一种液路内置型铝空气燃料电池单体及电池堆制造技术

一种液路内置型铝空气燃料电池单体及电池堆，包括依次设置的第一平栅网、作为阴极的第一空气电极、基体框、第二空气电极以及第二平栅网；基体框上开设有用于插入作为阳极铝合金电极的侧口，基本框的外侧还设有第一电解液管口以及第二电解液管口；电池堆包括串联的多个液路内置型铝空气燃料电池单体，且相邻电池单体之间留有空隙；第一平栅网的边缘布置有顶柱；每个电池单体中第一电解液管口与相邻电池单体中第二电解液管口相连；每个电池单体中第一、二空气电极与相邻电池单体中的阳极铝合金电极相连。本发明专利技术的燃料电池管路简单，工程化程度高，保障简单，操作方便，加工一致性好，且可循环再使用。

【技术实现步骤摘要】
一种液路内置型铝空气燃料电池单体及电池堆
本专利技术属于燃料电池
，尤其涉及一种液路内置型铝空气燃料电池单体及电池堆。
技术介绍
铝空气电池以活泼金属铝为燃料源，以空气或氧气为氧化剂，以碱性溶液或中性盐溶液为电解液，通过电化学反应将储存在金属铝中的化学能转化成电能。虽然铝空气燃料电池有许多优点，但目前其单体结构均存在以下不足：一是传统单体液路输送均是通过附加许多电解液液路管来实现，每个单体均有一路进液液路管和一路出液液路管，其结构管路复杂，工程化程度低，保障较复杂，操作不便，液路管接口众多；二是传统单体正负极连接是通过将连接导线焊接在空气电极的导电集流体上来实现，该方法工程化程度低，人工焊接后粘接，制作单体工艺复杂，操作不便，且不美观；三是传统单体空气电极与单体基体框采用ABS塑封胶进行粘接的，该方法操作麻烦，加工一致性差，且当单体空气电极失效时，单体基体框无法重复使用。在中国专利局网站上，以“铝空”和“电池”为主题词，搜索相关专利，目前公开有关铝空电池结构的专利有：中国专利技术专利“液控敞口铝空电池装置”(公告号：CN200420054710.4)、中国专利技术专利“大功率铝-空气电池系统”(公告号：CN201220147822.9)、中国专利技术专利“铝空气电池”(公告号：CN2405317Y)、中国专利技术专利“铝空气电池”(公告号：CN2300194Y)、中国专利技术专利“一种分体式铝-空气组合电池”(公告号：CN94221307.6)以及中国专利技术专利“液控敞口铝空电池装置”(公告号：CN200410065937.3)等，上述专利均不涉及铝空电池单体的液路输送问题、单体正负极连接问题和单体密封问题。另外，在中国专利局网站上，以“液路内置型”和“燃料电池”为主题词，搜有相关专利，未找到相关专利技术案例；同样，以“液路内置型”和“燃料电池”为主题词，在国内外权威文献数据库中也没有找到相关案例的文献。鉴于目前现有专利技术在结构与功能上的局限性，在铝空电池进行实际应用时，往往显得管路复杂，工程化程度低，保障较复杂，操作不便，液路管接口众多，加工一致性差，且不能循环再使用。因此针对铝空气电池系统需要提供一种液路内置型铝空气燃料电池。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种液路内置型铝空气燃料电池单体及电池堆，其结构管路简单，工程化程度高，加工一致性好，拆卸方便，且可循环再使用。为了达到上述目的，本专利技术液路内置型铝空气燃料电池单体，包括依次设置的第一平栅网、作为阴极的第一空气电极、基体框、作为阴极的第二空气电极以及第二平栅网；所述的基体框上开设有用于插入作为阳极铝合金电极的侧口，基本框的外侧还设有用于使电解液流出基本框的第一电解液管口以及用于使电解液流入基本框的第二电解液管口。