專利名稱：一種液流式鋰-空氣電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬-空氣電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種液流式鋰-空氣電池。
背景技術(shù)：
鋰-空氣電池容量比鋰離子電池高，但是，在鋰-空氣電池中，鋰離子與氧反 應(yīng)生成的氧化鋰容易沉積在空氣電極上，阻斷堵塞電解液與空氣的接觸，使發(fā)電能力衰 竭。日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所公開(kāi)了一種鋰_空氣電池體系，在金屬鋰的負(fù)極使用有機(jī) 電解液，而在正極的空氣一側(cè)使用水性電解液，在兩種電解液之間設(shè)置只有鋰離子穿過(guò) 的固體電解質(zhì)隔膜，將兩者隔開(kāi)防止電解液混合，這樣解決了在空氣電極出現(xiàn)氧化鋰沉 積的問(wèn)題，鋰離子在正極電解液內(nèi)主要以可溶性氫氧化鋰形式存在。但是，這種方案， 電池發(fā)電容量受正極水性電解液的容量限制，電解液太多會(huì)增加正極阻抗，過(guò)少會(huì)析出 氫氧化鋰沉淀。而且，這種電池溫度調(diào)控不便。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種液流式鋰_空氣電 池，具有電池容量大，對(duì)溫度調(diào)控方便，使用靈活的優(yōu)點(diǎn)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種液流式鋰_空氣電池，包括電池本體1，電池本體1的正極水性電解液5配 置有一個(gè)外循環(huán)回路，正極水性電解液5的一端和泵7的入口聯(lián)通，泵7的出口和節(jié)溫器 8的入口聯(lián)通，節(jié)溫器8的第一出口和儲(chǔ)液罐9的入口聯(lián)通，儲(chǔ)液罐9的出口和熱交換器 10的入口聯(lián)通，熱交換器10的出口和正極水性電解液5的另一端聯(lián)通，節(jié)溫器8的第二 出口和熱交換器10的與儲(chǔ)液罐9的出口相聯(lián)通的入口直接聯(lián)通。所述的電池本體1包括負(fù)極金屬鋰2、負(fù)極有機(jī)電解液3、固體電解質(zhì)隔膜4、正 極空氣電極6、正極水性電解液5，固體電解質(zhì)隔膜4將電池本體1分成兩部分，一部分 包括負(fù)極金屬鋰2和負(fù)極有機(jī)電解液3，負(fù)極金屬鋰2位于負(fù)極有機(jī)電解液3中，另一部 分包括正極空氣電極6和正極水性電解液5，正極空氣電極6位于正極水性電解液5中。所述的電池本體1為單節(jié)電池或多節(jié)電池構(gòu)成的電池組。所述的節(jié)溫器8能夠由三通替代。本發(fā)明的工作原理為在發(fā)電和充電過(guò)程中，正極電解液5由泵7驅(qū)動(dòng)形成循環(huán) 流動(dòng)，泵7使電池內(nèi)正極電解液腔形成負(fù)壓，防止沉淀物堵塞空氣電極微孔，在電池溫 度過(guò)低時(shí)，熱交換器10對(duì)正極電解液5加熱；在電池溫度較高時(shí)，熱交換器10對(duì)正極電 解液5進(jìn)行冷卻，在溫度低時(shí)，節(jié)溫器8使正極電解液5形成不經(jīng)過(guò)儲(chǔ)液罐9的小循環(huán)， 在溫度高時(shí)，節(jié)溫器8使正極電解液5形成經(jīng)過(guò)儲(chǔ)液罐的大循環(huán)。本發(fā)明的補(bǔ)電模式分為兩個(gè)模式，第一種模式在該鋰-空氣電池上充電，用 泵7使正極電解液5在由節(jié)溫器8、儲(chǔ)液罐9、熱交換器10組成的外循環(huán)回路循環(huán)；第二 種模式更換正極電解液5，包括由泵7、節(jié)溫器8、儲(chǔ)液罐9、熱交換器10組成回路里的電解液，補(bǔ)充負(fù)極金屬鋰2。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在本發(fā)明通過(guò)正極電解液的循環(huán)，解決了電池本體內(nèi)正極 電解液容量不能過(guò)多或過(guò)少的問(wèn)題，防止了氧化鋰堵塞空氣電極的現(xiàn)象，同時(shí)可很好地 控制電池溫度；本發(fā)明可以采用直接充電模式，操作方便，也可以采用更換電解液補(bǔ)充 金屬鋰的模式，快速補(bǔ)電，本發(fā)明具有電池容量大，對(duì)環(huán)境溫度適應(yīng)性好，使用靈活的 優(yōu)點(diǎn)。


附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述。參照附圖，一種液流式鋰-空氣電池，包括電池本體1，電池本體1的正極水性 電解液5配置有一個(gè)外循環(huán)回路，正極水性電解液5的一端和泵7的入口聯(lián)通，泵7的出 口和節(jié)溫器8的入口聯(lián)通，節(jié)溫器8的第一出口和儲(chǔ)液罐9的入口聯(lián)通，儲(chǔ)液罐9的出口 和熱交換器10的入口聯(lián)通，熱交換器10的出口和正極水性電解液5的另一端聯(lián)通，節(jié)溫 器8的第二出口和熱交換器10的與儲(chǔ)液罐9的出口相聯(lián)通的入口直接聯(lián)通。
