一種柱式單體電池鋅空電池組的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種柱式單體電池鋅空電池組，包括頂板、單體電池和柵板；所述單體電池包括反應(yīng)柱、連接件、極片、底座、電解液流通口、鋅極棒、接線柱和頂蓋。單體電池結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，實(shí)現(xiàn)電池組模塊化設(shè)計(jì)，即可以使每一組單體電池都自成一體，使電池組在維修、更換及拆卸上更加便捷；并且可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要隨時(shí)調(diào)整電池組中單體電池的數(shù)量。單體電池之間底座通過(guò)連接管連通，使得電解液連通，便于電池組電解液整體循環(huán)及更換，不僅改善了電池組在使用過(guò)程中每個(gè)單體電池因反應(yīng)環(huán)境的不同而造成的比能量輸出不均的缺陷，并且調(diào)節(jié)了電池組在工作過(guò)程中電解液溶質(zhì)流失、電池組反應(yīng)發(fā)熱等不良因素對(duì)電池組產(chǎn)能的影響。
【專利說(shuō)明】
一種柱式單體電池鋅空電池組
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于電池組裝領(lǐng)域，具體為一種柱式單體電池鋅空電池組?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷提高及能源的要求，帶動(dòng)了電動(dòng)汽車及電動(dòng)汽車所用能源的發(fā)展。而作為電動(dòng)汽車動(dòng)力源的電池組，成為限制電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。現(xiàn)階段廣泛應(yīng)用在電動(dòng)汽車上的電池組以鋰電池為主，但為了提高電動(dòng)汽車在一次充電后的續(xù)航里程，目前提出研究集中于金屬-氣體電池上，如鋁空電池，鋅空電池等。其中， 鋅空電池在所有已知燃料電池種類當(dāng)中具有最高的理論能量容值，并以其輸出電壓和電流平穩(wěn)、重量輕、無(wú)污染和價(jià)格低等優(yōu)勢(shì)成為取代其他動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的新一代能源。
[0003]所有金屬-氣體電池組都由多個(gè)單體電池組成，其中每個(gè)單體電池都具有一個(gè)供氣體擴(kuò)散的陰極和一個(gè)金屬陽(yáng)極，并具有一定量的堿性電解液。當(dāng)單體電池工作時(shí)，陰陽(yáng)極之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)在陰陽(yáng)極上嵌入集流體，可以使電能聚合導(dǎo)出。當(dāng)多個(gè)單體電池外部串聯(lián)，就可以使多個(gè)單體電池所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)疊加以供使用。這樣的工作原理就使得電池組在使用過(guò)程中必須周期性的“充電”。現(xiàn)有的金屬-氣體電池充電方法主要有兩種，一是直接充電，即利用現(xiàn)有電網(wǎng)向電池組輸入電流，使電池內(nèi)部發(fā)生氧化還原逆反應(yīng);二是機(jī)械充電，即更換金屬陽(yáng)極。相比之下，直接充電的電池組重量、體積較大，比能量較低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜； 而機(jī)械充電的方法在理論、結(jié)構(gòu)以及后期電池組維護(hù)操作上都具有相當(dāng)?shù)谋憬菪浴?br>[0004]現(xiàn)有的電池組結(jié)構(gòu)廣泛采用的是一體化設(shè)計(jì)，對(duì)于電池組的局部工作失效沒有一個(gè)切實(shí)的解決方案。并且在一些特殊場(chǎng)合，需要調(diào)整電池組中單體電池的數(shù)量，一體化設(shè)計(jì)不能適應(yīng)。再有，在單體電池之間的機(jī)械連接和接線方面并沒有體現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)。因此，如何設(shè)計(jì)一種鋅空電池組，使電池組能夠體現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化單體電池之間的機(jī)械連接結(jié)構(gòu)和接線方式，解決現(xiàn)有電比功率不足的問(wèn)題，成為亟待解決的問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種柱式單體電池鋅空電池組。該電池組實(shí)現(xiàn)了整體模塊化，并優(yōu)化單體電池之間的連接結(jié)構(gòu)和接線方式。電池組整體達(dá)到易于拆卸，便于更換其中任意單體電池的效果，并且可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要隨時(shí)調(diào)整電池組中單體電池的數(shù)量。
