[發(fā)明專利]一次鋁空氣電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310043263.6
• 申請(qǐng)日: 2013-02-04
• 公開（公告）號(hào): CN103872349B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林孟昌;吳俊星;薛康琳;鐘佳君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): H01M6/38
• 分類號(hào): H01M6/38
• 代理公司: 北京律誠(chéng)同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11006
• 代理人: 祁建國(guó),梁揮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)于一種一次性干電池，且特別是有關(guān)于一種一次鋁空氣電池(Primary?Aluminum?air?battery)。

背景技術(shù)

鋁空氣電池是以金屬鋁作為燃料和空氣作用發(fā)電的電池，其陽(yáng)極是鋁金屬，陰極是多孔的碳粉和碳纖維的復(fù)合材料。鋁和碳材都很輕，陰極的反應(yīng)物直接由空氣取得，因此能量密度很高，理論放電值計(jì)算可達(dá)8,000Wh/kg以上。

鋁電極于堿性溶液中的化學(xué)反應(yīng)方程式如下式(1)的放電反應(yīng)與下式(2)的產(chǎn)氫反應(yīng)所示。

Al+4OH^-→Al(OH)₄^－+3e^-；E=2.35V?vs.SHE?????????(1)

2Al+6H₂O→2Al(OH)₃+3H₂???????????????????????(2)

由目前文獻(xiàn)上的數(shù)據(jù)，鋁空氣電池實(shí)際能量密度已超出300Wh/kg，比商用鉛酸電池或鎳氫電池均大上數(shù)倍。此外，鋁金屬材料僅為鎳金屬材料的1/7價(jià)格，未來(lái)在量產(chǎn)上的材料成本較為低廉。鋁金屬的耗用與回收再生并不是商業(yè)化的障礙，電池發(fā)電后的剩余產(chǎn)物主成分為氫氧化鋁或氧化鋁，可以通過回收再利用，由于氫氧化鋁或氧化鋁為自然界存在的礦物，因此就算直接拋棄對(duì)環(huán)境生態(tài)也沒有影響，是高環(huán)境親合性的電池。

由于鋁空氣電池具有上述優(yōu)勢(shì)，目前已用于作為一次性電池使用。傳統(tǒng)一次性干電池不論是在緊急照明與可攜式電子產(chǎn)品緊急供電皆具有高應(yīng)用價(jià)值，且也已經(jīng)建立龐大的市場(chǎng)規(guī)模。但是，在某些特定存放環(huán)境(40°C~70°C)與長(zhǎng)期儲(chǔ)存(數(shù)年)，由于會(huì)發(fā)生電池漏液與自放電現(xiàn)象，導(dǎo)致傳統(tǒng)一次性干電池?zé)o法保證可以順利工作，因此，仍有部分使用情境是傳統(tǒng)一次干電池?zé)o法涵蓋。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種一次鋁空氣電池，可長(zhǎng)期存放并在使用時(shí)需通過啟動(dòng)機(jī)構(gòu)即開始放電。

本發(fā)明提出一種一次鋁空氣電池，至少包括容器、電池組、吸水材料、電解質(zhì)以及主動(dòng)式啟動(dòng)裝置。上述電池組放置于容器，且電池組是由鋁陽(yáng)極與空氣電極陰極構(gòu)成。吸水材料則填充于容器內(nèi)的電池組周圍。電解質(zhì)放置于容器內(nèi)且與電池組互不接觸。至于主動(dòng)式啟動(dòng)裝置具有使電解質(zhì)主動(dòng)與電池組接觸的機(jī)構(gòu)。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述鋁陽(yáng)極為純度85wt.%至99.999wt.%的純鋁或鋁合金。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述鋁陽(yáng)極為鋁合金，且包括鎂、鐵、銅、鈣、鉍、銦、鋅、鎵、錫、鎘、鍺、銻、硒、鉈與汞中至少一種金屬。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述鋁陽(yáng)極的厚度介于1mm~0.1mm。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述鋁陽(yáng)極為塊材、膜材或多孔網(wǎng)材。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述空氣電極陰極包括觸媒，其中觸媒包括金屬氧化物，如MnO₂或CoO。觸媒也可為Pt/C。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述吸水材料包括由纖維素或纖維構(gòu)成的材料。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述電解質(zhì)包括堿性、中性或酸性的水溶液。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述一次鋁空氣電池還可包括包覆上述電解質(zhì)的膜材，以使電解質(zhì)與電池組互不接觸。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述主動(dòng)式啟動(dòng)裝置的所述機(jī)構(gòu)包括破壞裝置，以主動(dòng)破壞包覆上述電解質(zhì)的膜材，使電解質(zhì)與電池組接觸。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述一次鋁空氣電池還可包括設(shè)置在包覆電解質(zhì)的膜材與電池組之間的隔板，且隔板具有至少一通孔。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述主動(dòng)式啟動(dòng)裝置的所述機(jī)構(gòu)包括隔板、插梢與拔除裝置。隔板設(shè)置于電解質(zhì)與電池組之間，且隔板具有通孔。插梢則堵住所述通孔，拔除裝置與插梢相連，以將插梢自通孔拔除，使電解質(zhì)經(jīng)所述通孔與電池組接觸。

基于上述，本發(fā)明的一次鋁空氣電池通過分隔的電解質(zhì)與電池組，使其可長(zhǎng)期存放數(shù)年，使用時(shí)僅需通過機(jī)構(gòu)使電解液與電池組接觸即開始放電。

附圖說(shuō)明

圖1A是依照本發(fā)明的第一實(shí)施例的一種一次鋁空氣電池的立體分解圖。

圖1B是圖1A的B區(qū)域的上視圖。

圖1C是圖1A的各構(gòu)件組合圖。

圖1D是第一實(shí)施例的一次鋁空氣電池的使用示意圖。

圖2A是依照本發(fā)明的第二實(shí)施例的一種一次鋁空氣電池的立體透視圖。

圖2B是第二實(shí)施例的一次鋁空氣電池的使用示意圖。

圖3A是實(shí)驗(yàn)的一次鋁空氣電池的示意圖。