本發(fā)明涉及一種電池，尤其是涉及一種雙膜安全閥柱形液流循環(huán)蜂窩式鋅空氣電池，屬于電池加工制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鋅空氣電池是一種以空氣中的氧氣作為正極活性物質(zhì)，金屬鋅作為負(fù)極活性物質(zhì)，在電催化劑的催化作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電能的化學(xué)電源。由于鋅空氣電池是以電池外部的空氣中的氧氣作為正極活性物質(zhì)，所以正極活性物質(zhì)不占電池的體積和重量，從而此種電池具有很高的重量比能量和體積比能量。鋅空氣電池因其具有容量大，比能量高，綜合性能穩(wěn)定，使用安全，材料易得且低廉，對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)，而受到廣泛的關(guān)注，并不斷尋求鋅空氣電池的應(yīng)用市場(chǎng)。

鋅空氣電池因其所具有的特性，使得它在電動(dòng)車電源的選擇中很早就受到青睞，但一直未得到廣泛的推廣，主要原因在于，現(xiàn)有的鋅空氣電池負(fù)極結(jié)構(gòu)和更換方式無法滿足車用動(dòng)力電源的要求，不利于商業(yè)化操作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有鋅空氣電池的上述弊端，本發(fā)明提供一種雙膜安全閥柱形液流循環(huán)蜂窩式鋅空氣電池，該電池能夠像普通的內(nèi)燃機(jī)一樣進(jìn)行能量補(bǔ)給。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種雙膜安全閥柱形液流循環(huán)蜂窩式鋅空氣電池，包括電池反應(yīng)槽(2)以及空氣電極引出線(8)、鋅電極引出線(9)，其特征在于：電池反應(yīng)槽(2)由管狀反應(yīng)槽單體(70)排列組合而成，管狀反應(yīng)槽單體(70)之間留有氣隙(74)，管狀反應(yīng)槽單體(70)的上下兩端分別設(shè)有與管狀反應(yīng)槽單體(70)相互貫通的圓柱形的上集液槽(71)和下集液槽(72)；所述管狀反應(yīng)槽單體(70)由空氣電極(3)圍繞而成的管狀體，其上端與上集液槽(71)的底板(75)相接，下端與下集液槽(72)的頂板(76)相接，管狀反應(yīng)槽單體(70)的管體中心設(shè)有柱狀鋅電極單體(46)，柱狀鋅電極單體(46)的上端與鋅電極過橋(78)相接構(gòu)成鋅電極組(44)；電池反應(yīng)槽(2)的外圍側(cè)面設(shè)帶有透氣孔(14)的空氣電極護(hù)板(11)。在下集液槽(72)的下端設(shè)有電解液過濾槽(146)，在電解液過濾槽(146)的下端設(shè)有儲(chǔ)液槽(92)；下集液槽(72)的槽底為倒圓錐形，在倒圓錐形的錐頂設(shè)有錐頂排液管(147)，在排液管口設(shè)有電控排液閥(100)；在過濾槽(146)的底部設(shè)有一圓錐形的錐形過濾器(148)，錐形過濾器(148)的錐頂正對(duì)錐頂排液管(147)的排液管口，目的是使排出的電解液迅速流向四周，過濾后的電解液流入設(shè)于錐形過濾器(148)下端的儲(chǔ)液槽(92)；在儲(chǔ)液槽(92)底端的一側(cè)設(shè)有一電解液回流泵進(jìn)液口(97)，在上集液槽(71)的一側(cè)設(shè)有回流泵出液口(99)，電解液通過回流泵(96)和回流泵回流管(98)抽入上集液槽(71)；在儲(chǔ)液槽(92)的上端一側(cè)設(shè)有一儲(chǔ)液槽調(diào)壓管(95)，用于回流泵(96)抽取電解液時(shí)平衡儲(chǔ)液槽內(nèi)的負(fù)壓。當(dāng)需要電池停止工作時(shí)，打開電控排液閥(100)，使電解液迅速流入過濾槽，電解液經(jīng)過濾后流入儲(chǔ)液槽，使鋅電極與電解液分離，從而終止反應(yīng)，使電池快速關(guān)閉。當(dāng)電解液中積累了過多的氧化鋅時(shí)，打開電控排液閥并開啟回流泵，電解液不斷的經(jīng)過過濾槽過濾，過濾掉電解液中的氧化鋅，使電解液保持良好的電化性能。管狀反應(yīng)槽單體(70)側(cè)面的空氣電極(3)圍繞而成的截面形狀為圓形、方形、多邊形或任意幾何形狀。在空氣電極(3)與柱狀鋅電極單體(46)之間設(shè)有隔膜(15)。鋅電極組(44)與電池蓋板(80)做成一體，方便更換鋅電極時(shí)整體吊裝。在電池蓋板(80)上設(shè)有安全閥(114)。

