CN106033828B - 一种金属空气电池系统及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种金属空气电池系统，包括壳体、空气扩散电极、金属电极、含有碱性电解质的第一电解液、含有碱性电解质的第二电解液和电解液加速装置，电解液加速装置用于对第一电解液进行加速使得第一电解液在电解液通道内流动。本发明提供的金属空气电池系统中使用双相电解液，通过第二电解液隔离第一电解与金属电极，且第一电解液和第二电解液各自形成电解液层，两层电解液层之间接触形成允许离子传输的界面，解决了现有技术中金属电极自放电导致的电池利用率低和安全性能差的问题。本发明提供的金属空气电池系统能量密度高且安全可靠。本发明还提供了该金属空气电池系统的应用。

Description

一种金属空气电池系统及其应用
技术领域
本发明涉及电池领域，特别是涉及一种金属空气电池系统及其应用。
背景技术
随着移动电子设备的快速发展，小至手机、笔记本电脑，大至电动汽车，均依赖电池提供电力。目前电池的能量密度是限制各种电子设备续航能力的技术瓶颈。金属空气电池以其极高的理论能量密度，成为下一代电池的理想备选方案。
金属空气电池包括金属电极、空气扩散电极和电解液，其中电解液在金属空气电池中起着重要作用。目前常用的电解液为单相电解液，例如含有碱性电解质的水相电解液或含有碱性电解质的醇相电解液。但在电池的使用过程中含有碱性电解质的水相电解液的水会与金属电极发生自放电反应，导致金属空气电池利用率降低，同时该反应会产生氢气，存在安全隐患。
发明内容
为解决上述问题，本发明实施例旨在提供一种金属空气电池系统。该金属空气电池系统解决了现有技术金属空气电池中金属电极自放电导致的电池利用率低和安全性能差的问题。本发明实施例还提供了该金属空气电池系统的应用。
第一方面，本发明实施例提供了一种金属空气电池系统，包括壳体、空气扩散电极、金属电极、含有碱性电解质的第一电解液、含有碱性电解质的第二电解液和电解液加速装置：
所述空气扩散电极和所述金属电极容置在所述壳体形成的腔体内，所述空气扩散电极和所述金属电极的至少一部分之间形成用于容纳所述第一电解液和所述第二电解液的电解液通道，所述第一电解液接触所述空气扩散电极并远离所述金属电极，所述第二电解液接触所述金属电极并远离所述空气扩散电极，所述电解液加速装置用于对所述第一电解液进行加速使得所述第一电解液在所述电解液通道内流动，所述第一电解液和所述第二电解液各自形成电解液层，两层电解液层之间接触形成允许离子传输的界面。
优选地，所述第一电解液为含有碱性电解质的水相电解液，所述第二电解液为含有碱性电解质的醇相电解液，所述电解液加速装置包括第一电解液加速装置和第二电解液加速装置，分别用于对所述第一电解液和所述第二电解液进行加速使得所述第一电解液和所述第二电解液在对流传输限制的作用下保持并行层流流动。
优选地，所述对流传输限制作用为使得所述第一电解液和所述第二电解液均以不小于3000的佩克莱特数的状态流动。
优选地，所述第一电解液的佩克莱特数为3000～100000，所述第二电解液的佩克莱特数为3000～100000。
优选地，所述电解液通道与所述壳体外部通过外部导管连通形成两个电解液循环回路，分别用于容纳所述第一电解液和所述第二电解液流动通过。
优选地，所述第一电解液加速装置连接在所述第一电解液循环回路中，所述第二电解液加速装置连接在所述第二电解液循环回路中。
优选地，所述第一电解液循环回路包括用于提供所述第一电解液的第一储液容器，所述第一储液容器与所述壳体上设置的第一入口和第一出口通过所述外部导管连接；所述第二电解液循环回路包括用于提供所述第二电解液的第二储液容器，所述第二储液容器与所述壳体上设置的第二入口和第二出口通过所述外部导管连接。
优选地，所述第一电解液为含有碱性电解质的水相电解液，所述第二电解液为含有碱性电解质的凝胶相电解液，所述第二电解液吸附固定于所述金属电极上。
优选地，所述电解液通道与所述壳体外部通过外部导管连通形成第一电解液循环回路，用于容纳所述第一电解液流动通过。
优选地，所述电解液加速装置连接在所述第一电解液循环回路中。
优选地，所述第一电解液循环回路包括用于提供所述第一电解液的第一储液容器，所述第一储液容器与所述壳体上设置的第一入口和第一出口通过所述外部导管连接。
优选地，所述第一电解液循环回路中还包括用于移除所述第一电解液中反应产物的净化装置。
优选地，所述凝胶相电解液由多孔凝胶骨架和分散于所述多孔凝胶骨架中的溶剂组成。
优选地，所述多孔凝胶骨架为多孔聚合物或多孔二氧化硅。
优选地，所述溶剂为水和醇中的至少一种。
优选地，所述第二电解液占所述电解液通道体积的10％～90％。
优选地，所述第二电解液占所述电解液通道体积的20％～60％。
优选地，所述碱性电解质在所述含有碱性电解质的水相电解液中的浓度为0.1mol/L～27.0mol/L。
优选地，所述碱性电解质在所述含有碱性电解质的水相电解液中的浓度为2.0mol/L～8.0mol/L。
优选地，所述碱性电解质在所述含有碱性电解质的醇相电解液中的浓度为0.1mol/L～6.0mol/L。
优选地，所述含有碱性电解质的醇相电解液中碱性电解质的浓度为1.0mol/L～5.0mol/L。
优选地，所述碱性电解质为氢氧化钾和氢氧化钠中的至少一种。
优选地，所述金属电极为铝、镁、锌和铁中的一种或铝、镁、锌和铁中的至少两种组成的合金。
优选地，所述空气扩散电极由集流体、催化剂、导电剂及粘结剂组成。
优选地，所述催化剂选自炭黑、乙炔黑、石墨烯、MnO2、MnOOH、NiO、CoO、Pt、Au和Ag中的一种或几种的混合物或复合物。
优选地，所述电解液加速装置为微泵、活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、齿轮泵、叶轮泵或螺杆泵。
本发明实施例第一方面提供的金属空气电池系统中使用双相电解液，通过第二电解液隔离第一电解与金属电极，且第一电解液和第二电解液各自形成电解液层，两层电解液层之间接触形成允许离子传输的界面，解决了现有技术中金属电极自放电导致的电池利用率低和安全性能差的问题。本发明实施例第一方面提供的金属空气电池系统能量密度高且安全可靠。
第二方面，本发明实施例提供了一种金属空气电池系统在移动终端产品、电动汽车、电网、通信设备和电动工具中的应用，应用范围广，实用性强。
附图说明
图1为本发明第一实施例中含有碱性电解质的醇相电解液和含有碱性电解质的水相电解液在电池本体中流动的示意图(图1中未示壳体)；
图2为本发明第一实施例中含有碱性电解质的醇相电解液和含有碱性电解质的水相电解液在金属空气电池系统中流动的示意图(图2中未示壳体)；
图3为本发明第二实施例中含有碱性电解质的水相电解液在电池本体中流动的示意图(图3中未示壳体)；
图4为本发明第二实施例中含有碱性电解质的水相电解液在金属空气电池系统中流动的示意图(图4中未示壳体)。
具体实施方式
以下所述是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明实施例的保护范围。
第一方面，本发明实施例提供了一种金属空气电池系统，包括壳体、空气扩散电极、金属电极、含有碱性电解质的第一电解液、含有碱性电解质的第二电解液和电解液加速装置：
所述空气扩散电极和所述金属电极容置在所述壳体形成的腔体内，所述空气扩散电极和所述金属电极的至少一部分之间形成用于容纳所述第一电解液和所述第二电解液的电解液通道，所述第一电解液接触所述空气扩散电极并远离所述金属电极，所述第二电解液接触所述金属电极并远离所述空气扩散电极，所述电解液加速装置用于对所述第一电解液进行加速使得所述第一电解液在所述电解液通道内流动，所述第一电解液和所述第二电解液各自形成电解液层，两层电解液层之间接触形成允许离子传输的界面。
本发明实施方式中提供的金属空气电池系统中使用双相电解液，通过第二电解液隔离第一电解与金属电极，且第一电解液和第二电解液各自形成电解液层，两层电解液层之间接触形成允许离子传输的界面，解决了现有技术中金属电极自放电导致的电池利用率低和安全性能差的问题。本发明实施方式中提供的金属空气电池系统能量密度高且安全可靠。
本发明实施方式中包含多种技术方案。其中第一电解液均为可以流动的液态电解液，例如为含有碱性电解质的水相电解液。第二电解液为可以流动的液态电解液，例如为含有碱性电解质的醇相电解液或者为凝胶相电解液，所述凝胶相电解液中容纳有含有碱性电解质的溶液，溶剂可以为水、醇或水和醇的混合物。
本发明第一实施方式中，所述第一电解液为含有碱性电解质的水相电解液，所述第二电解液为含有碱性电解质的醇相电解液，所述电解液加速装置包括第一电解液加速装置和第二电解液加速装置，分别用于对所述第一电解液和所述第二电解液进行加速使得所述第一电解液和所述第二电解液在对流传输限制的作用下保持并行层流流动。
本发明第一实施方式中，所述对流传输限制作用为使得所述第一电解液和所述第二电解液均以不小于3000的佩克莱特数的状态流动。
