CN103259065B - 锂-空气二次电池组空气管理*** - Google Patents

锂-空气二次电池组空气管理*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种锂-空气二次电池组的空气管理***。解决现有技术中用于金属-空气电池组的空气管理***存在的占据空间大，耗能大及工作时产生噪音的技术问题。锂-空气二次电池组空气管理***，主要包括自然风供气***、强制供气***及锂-空气电池组电源***；所述自然风供气***通过对外部环境空气流速的监控，实现对所述强制供气***工作状态的控制，持续给锂-空气电池组提供空气。本发明的锂-空气二次电池组空气管理***占用电池组的空间较小，能够在相对低的功率损耗下发出高速度空气移动，工作时噪音小。该空气管理***还能够实现自动控制，还可以给锂-空气电池组提供充足的气流，也适用于其他金属-空气电池。

Description

锂-空气二次电池组空气管理***
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种用于锂-空气二次电池组的空气管理***。
背景技术
单元锂-空气电池是一种以金属锂为负极材料，空气中的氧气为正极材料的新型二次电池。正极材料氧气不需要储存在电池内部，直接来源于周围空气，因而是取之不尽用之不竭的，这样既降低了电池的成本又减轻了电池的重量。锂-空气二次电池组是将多个单元锂-空气电池排列在一个公共外壳中以提供足量的电能输出。
要使锂-空气二次电池组正常工作，需要空气管理***给电池的空气正极提供氧源。目前，用于金属-空气电池组的空气管理***一般用风扇或空气泵作为空气移动装置提供氧源。但是，该空气移动装置会占据电池组相当大的空间；其次，空气移动装置工作的能量由电池组提供，会消耗掉电池组大量的能量；再次，空气移动装置工作时会产生噪音。
发明内容
本发明为解决现有技术中用于金属-空气电池组的空气管理***存在的占据空间大，耗能大及工作时产生噪音的技术问题，而提供一种占据空间小，耗能低的，自动控制的，安静的锂-空气二次电池组空气管理***。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：
一种锂-空气二次电池组空气管理***，主要包括自然风供气***、强制供气***及电源***；
所述电源***主要包括：外接电路、锂-空气电池组、控制电路和充电开关；
所述自然风供气***主要包括：导向叶片、进气管、自由旋转轴承、手动闭合开关、磁控开关、传动杆和风力与电磁双控开关；
所述强制供气***主要包括：衔铁、进气胶囊、归位弹簧、线圈、胶塞、触点、触点弹簧和导电铜片；
该空气管理***的工作过程为：
当锂-空气二次电池组对外供电时，打开所述手动闭合开关，旋转所述充电开关连通所述外接电路；所述磁控开关自动闭合连通所述控制电路；
当外界风力较小时，所述风力与电磁双控开关自动闭合连通控制电路；所述胶塞与所述进气胶囊相互配合，使空气先被吸入所述进气胶囊中；再被压入所述电池组壳体，进而提供给锂-空气电池组；
当外界风力较大时，所述导向叶片监控风向，使所述进气管对准风向；此时所述的风力与电磁双控开关自动断开；空气直接从所述进气管进入电池组壳体，进而提供给锂-空气电池组。
在上述技术方案中，所述充电开关主要包括上盖、上电路板、下电路板、下盖、弹性导电定位片、铜片、中部转轴、充电插孔；
所述上盖、上电路板和下电路板上面分别设有2个充电插孔，所述上盖与上电路板绕着中部转轴旋转，下电路板固定不动，使6个充电插孔对准，连接外接电源给锂-空气电池组充电。
在上述技术方案中，所述风力与电磁双控开关主要包括弹簧、定位轴、管盖、触点、孔板；
当外界风力较小时，右侧弹簧收缩程度小，两触点接触，所述强制供气***自动启动，空气主要从所述进气胶囊进入电池组壳体；
当外界风力较大时，右侧弹簧收缩程度大，两触点不接触，空气直接从进气管进入电池组壳体。
在上述方案中，所述空气管理***还包括电阻和熔断丝。
在上述方案中，所述上盖、上电路板、下电路板和下盖的材质为酚醛树脂、聚乙炔、线性聚苯材料、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯或聚乙烯。
