專利名稱：鋁空氣電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是一種電池，尤其是一種鋁合金電池，屬于化學(xué)類電池。
目前城市排氣污染是治理環(huán)境的重要目標(biāo)，其中機(jī)動車尾氣占很大比重，而摩托車比汽車排放更為嚴(yán)重。目前的電動汽車和電動自行車相當(dāng)部分采用鉛酸電池，這是用新的污染代替舊的污染源。針對這種情況人們著手開發(fā)機(jī)動車的燃料電池。燃料電池是利用燃料與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的電池，被公認(rèn)為是繼火電、水電、核電之后的第四類新型能源，它是重點推廣的高效清潔能源。燃料電池種類很多，對于機(jī)動車的能源來說，磷酸鹽燃料電池(PAFC)造價昂貴，每千瓦3000美元；熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)介質(zhì)腐蝕嚴(yán)重，難以維護(hù)；固體氧化物燃料電池(SOFC)在高溫環(huán)境下工作設(shè)備復(fù)雜；聚合物燃料電池(PEFC)對燃料過嚴(yán)，純氫制備儲運困難，氫濃度在4～70％都屬于引爆范圍，很不安全；實際上只有鋁空氣燃料電池(AAFC)近期應(yīng)用比較現(xiàn)實。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索分析，鋁空氣電池專利ZL90219796.7是將一個活動的塑料袋套在容易消耗的陽極鋁片上，當(dāng)脫下塑料袋暴露出鋁片時進(jìn)行發(fā)電，套入后則停止發(fā)電。但這種裝置片套中間的間隙中仍保留著相當(dāng)多的鹽溶液，這樣鋁片即使在包裹狀態(tài)下反應(yīng)依然進(jìn)行，而達(dá)不到抑制放電和節(jié)約鋁片的目的。專利ZL94219743.7采取分別固定鋁片的方式，這樣更換鋁片操作復(fù)雜。此外，鋁片僅僅單面相對空氣極，另一側(cè)不能充分利用，導(dǎo)致電池效率不高。同時，電解液相對靜止，反應(yīng)物經(jīng)常沉積于板面，成片地覆蓋嚴(yán)重鈍化了電極。
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種化學(xué)電池，以鋁板為陽極，以滲氧疏水的活性物質(zhì)做陰極，并以4％氯化鈉水溶液作為電解液的鋁空氣電池。
本實用新型的技術(shù)方案為主要包括組合式柵欄陽極、組合刀庫陰極、循環(huán)流動電解液系統(tǒng)、陽極提拉裝置及導(dǎo)向殼體，各部分的構(gòu)成和連接方式如下組合式柵欄陽極包括鋁板、絕緣片、扳手，利用扳手附帶螺母和螺栓把間隔排列的并排鋁板和絕緣片固定在一起，將各陽極組合成相互絕緣的整體，組合刀庫陰極包括陰極窗、刀庫陰極載體、觸塊、導(dǎo)線，并排刀庫陰極載體的位置與鋁板上下一一對應(yīng)，陰極窗固結(jié)于刀庫陰極載體的兩側(cè)，兩個刀庫陰極載體之間有間隙，便于使空氣進(jìn)入兩側(cè)陰極窗，每個鋁板在工作狀態(tài)下經(jīng)過電解液面對兩側(cè)陰極窗，組成電池單元，產(chǎn)生電動勢，觸塊順序連接鄰近陰極窗金屬網(wǎng)，當(dāng)組合式柵欄陽極下移時，各鋁板分別與觸塊接觸，使各電池單元呈串聯(lián)連接，循環(huán)流動電解液系統(tǒng)包括電解液、循環(huán)泵及輸運管、沉積物排放管、排放管開關(guān)，循環(huán)泵及輸運管在工作狀態(tài)