[發明專利]一種兼有電化學制備的可再充金屬空氣液流電池

無效

• 申請號: 200810167775.2
• 申請日: 2008-10-07
• 公開（公告）號: CN101714680A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 文越華;潘軍青;程杰;孫艷之;曹高萍;萬平玉;楊裕生;王子鎬
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63971部隊
• 主分類號: H01M12/06
• 分類號: H01M12/06
• 代理公司: 中國人民解放軍防化研究院專利服務中心 11046
• 代理人: 劉永盛;林英

1.一種兼有電化學制備的可再充金屬空氣液流電池，其特征在于：

①包含正極(1)、正極電解液(2)、隔膜(3)、負極(4)、負極電解液(5)和含有氧氣的氣體(6)，正極電解液中含有還原性原料，負極電解液中溶解有可電沉積的金屬離子，正極(1)、負極(4)由隔膜(3)分隔；

②在充電時，正極電解液(2)用泵(7)推動不斷流經正極(1)電極表面，負極電解液(5)用泵(7)推動不斷流經負極(4)集流體表面，輸入的電能使流經負極(4)的負極電解液(5)中的金屬離子在負極集流體上電沉積為金屬以備放電時使用，同時，流經正極(1)電極的正極電解液(2)中的還原性原料氧化成產品；

③充電結束時，正極電解液(2)排空，以進行產物分離、提純；

④放電時，正極(1)通入含有氧氣的氣體(6)，氧氣不斷在正極(1)電極上被還原，同時負極電解液(5)用泵(7)推動不斷流經負極(4)電極表面，充電時沉積的金屬在負極(4)放電并溶解在負極電解液(5)中，從而輸出電能。

2.根據權利要求1所述的兼有電化學制備的可再充金屬空氣液流電池，其特征在于正極(1)的電極材料為碳材料、負載催化劑的碳材料、惰性金屬材料、金屬氧化物或含摻雜元素的金屬氧化物材料。

3.根據權利要求1所述的兼有電化學制備的可再充金屬空氣液流電池，其特征在于正極(1)在充電時能夠允許正極電解液中的還原性原料氧化，正極(1)在放電時能夠允許氧氣還原；正極(1)可以采用同一個電極，電極在充電時可以氧化還原性原料，放電時可以催化氧氣還原；也可以采用復合電極，復合電極的部分組件在充電時可以氧化還原性原料，復合電極的部分組件在放電時可以催化氧氣還原；還可以采用兩個不同的電極，其中一個電極在充電時可以氧化還原性原料，放電時用另一個電極催化氧氣還原。

4.根據權利要求1所述的兼有電化學制備的可再充金屬空氣液流電池，其特征在于在放電時通入正極的含有氧氣的氣體(6)為空氣或氧氣以任何比例混于其它氣體中。

5.根據權利要求1所述兼有電化學制備的可再充金屬空氣液流電池，其特征在于正極電解液(2)和負極電解液(5)的支持電解質為氫氧化物、季銨鹽、碳酸鹽、碳酸氫鹽、堿金屬鹵化物、堿土金屬鹵化物、硫酸、硫酸鹽、氟硅酸、六氟磷酸鹽、鹽酸、氫溴酸、氯酸、高氯酸、高氯酸鹽、甲基磺酸、甲基磺酸鹽、苯磺酸、苯磺酸鹽、甲基苯磺酸、甲基苯磺酸鹽中的一種或一種以上的混合物；正極電解液(2)和負極電解液(5)的溶劑是水、甲醇、乙胺、乙醇、乙腈、二甲基甲酰胺、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、二甲氧基乙烷或二甲基亞砜或以上溶劑組成的混合溶液；正極電解液(2)中的還原性原料為有機還原性材料或無機還原性材料。

6.根據權利要求1所述兼有電化學制備的可再充金屬空氣液流電池，其特征在于所用的隔膜(3)材料為選擇性滲透膜、普通多孔隔膜、陽離子交換膜或陰離子交換膜。

7.根據權利要求1所述兼有電化學制備的可再充金屬空氣液流電池，其特征在于負極(4)金屬電對的標準氧化還原電位相對于標準氫電極應低于0.4伏；負極電解液(5)中可電沉積的金屬離子可以是堿金屬、堿土金屬、鈷、鋅、鉛、鎢、鎘、鋁、錫或鉬，也可以是以上離子中可共沉積的兩種及兩種以上金屬離子；負極(4)的集流體可以是惰性導電材料，也可以是負極電解液(5)中可電沉積的金屬離子或混合金屬離子所對應的金屬及其合金。