本发明第一实施方式中，佩克莱特数(Peclet number，简称Pe)是一个无量纲数值，用来表示流体对流与扩散的相对比例。Pe的计算方法为：Pe＝U×H/D，其中，U为含有碱性电解质的水相电解液或含有碱性电解质的醇相电解液在电解液通道中的平均流速；含有碱性电解质的水相电解液的平均流速由含有碱性电解质的水相电解液在电解液通道中的流量除以含有碱性电解质的水相电解液在电解液通道流动时所占电解液通道的横截面积得到，含有碱性电解质的醇相电解液的平均流速由含有碱性电解质的醇相电解液在电解液通道中的流量除以含有碱性电解质的醇相电解液在电解液通道流动时所占电解液通道的横截面积得到，H为空气扩散电极与金属电极的垂直距离；D为醇在水中的扩散系数或水在醇中的扩散系数。本发明实施方式中，Pe数越大，醇和水越难以混合。可以根据实际需要，调节U、H和D的数值，使Pe数满足一定条件。
本发明第一实施方式中，含有碱性电解质的水相电解液的佩克莱特数为3000～100000。
本发明第一实施方式中，含有碱性电解质的水相电解液的佩克莱特数优选为5000～20000。
本发明第一实施方式中，含有碱性电解质的醇相电解液的佩克莱特数为3000～100000。
本发明第一实施方式中，含有碱性电解质的醇相电解液的佩克莱特数优选为5000～20000。
本发明第一实施方式中，含有碱性电解质的水相电解液的佩克莱特数和含有碱性电解质的醇相电解液的佩克莱特数相同。
根据流体动力学，当含有碱性电解质的水相电解液和含有碱性电解质的醇相电解液均以不小于3000的佩克莱特数并行流动时，含有碱性电解质的水相电解液和含有碱性电解质的醇相电解液在电解液通道中流动的速度是其在电解液通道截面上扩散的速度的3000倍以上，即当含有碱性电解质的水相电解液和含有碱性电解质的醇相电解液流过整个电解液通道时，含有碱性电解质的水相电解液和含有碱性电解质的醇相电解液发生混合的体积占整个电解液体积的比值低于1/3000，可忽略不计。
本发明第一实施方式中，所述电解液通道与所述壳体外部通过外部导管连通形成两个电解液循环回路，分别用于容纳所述第一电解液和所述第二电解液流动通过。
本发明第一实施方式中，所述第一电解液加速装置连接在所述第一电解液循环回路中，所述第二电解液加速装置连接在所述第二电解液循环回路中。
本发明第一实施方式中，所述第一电解液循环回路包括用于提供所述第一电解液的第一储液容器，所述第一储液容器与所述壳体上设置的第一入口和第一出口通过所述外部导管连接；所述第二电解液循环回路包括用于提供所述第二电解液的第二储液容器，所述第二储液容器与所述壳体上设置的第二入口和第二出口通过所述外部导管连接。
本发明第一实施方式中，金属空气电池系统的运行控制方式如下：
同时开启第一电解液加速装置和第二电解液加速装置；
含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液加速装置的控制下，从第一储液容器流出，流经外部导管并从设置在壳体上的第一入口进入电解液通道中；在电解液通道中，含有碱性电解质的水相电解液的流量为0.833×10-9m3/s～1.8×10-3m3/s，流速为3×10-4m/s～0.2m/s；
含有碱性电解质的醇相电解液在第二电解液加速装置的控制下，从第二储液容器流出，流经外部导管并从设置在壳体上的第二入口进入电解液通道中；在电解液通道中，含有碱性电解质的醇相电解液的流量为0.833×10-9m3/s～1.8×10-3m3/s，流速为3×10-4m/s～0.2m/s；
在电解液通道中，含有碱性电解质的水相电解液和含有碱性电解质的醇相电解液在电解液通道中均以不小于3000的佩克莱特数的状态保持并行层流流动，层流流动过程中，含有碱性电解质的水相电解液接触空气扩散电极并远离金属电极，含有碱性电解质的醇相电解液接触金属电极并远离空气扩散电极；含有碱性电解质的水相电解液与含有碱性电解质的醇相电解液接触形成一界面，该界面允许离子通过且不允许含有碱性电解质的水相电解液中的溶剂分子与含有碱性电解质的醇相电解液中的溶剂分子通过，水不会扩散到醇中，醇也不会扩散到水中；
金属电极和空气扩散电极分别发生电化学反应，不断向外输出电能，两电极之间有导线连接，形成闭合回路。以铝空气电池为例，金属电极的化学反应为：Al+4OH—→Al(OH)4 —+3e—，空气扩散电极的化学反应为：O2+2H2O+4e—→4OH—；
含有碱性电解质的水相电解液从设置在壳体上的第一出口导出电解液通道，流经外部导管并返回第一储液容器中，含有碱性电解质的醇相电解液从设置在壳体上的第二出口导出电解液通道，流经外部导管并返回第二储液容器中；
在第一电解液加速装置和第二电解液加速装置开启的情况下，含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液循环回路中流动、含有碱性电解质的醇相电解液在第二电解液循环回路中流动；使金属空气电池系统不断运行。
本发明第一实施方式中，空气扩散电极和金属电极平行，空气扩散电极和金属电极的垂直距离为0.5mm～10mm。
本发明第一实施方式中，室温下，水在醇中的扩散系数为1.0×10-9m2/s，醇在水中的扩散系数为1.0×10-9m2/s。
本发明第一实施方式中，所述第二电解液占所述电解液通道体积的10％～90％。
本发明第一实施方式中，所述第二电解液占所述电解液通道体积的20％～60％。
本发明第一实施方式中，所述碱性电解质在所述含有碱性电解质的水相电解液中的浓度为0.1mol/L～27.0mol/L。
本发明第一实施方式中，所述碱性电解质在所述含有碱性电解质的水相电解液中的浓度为2.0mol/L～8.0mol/L。
本发明第一实施方式中，所述碱性电解质在所述含有碱性电解质的醇相电解液中的浓度为0.1mol/L～6.0mol/L。
本发明第一实施方式中，所述含有碱性电解质的醇相电解液中碱性电解质的浓度为1.0mol/L～5.0mol/L。
本发明第一实施方式中，所述碱性电解质为氢氧化钾和氢氧化钠中的至少一种。
本发明第一实施方式中，所述醇为甲醇、乙醇、正丙醇和异丙醇中的一种或几种。
本发明第一实施方式中，所述金属电极为铝、镁、锌和铁中的一种或铝、镁、锌和铁中的至少两种组成的合金。
本发明第一实施方式中，所述空气扩散电极由集流体、催化剂、导电剂及粘结剂组成。
本发明实施方式中，集流体、导电剂和粘结剂的选择不作特殊限定，现有常规使用的均可。
本发明第一实施方式中，所述催化剂选自炭黑、乙炔黑、石墨烯、MnO2、MnOOH、NiO、CoO、Pt、Au和Ag中的一种或几种的混合物或复合物。
本发明第一实施方式中，所述电解液加速装置的选择不作特殊限定，可对电解液进行定量输送的泵即可。例如可以为微泵、活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、齿轮泵、叶轮泵或螺杆泵。
本发明第一实施方式中，储液容器的类型不限，例如可以为电解液储罐，容量不限，可根据实际情况进行选择。
本发明第一实施方式中，导管由例如由聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料)等树脂制成，或由不与电解液反应的金属制成。
图1为本发明第一实施例中含有碱性电解质的醇相电解液和含有碱性电解质的水相电解液在电池本体中流动的示意图(图1中未示壳体)，图1中，电池本体10包括空气扩散电极1，金属电极2以及空气扩散电极和金属电极的至少一部分之间形成的电解液通道3，4为含有碱性电解质的水相电解液，5为含有碱性电解质的醇相电解液，6为含有碱性电解质的水相电解液和含有碱性电解质的醇相电解液接触形成的界面，图中的箭头表示电解液的流动方向。从图1中可以看出，在电解液通道中，含有碱性电解质的醇相电解液和含有碱性电解质的水相电解液保持并行层流的方式进行流动，层流流动过程中，含有碱性电解质的水相电解液接触空气扩散电极并远离金属电极，含有碱性电解质的醇相电解液接触金属电极并远离空气扩散电极；两相接触但不会混合，即醇不会扩散到水中，水不会扩散到醇中。
图2为本发明第一实施例中含有碱性电解质的醇相电解液和含有碱性电解质的水相电解液在金属空气电池系统中流动的示意图(图2中未示壳体)，图2中，金属空气电池系统20包括电池本体10、第一储罐11、第一电解液加速装置12、第二储罐13和第二电解液加速装置14；第一电解液循环回路15包括通过导管与设置在壳体上的第一入口和第一出口连接的第一储罐11，以及用于为含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液循环回路15中流动提供驱动力的第一电解液加速装置12，第一电解液循环回路15供含有碱性电解质的水相电解液接触空气扩散电极并远离金属电极流动；第二电解液循环回路16包括通过导管与设置在壳体上的第二入口和第二出口连接的第二储罐13，以及用于为含有碱性电解质的醇相电解液在第二电解液循环回路16中流动提供驱动力的第二电解液加速装置14，第二电解液循环回路16供含有碱性电解质的醇相电解液接触金属电极并远离空气扩散电极流动。
本发明第一实施例提供的金属空气电池系统使用双相电解液解决了现有技术中金属电极自放电导致的电池利用率低和安全性能差的问题。
现有技术中，有人在金属电极一侧使用含碱醇溶液，空气扩散电极一侧则使用含碱水溶液，用隔膜隔开含碱水溶液和含碱醇溶液，以防止这两种电解液发生混合。由于隔膜可允许离子通过但不允许溶剂分子通过，因此可实现电池电化学反应无阻碍地进行且解决了金属电极自放电的问题，同时避免了含碱醇溶液的醇在空气扩散电极处被氧化分解的问题。但该金属空气电池中引入的隔膜将增加电池内部的电阻，导致电池功率性能下降。
