CN114204040A - 一种具有可转动气体电极的电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电池，包括可转动的气体电极；所述电池包括气体参与电极反应的电池。本发明特别采用了具有可转动的气体电极，作为此类采用气体作为电极活性物质的电池的电极。本发明提供的电池中，电极的转动可以促进电池的充放电过程，不仅能有效减缓气体电极被放电产物所淹没或钝化；而且还能大大促进电池里物质的传输过程。本发明提供的电池具有更好的性能，如更快的倍率性能，更大的放电容量等。
Description
技术领域
本发明属于以气体作为电极活性物质的电池或电化学池技术领域，涉及一种电池，尤其涉及一种具有可转动气体电极的电池。
背景技术
电能是保障现代人们生活的一种重要能源形式，而电池作为电能的一种重要载体，需要不断提升的能量密度来满足可移动用电设备不断提升的功耗。目前，在手机、电动车等设备中使用最广泛的是锂离子电池，然而即使将锂离子电池的能量密度提升到其理论极限，也只能达到300瓦时每公斤左右的水平，这仍然是远远不够的。因此，开发新的能量密度更高的电池就非常有意义。
在新开发出来的一系列电池中，使用气体作为电极活性物质的电池在重量能量密度上无疑是非常有优势的，如氢氧燃料电池、金属空气电池等。以质子交换膜氢氧燃料电池(PEMFC)以及锂空气电池为例，对这两种电池进行简要介绍：
PEMFC，质子交换膜燃料电池中的正负极反应式分别如下式所示：
阳极：H2→2H++2e-
阴极：
电池的正负极都是由多孔电极负载上催化层构成的，正负极之间是一层只能传导质子的聚合物薄膜。电池的阳极(也就是负极)侧通入氢气而电池的阴极侧通入氧气。在放电的过程中，负极侧的氢气失去电子生成氢离子(也就是质子)，通过质子交换膜向正极传输，在正极上与氧气、电子相互作用生成水分子，同时向外放出电能。整个电池中的水既不能太多也不能太少，当水太少时将会严重降低质子交换膜的电导率，增大电池内阻；而水太多时将会淹没气体电极，使氢气氧气等物质不能有效的传输到催化层发生反应。当电池大电流放电时后者是一个非常严重的问题。
锂空气电池：锂空气电池现在还在实验室阶段，并没有商业化的产品。目前报道的大部分锂空电池以锂片为负极，玻璃纤维膜或者一些聚烯烃为隔膜，正极则使用负载导电炭黑的碳纸。电池放电时，负极的锂金属失去电子生成锂离子进入电解液中，而正极侧的氧气得到电子被还原的同时与电解液中的锂离子相互作用，最终生成过氧化锂(大部分锂空气电池中是该产物)。而在充电过程中，正极侧的过氧化锂失去电子发生分解生成氧气与锂离子，而锂离子在负极侧得到电子被还原为锂金属。现在锂空气电池面对的主要问题是放电产物难以分解带来的循环问题，以及电池倍率性能极差，只能以很小的电流密度放电。
但是目前，这类电池的倍率性能是制约其应用的关键。因此，如何设计得到更适宜的此类采用气体电极的电池，提升其倍率性能，已经成为领域内众多前沿科研人员广为关注的焦点之一。
因而，在这些电池中，气体电极无疑对电池的性能有着决定性的作用。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种电池，特别是一种具有可转动气体电极的电池。本发明提供的电池中特别采用了转动气体电极的设计，能够提高电池倍率性能和放电容量，而且设计简单方便，易于实现。
本发明提供了一种电池，包括可转动的气体电极；
所述电池包括气体参与电极反应的电池。
优选的，所述气体电极包括正极/或负极；
所述电池为采用气体作为电极活性物质的电池；
所述电池包括金属空气电池或氢氧燃料电池。
优选的，所述气体电极的电极材料，至少部分与气体接触，至少部分与电解液接触；
所述转动包括轴转动和/或皮带式传动；
所述转动时，气体电极的电极材料，持续保持至少部分与气体接触，至少部分与电解液接触。
