一种长寿命铝空气电池制造技术

本发明专利技术属于铝空气电池领域，公开了一种长寿命铝空气电池，其包括阳极、阳极电解液、隔膜、阴极电解液和阴极。所述阳极为铝板或铝箔，所述阴极为空气阴极，所述阳极电解液为离子液体，所述阴极电解液为碱性或酸性水溶液，所述隔膜为具有丰富的孔道结构、优异的离子导电性、催化性和离子选择功能的有机膜或无机膜。本发明专利技术既能有效避免铝空气电池铝阳极在水系电解液中的自腐蚀，又能保证空气阴极在水系电解液中较高的氧还原反应活性，有利于提高铝空气电池容量和使用寿命。其最大的特点是可以采用普通铝片作为铝阳极，不必要特殊合金。不必要特殊合金。不必要特殊合金。

【技术实现步骤摘要】
一种长寿命铝空气电池


[0001]本专利技术属于金属燃料电池领域，特别涉及一种长寿命铝空气电池。

技术介绍

[0002]如今，随着化石能源的濒临枯竭以及其带来的严重的环境负荷。因此，汽车正趋于电动化，采用充电电池、金属燃料电池、氢燃料电池作为汽车新的动力，正被广泛研究和开发。
[0003]铝空气电池是一种金属燃料电池，是以铝为阳极，氧为阴极，以碱性或中性溶液作为电解液。与其他电池相比，铝空气电池具备超强的续航能力。铝空气电池的理论比能量值是8100wh/kg，但在实际应用中最高只能达到350wh/kg，因此对于其比能量的提高还有很大的上升空间。
[0004]但铝在碱性电解液中有严重的自腐蚀析氢问题，而铝空气电池采用离子液体等非水系电解液，在阴极上发生的氧还原反应动力学比较缓慢，且易出现沉淀生成过快的问题，影响电池的容量、输出功率和使用寿命。尤其是目前铝空气电池在待机时要排空电解液，使操作变得复杂，不利于使用。

