式可知，鋅/空氣電池在反應(yīng)過程中消耗金屬鋅、空氣中的氧氣和水，生成氧化鋅。鋅/空氣電池在使用前,需將電解液(常為濃氫氧化鉀水溶液)加注至電池內(nèi)，只有在充滿電解液的條件下，鋅/空氣電池才被激活，具備對外放電的能力。反應(yīng)結(jié)束后，需將剩余的電解液及產(chǎn)物排出電池外，以便于電池的重復(fù)使用。鋅/空氣電池常采用高濃度堿性電解液(如7M氫氧化鉀水溶液)。該類電解液具有較強(qiáng)的腐蝕性，一旦發(fā)生泄漏，對設(shè)備及操作人員將產(chǎn)生比較嚴(yán)重的危害。因此，在實(shí)際使用過程中，鋅/空氣電池電解液的貯存、加注、排泄等過程，都應(yīng)完全密封避免，確保使用安全、操作簡便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明針對現(xiàn)有金屬/空氣電池電解液管理系統(tǒng)的缺失，提出一種適用于電解液貯存、加注、排出的金屬/空氣電池電解液管理系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下具體方式來實(shí)現(xiàn):
[0008]一種金屬/空氣電池電解液管理裝置，包括電解液注排管道，電解液注排控制閥，電解液注排口，電解液存儲裝置；
[0009]所述電解液注排管道為密封管道，其一端設(shè)置電解液注排口 ；所述電解液注排管道上設(shè)置有N個(gè)通孔，N為自然數(shù)；所述電解液注排管道上的每個(gè)通孔與電解液注排口相連通；所述電解液存儲裝置與所述電解液注排口連通；所述電解液注排控制閥設(shè)置在電解液存儲裝置與所述電解液注排口的通路(連通管路上)之間。
[0010]所述電解液注排管道上設(shè)置有N條分支管道，每條分支管道均與電解液注排管道上的一個(gè)通孔相連通，于每條分支管道遠(yuǎn)離電解液注排管道的一端設(shè)置有一個(gè)通孔，N為自然數(shù)。
[0011 ] 所述電解液存儲裝置配有一儲液口和一通氣口，所述儲液口和通氣口分別設(shè)置在電解液存儲裝置的上部的兩側(cè)，使電解液存儲裝置在正常加注和排出溶液時(shí)，溶液不會從通氣口溢出；所述通氣口設(shè)置在電解液存儲裝置上與所述儲液口同一平面上遠(yuǎn)離儲液口的位置，或者設(shè)置在電解液存儲裝置上與所述儲液口同一平面相鄰的平面上遠(yuǎn)離儲液口的位置。所述電解液存儲裝置由耐堿液、抗沖擊材料制成。
[0012]所述電解液存儲裝置與所述電解液注排口通過管道密閉連通，所述管道可相對于電解液存儲裝置旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)電解液存儲裝置與電解液注排口的相對位置。
[0013]所述的金屬/空氣電池電解液管理裝置的應(yīng)用，其可用于為金屬/空氣電池加注或排出電解液。
[0014]所述金屬/空氣電池電解液管理裝置為金屬/空氣電池加注或排出電解液的方法，包括以下步驟，
[0015](I)金屬/空氣電池工作前，電解液貯存在所述電解液存儲裝置中，將所述電解液注排口與所述電解液存儲裝置密封連接，保證電解液存儲裝置的水平位置高于與電解液注排口的水平位置，打開其上的通氣口及電解液注排控制閥；
[0016](2)電解液通過電解液注排管道進(jìn)入金屬/空氣電池堆單體電池的電解液腔，待電解液加注完畢后，關(guān)閉所述注排控制閥，關(guān)閉通氣口，斷開所述電解液注排口與電解液存儲裝置的密封連接管路，金屬/空氣電池堆開始對外放電；
[0017](3)金屬/空氣電池工作結(jié)束后，將所述電解液注排口與所述電解液存儲裝置密封連接，并保證電解液存儲裝置的水平位置低于與電解液注排口的水平位置，打開所述注排控制閥，用所述電解液存儲裝置收集廢液及產(chǎn)物；
[0018](4)產(chǎn)物排出后，關(guān)閉注排控制閥，電解液排出完畢。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述金屬/空氣電池用電解液管理系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020](I)通過電解液存儲裝置密封存儲電解液,便于運(yùn)輸及長期貯存,用管道將電解液存儲裝置與電解液排注口連接起來，打開通氣口以及電解液注排控制閥進(jìn)行注液，通過管道進(jìn)行排液，整個(gè)電解液的管理使用過程，全密封，安全可靠；
