[發明專利]一種鎂空氣電池反應產物的過濾裝置

在審

• 申請號: 201810988193.4
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN108905319A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 張科;王昆;黃國強;張紅亮;高筱培
• 申請（專利權）人: 合肥飛賽能源技術有限公司
• 主分類號: B01D24/10
• 分類號: B01D24/10;H01M12/02
• 代理公司: 合肥興東知識產權代理有限公司 34148
• 代理人: 王偉

本發明涉及一種鎂空氣電池反應產物的過濾裝置，包括槽體，還包括間隔設置在槽體內的第一過濾網和第二過濾網，所述第一過濾網和第二過濾網將所述槽體分隔為槽體前部、槽體中部和槽體后部三部分，所述槽體中部填充有沙粒層，所述第一過濾網和第二過濾網的目數均為100?300目，所述沙粒層的沙粒粒徑為30?100目，所述第一過濾網和第二過濾網平行間隔設置，所述第一過濾網和第二過濾網之間的間距為0.5?3cm；本裝置可簡單、可靠的過濾掉反應生成的Mg(OH)₂，從而有效解決因電池中沉淀導致的電池效率下降問題，同時達到電解液循環利用及減排降本的目的。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，特別涉及一種鎂空氣電池反應產物的過濾裝置。

背景技術

鎂空氣電池，是一種采用金屬鎂為陽極燃料，空氣中氧氣為氧化劑，以中性鹽水作為電解液的電化學反應裝置。具體電化學反應式如下：

負極：Mg→Mg²⁺+2e^-

正極：O₂+2H₂O+2e^-→4OH^-

總反應：Mg+O₂+2H₂O→Mg(OH)₂↓

在電化學反應過程中，鎂陽極逐漸氧化成Mg(OH)₂，由于Mg(OH)₂幾乎不溶于水，在電解液中以絮狀形式存在，到一定程度若不及時排出Mg(OH)₂或更換電解液，則會導致電化學反應減弱甚至停止。

依據使用方式不同，鎂空氣電池可分為一次使用方式和多次使用方式。在一次使用方式下，鎂空氣電池中的金屬鎂陽極全部反應消耗完畢后，該電池廢棄，不再使用。在多次使用方式下，鎂空氣電池中的鎂陽極消耗完畢、或電解液中Mg(OH)₂濃度過高反應效率降低時，通過更換電解液和金屬陽極的方式，實現鎂空氣電池二次利用。

與一次使用方式相比，多次使用方式下，鎂空氣電池的平均使用成本更低廉，能夠適用大規模工業應用場景。因此，如何使鎂空氣電池實現多次利用，成為該領域研發的一個重要問題。

在多次使用場景下，鎂金屬陽極和電解液都需要進行更換。鎂金屬陽極消耗完后，可以通過人工更換金屬陽極的方式，補充新的金屬陽極。而電解液的更換，可分為人工手動換液方式和機械自動換液方式。

電解液更換的核心是將濃度過高的Mg(OH)₂水合物從電解液(例如NaCl溶液)中分離，使電解液始終維持在較優反應狀態。因此，如何將Mg(OH)₂水合物很好地分離是該問題的核心。

為使Mg(OH)₂能夠及時從電池系統中排出，可以采取電解液循環的方式將其中的Mg(OH)₂分離出來，得到的電解液清液重復利用，但現有技術均較難滿足連續分離需求。

在先中國專利201310460089.5名為“一種家用鎂空氣電池系統”中，涉及了一種用于處理鎂空氣電池反應產物的過濾裝置，可實現電解液循環利用以及減排降本的目的。但文中未提及過濾裝置的具體結構及過濾效果。由于Mg(OH)₂粒徑較細，如單純采用網篩過濾的方式，在過濾過程當中Mg(OH)₂會逐漸附著在網孔周圍，造成孔徑變小直至堵塞，影響過濾效率。

在先中國專利201110001792.0名為“改進的大容量鎂空氣電池”中，介紹了一種利用絮凝、沉降方式來分離電解液中Mg(OH)₂的裝置，以解決非一次性電池在使用過程中定期更換電解液的問題。文中提及此裝置的缺點為Mg(OH)₂沉淀物去除效果稍差。另外此裝置還存在結構復雜、故障率高等問題，從而增加了電池制造及維護成本。

發明內容