一种复合铝空气电池制造技术

本实用新型专利技术提供一种复合铝空气电池，包括用以运行发电并产生氢气的铝空气电池堆、用以利用所述铝空气电池堆产生的氢气进行发电的氢燃料电池堆、用以进行功率转换的超级电容组、用以进行储能的锂电池堆，以及一控制系统，所述控制系统分别与所述铝空气电池堆、氢燃料电池堆、超级电容组和锂电池堆连接，所述控制系统包括用以进行电解液控制的电解液控制模块，用以收集所述铝空气电池堆产生的氢气并送入所述氢燃料电池堆的氢气提取模块，以及用以检测所述复合铝空气电池相关信息的电池管理模块。本实用新型专利技术提供的复合铝空气电池具有输出功率大、工作安全可靠、环保性能好的优点。

Composite aluminum air battery

The utility model provides a composite aluminum air battery, including the use of aluminum air battery to run power and hydrogen producing reactor, reactor, with super capacitors, power conversion for lithium batteries for energy storage reactor by utilizing the aluminum air battery heap hydrogen from the hydrogen fuel cell power generation well, a control system, the control system is respectively connected with the aluminum air battery stack, hydrogen fuel cell stack, super capacitors and lithium battery stack connection, the control system includes a control module for electrolyte electrolyte control, to collect the aluminum air battery produced hydrogen and into the reactor the hydrogen fuel cell stack hydrogen extraction module, and to detect the composite aluminum air battery information related to battery management module. The composite aluminum air battery provided by the utility model has the advantages of large output power, safe and reliable operation and good environmental protection performance.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电池
，特别涉及一种复合铝空气电池。
技术介绍
随着环保问题日益严峻，现阶段世界各国都在发展新能源电动汽车，而制约新能源电动汽车发展的是现阶段的电池性能还不能满足汽车的使用需求，具体表现为电动汽车的续航里程短，充电桩难以在道路和居民区普及，车载锂电池管理系统复杂成本高，纯电动车汽车锂电池事故频发等现在主流的电池系统有锂离子电池、氢燃料电池、铝空气电池等。锂电池的比能量仅为200-280wh/kg，高倍率放电条件下锂电池中的能量利用率低。锂电池安全性差也是制约电动汽车发展的瓶颈，容易过充过放，需要复杂的BMS系统对锂电池单体进行管理，锂电池在碰撞和刺穿时会在短时间内将能量全部释放出来，造成起火和爆炸事故。车用锂电池循环寿命短，一般动力电池的容量低于额定容量的80％时就当报废处理，不能再用在电动汽车上，实际上报废时仍有较大的利用价值，使锂电池的利用率低。报废后的回收利用不完善，处理不当时废旧锂离子电池中的物质进入环境中可造成重金属镍、钴污染，氟污染，有机物污染等环境污染。氢燃料电池是最环保的电池，功率密度能满足车用要求，但氢燃料电池使用的质子交换膜价格高昂，大功率氢燃料电池目前成本较高。且由于氢气的分子小，易泄漏，难以储存和运输，加氢站少不普及，目前难以作为汽车动力源推广。铝空气电池是一种安全环保的金属燃料电池，能量存储在金属铝片中，只要将电解液排出，反应就会停止，能量停止输出，相比锂电池安全性好，且比能量、能量密度高。但铝空气电池的比功率较低，不能直接用于驱动汽车爬坡和高速行驶等大功率需求场合，若需要大功率输出，需要大量的铝空气电池串并联，会导致铝空气电池的体积非常大，不符合汽车的轻量化要求。由于铝空气电池自腐蚀析氢，在汽车上存在安全隐患。铝空气电池在反应时产生氧化铝、氢氧化铝等需要进行过滤分离处理，否则会造成液道堵塞，影响铝空气燃料电池的正常工作。
技术实现思路
