铝空气电池制造技术

本发明专利技术涉及空气电池领域，公开了一种铝空气电池，包括由中空反应池围成的发电区，发电区内设有：铝物体、液态金属或液态金属合金、电解液、空气电极；工作状态时，铝物体、液态金属、电解液三者在发电区内，铝物体浸入液态金属中，电解液与浸入液态金属中的铝物体接触；空气电极吸附的氧气输入电解液中；电极片用于将电荷输出。本发明专利技术提供的铝空气电池，通过采用液态金属去除铝空气电池中铝物体表面的氧化膜，从而激活铝物体，触发铝空气电池发电。能有效抑制铝物体的析氢腐蚀，提高电池发电效率，具有高比能量、高比功率、高放电效率的优点，且制造成本低。

【技术实现步骤摘要】
铝空气电池
本专利技术涉及空气电池领域，特别是涉及一种铝空气电池。
技术介绍
金属空气电池由于其制作成本低、环保无毒、储运便捷安全，成为了理想的储能设备和动力来源。金属铝作为地壳中含量最丰富的金属元素，价格低廉，环保安全、内阻小、比能量高、储存寿命长，是一种理想的负极材料。铝空气电池是现阶段研究和应用比较广泛的一种空气电池。现有技术中的铝空气电池是以铝或铝合金为负极，以空气中的氧为正极，在电解液和催化剂共同作用下发生电化学反应，形成电流而发电。铝空气电池应用于电动汽车、水下航行器等大功率供电领域相比于铅蓄电池、氢氧燃料电池等有明显的成本和效率优势，相比于柴油发电机等无运动部件、无噪声，运行可靠，操作维护简便。铝空气电池在便携式电源、电子设备等小功率供电领域相比于锂电池等有较高的安全性和可持续优势。然而，铝空气电池的研发仍存在一些技术瓶颈。一方面，铝单质暴露在空气中，表面会迅速形成氧化膜，钝化膜会抑制铝的电化学活性，阻碍电池发电。另一方面，铝作为两性金属，在碱性电解质环境下会出现严重的析氢腐蚀，电流效率较低，导致铝物体的法拉第效率降低。此外，原电池反应副产物和自腐蚀反应产物均为胶体氢氧化铝，既会降低电解质电导率，也会增加铝物体极化，使铝空气电池性能恶化。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种铝空气电池，以解决现有技术中铝空气电池易发生析氢腐蚀、发电效率低的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种铝空气电池，包括由中空反应池围成的发电区，所述发电区内设有：铝物体、液态金属或液态金属合金、电解液、空气电极、两片电极片；所述铝物体浸入所述液态金属或液态金属合金中，所述电解液能与浸入所述液态金属或液态金属合金中的铝物体接触；所述空气电极一端能与空气接触，另一端与所述电解液接触；其中一片所述电极片与所述空气电极连接，另一片电极片与所述液态金属或液态金属合金连接。其中，所述液态金属为镓，所述液态金属合金为添加了铟、锡、锌、铋中的一种或多种的镓基液态金属合金。其中，所述空气电极为石墨空气电极、活性炭空气电极、铂空气电极或镍空气电极中的任意一种，所述空气电极的形状为棒状或板状。其中，还包括隔膜，所述隔膜设置在所述空气电极与所述电解液接触的一端。其中，所述电解液为碱性溶液、酸性溶液或中性溶液中的一种或多种。其中，还包括废液回收装置，所述废液回收装置包括回收池、泵、第二阀门；所述中空反应池侧壁设有进料口，底部设有排料口；所述回收池的输入口与所述排料口通过第一管路连通，所述回收池的输出口与所述进料口通过第二管路连通；所述第一管路上设置有所述第二阀门，所述第二管路上设置有所述泵。其中，所述回收池内设有分离器。其中，所述空气电极为多个，多个所述空气电极阵列排列。其中，所述中空反应池内设有隔板，所述隔板将所述中空反应池分隔为多个独立的所述发电区，所述发电区与多个所述空气电极对应设置；多个所述发电区串联连接。其中，所述中空反应池还包括废液汇流器。(三)有益效果本专利技术提供的铝空气电池，通过采用液态金属去除铝空气电池中铝物体表面的氧化膜，从而激活铝物体，触发铝空气电池发电。液态金属能降低铝物体极化，进而有效抑制铝物体的析氢腐蚀，提高电池发电效率。铝空气电池具有高比能量、高比功率、高放电效率的优点，且制造成本低，操作简单，维护方便，不污染环境，安全可靠，应用范围广。液态金属在此电池发电过程中只充当催化剂，并不参与反应，可以分离回收，电池发电后副产物主要为氢氧化铝或氧化铝，同样可回收再利用。这样既提高了材料利用率，节约能源，而且降低了生产成本。附图说明图1为本专利技术实施例1中柱状铝空气电池结构示意图之一；图2为本专利技术实施例1中柱状铝空气电池结构示意图之二；图3为本专利技术实施例2中板状铝空气电池结构示意图；图4为本专利技术实施例3中板状铝空气电池结构示意图；图中，1、铝-液态金属合金；2、空气电极；3、电解液；4、隔膜；5、中空反应池；6、回收池；7、电池负极导线；8、电池正极导线；9、分流器；10、隔板；11、汇流器；51、进料口；53、第一阀门；61、第二阀门；62、分离器；63、泵。