一种电池制造技术

本实用新型专利技术涉及一种电池。其中，电池包括：阳极结构，所述阳极结构包括阳极侧电化学活性组分和阳极侧电解质，所述阳极侧电化学活性组分包括以下物质中的一种：活性金属单质、活性金属离子、活性金属合金和活性金属嵌入材料；阴极结构，所述阴极结构包括阴极侧电化学活性组分、阴极侧液体电解质和阴极侧电子导电体；隔膜，所述隔膜位于阳极结构和阴极结构之间，并将阳极侧电解质与阴极侧液体电解质分隔，所述隔膜是基本不透水的；和输气装置，所述输气装置有输气管道，所述输气管道有出气口，所述出气口在所述阴极结构内部。该电池能够实现大电流放电，具有改善的功率性能。

A battery

The utility model relates to a battery. The battery comprises an anode structure, the anode structure includes an anode side electrochemical active component and anode electrolyte and the anode electrochemical active components of one of the following materials: metals, active metal ion activity, active metal alloy and active metal embedded materials; cathode structure, the cathode structure including the cathode side electrochemical active component, the cathode side of liquid electrolyte and cathode side electronic conductive body; the diaphragm, the diaphragm between the anode and cathode structure structure, and the anode side of the electrolyte and cathode side liquid electrolyte separator, wherein the diaphragm is substantially impervious to water; and gas transmission device, the gas a device for gas pipeline, the gas pipeline with an air outlet, the air outlet inside the cathode structure. The battery can achieve high current discharge with improved power performance.