在上述方案中，所述的进气管和导向叶片的材质为聚乙炔、线性聚苯材料、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、酚醛树脂、聚氟乙烯、聚三氟氯乙烯或聚乙烯。
本发明锂-空气二次电池组空气管理***的有益效果是：
1、锂-空气二次电池组空气管理***主要包括自然风供气***、强制供气***及电源***。所述自然风供气***主要包括导向叶片、进气管、自由旋转轴承、手动闭合开关、磁控开关、传动杆和风力与电磁双控开关。其中，导向叶片的作用是监控外界风向，风力与电磁双控开关的作用是用于监控外界风力的大小；当外界风力较大时，风力与电磁双控开关自动断开，让进气管管口朝向风吹来的方向，空气就从进气管进入电池组壳体内，此时，是由自然风供气***给锂-空气电池组提供空气。当外界风力较小时，风力与电磁双控开关自动闭合，强制供气***自动启动，空气主要从进气胶囊进入电池组壳体内，此时是由强制供气***为锂-空气电池组提供空气。因此，本发明的锂-空气二次电池组空气管理***占用电池组的空间较小，工作时噪音小，并且能够在相对低的功率损耗下发出高速度空气移动。
2、本发明的锂-空气二次电池组空气管理***，除了手动闭合开关和充电开关外，其他的开关都是自动控制的。该空气管理***还能够为锂-空气电池组提供充足的空气。
3、本发明的锂-空气二次电池组空气管理***还包括电阻和熔断丝，用以防止锂-空气电池组短路。
4、本发明所述的充电开关不仅可以给锂-空气电池组充电，而且能够控制外接电路和控制电路的通断。当给锂-空气电池组充电时，充电开关控制外接电路和控制电路使之处于断开状态，空气管理***是用作隔离空气电极的先进隔离***。
5、在锂-空气二次电池组长时间不用的情况下，可以关闭手动闭合开关，防止锂-空气二次电池组自放电。
6、本发明的空气管理***不仅适用于锂-空气二次电池组，而且适用于任何一种金属-空气电池。如，锌-空气电池组、镁-空气电池组等。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的锂-空气二次电池组空气管理***结构示意图。
图2为自然风供气***结构示意图。
图3为强制供气***结构示意图。
图4为充电开关结构示意图。
图5为磁控开关结构示意图。
图6为风力与电磁双控开关主视图。
图7为风力与电磁双控开关俯视图。
图1中的附图标记表示为：
1-充电开关，2-自然风供气***，3-强制供气***，4-外接电路，
5-锂-空气电池组，6-单向出气口，7-电池组壳体，8-控制电路，9-电阻，
10-熔断丝。
图2中的附图标记表示为：
2-1-导向叶片，2-2-进气管，2-3-自由旋转轴承，2-4-手动闭合开关，2-5-磁控开关，2-6-传动杆，2-7-风力与电磁双控开关，7-电池组壳体。
图3中的附图标记表示为：
3-1-衔铁，3-2-进气胶囊，3-3-归位弹簧，3-4-线圈，3-5-胶塞，
3-6-触点，3-7-触点弹簧，3-8-导电铜片，7-电池组壳体。
图4中的附图标记表示为：
1-1-上盖，1-2-上电路板，1-3-下电路板，1-4-下盖，1-5-弹性导电定位片，
1-6-铜片，1-7-中部转轴，1-8-充电插孔。
图5中的附图标记表示为：
2-5-1-衔铁，2-5-2-触点弹簧，2-5-3-触点，2-5-4-归位弹簧，2-5-5-电磁铁，
2-5-6-传动杆。
图6中的附图标记表示为：
2-7-1-弹簧，2-7-2-定位轴，2-7-3-管盖，2-7-4-触点，2-7-5-孔板，
7-电池组壳体，2-2-进气管。
图7中的附图标记表示为：
2-7-3-管盖，2-7-5-孔板，2-7-1-弹簧，7-电池组壳体，2-2-进气管，
2-5-6-传动杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做以详细说明。
参见附图1：本发明的锂-空气二次电池组空气管理***，主要包括自然风供气***2、强制供气***3及电源***；
所述电源***主要包括外接电路4、锂-空气电池组5、控制电路8和充电开关1。
