铝空气电池电堆

摘要

本发明公开了一种铝空气电池电堆，所述电堆由前面板、厚格栅、格栅、空气电极、加强格栅、电池外骨架、厚电池外骨架、铝电极、铝电极座、后盖及空气流道构成。电池工作时，电解液通过电解液泵进入电堆进液口，电解液通过各单体的进液流道进入各单体电池，待各单体反应腔充满电解液后，电解液由出液流道流出各单体，并通过出液口对电解液进行回收，进液流道的迂回设计和单向阀的设计以及出液口的设计有效的避免了各单体电池之间连液的问题。空气通过风扇鼓入空气流道，这样，空气中的氧气通过空气电极即可与铝电极发生电化学反应，从而提供电能。本发明提供的电堆可串联多个单体电池，极大的简化了电池结构，提高了电池的电压和功率。

权利要求

1.一种铝空气电池电堆，其特征在于所述电堆由前面板、厚格栅、格栅、空气电极、加强格栅、电池外骨架、厚电池外骨架、铝电极、铝电极座、后盖及空气流道构成，其中：所述前面板和后盖之间设置有电池外骨架和厚电池外骨架，电池外骨架的个数至少为一个，厚电池外骨架的个数为一个；

所述前面板和电池外骨架之间、后盖和厚电池外骨架之间均依次设置有厚格栅、空气电极和加强格栅；

所述电池外骨架和厚电池外骨架之间依次设置有加强格栅、空气电极、格栅、格栅、空气电极和加强格栅；

所述铝电极插在铝电极座上，铝电极座插在电池外骨架和厚电池外骨架的顶部；

所述厚格栅的凸台面向前面板和后盖，与前面板和后盖之间形成空气流道；

所述电池外骨架和厚电池外骨架之间的两个格栅的凸台相对设置形成空气流道；

所述位于电池外骨架和厚电池外骨架两侧的加强格栅的凸台相对放置在铝电极两侧，形成电解液流通的腔体；

所述电池外骨架和厚电池外骨架包括进液口、进液流道、电池反应腔、出液流道和出液口；

所述前面板的进料口与电池外骨架和厚电池外骨架的进料口连通，前面板的出料口与电池外骨架和厚电池外骨架的出料口连通；

所述铝电极和空气电极均为平板状；

所述厚格栅的凸台面向前面板和后盖；

所述铝电极座和电池外骨架与厚电池外骨架之间通过密封胶条或者氟树脂密封，并通过两侧的紧固螺丝固定；

所述进液口和出液口均通过密封圈进行密封；进液流道和出液流道均为内置流道，与电池外骨架和厚电池外骨架为一体；进液流道13采用的是迂回进入的方式；

所述出液流道管径为进液流道管径的2倍；

所述进液流道内置有单向阀门；

所述电池外骨架一侧有凸台，厚电池外骨架的两侧均有凸台，进液口位于右侧凸台的位置，出液口位于左侧凸台的位置，进液流道位于电池反应腔下部，出液流道位于电池反应腔左侧，进液流道一端与进液口相通，另一端与电池反应腔相通，出液流道上端与电池反应腔相通，另一端与出液口相连；

所述电池外骨架的个数为多个时，相邻两个电池外骨架之间依次设置有加强格栅、空气电极、格栅、格栅、空气电极和加强格栅，两个格栅的凸台相对设置形成空气流道。

说明书

铝空气电池电堆

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电堆，具体涉及一种铝空气电池电堆。

背景技术

[0002] 当前全球能源供给日趋匮乏，人们正在积极探索新的能源。燃料电池由于其高效、洁净等诸多优点，已成为当今世界新能源领域的开发热点之一。铝-空气电池作为一种燃料电池，具有能量密度大，铝阳极材料来源丰富，无污染，可靠性高，安全性好等优点，因而在众多燃料电池电池中脱颖而出，其应用前景被世界各国看好。美国、加拿大、前南斯拉夫、印度、英国等国都在进行积极研究。由于良好性能的空气电极成功研制，使得铝-空气电池的研究取得了很大的进展。国外在大、中、小功率铝-空气电池的研究方面取得了很大的进展。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种铝空气电池电堆，采用这种结构可以串联多个单体电池，从而提高电池的电压和功率。

