[发明专利]一种锌空气电池系统及其控制方法

摘要

本发明涉及一种锌空气电池系统，包括锌空气电池组、电解液存储装置、氧气循环及补充装置；所述氧气循环及补充装置包括气体分离装置、氧气存储装置和氧气补充装置；所述氧气存储装置气体出口以及氧气补充装置气体出口与各自的气体减压装置连接后与所述锌空气电池组气体入口相连通；所述锌空气电池组气体出口依次与气体分离装置和所述氧气存储装置串联连通，构成气体循环流通的闭合回路。与现有技术相比，本发明在较低的使用成本下使用氧气作为锌空气电池的正极，相比于直接使用空气的锌空气电池系统，使用氧气使得系统性能大大提升，提高锌空气电池系统的能量效率。

主权项

1.一种锌空气电池系统，其特征在于：所述锌空气电池系统包括锌空气电池组、电解液存储装置(或存储容器)、氧气循环及补充装置；所述氧气循环及补充装置包括气体分离装置、氧气存储装置(或容器)和氧气补充装置(或容器)；

所述锌空气电池组电解液注液口和排液口分别与电解液存储装置相连通，构成电解液循环闭合回路；

所述锌空气电池组包括2节以上由锌电极、空气电极和充电电极组成的单电池；所述氧气存储装置气体出口以及氧气补充装置气体出口与各自的气体减压装置连接后与所述锌空气电池组气体入口相连通；所述锌空气电池组气体出口经气体分离装置与所述氧气存储装置串联连通，构成气体循环流通的闭合回路。

2.如权利要求1所述锌空气电池系统，其特征在于：所述氧气循环及补充装置还包括气体压缩装置和气体减压装置；所述气体压缩装置串联设置于所述气体分离装置和气体存储装置之间；所述气体减压装置串联设置于氧气存储装置与锌空气电池组气体入口之间，以及氧气补充装置与锌空气电池组气体入口之间。

3.如权利要求1所述锌空气电池系统，其特征在于：所述电解液存储装置设置有第一气体出口，所处第一气体出口与所述气体分离装置气体进口管路相连。

4.如权利要求3所述锌空气电池系统，其特征在于：所述气体分离装置为气液分离器，所述气液分离器气体出口与氧气存储装置入口相连，所述气液分离器液体出口与电解液存储装置相连通。

5.如权利要求1所述锌空气电池系统，其特征在于：所述氧气补充装置为所述锌空气电池提供氧气。

6.如权利要求1所述锌空气电池系统，其特征在于：所述空气电极与充电电极可为一体的同一个电极，电极基底上负载同时具有氧还原和氧析出功能的双功能电催化剂；所述空气电极与充电电极可分别独立设置、为二个电极，二个电极基底上分别负载有氧还原电催化剂和氧析出电催化剂。

7.如权利要求1所述锌空气电池系统，其特征在于：所述系统还包括控制单元，所述控制单元包括电解液循环控制部件、氧气循环及补充控制部件、气体压缩控制部件和电池组控制部件。

8.如权利要求7所述锌空气电池系统，其特征在于：

所述电解液循环控制部件包括电解液循环阀、电解液注排液阀和第一控制器，所述电解液循环阀设置于电解液循环闭合回路中，所述电解液注排液阀设置于电解液存储单元上；所述第一控制器控制电解液循环阀和电解液注排液阀的动作；

所述氧气循环及补充控制部件包括氧气循环阀、氧气补充阀、气体流量计和第二控制器，所述氧气循环阀设置于气体存储装置与锌空气电池组空气电池气体进口之间，所述氧气补充阀设置于气体补充装置与锌空气电池组空气电极气体进口之间，所述气体流量计设置于所述锌空气电池组空气电极气体进口处，所述第二控制器控制氧气循环阀和氧气补充阀的动作；

所述气体压缩控制部件包括气体压缩机和第三控制器，所述第三控制器控制气体压缩机的启停动作；

所述电池组控制部件包括电池组开关、电流电压变化装置、交流/直流变换装置。

9.一种权利要求1‑8任一所述锌空气电池系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

当锌空气电池组对外放电时，第一控制器控制电解液循环阀开启，同时第二控制器控制氧气循环阀开启；

当氧气存储装置压力低于设定值P_s时，所述第二控制器控制氧气补充阀开启；

当锌空气电池组的输出电压低于设定值V_s1时或系统放电容量达到设定值C_s1或手动停止时，所述第一控制器控制电解液循环阀关闭，第二控制器控制氧气补充阀及氧气循环阀关闭；

当锌空气电池系统充电时，第一控制器控制电解液循环阀开启，第三控制器控制氧气压缩装置开启；

当锌空气电池组电压达到设定值V_s2时或系统充电容量达到设定值C_s2或手动停止时，所述第一控制器控制电解液循环阀关闭，第三控制器控制氧气压缩装置关闭。