本发明第一实施例提供的金属空气电池系统无需设置隔膜即可正常工作，避免了因引入隔膜导致电池内阻增加、电池功率性能下降的问题。
本发明第二实施方式中，所述第一电解液为含有碱性电解质的水相电解液，所述第二电解液为含有碱性电解质的凝胶相电解液，所述第二电解液吸附固定于所述金属电极上。所述凝胶相电解液中容纳有含有碱性电解质的溶液。
本发明第二实施方式中，所述凝胶相电解液由多孔凝胶骨架和分散于所述多孔凝胶骨架中的溶剂组成。
本发明第二实施方式中，所述多孔凝胶骨架为多孔聚合物或多孔二氧化硅。
本发明第二实施方式中，所述溶剂为水和醇中的至少一种。
本发明第二实施方式中，所述电解液通道与所述壳体外部通过外部导管连通形成第一电解液循环回路，用于容纳所述第一电解液流动通过。
本发明第二实施方式中，所述电解液加速装置连接在所述第一电解液循环回路中。
本发明第二实施方式中，所述第一电解液循环回路包括用于提供所述第一电解液的第一储液容器，所述第一储液容器与所述壳体上设置的第一入口和第一出口通过所述外部导管连接。
本发明第二实施方式中，所述第一电解液循环回路中还包括用于移除所述第一电解液中反应产物的净化装置。
本发明第二实施方式中，金属空气电池系统的运行控制方式如下：
开启第一电解液加速装置，含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液加速装置的控制下，从第一储液容器流出，流经外部导管并从设置在壳体上的第一入口进入电解液通道中；
在电解液通道中，凝胶相电解液吸附固定于所述金属电极上形成凝胶电解液层，含有碱性电解质的水相电解液在空气扩散电极与凝胶电解液层之间的空间中流动，流量为0.833×10-9m3/s～1.8×10-3m3/s，流速为3×10-4m/s～0.2m/s；
含有碱性电解质的水相电解液与凝胶电解液接触形成一界面，该界面允许离子通过且不允许含有碱性电解质的水相电解液中的溶剂分子通过；
金属电极和空气扩散电极分别发生电化学反应，不断向外输出电能，两电极之间有导线连接，形成闭合回路。以铝空气电池为例，金属电极的化学反应为：Al+4OH—→Al(OH)4 —+3e—，空气扩散电极的化学反应为：O2+2H2O+4e—→4OH—；
含有碱性电解质的水相电解液从设置在壳体上的第一出口导出电解液通道，流经外部导管并返回第一储液容器中；
在第一电解液加速装置开启的情况下，含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液循环回路中流动；使金属空气电池系统不断运行。
本发明第二实施方式中，空气扩散电极和金属电极平行，空气扩散电极和金属电极的垂直距离为0.5mm～10mm。
本发明第二实施方式中，所述第二电解液占所述电解液通道体积的10％～90％。
本发明第二实施方式中，所述第二电解液占所述电解液通道体积的20％～60％。
本发明第二实施方式中，所述碱性电解质在所述含有碱性电解质的水相电解液中的浓度为0.1mol/L～27.0mol/L。
本发明第二实施方式中，所述碱性电解质在所述含有碱性电解质的水相电解液中的浓度为2.0mol/L～8.0mol/L。
本发明第二实施方式中，所述碱性电解质在所述含有碱性电解质的醇相电解液中的浓度为0.1mol/L～6.0mol/L。
本发明第二实施方式中，所述含有碱性电解质的醇相电解液中碱性电解质的浓度为1.0mol/L～5.0mol/L。
本发明第二实施方式中，所述碱性电解质为氢氧化钾和氢氧化钠中的至少一种。
本发明第二实施方式中，所述醇为甲醇、乙醇、正丙醇和异丙醇中的一种或几种。
本发明第二实施方式中，所述金属电极为铝、镁、锌和铁中的一种或铝、镁、锌和铁中的至少两种组成的合金。
本发明第二实施方式中，所述空气扩散电极由集流体、催化剂、导电剂及粘结剂组成。
本发明第二实施方式中，集流体、导电剂和粘结剂的选择不作特殊限定，现有常规使用的均可。
本发明第二实施方式中，所述催化剂选自炭黑、乙炔黑、石墨烯、MnO2、MnOOH、NiO、CoO、Pt、Au和Ag中的一种或几种的混合物或复合物。
本发明第二实施方式中，所述电解液加速装置的选择不作特殊限定，可对电解液进行定量输送的泵即可。例如可以为微泵、活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、齿轮泵、叶轮泵或螺杆泵。
本发明第二实施方式中，储液容器的类型不限，例如可以为电解液储罐，容量不限，可根据实际情况进行选择。
本发明第二实施方式中，导管由例如由聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料)等树脂制成，或由不与电解液反应的金属制成。
图3为本发明第二实施例中含有碱性电解质的水相电解液在电池本体中流动的示意图(图3中未示壳体)。图3中，电池本体10包括空气扩散电极1，金属电极2以及空气扩散电极和金属电极的至少一部分之间形成的电解液通道3，4为含有碱性电解质的水相电解液，7为含有碱性电解质的凝胶相电解液，8为含有碱性电解质的水相电解液和含有碱性电解质的凝胶相电解液接触形成的界面，图中的箭头表示电解液的流动方向。从图3中可以看出，在电解液通道中，含有碱性电解质的水相电解液和含有碱性电解质的凝胶相电解液各自形成电解液层，两者接触形成一界面。
图4为本发明第二实施例中含有碱性电解质的水相电解液在金属空气电池系统中流动的示意图(图4中未示壳体)。图4中，金属空气电池系统20包括电池本体10、第一储罐11和第一电解液加速装置12；第一电解液循环回路15包括通过导管与设置在壳体上的第一入口和第一出口连接的第一储罐11，以及用于为含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液循环回路15中流动提供驱动力的第一电解液加速装置12，第一电解液循环回路15供含有碱性电解质的水相电解液接触空气扩散电极并远离金属电极流动。
本发明第二实施例提供的金属空气电池系统使用双相电解液解决了现有技术中金属电极自放电导致的电池利用率低和安全性能差的问题。此外，第一电解液在流动过程中可将第二电解液在电池使用过程中产生的反应产物带走，从而避免因反应产物的堆积导致金属空气电池性能衰减的问题产生。以及，带有反应产物的第一电解液在循环流动中可经过净化装置的过滤等处理方式移除其中的反应产物，随后再次进入电解液通道中。
第二方面，本发明实施例提供了一种金属空气电池系统在移动终端产品、电动汽车、电网、通信设备和/或电动工具中的应用，应用范围广，实用性强。
本发明实施例的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而易见的，或者可以通过本发明实施例的实施而获知。
实施例一
本发明实施例提供了一种金属空气电池系统，包括：
电池本体、两个储罐和两个电解液加速装置；电池本体包括壳体、空气扩散电极和金属电极，空气扩散电极和金属电极容置在壳体形成的腔体内，空气扩散电极和金属电极的至少一部分之间形成电解液通道。电池本体、储罐和电解液加速装置之间通过导管连接形成两个电解液循环回路；第一电解液循环回路包括通过导管与设置在壳体上的第一入口和第一出口连接的第一储罐，以及用于为含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液循环回路中流动提供驱动力的第一电解液加速装置，第一电解液循环回路供含有碱性电解质的水相电解液接触空气扩散电极并远离金属电极流动；第二电解液循环回路包括通过导管与设置在壳体上的第二入口和第二出口连接的第二储罐，以及用于为含有碱性电解质的醇相电解液在第二电解液循环回路中流动提供驱动力的第二电解液加速装置，第二电解液循环回路供含有碱性电解质的醇相电解液接触金属电极并远离空气扩散电极流动。
使用纯度为99.99％、大小为5×3×0.2cm3的铝片作为金属电极，和金属电极同样尺寸且负载有2mg/cm2铂碳催化剂的电极作为空气扩散电极(购自Johnson MattheyCatalysts,UK)，铂碳催化剂中铂含量为60％；第一储罐中存储有含有碱性电解质的水相电解液，第二储罐中存储有含有碱性电解质的醇相电解液，使用2.0mol/LKOH水溶液作为含有碱性电解质的水相电解液，使用1.0mol/LKOH乙醇溶液作为含有碱性电解质的醇相电解液，空气扩散电极和金属电极平行且它们之间的垂直距离为5mm。通过第一电解液加速装置和第二电解液加速装置(型号M100S,TCS Micropumps,UK)分别驱动含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液循环回路中流动、含有碱性电解质的醇相电解液在第二电解液循环回路中流动，在电解液通道中，控制含有碱性电解质的水相电解液流速为2×10-2m/s，流量为1.8×10-6m3/s，水在乙醇中的扩散系数为1.0×10-9m2/s，计算得到含有碱性电解质的水相电解液的Pe数为100000；控制含有碱性电解质的醇相电解液流速为2×10-2m/s，流量为1.2×10-6m3/s，乙醇在水中的扩散系数为1.0×10-9m2/s，计算得到含有碱性电解质的醇相电解液的Pe数为100000，含有碱性电解质的水相电解液和含有碱性电解质的醇相电解液均以不小于3000的佩克莱特数的状态保持并行层流流动，层流流动过程中，含有碱性电解质的水相电解液接触空气扩散电极并远离金属电极，含有碱性电解质的醇相电解液接触金属电极并远离空气扩散电极；含有碱性电解质的水相电解液与含有碱性电解质的醇相电解液接触形成一界面，该界面允许离子通过且不允许含有碱性电解质的水相电解液中的溶剂分子与含有碱性电解质的醇相电解液中的溶剂分子通过，含有碱性电解质的醇相电解液与含有碱性电解质的水相电解液的体积比为4:6。