[0004] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

[0005] 一种铝空气电池电堆，由前面板、厚格栅、格栅、空气电极、加强格栅、电池外骨架、厚电池外骨架、铝电极、铝电极座、后盖及空气流道构成，其中：

[0006] 所述前面板和后盖之间设置有电池外骨架和厚电池外骨架，电池外骨架的个数至少为一个，厚电池外骨架的个数为一个；

[0007] 所述前面板和电池外骨架之间、后盖和厚电池外骨架之间均依次设置有厚格栅、空气电极和加强格栅；

[0008] 所述电池外骨架和厚电池外骨架之间依次设置有加强格栅、空气电极、格栅、格栅、空气电极和加强格栅；

[0009] 所述铝电极插在铝电极座上，铝电极座插在电池外骨架和厚电池外骨架的顶部；

[0010] 所述厚格栅的凸台面向前面板和后盖，与前面板和后盖之间形成空气流道；

[0011] 所述电池外骨架和厚电池外骨架之间的两个格栅的凸台相对设置形成空气流道；

[0012] 所述位于电池外骨架和厚电池外骨架两侧的加强格栅的凸台相对放置在铝电极两侧，形成空气流道形成电解液流通的腔体；

[0013] 所述电池外骨架和厚电池外骨架包括进液口、进液流道、电池反应腔、出液流道和出液口；

[0014] 所述前面板的进料口与电池外骨架和厚电池外骨架的进料口连通，前面板的出料口与电池外骨架和厚电池外骨架的出料口连通。

[0015] 电池工作时，电解液通过电解液泵进入电堆进液口，电解液通过各单体的进液流道进入各单体电池，待各单体反应腔充满电解液后，电解液由出液流道流出各单体，并通过出液口对电解液进行回收，进液流道的迂回设计和单向阀的设计以及出液口的设计有效的避免了各单体电池之间连液的问题。空气通过风扇鼓入空气流道，这样，空气中的氧气通过空气电极即可与铝电极发生电化学反应，从而提供电能。

[0016] 本发明提供的电堆可串联多个单体电池，空气电极和电池外骨架形成密封空间，电解液和铝电极在密封空间中。整个电堆从一个进液口注入电解液便可维持整个电堆的正常工作，极大的简化了电池结构，提高了电池的电压和功率。

附图说明

[0017] 图1为铝空气电池各组件结构设计图；

[0018] 图2铝空气电池电堆结构设计图；

[0019] 图3铝空气电池外骨架剖视图。

具体实施方式

[0020] 下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

[0021] 具体实施方式一：如图1所示，本发明提供的铝空气电池电堆由前面板1、厚格栅2、格栅3、空气电极4、加强格栅5、电池外骨架6、厚电池外骨架7、铝电极8、铝电极座9、后盖10和空气流道11构成，其中：

[0022] 所述前面板1和后盖10之间设置有一个电池外骨架6和一个厚电池外骨架7；

[0023] 所述前面板1和电池外骨架6之间、后盖10和厚电池外骨架7之间均依次设置有厚格栅2、空气电极4和加强格栅5；

[0024] 所述电池外骨架6和厚电池外骨架7之间依次设置有加强格栅5、空气电极4、格栅3、格栅3、空气电极4和加强格栅5；

[0025] 所述铝电极8插在铝电极座9上，铝电极座9插在电池外骨架6和厚电池外骨架7的顶部；

[0026] 所述厚格栅2的凸台面向前面板1和后盖10，与前面板1和后盖10之间形成空气流道11；

[0027] 所述电池外骨架6和厚电池外骨架7之间的两个格栅3的凸台相对设置，形成空气流道11；

[0028] 所述位于电池外骨架6和厚电池外骨架7两侧的加强格栅5的凸台相对放置在铝电极8两侧形成电解液流通的腔体，用于固定铝电极8的位置，支撑铝电极8和空气电极4之间的电池反应腔体，保证空气电极4与铝电极8之间的距离，保证电解液的顺利流通，防止电池短路。

[0029] 本发明中，所述空气流道11可以允许空气从空气电池4表面通过。

[0030] 本发明中，所述电池外骨架6和厚电池外骨架7上配置有两个加强格栅5、两个空气电极4、一个厚格栅2、一个格栅3以及一个铝电极8和一个铝电极座9。

[0031] 本发明中，所述铝电极8和空气电极4均为平板状。

[0032] 本发明中，所述空气电极8和电池外骨架6与厚电池外骨架7之间形成密封的电池反应腔，使得电解液不会泄露。

[0033] 本发明中，所述铝电极座9和电池外骨架6与厚电池外骨架7之间通过密封胶条或者氟树脂密封，并通过两侧的紧固螺丝固定，防止电解液泄露。

[0034] 如图3所示，本发明中，所述电池外骨架6和厚电池外骨架7包括进液口12、进液流道13、电池反应腔、出液流道14和出液口15，进液口12和出液口13均通过密封圈进行密封。进液流道13和出液流道14均为内置流道，与电池外骨架6和厚电池外骨架7为一体。