所述安全閥(114)由安全閥座(115)和防爆膜(111)及安全閥保護(hù)蓋(104)構(gòu)成，安全閥座(115)為一柱狀體，其中心設(shè)有一螺旋狀的氣道(116)，螺旋狀的氣道的螺旋面起凝酸作用，氣道(116)的下部和上部分別設(shè)有下濾酸片(113)和上濾酸片(112)，下濾酸片的孔徑大于上濾酸片的孔徑，在上濾酸片(112)的上部設(shè)有一帽狀防爆膜(111)，防爆膜(111)由防爆膜內(nèi)膜(125)和防爆膜外膜(126)并通過防爆膜連接體(127)連接在一起的雙膜結(jié)構(gòu)，防爆膜內(nèi)膜(125)和防爆膜外膜(126)分別設(shè)有防爆膜內(nèi)膜唇口加強(qiáng)筋(138)和防爆膜外膜唇口加強(qiáng)筋(139)，防爆膜內(nèi)膜唇口加強(qiáng)筋(138)和防爆膜外膜唇口加強(qiáng)筋(139)分別套接于安全閥座(15)的防爆膜內(nèi)膜臺(tái)階(130)和防爆膜外膜臺(tái)階(131)上(雙膜結(jié)構(gòu)的防爆膜對(duì)電池起雙重梯度保護(hù))，在防爆膜外膜臺(tái)階(131)的下端設(shè)有安全閥蓋卡扣臺(tái)階(145)，在防爆膜(111)的上部設(shè)有一與安全閥蓋卡扣臺(tái)階(145)卡扣相接的帽狀安全閥保護(hù)蓋(104)，在安全閥保護(hù)蓋(104)的側(cè)面設(shè)有安全閥蓋氣孔(129)；在安全閥蓋卡扣臺(tái)階(145)的下端設(shè)有一套于安全閥座(115)上的回位彈簧(144)，回位彈簧(144)上端頂在安全閥蓋卡扣臺(tái)階(145)的下端，回位彈簧(144)下端頂在電池蓋板(80)上；在安全閥座(115)與電池蓋板(80)上的安全閥安裝孔(143)之間設(shè)有安全閥密封圈(128)，安全閥密封圈(128)的外圈卡制在安全閥安裝孔側(cè)面的安全閥密封圈卡槽(142)內(nèi)，安全閥密封圈(128)的內(nèi)圈套接于安全閥座上的安全閥密封圈滑槽(141)內(nèi)；安全閥密封圈滑槽(141)設(shè)于安全閥蓋卡扣臺(tái)階(145)的下端與安全閥座(115)的底端之間，于安全閥座(115)的外側(cè)設(shè)有沿安全閥座(115)軸向設(shè)置的條狀閥體氣槽(140)。當(dāng)電控排液閥(100)打開時(shí)，電解液從電控排液閥口排出使上集液槽(71)內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，使安全閥沿安全閥密封圈滑槽(141)下移，閥體氣槽(140)打開，空氣從閥體氣槽(140)流進(jìn)上集液槽(71)以平衡上集液槽(71)內(nèi)的負(fù)壓，從而使電解液順利排進(jìn)過濾槽(146)，此時(shí)的安全閥充當(dāng)單向進(jìn)氣閥作用。當(dāng)電控排液閥(100)關(guān)閉后，上集液槽(71)內(nèi)的負(fù)壓消失，安全閥在回位彈簧(144)的作用下沿安全閥密封圈滑槽(141)上移使閥體氣槽(140)關(guān)閉。

本發(fā)明的有益效果是該發(fā)明通過獨(dú)特的空氣電極和鋅電極構(gòu)造，使得電池一次裝鋅量大，電池更換鋅電極的間隔長，使鋅空氣電池能夠?qū)崿F(xiàn)像普通的內(nèi)燃機(jī)一樣進(jìn)行能量補(bǔ)給；鋅電極以鋅電極組的形式整體更換，更換方便且耗時(shí)短，能夠?qū)崿F(xiàn)快速更換；電解液可以抽出使鋅電極與電解液分離實(shí)現(xiàn)電池的快速啟閉；電解液能夠循環(huán)過濾使電解液保持良好的電化性能；安全閥的濾酸片既能阻止大顆粒酸霧的通過而容許氣體通過，又能防止氣體大量沖出，螺旋狀氣道減緩氣體流速并使酸霧在螺旋面凝結(jié)，減少酸對(duì)防爆膜的腐蝕，雙膜結(jié)構(gòu)的防爆片能有效控制電池內(nèi)部的氣體壓力，保持水分，并且是雙重梯度保護(hù)。上述特點(diǎn)使鋅空氣電池能夠滿足車用動(dòng)力電源的要求，并且使用更安全。本發(fā)明的制作方法經(jīng)濟(jì)、簡單，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)，在電池制造領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明本發(fā)明外觀圖；