电池运行过程中，未检出有氢气产生，证明铝空气电池自放电得到很好的抑制。同时，由于含有碱性电解质的醇相电解液的乙醇和空气扩散电极不接触，乙醇不会在空气扩散电极处被氧化分解。另外，经测试，电池本体的内阻为2.5Ω/cm2，功率密度为135mW/cm2。
实施例二
本发明实施例提供了一种金属空气电池系统，包括：
电池本体、两个储罐和两个电解液加速装置；电池本体包括壳体、空气扩散电极和金属电极，空气扩散电极和金属电极容置在壳体形成的腔体内，空气扩散电极和金属电极至少一部分之间形成电解液通道。电池本体、储罐和电解液加速装置之间通过导管连接形成两个电解液循环回路；第一电解液循环回路包括通过导管与设置在壳体上的第一入口和第一出口连接的第一储罐，以及用于为含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液循环回路中流动提供驱动力的第一电解液加速装置，第一电解液循环回路供含有碱性电解质的水相电解液接触空气扩散电极并远离金属电极流动；第二电解液循环回路包括通过导管与设置在壳体上的第二入口和第二出口连接的第二储罐，以及用于为含有碱性电解质的醇相电解液在第二电解液循环回路中流动提供驱动力的第二电解液加速装置，第二电解液循环回路供含有碱性电解质的醇相电解液接触金属电极并远离空气扩散电极流动。
使用纯度为99.99％、大小为5×3×0.2cm3的锌片作为金属电极，和金属电极同样尺寸且负载有2mg/cm2铂碳催化剂的电极作为空气扩散电极(购自Johnson MattheyCatalysts,UK)，铂碳催化剂中铂含量为60％；第一储罐中存储有含有碱性电解质的水相电解液，第二储罐中存储有含有碱性电解质的醇相电解液，使用8.0mol/LKOH水溶液作为含有碱性电解质的水相电解液，5.0mol/LKOH乙醇溶液作为含有碱性电解质的醇相电解液，空气扩散电极和金属电极平行且它们之间的间距为5mm。通过第一电解液加速装置和第二电解液加速装置(型号M100S,TCS Micropumps,UK)分别驱动含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液循环回路中流动、含有碱性电解质的醇相电解液在第二电解液循环回路中流动，在电解液通道中，控制含有碱性电解质的水相电解液的流速为4×10-3m/s，流量为3.6×10-7m3/s，水在乙醇中的扩散系数为1.0×10-9m2/s，计算得到含有碱性电解质的水相电解液的Pe数为20000；控制含有碱性电解质的醇相电解液的流速为4×10-3m/s，流量为2.4×10-7m3/s，乙醇在水中的扩散系数为1.0×10-9m2/s，计算得到含有碱性电解质的醇相电解液的Pe数为20000，含有碱性电解质的水相电解液和含有碱性电解质的醇相电解液均以不小于3000的佩克莱特数的状态保持并行层流流动，层流流动过程中，含有碱性电解质的水相电解液接触空气扩散电极并远离金属电极，含有碱性电解质的醇相电解液接触金属电极并远离空气扩散电极；含有碱性电解质的水相电解液与含有碱性电解质的醇相电解液接触形成一界面，该界面允许离子通过且不允许含有碱性电解质的水相电解液中的溶剂分子与含有碱性电解质的醇相电解液中的溶剂分子通过，含有碱性电解质的醇相电解液与含有碱性电解质的水相电解液的体积比为4:6。
电池运行过程中，未检出有氢气产生，证明锌空气电池自放电得到很好的抑制。同时，由于含有碱性电解质的醇相电解液的乙醇和空气扩散电极不接触，乙醇不会在空气扩散电极处被氧化分解。另外，经测试，电池本体的内阻为2.8Ω/cm2，功率密度为124mW/cm2。
实施例三
本发明实施例提供了一种金属空气电池系统，包括：
电池本体、两个储罐和两个电解液加速装置；电池本体包括壳体、空气扩散电极和金属电极，空气扩散电极和金属电极容置在壳体形成的腔体内，空气扩散电极和金属电极至少一部分之间形成电解液通道。电池本体、储罐和电解液加速装置之间通过导管连接形成两个电解液循环回路；第一电解液循环回路包括通过导管与设置在壳体上的第一入口和第一出口连接的第一储罐，以及用于为含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液循环回路中流动提供驱动力的第一电解液加速装置，第一电解液循环回路供含有碱性电解质的水相电解液接触空气扩散电极并远离金属电极流动；第二电解液循环回路包括通过导管与设置在壳体上的第二入口和第二出口连接的第二储罐，以及用于为含有碱性电解质的醇相电解液在第二电解液循环回路中流动提供驱动力的第二电解液加速装置，第二电解液循环回路供含有碱性电解质的醇相电解液接触金属电极并远离空气扩散电极流动。
使用纯度为99.99％、大小为5×3×0.2cm3的铝片作为金属电极，和金属电极同样尺寸且负载有2mg/cm2银碳催化剂的电极作为空气扩散电极(购自Johnson MattheyCatalysts,UK)，银碳催化剂中银含量为60％，第一储罐中存储有含有碱性电解质的水相电解液，第二储罐中存储有含有碱性电解质的醇相电解液，使用7.0mol/LKOH水溶液作为含有碱性电解质的水相电解液，1.0mol/LKOH乙醇溶液作为含有碱性电解质的醇相电解液，空气扩散电极和金属电极平行且它们之间的间距为5mm。通过第一电解液加速装置和第二电解液加速装置(型号M100S,TCS Micropumps,UK)分别驱动含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液循环回路中流动、含有碱性电解质的醇相电解液在第二电解液循环回路中流动，在电解液通道中，控制含有碱性电解质的水相电解液流速为1×10-3m/s，流量为9×10-8m3/s，水在乙醇中的扩散系数为1.0×10-9m2/s，计算得到含有碱性电解质的水相电解液的Pe数为5000；控制含有碱性电解质的醇相电解液流速为1×10-3m/s，流量为6×10-8m3/s，乙醇在水中的扩散系数为1.0×10-9m2/s，计算得到含有碱性电解质的醇相电解液的Pe数为5000，含有碱性电解质的水相电解液和含有碱性电解质的醇相电解液均以不小于3000的佩克莱特数的状态保持并行层流流动，层流流动过程中，含有碱性电解质的水相电解液接触空气扩散电极并远离金属电极，含有碱性电解质的醇相电解液接触金属电极并远离空气扩散电极；含有碱性电解质的水相电解液与含有碱性电解质的醇相电解液接触形成一界面，该界面允许离子通过且不允许含有碱性电解质的水相电解液中的溶剂分子与含有碱性电解质的醇相电解液中的溶剂分子通过，含有碱性电解质的醇相电解液与含有碱性电解质的水相电解液的体积比为4:6。
电池运行过程中，未检出有氢气产生，证明铝空气电池自放电得到很好的抑制。同时，由于含有碱性电解质的醇相电解液的乙醇和空气扩散电极不接触，乙醇不会在空气扩散电极处被氧化分解。另外，经测试，电池本体的内阻为2.5Ω/cm2，功率密度为95.4mW/cm2。
实施例四
本发明实施例提供了一种金属空气电池系统，包括：
电池本体、两个储罐和两个电解液加速装置；电池本体包括壳体、空气扩散电极和金属电极，空气扩散电极和金属电极容置在壳体形成的腔体内，空气扩散电极和金属电极至少一部分之间形成电解液通道。电池本体、储罐和电解液加速装置之间通过导管连接形成两个电解液循环回路；第一电解液循环回路包括通过导管与设置在壳体上的第一入口和第一出口连接的第一储罐，以及用于为含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液循环回路中流动提供驱动力的第一电解液加速装置，第一电解液循环回路供含有碱性电解质的水相电解液接触空气扩散电极并远离金属电极流动；第二电解液循环回路包括通过导管与设置在壳体上的第二入口和第二出口连接的第二储罐，以及用于为含有碱性电解质的醇相电解液在第二电解液循环回路中流动提供驱动力的第二电解液加速装置，第二电解液循环回路供含有碱性电解质的醇相电解液接触金属电极并远离空气扩散电极流动。