所述的第一空气电极的空气阴极采用第一极耳，第二空气电极的空气阴极采用第二极耳，铝合金电极上带有铝合金阳极极耳。所述的第一空气电极和第一空气电极结构相同，且第一空气电极包括依次叠加在一起的催化层、防水透气层、金属导电网以及防水透气层。基本框包括顶部设有侧口的基本框本体。所述的基本框本体的前侧设有用于放置第一空气电极和第一平栅网的第一台阶沿，后侧设有用于放置第二空气电极和第二平栅网的第二台阶沿，且基本框本体的顶部还开有用于使第一空气电极的空气阴极穿出的第一凹口和用于使第二空气电极的空气阴极穿出的第二凹口。所述的铝合金电极包括顶部设有极板提手的电池板本体，电池板本体上套有密封圈。所述的极板提手的顶部设有铝合金阳极极耳；极板提手的一端设有第一铝合金极板卡扣，另一端设有第二铝合金极板卡扣；基本框本体上设有用于使第一铝合金极板卡扣卡入的第一卡扣凸块，以及用于使第二铝合金极板卡扣卡入的第二卡扣凸块；极板提手的前侧设有第一定位槽组，后侧设有第二定位凹槽组；基本框本体的侧口上设有用于与第一定位槽组和第二定位槽组中定位槽相配合的若干定位凸块。所述的基本框的内壁上设有第一、二凹槽，第一凹槽与第一电解液管口相连通，第二凹槽与第二电解液管口相连通。一种利用所述的液路内置型铝空气燃料电池单体组成的电池堆，包括依次串联的多个液路内置型铝空气燃料电池单体，且相邻液路内置型铝空气燃料电池单体之间留有空隙；每个液路内置型铝空气燃料电池单体中第一平栅网与相邻液路内置型铝空气燃料电池单体中的第二平栅网距离最近；且第一平栅网的边缘均匀布置有若干顶柱；每个液路内置型铝空气燃料电池单体中的第一电解液管口与相邻液路内置型铝空气燃料电池单体中的第二电解液管口相连；每个液路内置型铝空气燃料电池单体中第一、二空气电极与相邻液路内置型铝空气燃料电池单体中的阳极铝合金电极相连。每个液路内置型铝空气燃料电池单体中的基本框的外壁上还设有用于将多个液路内置型铝空气燃料电池堆串联固定的若干固定件；第一个液路内置型铝空气燃料电池单体和最后一个液路内置型铝空气燃料电池单体中，第一电解液管口和第二电解液管口上均设有电解液管套头；第一个液路内置型铝空气燃料电池单体中第一平栅网的表面设有第1电堆压紧钢板；最后一个液路内置型铝空气燃料电池单体中平栅网的表面设有第2电堆压紧钢板。进一步，第一电解液管口设在基本框本体的左侧，第二电解液管口设在基本框本体的右侧。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术液路内置型铝空气燃料电池单体结构中基本框的外侧设有用于使电解液流出基本框的第一电解液管口以及用于使电解液流入基本框的第二电解液管口，这样就实现了电解液的进液管和出液管内置在电池单体中的目的，同时，在利用电池单体组成电池堆的时候，每个液路内置型铝空气燃料电池单体中的第一电解液管口与相邻液路内置型铝空气燃料电池单体中的第二电解液管口相连，这种连接的实质就是使电池单体的进液管与相邻电池单体的出液管交叉相邻，其不仅保证了电解液顺利进入每个电池单体中，而不必采用额外的外接型进液管或出液管；而且减小了电池正负极耳间距离，有利于单体间串联时的电气连接，另外，还可以起到定位、支撑和固定相邻两个电池单体的作用。2、本专利技术液路内置型铝空气燃料电池单体结构中还使用了两个平栅网，以分别能够压紧第一空气电极和第二空气电极，保证第一空气电极和第二空气电极与基体框紧密结合，使基体框中的电解液被封住；在组成电池堆时，又能利用单体之间格栅组件与格栅组件的反压力来使空气电极与基体框密封。