CN212365999U - 一种新型铝空气电池正极膜、电池单体、电池循环系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型铝空气电池正极膜、电池单体、电池循环系统，所述新型铝空气电池正极膜由亲水疏油性隔膜、防水层、扩散层、催化层、扩散层、防水层依次复合而成。本实用新型的新型铝空气电池正极膜在传统正极膜的基础上，复合了一层亲水疏油性隔膜，配合存储液使用，使负极铝板更好地长时间保存，新型铝空气电池启动时间大幅减短、电池温度可控、利用率上升。

Description

一种新型铝空气电池正极膜、电池单体、电池循环系统

技术领域

本实用新型涉及一种新型铝空气电池正极膜、电池单体、电池循环系统，属于空气电池技术领域。

背景技术

铝是地壳中含量最丰富的金属元素，价格低廉、环保安全、比能量高、储存寿命长，是一种理想的负极材料。铝空气电池是现阶段研究比较广泛的一种金属空气电池。铝空气电池由于其制作成本低、环保无毒、能量密度高、储运便捷安全，成为了理想的储能设备和动力来源。

现有技术中的铝空气电池是以铝或铝合金为负极，以空气中的氧为正极，在电解液和催化剂的共同作用下发生电化学反应，形成电流而发电。铝空气电池应用于电动汽车、水下航行器等长时间续航供电领域，相比于铅蓄电池、锂电池等有明显的成本和续航优势。铝空气电池在便携式电源、电子设备等小功率供电领域，相比于锂电池等有较高的安全性和可持续优势。

铝空气电池的研发仍存在一些技术瓶颈。铝单质暴露在空气中，表面会迅速形成氧化膜，氧化膜会抑制铝的电化学活性，阻碍电池启动、降低阳极利用率，同时由于氧化膜的存在，导致电池启动时温度升高。

目前，传统铝空气电池因为负极被氧化，导致电池启动速度慢，启动时电池由于氧化膜的存在，导致电阻增大，电池温度升高。同时，由于氧化膜溶解不能放电，所以导致负极利用率下降。且下降程度视电池停开次数决定。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种新型铝空气电池正极膜、电池单体、电池循环系统，以解决现有技术中铝空气电池易发生负极氧化、电池启动慢、负极利用率低等问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种新型铝空气电池正极膜，所述新型铝空气电池正极膜由亲水疏油性隔膜、防水层、扩散层、催化层、扩散层、防水层依次复合而成。

作为本实用新型所述新型铝空气电池正极膜的优选实施方式，所述亲水疏油性隔膜为亲水性PTFE隔膜。

作为本实用新型所述新型铝空气电池正极膜的优选实施方式，所述新型铝空气电池正极膜的亲水疏油性隔膜朝向电解液一侧安装。

第二方面，本实用新型提供了一种新型铝空气电池单体，所述新型铝空气电池单体包括上述的新型铝空气电池正极膜。

作为本实用新型所述新型铝空气电池单体的优选实施方式，所述新型铝空气电池单体还包括电池壳体、负极铝板、电池盖，所述新型铝空气电池正极膜与电池壳体通过粘结剂粘结或通过压板的方式密封，所述电池壳与电池盖通过螺丝固定。

第三方面，本发明提供了一种铝空气电池循环系统，所述铝空气电池循环系统包括由上述铝空气电池单体组成的铝空气电池组，还包括泵、三通阀、电解液、存储液，所述铝空气电池组将多个铝空气电池单体通过压板的方式组装在一起，所述泵与三通阀、铝空气电池组相连，所述三通阀与电解液、存储液相连。

作为本实用新型所述铝空气电池循环系统的优选实施方式，所述存储液为油。所述油包括但不限于以下特性：绝缘性好、密度大、耐碱性强、与铝片接触角大等。

作为本实用新型所述铝空气电池循环系统的优选实施方式，所述电解液为中性电解液、碱性电解液中的至少一种。

本实用新型的新型铝空气电池正极膜的亲水疏油性隔膜朝向电解液一侧安装。铝空气电池循环系统中，工作时，通过三通阀与泵的作用，往新型铝空气电池组中通入电解液，电池开始工作，电解液可以通过亲水疏油性隔膜与正极膜发生ORR反应。停止工作时，由泵将电解液抽回电解液罐(电解液罐自带过滤功能)后，再通过三通阀，往铝空气电池组中添加存储液，进行长时间保存，所述存储液为油，由于亲水性隔膜的原因，不会渗漏出电池壳。

铝空气电池循环系统中，电解液与存储液可以公共存放在一个存液罐(带过滤功能)中，电池工作时，通过泵将上层电解液打进铝空气电池组中，电池停止工作时，通过泵将下层储存液打进铝空气电池组中进行保存。(因为储存液与电池液不互溶。且密度相差较大，所以可以存放在同一个罐子中。)