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电化学领域，具体涉及一种电池。
技术介绍
金属空气电池，是新一代电动汽车用动力电池的强有力的候选者。金属空气电池通常以活性金属作为阳极侧电化学活性组分，以空气中的氧气作为阴极侧电化学活性组分之一。由于氧气直接来源于空气而不需存储在电池内部，金属-空气电池因此具有较高的理论比容量。金属空气电池有可能实现1000Wh/kg以上的器件能量密度，该能量密度与汽油接近。金属空气电池的阳极侧电化学活性组分可以是碱金属、碱土金属或其它活性金属。在众多金属空气电池中，锂空气电池是当前研究的热点。金属锂具有较负的电极电位(-3.04Vvs.SHE)以及较小的密度(6.95g·mol-1)。当锂作为电池阳极极材料时，其具有约3.81Ahg-1的比容量，此时，锂空气电池的能量密度理论值有可能达3505Wh/kg。在此能量密度下，配备锂空气电池的电动汽车续航里程可以达到600公里以上。CN103259065A公开了一种锂-空气二次电池组的空气管理系统，主要包括自然风供气系统、强制供气系统及锂-空气电池组电源系统；所述自然风供气系统通过对外部环境空气流速的监控，实现对所述强制供气系统工作状态的控制，持续给锂-空气电池组提供空气。
技术实现思路
本技术的一个目的是提供一种电池，本技术的又一个目的是提供一种放电电流大小可调节的电池，本技术的又一个目的是提供一种高功率的电池。专利技术人发现，通过在电池上设置输气装置，输气装置的出气口设置在电池阴极结构的内部，通过输气装置向电池的阴极结构内部输入气体，能够有效地提高单位时间参与电化学反应的物质的量，调节电池的放电电流，改善电池的功率性能。本技术第一方面提供一种电池，包括：阳极结构，所述阳极结构包括阳极侧电化学活性组分和阳极侧电解质，所述阳极侧电化学活性组分包括以下物质中的一种或多种：活性金属单质、活性金属离子、活性金属合金和活性金属嵌入材料；阴极结构，所述阴极结构包括阴极侧电化学活性组分、阴极侧液体电解质和阴极侧电子导电体；隔膜，所述隔膜位于阳极结构和阴极结构之间，并将阳极侧电解质与阴极侧液体电解质分隔，所述隔膜是基本不透水的；和输气装置，所述输气装置有输气管道，所述输气管道有出气口，所述出气口在所述阴极结构内部。在一个实施方案中，本技术任一项的电池，所述输气管道和/或出气口浸入在所述阴极侧液体电解质中。在一个实施方案中，本技术任一项的电池，其具有以下一项或多项特征：a)所述出气口的口径为0.1mm以上，例如0.1～10mm，例如0.5～5mm，再例如1～3mm；b)所述出气口到所述阴极侧电子导电体的距离为0～100mm，例如0.1-50mm，再例如1～10mm；c)所述出气口朝向或背向所述阴极侧电子导电体。在一个实施方案中，本技术任一项的电池，输气装置的出气口的出气压力大于1个大气压，例如大于1.5个大气压，例如大于2.5个大气压。在一个实施方案中，本技术任一项的电池，输气装置还有进气口。在一个实施方案中，本技术任一项的电池，其具有以下一项或多项特征：d)所述输气管道为曲线形管道，例如螺旋形管道，蛇形管道或环形管道；e)所述输气管道的材料包括选自玻璃、石英、塑料、不锈钢、钛、钼和钨中的一种或多种；f)所述输气管道上设置有只允许气体流出不允许液体流入的开关，所述开关优选为单向阀；g)输气管道不与电子导电体电连接。在一个实施方案中，本技术任一项的电池，所述输气装置包括用于输气的泵。在一个实施方案中，本技术任一项的电池，所述阴极侧电化学活性组分包括气态氧化剂；优选地，所述气态氧化剂是水溶性的；优选地，所述气态氧化剂包括空气、O2、SO2和NO2中的一种或多种。在一个实施方案中，本技术任一项的电池，所述输气装置用于向所述阴极结构内输入所述气态氧化剂。在一个实施方案中，本技术任一项的电池，所述阴极侧电化学活性组分包括水。在一个实施方案中，本技术任一项的电池，所述电池工作时，所述阴极侧电子导电体位于阴极侧液体电解质上方。在一个实施方案中，本技术任一项的电池，所述阴极侧电子导电体的材料包括碳材料、粘结剂、非碳多孔材料或催化剂。在一个实施方案中，本技术任一项的电池，其具有以下一项或多项特征：h)所述阴极侧电子导电体是亲水的；i)所述阴极侧电子导电体的是多孔的；j)所述阴极侧电子导电体的厚度为5mm以上，例如10～200mm；k)所述阴极侧电子导电体含有催化剂或被催化剂处理。在一个实施方案中，本技术任一项的电池，所述阴极侧液体电解质为含水液体电解质。在一个实施方案中，本技术任一项的电池，所述阳极侧电解质为为非水液体电解质或固体电解质。在一个实施方案中，本技术任一项的电池，其具有以下一项或多项特征：l)阳极侧电化学活性组分是锂；m)阳极侧电解质是有机液体电解质；n)隔膜包括锂离子固体电解质；o)阴极侧电化学活性组分包括水和含氧气体；p)阴极侧液体电解质是酸、碱或盐的水溶液；q)阴极侧电子导电体包括多孔碳材料。在一个实施方案中，本技术任一项的电池，所述电池为金属空气电池，所述金属空气电池优选为锂空气电池、钠空气电池、锌空气电池、钙空气电池或镁空气电池，更优选为锂空气电池。一种运行上述任一项电池的流程，其包括：以自然吸气、强制输气或自然吸气-强制输气混合的模式，通过输气装置向阴极结构内输送合适的气态氧化剂(例如含氧气体)的步骤；优选地，以自然吸气的模式通过输气装置向阴极结构内输送合适的气态氧化剂时，输气装置依靠电池外部环境气压将气态氧化剂输送到阴极结构内；优选地，以强制输气的模式通过输气装置向阴极结构内输送合适的气态氧化剂时，输气装置包括泵，输气装置依靠泵产生的气压将气态氧化剂输送到阴极结构内；优选地，以自然吸气-强制输气的模式通过输气装置向阴极结构内输送合适的气态氧化剂时，输气装置包括至少两条独立的输气管道，至少一条输气管道将依靠电池外部环境气压将气态氧化剂输送到阴极结构内，至少另一条输气管道依靠泵产生的气压将气态氧化剂输送到阴极结构内。本技术的有益效果：本技术的各实施方案具有以下一项或多项有益效果：1)一个或多个实施方案的电池的输气装置能够将气体输入阴极结构的内部，输气效率较高，能够大幅度提高电池的放电电流；2)一个或多个实施方案的电池能够通过调整输气装置的输气量，调整放电电流大小；3)一个或多个实施方案的电池能够实现大电流放电，表现出较高的功率；4)一个或多个实施方案的电池具有较高的能量密度；5)一个或多个实施方案的电池能够防止电池漏液问题的发生，提高电池的使用寿命；6)一个或多个实施方案的电池的阴极侧电子导电体是亲水的，无需进行疏水处理；7)一个或多个实施方案的电池可以采用自然吸气、强制输气或自然吸气-强制输气混合的方式向阴极结构提供气体；8)一个或多个实施方案的电池能够通过自然吸气、强制输气或自然吸气-强制输气混合的方式运行，进而有效调节电池的放电电流，提高电池的实用性，特别适合用于电动车辆领域。附图说明：此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本技术的示意性实施方案及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的限定。在附图中：图1为一个实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池，包括：阳极结构(1)，所述阳极结构(1)包括阳极侧电化学活性组分(110)和阳极侧电解质(120)，所述阳极侧电化学活性组分(110)包括以下物质中的一种：活性金属单质、活性金属离子、活性金属合金和活性金属嵌入材料；阴极结构(2)，所述阴极结构(2)包括阴极侧电化学活性组分(210)、阴极侧液体电解质(220)和阴极侧电子导电体(230)；隔膜(4)，所述隔膜(4)位于阳极结构(1)和阴极结构(2)之间，并将阳极侧电解质(120)与阴极侧液体电解质(220)分隔，所述隔膜(4)是基本不透水的；和输气装置(3)，所述输气装置(3)有输气管道(310)，所述输气管道(310)有出气口(311)，所述出气口(311)在所述阴极结构(2)内部。