使用纯度为99.99％、大小为5×3×0.2cm3的铝片作为金属电极，和金属电极同样尺寸且负载有2mg/cm2铂碳催化剂的电极作为空气扩散电极(购自Johnson MattheyCatalysts,UK)，铂碳催化剂中铂含量为60％，第一储罐中存储有含有碱性电解质的水相电解液，第二储罐中存储有含有碱性电解质的醇相电解液，使用7.0mol/LKOH水溶液作为含有碱性电解质的水相电解液，1.0mol/LKOH乙醇溶液作为含有碱性电解质的醇相电解液，空气扩散电极和金属电极平行且它们之间的间距为0.5mm。通过第一电解液加速装置和第二电解液加速装置(型号M100S,TCS Micropumps,UK)分别驱动含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液循环回路中流动、含有碱性电解质的醇相电解液在第二电解液循环回路中流动，在电解液通道中，控制含有碱性电解质的水相电解液流速为0.2m/s，流量为3×10-7m3/s，水在乙醇中的扩散系数为1.0×10-9m2/s，计算得到含有碱性电解质的水相电解液的Pe数为100000；控制含有碱性电解质的醇相电解液流速为0.2m/s，流量为2.7×10-6m3/s，乙醇在水中的扩散系数为1.0×10-9m2/s，计算得到含有碱性电解质的醇相电解液的Pe数为100000，含有碱性电解质的水相电解液和含有碱性电解质的醇相电解液均以不小于3000的佩克莱特数的状态保持并行层流流动，层流流动过程中，含有碱性电解质的水相电解液接触空气扩散电极并远离金属电极，含有碱性电解质的醇相电解液接触金属电极并远离空气扩散电极；含有碱性电解质的水相电解液与含有碱性电解质的醇相电解液接触形成一界面，该界面允许离子通过且不允许含有碱性电解质的水相电解液中的溶剂分子与含有碱性电解质的醇相电解液中的溶剂分子通过，含有碱性电解质的醇相电解液与含有碱性电解质的水相电解液的体积比为9:1。
电池运行过程中，未检出有氢气产生，证明铝空气电池自放电得到很好的抑制。同时，由于含有碱性电解质的醇相电解液的乙醇和空气扩散电极不接触，乙醇不会在空气扩散电极处被氧化分解。另外，经测试，电池本体的内阻为3.1Ω/cm2，功率密度为111mW/cm2。
实施例五
本发明实施例提供了一种金属空气电池系统，包括：
电池本体、两个储罐和两个电解液加速装置；电池本体包括壳体、空气扩散电极和金属电极，空气扩散电极和金属电极容置在壳体形成的腔体内，空气扩散电极和金属电极至少一部分之间形成电解液通道。电池本体、储罐和电解液加速装置之间通过导管连接形成两个电解液循环回路；第一电解液循环回路包括通过导管与设置在壳体上的第一入口和第一出口连接的第一储罐，以及用于为含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液循环回路中流动提供驱动力的第一电解液加速装置，第一电解液循环回路供含有碱性电解质的水相电解液接触空气扩散电极并远离金属电极流动；第二电解液循环回路包括通过导管与设置在壳体上的第二入口和第二出口连接的第二储罐，以及用于为含有碱性电解质的醇相电解液在第二电解液循环回路中流动提供驱动力的第二电解液加速装置，第二电解液循环回路供含有碱性电解质的醇相电解液接触金属电极并远离空气扩散电极流动。
使用纯度为99.99％、大小为5×3×0.2cm3的铝片作为金属电极，和金属电极同样尺寸且负载有2mg/cm2铂碳催化剂的电极作为空气扩散电极(购自Johnson MattheyCatalysts,UK)，铂碳催化剂中铂含量为60％，第一储罐中存储有含有碱性电解质的水相电解液，第二储罐中存储有含有碱性电解质的醇相电解液，使用7.0mol/LKOH水溶液作为含有碱性电解质的水相电解液，1.0mol/LKOH乙醇溶液作为含有碱性电解质的醇相电解液，空气扩散电极和金属电极平行且它们之间的间距为10mm。通过第一电解液加速装置和第二电解液加速装置(型号M100S,TCS Micropumps,UK)分别驱动含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液循环回路中流动、含有碱性电解质的醇相电解液在第二电解液循环回路中流动，在电解液通道中，控制含有碱性电解质的水相电解液流速为3×10-4m/s，流量为8.1×10- 8m3/s，水在乙醇中的扩散系数为1.0×10-9m2/s，计算得到含有碱性电解质的水相电解液的Pe数为3000；控制含有碱性电解质的醇相电解液流速为3×10-4m/s，流量为9×10-9m3/s，乙醇在水中的扩散系数为1.0×10-9m2/s，计算得到含有碱性电解质的醇相电解液的Pe数为3000，含有碱性电解质的水相电解液和含有碱性电解质的醇相电解液均以不小于3000的佩克莱特数的状态保持并行层流流动，层流流动过程中，含有碱性电解质的水相电解液接触空气扩散电极并远离金属电极，含有碱性电解质的醇相电解液接触金属电极并远离空气扩散电极；含有碱性电解质的水相电解液与含有碱性电解质的醇相电解液接触形成一界面，该界面允许离子通过且不允许含有碱性电解质的水相电解液中的溶剂分子与含有碱性电解质的醇相电解液中的溶剂分子通过，含有碱性电解质的醇相电解液与含有碱性电解质的水相电解液的体积比为1:9。
电池运行过程中，未检出有氢气产生，证明铝空气电池自放电得到很好的抑制。同时，由于含有碱性电解质的醇相电解液的乙醇和空气扩散电极不接触，乙醇不会在空气扩散电极处被氧化分解。另外，经测试，电池本体的内阻为1.9Ω/cm2，功率密度为167mW/cm2。
实施例六
本发明实施例提供了一种金属空气电池系统，包括：
电池本体、两个储罐和两个电解液加速装置；电池本体包括壳体、空气扩散电极和金属电极，空气扩散电极和金属电极容置在壳体形成的腔体内，空气扩散电极和金属电极至少一部分之间形成电解液通道。电池本体、储罐和电解液加速装置之间通过导管连接形成两个电解液循环回路；第一电解液循环回路包括通过导管与设置在壳体上的第一入口和第一出口连接的第一储罐，以及用于为含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液循环回路中流动提供驱动力的第一电解液加速装置，第一电解液循环回路供含有碱性电解质的水相电解液接触空气扩散电极并远离金属电极流动；第二电解液循环回路包括通过导管与设置在壳体上的第二入口和第二出口连接的第二储罐，以及用于为含有碱性电解质的醇相电解液在第二电解液循环回路中流动提供驱动力的第二电解液加速装置，第二电解液循环回路供含有碱性电解质的醇相电解液接触金属电极并远离空气扩散电极流动。
使用纯度为99.99％、大小为5×3×0.2cm3的铝片作为金属电极，和金属电极同样尺寸且负载有2mg/cm2铂碳催化剂的电极作为空气扩散电极(购自Johnson MattheyCatalysts,UK)，铂碳催化剂中铂含量为60％，第一储罐中存储有含有碱性电解质的水相电解液，第二储罐中存储有含有碱性电解质的醇相电解液，使用7.0mol/LKOH水溶液作为含有碱性电解质的水相电解液，1.0mol/LKOH甲醇溶液作为含有碱性电解质的醇相电解液，空气扩散电极和金属电极平行且它们之间的间距为5mm。通过第一电解液加速装置和第二电解液加速装置(型号M100S,TCS Micropumps,UK)分别驱动含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液循环回路中流动、含有碱性电解质的醇相电解液在第二电解液循环回路中流动，在电解液通道中，控制含有碱性电解质的水相电解液流速为2×10-2m/s，流量为1.8×10- 6m3/s，水在甲醇中的扩散系数为1.0×10-9m2/s，计算得到含有碱性电解质的水相电解液的Pe数为100000；控制含有碱性电解质的醇相电解液流速为2×10-2m/s，流量为1.2×10-6m3/s，甲醇在水中的扩散系数为1.0×10-9m2/s，计算得到含有碱性电解质的醇相电解液的Pe数为100000，含有碱性电解质的水相电解液和含有碱性电解质的醇相电解液均以不小于3000的佩克莱特数的状态保持并行层流流动，层流流动过程中，含有碱性电解质的水相电解液接触空气扩散电极并远离金属电极，含有碱性电解质的醇相电解液接触金属电极并远离空气扩散电极；含有碱性电解质的水相电解液与含有碱性电解质的醇相电解液接触形成一界面，该界面允许离子通过且不允许含有碱性电解质的水相电解液中的溶剂分子与含有碱性电解质的醇相电解液中的溶剂分子通过，含有碱性电解质的醇相电解液与含有碱性电解质的水相电解液的体积比为4:6。
电池运行过程中，未检出有氢气产生，证明铝空气电池自放电得到很好的抑制。同时，由于含有碱性电解质的醇相电解液的甲醇和空气扩散电极不接触，甲醇不会在空气扩散电极处被氧化分解。另外，经测试，电池本体的内阻为2.4Ω/cm2，功率密度为140mW/cm2。
实施例七
本发明实施例提供了一种金属空气电池系统，包括：
电池本体、两个储罐和两个电解液加速装置；电池本体包括壳体、空气扩散电极和金属电极，空气扩散电极和金属电极容置在壳体形成的腔体内，空气扩散电极和金属电极至少一部分之间形成电解液通道。电池本体、储罐和电解液加速装置之间通过导管连接形成两个电解液循环回路；第一电解液循环回路包括通过导管与设置在壳体上的第一入口和第一出口连接的第一储罐，以及用于为含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液循环回路中流动提供驱动力的第一电解液加速装置，第一电解液循环回路供含有碱性电解质的水相电解液接触空气扩散电极并远离金属电极流动；第二电解液循环回路包括通过导管与设置在壳体上的第二入口和第二出口连接的第二储罐，以及用于为含有碱性电解质的醇相电解液在第二电解液循环回路中流动提供驱动力的第二电解液加速装置，第二电解液循环回路供含有碱性电解质的醇相电解液接触金属电极并远离空气扩散电极流动。