[0035] 本发明中，所述电池外骨架6的进液口和出液口是单侧的，即：仅在电池外骨架一侧有凸台设计，且凸台表面是一个凹槽，可以放置密封圈，使得各个单体电池串联时，各单体电池的各进液口和各出液口可以很好的连接在一起，而厚电池外骨架7的进液口和出液口在电池外骨架两侧均有凸台结构，在与电池后盖接触时，起到密封电解液的作用。电解液只需通过前面板1的进液口注入，电解液便可顺着外骨架的进液口和进液流道进入各单体电池反应腔，从而实现电极反应的顺利进行，本设计极大的简化了电池结构，使得电解液可以仅从一个进液口进入电堆，一个出液口流出电堆，便可为整个电堆的各个单体电池提供电解液。

[0036] 如图3所示，进液口12位于右侧凸台的位置，进液流道13一端与进液口12相通，另一端与电池反应腔相通，进液流道13采用的是迂回进入的方式，同时含有单向阀16，保证电解液只能进入电池反应腔而不能倒流，当电解液停止供给时，单向阀门16关闭，各个单体可以充分隔离，完全避免单体连液的问题。进液流道13位于电池反应腔下部，出液流道14位于电池反应腔左侧，出液流道14流道上端与电池反应腔相通，另一端与出液口15相连，出液口15位于左侧凸台的位置。

[0037] 为了在设计上避免或减小单体之间的连液问题，进液流道13从单体下端通过迂回泵入的方式进入单体其中，出液流道14管径为进液流道13管径的2倍。进液口12流入电解液，通过进液流道13流入电池反应腔，待电解液注满电池反应腔后，由出液口15流出电解液，并回收。

[0038] 本发明中，所述厚格栅2和格栅3的主要区别在于筋条上的凸台高度不同，因此，厚格栅2和格栅3分别应用于电池堆的不同位置。厚格栅2位于前面板1和电池外骨架6以及电池外骨架7和后盖10之间，用来固定空气电极4和支撑前面板1之间的空气流道11以及电池外骨架7和后盖10之间的空气流道11。格栅3位于电池外骨架6和厚电池外骨架7之间，用来固定空气电极4和电池外骨架7之间的空气流道11。

[0039] 本发明中，所述加强格栅5位于铝电极8两侧，铝电极8和空气电极4之间，其作用是固定铝电极8和空气电极4的位置，同时支撑铝电极8和空气电极4之间的空间，保证电解液顺利流通。

[0040] 本发明中，所述电池外骨架6和厚电池外骨架7的出液流道14同时充当了气体排放的通道，考虑到电池工作过程中，可能存在产气现象，出液流道14可同时充当电堆中的排气通道。

[0041] 本发明中，所述空气电极4和电池外骨架6、厚电池外骨架7之间、空气电极4和厚格栅2、格栅3、加强格栅5之间以及电池外骨架6和厚电池外骨架7与铝电极座9之间由密封胶条、硅橡胶或氟树脂密封，其中，氟树脂溶液干后形成的氟树脂膜具有与空气电极防水透气层一致的疏水材质，可起到良好的密封效果。通过拉筋和紧固螺丝提供压力，保证各个单体内部各组件和各个单体之间紧密配合，可抑制电解液的泄露。

[0042] 本发明中，所述整个铝空气电池电堆除空气电极4和铝电极8，其余结构均采用ABS工程塑料或PP材料通过数控机床加工制作而成，保证了电堆的结构强度，同时可避免碱性电解液堆电堆结构的腐蚀破坏，可提高电堆的使用寿命。

[0043] 具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，本发明不局限与两个单体电池，其中，电池外骨架6可以有多个串联，厚电池外骨架7有且仅有一个，用于其他单体和后盖之间的配合。相邻两个电池外骨架6之间依次设置有加强格栅5、空气电极4、格栅3、格栅3、空气电极4和加强格栅5，两个格栅3的凸台相对设置形成空气流道11，这样形成一个电池单体，装配后的单体电池中厚格栅2的凸台正好凸出电池外骨架6表面，两个单体电池之间的格栅3即可通过凸台支撑，并形成空气流道，同时，电池外骨架6的进液口和出液口凸台部分配置有O型橡胶圈，在压力的作用下即可连接在一起，压力是通过串联在各个单体电池四周的紧固螺丝来实现的。

[0044] 具体实施方式三：如图2所示，本实施方式与具体实施方式二不同的是，所述电池外骨架6的个数为11个。