[0006]本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是，提供一種柱式單體電池鋅空電池組，其特征在于該電池組包括頂板、單體電池和柵板;所述單體電池包括反應(yīng)柱、連接件、極片、底座、電解液流通口、鋅極棒、接線柱和頂蓋；
[0007]所述柵板一端與頂板連接，另一端與底座連接，柵板沿整個(gè)電池組的四周分布;所述頂板具有頂板孔，頂蓋外表面上部適配于頂板孔內(nèi)；所述接線柱的截面為倒T型結(jié)構(gòu)，頂蓋中間開孔，接線柱嵌入到頂蓋的開孔之中，上端伸出頂蓋;所述鋅極棒的上端安裝于頂蓋內(nèi)部，鋅極棒的上端與接線柱的下端接觸;所述反應(yīng)柱為中空結(jié)構(gòu)，反應(yīng)柱表面具有通孔，頂蓋外表面的下部與反應(yīng)柱內(nèi)表面的上端密封連接;鋅極棒外表面與反應(yīng)柱內(nèi)壁存在縫隙;所述反應(yīng)柱的下部與底座連接;所述底座的外表面安裝有可拆卸的連接件，連接件的前端安裝有可導(dǎo)電的極片;所述極片通過(guò)導(dǎo)線或者導(dǎo)電片與反應(yīng)柱連接;所述底座的側(cè)面具有電解液流通口；相鄰單元電池之間的電解液流通口連通。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于:
[0009](1)本發(fā)明所使用的柱式單體電池結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，實(shí)現(xiàn)電池組模塊化設(shè)計(jì)，即可以使每一組單體電池都自成一體，使電池組在維修、更換及拆卸上更加便捷;并且可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要隨時(shí)調(diào)整電池組中單體電池的數(shù)量。[〇〇1〇] (2)單體電池之間底座通過(guò)連接管連通，使得電解液連通，便于電池組電解液整體循環(huán)及更換，不僅改善了電池組在使用過(guò)程中每個(gè)單體電池因反應(yīng)環(huán)境的不同而造成的比能量輸出不均的缺陷，并且調(diào)節(jié)了電池組在工作過(guò)程中電解液溶質(zhì)流失、電池組反應(yīng)發(fā)熱等不良因素對(duì)電池組產(chǎn)能的影響；電解液循環(huán)有利于帶出反應(yīng)廢料，增加反應(yīng)效率，保持電解液活性，減少電解液失效。
[0011](3)連接件上加入極片設(shè)計(jì)，改善了電池組在安裝后期的接線效果。
[0012](4)柵板的柵格式設(shè)計(jì)使空氣陰極與外界空氣有最大的接觸面積，增加反應(yīng)效率， 規(guī)避以往設(shè)計(jì)中進(jìn)氣不足的缺陷；并且可以通過(guò)調(diào)節(jié)柵板的閉合或者調(diào)節(jié)電池組反應(yīng)柱內(nèi)的電解液高低，從而達(dá)到控制電池組啟停的效果。【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明柱式單體電池鋅空電池組一種實(shí)施例的整體軸測(cè)示意圖；
[0014]圖2是本發(fā)明柱式單體電池鋅空電池組一種實(shí)施例的頂板軸測(cè)示意圖；
[0015]圖3是本發(fā)明柱式單體電池鋅空電池組一種實(shí)施例的單體電池軸測(cè)示意圖；
[0016]圖4是本發(fā)明柱式單體電池鋅空電池組一種實(shí)施例的單體電池的局部軸測(cè)示意圖；
[0017]圖5是本發(fā)明柱式單體電池鋅空電池組沿圖4軸向的局部剖視圖；(圖中:1、頂板； 2、單體電池;3、柵板;11、頂板孔;21、反應(yīng)柱;22、連接件;23、極片;24、底座;25、電解液流通口； 26、鋅極棒;27、接線柱;28、頂蓋;)【具體實(shí)施方式】
[0018]下面給出本發(fā)明的具體實(shí)施例。具體實(shí)施例僅用于進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，不限制本申請(qǐng)權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
[0019]本發(fā)明提供了一種柱式單體電池鋅空電池組(參見圖1-5,簡(jiǎn)稱電池組)，包括頂板 1、單體電池2和柵板3;所述單體電池2包括反應(yīng)柱21、連接件22、極片23、底座24、電解液流通口 25、鋅極棒26、接線柱27和頂蓋28;