圖2為本發(fā)明管狀反應(yīng)槽單體橫截面示意圖；

圖3為本發(fā)明管狀反應(yīng)槽單體剖視圖；

圖4為本發(fā)明反應(yīng)槽剖視圖；

圖5為本發(fā)明鋅電極組示意圖；

圖6為本發(fā)明管狀反應(yīng)槽單體排列示意圖，

圖7為本發(fā)明安全閥剖視圖；

圖8為本發(fā)明安全閥作為單向閥使用時(shí)空氣流通示意圖；

圖9為本發(fā)明安全閥蓋剖視圖；

圖10為本發(fā)明安全閥帽外觀圖；

圖11為本發(fā)明安全閥防爆膜剖視圖；

圖12為本發(fā)明安全閥防爆膜外觀圖；

圖13為本發(fā)明上濾酸片示意圖；

圖14為本發(fā)明下濾酸片示意圖；

圖15為本發(fā)明安全閥座剖視圖；

圖16為本發(fā)明安全閥座外觀圖；

圖17為本發(fā)明安全閥回位彈簧示意圖。

圖中2.電池反應(yīng)槽，3.空氣電極，8.空氣電極引出線，9.鋅電極引出線，11.空氣電極護(hù)板，14.透氣孔，15.隔膜，43.電解液，44.鋅電極組，45.反應(yīng)槽蓋，46.柱狀鋅電極單體，61.空氣電極集流網(wǎng)，70.管狀反應(yīng)槽單體，71.上集液槽，72.下集液槽，73.柱狀鋅電極單體，74.氣隙，75.上集液槽底板，76.下集液槽頂板，77.空氣電極過橋，78.鋅電極過橋，79.吊耳，80.電池蓋板，91.氧化鋅，92.儲(chǔ)液槽，93.錐形過濾器支架，94.錐形過濾器濾網(wǎng)，95.儲(chǔ)液槽調(diào)壓管，96.回流泵，97.回流泵進(jìn)液口，98.回流泵回流管，99.回流泵出液口，100.電控排液閥，104.安全閥保護(hù)蓋，111.防爆膜，112.上濾酸片，113.下濾酸片，114.安全閥，115.安全閥座，116.氣道，125.防爆膜內(nèi)膜，126.防爆膜外膜，127.防爆膜內(nèi)外膜連接體，128.安全閥密封圈，129.安全閥蓋氣孔，130.防爆膜內(nèi)膜臺(tái)階，131.防爆膜外膜臺(tái)階，138.防爆膜內(nèi)膜唇口加強(qiáng)筋，139.防爆膜外膜唇口加強(qiáng)筋，140.閥體氣槽，141.安全閥密封圈滑槽，142.安全閥密封圈卡槽，143.安全閥安裝孔，144.回位彈簧，145.安全閥保護(hù)蓋卡扣臺(tái)階，146.過濾槽，147.錐頂排液管，148.錐形過濾器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步說明。

