本發(fā)明屬于金屬空氣電池領(lǐng)域，涉及一種電池系統(tǒng)，具體涉及一種新型金屬空氣電池系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著移動電子設(shè)備的快速發(fā)展，小至手機(jī)、筆記本電腦，大至電動汽車，均依賴電池提供電力。目前電池的能量密度是限制各種電子設(shè)備續(xù)航能力的技術(shù)瓶頸。金屬空氣電池以其極高的理論能量密度，成為下一代電池的理想備選方案。金屬空氣電池通常包括金屬電極、空氣擴(kuò)散電極和電解液，其中電解液在金屬空氣電池中起著重要作用。由于電解液的限制，現(xiàn)有的金屬空氣電池通常功率較小，陰極和陽極的間距隨著其不斷消耗而微變，導(dǎo)致電池的穩(wěn)定性較差。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種新型金屬空氣電池系統(tǒng)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種新型金屬空氣電池系統(tǒng)，它包括殼體、空氣擴(kuò)散電極、金屬電極、含有堿性電解質(zhì)的電解液和電解質(zhì)加速裝置，所述空氣擴(kuò)散電極和所述金屬電極容置在所述殼體形成的腔體內(nèi)，所述空氣擴(kuò)散電極和所述金屬電極之間形成用于容納所述電解液的第一通道；所述第一通道與所述殼體外部通過外部導(dǎo)管連通形成用于容納所述電解液流動通過的電解液循環(huán)回路；所述電解質(zhì)加速裝置連接在所述電解液循環(huán)回路中，用于對所述電解液進(jìn)行加速使其在所述第一通道內(nèi)流動；所述電解液循環(huán)回路包括用于提供所述電解液的儲液容器，所述儲液容器與所述殼體上設(shè)置的第一入口和出口通過所述外部導(dǎo)管連接；它還包括形成在所述金屬電極另一側(cè)且通過所述金屬電極與所述第一通道相連通的第二通道，所述第二通道與所述殼體外部通過所述外部導(dǎo)管相連通，所述金屬電極為泡沫基體。
優(yōu)化地，所述儲液容器還通過所述外部導(dǎo)管與所述殼體上設(shè)置的第二入口相連接。
優(yōu)化地，所述電解液加速裝置為微泵、活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、齒輪泵、葉輪泵或螺桿泵。
優(yōu)化地，所述金屬電極為泡沫基體，其厚度為0.1～10mm，其孔隙率為70～98％，其材質(zhì)為ni、cu、nicrfe、zncu、nicu、nicrw、nife或ti。
進(jìn)一步地，所述金屬電極的表面形成材質(zhì)為金屬氧化層或多孔聚合物膜層的不導(dǎo)電層。
優(yōu)化地，所述空氣擴(kuò)散電極包括泡沫基體、沉積在泡沫基體上的貴金屬納米粒子以及粘結(jié)在泡沫基體任一表面的催化層。
進(jìn)一步地，所述貴金屬納米粒子為pt或ir，其粒徑為5～50nm。
進(jìn)一步地，所述催化層為的鈣鈦礦型金屬氧化物。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點：本發(fā)明新型金屬空氣電池系統(tǒng)，通過在金屬電極的另一側(cè)形成第二通道，由于金屬電極為泡沫基體使得第二通道通過金屬電極與第一通道相連通，這樣能夠使得通過金屬電極的電解液濃度一致，避免了金屬電極消耗不規(guī)律的現(xiàn)象，有利于提高充放電功率和電池的穩(wěn)定性，緩解金屬枝晶的生長而延長使用壽命。
附圖說明
圖1為本發(fā)明新型金屬空氣電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。
如圖1所示的新型金屬空氣電池系統(tǒng)，它主要包括殼體(圖中未顯示)、空氣擴(kuò)散電極2、金屬電極1、含有堿性電解質(zhì)的電解液6和電解質(zhì)加速裝置7等。
