[发明专利]具有性能增强添加剂的金属-空气电池

权利要求书

1.一种电化学电池，其包含：

用于氧化金属燃料的燃料电极；

包含正离子和负离子的低温离子液体；

氧还原增强化合物，其被添加到低温离子液体中以形成氧还原增强正离子，其中所述氧还原增强正离子与一个或多个负离子配位形成氧还原增强正-负离子络合物；和

配置用于吸收和还原氧的空气电极，

其中，所述氧还原增强正-负离子络合物相比于没有氧还原增强化合物的离子液体，提高了氧还原热力学、动力学或二者。

2.权利要求1的所述电化学电池，其中所述氧还原增强化合物包含含金属的添加剂。

3.权利要求1的所述电化学电池，其中所述氧还原增强化合物包括金属、水、或二者。

4.权利要求1的所述电化学电池，其中所述氧还原增强化合物包含含有机分子的添加剂。

5.权利要求1的所述电化学电池，其中所述氧还原增强化合物包含含质子有机分子的添加剂。

6.权利要求1的所述电化学电池，其中所述氧还原增强化合物包含添加剂，所述添加剂是三氟甲磺酸、苯基腈:HTf、乙酰苯:HTf、甲磺酸、水合氢离子三氟甲磺酸盐、哒嗪鎓三氟甲磺酸盐、乙酸、吡啶鎓三氟甲磺酸盐、1，2-二甲基咪唑鎓三氟甲磺酸盐、n，n-二乙基-n-甲基三氟甲磺酸铵、2，2，2-三氟乙醇、2-丁基-1，1，3，3-四甲基胍鎓三氟甲磺酸盐，和水中的至少一种。

7.权利要求1的所述电化学电池，其中所述离子液体包含至少一种非质子型离子液体，所述非质子型离子液体包含至少一种具有至少一个强束缚质子的阳离子。

8.权利要求1的所述电化学电池，其中所述氧还原半反应涉及每个氧分子转移至少2个电子。

9.权利要求1的所述电化学电池，其中所述氧还原半反应涉及每个氧分子转移至少4个电子。

10.权利要求1的所述电化学电池，其中所述低温离子液体选自三乙基铵甲磺酸盐、1-甲基-3-辛基咪唑鎓四氯五倍子酸盐、二乙基甲基铵三氟甲磺酸盐、和1-丁基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲烷)磺酰胺。

11.权利要求1的所述电化学电池，其中所述低温离子液体是憎水的。

12.权利要求1的所述电化学电池，其中所述空气电极包含聚四氟乙烯(PTFE)。

13.权利要求1的所述电化学电池，其中所述燃料电极是多孔的。

14.权利要求1的所述电化学电池，其中所述低温离子液体是非质子的。

15.权利要求1的所述电化学电池，其中所述低温离子液体包括室温离子液体(TRIL)。

16.权利要求1的所述电化学电池，其中所述低温离子液体包括在高于其熔点20℃时的蒸气压在1mm Hg或以下。

17.权利要求1的所述电化学电池，其中所述低温离子液体包含选自四氯铝酸根、双(三氟甲磺酰)亚胺、甲基磺酸根、硝酸根和乙酸根的阴离子。

18.权利要求1的所述电化学电池，其中所述低温离子液体包含选自咪唑鎓、锍、吡咯烷鎓、吡啶鎓、三乙基铵、二乙基甲基铵、二甲基乙基铵、乙基铵、α-甲基吡啶鎓、1，8-双(二甲基氨基)萘、2，6-二叔丁基吡啶、季铵化的铵和鏻的阳离子。

19.权利要求1的所述电化学电池，其中所述燃料电极还包含不透液体的背衬。

20.权利要求1的所述电化学电池，其中所述燃料电极还包含不透液体的背衬，所述背衬还不透空气。

21.权利要求1的所述电化学电池，其中所述氧还原增强正-负离子络合物相对于没有添加氧还原增强化合物的离子液体产生氧还原开始电位大于或等于约200mV的位移。

22.权利要求1的所述电化学电池，其中所述氧还原增强正-负离子络合物相对于没有氧还原增强化合物的离子液体产生半波电位处的电流密度增加。

23.权利要求1的所述电化学电池，其中所述氧还原增强正-负离子络合物相对于没有添加氧还原增强化合物的离子液体产生氧还原半波电位大于或等于约1V的位移。