專利名稱：燃料即時補充的金屬空氣燃料單體電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種金屬空氣燃料電池領域，尤其是一種燃料即時補充的金屬空氣燃料單體電池。
背景技術：
金屬空氣電池是以金屬作為負極燃料，空氣中的氧氣作氧化劑，將燃料的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾姵?。它主要由金屬負極，鹽或堿的水溶液為電解液，空氣極等三部分組成。目前的金屬空氣電池有鎂空氣電池、鋰空氣電池、鋁空氣電池、鐵空氣電池和鋅空氣電池等，其中鋅空氣電池較為常見。鋅空氣電池具有能量密度高、使用穩(wěn)定、存儲壽命長、無噪聲等較多優(yōu)點，目前已逐步應用于電子產(chǎn)品電源及動力電源等領域。現(xiàn)有的鋅空氣電池的單體主流結(jié)構(gòu)一般采用雙面空氣電極的結(jié)構(gòu)。它的缺點有多個，主要有①原有的燃料電池單 電池為一次封裝或按消費者要求成組封裝后出廠銷售，待電量消耗完后再回廠取出金屬燃料反應氧化物后，再更換新的燃料出廠銷售。②當金屬-空氣電池回收再生時，整個拆裝再生復雜繁瑣，很費工時再生的材料損耗更大當電池成組使用時體積較大，安裝使用不方便。5、這樣的結(jié)構(gòu)要求廠家要組建龐大的專業(yè)的銷售服務系統(tǒng)網(wǎng)點，并且物流運輸和售后服務營運占到總成本的30%以上，導致產(chǎn)品形成不了能源成本優(yōu)勢。成為產(chǎn)品進入民用商用推廣的一大障礙。而且在現(xiàn)有技術中的金屬空氣燃料電池，其電池內(nèi)部的金屬燃料均采用膠狀覆蓋在電池內(nèi)，如中國專利(專利號為200420096537)公開的一種注入式鋅空氣電池，該電池本體殼體內(nèi)置有至少一組包裹膠態(tài)富鋅物質(zhì)的流動導向管路，在流動導向管路的首、尾端設有膠態(tài)富鋅物質(zhì)的注入口和失效膠態(tài)富鋅物質(zhì)的排出口，流動導向管路內(nèi)設有金屬集電極。該結(jié)構(gòu)通過注入膠態(tài)富鋅物質(zhì)的方式來提供金屬燃料，然而膠態(tài)富鋅物質(zhì)需要經(jīng)過加工配置，因此成本較高，且資源缺乏，需要廠家專門提供，不利于廣泛應用。而且一旦電池細小電路故障溫度升高造成水合物水解，循環(huán)系統(tǒng)將無法工作，并進一步增大電池內(nèi)阻而引起電池融化燃燒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決上述現(xiàn)有技術的缺點，全新提出一種基于內(nèi)燃機燃料管理模式的即時補充的金屬空氣燃料單體電池，使得電池燃料可以像內(nèi)燃機的汽柴油燃料一樣可以隨時隨地進行補充，并且采用金屬鋅、鐵、鋁等安全性穩(wěn)定性高、環(huán)境友好的燃料像向日用品一樣進入超市商店等流通領域進行銷售。本發(fā)明解決其技術問題采用的技術方案這種燃料即時補充的金屬空氣燃料單體電池，包括密封設計的殼體，殼體內(nèi)裝有電解液，殼體上設有電解液進口、電解液出口和氣體排出口，其中殼體的一側(cè)設有正極導流柱，導流柱的外端連接正極外接頭；其中殼體的另一側(cè)設有負極導流柱，負極導流柱的外端連接負極外接頭；其中殼體的頂部上設有金屬燃料進口，其中負極導流柱上連接有一組設于電解液中的集電篩板，集電篩板水平放置并且上下相鄰的集電篩板間隔設置，集電篩板上設有篩孔，篩孔由上面的集電篩板至下面的集電篩板逐漸變小。殼體上設有電解液進口、電解液出口，這樣實現(xiàn)殼體內(nèi)電解液的循環(huán)利用，其中殼體的頂部上設有金屬燃料進口，金屬燃料可以采用金屬顆粒，將金屬燃料補充到殼體內(nèi)，由于金屬顆粒的大小不一，通過集電篩板篩選金屬顆粒，將不同大小的金屬燃料分層并分散在電解液中，金屬燃料與電解液充分接觸，反應更加徹底。且集電篩板上篩孔由上至下逐漸變小，最頂部的篩孔為150目，最底部的篩孔為600目，這樣對金屬燃料的分層效果更好，然后反應后的沉淀物沉入電解液的底部，并隨著電解液排出殼體外。進一步，其中集電篩板采用彈性鋼板制成。篩網(wǎng)采用耐堿金屬及合金編制或激光雕刻，或化學方法的處理。在電解液的循環(huán)流動、·金屬燃料碰撞到集電篩板上或其他外界震動，使彈性鋼板制成的集電篩板發(fā)生震動，從而使集電篩板的篩選效果更好，可避免金屬燃料堵塞集電篩板。