[0020]所述柵板3—端與頂板1連接，另一端與底座24連接，柵板3沿整個(gè)電池組的四周分布，作用是控制電池組外部空氣進(jìn)入反應(yīng)柱21以及固定頂蓋28的程度;所述頂板1具有頂板孔11，頂蓋28外表面上部適配于頂板孔11內(nèi)，實(shí)現(xiàn)頂板1和單體電池2的連接，保證頂蓋28和反應(yīng)柱21的相對(duì)位置;所述頂板孔11的數(shù)量與單體電池2的數(shù)量相同；所述接線柱27的截面為倒T型結(jié)構(gòu)，頂蓋28中間開孔，接線柱27嵌入到頂蓋28的開孔之中，上端伸出頂蓋28;所述鋅極棒26的上端安裝于頂蓋28內(nèi)部，鋅極棒26上端與接線柱27的下端接觸，使產(chǎn)生的電勢(shì)導(dǎo)出至接線柱27;所述反應(yīng)柱21為中空結(jié)構(gòu)，同時(shí)反應(yīng)柱21表面具有通孔用于外界空氣的流入，頂蓋28外表面下部與反應(yīng)柱21內(nèi)表面上端密封連接;鋅極棒26外表面與反應(yīng)柱21內(nèi)壁存在縫隙，使電池組在注入電解液后，電解液充斥于縫隙之間，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)柱21內(nèi)的電化學(xué)反應(yīng);反應(yīng)柱21的下部與底座24連接;所述底座24外表面安裝有可拆卸的連接件22，連接件 22用于單體電池2之間的連接，連接件22的前端安裝有可導(dǎo)電的極片23;極片23通過(guò)導(dǎo)線或者導(dǎo)電片與反應(yīng)柱21連接，將反應(yīng)柱21空氣陰極的電勢(shì)導(dǎo)出；所述底座24的側(cè)面具有電解液流通口 25，電解液由底座24上的電解液流通口 25導(dǎo)入，并隨著電解液導(dǎo)入量的增多在反應(yīng)柱21內(nèi)形成電解液柱;相鄰單元電池2之間的電解液流通口 25通過(guò)連接管連通，使每個(gè)單體電池的底座24內(nèi)的電解液聯(lián)通。
[0021]本發(fā)明柱式單體電池鋅空電池組的工作原理和工作流程是:
[0022]安裝方式:在電池組工作之前，應(yīng)根據(jù)使用要求以及單體電池間的串并聯(lián)形式確定單體電池個(gè)數(shù)，并在單體電池上安裝連接件22和極片23。再將相應(yīng)數(shù)量的接線柱27安裝于頂蓋28內(nèi)，之后將鋅極棒26與頂蓋28配合，使鋅極棒26頂端與接線柱27下端相接觸。反應(yīng)柱21和頂蓋28經(jīng)過(guò)密封處理后安裝成一體。最后安裝單體電池之間的連接管、頂板1和柵板 3,組成電池組。[〇〇23]工作流程:在電池組開始工作時(shí)，先由通過(guò)電解液流通口 25將電解液從電池組外部導(dǎo)入底座24中。電解液首先注滿電池組內(nèi)每個(gè)單體電池的底座24,之后隨著導(dǎo)入的電解液增多，電解液液面在反應(yīng)柱21內(nèi)升高，電池組隨即開始工作。電池組內(nèi)反應(yīng)所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)由極片23和接線柱27引出至電池組外側(cè)以供使用。
[0024]本發(fā)明在使用過(guò)程中控制電池組反應(yīng)程度的方式有兩種，一是控制柵板3柵格的大小，從而達(dá)到控制反應(yīng)柱21接觸空氣的多少來(lái)控制電池組的反應(yīng)程度;二是控制電解液液面在反應(yīng)柱21中的高低，即控制電解液、鋅極棒26和反應(yīng)柱21中的空氣極接觸面積的大小，從而達(dá)到控制電池組的反應(yīng)程度。
[0025]本發(fā)明在使用后期所采用的充電方式為機(jī)械充電，而電池組中消耗較大的是鋅極棒26，所以機(jī)械充電時(shí)只需在拆卸頂蓋28后，更換鋅極棒26，再將頂蓋28與反應(yīng)柱21密封安裝。
[0026]本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種柱式單體電池鋅空電池組，其特征在于該電池組包括頂板、單體電池和柵板;所 述單體電池包括反應(yīng)柱、連接件、極片、底座、電解液流通口、鋅極棒、接線柱和頂蓋；所述柵板一端與頂板連接，另一端與底座連接，柵板沿整個(gè)電池組的四周分布;所述頂 板具有頂板孔，頂蓋外表面上部適配于頂板孔內(nèi)；所述接線柱的截面為倒T型結(jié)構(gòu)，頂蓋中 間開孔，接線柱嵌入到頂蓋的開孔之中，上端伸出頂蓋;所述鋅極棒的上端安裝于頂蓋內(nèi) 部，鋅極棒的上端與接線柱的下端接觸;所述反應(yīng)柱為中空結(jié)構(gòu)，反應(yīng)柱表面具有通孔，頂 蓋外表面的下部與反應(yīng)柱內(nèi)表面的上端密封連接;鋅極棒外表面與反應(yīng)柱內(nèi)壁存在縫隙； 所述反應(yīng)柱的下部與底座連接;所述底座的外表面安裝有可拆卸的連接件，連接件的前端 安裝有可導(dǎo)電的極片;所述極片通過(guò)導(dǎo)線或者導(dǎo)電片與反應(yīng)柱連接;所述底座的側(cè)面具有 電解液流通口；相鄰單元電池之間的電解液流通口連通。
【文檔編號(hào)】H01M12/06GK105958159SQ201610482909
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月23日
【發(fā)明人】朱博, 邱子楨, 姜釗, 肖艷軍, 許波
【申請(qǐng)人】河北工業(yè)大學(xué)