优选的，所述轴转动包括，气体电极的电极材料设置在可以进行轴转动的装置上，至少部分与气体接触，至少部分与电解液接触；
所述轴转动的装置包括转动球、转动盘、转动板和转动块中的一种或多种；
所述皮带式传动包括，气体电极的电极材料设置为皮带状，进行传动，持续保持皮带的至少部分与气体接触，皮带的至少部分与电解液接触。
优选的，所述转动的速度为1～1000rpm；
所述气体电极的电极材料，与气体接触的部分占整体的面积比例为50％～90％；
所述气体电极的电极材料，与电解液接触的部分占整体的面积比例为10％～50％。
优选的，所述电池包括多个气体电极组成的电池，或气体电极与非气体电极组成的电池；
所述非气体电极浸没于电解液中；
所述非气体电极包括转动的非气体电极或固定的非气体电极；
所述气体电极之间，或所述气体电极与非气体电极之间包括不接触、通过膜接触和通过传动装置接触中的一种或多种；
所述传动装置优选为不导电的绝缘传动装置。
优选的，所述电池为金属空气电极时：
所述可转动气体电极为转动的正极，负极浸没于电解液中；
正极材料复合在转动装置的表面，或者正极材料为正极传送带，在气体和电解液中循环传动；
所述正极材料包括碳和/或镍；
所述正极材料包括多孔的可实现气体扩散的形貌和/或无孔材料。
优选的，所述电池为金属空气电极时：
所述负极包括可转动的负极；
负极材料复合在转动装置的表面，或者负极材料为负极传送带，在气体和电解液中循环传动；
所述负极材料包括金属锂、镁、铝、锌、汞或铁。
优选的，所述电池为金属空气电极时：
所述转动的速度为1～1000rpm；
所述气体电极的电极材料，与气体接触的部分占整体的面积比例为50％～90％；
所述气体电极的电极材料，与电解液接触的部分占整体的面积比例为10％～50％。
优选的，所述电池为金属空气电极时：
所述正极在电解液中的部分与负极之间为不接触、通过隔膜接触和通过传动装置接触中的一种或多种；
所述隔膜的面积大于等于正极与负极接触位置的面积；
所述传动装置优选为不导电的绝缘传动装置。
本发明提供了一种电池，包括可转动的气体电极；所述电池包括气体参与电极反应的电池。与现有技术相比，针对现有的使用气体作为电极活性物质的电池在电池倍率性能上的制约因素，本发明基于研究认为，在此类电池中，气体电极无疑对电池的性能有着决定性的作用。而气体电极上的传质过程又对电池倍率性能起着决定性的作用，因此如何通过对电池结构的设计来使大气或者储气装置中的气体能够快速、均匀地到达电极中的活性位点，如何避免气体电极被液体淹没等问题是要获得高性能含气体电极的电池所必须要考虑的；而且除此之外，要想实现电池的高倍率性能，优化电极的动力学过程，优化除气体外的其它物质的传质过程也是非常重要的，如在金属空气电池中金属离子的传质过程。
本发明进而以电池结构的设计作为研究方向，在现有技术中，氢氧燃料电池中往往是通过设计气体流道的形状来调控气体的流动的。以燃料电池为例，通常现有的介绍燃料电池的资料中，会通过各种流道来实现反应气体在电极上的快速传递以及均匀分布，同时这些气体还起到了将放电生成的水从电极上带走的作用。参见图1，图1为现有技术中的燃料电池的流道设计图。其中，a、b、c和d代表了不同的流道设计。再如专利CN 103346337中所指出的，设计一种与之前流道性转不同的流道，促进了气体传输的均匀性给，使燃料电池的平均性能得到了提高，同时起到了强制排水的效果。但是，本发明研究认为，氢氧燃料电池中气体电极通常由气体扩散层以及催化层构成，气体是在电极的催化层发生反应的，决定电池倍率性能的也正是气体在催化层的浓度。气体在电极中的传输以对流与扩散两种方式进行，对流一般是在某种机械力的作用下流体运动发生的物质传输，而扩散的驱动力则是物质的浓度梯度。由于气体电极中密集的孔道结构，使气体扩散层中的气体很难受到对流驱动力的影响而只能发生扩散传质，因此通过流道来进行气体的传输速率是很有限的。所以，在氢氧燃料电池大倍率运行时，会生成大量的水，如果这些水不能在流道中气体的作用下被快速带走将会淹没电极，从而使电池的倍率性能进一步恶化。显然，对流道的不同设计是很难实现电池倍率性能大的突破。而在金属空气电池中(如锌空电池、锂空电池等)只是简单的使用多孔集流体让气体能够进入，这显然对于气体电极的提升也是非常有限的。