其中負極導流柱的內(nèi)側(cè)邊上固定有一組螺母，螺母上設有卡槽，其中集電篩板卡接在其中卡槽內(nèi)。這樣安裝集電篩板的方式簡單，便于安裝拆卸和后期更換部件。其中殼體包括外構(gòu)架和覆蓋在外構(gòu)架前后端面上的空氣電極板，空氣電極板通過固定框固定連接在外構(gòu)架上；外構(gòu)架上開有用于放置正極導流柱、負極導流柱的置放槽，正極導流柱、負極導流柱前后兩端上設有方框條，方框條上開有安裝孔，兩方框條通過緊固件相連接，并在方框條的外端面上設有密封條。該結(jié)構(gòu)設計合理，安裝簡單，便于拆卸，有利于后期維修或更換部件，并且密封性好。本發(fā)明有益的效果是本發(fā)明內(nèi)部的氧化物堆積得以即時清理，電池內(nèi)部的化學反應環(huán)境更加優(yōu)越，電池的內(nèi)電阻得以進一步消除；電解液的即時補充和反應氧化物的即時過濾排出可以改善電池的反應內(nèi)環(huán)境，降低零件的積垢損壞率，使得電池的工作穩(wěn)定性更加優(yōu)越，結(jié)構(gòu)的使用壽命更長；零件損壞拆裝修理維護可以單獨進行，不影響電池組的其他電池工作，對于單體電池檢測維護更加方便。


圖I為本發(fā)明內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主視 圖2為圖I中A-A方向上的剖視 圖3為圖I中B-B方向上的剖視 圖4為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意 圖5為本發(fā)明外構(gòu)架內(nèi)正極導流柱和負極導流柱固定的結(jié)構(gòu)示意 圖6為圖5中A部分的放大示意圖。附圖標記說明殼體I,外構(gòu)架1-1,空氣電極板1-2，置放槽1-3，密封槽1-4，電解液進口 2，氣體排出口 3，金屬燃料進口 4，集電篩板5，篩孔5-1，正極導流柱6，正極外接頭6-1，負極導流柱7，負極外接頭7-1，電解液出口 8，密封條9，固定框10，緊固件11，螺母12，卡槽12-1。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明
參照附圖這種燃料即時補充的金屬空氣燃料單體電池，包括密封設計的殼體1，殼體I內(nèi)裝有電解液，殼體I上設有電解液進口 2、電解液出口 8和氣體排出口 3，其中殼體I的一側(cè)設有正極導流柱6，正極導流柱6的外端連接正極外接頭6-1 ;其中殼體I的另一側(cè)設有負極導流柱7，負極導流柱7的外端連接負極外接頭7-1 ;其中殼體I的頂部上設有金屬燃料進口 4，其中負極導流柱7上連接有一組設于電解液中的集電篩板5，集電篩板5水平放置并且上下相鄰的集電篩板5間隔設置，集電篩板5上設有篩孔5-1，篩孔5-1由上面的集電篩板5至下面的集電篩板5逐漸變小。其中集電篩板5采用彈性鋼板制成，其中負極導流柱7的內(nèi)側(cè)邊上固定有一組螺母12，螺母12上設有卡槽12-1，其中集電篩板5卡接在卡槽12-1內(nèi)。其中殼體I包括外構(gòu)架1-1和外構(gòu)架1-1前后端面上的空氣電極板1-2，空氣電極板1-2通過固定框10固定連接在外構(gòu)架1-1上；外構(gòu)架1-1上開有用于放置正極導流柱6、負極導流柱7的置放槽1-3，正極導流柱6、負極導流柱7前后兩端上設有方框條8，方框條8上開有安裝孔8-1，兩方框條8通過緊固件11相連接，并在方框條8的外端面上設有密封條9。部件結(jié)構(gòu)說明
塑料注塑制成的外構(gòu)架1-1上設有(預埋金屬導流柱6、7)置放槽1-3，在置放槽1-3內(nèi)預埋正極導流柱6、負極導流柱7 ;正極外接頭6-1焊接連接正極導流柱6、負極外接頭7-1焊接連接負極導流柱7，密封槽外側(cè)金屬導流柱7及外構(gòu)架1-1上開設24個緊固固定螺母；負極導流柱3上開設10個用于緊固安裝負極燃料集電篩板5的螺母12。外構(gòu)架1-1頂部開設金屬燃料進口 4、電解液進口 2、析出氣體排出口 3。外構(gòu)架
1-1底部開設反應沉淀物排放出口(即電解液出口 8)，外構(gòu)架1-1正反兩側(cè)開設密封槽9。負極導流柱6的內(nèi)側(cè)設有均勻間距的螺孔用于安裝固定負極燃料與反應沉淀物過濾、分流階梯分選的集電篩板5，底部連接負極外接頭7-1。安裝方法
