[发明专利]一种金属空气电池

说明书

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及一种金属空气电池。

背景技术

金属空气电池是以金属作为阳极，其在放电过程中被氧化溶解，以空气电极作为阴极，在放电过程中，空气中的氧气通过该电极从大气中进入电池内被还原而释放出电能的装置。和其他电池相比，金属空气电池的独特之处是其中之一的作为电极活性材料的氧气不用储存携带，随用随取，增大了电池系统能量密度。如将其应用到汽车上，该车辆将是唯一在续航里程上可以和燃油机相比的电动乘用车。

常用的金属空气电池中的金属阳极，可以是铁、锌、镁、铝、以及钾、钠、锂等金属，其中由锌、镁、铝做阳极构成的金属空气电池，可以是水系的碱性、酸性、中性电解液之一；采用钾、钠、锂等活泼金属作阳极构成的金属空气电池，由于该类金属过于活泼，与水发生剧烈化学反应，不能直接采用水系电解液而构成金属空气电池，而使用有机或者其他类型的电解质。

但是，现有的金属空气电池在实际使用过程中仍存在一些不足：1、金属空气电池为不封闭的开口体系，在使用过程中，金属空气电池内的电解液和电极等极易受到污染或者损坏；2、金属空气电池不能长时间存放电解液，只能在每次使用前向电池内加入电解液以进行反应，而在加入电解液后该电池则必须一次性完全使用，使用不便，灵活度低；3、电解液的使用过程中没有对反应产物进行过滤，随着产物的增加，电池系统的效能下降较快，影响电池的综合应用；4、由于金属空气电池体积所限，加入的电解液的量是一定的，随着放电反应的进行，电解液浓度增加导致内阻增大，电导率下降，导致放电终止，使用寿命短。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种能方便地使用和中断使用且电池使用寿命较长的金属空气电池。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种金属空气电池，其特征在于，所述的金属空气电池包括自高到低依次设置的能存放电解液的电解液存储箱、具有金属电极和空气电极的电池堆以及能过滤上述电池堆的反应产物的沉淀过滤器，所述的电解液存储箱的出液口与电池堆的进液口之间通过管路相连通且该管路上设置有能控制其通断的控制阀，所述的电池堆的出液口与沉淀过滤器的进液口之间以及电池堆的进液口与沉淀过滤器的出液口之间分别通过管路相连通，且电池堆与沉淀过滤器之间的管路上还设置有能为两者内部的电解液的循环流动提供动力的循环泵。

本金属空气电池使用前，可先将电解液存放在位于最高处的电解液存储箱内，此时，控制阀处于关闭状态。需要使用金属空气电池时，可通过手动或者电动控制的方式开启控制阀，则电解液存储箱内的电解液在自身重力作用下会沿着管路进入到电池堆内，使得电池堆内的金属电极、空气电极与电解液共存并发生反应。之后，电解液自电池堆的出液口流动到沉淀过滤器中，将其反应后生成的反应产物在沉淀过滤器中过滤并沉淀，保持电池堆处反应的效能。而循环泵则在电池堆的供电下工作，将沉淀过滤器中尚未完全反应的电解液再次通过连通沉淀过滤器的出液口和电池堆的进液口的管路输送回电池堆中进行反应。另外，电解液也可在电解液存储箱中存放部分，其他的则存放在沉淀过滤器中，由电解液存储箱中的电解液来触发电池堆的工作，进而为循环泵供电，使其带动沉淀过滤器中的电解液进入电池堆中进行反应。

在上述的一种金属空气电池中，所述的金属空气电池还包括连接于上述电池堆的进液口处的能对输送向电池堆的电解液进行缓冲的电解液缓冲器。自电解液存储箱和沉淀过滤器中向电池堆中输送的电解液在其自身重力以及循环泵的驱动力作用下，流速较快，会对电池堆内的金属电极和空气电极造成冲击，不利于电池的反应。

在上述的一种金属空气电池中，所述的电解液缓冲器包括密闭且内部具有空腔的主体以及分别开设于主体上的进液口和出液口，所述主体的出液口开设于其上侧且与上述电池堆的进液口通过管路对应连通，上述电解液存储箱的出液口以及沉淀过滤器的出液口分别通过管路与上述主体的进液口相连通。电解液通过主体的进液口进入到主体内的空腔内，在其自身重力作用下沉积在电解液缓冲器的底部，随着电解液的增多，其液面也逐渐升高，直至自开设于电解液缓冲器上侧的出液口流出，经过液面的缓慢上升后，电解液的冲击力被削弱。

在上述的一种金属空气电池中，所述的主体的设置位置高于上述沉淀过滤器且低于上述电池堆。