基于此，本发明特别采用了具有可转动功能的气体电极，作为此类采用气体作为电极活性物质的电池的电极。本发明提供的电池中，电极的转动可以促进电池的充放电过程，一是能有效减缓气体电极被放电产物所淹没或钝化，如在氢氧燃料电池中为水，而在锂空气电池中为锂的氧化物；二是能大大促进电池里物质的传输过程，如在锂空电池里既能促进锂离子的传输又能促进氧气的传输。采用该转动的气体电极，本发明提供的电池具有更好的性能，如更快的倍率性能，更大的放电容量等，而且对于电极具体的转动形式并无限制，可以是转盘也可以是履带的形式，与本发明机理相同的不同的转动方式也具有相应的预期，其关键在于转动能够实现电极与气体和电解液的交替接触。
实验结果表明，采用本发明提供的转动的气体电极，能够让电池具有更好的倍率性能：高转速下的电流密度数倍于低转速下的电流密度，放电产物的形貌与普通扣式电池里的相似，但在高电流密度下的容量要大得多，并且使用转动的电极在循环性能方面并没有表现出明显的劣势。
附图说明
图1为现有技术中的燃料电池的流道设计图；
图2为本发明提供的锂空气电极的装置示意简图；
图3为普通锂空气电池中的氧气传输示意图；
图4为本发明提供的旋转电池中的氧气传输示意图；
图5为本发明进行实验的锂空气电池的装置实物照片；
图6为本发明实施例1制备的锂空气电池，在正极不同转速下的LSV曲线；
图7为本发明实施例1中放电结束后电池正极不同倍率下的SEM图；
图8为同组成固定电极的锂空气电池放电结束后电池正极不同倍率下的SEM图；
图9为本发明实施例1制备的锂空气电池和同组成固定电极的锂空气电池的放电容量图；
图10为本发明实施例1制备的锂空气电池和同组成固定电极的锂空气电池的循环性能图。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用分析纯、以气体作为电极活性物质的电池或以气体作为电极活性物质的电化学池领域常规的纯度即可。
本发明提供了一种电池，包括可转动的气体电极；
所述电池包括气体参与电极反应的电池。
在本发明中，所述气体电极优选包括正极/或负极。
在本发明中，所述电池优选为采用气体作为电极活性物质的电池。具体的，所述电池优选包括金属空气电池或氢氧燃料电池。
在本发明中，所述气体电极的电极材料，至少部分与气体接触，至少部分与电解液接触。即所述气体电极的电极材料优选一部分与气体接触，另一部分与电解液接触。其中，一部分和另一部分之和可以为全部，也可以不是气体电极的全部，还可以包括其余部分。在本发明中，所述气体电极的电极材料优选指的是参与电极反应的活性物质材料。所气体电极优选指的是包含电极材料的有形的整体，其整体上的至少一部分与气体接触，至少一部分与电解液接触。
在本发明中，所述转动优选包括轴转动和/或皮带式传动，更优选为轴转动或皮带式传动。
在本发明中，所述转动时，气体电极的电极材料，优选持续保持至少部分与气体接触，至少部分与电解液接触。即优选持续保持一部分与气体接触，另一部分与电解液接触。
在本发明中，所述轴转动包括，气体电极的电极材料设置在可以进行轴转动的装置上，优选至少部分与气体接触，至少部分与电解液接触。即优选一部分与气体接触，另一部分与电解液接触。
在本发明中，所述轴转动的装置优选包括转动球、转动盘、转动板和转动块中的一种或多种，更优选为转动球、转动盘、转动板或转动块。