如圖1-17所示，一種雙膜安全閥柱形液流循環(huán)蜂窩式鋅空氣電池，包括電池反應(yīng)槽(2)以及空氣電極引出線(8)、鋅電極引出線(9)，其特征在于：電池反應(yīng)槽(2)由管狀反應(yīng)槽單體(70)排列組合而成，管狀反應(yīng)槽單體(70)之間留有氣隙(74)，管狀反應(yīng)槽單體(70)的上下兩端分別設(shè)有與管狀反應(yīng)槽單體(70)相互貫通的圓柱形的上集液槽(71)和下集液槽(72)；所述管狀反應(yīng)槽單體(70)由空氣電極(3)圍繞而成的管狀體，其上端與上集液槽(71)的底板(75)相接，下端與下集液槽(72)的頂板(76)相接，管狀反應(yīng)槽單體(70)的管體中心設(shè)有柱狀鋅電極單體(46)，柱狀鋅電極單體(46)的上端與鋅電極過橋(78)相接構(gòu)成鋅電極組(44)；電池反應(yīng)槽(2)的外圍側(cè)面設(shè)帶有透氣孔(14)的空氣電極護(hù)板(11)。在下集液槽(72)的下端設(shè)有電解液過濾槽(146)，在電解液過濾槽(146)的下端設(shè)有儲(chǔ)液槽(92)；下集液槽(72)的槽底為倒圓錐形，在倒圓錐形的錐頂設(shè)有錐頂排液管(147)，在排液管口設(shè)有電控排液閥(100)；在過濾槽(146)的底部設(shè)有一圓錐形的錐形過濾器(148)，錐形過濾器(148)的錐頂正對(duì)錐頂排液管(147)的排液管口，錐形過濾器(148)下端設(shè)有儲(chǔ)液槽(92)；在儲(chǔ)液槽(92)底端的一側(cè)設(shè)有一電解液回流泵進(jìn)液口(97)，在上集液槽(71)的一側(cè)設(shè)有回流泵出液口(99)，電解液通過回流泵(96)和回流泵回流管(98)抽入上集液槽(71)；在儲(chǔ)液槽(92)的上端一側(cè)設(shè)有一儲(chǔ)液槽調(diào)壓管(95)。管狀反應(yīng)槽單體(70)側(cè)面的空氣電極(3)圍繞而成的截面形狀為圓形、方形、多邊形或任意幾何形狀。在空氣電極(3)與柱狀鋅電極單體(46)之間設(shè)有隔膜(15)。鋅電極組(44)與電池蓋板(80)做成一體。在電池蓋板(80)上設(shè)有安全閥(114)。

所述安全閥(114)由安全閥座(115)和防爆膜(111)及安全閥保護(hù)蓋(104)構(gòu)成，安全閥座(115)為一柱狀體，其中心設(shè)有一螺旋狀的氣道(116)，螺旋狀的氣道的螺旋面起凝酸作用，氣道(116)的下部和上部分別設(shè)有下濾酸片(113)和上濾酸片(112)，下濾酸片的孔徑大于上濾酸片的孔徑，在上濾酸片(112)的上部設(shè)有一帽狀防爆膜(111)，防爆膜(111)由防爆膜內(nèi)膜(125)和防爆膜外膜(126)并通過防爆膜連接體(127)連接在一起的雙膜結(jié)構(gòu)，防爆膜內(nèi)膜(125)和防爆膜外膜(126)分別設(shè)有防爆膜內(nèi)膜唇口加強(qiáng)筋(138)和防爆膜外膜唇口加強(qiáng)筋(139)，防爆膜內(nèi)膜唇口加強(qiáng)筋(138)和防爆膜外膜唇口加強(qiáng)筋(139)分別套接于安全閥座(15)的防爆膜內(nèi)膜臺(tái)階(130)和防爆膜外膜臺(tái)階(131)上(雙膜結(jié)構(gòu)的防爆膜對(duì)電池起雙重梯度保護(hù))，在防爆膜外膜臺(tái)階(131)的下端設(shè)有安全閥蓋卡扣臺(tái)階(145)，在防爆膜(111)的上部設(shè)有一與安全閥蓋卡扣臺(tái)階(145)卡扣相接的帽狀安全閥保護(hù)蓋(104)，在安全閥保護(hù)蓋(104)的側(cè)面設(shè)有安全閥蓋氣孔(129)；在安全閥蓋卡扣臺(tái)階(145)的下端設(shè)有一套于安全閥座(115)上的回位彈簧(144)，回位彈簧(144)上端頂在安全閥蓋卡扣臺(tái)階(145)的下端，回位彈簧(144)下端頂在電池蓋板(80)上；在安全閥座(115)與電池蓋板(80)上的安全閥安裝孔(143)之間設(shè)有安全閥密封圈(128)，安全閥密封圈(128)的外圈卡制在安全閥安裝孔側(cè)面的安全閥密封圈卡槽(142)內(nèi)，安全閥密封圈(128)的內(nèi)圈套接于安全閥座上的安全閥密封圈滑槽(141)內(nèi)；安全閥密封圈滑槽(141)設(shè)于安全閥蓋卡扣臺(tái)階(145)的下端與安全閥座(115)的底端之間，于安全閥座(115)的外側(cè)設(shè)有沿安全閥座(115)軸向設(shè)置的條狀閥體氣槽(140)。當(dāng)電控排液閥(100)打開時(shí)，電解液從電控排液閥口排出使上集液槽(71)內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，使安全閥沿安全閥密封圈滑槽(141)下移，閥體氣槽(140)打開，空氣從閥體氣槽(140)流進(jìn)上集液槽(71)以平衡上集液槽(71)內(nèi)的負(fù)壓，從而使電解液順利排進(jìn)過濾槽(146)，此時(shí)的安全閥充當(dāng)單向進(jìn)氣閥作用。