[發明專利]空氣金屬燃料電池

有效

• 申請號: 201580066255.0
• 申請日: 2015-12-07
• 公開（公告）號: CN107210503B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 金季藩
• 申請（專利權）人: 蘭州金福樂生物工程有限公司;金星國際有限公司;春天有限公司;法國金金太平洋企業公司
• 主分類號: H01M12/06
• 分類號: H01M12/06;H01M12/08;H01M8/16
• 代理公司: 北京智為時代知識產權代理事務所(普通合伙) 11498
• 代理人: 王加嶺

1.一種空氣金屬燃料電池，其特征在于，所述電池包括至少一個正極單元和至少一個負極單元，所述正極單元包括空氣電極正極、正極電解液、正極虹吸材料，所述空氣電極正極包括空氣電極載體，所述空氣電極載體負載有催化劑，所述催化劑能催化氧氣產生陰離子；所述負極單元包括金屬負極、負極虹吸材料、隔膜，以及負極電解液，或進一步包括電解質；所述金屬負極包括金屬燃料，其為電池的放電提供陽離子；通過正極虹吸材料將正極電解液輸送至空氣正極載體，并使正極電解液與空氣正極載體相接觸，所述金屬負極與負極電解液和/或電解質接觸；所述隔膜為一層或多層，在所述隔膜的至少一層膜上具有疏水涂層，形成所述疏水結構層，該疏水結構層能通過離子，并具有憎水性；其中，所述的疏水涂層的材料選自脂類：奶油、黃油、羊油、牛油、豬油、魚油、禽油、豆油、葵花油、菜籽油、蓖麻油、花生油中的一種或多種；

所述電池還包括正極電解液第一儲存室和正極電解液第二儲存室，所述正極虹吸材料的兩端分別插入正極電解液第一存儲室和第二存儲室中，中間部分與空氣正極載體相接觸，所述正極電解液第一儲存室與第二儲存室之間通過管道相連接，管道上設有正極電解液泵，通過驅動正極電解液泵可實現正極電解液在第一存儲室與第二存儲室之間循環；

所述負極單元的負極虹吸材料面向正極單元的一面具有疏水涂層，所述負極虹吸材料的一部分與金屬燃料相貼合，通過負極虹吸材料將負極電解液輸送至金屬燃料；所述電池還包括負極電解液第一儲存室和負極電解液第二儲存室，所述負極虹吸材料的兩端分別插入負極電解液第一存儲室和第二存儲室中，中間部分與金屬燃料相接觸；所述負極電解液第一儲存室與第二儲存室之間通過管道相連接，管道上設有負極電解液泵，通過驅動負極電解液泵可實現負極電解液在第一存儲室與第二存儲室之間循環；

所述負極單元還包括芯子，所述芯子具有吸附性，吸附儲存負極電解液，所述芯子與金屬燃料相接觸；或者所述電池負極單元包括負極電解液、芯子和電解質，金屬燃料位于芯子和電解質之間，并分別與芯子和電解質貼合；

所述的電解質為電池的正負極提供離子通路，為電池負極提供離子運行的電解質，所述電解質選自：1）固體電解質為陶瓷材料；2）聚合物電解質：聚氧化乙烯系、聚偏氟乙烯系、聚甲基丙烯酸甲酯系或聚丙烯腈系的聚合物電解質；或，3）半固態電解質：將低聚糖、高聚糖，淀粉，糊精，乙基纖維素中的至少一種，脂類、酯類中的至少一種，碳材料、磁性材料、玻璃纖維中的至少一種與包括氫氧化鈉、氫氧化鉀和氫氧化鋰的堿的有機溶液中的至少一種混合，在無水的環境下反應制成；

所述負極電解液是為電池負極提供離子運行的電解液，所述負極電解液選自：

堿性電解液：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸氫鈉、氫氧化鈣、氫氧化鋁、氫氧化鋅、甲醇鈉、甲醇鉀中的一種或多種與有機溶劑制成的負極電解液；酸性電解液：有機、無機弱酸與有機溶劑制成的負極電解液；中性電解液：氯化鈉、氟化鈉、碘化鈉、氯化鉀、氟化鉀、碘化鉀中的一種或多種鹽與有機溶劑制成的負極電解液；其中有機溶劑為：乙醇、甲醇、乙腈、二甲基亞砜或碳酸酯中的一種或多種；

或，金屬鹵化物同季銨鹽或季磷鹽或季硫鹽中的一種形成的鹵金屬酸離子液體為電解液，該電解液的溶劑為乙醇、甲醇、乙腈、丙酮、四氫呋喃、異丙醇、二甲基亞砜、碳酸酯中的一種或多種;

所述的正極電解液為電池的正負極提供離子通路，為電池正極提供離子運行的電解液，所述的正極電解液選自：

堿性電解液：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸氫鈉、氫氧化鈣、氫氧化鋁、甲醇鈉或甲醇鉀中的一種或多種與水制成的正極電解液；酸性電解液：有機、無機弱酸與水制成的正極電解液；中性電解液：氯化鈉、氟化鈉、碘化鈉、氯化鉀、氟化鉀或碘化鉀中的一種或多種與水制成的正極電解液。

2.根據權利要求1所述的電池，其特征在于，所述空氣電極正極還包括空氣電極正極集流體、空氣電極正極極耳和正極輸出線路，所述正極輸出線路、空氣電極正極極耳、空氣電極正極集流體與空氣電極載體依次相連。

3.根據權利要求1所述的電池，其特征在于，所述正極單元還包括空氣電極正極進氣裝置，氧氣通過空氣電極正極進氣裝置進入正極單元，并與空氣電極載體的催化劑相接觸。

4.根據權利要求3所述的電池，其特征在于，所述空氣電極正極進氣裝置具有透氣材料層，所述透氣材料層包括防水透氣膜和/或二氧化碳隔離膜。