在本发明中，所述皮带式传动包括，气体电极的电极材料设置为皮带状，进行传动，优选持续保持皮带的至少部分与气体接触，皮带的至少部分与电解液接触。即优选持续保持皮带的一部分与气体接触，皮带的另一部分与电解液接触。
在本发明中，所述转动的速度优选为1～1000rpm，更优选为10～800rpm，更优选为50～600rpm，更优选为100～600rpm。
在本发明中，所述气体电极的电极材料，与气体接触的部分占整体的面积比例优选为50％～90％，更优选为55％～85％，更优选为60％～80％，更优选为65％～75％。
在本发明中，所述气体电极的电极材料，与电解液接触的部分占整体的面积比例优选为10％～50％，更优选为15％～45％，更优选为20％～40％，更优选为25％～35％。
本发明提供了一种电池，所述电池优选包括多个气体电极组成的电池，或气体电极与非气体电极组成的电池。
在本发明中，如氢氧燃料电池，两电极均为气体电极。如金属空气电池，一个电极为气体电极。
在本发明中，所述非气体电极优选浸没于电解液中。
在本发明中，所述非气体电极优选包括转动的非气体电极或固定的非气体电极。
在本发明中，所述气体电极之间，或所述气体电极与非气体电极之间优选包括不接触、通过膜接触和通过传动装置接触中的一种或多种，更优选为不接触、通过膜接触和通过传动装置接触中的多种。
在本发明中，所述传动装置优选为不导电的绝缘传动装置。具体的，在带动电极的装置为导电材质时，传动装置为绝缘材料，以防止两个电极之间直接连接。当带动电极的装置为不导电材质时，传动装置可以为绝缘材料也可以为导电材料，以防止两个电极之间直接连接即可。
在本发明中，所述电池的气体电极之间优选不直接接触。如氢氧燃料电池，两电极均为气体电极，两电极之间不直接接触。
在本发明中，所述电池为金属空气电极时：
所述可转动气体电极优选为转动的正极，负极浸没于电解液中。
在本发明中，正极材料优选复合在转动装置的表面，或者正极材料为正极传送带，在气体和电解液中循环传动。
在本发明中，所述正极材料优选包括碳和/或镍，更优选为碳或镍。
在本发明中，所述正极材料优选包括多孔的可实现气体扩散的形貌和/或无孔材料，更优选为多孔的可实现气体扩散的形貌或无孔材料。
在本发明中，所述电池为金属空气电极时：
所述负极优选包括可转动的负极；
负极材料优选复合在转动装置的表面，或者负极材料为负极传送带，在气体和电解液中循环传动；
所述负极材料优选包括金属锂、镁、铝、锌、汞或铁。
在本发明中，所述电池为金属空气电极时：
所述转动的速度优选为1～1000rpm，更优选为10～800rpm，更优选为50～600rpm，更优选为100～600rpm。
所述气体电极的电极材料，与气体接触的部分占整体的面积比例优选为50％～90％，更优选为55％～85％，更优选为60％～80％，更优选为65％～75％。
所述气体电极的电极材料，与电解液接触的部分占整体的面积比例优选为10％～50％，更优选为15％～45％，更优选为20％～40％，更优选为25％～35％。
在本发明中，所述电池为金属空气电极时：
所述正极在电解液中的部分与负极之间优选为不接触、通过隔膜接触和通过传动装置接触中的一种或多种，更优选为不接触、通过隔膜接触和通过传动装置接触中的多种。
所述隔膜的面积优选大于等于正极与负极接触位置的面积。
在本发明中，所述传动装置优选为不导电的绝缘传动装置。具体的，在带动电极的装置为导电材质时，传动装置为绝缘材料，以防止正负极之间直接连接。当带动电极的装置为不导电材质时，传动装置可以为绝缘材料也可以为导电材料，以防止正负极之间直接连接即可。
本发明为完整和细化整体技术方案，更好的保证上述具有可转动气体电极的电池的性能，提高其倍率性能和放电容量，本发明提供了一种具有可转动气体电极的具体结构，以锂空气电池为例：
参见图2，图2为本发明提供的锂空气电极的装置示意简图。
