[发明专利]一种金属/空气电池电解液管理装置及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及金属/空气电池，具体的说涉及金属/空气电池的电解液管理装置及其应用。

背景技术

金属/空气电池是一种采用金属镁、铝锌等或其合金作为阳极燃料，空气中氧气作为氧化剂，碱液作为电解质溶液的电化学反应装置。我国金属锌储量丰富、且价格低廉，因此锌/空气电池在我国通讯电源、野外应急电源、照明电源及储备电源等可移动电源的诸多领域具有广阔的应用前景。锌/空气电池具有能量密度高、安全性高、反应物和产物无污染、工作安静隐蔽性好、金属燃料储存、运输、携带安全方便且干等特点，其理论能量密度高达1350Wh/kg。锌/空气电池电极反应和电池总反应分别为：

阳极反应：Zn+2OH^-→ZnO+H₂O+2e^-  -1.25V   （1）

阴极反应：1/2O₂+H₂O+2e^-→2OH^-   +0.401V  （2）

电池总反应：Zn+1/2O₂→ZnO      +1.65V   （3）

由上式可知，锌/空气电池在反应过程中消耗金属锌、空气中的氧气和水，生成氧化锌。锌/空气电池在使用前，需将电解液（常为浓氢氧化钾水溶液）加注至电池内，只有在充满电解液的条件下，锌/空气电池才被激活，具备对外放电的能力。反应结束后，需将剩余的电解液及产物排出电池外，以便于电池的重复使用。锌/空气电池常采用高浓度碱性电解液（如7M氢氧化钾水溶液）。该类电解液具有较强的腐蚀性，一旦发生泄漏，对设备及操作人员将产生比较严重的危害。因此，在实际使用过程中，锌/空气电池电解液的贮存、加注、排泄等过程，都应完全密封避免，确保使用安全、操作简便。

发明内容

本发明针对现有金属/空气电池电解液管理系统的缺失，提出一种适用于电解液贮存、加注、排出的金属/空气电池电解液管理系统。为实现上述目的，本发明采用以下具体方式来实现：

一种金属/空气电池电解液管理装置，包括电解液注排管道，电解液注排控制阀，电解液注排口，电解液存储装置；

所述电解液注排管道为密封管道，其一端设置电解液注排口；所述电解液注排管道上设置有N个通孔，N为自然数；所述电解液注排管道上的每个通孔与电解液注排口相连通;所述电解液存储装置与所述电解液注排口连通；所述电解液注排控制阀设置在电解液存储装置与所述电解液注排口的通路（连通管路上）之间。

所述电解液注排管道上设置有N条分支管道，每条分支管道均与电解液注排管道上的一个通孔相连通，于每条分支管道远离电解液注排管道的一端设置有一个通孔，N为自然数。

所述电解液存储装置配有一储液口和一通气口，所述储液口和通气口分别设置在电解液存储装置的上部的两侧，使电解液存储装置在正常加注和排出溶液时，溶液不会从通气口溢出；所述通气口设置在电解液存储装置上与所述储液口同一平面上远离储液口的位置，或者设置在电解液存储装置上与所述储液口同一平面相邻的平面上远离储液口的位置。所述电解液存储装置由耐碱液、抗冲击材料制成。

所述电解液存储装置与所述电解液注排口通过管道密闭连通，所述管道可相对于电解液存储装置旋转，调节电解液存储装置与电解液注排口的相对位置。

所述的金属/空气电池电解液管理装置的应用，其可用于为金属/空气电池加注或排出电解液。

所述金属/空气电池电解液管理装置为金属/空气电池加注或排出电解液的方法，包括以下步骤，

（1）金属/空气电池工作前，电解液贮存在所述电解液存储装置中，将所述电解液注排口与所述电解液存储装置密封连接，保证电解液存储装置的水平位置高于与电解液注排口的水平位置，打开其上的通气口及电解液注排控制阀；

（2）电解液通过电解液注排管道进入金属/空气电池堆单体电池的电解液腔，待电解液加注完毕后，关闭所述注排控制阀，关闭通气口，断开所述电解液注排口与电解液存储装置的密封连接管路，金属/空气电池堆开始对外放电；

（3）金属/空气电池工作结束后，将所述电解液注排口与所述电解液存储装置密封连接，并保证电解液存储装置的水平位置低于与电解液注排口的水平位置，打开所述注排控制阀，用所述电解液存储装置收集废液及产物；

（4）产物排出后，关闭注排控制阀，电解液排出完毕。

与现有技术相比，本发明所述金属/空气电池用电解液管理系统具有以下优点：