將外構(gòu)架1-1水平放置，再其上的密封槽1-4上放置密封條9，調(diào)整好位置，在密封條上方框架中放入制作好的空氣電極5，空氣電極上方放置集電緊固金屬方框條，使其上的螺孔位于空氣電極5、外構(gòu)架I、內(nèi)置正極導流柱的螺孔對齊，擰緊各處緊固螺絲，單電池的反面方向安裝方法同上。將外構(gòu)架1-1上的金屬燃料進口 4與燃料監(jiān)視自動控制開關連接，電解液補充及循環(huán)口連接電解液監(jiān)視自動控制開關，析出氣體排出口 3與外接總管連接。將外構(gòu)架1-1底部的反應沉淀物排放出口 8連接反應沉淀物排放監(jiān)視自動控制開關。正極外接頭6-1、負極外接頭7-1與外電路或負載電氣連接，至此單電池安裝結(jié)束。金屬燃料采用顆粒或者粉末狀(鋅、鐵、鋁等各種金屬材料)，從金屬燃料進口中充入金屬燃料，進入殼體I后分散在電解液中。由于金屬燃料的密度較大，很容易沉淀在殼體I底部并積壓成塊，導致金屬燃料與電解液接觸不充分而反應速度慢，甚至無法完全反應。為避免這種情況發(fā)生，因此在殼體I內(nèi)設有多層結(jié)構(gòu)的集電篩板5，集電篩板5水平橫向放置并設有篩孔5-1，上層的篩孔5-1內(nèi)徑較大，下層的篩孔5-1內(nèi)徑較小，因此由上至下篩選不同大小顆粒的金屬燃料，將金屬燃料合理分層并使金屬燃料分散在電解液中，這樣金屬燃料與電解液可充分、快速的反應，提高了單體電池的工作效率。雖然本發(fā)明已通過參考優(yōu)選的實施例進行了圖示和描述，但是，本專業(yè)普通技術人員應當了解，在權利要求書的范圍內(nèi)，可作形式和細節(jié)上的各種各樣變化。
權利要求
1.一種燃料即時補充的金屬空氣燃料單體電池，包括密封設計的殼體(1)，殼體(I)內(nèi)裝有電解液，殼體(I)上設有電解液進口( 2 )、電解液出口( 8 )和氣體排出口( 3 )，其特征是所述殼體(I)的一側(cè)設有正極導流柱(6)，正極導流柱(6)的外端連接正極外接頭(6-1);所述殼體(I)的另一側(cè)設有負極導流柱(7)，負極導流柱(7)的外端連接負極外接頭(7-1);所述殼體(I)的頂部上設有金屬燃料進口( 4 )，所述負極導流柱(7 )上連接有一組設于電解液中的集電篩板(5)，集電篩板(5)水平放置并且上下相鄰的集電篩板(5)間隔設置，集電篩板(5)上設有篩孔(5-1)，篩孔(5-1)由上面的集電篩板(5)至下面的集電篩板(5)逐漸變小。
2.根據(jù)權利要求I所述的燃料即時補充的金屬空氣燃料單體電池，其特征是所述集電篩板(5)采用彈性鋼板制成。
3.根據(jù)權利要求2所述的燃料即時補充的金屬空氣燃料單體電池，其特征是所述負極導流柱(7)的內(nèi)側(cè)邊上固定有一組螺母(12)，螺母(12)上設有卡槽(12-1)，所述集電篩板(5)卡接在所述卡槽(12-1)內(nèi)。
4.根據(jù)權利要求I所述的燃料即時補充的金屬空氣燃料單體電池，其特征是所述殼體(I)包括外構(gòu)架(1-1)和覆蓋在外構(gòu)架(1-1)前后端面上的空氣電極板(1-2)，空氣電極板(1-2)通過固定框(10)固定連接在外構(gòu)架(1-1)上。
5.根據(jù)權利要求4所述的燃料即時補充的金屬空氣燃料單體電池，其特征是所述外構(gòu)架(1-1)上開有用于放置正極導流柱(6)、負極導流柱(7)的置放槽(1-3)，正極導流柱(6)、負極導流柱(7)的前后兩端面上設有固定作用的方框條(8)，方框條(8)上開有安裝孔(8-1)，兩方框條(8)通過緊固件(11)相連接，并在方框條(8)的外端面上設有密封條(9)。
全文摘要
一種燃料即時補充的金屬空氣燃料單體電池，包括密封設計的殼體，殼體內(nèi)裝有電解液，殼體上設有電解液進口、電解液出口和氣體排出口，其中殼體的一側(cè)設有正極導流柱，導流柱的外端連接正極外接頭；其中殼體的另一側(cè)設有負極導流柱，負極導流柱的外端連接負極外接頭；其中殼體的頂部上設有金屬燃料進口，其中負極導流柱上連接有一組設于電解液中的集電篩板，集電篩板水平放置并且上下相鄰的集電篩板間隔設置，集電篩板上設有篩孔，篩孔由上面的集電篩板至下面的集電篩板逐漸變小。
文檔編號H01M2/36GK102751450SQ20121020554
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權日2012年6月21日
發(fā)明者金孔元 申請人:浙江星源動力科技有限公司