[發明專利]改進的大容量鎂空氣電池

有效

• 申請號: 201110001792.0
• 申請日: 2011-01-06
• 公開（公告）號: CN102456939A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: 李忠芳;王素文
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: H01M12/06
• 分類號: H01M12/06;H01M2/40;H01M6/50
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 馬俊榮

技術領域

本發明涉及一種改進的大容量鎂空氣電池，屬于燃料電池技術領域。

背景技術

在環保意識日益增強，可持續發展越來越受重視的今天，電動汽車以其清潔、環保受到人們的重視。然而由于動力電池的發展滯后使得動力電池成為電動車發展的瓶頸，金屬空氣電池作為車用電池的研究受到重視[毛宗強等，電源技術，1996,20（6）：252-266]。另外，局部地區的災害，如，地震、風暴、霜凍、洪水等自然災害發生的情況下，電力一旦中斷，需要高功率的應急電源。所以，高功率的鎂空氣電池開發研究，不但能帶動電池行業的發展，而且能帶動電動汽車、電子產品等行業的發展，產生很好的經濟效益，而且對環保、搶險救災、通訊、軍、民用等，國家戰略需求具有重要意義[楊維謙等，電源技術，2005，29（3）：182-186]。

鎂合金空氣燃料電池（簡稱，鎂空氣電池）是一種直接把鎂合金和氧氣（來自空氣）中的化學能連續地轉換成電能的電化學發電裝置，具有比能量高、原材料來源豐富、成本低、使用安全方便、無污染等特點備受重視。作為一種高能化學電源，可用于電動車用動力電源、可移動電子設備電源、自主式潛航器電源和應急備用電源等方面。它不僅可替代鋅錳電池、鉛酸電池、鎘鎳電池等傳統電源，而且可以解決電動車研究開發過程中對動力電源要求。

通常的鎂空氣電池的結構為，陽極采用鎂合金，電解液采用NaCl溶液，陰極采用氣體擴散電極，氧氣還原反應部位為催化劑表面的氣-固-液三相體系，要求有暢通的氣體傳輸通道，電子傳輸通道和氫氧根離子的傳輸通道。整個氣體擴散電極要求防水、透氣。原來魚雷等一次性使用的電池需要考慮的問題相對簡單。非一次使用的電池，一般的鎂空氣電池要求放電完成后要更換電解液，并且要對電極進行清洗，以除去電極反應的產物氫氧化鎂絮狀沉淀，這給電池的操作者帶來了不便，也不利于產物氫氧化鎂回收利用還會造成環境污染。另外，電池在大功率長時間放電時會造成電池溫度升高，電池溫度升高會造成陽極腐蝕作用增強，析氫反應加劇，這不但會影響陽極鎂合金的利用率，陽極析出的氫氣會造成安全隱患。所以，以上鎂空氣電池存在的問題對于電動車用或大容量的鎂空氣電池是必須解決的關鍵技術問題。

發明內容

????本發明的目的在于提供一種改進的大容量鎂空氣電池，不僅解決了電解液中的沉淀問題，而且解決了電池使用過程中的溫度升高問題，經濟安全。

本發明所述的改進的大容量鎂空氣電池，包括陰極、陽極和電解液，其特征在于陰極為聚合酞菁過渡金屬離子配合物陰極，對應電解液設有外循環電解液循環管路，電解液循環管路上設有循環動力泵、冷卻換熱器和凈化器。

電解液循環管路上還連接有電解液儲存罐，電解液儲存罐進口和出口之間的連接管路上增設動力泵。

????凈化器可以為絮凝器，此時，可在絮凝器的下游連接沉降設備，沉降設備的底部設有排渣口，沉降設備的出口連通電解液儲存罐。

凈化器也可為吸附過濾器。

本發明中的冷卻換熱器、絮凝器、沉降設備、電解液儲存罐、吸附過濾器、循環動力泵均為現有工業上常用的設備或裝置，動力泵與循環動力泵可以不同，也可以是相同的泵，名稱不同是為了方便描述。

????本發明與現有技術相比具有以下有益效果：

（1）通過電解液外循環的設置，可用于陽極沉淀物的去除及鎂的再生，解決了陽極沉淀物吸附到電極表面，或在電解液中形成絮狀物，增加了電池對水的需求，影響電池性能的問題。另外，陽極極沉淀物的回收及鎂的再生，不但可解決環境污染問題，而且可以使鎂資源回收利用，從而解決資源的合理利用問題，經濟環保。

（2）通過電解液儲存罐及時補加電解液中的水分，解決電池系統的水管理問題。

（3）電解液冷卻換熱器，可調整電池的溫度，解決了電池長時間運行過程中由于電池溫度升高引起的陽極析氫加快，影響陽極的使用效率和大量析氫會造成的安全隱患，電池溫度升高陽極材料的腐蝕加重。安全環保，解決了電池長期運行過程中的熱管理問題。

（4）電池長時間不用時可以將電池中的電解液泵到電解液儲存槽，這樣可以防止電池自動放電或發生陽極腐蝕。可以使電池使用壽命增長。電池啟動時打開閥門即可把電解液加入到電池中，電池即可開始工作，操作方便。

（5）聚合酞菁過渡金屬配合物合成工藝簡單、原料易得、成本低廉，該類陰極催化劑催化活性高、選擇性好、壽命長。陰極采用聚合酞菁過渡金屬配合物可以使電池的性能得到提高，降低成本。

附圖說明

????圖1、本發明實施例1結構示意圖。