[發明專利]利用自產氧方式加熱金屬空氣電池電解液的系統及方法

有效

• 申請號: 202011544187.3
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112542598B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 雷紅紅;王瑞智;雷新望;張志剛;張艷娜
• 申請（專利權）人: 鄭州佛光發電設備有限公司;北京世紀康華電氣科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04276
• 分類號: H01M8/04276;H01M8/04223;H01M12/06
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 王聚才

本發明提供了利用自產氧方式加熱金屬空氣電池電解液的系統及方法，包括電解液箱、電堆箱和用于使電解液在電解液箱、電堆箱之間循環的循環管道，所述的循環管道上設置有循環泵；還包括氧燭、連接裝置和控制裝置；本發明利用氧燭，可使環境氧氣濃度穩定在最佳工作濃度區間內，保證金屬空氣電池放電反應的順利進行，提高金屬空氣電池的放電性能；氧燭發生反應產生氧氣的過程中釋放出熱量，本發明將釋放的熱量用于加熱電解液，使電解液的溫度上升到合適的溫度值，進一步提高了金屬空氣電池的性能，解決了金屬空氣電池在低溫環境下，啟動時間長、放電性能差的問題。

技術領域

本發明涉及金屬空氣電池技術領域，尤其涉及利用自產氧方式加熱金屬空氣電池電解液的系統及方法。

背景技術

金屬空氣電池是利用化學反應放出電能，負極為金屬，正極為氧氣，在反應過程中，會不斷消耗氧氣；我國幅員遼闊，東北地區氣溫低，金屬空氣電池在低溫環境下，啟動時間長，放電性能差，為解決此問題，通常采取電加熱方式提高電解液溫度，此方法消耗額外電源，導致系統復雜；且在密閉空間內體積非常受限，氧氣含量也是不足的，需額外補充氧氣滿足電池反應；為補充額外氧氣，采用供氧裝置產氧，供氧裝置通常單獨成系統，氧燭為圓柱體或柱體，占用體積大。

隨著金屬空氣電池技術發展，低溫啟動和密閉環境內供氧應用問題日益凸顯，現有技術往往將兩者孤立，造成系統復雜，資源浪費。

發明內容

本發明的目的在于提供利用自產氧方式加熱金屬空氣電池電解液的系統及方法，利用氧燭產氧時釋放的熱量加熱電解液，既能滿足金屬控電池放電反應所需的氧氣供應，又能解決低溫啟動問題。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

利用自產氧方式加熱金屬空氣電池電解液的系統，包括電解液箱、電堆箱和用于使電解液在電解液箱、電堆箱之間循環的循環管道，所述的循環管道上設置有循環泵；還包括氧燭、連接裝置和控制裝置，所述的氧燭通過連接裝置設置在電解液箱的上方；所述的氧燭的底面采用導熱材料制成；所述的連接裝置包括電磁鐵、彈簧和鐵塊，所述的彈簧用于連接電磁鐵的鐵芯和鐵塊；所述的電磁鐵的鐵芯和鐵塊分別固定在電解液箱的上表面和氧燭底面的對應位置；所述的控制裝置包括微處理器和設置在電解液箱底部的溫度變送器，溫度變送器的輸出端均與微處理器的輸入端電連接，微處理器的輸出端通過電磁鐵控制電路與電磁鐵的線圈電連接，微處理器的輸出端還與氧燭的觸發端電連接。

所述氧燭由由上至下依次堆疊的導電層、引燃層和反應層構成，導電層上設置有觸發引線，觸發引線與導線層內的網狀導線連接，用于點燃引燃層內的點火藥，引燃層用于為反應層的氧燭藥塊提供反應所需的熱量。

所述的氧燭采用多個，多個氧燭集成在導熱板上，所述的導熱板通過連接裝置設置在電解液箱的上方，多個氧燭的觸發端均與微處理器的輸出端電連接；電堆箱外設置有氧氣濃度傳感器，氧氣濃度傳感器的輸出端與微處理器的輸入端連接。

所述的連接裝置共四個，四個連接裝置分別設置在電解液箱的上表面四角處。

所述的電解液箱的上表面和導熱板的底面的四角的對應位置均設置有凹槽，所述的電磁鐵的鐵芯和鐵塊分別設置在電解液箱的上表面和導熱板的底面的凹槽內。

利用自產氧方式加熱金屬空氣電池電解液的方法，在微處理器內設置電解液加熱目標溫度值T1和環境氧氣濃度目標值C1；金屬空氣電池工作時，微處理器觸發固定數量的氧燭，并通過設置在電解液箱底部的溫度變送器采集電解液箱內的電解液溫度；若電解液溫度低于電解液加熱目標溫度值T1，則微處理器控制電磁閥動作，電磁閥通過磁力吸附鐵塊、壓縮彈簧，使導熱板的底面與電解液箱的上表面接觸，通過氧燭產氧過程中釋放的熱量為電解液箱加熱；金屬空氣電池工作時，微處理器還通過設置在電堆箱外部的氧氣濃度傳感器采集實時環境氧氣濃度，微處理器根據實時環境氧氣濃度與環境氧氣濃度目標值C1的關系控制氧燭觸發的數目。