电池堆中，第一平栅网的边缘均匀布置有若干顶柱，这种带顶柱栅网中的顶柱能够隔离两个电池单体，保证电池单体之间存在缝隙，使空气沿电池单体之间缝隙到达第一、二空气电极，从而让氧气参与电池单体的反应。而带顶柱栅网和平栅网中栅格的作用就是让空气能与第一、二空气电极接触。3、本专利技术基本框两侧第一、二空气电极既保证空气可以透过第一、二空气电极进入基体框，又保证基体框中的电解液不渗漏出第一、二空气电极，简言之即是“阻止液体渗出，保证空气进入”。进一步，第一空气电极和第二空气电极作为电池阴极，包括防水透气层、金属导电网和催化层组成，其按照催化层+防水透气层+金属导电网+防水透气层的顺序叠加而成，使空气能够透过第一空气电极和空气电极进入基体框，又保证基体框中的电解液被密封。附图说明图1为本专利技术液路内置型铝空气燃料电池单体结构图；图2为本专利技术液路内置型铝空气燃料电池单体前视方向和后视方向爆炸示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液路内置型铝空气燃料电池单体，其特征在于：包括依次设置的第一平栅网、作为阴极的第一空气电极(2)、基体框(3)、作为阴极的第二空气电极(6)以及第二平栅网(7)；所述的基体框(3)上开设有用于插入作为阳极铝合金电极(4)的侧口，基本框(3)的外侧还设有用于使电解液流出基本框(3)的第一电解液管口(18)以及用于使电解液流入基本框(3)的第二电解液管口(22)。

【技术特征摘要】
1.一种液路内置型铝空气燃料电池单体，其特征在于：包括依次设置的第一平栅网、作为阴极的第一空气电极(2)、基本框(3)、作为阴极的第二空气电极(6)以及第二平栅网(7)；所述的基本框(3)上开设有用于插入作为阳极铝合金电极(4)的侧口，基本框(3)的外侧还设有用于使电解液流出基本框(3)的第一电解液管口(18)以及用于使电解液流入基本框(3)的第二电解液管口(22)；基本框(3)包括顶部设有侧口的基本框本体(203)；所述的铝合金电极(4)包括顶部设有极板提手(56)的电池板本体，电池板本体上套有密封圈(5)；所述的极板提手(56)的顶部设有铝合金阳极极耳(55)；极板提手(56)的一端设有第一铝合金极板卡扣(37)，另一端设有第二铝合金极板卡扣(39)；基本框本体(203)上设有用于使第一铝合金极板卡扣(37)卡入的第一卡扣凸块(57)，以及用于使第二铝合金极板卡扣(39)卡入的第二卡扣凸块(28)；极板提手(56)的前侧设有第一定位槽组(40)，后侧设有第二定位凹槽组(38)；基本框本体(203)的侧口上设有用于与第一定位槽组(40)和第二定位槽组(38)中定位槽相配合的若干定位凸块。2.根据权利要求1所述的液路内置型铝空气燃料电池单体，其特征在于：所述的第一空气电极(2)的空气阴极采用第一极耳(9)，第二空气电极(6)的空气阴极采用第二极耳(10)，铝合金电极(4)上带有铝合金阳极极耳(55)。3.根据权利要求1所述的液路内置型铝空气燃料电池单体，其特征在于：所述的第一空气电极(2)和第二空气电极(6)结构相同，且第一空气电极(2)包括依次叠加在一起的催化层、防水透气层、金属导电网以及防水透气层。4.根据权利要求1所述的液路内置型铝空气燃料电池单体，其特征在于：所述的基本框本体(203)的前侧设有用于放置第一空气电极(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡艳平，李艾华，徐斌，王涛，赵军红，
申请(专利权)人：中国人民解放军第二炮兵工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61