[发明专利]开放式半空气燃料型弱酸性锌二次电池

权利要求书

1.本发明公开了一种开放式可替换电池液的锌二次电池，其结构主要包括锌负极、中间电解液层、多孔隔膜、电池正极，以及最外层多孔透气膜，电池腔不密封。电池锌负极理论容量是聚合物复合正极的理论容量5到20倍。在使用方式上，电池采用间歇式工作模式，不使用时将电解液倒出，减少锌电极的腐蚀；工作使用时加入电解液激活电池。电池可以充电方法来回收锌，也可以空气电池模式工作，通过补充电解液或更换锌负极来提高放电容量，在没有外接电源情况下使用。

2.一种空气催化氧化再生型导电聚合物复合材料作为正极，该电极不仅具有电化学储能机制，同时在放电过程中伴有空气氧化再生循环利用过程，可以拥有超高放电比容量。

3.如权利要求2所述，导电聚合物复合材料由导电聚合物、纳米金属氮化物、碳材料组成，导电聚合物∶金属氮化物∶碳颗粒质量比为8∶1∶1。

4.如权利要求2所述导电聚合物是掺杂醌类或蒽醌类化合物的聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚对苯，聚并苯，聚乙烯二茂铁、聚萘酚及它们的衍生物。

5.权利要求3所述纳米金属氮化物主要是氮化锆、氮化钇、氮化钽、氮化铈、氮化镧、氮化钒、氮化硅、氮化钛、氮化铝、氮化锰、氮化钒、氮化铬中的一种或两种，碳材料颗粒主要是乙炔黑、超导炭黑、碳纤维、石墨烯、超导炭黑、科琴黑中的一种或两种。

6.如权利要求1所述锌二次电池是一种不密封可替换电池液的电池，工作时使用时加入电解液激活电池，储备不使用时倒出电解液。电池可以通过充电方法来回收锌，也可以空气电池模式工作，通过补充电解液或更换锌负极来提高放电容量，在没有外接电源情况下使用。

7.如权利要求1所述锌二次电池，电池负极由锌或锌合金，主要包括锌锰，锌镁、锌铝、锌锡、锌铋、锌锑合金等。

8.如权利要求1所述锌二次电池，电解液的化学组成为弱酸性电解质体系，pH范围3到6，由铵盐、有机酸、锌盐构成。铵盐有氯化铵、溴化铵、氟化铵、氟硼酸铵、硫酸铵，硫磺酸铵、甲基磺酸铵、高氯酸铵、磷酸铵，它们中一种或几种构成电解液中的部分成分，主要以氯化铵、硫酸铵、甲基磺酸铵为主。有机酸主要有甲酸、醋酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、癸酸、硬脂酸、软脂酸、丙烯酸、辛酸、草酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、柠檬酸，马来酸、酒石酸、苯甲酸、苯乙酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、EDTA，其中以柠檬酸、草酸以及它们的钠盐、钾盐为主。电解质状态可以是固体片状，填充到电解液腔中后加入水溶液，水溶液可以是纯净水、自来水、茶水、尿液等；也可采用配制的电解质溶液，使用时直接加注。

9.如权利要求7所述锌电池的弱酸性电解液，电解液中含有携氧载体如血红蛋白、胆红素、铁卟啉、氟碳化合物中的一种或多种，其含量为整体电解液质量的1％到20％之间。氟碳化合物包括全氟正丁基呋喃、全氟三丁胺、氟列昂E4、全氟萘烷、全氟甲基萘烷，全氟三丙胺、六氟化硫等。