CN101090168A

CN101090168A - 盐水电池

Info

Publication number: CN101090168A
Application number: CN 200610061198
Authority: CN
Inventors: 王晓黎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-06-14
Filing date: 2006-06-14
Publication date: 2007-12-19

Abstract

本发明涉及一种盐水电池，为解决现有金属空气电池中的电解质采用碱性溶液和所存在的功率不够大，使用、维护比较麻烦等问题。本发明的盐水电池中包括壳体、电解液、金属电极以及空气电极；其中，在壳体上开设有一个或多个窗口，空气电极贴装于窗口处并与壳体一起构成用于容纳电解液的容器；金属电极为镁合金或镁铝合金电极，其中的镁含量不低于70％；电解液是中性电解液，具体可以是氯化钠溶液、海水等。空气电极由表面镀银的导电铜丝网、附着于铜丝网两侧的亲氧材料层、以及附着于位于内侧的亲氧材料层上的防水透气膜组成。这种盐水电池的供电持续时间长、效率高；并可采用普通盐水、海水等中性电解液，所以使用维护方便，而且不会产生污染。

Description

盐水电池

技术领域

本发明的涉及供电装置，更具体地说，涉及一种使用中性电解液的盐水电池。

背景技术

传统的供电来源有以下几种，其一是由发电厂供应交流市电，这种供电方式局限于电网内，在未铺设电网的边远地区、海洋以及恶劣环境中，就无法获得交流供电，而且电网也经常会因各种原因引起故障而导致停电；其二是采用小型燃油发电机供电，这种方式通常用于小范围交流供电，其缺点是会产生严重的空气和噪音污染；其三是采用各种电池供电，当用电设备所需功能较大(例如从几十瓦到几千瓦)时，则必须采用足够容量的电池，此时如果采用可充电的蓄电池，则仍需由电网提供的市电为其充电，也就是仍然不能离开电网运行。

盐水电池的出现则解决了前述问题，它是一种采用中性电解质的金属空气电化学电池，可通过自身电化学反应提供较大功率的电能，从而可应用于多种场合，例如需要用电却没有电源，正常情况下突然停电，紧急情况下的备用、应急用电以及移动用电的需求等。现有的金属空气电池总存在这样那样的缺点，例如在申请号为99216667.5的专利中公开的金属空气电池中，阴极为导电石墨制成，产生的电流密度很小，输出功率只有几瓦。而在申请号分别为CN97101947.9、CN98122215.3、CN00811379.3的专利所公开的金属空气电池中，采用的电解质均为碱性溶液，所以存在会污染环境、更换电解液比较麻烦等问题。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明要解决现有金属空气电池中的电解质采用碱性溶液和所存在的功率不够大，使用、维护比较麻烦等问题，以提供一种成本低、功率大、使用维护比较简单，对环境无污染的电池。

为解决上述技术问题，本发明提供一种盐水电池，包括壳体、作为阳极的金属电极、以及作为阴极的空气电极；其中，在所述壳体上开设有一个或多个窗口，所述空气电极贴装于所述窗口处，与所述壳体一起构成用于容纳电解液的容器；所述金属电极为镁合金或镁铝合金电极，并插装于所述电解液中。

本发明中，所述金属电极中的镁含量最好不低于70％。

本发明中，所述电解液是中性电解液。具体可以是氯化钠溶液、海水等。

本发明中，所述空气电极最好由表面镀银的导电铜丝网、附着于所述铜丝网两侧的亲氧材料层、以及附着于所述位于内侧的亲氧材料层上的防水透气膜组成。其中的亲氧材料层可为活性炭与二氧化锰的混合物。

本发明中，所述防水透气膜可以是由聚四氟乙烯、OP乳化剂和乙炔黑经混合、蒸馏、洗涤、搅拌、烘烤、压制而成的薄膜。

本发明中，还可增设通过导线与所述金属电极和空气电极连接、可将直流电处理为交流电的逆变电路，以输出适当电压的交流电，从而为交流用电设备供电。

由于上述盐水电池中采用的是用镁合金或其它镁合金来制成的金属电极，其化学性质比铝、锌活泼得多，所以能产生较强的电流，且供电持续时间长、效率高。同时，由于其中采用的电解液是普通盐水、海水等中性电解液，而不是碱性或酸性电解液，这种中性电解液的制备、获取都十分容易，所以在边远地区也能对这种电池进行使用和维护，易于推广应用，而且不会产生污染。在使用过程中，只要适时更换金属电极，就能持续工作，且供电时间长。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一个优选实施例中盐水电池的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1中所示空气电极放大结构示意图；