所述空气管理***还包括电阻9和熔断丝10，用以防止锂-空气电池组5短路。
所述电源***给自然风供气***2和强制供气***3供电。自然风供气***2监控到外部环境空气流速较小时，强制供气***3开始工作，持续给锂-空气电池组5提供空气。自然风供气***2监控到外部环境空气流速较大时，强制供气***3停止工作，由自然风供气***2持续给锂-空气电池组5提供空气。
参见附图2：自然风供气***2主要包括导向叶片2-1、进气管2-2、自由旋转轴承2-3、手动闭合开关2-4、磁控开关2-5、传动杆2-6和风力与电磁双控开关2-7。其中，导向叶片2-1的作用是用于监控风向，使进气管2-2上端的管口朝向风向，保证能够给锂-空气电池组提供充足的空气。磁控开关2-5和风力与电磁双控开关2-7均为自动开关。风力与电磁双控开关2-7的作用是监控外界风力的大小，监控到外界风力较小时，强制供气***3自动启动，提供给锂-空气电池组5空气。
参见附图3：强制供气***3主要包括衔铁3-1、进气胶囊3-2、归位弹簧3-3、线圈3-4、胶塞3-5、触点3-6、触点弹簧3-7和导电铜片3-8。当外界风力较小，自然风供气***2无法提供给电池组充足的空气时，强制空气***3开始工作。通过进气胶囊3-2和胶塞3-5的相互配合提供负压，将空气吸入进气胶囊3-2中，电磁铁通电再将空气压入电池组壳体7，进而提供给锂-空气电池组5。其中，胶塞的作用是防止空气反向流出。
参见附图4：充电开关1主要包括上盖1-1、上电路板1-2、下电路板1-3、下盖1-4、弹性导电定位片1-5、铜片1-6、中部转轴1-7、充电插孔1-8。
所述上盖1-1、上电路板1-2和下电路板1-3上面分别设有2个充电插孔1-8，所述上盖1-1与上电路板1-2绕着中部转轴1-7旋转，下电路板1-3固定不动，使6个充电插孔1-8对准，再将外接电源插头***对准后的充电插孔中给锂-空气电池组5充电，并实现间接切断控制电路的功能。
充电开关1还可以通过调整方向控制外接电路4和控制电路8的通∕断。当给锂-空气电池组充电时，充电开关控制外接电路4和控制电路8，使之处于断开状态，该空气管理***是用作隔离空气电极的先进隔离***。
参见附图5：磁控开关2-5主要包括衔铁2-5-1，触点弹簧2-5-2，触点2-5-3，归位弹簧2-5-4，电磁铁2-5-5和传动杆2-5-6。磁控开关2-5可以自动闭合连通控制电路8。
参见附图6和7：风力与电磁双控开关2-7主要包括弹簧2-7-1、定位轴2-7-2、管盖2-7-3、触点2-7-4、孔板2-7-5。
风力与电磁双控开关2-7是借助于右侧的弹簧2-7-1监控外界风力大小，左侧弹簧2-7-1主要起支撑作用。当外界风力较小时，右侧弹簧2-7-1收缩程度较小，两触点2-7-4接触，此时外界风力不足以给电池组提供充足的氧气，所述强制供气***3自动启动，空气主要从所述进气胶囊3-2进入电池组壳体7。当外界风力较大时，右侧弹簧2-7-1收缩程度较大，两触点2-7-4不接触，所述强制供气体统3停止工作，由进气管2-2供气，所述孔板2-7-5上的孔是与进气管2-2下端的口对着的，空气由此孔进入电池组壳体7，所述孔板2-7-5通过传动杆2-5-6控制，达到电池组停止工作时防止空气进入的目的。
本发明的锂-空气二次电池组空气管理***具体工作过程为：
当锂-空气二次电池组对外供电时，分别把外接电路4和控制电路8连接到锂-空气电池组5的A/B组接线柱上。打开手动闭合开关2-4，旋转充电开关1连通外接电路4，磁控开关2-5自动闭合连通控制电路8。当外界风力较小时，风力与电磁双控开关2-7自动闭合连通控制电路8；胶塞3-5与进气胶囊3-2相互配合提供负压，使空气先被吸入进气胶囊3-2中；再被压入电池组壳体7，进而提供给锂-空气电池组5。当外界风力较大时，导向叶片2-1监控风向，使进气管2-2对准风向；此时风力与电磁双控开关2-7自动断开，孔板2-7-5上的孔是与进气管2-2下端的口对着的，空气直接从进气管2-2进入电池组壳体7，进而提供给锂-空气电池组5。
