[发明专利]一种金属空气电池

说明书

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种金属空气电池，包括壳体、金属电极、空气电极，壳体的内腔中从左至右依次间隔密封设有阴离子交换膜、阳离子交换膜，阴离子交换膜和阳离子交换膜将壳体的内腔分隔为第一容纳腔、第二容纳腔、第三容纳腔，第一容纳腔内设有第一电解液和金属电极；第二容纳腔内设有第二电解液，第三容纳腔内设有第三电解液和空气电极，第二电解液的浓度高于第一电解液的浓度和第三电解液的浓度，以使第二电解液中的阴离子通过阴离子交换膜流入第一容纳腔；且使得第二电解液中的阳离子通过阳离子交换膜流入第三容纳腔，从而避免了空气电极中的氢氧根离子进入金属电极处，避免了金属化合物沉淀的生成。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种金属空气电池。

背景技术

金属空气电池是以金属为燃料，与空气中的氧气发生氧化还原反应产生电能的一种特殊燃料电池。金属空气电池以金属作为负极，以空气中的氧为正极，在电解液和催化剂共同作用下发生电化学反应，形成电流而放电，具有安全、环保、能量密度高等诸多优点，具有良好的发展和应用前景。制作金属空气电池可选用的原材料比较丰富，目前常用的金属空气电池主要有铝空气电池、镁空气电池、锌空气电池。金属空气电池应用于电动汽车、水下航行器等长时间续航供电领域相比于铅蓄电池、锂电池等有明显的成本和续航优势。金属空气电池在便携式电源、电子设备等小功率供电领域相比于锂电池等有较高的安全性和可持续优势

金属空气电池在放电时，作为负极的金属电极失去电子生成金属阳离子，作为正极的空气电极得到电子生成氢氧根阴离子，氢氧根阴离子和金属阳离子在电解液中结合成难溶于水的金属化合物，难溶于水的金属化合物沉淀在电解液中，导致电解液内阻增大，增加了电能在电池内的损耗，导致金属空气电池的能源转化效率下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有的金属空气电池在放电时会产生进水化合物沉淀，导致电解液内阻增大，以致空金属空气电池的能源转化效率下降。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种金属空气电池，包括壳体、金属电极、空气电极，所述壳体的内腔中从左至右依次间隔密封设有阴离子交换膜、阳离子交换膜，所述阴离子交换膜和所述阳离子交换膜将所述壳体的内腔分隔为从左至右依次布置的第一容纳腔、第二容纳腔、第三容纳腔；所述第一容纳腔内设有第一电解液，所述金属电极设置在所述第一电解液中；所述第二容纳腔内设有第二电解液，所述第三容纳腔内设有第三电解液，所述空气电极设置在所述第三电解液中；

所述第二电解液的浓度高于所述第一电解液的浓度和所述第三电解液的浓度，以使所述第二电解液中的阴离子通过所述阴离子交换膜流入所述第一容纳腔；且使得所述第二电解液中的阳离子通过所述阳离子交换膜流入所述第三容纳腔。

作为优选方案，所述第二电解液为饱和溶液或过饱和溶液。

作为优选方案，所述壳体还设有第四容纳腔，所述第四容纳腔布置在所述第二容纳腔的下方，且所述第二容纳腔与所述第四容纳腔连通，所述第四容纳腔内设有所述第二电解液的溶质。

作为优选方案，所述第四容纳腔与所述第二容纳腔之间密封设有滤板。

作为优选方案，所述空气电极呈板状，所述壳体包括呈四边形的底板、设置在所述底板前侧的第一壁板、设置在所述底板后侧的第二壁板、设置在所述底板左侧的第三壁板，所述空气电极设置在所述底板的右侧；所述底板、所述第一壁板、所述第二壁板、所述第三壁板和所述空气电极围合成所述壳体的内腔。

作为优选方案，所述第二电解液的溶质包括氯化钾、氯化钠、硫酸钾、硫酸钠的一种或多种。

作为优选方案，所述第一电解液的溶质包括氯化铝、硫酸铝、氯化钾、硫酸钾、氯化钠、硫酸钠的一种或多种。

作为优选方案，所述第三电解液的溶质包括氯化钾、氯化钠、硫酸钾、硫酸钠的一种或多种。

作为优选方案，所述金属电极的材料为铝。