技术实现思路

[0005]针对现有铝空气电池中存在的问题，本专利技术提供一种长寿命铝空气电池，阳极电解液采用离子液体，有效避免了铝的自腐蚀，大大提高了电池比容量和使用寿命。
[0006]本专利技术提供了一种长寿命铝空气电池，其包括阳极、阳极电解液、隔膜、阴极电解液和阴极；所述阳极为铝板或铝箔，所述阴极为空气阴极，所述阳极电解液为离子液体，所述阴极电解液为碱性或酸性水溶液，所述隔膜为具有丰富的孔道结构、优异的离子导电性、催化性和离子选择功能的有机膜或无机膜，分隔阳极电解液和阴极电解液，提供铝离子解离的场所，允许导电离子穿过。本专利技术既能有效避免铝空气电池铝阳极在水系电解液中的自腐蚀，又能保证空气阴极在水系电解液中较高的氧还原反应活性，有利于提高铝空气电池容量和使用寿命。其最大的特点是可以采用普通铝片作为铝阳极，不必要特殊合金。
[0007]优选地，所述离子液体为以下任意一种或其组合：1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲基磺酸亚胺盐([EMIM][NTf2])、1
‑
烯丙基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲基磺酸亚胺盐([AMIM][NTf2])、低氟代氢化1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑([EMIM][(HF)
2.3
F])、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑六氟磷酸盐([EMIM][PF6])、1
‑
乙基3
‑
甲基氯化咪唑盐/氯化铝、1
‑
乙基3
‑
甲基溴化咪唑盐/氯化铝、1
‑
乙基3
‑
甲基碘化咪唑盐/氯化铝。
[0008]所述的碱性水溶液为NaOH、KOH、LiOH中的一种或任意几种混合，OH
－
总浓度为0.01
‑
10mol/L。其中，所述的碱性水溶液中，NaOH的浓度为0.01
‑
8mol/L，KOH的浓度为0.01
‑
10mol/L，LiOH的浓度为0.01
‑
6mol/L。
[0009]所述的酸性水溶液为HCl、H2SO4、HNO3、H3PO4中的一种或任意几种混合，H
+
总浓度为0.01
‑
12mol/L。其中，所述的酸性水溶液中，HCl的浓度为0.01
‑
12mol/L，H2SO4的浓度为
0.01
‑
10mol/L，HNO3的浓度为0.01
‑
10mol/L，H3PO4的浓度为0.01
‑
10mol/L。
[0010]优选地，所述隔膜为疏水碳纸或聚合物膜。
[0011]优选地，所述隔膜上还负载有催化剂。
[0012]优选地，所述催化剂为Pt、Pd、Au、Ag、Ru、Ti、Mo、Mn、Ni、Co的氧化物、硫化物或氮化物。
[0013]本专利技术的有益效果：
[0014](1)极大降低铝阳极的自腐蚀，提高电池的比容量和使用寿命。
[0015](2)电池待机时不需排空电解液，提高电池使用性和操作性。
附图说明
[0016]图1为铝空气电池结构示意图，其中，1
‑
铝阳极，2
‑
阳极电解液，3
‑
隔膜，4
‑
阴极电解液，5
‑
空气阴极。
[0017]图2为实施例1中铝空气电池放电性能图。
[0018]图3为实施例2中铝空气电池放电性能图。
[0019]图4为实施例3中铝空气电池放电性能图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图对本专利技术进行详细的介绍。
[0021]实施例1
[0022]一种长寿命铝空气电池，其结构如图1所示，铝阳极1为普通铝箔，阳极电解液2为1
‑
乙基3
‑
甲基氯化咪唑盐/氯化铝和1
‑
乙基3
‑
甲基溴化咪唑盐/氯化铝离子液体的混合溶液，体积比1:1，阴极电解液4为4M NaOH水溶液，空气阴极5为商业氧化锰空气极，隔膜3为负载了CoS2催化剂的聚四氟乙烯膜，负载量为2mg/cm2。电池性能如图2所示，电池组装完成后搁置15小时电池电压稳定，在5mA/cm2电流密度下，放电电压平稳，放电比容量达到2870mAh/g
Al
。说明该电池设计可以避免电池搁置时铝阳极的自腐蚀并提高放电比容量。
[0023]实施例2
[0024]一种长寿命铝空气电池，其结构如图1所示，铝阳极1为普通铝箔，阳极电解液2为1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲基磺酸亚胺盐([EMIM][NTf2])和1
‑
烯丙基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲基磺酸亚胺盐([AMIM][NTf2])离子液体的混合溶液，体积比2:1，阴极电解液4为2MLiOH和8M KOH水溶液的混合液，体积比为1:3，空气阴极5为商业氧化锰空气极，隔膜3为负责了MoO3催化剂的聚乙烯膜，负载量为1mg/cm2。电池性能如图3所示，电池组装完成后搁置15小时电池电压稳定，在4mA/cm2电流密度下，放电电压平稳，放电比容量达到2793mAh/g
Al
。说明该电池设计可以避免电池搁置时铝阳极的自腐蚀并提高放电比容量。
[0025]实施例3
[0026]一种长寿命铝空气电池，其结构如图1所示，铝阳极1为普通铝板，阳极电解液2为低氟代氢化1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑([EMIM][(HF)
2.3
F])离子液体，阴极电解液4为2M HCl和6M H2SO4水溶液的混合液，体积比为1:4，空气阴极5为商业铂碳空气极，隔膜3为负责了Pt催化剂的疏水碳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长寿命铝空气电池，包括阳极、阳极电解液、隔膜、阴极电解液和阴极，其特征在于，所述阳极为铝板或铝箔；所述阴极为空气阴极；所述阳极电解液为离子液体；所述阴极电解液为碱性或酸性水溶液；所述隔膜为有机膜或无机膜，分隔阳极电解液和阴极电解液，提供铝离子解离的场所，允许导电离子穿过。2.根据权利要求1所述的长寿命铝空气电池，其特征在于，所述离子液体为1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲基磺酸亚胺盐([EMIM][NTf2])、1
‑
烯丙基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲基磺酸亚胺盐([AMIM][NTf2])、低氟代氢化1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑([EMIM][(HF)
2.3
F])、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑六氟磷酸盐([EMIM][PF6])、1
‑
乙基3
‑
甲基氯化咪唑盐/氯化铝、1
‑
乙基3
‑
甲基溴化咪唑盐/氯化铝、1
‑
乙基3
‑
甲基碘化咪唑盐/氯化铝中的一种或任意几种的组合。3.根据权利要求1所述的长寿命铝空气电池，其特征在于，所述的碱性水溶液为NaOH、KOH、L...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：浙江睿曦绿业新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：