CN102013536A - 一种液流式锂-空气电池 - Google Patents

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Abstract

一种液流式锂-空气电池，包括电池本体，电池本体的正极水性电解液配置有一个由泵、节温器、储液罐、热交换器组成的外循环回路，电池本体由固体电解质隔膜将其分成两部分，一部分包括负极金属锂和负极有机电解液，另一部分包括正极空气电极和正极水性电解液，在发电和充电过程中，正极电解液由泵驱动形成循环流动，在电池温度过低时，热交换器对正极电解液加热；在电池温度较高时，热交换器对正极电解液进行冷却，在温度低时，节温器使正极电解液形成不经过储液罐的小循环，在温度高时，节温器使正极电解液形成经过储液罐的大循环，本发明具有电池容量大，对环境温度适应性好，使用灵活的优点。

Description

一种液流式锂-空气电池
技术领域
本发明属于金属-空气电池技术领域，具体涉及一种液流式锂-空气电池。
背景技术
锂-空气电池容量比锂离子电池高，但是，在锂-空气电池中，锂离子与氧反应生成的氧化锂容易沉积在空气电极上，阻断堵塞电解液与空气的接触，使发电能力衰竭。日本产业技术综合研究所公开了一种锂-空气电池体系，在金属锂的负极使用有机电解液，而在正极的空气一侧使用水性电解液，在两种电解液之间设置只有锂离子穿过的固体电解质隔膜，将两者隔开防止电解液混合，这样解决了在空气电极出现氧化锂沉积的问题，锂离子在正极电解液内主要以可溶性氢氧化锂形式存在。但是，这种方案，电池发电容量受正极水性电解液的容量限制，电解液太多会增加正极阻抗，过少会析出氢氧化锂沉淀。而且，这种电池温度调控不便。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种液流式锂-空气电池，具有电池容量大，对温度调控方便，使用灵活的优点。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种液流式锂-空气电池，包括电池本体1，电池本体1的正极水性电解液5配置有一个外循环回路，正极水性电解液5的一端和泵7的入口联通，泵7的出口和节温器8的入口联通，节温器8的第一出口和储液罐9的入口联通，储液罐9的出口和热交换器10的入口联通，热交换器10的出口和正极水性电解液5的另一端联通，节温器8的第二出口和热交换器10的与储液罐9的出口相联通的入口直接联通。
所述的电池本体1包括负极金属锂2、负极有机电解液3、固体电解质隔膜4、正极空气电极6、正极水性电解液5，固体电解质隔膜4将电池本体1分成两部分，一部分包括负极金属锂2和负极有机电解液3，负极金属锂2位于负极有机电解液3中，另一部分包括正极空气电极6和正极水性电解液5，正极空气电极6位于正极水性电解液5中。
所述的电池本体1为单节电池或多节电池构成的电池组。
所述的节温器8能够由三通替代。
本发明的工作原理为：在发电和充电过程中，正极电解液5由泵7驱动形成循环流动，泵7使电池内正极电解液腔形成负压，防止沉淀物堵塞空气电极微孔，在电池温度过低时，热交换器10对正极电解液5加热；在电池温度较高时，热交换器10对正极电解液5进行冷却，在温度低时，节温器8使正极电解液5形成不经过储液罐9的小循环，在温度高时，节温器8使正极电解液5形成经过储液罐的大循环。
本发明的补电模式分为两个模式，第一种模式：在该锂-空气电池上充电，用泵7使正极电解液5在由节温器8、储液罐9、热交换器10组成的外循环回路循环；第二种模式：更换正极电解液5，包括由泵7、节温器8、储液罐9、热交换器10组成回路里的电解液，补充负极金属锂2。
本发明的优点表现在：本发明通过正极电解液的循环，解决了电池本体内正极电解液容量不能过多或过少的问题，防止了氧化锂堵塞空气电极的现象，同时可很好地控制电池温度；本发明可以采用直接充电模式，操作方便，也可以采用更换电解液补充金属锂的模式，快速补电，本发明具有电池容量大，对环境温度适应性好，使用灵活的优点。
附图说明
附图是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细描述。
参照附图，一种液流式锂-空气电池，包括电池本体1，电池本体1的正极水性电解液5配置有一个外循环回路，正极水性电解液5的一端和泵7的入口联通，泵7的出口和节温器8的入口联通，节温器8的第一出口和储液罐9的入口联通，储液罐9的出口和热交换器10的入口联通，热交换器10的出口和正极水性电解液5的另一端联通，节温器8的第二出口和热交换器10的与储液罐9的出口相联通的入口直接联通。
所述的电池本体1包括负极金属锂2、负极有机电解液3、固体电解质隔膜4、正极空气电极6、正极水性电解液5，固体电解质隔膜4将电池本体1分成两部分，一部分包括负极金属锂2和负极有机电解液3，负极金属锂2位于负极有机电解液3中，另一部分包括正极空气电极6和正极水性电解液5，正极空气电极6位于正极水性电解液5中。
所述的电池本体1为单节电池或多节电池构成的电池组。
所述的节温器8能够由三通替代。
本发明的工作原理为：在发电和充电过程中，正极电解液5由泵7驱动形成循环流动，泵7使电池内正极电解液腔形成负压，防止沉淀物堵塞空气电极微孔，在电池温度过低时，热交换器10对正极电解液5加热；在电池温度较高时，热交换器10对正极电解液5进行冷却，在温度低时，节温器8使正极电解液5形成不经过储液罐9的小循环，在温度高时，节温器8使正极电解液5形成经过储液罐的大循环。
本发明的补电模式，分为两个模式，第一种模式：在该锂-空气电池上充电，用泵7使正极电解液5在由节温器8、储液罐9、热交换器10组成的外循环回路循环；第二种模式：更换正极电解液5，包括由泵7、节温器8、储液罐9、热交换器10组成回路里的电解液，补充负极金属锂2。
附图中：1为电池本体；2为负极金属锂；3为负极有机电解液；4为固体电解质隔膜；5为正极水性电解液；6为正极空气电极；7为泵；8为节温器；9为储液罐；10为热交换器。

Claims (4)

1.一种液流式锂-空气电池，包括电池本体(1)，其特征在于：电池本体(1)的正极水性电解液(5)配置有一个外循环回路，正极水性电解液(5)的一端和泵(7)的入口联通，泵(7)的出口和节温器(8)的入口联通，节温器(8)的第一出口和储液罐(9)的入口联通，储液罐(9)的出口和热交换器(10)的入口联通，热交换器(10)的出口和正极水性电解液(5)的另一端联通，节温器(8)的第二出口和热交换器(10)的与储液罐(9)的出口相联通的入口直接联通。
2.根据权利要求1所述的一种液流式锂-空气电池，其特征在于：所述的电池本体(1)包括负极金属锂(2)、负极有机电解液(3)、固体电解质隔膜(4)、正极空气电极(6)、正极水性电解液(5)，固体电解质隔膜(4)将电池本体(1)分成两部分，一部分包括负极金属锂(2)和负极有机电解液(3)，负极金属锂(2)位于负极有机电解液(3)中，另一部分包括正极空气电极(6)和正极水性电解液(5)，正极空气电极(6)位于正极水性电解液(5)中。
3.根据权利要求1所述的一种液流式锂-空气电池，其特征在于：所述的电池本体(1)为单节电池或多节电池构成的电池组。
4.根据权利要求1所述的一种液流式锂-空气电池，其特征在于：所述的节温器(8)能够由三通替代。
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