[發明專利]一種金屬空氣電池

有效

• 申請號: 201310254486.7
• 申請日: 2013-06-24
• 公開（公告）號: CN103296337A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 張樹雄;張立;夏德興
• 申請（專利權）人: 臺州非常新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M12/00
• 分類號: H01M12/00;H01M8/02;H01M8/04;H01M8/06
• 代理公司: 臺州市方圓專利事務所 33107
• 代理人: 蔡正保;朱新穎

技術領域

本發明屬于電池技術領域，涉及一種金屬空氣電池。

背景技術

金屬空氣電池是以金屬作為陽極，其在放電過程中被氧化溶解，以空氣電極作為陰極，在放電過程中，空氣中的氧氣通過該電極從大氣中進入電池內被還原而釋放出電能的裝置。和其他電池相比，金屬空氣電池的獨特之處是其中之一的作為電極活性材料的氧氣不用儲存攜帶，隨用隨取，增大了電池系統能量密度。如將其應用到汽車上，該車輛將是唯一在續航里程上可以和燃油機相比的電動乘用車。

常用的金屬空氣電池中的金屬陽極，可以是鐵、鋅、鎂、鋁、以及鉀、鈉、鋰等金屬，其中由鋅、鎂、鋁做陽極構成的金屬空氣電池，可以是水系的堿性、酸性、中性電解液之一；采用鉀、鈉、鋰等活潑金屬作陽極構成的金屬空氣電池，由于該類金屬過于活潑，與水發生劇烈化學反應，不能直接采用水系電解液而構成金屬空氣電池，而使用有機或者其他類型的電解質。

但是，現有的金屬空氣電池在實際使用過程中仍存在一些不足：1、金屬空氣電池為不封閉的開口體系，在使用過程中，金屬空氣電池內的電解液和電極等極易受到污染或者損壞；2、金屬空氣電池不能長時間存放電解液，只能在每次使用前向電池內加入電解液以進行反應，而在加入電解液后該電池則必須一次性完全使用，使用不便，靈活度低；3、電解液的使用過程中沒有對反應產物進行過濾，隨著產物的增加，電池系統的效能下降較快，影響電池的綜合應用；4、由于金屬空氣電池體積所限，加入的電解液的量是一定的，隨著放電反應的進行，電解液濃度增加導致內阻增大，電導率下降，導致放電終止，使用壽命短。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的上述問題，提出了一種能方便地使用和中斷使用且電池使用壽命較長的金屬空氣電池。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：

一種金屬空氣電池，其特征在于，所述的金屬空氣電池包括自高到低依次設置的能存放電解液的電解液存儲箱、具有金屬電極和空氣電極的電池堆以及能過濾上述電池堆的反應產物的沉淀過濾器，所述的電解液存儲箱的出液口與電池堆的進液口之間通過管路相連通且該管路上設置有能控制其通斷的控制閥，所述的電池堆的出液口與沉淀過濾器的進液口之間以及電池堆的進液口與沉淀過濾器的出液口之間分別通過管路相連通，且電池堆與沉淀過濾器之間的管路上還設置有能為兩者內部的電解液的循環流動提供動力的循環泵。

本金屬空氣電池使用前，可先將電解液存放在位于最高處的電解液存儲箱內，此時，控制閥處于關閉狀態。需要使用金屬空氣電池時，可通過手動或者電動控制的方式開啟控制閥，則電解液存儲箱內的電解液在自身重力作用下會沿著管路進入到電池堆內，使得電池堆內的金屬電極、空氣電極與電解液共存并發生反應。之后，電解液自電池堆的出液口流動到沉淀過濾器中，將其反應后生成的反應產物在沉淀過濾器中過濾并沉淀，保持電池堆處反應的效能。而循環泵則在電池堆的供電下工作，將沉淀過濾器中尚未完全反應的電解液再次通過連通沉淀過濾器的出液口和電池堆的進液口的管路輸送回電池堆中進行反應。另外，電解液也可在電解液存儲箱中存放部分，其他的則存放在沉淀過濾器中，由電解液存儲箱中的電解液來觸發電池堆的工作，進而為循環泵供電，使其帶動沉淀過濾器中的電解液進入電池堆中進行反應。

在上述的一種金屬空氣電池中，所述的金屬空氣電池還包括連接于上述電池堆的進液口處的能對輸送向電池堆的電解液進行緩沖的電解液緩沖器。自電解液存儲箱和沉淀過濾器中向電池堆中輸送的電解液在其自身重力以及循環泵的驅動力作用下，流速較快，會對電池堆內的金屬電極和空氣電極造成沖擊，不利于電池的反應。

在上述的一種金屬空氣電池中，所述的電解液緩沖器包括密閉且內部具有空腔的主體以及分別開設于主體上的進液口和出液口，所述主體的出液口開設于其上側且與上述電池堆的進液口通過管路對應連通，上述電解液存儲箱的出液口以及沉淀過濾器的出液口分別通過管路與上述主體的進液口相連通。電解液通過主體的進液口進入到主體內的空腔內，在其自身重力作用下沉積在電解液緩沖器的底部，隨著電解液的增多，其液面也逐漸升高，直至自開設于電解液緩沖器上側的出液口流出，經過液面的緩慢上升后，電解液的沖擊力被削弱。

在上述的一種金屬空氣電池中，所述的主體的設置位置高于上述沉淀過濾器且低于上述電池堆。