【技术特征摘要】
1.一种电池，包括：阳极结构(1)，所述阳极结构(1)包括阳极侧电化学活性组分(110)和阳极侧电解质(120)，所述阳极侧电化学活性组分(110)包括以下物质中的一种：活性金属单质、活性金属离子、活性金属合金和活性金属嵌入材料；阴极结构(2)，所述阴极结构(2)包括阴极侧电化学活性组分(210)、阴极侧液体电解质(220)和阴极侧电子导电体(230)；隔膜(4)，所述隔膜(4)位于阳极结构(1)和阴极结构(2)之间，并将阳极侧电解质(120)与阴极侧液体电解质(220)分隔，所述隔膜(4)是基本不透水的；和输气装置(3)，所述输气装置(3)有输气管道(310)，所述输气管道(310)有出气口(311)，所述出气口(311)在所述阴极结构(2)内部。2.根据权利要求1所述的电池，所述输气管道(310)和/或出气口(311)浸入在所述阴极侧液体电解质(220)中。3.根据权利要求1所述的电池，其具有以下一项或多项特征：a)所述出气口(311)的口径为0.1mm以上，例如0.5～10mm；b)所述出气口(311)到所述阴极侧电子导电体(230)的距离(d2)为0～100mm，例如0.1-50mm；c)所述出气口(311)朝向或背向所述阴极侧电子导电体(230)。4.根据权利要求1所述的电池，其具有以下一项或多项特征：d)所述输气管道(310)为曲线形管道，例如螺旋形管道，蛇形管道或环形管道；e)所述输气管道(310)的材料包括选自玻璃、石英、塑料、不锈钢、钛、钼和钨中的一种；f)所述输气管道(310)上设置有只允许气体流出不允许液体流入的开关，所述开关优选为单向阀；g)输气管道(310)不与电子导电体(230)电连接。5.根据权利要求1所述的电池，所述输气装置(3)包括用于输气的泵。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：钟宽，李乾乾，田静，李影，刘洪明，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44