使用纯度为99.99％、大小为5×3×0.2cm3的铝片作为金属电极，和金属电极同样尺寸且负载有2mg/cm2铂碳催化剂的电极作为空气扩散电极(购自Johnson MattheyCatalysts,UK)，铂碳催化剂中铂含量为60％，第一储罐中存储有含有碱性电解质的水相电解液，第二储罐中存储有含有碱性电解质的醇相电解液，使用7.0mol/LKOH水溶液作为含有碱性电解质的水相电解液，1.0mol/LKOH异丙醇溶液作为含有碱性电解质的醇相电解液，空气扩散电极和金属电极平行且它们之间的间距为5mm。通过第一电解液加速装置和第二电解液加速装置(型号M100S,TCS Micropumps,UK)分别驱动含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液循环回路中流动、含有碱性电解质的醇相电解液在第二电解液循环回路中流动，在电解液通道中，控制含有碱性电解质的水相电解液流速为2×10-2m/s，流量为1.8×10-6m3/s，水在甲醇中的扩散系数为1.0×10-9m2/s，计算得到含有碱性电解质的水相电解液的Pe数为100000；控制含有碱性电解质的醇相电解液流速为2×10-2m/s，流量为1.2×10- 6m3/s，甲醇在水中的扩散系数为1.0×10-9m2/s，计算得到含有碱性电解质的醇相电解液的Pe数为100000，含有碱性电解质的水相电解液和含有碱性电解质的醇相电解液均以不小于3000的佩克莱特数的状态保持并行层流流动，层流流动过程中，含有碱性电解质的水相电解液接触空气扩散电极并远离金属电极，含有碱性电解质的醇相电解液接触金属电极并远离空气扩散电极；含有碱性电解质的水相电解液与含有碱性电解质的醇相电解液接触形成一界面，该界面允许离子通过且不允许含有碱性电解质的水相电解液中的溶剂分子与含有碱性电解质的醇相电解液中的溶剂分子通过，含有碱性电解质的醇相电解液与含有碱性电解质的水相电解液的体积比为4:6。
电池运行过程中，未检出有氢气产生，证明铝空气电池自放电得到很好的抑制。同时，由于含有碱性电解质的醇相电解液的异丙醇和空气扩散电极不接触，异丙醇不会在空气扩散电极处被氧化分解。另外，经测试，电池本体的内阻为2.2Ω/cm2，功率密度为95.4mW/cm2。
实施例八
本发明实施例提供了一种金属空气电池系统，包括：
电池本体、两个储罐和两个电解液加速装置；电池本体包括壳体、空气扩散电极和金属电极，空气扩散电极和金属电极容置在壳体形成的腔体内，空气扩散电极和金属电极至少一部分之间形成电解液通道。电池本体、储罐和电解液加速装置之间通过导管连接形成两个电解液循环回路；第一电解液循环回路包括通过导管与设置在壳体上的第一入口和第一出口连接的第一储罐，以及用于为含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液循环回路中流动提供驱动力的第一电解液加速装置，第一电解液循环回路供含有碱性电解质的水相电解液接触空气扩散电极并远离金属电极流动；第二电解液循环回路包括通过导管与设置在壳体上的第二入口和第二出口连接的第二储罐，以及用于为含有碱性电解质的醇相电解液在第二电解液循环回路中流动提供驱动力的第二电解液加速装置，第二电解液循环回路供含有碱性电解质的醇相电解液接触金属电极并远离空气扩散电极流动。
使用纯度为99.99％、大小为5×3×0.2cm3的铝片作为金属电极，和金属电极同样尺寸且负载有2mg/cm2铂碳催化剂的电极作为空气扩散电极(购自Johnson MattheyCatalysts,UK)，铂碳催化剂中铂含量为60％；第一储罐中存储有含有碱性电解质的水相电解液，第二储罐中存储有含有碱性电解质的醇相电解液，使用7.0mol/LNaOH水溶液作为含有碱性电解质的水相电解液，1.0mol/LNaOH乙醇溶液作为含有碱性电解质的醇相电解液，空气扩散电极和金属电极平行且它们之间的间距为5mm。通过第一电解液加速装置和第二电解液加速装置(型号M100S,TCS Micropumps,UK)分别驱动含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液循环回路中流动、含有碱性电解质的醇相电解液在第二电解液循环回路中流动，在电解液通道中，控制含有碱性电解质的水相电解液的流速为2.0×10-2m/s，流量为1.8×10-6m3/s，水在乙醇中的扩散系数为1.0×10-9m2/s，计算得到含有碱性电解质的水相电解液的Pe数为100000；控制含有碱性电解质的醇相电解液的流速为2.0×10-2m/s，流量为1.2×10-6m3/s，乙醇在水中的扩散系数为1.0×10-9m2/s，计算得到含有碱性电解质的醇相电解液的Pe数为100000，含有碱性电解质的水相电解液和含有碱性电解质的醇相电解液均以不小于3000的佩克莱特数的状态保持并行层流流动，层流流动过程中，含有碱性电解质的水相电解液接触空气扩散电极并远离金属电极，含有碱性电解质的醇相电解液接触金属电极并远离空气扩散电极；含有碱性电解质的水相电解液与含有碱性电解质的醇相电解液接触形成一界面，该界面允许离子通过且不允许含有碱性电解质的水相电解液中的溶剂分子与含有碱性电解质的醇相电解液中的溶剂分子通过，含有碱性电解质的醇相电解液与含有碱性电解质的水相电解液的体积比为4:6。
电池运行过程中，未检出有氢气产生，证明铝空气电池自放电得到很好的抑制。同时，由于含有碱性电解质的醇相电解液的乙醇和空气扩散电极不接触，乙醇不会在空气扩散电极处被氧化分解。另外，经测试，电池本体的内阻为2.8Ω/cm2，功率密度为124mW/cm2。
实施例九
本发明实施例提供了一种金属空气电池系统，包括：
电池本体、两个储罐和两个电解液加速装置；电池本体包括壳体、空气扩散电极和金属电极，空气扩散电极和金属电极容置在壳体形成的腔体内，空气扩散电极和金属电极至少一部分之间形成电解液通道。电池本体、储罐和电解液加速装置之间通过导管连接形成两个电解液循环回路；第一电解液循环回路包括通过导管与设置在壳体上的第一入口和第一出口连接的第一储罐，以及用于为含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液循环回路中流动提供驱动力的第一电解液加速装置，第一电解液循环回路供含有碱性电解质的水相电解液接触空气扩散电极并远离金属电极流动；第二电解液循环回路包括通过导管与设置在壳体上的第二入口和第二出口连接的第二储罐，以及用于为含有碱性电解质的醇相电解液在第二电解液循环回路中流动提供驱动力的第二电解液加速装置，第二电解液循环回路供含有碱性电解质的醇相电解液接触金属电极并远离空气扩散电极流动。
使用纯度为99.99％、大小为5×3×0.2cm3铝片作为金属电极，和金属电极同样尺寸且负载有2mg/cm2铂碳催化剂的电极作为空气扩散电极(购自Johnson MattheyCatalysts,UK)，铂碳催化剂中铂含量为60％；第一储罐中存储有含有碱性电解质的水相电解液，第二储罐中存储有含有碱性电解质的醇相电解液，使用27.0mol/LKOH水溶液作为含有碱性电解质的水相电解液，6.0mol/LKOH乙醇溶液作为含有碱性电解质的醇相电解液，空气扩散电极和金属电极平行且它们之间的间距为5mm。通过第一电解液加速装置和第二电解液加速装置(型号M100S,TCS Micropumps,UK)分别驱动含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液循环回路中流动、含有碱性电解质的醇相电解液在第二电解液循环回路中流动，控制含有碱性电解质的水相电解液的流速为2.0×10-2m/s，流量为1.8×10-6m3/s，水在乙醇中的扩散系数为1.0×10-9m2/s，计算得到含有碱性电解质的水相电解液的Pe数为100000；控制含有碱性电解质的醇相电解液的流速为2.0×10-2m/s，流量为1.2×10-6m3/s，乙醇在水中的扩散系数为1.0×10-9m2/s，计算得到含有碱性电解质的醇相电解液的Pe数为100000，含有碱性电解质的水相电解液和含有碱性电解质的醇相电解液均以不小于3000的佩克莱特数的状态保持并行层流流动，层流流动过程中，含有碱性电解质的水相电解液接触空气扩散电极并远离金属电极，含有碱性电解质的醇相电解液接触金属电极并远离空气扩散电极；含有碱性电解质的水相电解液与含有碱性电解质的醇相电解液接触形成一界面，该界面允许离子通过且不允许含有碱性电解质的水相电解液中的溶剂分子与含有碱性电解质的醇相电解液中的溶剂分子通过，含有碱性电解质的醇相电解液与含有碱性电解质的水相电解液的体积比为4:6。
电池运行过程中，未检出有氢气产生，证明铝空气电池自放电得到很好的抑制。同时，由于含有碱性电解质的醇相电解液的乙醇和空气扩散电极不接触，乙醇不会在空气扩散电极处被氧化分解。另外，经测试，电池本体的内阻为4.5Ω/cm2，功率密度为68mW/cm2。
实施例十
本发明实施例提供了一种金属空气电池系统，包括：