其中，图中A和C分别是电池壳的正视图以及俯视图，电池壳起到支撑电极旋转以及容纳电解液的作用。B图中的两个转轮为电池的正负极，其中上轮的圆柱面上可以沉积金属或者直接裹覆一层碳材料用作正极，下轮的圆柱面上紧密地缠绕上锂带用作电池的负极。电极滚轮置于电池壳的示意图如图D所示，上轮是主动轮在使用过程中将会在中心轴上接上合适的电机驱动其旋转，下轮是从动轮。上轮与下轮可以接触也可以不接触：当正负极接触时则需要在负极锂带上再缠绕一层比锂负极稍宽的隔膜；当正负极不接触时则需要在正负极上各加上一个比圆柱面直径稍大的齿轮来传递动力。在电池的使用过程中，加入的电解液要能完全浸没电池的锂负极，也就是下轮，避免锂负极直接接触空气发生自放电或者发生副反应；上滚轮则是被电解液部分浸没，没被浸没的部分则是直接与空气中的氧气接触。这样在电极旋转的过程中，电极的每一部分就能交替的接触电解液与气体。
本发明是基于锂空气电池展开的，上图中A和C分别是电池壳的正视图以及俯视图，电池壳起到支撑电极旋转以及容纳电解液的作用。B图中的两个转轮为电池的正负极，其中上轮的圆柱面上可以沉积金属或者直接裹覆一层碳材料用作正极，下轮的圆柱面上紧密地缠绕上锂带用作电池的负极。电极滚轮置于电池壳的示意图如图D所示，上轮是主动轮在使用过程中将会在中心轴上接上合适的电机驱动其旋转，下轮是从动轮。上轮与下轮可以接触也可以不接触：当正负极接触时则需要在负极锂带上再缠绕一层比锂负极稍宽的隔膜；当正负极不接触时则需要在正负极上各加上一个比圆柱面直径稍大的齿轮来传递动力。
在电池的使用过程中，加入的电解液要能完全浸没电池的锂负极，也就是下轮，避免锂负极直接接触空气发生自放电或者发生副反应；上滚轮则是被电解液部分浸没，没被浸没的部分则是直接与空气中的氧气接触。这样在电极旋转的过程中，电极的每一部分就能交替的接触电解液与气体。
参见图3，图3为普通锂空气电池中的氧气传输示意图。
如图3所示，在放电过程中，氧气要得到电子并与电解液中的锂离子结合生成放电产物，必须要穿过气体扩散层与导电炭黑层。气体扩散层通常为微米级的孔，而导电炭黑层往往也是非常致密的，因此氧气的扩散速率在常规的锂空气电池中是非常缓慢的。
参见图4，图4为本发明提供的旋转电池中的氧气传输示意图。
如图所示，在使用旋转电池时，氧气的传输实际上并不需要穿过气体扩散层，就可以接触电解液从而在炭黑上得电子生成放电产物。这里之所以还是选择多孔集流体，是为了增大电极的充放电面积，而不是为了传输氧气。
转速对于气体电极上电解液的存在状态也有很大的影响。因为电解液与正极材料的相互作用能降低多孔正极材料的表面能，因此在旋转过程中气体电极表面上的电解液不会被完全脱除，然而一个合适的转速能保障气体电极不会被电解液所“淹没”。当转轮处于一个较低的转速时，与重力相比离心力可以忽略不记，因此电极表面的电解液会在重力的作用下从电极表面流下使炭黑直接暴露在氧气中。而当转轮运行于较高转速时，电解液受到的离心力已经远大于其自身的重力，此时电解液也会从电极表面脱离，使气体能够快速接触到电极得到电子。电池比较差的倍率性能常常在中等转速下被观察到，此时电解液受到的重力基本与其受到的离心力相当，因此电极表面电解液的厚度比前述的两种状态下都要厚，增大了氧气的传输的阻碍。
为了便于说明电极转动是如何提高溶液中某些离子的传输的，本发明列举喷射电沉积与液流电池实现高电流运行为例，进行类似的阐述。
喷射电沉积：传统电沉积法由于允许的极限电流密度低，导致沉积速度慢，难以满足现代化生产的发展需要。这迫使人们探索提高沉积速度的新途径。近年来发展起来的喷射电沉积，从加速电沉积物质传输过程出发，増大了极限电流密度，加快了沉积速度，提高了生产效率，因而受到广泛的关注。镀液由阳极喷嘴喷出，W—定的速度和压力喷射于阴极表面，阴极在镀液的冲击情况下，有效地减小了表面扩散层的厚度，有效的增加了极限电流密度。