時抽動電解液形成循環(huán)，使液流沖刷鋁板上的反應(yīng)物，電解液中沉積物沉于容器底部，然后打開開關(guān)，通過沉積物排放管將其排除，陽極提拉裝置及導(dǎo)向殼體包括殼蓋、搬運環(huán)、導(dǎo)向筋、殼體、導(dǎo)向槽、電源接頭，導(dǎo)向筋處于殼體的內(nèi)側(cè)，呈縱向分布，組合式柵欄陽極可借助于導(dǎo)向筋上下滑動，導(dǎo)向槽為殼體側(cè)面的縱向透槽，通過施力于扳手、借助于導(dǎo)向槽的導(dǎo)向，可送進(jìn)或提拉組合式柵欄陽極。工作狀態(tài)時組合式柵欄陽極浸入電解液中，電源串聯(lián)連接電動勢相加，并借助于電源接頭正負(fù)極導(dǎo)出端電壓。
具體操作如下(1)利用扳手將組合式柵欄陽極下移浸入電解液中，電池開始工作，電源端饋給外部電壓。
(2)電源同時啟動馬達(dá)，電解液開始循環(huán)流動，并沖刷與清潔鋁板表面。
(3)工作狀態(tài)結(jié)束時，可將組合式柵欄陽極提起，一直到離開電解液液面。
(4)當(dāng)鋁板嚴(yán)重腐蝕后，可打開殼蓋，卸下組合式柵欄陽極。
(5)將事先裝配為一體的組合式柵欄陽極推入電池，準(zhǔn)備啟動進(jìn)行工作。
本實用新型具有顯著效果和很高的實用價值，首先由于采用整體組合式柵欄陽極，因而更換非常方便；組合式柵欄陽極在工作狀態(tài)浸入電解液，為了防止斷電放電浪費，可將陽極提高并離開電解液液面，以避免自行放電耗損陽極；循環(huán)流動電解液可以沖刷鋁板表面，能及時排除反應(yīng)沉積物，避免反應(yīng)物沉積遮蔽鋁板或造成兩極間的短路，另外鋁板正反面都對應(yīng)有陰極窗，從而提高了反應(yīng)面積及電池效率，大大減小了電池體積，有效地提高了電池體積比能量和空間利用率。
以下結(jié)合附圖及實施例進(jìn)一步說明

圖1本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，本實用新型鋁空氣電池外型輪廓尺寸為95×100×450mm，主要包括組合式柵欄陽極、組合刀庫陰極、循環(huán)流動電解液系統(tǒng)、陽極提拉裝置及導(dǎo)向殼體，各部分的構(gòu)成和連接方式如下組合式柵欄陽極包括防鈍化合金鋁板5、絕緣片3和扳手4，利用扳手4附帶的螺母和螺栓把間隔排列的鋁板5和絕緣片13旋緊固定在一起，鋁板厚10mm，5片，各片單側(cè)面積220×90mm，為防止鋁片提前中斷截面作成準(zhǔn)楔型，各鋁板即相互絕緣又固定為一體，組合刀庫陰極包括陰極窗17、刀庫陰極載體8、觸塊14、導(dǎo)線15，陰極窗17粘結(jié)安裝在刀庫陰極載體8的寬面兩側(cè)，陰極窗厚度1mm，中間壓入金屬網(wǎng)，其催化層厚度為1mm，共10片，面積210×90mm，兩個刀庫陰極載體之間有間隙，陰極窗間隙3mm，便于使空氣進(jìn)入兩側(cè)陰極窗，每個鋁板在工作狀態(tài)下經(jīng)過電解液面對兩側(cè)陰極窗，陰極陽極之間距離為1.5mm組成電池單元，產(chǎn)生電動勢1.3V。觸塊14順序連接左方最鄰近的陰極窗金屬網(wǎng)，當(dāng)組合式柵欄陽極下移時，各鋁板分別與觸塊14接觸，這樣第一電池單元陽極與第二電池單元陰極相連，第二電池單元陽極與第三電池單元陰極相連，以此類推，使各電池單元呈串聯(lián)連接；電解液循環(huán)流動系統(tǒng)包括電解液9、循環(huán)泵及輸運管10、沉積排放管12、排放管開關(guān)11，電解液為4％NaCl水溶液。