给锂-空气电池组5充电时，关闭手动闭合开关2-4，旋转充电开关1，外接电路4及控制电路8处于断开状态。此时，自然风供气***2和强制供气***3停止工作。外界充电插头***充电开关1上，对锂-空气电池组5进行充电。
本实施例中的进气管2-2和导向叶片2-1的材质可以为聚乙炔、线性聚苯材料、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、酚醛树脂、聚氟乙烯、聚三氟氯乙烯或聚乙烯。这里不再赘述。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种锂-空气二次电池组空气管理***，其特征在于，主要包括自然风供气***(2)、强制供气***(3)、电源***及电池组壳体(7)；
所述电源***主要包括：外接电路(4)、锂-空气电池组(5)、控制电路(8)和充电开关(1)；
所述自然风供气***(2)主要包括：导向叶片(2-1)、进气管(2-2)、自由旋转轴承(2-3)、手动闭合开关(2-4)、磁控开关(2-5)、传动杆(2-6)和风力与电磁双控开关(2-7)；
所述强制供气***(3)主要包括：衔铁(3-1)、进气胶囊(3-2)、归位弹簧(3-3)、线圈(3-4)、胶塞(3-5)、触点(3-6)、触点弹簧(3-7)和导电铜片(3-8)；
该空气管理***的工作过程为：
当锂-空气二次电池组对外供电时，打开所述手动闭合开关(2-4)，旋转所述充电开关(1)连通所述外接电路(4)；所述磁控开关(2-5)自动闭合连通所述控制电路(8)；
当外界风力较小时，所述风力与电磁双控开关(2-7)自动闭合连通控制电路(8)；所述胶塞(3-5)与所述进气胶囊(3-2)相互配合，使空气先被吸入所述进气胶囊(3-2)中；再被压入所述电池组壳体(7)，进而提供给锂-空气电池组(5)；
当外界风力较大时，所述导向叶片(2-1)监控风向，使所述进气管(2-2)对准风向；此时所述的风力与电磁双控开关(2-7)自动断开；空气直接从所述进气管(2-2)进入电池组壳体(7)，进而提供给锂-空气电池组(5)。
2.根据权利要求1所述的锂-空气二次电池组空气管理***，其特征在于，所述充电开关(1)主要包括上盖(1-1)、上电路板(1-2)、下电路板(1-3)、下盖(1-4)、弹性导电定位片(1-5)、铜片(1-6)、中部转轴(1-7)、充电插孔(1-8)；
所述上盖(1-1)、上电路板(1-2)和下电路板(1-3)上面分别设有2个充电插孔(1-8)，所述上盖(1-1)与上电路板(1-2)绕着中部转轴(1-7)旋转，下电路板(1-3)固定不动，使6个充电插孔(1-8)对准，连接外接电源给锂-空气电池组(5)充电。
3.根据权利要求1所述的锂-空气二次电池组空气管理***，其特征在于，所述风力与电磁双控开关(2-7)主要包括弹簧(2-7-1)、定位轴(2-7-2)、管盖(2-7-3)、触点(2-7-4)、孔板(2-7-5)；
当外界风力较小时，右侧弹簧(2-7-1)收缩程度小，两触点(2-7-4)接触，所述强制供气***(3)自动启动，空气主要从所述进气胶囊(3-2)进入电池组壳体(7)；
当外界风力较大时，右侧弹簧(2-7-1)收缩程度大，两触点(2-7-4)不接触，空气直接从进气管(2-2)进入电池组壳体(7)。
4.根据权利要求1所述的锂-空气二次电池组空气管理***，其特征在于，所述空气管理***还包括电阻(9)和熔断丝(10)。
5.根据权利要求2所述的锂-空气二次电池组空气管理***，其特征在于，所述上盖(1-1)、上电路板(1-2)、下电路板(1-3)和下盖(1-4)的材质为酚醛树脂、聚乙炔、线性聚苯材料、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯或聚乙烯。
6.根据权利要求1所述的锂-空气二次电池组空气管理***，其特征在于，所述的进气管(2-2)和导向叶片(2-1)的材质为聚乙炔、线性聚苯材料、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、酚醛树脂、聚氟乙烯、聚三氟氯乙烯或聚乙烯。
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