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。研究表明，将铝加入液态金属中，镓可去除其表面氧化层。电池工作状态下，液态金属具有很好的流动性，可以渗透到铝的氧化膜中将氧化膜破坏，提高电极电化学活性。图1为本专利技术实施例1中柱状铝空气电池结构示意图之一；图2为本专利技术实施例1中柱状铝空气电池结构示意图之二；图3为本专利技术实施例2中板状铝空气电池结构示意图；图4为本专利技术实施例3中板状铝空气电池结构示意图。实施例1如图1中所示，本专利技术实施例提供的铝空气电池，包括由中空反应池5围成的发电区，发电区为密闭结构，内部设有：铝物体、液态金属或液态金属合金、电解液3、空气电极2、2片电极片。液态金属可以为镓，若为液态金属合金，则为添加了铟、锡、锌、铋中的一种或多种的镓基液态金属合金，如镓铟合金，镓锡合金等，具体根据需要选择。铝物体是指在电池发电过程中，金属铝会失去电子，转变为铝离子，因而在电池内部作为负极存在。作为负极的金属铝可以为铝粉、铝块、铝箔等多种形态。电解液3在电池发电过程中，起导电作用，并且为化学反应提供水。在本专利技术实施例提供的电池中，电解液3可以为碱性溶液，如为NaOH溶液。电池反应进行一段时间后，电解液3一般会偏碱性。电解液3可以为酸性溶液，如HCl溶液，反应一段时间后，电解液3的酸性会降低。电解液3还可以为中性溶液，如NaCl溶液，直接采用海水或淡盐水即可，这样即可降低生产成本，还不会对环境造成污染。另外，还可以为中性、酸性混合溶液，中性碱性混合溶液，如NaCl和HCl混合形成的溶液等。空气电极2用于吸附空气中的氧气作为电池反应中的氧气载体。电池反应过程中，空气中的氧气参与反应获得从铝物体中传来的电子，与水反应后，转变为氢氧根离子。空气电极2中，参与反应的为吸附的氧气，而作为吸附氧气的载体可以为石墨、活性炭、铂或镍中的任意一种或多种，形成石墨空气电极、活性炭空气电极、铂空气电极或镍空气电极。空气电极2的形状可以为柱状或板状。例如图1中制成的圆柱状，或图3中制成的板状。本实施例中采用活性炭空气电极，并制成圆柱状，如图1中所示。活性炭具有密布的孔结构，能很好地吸附空气中的氧气并传入中空反应池5中使其参与反应。活性炭棒固定在中空反应池5顶部，优选可活动地固定方式，例如活性炭棒可移动位置，可抽出一定距离，还可还原，这样在反应过程中能根据需要改变活性炭棒的位置。设置为板状结构时，优选可移动的固定方式。板状结构时，中空反应池5的侧壁可以设置槽道，用于插接固定空气电极2。2片电极片用于将电池中的电荷引出至负载中。其中一片电极片与空气电极连接，例如与活性炭空气电极连接，作为电池的正极；另一片电极片与液态金属或液态金属合金连接并引出至中空反应池外部，作为电池的负极，可通过导线与负载连接。本实施例中以液态金属合金为例进行发电过程阐述，液态金属道理相同。电池处于工作状态时，铝物体、液态金属合金、电解液3三者均存在于发电区内。例如原发电区内有铝物体、电解液3，发电时注入液态金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝空气电池，其特征在于，包括由中空反应池围成的发电区，所述发电区内设有：铝物体、液态金属或液态金属合金、电解液、空气电极、2片电极片；所述铝物体浸入所述液态金属或液态金属合金中，所述电解液能与浸入所述液态金属或液态金属合金中的铝物体接触；所述空气电极一端能与空气接触，另一端与所述电解液接触；其中一片所述电极片与所述空气电极连接，另一片电极片与所述液态金属或液态金属合金连接。

【技术特征摘要】
1.一种铝空气电池，其特征在于，包括由中空反应池围成的发电区，所述发电区内设有：铝物体、液态金属或液态金属合金、电解液、空气电极、2片电极片；所述铝物体浸入所述液态金属或液态金属合金中，所述电解液能与浸入所述液态金属或液态金属合金中的铝物体接触；所述空气电极一端能与空气接触，另一端与所述电解液接触；其中一片所述电极片与所述空气电极连接，另一片电极片与所述液态金属或液态金属合金连接。2.如权利要求1所述的铝空气电池，其特征在于，所述液态金属为镓，所述液态金属合金为添加了铟、锡、锌、铋中的一种或多种的镓基液态金属合金。3.如权利要求1所述的铝空气电池，其特征在于，所述空气电极为石墨空气电极、活性炭空气电极、铂空气电极或镍空气电极中的任意一种，所述空气电极的形状为棒状或板状。4.如权利要求1所述的铝空气电池，其特征在于，还包括隔膜，所述隔膜设置在所述空气电极与所述电解液接触的一端。5.如权利要求1所述的铝空气电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐硕，刘静，
申请(专利权)人：云南靖创液态金属热控技术研发有限公司，
类型：发明
国别省市：云南,53