其中，空氣擴(kuò)散電極2和金屬電極1容置在殼體形成的腔體內(nèi)。金屬電極1采用常規(guī)的泡沫基體，其厚度為0.1～10mm，其孔隙率為70～98％，其材質(zhì)為ni、cu、nicrfe、zncu、nicu、nicrw、nife或ti；還優(yōu)選在它的表面形成不導(dǎo)電層，不導(dǎo)電層為金屬氧化層或多孔聚合物膜層。通過在泡沫基體上形成不導(dǎo)電層，當(dāng)它與陰極、電解質(zhì)組裝成金屬空氣電池后可以避免其內(nèi)產(chǎn)生枝晶，從而有效提高其使用壽命和穩(wěn)定性。所述金屬氧化層的材質(zhì)優(yōu)選為二氧化鈦或二氧化鋯，它們沉積在泡沫層的表面。或者所述多孔聚合物膜層的材質(zhì)優(yōu)選為pp(聚丙烯)、pvc(聚氯乙烯)或pc(聚碳酸酯)，它們通過熱壓的方式形成在泡沫層的表面，其孔隙率為20～80％。空氣擴(kuò)散電極2采用市售的即可，優(yōu)選為包括泡沫基體、沉積在泡沫基體上的貴金屬納米粒子以及粘結(jié)在泡沫基體任一表面的催化層(市售現(xiàn)有的鈣鈦礦型金屬氧化物)；泡沫層與上述的泡沫基體相同；貴金屬納米粒子為pt或ir，其粒徑為5～50nm，采用現(xiàn)有的化學(xué)溶液方法進(jìn)行沉積；催化層則使用ptfe等粘結(jié)劑形成在泡沫層表面；還優(yōu)選將微孔ptfe膜熱壓在催化層表面，以減少電解液6的滲漏。
第一通道3形成在空氣擴(kuò)散電極2和金屬電極1之間，用于容納所電解液6(采用現(xiàn)有的即可)。第一通道3與殼體外部通過外部導(dǎo)管42連通形成用于容納電解液6流動通過的電解液循環(huán)回路4，具體為：電解液循環(huán)回路4還包括用于提供電解液的儲液容器41，儲液容器41與殼體上設(shè)置的第一入口和出口通過外部導(dǎo)管42連接。電解質(zhì)加速裝置7(為微泵、活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、齒輪泵、葉輪泵或螺桿泵)連接在電解液循環(huán)回路4中，用于對電解液6進(jìn)行加速使其在第一通道3以及電解液循環(huán)回路4中流動。第二通道5形成在金屬電極1的另一側(cè)，它通過金屬電極1與第一通道3相連通；第二通道5與殼體外部通過外部導(dǎo)管42相連通，使得儲液容器41通過外部導(dǎo)管42與殼體上設(shè)置的第二入口相連接；這樣經(jīng)電解質(zhì)加速裝置7加速的電解液6除了能導(dǎo)入第一通道3內(nèi)外還能夠被導(dǎo)入第二通道5內(nèi)，這樣第一通道3和第二通道5內(nèi)的電解質(zhì)6是混合均勻的避免了金屬電極消耗不規(guī)律的現(xiàn)象，有利于提高充放電功率和電池的穩(wěn)定性。
當(dāng)然，上述的鈣鈦礦型金屬氧化物可以特制的以提升金屬空氣電池的電化學(xué)性能，如采用化學(xué)式為laxy(1-x)zo3的鈣鈦礦型催化劑；式中，0＜x＜1，y為sr或co，z為mn或fe；具體的制備方法通常包括以下步驟：(a)按摩爾比為x∶1-x∶1稱取硝酸鑭、硝酸y和硝酸z，分別溶于水中，再加入乙二醇形成混合溶液；(b)向所述混合溶液中加入絡(luò)合劑，用氨水調(diào)節(jié)其ph值至6～7，進(jìn)行攪拌絡(luò)合；隨后移至恒溫水浴鍋中攪拌至形成凝膠，再干燥后研磨成粉體；(c)將所述粉體在250～500℃進(jìn)行煅燒即可。這樣不需要進(jìn)行500℃以上的高溫焙燒，簡化了制備工藝和難度，降低了成本。步驟(a)中，所述水和乙二醇的體積比為1～10∶1。所述絡(luò)合劑與la、y和z離子總量的摩爾比為1∶1～3，并且攪拌絡(luò)合的時間為2～3小時，以確保絡(luò)合劑充分絡(luò)合。所述鈣鈦礦型催化劑的化學(xué)式優(yōu)選為：laxsr(1-x)mno3，0.5＜x＜1，此時與其適配的絡(luò)合劑為檸檬酸，因此將對應(yīng)粉體在350～500℃進(jìn)行煅燒5～10小時即可。所述鈣鈦礦型催化劑的化學(xué)式還優(yōu)選為：laxco(1-x)feo3，0.5＜x＜1，與其適配的絡(luò)合劑為1-乙基-3-甲基咪唑鹵代鹽中的一種，此時將粉體在250～350℃進(jìn)行煅燒3～5小時即可，極大地降低了粉體煅燒的溫度和時間。
上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。