[发明专利]操作和调节包括电沉积燃料的电化学电池的方法

权利要求书

1.一种用于调节包括至少两个电化学电池的电化学电池系统的方法，其中每个电池包括：

(i)燃料电极，用于接收电沉积的金属燃料；

(ii)氧化剂电极，与所述燃料电极分隔开；以及

(iii)充电电极，与所述燃料电极分隔开；

所述电池系统包括壳体和离子传导介质，所述壳体限定在其中容纳所述至少两个电化学电池的内部腔室，所述离子传导介质由所述电化学电池系统的所述电池共用，并且连通电极以用于传导离子以支持所述燃料电极、所述氧化剂电极、以及所述充电电极处的电化学反应，所述离子传导介质包括可还原金属燃料离子；

每个电池的所述燃料电极和所述氧化剂电极被配置为在放电模式期间将所述燃料电极处的所述金属燃料氧化并且将所述氧化剂电极处的氧化剂还原，以在所述燃料电极和所述氧化剂电极之间生成用于应用到负载的放电电流；并且，

每个电池的所述燃料电极和所述充电电极被配置为在充电模式期间将所述燃料的可还原物种还原以将所述燃料电沉积在所述燃料电极上，并且通过在所述燃料电极和所述充电电极之间应用来自功率源的充电电流，将所述氧化剂的可氧化物种氧化；

其中调节方法包括：

(i)从所述至少两个电化学电池的所述燃料电极中选择：燃料电极的充电分数和燃料电极的重置分数；

(ii)将所述充电分数内的燃料电极保持在或高于与所述离子传导介质中的溶液中的金属燃料离子的减少的浓度关联的预定充电状态；以及

(iii)在所述充电分数内的燃料电极仍然被保持在或高于所述预定充电状态的情况下，重置所述重置分数内的燃料电极，以移除所述燃料电极处的树枝状形成物或金属燃料累积形成物。

2.根据权利要求1所述的方法，其中每个电池的所述充电电极从由(a)所述氧化剂电极、(b)第三电极、以及(c)所述燃料电极的一部分组成的组选择。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述重置包括移除所述燃料电极处的树枝状形成物。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述重置包括以慢的速率对所述重置分数内的所述燃料电极放电以移除所述燃料电极处的金属燃料形成物。

5.根据权利要求4所述的方法，其中以所述慢的速率对所述重置分数内的所述燃料电极的放电包括以大体上恒定的电压对所述燃料电极放电低到小于100μA/cm²的放电电流密度，并且以大体上恒定的电流对所述燃料电极放电低到小于1V的电池电压。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述恒定的电流小于500μA/cm²。

7.根据权利要求5所述的方法，其中以所述大体上恒定的电流的放电低达0.5V的电池电压。

8.根据权利要求4所述的方法，其中以所述慢的速率对所述重置分数内的所述燃料电极的放电包括以大体上恒定的电压对所述燃料电极放电低到小于10mA/cm²的放电电流密度。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述重置包括脉冲充电和脉冲放电，以移除所述重置分数内的所述燃料电极处的钝化燃料形成物。

10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括为了发起所述调节方法，使用电压测量、电流测量、阻抗测量、温度测量、充电容量、运行时间、预定调度、以及手动用户命令中的一个或者多个。

11.根据权利要求1所述的方法，进一步包括检测来自外部功率源的功率的可用性，并且当来自所述外部功率源的所述功率可用时发起所述调节方法。

12.根据权利要求1所述的方法，其中将所述燃料电极选择到所述充电分数和所述重置分数中根据预定调度周期性地执行。