[發明專利]鋁合金空氣電池陰極結構

在審

• 申請號: 201410690604.3
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN104362352A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 曹梅君
• 申請（專利權）人: 曹梅君
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及金屬空氣電池的技術領域，特別是一種鋁合金空氣電池陰極結構。

背景技術

在已知的金屬空氣化學電池中，鋁空氣電池原理與本發明最為相近。鋁空氣電池利用鋁作為電池的陽極，催化氧氣做陰極，強堿性溶液作為電解質溶液，當鋁與氧氣分別在兩極發生化學反應時，電池放電。以電解質為氫氧化鈉(鉀和鈉的化學性質十分相近電解質溶液也可用氫氧化鉀溶液替換氫氧化鈉鉀溶液)溶液為例此時電池中發生的化學反應有：

陽極：4Al-12e＝4Al3⁺

陰極：3O₂+6H₂O+12e＝12OH^-

總反應式：4Al+3O₂+6H₂O+4NaOH＝4NaAl(OH)4+E(電)↑+H(熱)↑

4NaAl(OH)4＝4NaOH+4Al(OH)3

同時陽極表面會發生自腐反應：

2Al+6H₂O+2NaOH＝2NaAl(OH)4+3H₂↑

鋁空氣電池最大的優點為可以為各種用電設備提供超長時間的續航，在為汽車續航供電方面，目前最好紀錄是換一次鋁空氣電池續航里程達到了1600公里。有記載2014年鋁空氣電池的實際比能量達到了350wh/kg，是鉛酸電池的8倍，鎳氫電池的5.8倍、鋰電池的2.3倍。但是，鋁空氣電池的理論比能量值是8100wh/kg，這意味著目前鋁空氣電池有著大量的能量被浪費掉了，電池的比能量有待大幅提高。通過分析可知自腐反應是鋁空氣電池能量無功消耗的最大因素，同時電池停止工作后發生的自放電效應也是電池能量無功消耗另一因素。目前制約鋁空氣電池大規模應用另一原因是放電速率過于緩慢，電壓滯后，由于目前的鋁空氣電池大多采用99.99％的純鋁板做陽極浸沒于電解質溶液中，這樣與電解質溶液接觸面大小值一定，且這個值不大，所以參與化學反應的鋁原子數量一定且數值較小造成電池放電速度緩慢，而且放電速度為不可控。當陽極腐蝕后，陽極與陰極之間的間距逐漸加大，從而影響放電效率。當鋁空氣電池工作時，鋁與氧氣發生化學反應生成電能的同時也生成了大量的熱量，大量熱量在電池內聚集如果不及時排除，輕則會造成電池工作不穩定，重則造成電池損壞，甚至會發生爆炸，產生安全問題。目前的鋁空氣電池并沒有一套簡單有效的排熱系統及方法。因此，只有將鋁空氣電池的上述瓶頸問題進行有效解決，鋁空氣電池才會得到廣泛應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種鋁合金空氣電池陰極結構，使電池的放電速度平穩，空氣可自動輸入、排出，優選的方案中，電解質溶液可自動輸入、排出，優選的方案中，且便于散熱，降低因熱量而產生的安全風險。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種鋁合金空氣電池陰極結構，包括殼體，殼體內設有陽極和陰極，陽極上設有陽極引出電極，陰極上設有陰極引出電極，殼體內還設有電解質溶液，所述的陰極為多孔隙銀基催化陰極板，陰極位于陽極的下方，陰極上部設有集氣罩，排氣管上端開口位于靠近集氣罩內頂部的位置；

排氣管與排氣泵連通，多孔隙銀基催化陰極板底部與進氣管連接，進氣管與進氣泵連通；

集氣罩內還設有第一液位傳感器和第二液位傳感器。

所述的陰極通過多個支撐輪滑動支撐在殼體內，并上下浮動。

所述的陰極通頂部設有限位柵板，以保持陰極和陽極之間的間距。

所述的陰極設有多個浮子。

至少一個所述的浮子為可調容積的結構。

還設有儲液罐，儲液罐通過管路與殼體內部連接，管路上設有電解質泵，以使電解質溶液在儲液罐和殼體之間流動。

所述的陽極上設有多個垂直的柱狀空隙。

還設有散熱裝置，熱管蒸發端位于殼體內，冷凝端與散熱翅片連接，在殼體內還設有溫度傳感器。

殼體頂部還設有氫氣排出管，氫氣排出管上設有氫氣排出開關閥，殼體內設有氫氣濃度傳感器。

殼體頂部至少對角位置設有倒置電解質排出液管，倒置電解質排出液管設有第一防倒置閥和第二防倒置閥，倒置電解質排出液管上還設有防倒置泵，在殼體還設有防倒置開關。

本發明提供的一種鋁合金空氣電池陰極結構，具有的有益效果如下：