液流电池：是通过让电池中的电解液流动起来，与电极产生相对运动，从而减小电极表面扩散层的厚度增加电流。
本发明中增加溶液中物质传递的机理与上述二者相似，如液流电池是电解流动实现其与电极的相对运动，而本发明则是通过电极的转动来实现其与电解液的相对运动的。
本发明上述步骤提供了一种具有可转动气体电极的电池，特别采用了具有可转动功能的气体电极，作为此类采用气体作为电极活性物质的电池的电极。本发明提供的电池中，电极的转动可以促进电池的充放电过程，一是能有效减缓气体电极被放电产物所淹没或钝化，如在氢氧燃料电池中为水，而在锂空气电池中为锂的氧化物；二是能大大促进电池里物质的传输过程，如在锂空电池里既能促进锂离子的传输又能促进氧气的传输。采用该转动的气体电极，本发明提供的电池具有更好的性能，如更快的倍率性能，更大的放电容量等，而且对于电极具体的转动形式并无限制，可以是转盘也可以是履带的形式，与本发明机理相同的不同的转动方式也具有相应的预期，其关键在于转动能够实现电极与气体和电解液的交替接触。
实验结果表明，采用本发明提供的转动的气体电极，能够让电池具有更好的倍率性能：高转速下的电流密度数倍于低转速下的电流密度，放电产物的形貌与普通扣式电池里的相似，但在高电流密度下的容量要大得多，并且使用转动的电极在循环性能方面并没有表现出明显的劣势。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种电池进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。
实施例1
锂空气电池：
转动电极内部示意结构如图2所示。
参见图5，图5为本发明进行实验的锂空气电池的装置实物照片。
负极使用了金属锂带缠绕于负极轮上，电解液使用的是三氟甲基磺酸锂的TEGDM溶液，正极则使用的是喷涂有适当正极材料的碳布，紧密的缠绕在了正极轮上。
本次实验中转速从0rpm测试到了400rpm，以下给出部分测试数据。本次测试中负极没有转动，气体电极三分之一浸没于电解液中，其余部分暴露于氧气中，在旋转的过程中电极与氧气和电解液交替接触。)
然后对组装好的电池进行LSV测试。
参见图6，图6为本发明实施例1制备的锂空气电池，在正极不同转速下的LSV曲线。
从图6可以看到，相比于不转动时，电极转速在每分钟旋转8圈的时候就已经能使电池的放电电流提升一倍以上。而当电极转速增大到85圈每分钟时，电池的放电电流更是增加到了不转动时的三倍以上。
测试结果表明，相比于低转速，高转速下的电池在相同的过电势下具有高了数倍的电流密度。
对本发明实施例1得到的放电后的电池正极进行表征和检测。
参见图7，图7为本发明实施例1中放电结束后电池正极不同倍率下的SEM图。
参见图8，图8为同组成固定电极的锂空气电池放电结束后电池正极不同倍率下的SEM图。
从图7和8比对可以看出，当电池的放电速率与通常的电池接近时，生成的放电产物为锂空气电池标准的圆饼形放电产物。
参见图9，图9为本发明实施例1制备的锂空气电池和同组成固定电极的锂空气电池的放电容量图。
由图9可以看出，与通常的放电产物相比，电池每平方厘米上的放电容量要大得多。
参见图10，图10为本发明实施例1制备的锂空气电池和同组成固定电极的锂空气电池的循环性能图。其中，上图为本发明制备的锂空气电池，下图为同组成固定电极的常规锂空气电池。
由图10可以看出，上图为本电池的循环了63圈，下图为常规电池的循环了60圈，两种电池在类似测试条件下有相近的循环性能电池的循环性能，本发明相比于普通的电池并没有明显的劣势。
以上对本发明提供的一种具有可转动气体电极的电池进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有近似于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。