针对以上问题，本技术专利目的在于设计了一种复合铝空气电池，具有输出功率大、工作安全可靠、环保性能好的优点。本技术具体的技术方案如下：本技术提供一种复合铝空气电池，包括用以运行发电并产生氢气的铝空气电池堆、用以利用所述铝空气电池堆产生的氢气进行发电的氢燃料电池堆、用以进行功率转换的超级电容组、用以进行储能的锂电池堆，以及一控制系统；所述控制系统分别与所述铝空气电池堆、氢燃料电池堆、超级电容组和锂电池堆连接，所述控制系统包括用以进行电解液控制的电解液控制模块，用以收集所述铝空气电池堆产生的氢气并送入所述氢燃料电池堆的氢气提取模块，用以检测所述复合铝空气电池相关信息的电池管理模块，以及用以进行散热的冷却模块。具体的，本技术所述冷却模块包括温度传感器和散热风扇，用于对所述复合铝空气电池进行散热。具体的，本技术所述电解液控制模块包括液位传感器、加速度传感器、进液泵、排液泵、循环泵和流量计。具体的，本技术所述氢气提取模块包括气液分离室、液位传感器、溢流阀、氢气泵和洗气室。具体的，本技术所述电池管理模块包括电压检测模块、电流检测模块、开关模块和功率输出控制模块。本技术提供的复合铝空气电池能够控制铝空气电池堆与氢燃料电池堆的平稳发电，并控制铝空气电池堆与氢燃料电池堆能向各储能系统转移存储。利用铝空气电池、氢燃料电池、锂电池与超级电容优势互补，避开各自的缺点，形成一种新型的电池系统。使铝空气复合电池能够应用于需要大功率和长时间运行的应用场合。铝空气电池堆与氢燃料电池堆为能量源，通过控制系统控制对超级电容组和锂电池堆中每个锂电池单体分别充电，能彻底有效地解决锂电池在使用中过充过放问题。锂电池堆和超级电容组也可以使用充电桩、汽车上的制动回收电能等充电。附图说明以下参照附图对本技术实施例作进一步说明，其中：图1是本技术一种复合铝空气电池的结构图；图2是本技术一种复合铝空气电池的电解液控制模块的系统图；图3是本技术一种复合铝空气电池的氢气提取模块的系统图；图4是本技术一种复合铝空气电池的冷却模块的系统图；图5是本技术一种复合铝空气电池的电池管理模块电能转移模块图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步的详细说明。本技术提出了本技术提供一种复合铝空气电池，请参阅图1，包括用以运行发电并产生氢气的铝空气电池堆、用以利用所述铝空气电池堆产生的氢气进行发电的氢燃料电池堆、用以进行功率转换的超级电容组、用以进行储能的锂电池堆，以及一控制系统；所述控制系统分别与所述铝空气电池堆、氢燃料电池堆、超级电容组和锂电池堆连接，所述控制系统包括用以进行电解液控制的电解液控制模块，用以收集所述铝空气电池堆产生的氢气并送入所述氢燃料电池堆的氢气提取模块，用以检测所述复合铝空气电池相关信息的电池管理模块，以及用以进行散热的冷却模块。控制系统上集成CAN总线控制器，复合铝空气电池串联或并联时，每个电堆都为单独运行模式，可以通过外部CAN模块发送相应的指令控制电堆执行相关的操作，并率输出控制模块对外输送电能。具体的，所述电解液控制模块包括液位传感器、加速度传感器、进液泵、排液泵、循环泵和流量计。根据液位传感器与加速度传感器读数信息，利用控制泵和电池阀自动控制进液和排液，控制循环泵将各电池堆内产生的固体杂质排出。流量计用于检测进液排液与循环情况。电解液控制模块使用电控系统管理，使用加速度传感器，使电堆能在运动状态多变的汽车上使用。进排液均使用泵，铝空气电池堆可进行快速进液工作与退液停止工作。请参阅图2为电解液控制模块系统图，控制过程如下：进液过程：电解液控制模块接收到通信总线开始运行的指令后，控制进液泵将电解液由电解液箱经流量计注入过滤池中，电解液经过滤后由进液孔进入铝空气电池堆，铝空气电池堆开始运行发电。液位检测传感器检测液体到达指定位置后进液泵停止加液；监控过程：铝空气电池堆使用一段时间后，液位检测传感器检测到液面下降后按照上述注液过程自动添加电解液到指定位置。电池在运动、倾斜液面发生变化时，根据加速度传感器信号修正液面位置，防止错误地加注和排出电解液；排液过程：电解液控制模块接收到停止运行命令后，控制排液泵将电解液由过滤池经流量计电池阀排入过电解液箱中，电解液排出干净后液位传感器给出相应的信号，排液泵停止工作。电解液箱与电解液箱通过管子连通，浑浊的电解液存储在电解液箱中；循环过滤工作过程：控制系统以固定周期驱动循环泵将经过过滤的电解液压入电堆内，流动的液体将反应产生的颗粒物带到过滤池，电解液经系统滤池过滤掉大颗粒杂质再经流量计、循环泵返回至电堆中。控制系统定时控制排液泵将过滤池中的杂质经流量计、电池阀送至电解液箱，当循环泵工作时，若流量计每秒流过的液体小于指定值，则认为流道可能存在堵塞，系统会对电堆进行清洗操作并更换电解液。具体的，所述氢气提取模块回收利用氢气，产生额外的电能，包括气液分离室、液位传感器、溢流阀、氢气泵和洗气室。所述氢气提取模块根据铝空气电池堆、氢燃料电池堆的反应情况控制氢气泵将氢气抽出提纯，送入氢燃料电池堆反应产生电能。请参阅图3为氢气提取模块系统图，具体控制过程如下：氢气提取模块由气液分离室、非接触液位传感器、溢流阀、氢气泵与洗气室组成。铝空气电池堆在注入电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合铝空气电池，其特征在于，包括用以运行发电并产生氢气的铝空气电池堆、用以利用所述铝空气电池堆产生的氢气进行发电的氢燃料电池堆、用以进行功率转换的超级电容组、用以进行储能的锂电池堆，以及一控制系统，所述控制系统分别与所述铝空气电池堆、氢燃料电池堆、超级电容组和锂电池堆连接，所述控制系统包括用以进行电解液控制的电解液控制模块，用以收集所述铝空气电池堆产生的氢气并送入所述氢燃料电池堆的氢气提取模块，以及用以检测所述复合铝空气电池相关信息的电池管理模块。

【技术特征摘要】
1.一种复合铝空气电池，其特征在于，包括用以运行发电并产生氢气的铝空气电池堆、用以利用所述铝空气电池堆产生的氢气进行发电的氢燃料电池堆、用以进行功率转换的超级电容组、用以进行储能的锂电池堆，以及一控制系统，所述控制系统分别与所述铝空气电池堆、氢燃料电池堆、超级电容组和锂电池堆连接，所述控制系统包括用以进行电解液控制的电解液控制模块，用以收集所述铝空气电池堆产生的氢气并送入所述氢燃料电池堆的氢气提取模块，以及用以检测所述复合铝空气电池相关信息的电池管理模块。2.根据权利要求1所述的一种复合铝空气电池，其特征在于，所述控制系统还包括用以...

【专利技术属性】
技术研发人员：方致蓝，
申请(专利权)人：深圳市锐劲宝能源电子有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44