[發(fā)明專利]金屬-空氣電池和能源系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310143638.6
• 申請(qǐng)日: 2013-04-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103378385A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吉田章人;水畑宏隆;吉江智壽;加賀正樹(shù);竹中忍;新井友春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 夏普株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M12/06
• 分類號(hào): H01M12/06
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 戚傳江;穆德駿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬-空氣電池和能源系統(tǒng)。

背景技術(shù)

作為具有高能量密度的下一代電池，包括作為陽(yáng)極的金屬電極和作為陰極的空氣電極的金屬-空氣電池已經(jīng)引起關(guān)注。

作為典型的金屬-空氣電池，會(huì)提到鋅-空氣電池。圖10是用于示例鋅-空氣電池的放電反應(yīng)的示意截面圖。如圖10所示，鋅-空氣電池具有在堿性電解液103中提供的鋅電極101和在與電解液103接觸的陰離子交換膜106上提供的空氣電極105的結(jié)構(gòu)，以及作為放電反應(yīng)進(jìn)程，從鋅電極101和空氣電極105輸出電力。作為空氣電極105，通常使用在碳載體上固載的陰極催化劑。

在鋅-空氣電池的放電反應(yīng)中，來(lái)自鋅電極101的金屬鋅與堿性電解液103中的氫氧離子反應(yīng)以成為氫氧化鋅，其將電子發(fā)射到鋅電極101中。氫氧化鋅分解以產(chǎn)生作為電解液中的沉淀物的氧化鋅。在空氣電極105中，電子、水和氧氣反應(yīng)以產(chǎn)生氫氧離子，其通過(guò)陰離子交換膜106導(dǎo)電以移入堿性電解液103。作為這樣的放電反應(yīng)進(jìn)程，消耗來(lái)自鋅電極101的金屬鋅，以及在堿性電解液103中累積氧化鋅。為通過(guò)鋅-空氣電池維持電力輸出，因此，有必要向鋅電極101供給金屬鋅以及去除堿性電解液103中的氧化鋅沉淀物。

對(duì)此，已經(jīng)提出了用于向金屬-空氣電池供給金屬的方法（例如，見(jiàn)日本未審專利公開(kāi)號(hào)No.HEI7(1995)-45270和日本未審專利公開(kāi)號(hào)（PCT申請(qǐng)的譯本）No.2005-509262）。

當(dāng)從常規(guī)金屬-空氣電池中的電解液去除金屬化合物，諸如氧化鋅時(shí)，然而，電解液和金屬化合物需要從電解槽排出，因此，來(lái)自金屬-空氣電池的供電在去除金屬化合物期間需要暫停。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述情況，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明來(lái)提供允許在不暫停供電的情況下，去除金屬化合物的金屬-空氣電池。

本發(fā)明提供一種金屬-空氣電池，包括：第一和第二電解槽，用于貯存電解液；在該第一電解槽中提供的、用作陽(yáng)極的金屬電極；以及用作陰極的空氣電極，其中，該金屬電極由金屬形成，隨著電池反應(yīng)的進(jìn)行，在電解液中，該金屬變?yōu)榻饘匐x子或構(gòu)成金屬化合物，第一和第二電解槽彼此相通，用于允許將第一電解槽中的電解液移入第二電解槽中，以及該電解液中的金屬離子或金屬化合物在第二電解槽中沉淀為金屬化合物沉淀物。

根據(jù)本發(fā)明，該電池包括用于貯存電解液的第一電解槽，在該第一電解槽中提供的、用作陽(yáng)極的金屬電極以及用作陰極的空氣電極，因此，該電池能從金屬電極和空氣電極輸出電力。

根據(jù)本發(fā)明，在第一電解槽中提供的金屬電極由金屬形成，隨著電池反應(yīng)的進(jìn)行，在電解液中，該金屬變?yōu)榻饘匐x子或構(gòu)成金屬化合物，以及第一和第二電解槽彼此相通，用于允許將第一電解槽中的電解液移入第二電解槽中，因此，在第一電解槽的電解液中生成的金屬離子或金屬化合物能移入第二電解槽。

根據(jù)本發(fā)明，該電解液中的金屬離子或金屬化合物沉淀為第二電解槽中的金屬化合物沉淀物，因此，能在第二電解槽中累積金屬化合物沉淀物。由于從第二電解槽去除在第二電解槽中累積的金屬化合物沉淀物，在去除金屬化合物沉淀物期間，不必排出第一電解槽中的電解液，因此，使用第一電解槽中的電解液，可以保持電池反應(yīng)的進(jìn)行并持續(xù)供電。此外由于可以防止金屬化合物沉淀物累積在第一電解槽中，因此，便于向第一電解槽供給形成金屬電極的金屬。

附圖說(shuō)明

圖1是示例本發(fā)明的實(shí)施例的金屬-空氣電池的結(jié)構(gòu)的示意截面圖；

圖2是示例本發(fā)明的實(shí)施例的金屬-空氣電池的結(jié)構(gòu)的示意截面圖；

圖3是示例本發(fā)明的實(shí)施例的金屬-空氣電池的結(jié)構(gòu)的示意截面圖；

圖4是示例包括在本發(fā)明的實(shí)施例的金屬-空氣電池中的第二電解槽和脫液?jiǎn)卧慕孛鎴D；

圖5是示例包括在本發(fā)明的實(shí)施例的金屬-空氣電池中的第二電解槽和脫液?jiǎn)卧慕孛鎴D；

圖6是示例本發(fā)明的實(shí)施例的金屬-空氣電池的結(jié)構(gòu)的示意截面圖；

圖7A至7D是本發(fā)明的實(shí)施例的金屬-空氣電池的脫液機(jī)構(gòu)的說(shuō)明圖；

圖8是示例本發(fā)明的實(shí)施例的金屬-空氣電池的結(jié)構(gòu)的示意截面圖；

圖9A至9D是本發(fā)明的實(shí)施例的金屬-空氣電池的脫液機(jī)構(gòu)的說(shuō)明圖；以及

圖10是用于示例常規(guī)鋅-空氣電池的放電反應(yīng)的截面圖。

具體實(shí)施方式