[发明专利]一种可用于风光发电储能的长寿命可充式锌-空气电池堆

说明书

本发明公开了一种可用于风光发电储能的长寿命可充式锌‑空气电池堆，该电池堆包括包括若干个可充式锌‑空气单体电池、螺线管式导线支撑结构及导线、永磁体、电池堆外壳和冷却流道。本发明的可充式锌‑空气单体电池中的不锈钢支架将网格镍和空气电极并联连接，加快了充电时氧气从电解液中析出的速率，提高了充电效率；利用风光发电脉冲电流产生的直线磁场和永磁体的恒定直线磁场作用，遏制了锌枝晶生长，改善了锌电极表面的形貌，延长了电池堆的循环使用寿命；瓦楞状电池堆外壳、电池堆外壳通风孔以及蛇形波纹状冷却流道，保证了电池的有效散热。该发明应用前景广泛，符合分布式能源系统的构建理念。

技术领域

本发明属于电池堆储能领域，具体涉及到一种可用于新能源发电储能 的锌-空气电池堆。

背景技术

电能作为一种特殊的二次能源，主导着社会的发展和科技的进步。目 前，全球范围内主要依赖煤、石油和天然气等非可再生能源发电。然而，随着 全球化石能源储量日趋减少，能源供需矛盾愈发尖锐。因此，风能和太阳能等 新能源发电被视作传统方式的补充甚至替代，具有广阔的应用前景。

为对风能和太阳能等新能源转化得到的电能进行有效存储，实现分布 式能源系统的构建，通常使用铅酸、镍镉或锂电池等媒介作为储能装置。然而， 尽管相关技术较为成熟，但上述储能装置的成本、价格以及污染等问题制约了 其进一步发展。

可充式锌-空气电池堆结构简单、原料造价低廉(23元/kg)、比能量 高(1.35×10³Wh/kg)、工作稳定可靠同时维护方便，用于风光发电储能领域将 有极为光明的前景。然而，该电池的发展尚存如下不足之处：

(1)大电流充电过程中，由于氧气不能及时地排出电解液而造成充电 效率降低；

(2)充电时，锌电极表面的锌枝晶状生长问题始终未能有效解决，这 极易造成电池短路，进而产生热失控并影响电池的使用寿命。

上述问题极大地限制了可充式锌-空气电池的进一步发展。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种可用于风光发 电储能的长寿命可充式锌-空气电池堆，从而有效提高电池堆的充电效率，并改 善锌枝晶生长问题。

为实现本发明的目的，提供下述技术方案。

一种可用于风光发电储能的长寿命可充式锌-空气电池堆，其特征在 于：该可用于风光发电储能的长寿命可充式锌-空气电池堆，包括若干个可充式 锌-空气单体电池、螺线管式导线支撑结构及导线、永磁体、电池堆外壳和冷却 流道；

其中，所述可充式锌-空气单体电池，包括锌电极、空气电极、网格镍、 不锈钢支架和电解液，不锈钢支架将网格镍和空气电极并联连接，若干个单体 电池之间采用串联、并联或串并联连接方式；

所述螺线管式导线支撑结构及导线，全都均匀密绕在电池外表面以创 造直线磁场；

所述永磁体，紧贴于串联连接的一组电池的两电极外侧以创造恒定直 线磁场；

所述电池堆外壳，为六面体结构，将电池堆包覆其中；

所述冷却流道，为不锈钢材质的蛇形波纹状圆管。

进一步地，网格镍的孔隙面积为1-3mm²；电解液为溶解了0.5mol/L 氧化锌的6mol/L氢氧化钾溶液。

进一步地，螺线管式导线支撑结构的材料为低密度高压聚乙烯。

进一步地，永磁体的N极和S极分置于串联连接的一组电池的两电极 外侧，且N极和S极不分顺序只要保持两电极外侧磁性相异即可。

进一步地，电池堆外壳的材料为低密度高压聚乙烯，六个面均为瓦楞 形状以更好地散热，四个侧面均有通风孔以便散热和氧气的输运。