[發(fā)明專利]一種金屬/空氣電池電解液管理裝置及其應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN104716293A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫公權(quán);王二東;劉敏
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: H01M2/36
• 分類號: H01M2/36
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬/空氣電池，具體的說涉及金屬/空氣電池的電解液管理裝置及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

金屬/空氣電池是一種采用金屬鎂、鋁鋅等或其合金作為陽極燃料，空氣中氧氣作為氧化劑，堿液作為電解質(zhì)溶液的電化學(xué)反應(yīng)裝置。我國金屬鋅儲量豐富、且價格低廉，因此鋅/空氣電池在我國通訊電源、野外應(yīng)急電源、照明電源及儲備電源等可移動電源的諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。鋅/空氣電池具有能量密度高、安全性高、反應(yīng)物和產(chǎn)物無污染、工作安靜隱蔽性好、金屬燃料儲存、運輸、攜帶安全方便且干等特點，其理論能量密度高達1350Wh/kg。鋅/空氣電池電極反應(yīng)和電池總反應(yīng)分別為：

陽極反應(yīng)：Zn+2OH^-→ZnO+H₂O+2e^-??-1.25V???（1）

陰極反應(yīng)：1/2O₂+H₂O+2e^-→2OH^-???+0.401V??（2）

電池總反應(yīng)：Zn+1/2O₂→ZnO??????+1.65V???（3）

由上式可知，鋅/空氣電池在反應(yīng)過程中消耗金屬鋅、空氣中的氧氣和水，生成氧化鋅。鋅/空氣電池在使用前，需將電解液（常為濃氫氧化鉀水溶液）加注至電池內(nèi)，只有在充滿電解液的條件下，鋅/空氣電池才被激活，具備對外放電的能力。反應(yīng)結(jié)束后，需將剩余的電解液及產(chǎn)物排出電池外，以便于電池的重復(fù)使用。鋅/空氣電池常采用高濃度堿性電解液（如7M氫氧化鉀水溶液）。該類電解液具有較強的腐蝕性，一旦發(fā)生泄漏，對設(shè)備及操作人員將產(chǎn)生比較嚴重的危害。因此，在實際使用過程中，鋅/空氣電池電解液的貯存、加注、排泄等過程，都應(yīng)完全密封避免，確保使用安全、操作簡便。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有金屬/空氣電池電解液管理系統(tǒng)的缺失，提出一種適用于電解液貯存、加注、排出的金屬/空氣電池電解液管理系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下具體方式來實現(xiàn)：

一種金屬/空氣電池電解液管理裝置，包括電解液注排管道，電解液注排控制閥，電解液注排口，電解液存儲裝置；

所述電解液注排管道為密封管道，其一端設(shè)置電解液注排口；所述電解液注排管道上設(shè)置有N個通孔，N為自然數(shù)；所述電解液注排管道上的每個通孔與電解液注排口相連通;所述電解液存儲裝置與所述電解液注排口連通；所述電解液注排控制閥設(shè)置在電解液存儲裝置與所述電解液注排口的通路（連通管路上）之間。

所述電解液注排管道上設(shè)置有N條分支管道，每條分支管道均與電解液注排管道上的一個通孔相連通，于每條分支管道遠離電解液注排管道的一端設(shè)置有一個通孔，N為自然數(shù)。

所述電解液存儲裝置配有一儲液口和一通氣口，所述儲液口和通氣口分別設(shè)置在電解液存儲裝置的上部的兩側(cè)，使電解液存儲裝置在正常加注和排出溶液時，溶液不會從通氣口溢出；所述通氣口設(shè)置在電解液存儲裝置上與所述儲液口同一平面上遠離儲液口的位置，或者設(shè)置在電解液存儲裝置上與所述儲液口同一平面相鄰的平面上遠離儲液口的位置。所述電解液存儲裝置由耐堿液、抗沖擊材料制成。

所述電解液存儲裝置與所述電解液注排口通過管道密閉連通，所述管道可相對于電解液存儲裝置旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)電解液存儲裝置與電解液注排口的相對位置。

所述的金屬/空氣電池電解液管理裝置的應(yīng)用，其可用于為金屬/空氣電池加注或排出電解液。

所述金屬/空氣電池電解液管理裝置為金屬/空氣電池加注或排出電解液的方法，包括以下步驟，

（1）金屬/空氣電池工作前，電解液貯存在所述電解液存儲裝置中，將所述電解液注排口與所述電解液存儲裝置密封連接，保證電解液存儲裝置的水平位置高于與電解液注排口的水平位置，打開其上的通氣口及電解液注排控制閥；

（2）電解液通過電解液注排管道進入金屬/空氣電池堆單體電池的電解液腔，待電解液加注完畢后，關(guān)閉所述注排控制閥，關(guān)閉通氣口，斷開所述電解液注排口與電解液存儲裝置的密封連接管路，金屬/空氣電池堆開始對外放電；

（3）金屬/空氣電池工作結(jié)束后，將所述電解液注排口與所述電解液存儲裝置密封連接，并保證電解液存儲裝置的水平位置低于與電解液注排口的水平位置，打開所述注排控制閥，用所述電解液存儲裝置收集廢液及產(chǎn)物；

（4）產(chǎn)物排出后，關(guān)閉注排控制閥，電解液排出完畢。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述金屬/空氣電池用電解液管理系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：