图4是本发明的盐水电池与逆变电路连接以输出交流电时的示意图。

具体实施方式

本发明盐水电池的一个优选实施例如图1至图3所示。从图1和图2中可以看出，该盐水电池中包括金属电极1、电解液2、空气电极3、以及一个壳体4。本实施例中，壳体的俯视效果为一个矩形，在壳体的左右两侧面各设有一个窗口，并将空气电极3贴装在这两个窗口处，使得空气电极3与壳体4一起构成用于容纳电解液2的容器，并使空气电极的内表面可与电解液直接接触。

本实施例中的金属电极1采用的是镁铝合金，且其中的含镁量不低于70％，此时的镁金属电极的化学性质最活泼，能稳定持续地释放大量的电子。具体实施时，除了采用镁铝合金外，还可以采用其他的镁合金，但需保证其中的镁含量不低于70％。

从图3中可以看出，空气电极由表层镀银的导电铜丝网31、附着于导电铜丝网31两侧的亲氧材料层32、以及附着于位于内侧的亲氧材料层32表面的透气防水膜33构成。

对于其中的导电铜丝网31，可先在铜丝镀上一层银，再编成网；还可以直接用铜丝编成网，然后再镀上一层银。由于银的导电率比铜高，所以采用镀银层既能提高铜丝网的导电率，相对于纯银材料又能降低成本。

其中的亲氧材料层32是活性炭与二氧化锰的混合物，它可以提高对氧分子的吸附能力，为电池的能量转换提供充足的氧离子。

其中的防水透气膜33又叫憎水透气层，它具有防水透气功能，可附着有亲氧材料层的铜丝网与装在容器中的电解液2隔离开来，防止电解液渗透，而只允许氧离子和电子透过。本实施例中的防水透气膜33可由聚四氟乙烯、OP乳化剂和乙炔黑的混合物经过蒸溜、洗涤、搅拌、烘烤、压制而成。

在能量转换过程中，镁铝合金金属电极提供阳离子和电子。当镁和铝原子进入电解液中时，变成阳离子Mg⁺²，A1⁺³，并释放相应数量的电子。同时，空气电极会吸附空气中的氧分子，并将其转换成氧离子，也就是O₂转换成两个氧离子，氧离子透过防水透气膜，吸收四个电子，并与水分子结合生成氢氧根离子(OH^-1)，氢氧根离子(OH^-1)再与金属阳离子结合，可生成Mg(OH)₂和Al(OH)₃。当本发明的盐水电池通过其导电线51、52与负载连接而构成回路时，即可形成负载电流，完成化学能到电能的转换。

具体实施时，可将多个盐水电池相互串联、并联、或者串并混合连接，以构成电压更高、电量更大的盐水电池组。使得整个盐水电池或电池组的输出功率可以比较小，例如几十瓦；也可以比较大，例如数千瓦。

另外，如图4所示，还可将上述盐水电池或电池组与一个对应的逆变电路连接，以将直流电源转换为适当电压的交流电源，以达到为交流用电设备供电的目的。这种带逆变电路的盐水电池组既能在停电时替代UPS(不间断电源)，又可克服环境限制，以用于在那些尚未铺设电网的边远地区、海洋或恶劣环境中直接供电。

在上述实施例的基础上，还可以根据具体产品的需要进一步增设各种辅助装置，例如电解液液面调整装置、过电流保护装置、监控装置等，其中可能会用到电压检测、电流检测、温度检测、液面高度检测等检测电路或传感器。

Claims

1、一种盐水电池，包括壳体、作为阳极的金属电极、以及作为阴极的空气电极；其特征在于，

在所述壳体上开设有一个或多个窗口，所述空气电极贴装于所述窗口处，与所述壳体一起构成用于容纳电解液的容器；

所述金属电极为镁合金或镁铝合金电极，并插装于所述电解液中。

2、根据权利要求1所述的盐水电池，其特征在于，所述金属电极中的镁含量不低于70％。

3、根据权利要求2所述的盐水电池，其特征在于，所述电解液是中性电解液。

4、根据权利要求3所述的盐水电池，其特征在于，所述中性电解液是氯化钠溶液或海水。

5、根据权利要求1所述的盐水电池，其特征在于，所述空气电极包括表面镀银的导电铜丝网，附着于所述铜丝网两侧的亲氧材料层，以及附着于所述位于内侧的亲氧材料层上的防水透气膜。

6、根据权利要求5所述的盐水电池，其特征在于，所述亲氧材料层是活性炭与二氧化锰的混合物。

7、根据权利要求5所述的盐水电池，其特征在于，所述防水透气膜是由聚四氟乙烯、OP乳化剂和乙炔黑经混合、蒸馏、洗涤、搅拌、烘烤、压制而成的薄膜。

8、根据权利要求1至7中任一项所述的盐水电池，其特征在于，还包括通过导线与所述金属电极和空气电极连接、可将直流电处理为交流电的逆变电路。