[发明专利]一次铝空气电池

说明书

技术领域

本发明是有关于一种一次性干电池，且特别是有关于一种一次铝空气电池(Primary Aluminum air battery)。

背景技术

铝空气电池是以金属铝作为燃料和空气作用发电的电池，其阳极是铝金属，阴极是多孔的碳粉和碳纤维的复合材料。铝和碳材都很轻，阴极的反应物直接由空气取得，因此能量密度很高，理论放电值计算可达8,000Wh/kg以上。

铝电极于碱性溶液中的化学反应方程式如下式(1)的放电反应与下式(2)的产氢反应所示。

Al+4OH^-→Al(OH)₄^－+3e^-；E=2.35V vs.SHE         (1)

2Al+6H₂O→2Al(OH)₃+3H₂                       (2)

由目前文献上的数据，铝空气电池实际能量密度已超出300Wh/kg，比商用铅酸电池或镍氢电池均大上数倍。此外，铝金属材料仅为镍金属材料的1/7价格，未来在量产上的材料成本较为低廉。铝金属的耗用与回收再生并不是商业化的障碍，电池发电后的剩余产物主成分为氢氧化铝或氧化铝，可以通过回收再利用，由于氢氧化铝或氧化铝为自然界存在的矿物，因此就算直接抛弃对环境生态也没有影响，是高环境亲合性的电池。

由于铝空气电池具有上述优势，目前已用于作为一次性电池使用。传统一次性干电池不论是在紧急照明与可携式电子产品紧急供电皆具有高应用价值，且也已经建立庞大的市场规模。但是，在某些特定存放环境(40°C~70°C)与长期储存(数年)，由于会发生电池漏液与自放电现象，导致传统一次性干电池无法保证可以顺利工作，因此，仍有部分使用情境是传统一次干电池无法涵盖。

发明内容

本发明提供一种一次铝空气电池，可长期存放并在使用时需通过启动机构即开始放电。

本发明提出一种一次铝空气电池，至少包括容器、电池组、吸水材料、电解质以及主动式启动装置。上述电池组放置于容器，且电池组是由铝阳极与空气电极阴极构成。吸水材料则填充于容器内的电池组周围。电解质放置于容器内且与电池组互不接触。至于主动式启动装置具有使电解质主动与电池组接触的机构。

在本发明的一实施例中，上述铝阳极为纯度85wt.%至99.999wt.%的纯铝或铝合金。

在本发明的一实施例中，上述铝阳极为铝合金，且包括镁、铁、铜、钙、铋、铟、锌、镓、锡、镉、锗、锑、硒、铊与汞中至少一种金属。

在本发明的一实施例中，上述铝阳极的厚度介于1mm~0.1mm。

在本发明的一实施例中，上述铝阳极为块材、膜材或多孔网材。

在本发明的一实施例中，上述空气电极阴极包括触媒，其中触媒包括金属氧化物，如MnO₂或CoO。触媒也可为Pt/C。

在本发明的一实施例中，上述吸水材料包括由纤维素或纤维构成的材料。

在本发明的一实施例中，上述电解质包括碱性、中性或酸性的水溶液。

在本发明的一实施例中，上述一次铝空气电池还可包括包覆上述电解质的膜材，以使电解质与电池组互不接触。

在本发明的一实施例中，上述主动式启动装置的所述机构包括破坏装置，以主动破坏包覆上述电解质的膜材，使电解质与电池组接触。

在本发明的一实施例中，上述一次铝空气电池还可包括设置在包覆电解质的膜材与电池组之间的隔板，且隔板具有至少一通孔。

在本发明的一实施例中，上述主动式启动装置的所述机构包括隔板、插梢与拔除装置。隔板设置于电解质与电池组之间，且隔板具有通孔。插梢则堵住所述通孔，拔除装置与插梢相连，以将插梢自通孔拔除，使电解质经所述通孔与电池组接触。

基于上述，本发明的一次铝空气电池通过分隔的电解质与电池组，使其可长期存放数年，使用时仅需通过机构使电解液与电池组接触即开始放电。

附图说明

图1A是依照本发明的第一实施例的一种一次铝空气电池的立体分解图。

图1B是图1A的B区域的上视图。

图1C是图1A的各构件组合图。

图1D是第一实施例的一次铝空气电池的使用示意图。

图2A是依照本发明的第二实施例的一种一次铝空气电池的立体透视图。

图2B是第二实施例的一次铝空气电池的使用示意图。

图3A是实验的一次铝空气电池的示意图。