[发明专利]一种铝离子—海水/铝复合电池及其使用方法

说明书

本发明公开了一种铝离子—海水/铝复合电池及其使用方法。该铝离子—海水/铝复合电池由电解槽，电解液，电池负极1和电池正极2组成。电解槽两端有若干个可开启的导流孔，顶部留有排气阀。电解槽用以容纳溶解三氯化铝的碳酸酯类溶液，并采用密封设计隔绝空气，电池负极1是金属铝电极，电池正极2是搭载有铁氧体的复合碳电极。本发明提供的铝离子—海水/铝复合电池在储存时正负电极浸没在惰性电解质溶液中，避免了铝电极表面的钝化。通过引入海水触发铝电极的氧化反应即可获得电力。这种电池尤其适合于为海洋装备提供持续供电的场合，如各种海洋观测装备、海洋通讯装备，以及小型水面有人/无人艇、水下潜器、鱼雷的动力电池。

技术领域

本发明属于能源领域，具体涉及一种铝离子—海水/铝复合电池及其使用方法。

背景技术

海水/铝电池是铝—空气电池的一种，它以金属铝作为负极，正极上搭载有氧化还原反应的催化剂。当正负电极浸入海水时，铝负极被海水中的溶解氧氧化，在正负极之间形成电流。海水/铝电池具有能量密度高，能在任何深度海水工作，安全性好等优点。但在实际应用中，金属铝在空气中表面会形成一层惰性氧化铝膜，电极浸入海水后难以即刻获得所需要的电流。其它类型的铝-空气电池都存在电极表面钝化的问题，这是此类电池难以获得实际应用的主要技术障碍。

本发明尝试将铝离子电池与海水/铝电池结合，利用二者的优势，克服海水/ 铝电池铝电极表面钝化的技术难点，提供一种能量密度高，能适应深海环境的高性价比电池。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，并提供一种铝离子—海水/铝复合电池。本发明所采用的具体技术方案如下：

一种铝离子—海水/铝复合电池，它包括电解槽，电解槽两端有若干个可开启的导流孔，电解槽内充填有电解质溶液，电解槽内设置有电池负极1、电池正极2，电解槽顶部留有排气阀。

该复合电池中：所述的电解质溶液是溶解有三氯化铝的碳酸酯类溶液。所述的碳酸酯是碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、甲基苯基碳酸酯(MPC)、γ-丁内酯(GBL) 中的一种或数种。所述的电池负极1是金属铝电极。所述的电池正极2是搭载有铁氧体的复合碳电极；它可以用以下方法制备：

1)按铁氧体的化学计量比将硝酸铁与硝酸镍或硝酸锰、或硝酸钴混合，加入相当于硝酸盐总重量3至5倍的酒精，搅拌至硝酸盐完全溶解；

2)在硝酸盐溶液中加入相当于硝酸盐总重量8至10倍的炭粉，搅拌或研磨直至酒精蒸干；

3)在炭粉中加入重量为1至1.2倍的酚醛树脂溶液，搅拌使混合均匀，在模具中研制成电极所需形状

4)电极在带有氮气氛的马弗炉中于150至180℃中恒温3-5小时使酚醛树脂固化；升温至500至800℃再恒温3-5小时使酚醛树脂炭化，冷却至室温后取出，得到搭载有铁氧体的复合碳电极。

所述的铁氧体是铁酸锰、铁酸镍、铁酸钴中的一种。

一种铝离子—海水/铝复合电池的使用方法，它包括以下步骤：

1)将三氯化铝溶解于碳酸酯溶液，灌入电解槽中作为电解质；

2)将电池负极1和电池正极2安置在电解槽内，并浸没在电解质溶液中；

3)将电池负极1和电池正极2分别连接在外电源的负极和正极上进行充电；

4)在充电过程中或充电完成后，将排气阀连接到真空泵上，开启真空泵对电解槽进行5-10分钟抽气；

5)充电完成后将电池负极1和电池正极2分别连接在外电路的负极和正极上，电池即处于待命状态；