循環(huán)泵及輸運管10在工作狀態(tài)時在下部抽動和在上部注入電解液4形成流動回轉(zhuǎn)循環(huán)，液流沖刷鋁板5上的反應(yīng)物，電解液中的沉積物沉于容器底部，然后打開排放管開關(guān)11、通過沉積排放管12將其排除。陽極提拉裝置及導(dǎo)向殼體包括殼蓋2、搬運環(huán)1、導(dǎo)向筋3、殼體7、導(dǎo)向槽6、電源接頭16，導(dǎo)向筋3處于殼體7的內(nèi)側(cè)，呈縱向分布，組合式柵欄陽極可借助于導(dǎo)向筋上下滑動，導(dǎo)向槽6為殼體側(cè)面的縱向透槽。殼體由玻璃鋼制成，厚度2.5mm，工作狀態(tài)時組合式柵欄陽極浸入電解液中，電池單元電動勢串聯(lián)相加，并借助于電池左方電源接頭負(fù)極和右方正極導(dǎo)出端電壓。本各電池單元額定電壓1.3V，陰極窗電流密度150mA/cm2，循環(huán)馬達(dá)分別帶動五個循環(huán)泵工作，電解液從頂部注入、從底部抽出，液流能有效沖刷鋁板5清洗表面，使反應(yīng)能長時間地持續(xù)進(jìn)行。按本實用新型實施例所提供的電池，端電壓為6.5V，功率為1.8KW，面積利用率為90％，電池容量為780Wh、120Ah。電池組重量僅為5公斤，而容量已為目前典型電動助力車電池的數(shù)倍，完全能滿足電動助力車電池的使用要求。
權(quán)利要求1.一種鋁空氣電池，其特征在于主要包括組合式柵欄陽極、組合刀庫陰極、循環(huán)流動電解液系統(tǒng)、陽極提拉裝置及導(dǎo)向殼體，各部分的構(gòu)成和連接方式如下組合式柵欄陽極包括鋁板5、絕緣片13、扳手4，扳手4附帶螺母和螺栓把間隔排列的并排鋁板5和絕緣片13固定在一起，組合刀庫陰極包括陰極窗17、刀庫陰極載體8、觸塊14、導(dǎo)線15，并排刀庫陰極載體8的位置與鋁板5上下一一對應(yīng)，陰極窗17固結(jié)于刀庫陰極載體8的兩側(cè)，兩個刀庫陰極載體之間有間隙，觸塊14順序連接鄰近陰極窗金屬網(wǎng)，當(dāng)組合式柵欄陽極下移時，各鋁板5分別與觸塊14接觸，使各電池單元呈串聯(lián)連接，循環(huán)流動電解液系統(tǒng)包括電解液9、循環(huán)泵及輸運管10、沉積物排放管12、排放管開關(guān)11，循環(huán)泵及輸運管10在工作狀態(tài)時抽動電解液9形成循環(huán)，陽極提拉裝置及導(dǎo)向殼體包括殼蓋2、搬運環(huán)1、導(dǎo)向筋3、殼體7、導(dǎo)向槽6、電源接頭16，導(dǎo)向筋3處于殼體7的內(nèi)側(cè)，呈縱向分布，組合式柵欄陽極可借助于導(dǎo)向筋上下滑動，導(dǎo)向槽6為殼體側(cè)面的縱向透槽。
專利摘要鋁空氣電池包括組合式柵欄陽極、組合刀庫陰極、循環(huán)流動電解液系統(tǒng)、陽極提拉裝置及導(dǎo)向殼體,組合式柵欄陽極利用扳手附帶螺母和螺栓把間隔排列的并排鋁板和絕緣片固定在一起,組合刀庫陰極的陰極窗固結(jié)于刀庫陰極載體的兩側(cè),循環(huán)流動電解液系統(tǒng)循環(huán)泵及輸運管在工作狀態(tài)時抽動電解液形成循環(huán),陽極提拉裝置及導(dǎo)向殼體導(dǎo)向筋處于殼體的內(nèi)側(cè),呈縱向分布,導(dǎo)向槽為殼體側(cè)面的縱向透槽。
文檔編號H01M12/06GK2405317SQ9925213
公開日2000年11月8日 申請日期1999年12月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月16日
發(fā)明者劉文西, 李振亞 申請人:劉文西, 李振亞