电池本体、两个储罐和两个电解液加速装置；电池本体包括壳体、空气扩散电极和金属电极，空气扩散电极和金属电极容置在壳体形成的腔体内，空气扩散电极和金属电极至少一部分之间形成电解液通道。电池本体、储罐和电解液加速装置之间通过导管连接形成两个电解液循环回路；第一电解液循环回路包括通过导管与设置在壳体上的第一入口和第一出口连接的第一储罐，以及用于为含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液循环回路中流动提供驱动力的第一电解液加速装置，第一电解液循环回路供含有碱性电解质的水相电解液接触空气扩散电极并远离金属电极流动；第二电解液循环回路包括通过导管与设置在壳体上的第二入口和第二出口连接的第二储罐，以及用于为含有碱性电解质的醇相电解液在第二电解液循环回路中流动提供驱动力的第二电解液加速装置，第二电解液循环回路供含有碱性电解质的醇相电解液接触金属电极并远离空气扩散电极流动。
使用纯度为99.99％、大小为5×3×0.2cm3铝片作为金属电极，和金属电极同样尺寸且负载有2mg/cm2铂碳催化剂的电极作为空气扩散电极(购自Johnson MattheyCatalysts,UK)，铂碳催化剂中铂含量为60％；第一储罐中存储有含有碱性电解质的水相电解液，第二储罐中存储有含有碱性电解质的醇相电解液，使用0.1mol/LKOH水溶液作为含有碱性电解质的水相电解液，0.1mol/LKOH乙醇溶液作为含有碱性电解质的醇相电解液，空气扩散电极和金属电极平行且它们之间的间距为5mm。通过第一电解液加速装置和第二电解液加速装置(型号M100S,TCS Micropumps,UK)分别驱动含有碱性电解质的水相电解液在第一电解液循环回路中流动、含有碱性电解质的醇相电解液在第二电解液循环回路中流动，控制含有碱性电解质的水相电解液的流速为2×10-2m/s，流量为1.8×10-6m3/s，水在乙醇中的扩散系数为1.0×10-9m2/s，计算得到含有碱性电解质的水相电解液的Pe数为100000；控制含有碱性电解质的醇相电解液的流速为2×10-2m/s，流量为1.2×10-6m3/s，乙醇在水中的扩散系数为1.0×10-9m2/s，计算得到含有碱性电解质的醇相电解液的Pe数为100000，含有碱性电解质的水相电解液和含有碱性电解质的醇相电解液均以不小于3000的佩克莱特数的状态保持并行层流流动，层流流动过程中，含有碱性电解质的水相电解液接触空气扩散电极并远离金属电极，含有碱性电解质的醇相电解液接触金属电极并远离空气扩散电极；含有碱性电解质的水相电解液与含有碱性电解质的醇相电解液接触形成一界面，该界面允许离子通过且不允许含有碱性电解质的水相电解液中的溶剂分子与含有碱性电解质的醇相电解液中的溶剂分子通过，含有碱性电解质的醇相电解液与含有碱性电解质的水相电解液的体积比为4:6。
电池运行过程中，未检出有氢气产生，证明铝空气电池自放电得到很好的抑制。同时，由于含有碱性电解质的醇相电解液的乙醇和空气扩散电极不接触，乙醇不会在空气扩散电极处被氧化分解。另外，经测试，电池本体内阻为7.8Ω/cm2，功率密度为41mW/cm2。
由上述实施例一到十可知，本发明实施例提供的金属空气电池系统中金属电极的自放电问题得到抑制，含有碱性电解质的醇相电解液的醇也不会被空气扩散电极中的催化剂氧化分解，含有碱性电解质的水相电解液和含有碱性电解质的醇相电解液之间无需设置隔膜，即可正常工作，本发明实施例提供的金属空气电池系统的电池内阻低于8.0Ω/cm2，功率密度大于40mW/cm2，电池内阻较低、电池功率性能较高，性能远远优于现有技术中引入隔膜的金属空气电池。因此解决了现有技术金属空气电池中因引入隔膜导致电池内阻增加、电池功率性能下降的问题。
实施例十一
使用4×4×0.2cm3铝片(纯度：99.99％)作为负极，同样尺寸负载有2mg/cm2铂碳催化剂(铂含量60％)的空气扩散电极(JohnsonMatthey Catalysts,UK)作为正极，7摩尔/升KOH水溶液作为水相电解液，含3摩尔/升KOH的乙醇溶液的二氧化硅凝胶作为凝胶相电解液。通过外部微泵(M100S,TCS Micropumps,UK)驱动水相电解液在金属空气电池和储罐间循环流动，并对流速和流量进行控制，使凝胶相电解液在双相电解液中的体积比为40％。电池运行过程中，未检出有氢气产生，证明该金属空气电池自放电得到很好的抑制。另外，电池性能没有出现明显的衰减。
实施例十二
使用4×4×0.2cm3锌片(纯度：99.99％)作为负极，同样尺寸负载有2mg/cm2铂碳催化剂(铂含量60％)的空气扩散电极(JohnsonMatthey Catalysts,UK)作为正极，7摩尔/升KOH水溶液作为水相电解液，含3摩尔/升KOH的乙醇溶液的二氧化硅凝胶作为凝胶相电解液。通过外部微泵(M100S,TCS Micropumps,UK)驱动水相电解液在金属空气电池和储罐间循环流动，并对流速和流量进行控制，使凝胶相电解液在双相电解液中的体积比为40％。电池运行过程中，未检出有氢气产生，证明该金属空气电池自放电得到很好的抑制。另外，电池性能没有出现明显的衰减。
实施例十三
使用4×4×0.2cm3铝片(纯度：99.99％)作为负极，同样尺寸负载有2mg/cm2银碳催化剂(银含量60％)的空气扩散电极(JohnsonMatthey Catalysts,UK)作为正极，7摩尔/升KOH水溶液作为水相电解液，含3摩尔/升KOH的乙醇溶液的二氧化硅凝胶作为凝胶相电解液。通过外部微泵(M100S,TCS Micropumps,UK)驱动水相电解液在金属空气电池和储罐间循环流动，并对流速和流量进行控制，使凝胶相电解液在双相电解液中的体积比为40％。电池运行过程中，未检出有氢气产生，证明该金属空气电池自放电得到很好的抑制。另外，电池性能没有出现明显的衰减。
实施例十四
使用4×4×0.2cm3铝片(纯度：99.99％)作为负极，同样尺寸负载有2mg/cm2铂碳催化剂(铂含量60％)的空气扩散电极(JohnsonMatthey Catalysts,UK)作为正极，7摩尔/升KOH水溶液作为水相电解液，含3摩尔/升KOH的乙醇溶液的二氧化硅凝胶作为凝胶相电解液。通过外部微泵(M100S,TCS Micropumps,UK)驱动水相电解液在金属空气电池和储罐间循环流动，并对流速和流量进行控制，使凝胶相电解液在双相电解液中的体积比为60％。电池运行过程中，未检出有氢气产生，证明该金属空气电池自放电得到很好的抑制。另外，电池性能没有出现明显的衰减。
实施例十五
使用4×4×0.2cm3铝片(纯度：99.99％)作为负极，同样尺寸负载有2mg/cm2铂碳催化剂(铂含量60％)的空气扩散电极(JohnsonMatthey Catalysts,UK)作为正极，7摩尔/升KOH水溶液作为水相电解液，含3摩尔/升KOH的水-乙醇混合溶液(水：乙醇体积比＝1:3)的聚乙烯醇凝胶作为凝胶相电解液。通过外部微泵(M100S,TCS Micropumps,UK)驱动水相电解液在金属空气电池和储罐间循环流动，并对流速和流量进行控制，使凝胶相电解液在双相电解液中的体积比为40％。电池运行过程中，未检出有氢气产生，证明该金属空气电池自放电得到很好的抑制。另外，电池性能没有出现明显的衰减。
实施例十六
使用4×4×0.2cm3铝片(纯度：99.99％)作为负极，同样尺寸负载有2mg/cm2铂碳催化剂(铂含量60％)的空气扩散电极(JohnsonMatthey Catalysts,UK)作为正极，7摩尔/升NaOH水溶液作为水相电解液，含3摩尔/升NaOH的乙醇溶液的二氧化硅凝胶作为凝胶相电解液。通过外部微泵(M100S,TCS Micropumps,UK)驱动水相电解液在金属空气电池和储罐间循环流动，并对流速和流量进行控制，使凝胶相电解液在双相电解液中的体积比为40％。电池运行过程中，未检出有氢气产生，证明该金属空气电池自放电得到很好的抑制。另外，电池性能没有出现明显的衰减。
实施例十七
使用4×4×0.2cm3铝片(纯度：99.99％)作为负极，同样尺寸负载有2mg/cm2铂碳催化剂(铂含量60％)的空气扩散电极(JohnsonMatthey Catalysts,UK)作为正极，6摩尔/升KOH水溶液作为水相电解液，含2摩尔/升KOH的乙醇溶液的二氧化硅凝胶作为凝胶相电解液。通过外部微泵(M100S,TCS Micropumps,UK)驱动水相电解液在金属空气电池和储罐间循环流动，并对流速和流量进行控制，使凝胶相电解液在双相电解液中的体积比为40％。电池运行过程中，未检出有氢气产生，证明该金属空气电池自放电得到很好的抑制。另外，电池性能没有出现明显的衰减。
由上述实施例十一到十七可知，本发明实施例提供的金属空气电池系统使用双相电解液解决了现有技术中金属电极自放电导致的电池利用率低和安全性能差的问题。此外，第一电解液在流动过程中可将第二电解液在电池使用过程中产生的反应产物带走，从而避免因反应产物的堆积导致金属空气电池性能衰减的问题产生，实施例十一到十七中金属电极自放电率均小于10％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (27)

1.一种金属空气电池系统，其特征在于，包括壳体、空气扩散电极、金属电极、含有碱性电解质的第一电解液、含有碱性电解质的第二电解液和电解液加速装置：