所述的電池本體1包括負(fù)極金屬鋰2、負(fù)極有機(jī)電解液3、固體電解質(zhì)隔膜4、正 極空氣電極6、正極水性電解液5，固體電解質(zhì)隔膜4將電池本體1分成兩部分，一部分 包括負(fù)極金屬鋰2和負(fù)極有機(jī)電解液3，負(fù)極金屬鋰2位于負(fù)極有機(jī)電解液3中，另一部 分包括正極空氣電極6和正極水性電解液5，正極空氣電極6位于正極水性電解液5中。所述的電池本體1為單節(jié)電池或多節(jié)電池構(gòu)成的電池組。所述的節(jié)溫器8能夠由三通替代。本發(fā)明的工作原理為在發(fā)電和充電過(guò)程中，正極電解液5由泵7驅(qū)動(dòng)形成循環(huán) 流動(dòng)，泵7使電池內(nèi)正極電解液腔形成負(fù)壓，防止沉淀物堵塞空氣電極微孔，在電池溫 度過(guò)低時(shí)，熱交換器10對(duì)正極電解液5加熱；在電池溫度較高時(shí)，熱交換器10對(duì)正極電 解液5進(jìn)行冷卻，在溫度低時(shí)，節(jié)溫器8使正極電解液5形成不經(jīng)過(guò)儲(chǔ)液罐9的小循環(huán)， 在溫度高時(shí)，節(jié)溫器8使正極電解液5形成經(jīng)過(guò)儲(chǔ)液罐的大循環(huán)。本發(fā)明的補(bǔ)電模式，分為兩個(gè)模式，第一種模式在該鋰-空氣電池上充電， 用泵7使正極電解液5在由節(jié)溫器8、儲(chǔ)液罐9、熱交換器10組成的外循環(huán)回路循環(huán)；第 二種模式更換正極電解液5，包括由泵7、節(jié)溫器8、儲(chǔ)液罐9、熱交換器10組成回路 里的電解液，補(bǔ)充負(fù)極金屬鋰2。附圖中1為電池本體；2為負(fù)極金屬鋰；3為負(fù)極有機(jī)電解液；4為固體電解 質(zhì)隔膜；5為正極水性電解液；6為正極空氣電極；7為泵；8為節(jié)溫器；9為儲(chǔ)液罐； 10為熱交換器。
權(quán)利要求
1.一種液流式鋰-空氣電池，包括電池本體(1)，其特征在于電池本體(1)的正極 水性電解液(5)配置有一個(gè)外循環(huán)回路，正極水性電解液(5)的一端和泵(7)的入口聯(lián) 通，泵⑵的出口和節(jié)溫器⑶的入口聯(lián)通，節(jié)溫器⑶的第一出口和儲(chǔ)液罐(9)的入口 聯(lián)通，儲(chǔ)液罐(9)的出口和熱交換器(10)的入口聯(lián)通，熱交換器(10)的出口和正極水性 電解液(5)的另一端聯(lián)通，節(jié)溫器(8)的第二出口和熱交換器(10)的與儲(chǔ)液罐(9)的出 口相聯(lián)通的入口直接聯(lián)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液流式鋰-空氣電池，其特征在于所述的電池本 體(1)包括負(fù)極金屬鋰(2)、負(fù)極有機(jī)電解液(3)、固體電解質(zhì)隔膜(4)、正極空氣電極 (6)、正極水性電解液(5)，固體電解質(zhì)隔膜(4)將電池本體(1)分成兩部分，一部分包括 負(fù)極金屬鋰(2)和負(fù)極有機(jī)電解液(3)，負(fù)極金屬鋰(2)位于負(fù)極有機(jī)電解液(3)中，另 一部分包括正極空氣電極(6)和正極水性電解液(5)，正極空氣電極(6)位于正極水性電 解液(5)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液流式鋰-空氣電池，其特征在于所述的電池本體 (1)為單節(jié)電池或多節(jié)電池構(gòu)成的電池組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液流式鋰-空氣電池，其特征在于所述的節(jié)溫器(8)能夠由三通替代。
全文摘要
一種液流式鋰-空氣電池，包括電池本體，電池本體的正極水性電解液配置有一個(gè)由泵、節(jié)溫器、儲(chǔ)液罐、熱交換器組成的外循環(huán)回路，電池本體由固體電解質(zhì)隔膜將其分成兩部分，一部分包括負(fù)極金屬鋰和負(fù)極有機(jī)電解液，另一部分包括正極空氣電極和正極水性電解液，在發(fā)電和充電過(guò)程中，正極電解液由泵驅(qū)動(dòng)形成循環(huán)流動(dòng)，在電池溫度過(guò)低時(shí)，熱交換器對(duì)正極電解液加熱；在電池溫度較高時(shí)，熱交換器對(duì)正極電解液進(jìn)行冷卻，在溫度低時(shí)，節(jié)溫器使正極電解液形成不經(jīng)過(guò)儲(chǔ)液罐的小循環(huán)，在溫度高時(shí)，節(jié)溫器使正極電解液形成經(jīng)過(guò)儲(chǔ)液罐的大循環(huán)，本發(fā)明具有電池容量大，對(duì)環(huán)境溫度適應(yīng)性好，使用靈活的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01M8/04GK102013536SQ201010527710
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者裴普成 申請(qǐng)人:清華大學(xué)