[0021](2)注液連通器集注、排液功能于一體，節(jié)省空間，提高效率；
[0022](3)電池循環(huán)利用的效率提高。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明所述電解液管理裝置為金屬/空氣電池電解液加注過程示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明所述電解液管理裝置為金屬/空氣電池廢棄電解液排出過程示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明所述電解液管理裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明所述電解液管理裝置為電解液存儲裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖中，1.分支管道；2.金屬/空氣單池堆；3.軟管；4.電解液導(dǎo)管；5.電解液存儲裝置；6.通氣口 ；7.電解液注排管道；8.連通器螺紋口 ；9.電解液注排控制閥-球閥；10.電解液注排管道上的通孔；11.儲液口；12.電解液存儲裝置把手I ; 13.電解液存儲裝置把手2。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本發(fā)明采用以下實(shí)施例式來實(shí)現(xiàn)，但本發(fā)明不限于本實(shí)施例。
[0029]一種金屬/空氣電池電解液管理裝置，包括電解液注排管道，電解液注排控制閥9，電解液注排口，電解液存儲裝置5 ；
[0030]所述電解液注排管道為密封管道，其一端設(shè)置電解液注排口 ；所述電解液排注管道上設(shè)置有24條分支管道，所述電解液排注管道上的24個(gè)通孔設(shè)分別置于所述24條分支管道上的遠(yuǎn)離電解液排注管道的一端；所述每個(gè)通孔均與電解液注排口相連通；所述電解液存儲裝置5與所述電解液注排口軟管3和電解液導(dǎo)管4密閉連通；所述電解液注排控制閥9設(shè)置在軟管3和電解液導(dǎo)管4之間，形成電解液管道通路。
[0031]所述電解液存儲裝置配有一儲液口 11和一通氣口 6，所述儲液口 11和通氣口 6分別設(shè)置在電解液存儲裝置的上部的兩側(cè)，使電解液存儲裝置在正常加注和排出溶液時(shí)，溶液不會從通氣口 6溢出；所述電解液存儲裝置由耐堿液、抗沖擊材料制成。
[0032]所述金屬/空氣電池電解液管理裝置為金屬/空氣電池加注或排出電解液的方法，包括以下步驟，
[0033](I)金屬/空氣電池工作前，電解液貯存在所述電解液存儲裝置中，將所述電解液注排口與所述電解液存儲裝置密封連接，保證電解液存儲裝置的水平位置高于與電解液注排口的水平位置，打開其上的通氣口及電解液注排控制閥；
[0034](2)電解液通過電解液注排管道進(jìn)入金屬/空氣電池堆單體電池的電解液腔，待電解液加注完畢后，關(guān)閉所述注排控制閥，關(guān)閉通氣口，斷開所述電解液注排口與電解液存儲裝置的密封連接，金屬/空氣電池堆開始對外放電；
[0035](3)金屬/空氣電池工作結(jié)束后，將所述電解液注排口與所述電解液存儲裝置密封連接，并保證電解液存儲裝置的水平位置低于與電解液注排口的水平位置，打開所述注排控制閥，用所述電解液存儲裝置收集廢液及產(chǎn)物；
