[发明专利]一种溶氧型海水电池

说明书

技术领域

本发明涉及化学电源，具体地说是一种用于海水或含盐水域中的溶氧型电池。

背景技术

在海上或其它含盐水域中工作的电子设备，如海上航标、水文气象浮标、水下探测器、无限传感器等都需要采用电池来作为电源提供能量。上述用电设备对电池的要求是容量大、稳定性高。常规的一次电池，如锌锰、锌银等，价格高、而且质量和体积比能量低，储存性能差。如果用铅酸、镍氢、锂离子等二次电池，一方面，受其额定容量限制，电池的水下连续使用时间有限；另一方面，在深海工作时，需将电池密封于耐压容器中进行保护，尤其是锂离子电池，增加了系统的复杂性。

溶氧型海水电池是一种用于水下的电池，其阳极为镁、铝金属或合金，阴极为氧，电解质为海水或盐水。该类电池的优点有：一、能量密度高。由于这类电池除金属阳极外其氧化剂和电解质均由海水提供，因此其理论质量比能量高达数百瓦时每千克。二、原料来源丰富。镁、铝均为地球储量大的金属元素，且价格低廉。三、储存性能好。该类电池在不接触海水时处于不激活状态，其储存性能好，储存时间长达数年。但是，由于溶氧型海水电池利用水中溶解氧作为氧化剂，而海水中的含氧量低(只有0.3mol/m³)，因此阴极必须采用开放式结构与海水接触。通过增加阴极面积使溶氧型海水电池输出较大电流。

专利CN1543001A中为了扩大海水电池正极面积，采用发散式正极的结构，电池中央为镁棒。但这种结构的海水电池并不能完全保证海水在整个电池内部的通畅流动，且镁阳极与阴极距离稍远，增加了离子电导，使电池性能偏低。美国Courtesy of Westinghouse Corporation在圆筒型镁阳极外围绕一圈阴极藉此实现阴极与海水的充分接触，但这种结构同样存在海水流动不畅的问题，且电池体积过大，内部空间未充分利用。

综合来看，海水水下用电池系统电极有效面积小，电池有效容量低，海水在电池内部流动不畅，阴极氧供应不足，易被海水中浮生的藻类等缠绕污染等问题还没有得到系统解决。因而，有效解决上述问题对溶氧电池系统在海水水下的进一步应用至关重要。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种溶氧型海水电池，该电池系统除具有电极有效面积大、有效容量高的特点外，还保证了海水在电池内部的通畅流动，在一定程度上解决了电池系统一直存在的阴极氧供应不足的问题，同时电池保护网的设计解决了海水中的浮生藻类缠绕污染电池的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种溶氧型海水电池，包括电池框架、板状金属阳极、板状惰性阴极、集流部件及电流导线；

电池框架由上底座和下底座构成，上底座和下底座分别由外圆环及设置于其中部的固定件构成，固定件与外圆环通过连接件固接，固定件、外圆环和连接件均为板状；连接件为n个，连接件于外圆环的圆周上均匀分布、沿外圆环的径向方向设置；

n为≥2的正整数；

上底座和下底座的连接件个数相同，且相对应设置；

在上底座连接件的下表面和下底座连接件的上表面分别沿外圆环的径向方向对应设置有凹槽，n个板状金属阳极的一端插置于上底座连接件的凹槽内、另一端插置于下底座连接件的凹槽内，板状金属阳极将上底座与下底座连接为一体，构成圆柱状或圆台状结构；上述设计方式减小了电池系统的体积，增强了电池系统内空间的有效利用率；

沿外圆环的径向方向、于板状金属阳极间插设有板状惰性阴极；沿轴向方向看，板状金属阳极和板状惰性阴极从固定件到外圆环呈交替的放射状均匀排列，且n个板状金属阳极、n个板状惰性阴极间均留有空隙；上述涉及方式增加了电池的有效面积，同时也增强了海水在电池内部的流动性，有利于溶氧电池中氧的充足供给及电池有效容量的提高；

板状惰性阴极固接于上底座和下底座的固定件与外圆环上；

于板状惰性阴极的侧边上设置有金属集流部件，该部件应用可进一步提高电流的收集能力，有利于降低电池系统的能量损失；

采用电流导线将n个惰性阴极串联焊接，构成电池的阴极；采用电流导线将n个金属阳极串联焊接，构成电池的阳极；

沿轴向方向、于所述板状惰性阴极两侧分别设置有两片刚性夹紧板，板状惰性阴极轴向方向上的两个侧边固定于两片刚性夹紧板中；

在上底座和下底座的固定件与外圆环上、连接件间位置处分别对应的设置有卡槽；

板状惰性阴极两侧的夹紧板两端分别插置于上底座和下底座固定件的卡槽内或外圆环的卡槽内。