所述空气扩散电极和所述金属电极容置在所述壳体形成的腔体内，所述空气扩散电极和所述金属电极的至少一部分之间形成用于容纳所述第一电解液和所述第二电解液的电解液通道，所述第一电解液接触所述空气扩散电极并远离所述金属电极，所述第二电解液接触所述金属电极并远离所述空气扩散电极，所述电解液加速装置用于对所述第一电解液进行加速使得所述第一电解液在所述电解液通道内流动，所述第一电解液和所述第二电解液各自形成电解液层，两层电解液层之间接触形成允许离子传输的界面。
2.如权利要求1所述的金属空气电池系统，其特征在于，所述第一电解液为含有碱性电解质的水相电解液，所述第二电解液为含有碱性电解质的醇相电解液，所述电解液加速装置包括第一电解液加速装置和第二电解液加速装置，分别用于对所述第一电解液和所述第二电解液进行加速使得所述第一电解液和所述第二电解液在对流传输限制的作用下保持并行层流流动。
3.如权利要求2所述的金属空气电池系统，其特征在于，所述对流传输限制作用为使得所述第一电解液和所述第二电解液均以不小于3000的佩克莱特数的状态流动。
4.如权利要求3所述的金属空气电池系统，其特征在于，所述第一电解液的佩克莱特数为3000～100000，所述第二电解液的佩克莱特数为3000～100000。
5.如权利要求2所述的金属空气电池系统，其特征在于，所述电解液通道与所述壳体外部通过外部导管连通形成两个电解液循环回路，分别用于容纳所述第一电解液和所述第二电解液流动通过。
6.如权利要求5所述的金属空气电池系统，其特征在于，所述第一电解液加速装置连接在所述第一电解液循环回路中，所述第二电解液加速装置连接在所述第二电解液循环回路中。
7.如权利要求5所述的金属空气电池系统，其特征在于，所述第一电解液循环回路包括用于提供所述第一电解液的第一储液容器，所述第一储液容器与所述壳体上设置的第一入口和第一出口通过所述外部导管连接；所述第二电解液循环回路包括用于提供所述第二电解液的第二储液容器，所述第二储液容器与所述壳体上设置的第二入口和第二出口通过所述外部导管连接。
8.如权利要求1所述的金属空气电池系统，其特征在于，所述第一电解液为含有碱性电解质的水相电解液，所述第二电解液为含有碱性电解质的凝胶相电解液，所述第二电解液吸附固定于所述金属电极上。
9.如权利要求8所述的金属空气电池系统，其特征在于，所述电解液通道与所述壳体外部通过外部导管连通形成第一电解液循环回路，用于容纳所述第一电解液流动通过。
10.如权利要求9所述的金属空气电池系统，其特征在于，所述电解液加速装置连接在所述第一电解液循环回路中。
11.如权利要求9所述的金属空气电池系统，其特征在于，所述第一电解液循环回路包括用于提供所述第一电解液的第一储液容器，所述第一储液容器与所述壳体上设置的第一入口和第一出口通过所述外部导管连接。
12.如权利要求9所述的金属空气电池系统，其特征在于，所述第一电解液循环回路中还包括用于移除所述第一电解液中反应产物的净化装置。
13.如权利要求8所述的金属空气电池系统，其特征在于，所述凝胶相电解液由多孔凝胶骨架和分散于所述多孔凝胶骨架中的溶剂组成。
14.如权利要求13所述的金属空气电池系统，其特征在于，所述多孔凝胶骨架为多孔聚合物或多孔二氧化硅。
15.如权利要求13所述的金属空气电池系统，其特征在于，所述溶剂为水和醇中的至少一种。
16.如权利要求1所述的金属空气电池系统，其特征在于，所述第二电解液占所述电解液通道体积的10％～90％。
17.如权利要求16所述的金属空气电池系统，其特征在于，所述第二电解液占所述电解液通道体积的20％～60％。
18.如权利要求2或8所述的金属空气电池系统，其特征在于，所述碱性电解质在所述含有碱性电解质的水相电解液中的浓度为0.1mol/L～27.0mol/L。
19.如权利要求18所述的金属空气电池系统，其特征在于，所述碱性电解质在所述含有碱性电解质的水相电解液中的浓度为2.0mol/L～8.0mol/L。
20.如权利要求2所述的金属空气电池系统，其特征在于，所述碱性电解质在所述含有碱性电解质的醇相电解液中的浓度为0.1mol/L～6.0mol/L。
21.如权利要求20所述的金属空气电池系统，其特征在于，所述含有碱性电解质的醇相电解液中碱性电解质的浓度为1.0mol/L～5.0mol/L。
22.如权利要求1所述的金属空气电池系统，其特征在于，所述碱性电解质为氢氧化钾和氢氧化钠中的至少一种。
23.如权利要求1所述的金属空气电池系统，其特征在于，所述金属电极为铝、镁、锌和铁中的一种或铝、镁、锌和铁中的至少两种组成的合金。
24.如权利要求1所述的金属空气电池系统，其特征在于，所述空气扩散电极由集流体、催化剂、导电剂及粘结剂组成。
25.如权利要求24所述的金属空气电池系统，其特征在于，所述催化剂选自炭黑、乙炔黑、石墨烯、MnO2、MnOOH、NiO、CoO、Pt、Au和Ag中的一种或几种的混合物或复合物。
26.如权利要求1所述的金属空气电池系统，其特征在于，所述电解液加速装置为微泵、活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、齿轮泵、叶轮泵或螺杆泵。
27.一种如权利要求1-26任一项所述的金属空气电池系统在移动终端产品、电动汽车、电网、通信设备和电动工具中的应用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10177427B2 (en) 2017-02-10 2019-01-08 General Electric Company Electrochemical cell for use in high temperature metal-air battery
US10826145B2 (en) 2017-02-10 2020-11-03 General Electric Company Electrochemical cell for use in high temperature metal-air battery
CN107204499B (zh) * 2017-06-03 2019-12-17 上海博暄能源科技有限公司 一种金属空气电池系统
CN107275652B (zh) * 2017-06-30 2021-05-07 佛山市能翼科技有限公司 催化剂、制法及锌空电池
CN107768557A (zh) * 2017-11-20 2018-03-06 浙江高成绿能科技有限公司 一种金属空气电池结构
CN208690391U (zh) * 2018-08-06 2019-04-02 苏州沃泰丰能电池科技有限公司 一种可充电锌空气液流电池装置
CN110144616B (zh) * 2019-06-14 2020-11-13 厦门通富微电子有限公司 一种电镀用阳极机构和电镀装置
CN111403786B (zh) * 2019-11-21 2022-04-19 南京航空航天大学 一种利用超声微流驱动提升金属空气液流电池性能的方法
CN112490476A (zh) * 2020-10-21 2021-03-12 南京航空航天大学 一种金属-空气电池系统
CN114628709A (zh) * 2020-12-11 2022-06-14 中国科学院大连化学物理研究所 一种锂/氟化碳电池用分相电解液及其应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1680482A (zh) * 2005-02-04 2005-10-12 武汉大学 一种非水/水两相凝胶电解质及其制备方法和电池
CN101714680A (zh) * 2008-10-07 2010-05-26 中国人民解放军63971部队 一种兼有电化学制备的可再充金属空气液流电池
US20140057182A1 (en) * 2010-11-05 2014-02-27 Polyplus Battery Company Oxygen-carrying compounds in li/air batteries

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101851564B1 (ko) * 2011-10-27 2018-04-25 삼성전자주식회사 리튬 공기 전지용 전해질 및 이를 포함한 리튬 공기전지

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1680482A (zh) * 2005-02-04 2005-10-12 武汉大学 一种非水/水两相凝胶电解质及其制备方法和电池
CN101714680A (zh) * 2008-10-07 2010-05-26 中国人民解放军63971部队 一种兼有电化学制备的可再充金属空气液流电池
US20140057182A1 (en) * 2010-11-05 2014-02-27 Polyplus Battery Company Oxygen-carrying compounds in li/air batteries

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