Claims (10)
1.一种电池，其特征在于，包括可转动的气体电极；
所述电池包括气体参与电极反应的电池。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述气体电极包括正极/或负极；
所述电池为采用气体作为电极活性物质的电池；
所述电池包括金属空气电池或氢氧燃料电池。
3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述气体电极的电极材料，至少部分与气体接触，至少部分与电解液接触；
所述转动包括轴转动和/或皮带式传动；
所述转动时，气体电极的电极材料，持续保持至少部分与气体接触，至少部分与电解液接触。
4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述轴转动包括，气体电极的电极材料设置在可以进行轴转动的装置上，至少部分与气体接触，至少部分与电解液接触；
所述轴转动的装置包括转动球、转动盘、转动板和转动块中的一种或多种；
所述皮带式传动包括，气体电极的电极材料设置为皮带状，进行传动，持续保持皮带的至少部分与气体接触，皮带的至少部分与电解液接触。
5.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述转动的速度为1～1000rpm；
所述气体电极的电极材料，与气体接触的部分占整体的面积比例为50％～90％；
所述气体电极的电极材料，与电解液接触的部分占整体的面积比例为10％～50％。
6.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池包括多个气体电极组成的电池，或气体电极与非气体电极组成的电池；
所述非气体电极浸没于电解液中；
所述非气体电极包括转动的非气体电极或固定的非气体电极；
所述气体电极之间，或所述气体电极与非气体电极之间包括不接触、通过膜接触和通过传动装置接触中的一种或多种；
所述传动装置优选为不导电的绝缘传动装置。
7.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池为金属空气电极时：
所述可转动气体电极为转动的正极，负极浸没于电解液中；
正极材料复合在转动装置的表面，或者正极材料为正极传送带，在气体和电解液中循环传动；
所述正极材料包括碳和/或镍；
所述正极材料包括多孔的可实现气体扩散的形貌和/或无孔材料。
8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述电池为金属空气电极时：
所述负极包括可转动的负极；
负极材料复合在转动装置的表面，或者负极材料为负极传送带，在气体和电解液中循环传动；
所述负极材料包括金属锂、镁、铝、锌、汞或铁。
9.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述电池为金属空气电极时：
所述转动的速度为1～1000rpm；
所述气体电极的电极材料，与气体接触的部分占整体的面积比例为50％～90％；
所述气体电极的电极材料，与电解液接触的部分占整体的面积比例为10％～50％。
10.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述电池为金属空气电极时：
所述正极在电解液中的部分与负极之间为不接触、通过隔膜接触和通过传动装置接触中的一种或多种；
所述隔膜的面积大于等于正极与负极接触位置的面积；
所述传动装置优选为不导电的绝缘传动装置。
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