[发明专利]一种自动配制电解液的金属空气电池系统及其运行方法

说明书

本发明公开了一种自动配制电解液的金属空气电池系统，所述金属空气电池系统包括金属空气电池组、电解液存储装置和换热器。在电解液配制过程，电解液存储装置和换热器形成循环回路，加速固体氢氧化钾溶解和电解液循环散热。电解液配制完成后，金属空气电池组、电解液存储装置和换热器形成循环回路，电池对外输出电能。与现有技术相比，本发明简化了金属空气电池电解液配制过程，尤其适用于大功率金属空气电池系统，如车用铝空电池等。具体包括：将金属空气电池电解液配制系统整合在金属空气电池系统中，不需要独立的电解液配制装置；两个系统整合在一起后，省去电解质加注过程，缩短金属空气电池启动响应时间。

技术领域

本发明属于金属空气电池技术领域，具体的说涉及一种自动配制电解液的铝空气电池系统及其运行方法。

背景技术

铝空气电池是以金属铝和空气中的氧气为反应活性物质的化学电源，负极一般为高纯铝或铝合金板，正极为由防水层、扩散层、催化层和集流体等组成的空气电极，电解液为碱性溶液或中性溶液。铝的电化学当量达2.98Ah/g，仅次于锂，且正极活性物质氧气来自于空气，因此铝空气电池具有高比能量的特点。另外，金属铝资源丰富、使用安全、反应产物无毒并可回收，是理想的电极材料。

采用碱性电解质体系的铝/空气电池在高功率应用方面具有应用前景，如备用电池、水下装置驱动以及电动车电源等。碱性电解液一般采用氢氧化钠和氢氧化钾溶液，固体氢氧化钾和氢氧化钠在溶解过程中会产生大量热量，需要冷却后使用，因此铝空气电池系统工作时需要额外配备一套电解液配制系统。铝空气电池产热量大，需要强制散热，一般有两种散热方式：1.直接对电池组进行风冷；2.循环流动的电解液将热量携带出去，换热器将电解液冷却。铝空气电池组的外壳主要为高分子材料，导热性能差，且表面积小，直接风冷散热量很小，因此大功率铝空气电池采用电解液循环散热模式。本发明首次提出利用铝空气电池中的电解液循环散热系统配制电解液，省去额外的电解液配制系统，提高铝空气电池的使用便捷性。

发明内容

本发明针对铝空气电池在使用前需要配制电解液的问题，利用铝空气电池中自身的循环散热系统，提出一种可以自动配制电解液的铝空气电池系统，采用以下技术方案来实现：

一种自动配制电解液的金属空气电池系统，包括金属空气电池组、电解液存储装置和换热器；所述金属空气电池组、电解液存储装置和换热器串联连接构成第一循环回路；电解液存储装置的电解液循环出口与换热器的液体入口相连，换热器的液体出口与金属空气电池组的电解液入口相连，金属空气电池组的电解液出口与电解液存储装置的电解液循环入口相连；所述电解液存储装置与换热器单独串联连接构成第二循环回路；电解液存储装置的电解液循环出口与换热器的液体入口相连，换热器的液体出口与电解液存储装置的电解液循环入口相连；

所述电解液存储装置上设置有固体电解质添加口、注排液口、电解液循环出口和电解液循环入口；所述电解液循环出口处设置有固体电解质及产物过滤网；所述过滤网的孔径大小为1mm-5mm，过滤网的材质为不锈钢或镍网或尼龙网或聚酯网中的一种；

所述自动配制电解液的金属空气电池系统，所述第一阀门和第二阀门均为电磁阀，所述系统还包括一控制系统(单片机或PLC控制器)，用于控制所述第一阀门和第二阀门的连通或闭合。所述自动配制电解液的金属空气电池系统，其特征在于：于所述电解液存储装置中设置有温度传感器和/或电导率仪，用于检测所述电解液存储装置中电解液的温度和/或离子电导率。

所述自动配制电解液的金属空气电池系统，所述第一阀门和第二阀门均为电磁阀，所述系统还包括一控制系统(单片机或PLC控制器)，所述控制系统与所述电解液存储装置中的温度传感器和/或电导率传感器信号连接，其通过温度的变化和/或电导率的变化，控制第一阀门和第二阀门的连通或闭合，以及电解液循环泵的动作。

于所述电解液存储装置上设置有可开启或闭合的注排液口，用于方便加注电解液或排出反应产物。