[0036](4)產(chǎn)物排出后,關(guān)閉注排控制閥，電解液排出完畢。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種金屬/空氣電池電解液管理裝置，其特征在于:包括電解液注排管道，電解液注排控制閥，電解液注排口，電解液存儲裝置； 所述電解液注排管道為密閉管道，其一端設(shè)置電解液注排口 ；所述電解液注排管道上設(shè)置有N個(gè)通孔，N為自然數(shù)；所述電解液注排管道上的每個(gè)通孔與電解液注排口相連通；所述電解液存儲裝置與所述電解液注排口相連通；所述電解液注排控制閥設(shè)置在電解液存儲裝置與所述電解液注排口的連通管路上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬/空氣電池電解液管理裝置，其特征在于:所述電解液注排管道上設(shè)置有N條分支管道，每條分支管道均與電解液注排管道上的一個(gè)通孔相連通，于每條分支管道遠(yuǎn)離電解液注排管道的一端設(shè)置有一個(gè)通孔，N為自然數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬/空氣電池電解液管理裝置，其特征在于:所述電解液存儲裝置配有一儲液口和一通氣口，所述儲液口和通氣口分別設(shè)置在電解液存儲裝置的上部的兩側(cè)，使電解液存儲裝置在正常加注和排出溶液時(shí)，溶液不會從通氣口溢出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬/空氣電池電解液管理裝置，其特征在于:所述電解液存儲裝置由耐堿液、抗沖擊材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬/空氣電池電解液管理裝置，其特征在于:所述電解液存儲裝置與所述電解液注排口通過管道密閉連通，所述管道可相對于電解液存儲裝置旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)電解液存儲裝置與電解液注排口的相對位置。
6.一種權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的金屬/空氣電池電解液管理裝置的應(yīng)用，其特征在于:其可用于為金屬/空氣電池加注或排出電解液。
7.采用權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于:包括以下步驟， (1)金屬/空氣電池工作前，電解液貯存在所述電解液存儲裝置中，將所述電解液注排口與所述電解液存儲裝置密封連接，保證電解液存儲裝置的水平位置高于與電解液注排口的水平位置，打開其上的通氣口及電解液注排控制閥； (2)電解液通過電解液注排管道進(jìn)入金屬/空氣電池堆單體電池的電解液腔，待電解液加注完畢后，關(guān)閉所述注排控制閥，關(guān)閉通氣口，斷開所述電解液注排口與電解液存儲裝置間的密封連接的連通管路，金屬/空氣電池堆開始對外放電； (3)金屬/空氣電池工作結(jié)束后，將所述電解液注排口與所述電解液存儲裝置密封連接，并保證電解液存儲裝置的水平位置低于與電解液注排口的水平位置，打開所述注排控制閥，用所述電解液存儲裝置收集廢液及產(chǎn)物； (4)產(chǎn)物排出后，關(guān)閉注排控制閥，電解液排出完畢。
【專利摘要】一種金屬/空氣電池電解液管理裝置，包括電解液注排管道，電解液注排控制閥，電解液注排口，電解液存儲裝置；所述電解液注排管道為密封管道，其一端設(shè)置電解液注排口；所述電解液注排管道上設(shè)置有N個(gè)通孔，N為自然數(shù)；所述電解液注排管道上的每個(gè)通孔與電解液注排口相連通;所述電解液存儲裝置與所述電解液注排口連通；所述電解液注排控制閥設(shè)置在電解液存儲裝置與所述電解液注排口的通路之間。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：通過電解液存儲裝置密封存儲電解液，便于運(yùn)輸及長期貯存；整個(gè)電解液的管理使用過程全密封，安全可靠；電解液管理裝置集注、排液功能于一體，節(jié)省空間，提高效率；電池循環(huán)利用的效率提高。
【IPC分類】H01M2-36
【公開號】CN104716293
【申請?zhí)枴緾N201310691253
【發(fā)明人】孫公權(quán), 王二東, 劉敏
【申請人】中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年12月13日