[发明专利]一种金属-空气电池

权利要求书

1.一种金属-空气电池的结构及其放电方法，所述电池的结构特征在于：金属为电池负极，石墨或耐氧化氮化的金属为电池正极，在正极与负极之间存在0.01-10mm的间隙，在间隙通道的两端、存在相互作为正负极的放电电极，间隙通道没有放电电极的另外两端、作为空气输入流出的通道；所述电池的工作方法为：驱动电源作用在两个放电电极上，在通气间隙通道中形成等离子体区用于电池放电过程中的导电通道，输入的空气与作为电池负极的金属持续发生氧化反应，在电池的正负极两端形成稳定的电势并对外连续输出电能。

2.根据权利要求1所述金属-空气电池，其特征在于：所述电池金属负极的材料为Li、Na、K、Ti、Fe、Al、Ca、Mg、V等任意可以自发氧化形成氧化物或氮化形成氮化物的单一组分金属、或多组分金属合金，或者添加有惰性或活化组分的金属或合金；所述金属负极具有致密固态块体、或者泡沫固态块体、或者作为沉积在导电集电极比如铜箔上的薄膜形态。

3.根据权利要求1所述金属-空气电池，其特征在于：所述组成电池正极的耐氧化氮化金属材料，有Pt、Au、Rh及其合金等，或者是这些金属或石墨在高导电性能的Al、Cu、Ag表面形成保护涂层。

4.根据权利要求1所述金属-空气电池，其特征在于：所述电池正极与负极之间的间隙高度(0.01-10mm)、在任意正负极正对位置上都是一致的，间隙的长和宽、与电池正负极的长和宽的大小一致，一般在0.1mm-1m之间。

5.根据权利要求1所述金属-空气电池，其特征在于：所述的间隙通道两端的独立存在的相互作为正负极的放电电极及其放电电源，放电电源工作时，间隙中的气体被击穿，形成导电性能良好的等离子体区，所述放电电源的种类，可以是高压直流电源、脉冲高压电源、中频高压电源、高频高压电源、射频电源等。

6.一种权利1至5中任一权利要求所述的金属-空气电池的对外输出电能的工作方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一，金属-空气电池的正负电极之间的间隙中连续充气，

步骤二，间隙两端的独立电极通电，在电场作用下，间隙中的空气形成电荷密度最低约0.1％、最高接近100％的等离子体，

步骤三，金属-空气电池的金属负极与等离子体中的氧气、氮气发生化学反应，对外电路输出电能。

7.根据权利6所述的金属-空气电池的工作方法，其特征在于：所述电池不存在传统电池中的隔膜和电解质(液)，间隙两端的电极放电产生的等离子体，替代了传统电池的隔膜和电解质(液)。

8.根据权利6所述的金属-空气电池的工作方法，其特征在于：金属-空气电池工作过程中，所产生的电能远大于形成等离子体所消耗的电能，一般，消耗的电能在产生的电能的十分之一以下。