同时，由于存储液具有绝缘性好、密度大、耐碱性强、与铝片接触角大的特点，铝片上面的水分很容易被排挤干净，从而形成一个无电解液、无氧气接触、不导电的状态，因此，负极铝板不会因为长期存放而形成一层氧化膜，造成铝空气电池启动缓慢，铝空气电池温度升高，铝空气电池负极利用率下降等。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的新型铝空气电池正极膜在传统正极膜的基础上，复合了一层亲水疏油性隔膜，配合存储液使用，使负极铝板更好地长时间保存，新型铝空气电池启动时间大幅减短、电池温度可控、利用率上升。由于存储液与铝片接触角大，在电池再启动时，存储液不与铝片发生沾粘的情况，铝片能在更换存储液的一瞬间释放出电量，使电池启动时间大幅度缩短。与传统的三腔室结构铝空气电池单体(即电池单体中有两层亲水性隔膜)相比，本实用新型的新型铝空气电池单体的电阻更小，发热少，发电效率更高。

附图说明

图1为本实用新型的新型铝空气电池正极膜的结构示意图，其中，1、防水层，2、扩散层，3、催化层，4、亲水疏油性隔膜。

图2为传统正极膜的结构示意图，其中，1、防水层，2、扩散层，3、催化层。

图3为本实用新型的新型铝空气电池单体的结构示意图，其中，1、新型铝空气电池正极膜，2、电池壳体，3、负极铝板。

图4为本实用新型的新型铝空气电池单体背面的结构示意图，其中，1、电池盖，2、出液口，3、进液口。

图5为本实用新型的一种铝空气电池循环系统的结构示意图，其中，1、铝空气电池组，2、泵，3、三通阀，4、电解液，5、存储液。

图6为本实用新型的一种铝空气电池循环系统的结构示意图，其中，1、铝空气电池组，2、泵，3、三通阀，4、电解液，5、存储液。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例1

本实用新型的新型铝空气电池正极膜的结构示意图如图1所示，传统正极膜的结构示意图如图2所示，本实用新型的新型铝空气电池单体的结构示意图如图3所示，本实用新型的新型铝空气电池单体背面的结构示意图如图4所示，本实用新型的一种铝空气电池循环系统的结构示意图如图5和6所示。

一种新型铝空气电池正极膜，所述新型铝空气电池正极膜由亲水疏油性隔膜、防水层、扩散层、催化层、扩散层、防水层依次复合而成。

所述亲水疏油性隔膜为亲水性PTFE隔膜，所述新型铝空气电池正极膜的亲水疏油性隔膜朝向电解液一侧安装。

一种新型铝空气电池单体，所述新型铝空气电池单体包括新型铝空气电池正极膜。

所述新型铝空气电池单体还包括电池壳体、负极铝板、电池盖，所述新型铝空气电池正极膜与电池壳体通过粘结剂粘结的方式粘结在一起，或者通过压板的方式，将膜压紧在铝空气电池壳上，达到密封作用，所述电池壳与电池盖通过螺丝固定，或者通过在上方添加零配件压紧电池盖，达到密封效果。

一种铝空气电池循环系统，所述铝空气电池循环系统包括由上述铝空气电池单体组成的铝空气电池组，还包括泵、三通阀、电解液、存储液，所述铝空气电池组将多个铝空气电池单体通过压板的方式组装在一起，所述泵与三通阀、铝空气电池组相连，所述三通阀与电解液、存储液相连。

所述存储液为油，所述油包括但不限于以下特性：绝缘性好、密度大、耐碱性强、与铝片接触角大等；所述电解液为中性电解液、碱性电解液中的至少一种。

本实用新型的新型铝空气电池正极膜的亲水疏油性隔膜朝向电解液一侧安装。铝空气电池循环系统中，工作时，通过三通阀与泵的作用，往新型铝空气电池组中通入电解液，电池开始工作，电解液可以通过亲水疏油性隔膜与正极膜发生ORR反应。停止工作时，由泵将电解液抽回电解液罐(电解液罐自带过滤功能)后，再通过三通阀，往铝空气电池组中添加存储液，进行长时间保存，所述存储液为油，由于亲水性隔膜的原因，不会渗漏出电池壳。

铝空气电池循环系统中，电解液与存储液可以公共存放在一个存液罐(带过滤功能)中，电池工作时，通过泵将上层电解液打进铝空气电池组中，电池停止工作时，通过泵将下层储存液打进铝空气电池组中进行保存。(因为储存液与电池液不互溶。且密度相差较大，所以可以存放在同一个罐子中。)

同时，由于存储液具有绝缘性好、密度大、耐碱性强、与铝片接触角大的特点，铝片上面的水分很容易被排挤干净，从而形成一个无电解液、无氧气接触、不导电的状态，因此，负极铝板不会因为长期存放而形成一层氧化膜，造成铝空气电池启动缓慢，铝空气电池温度升高，铝空气电池负极利用率下降等。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种新型铝空气电池正极膜，其特征在于，所述新型铝空气电池正极膜由亲水疏油性隔膜、防水层、扩散层、催化层、扩散层、防水层依次复合而成。

2.如权利要求1所述的新型铝空气电池正极膜，其特征在于，所述亲水疏油性隔膜为亲水性PTFE隔膜。

3.如权利要求1所述的新型铝空气电池正极膜，其特征在于，所述新型铝空气电池正极膜的亲水疏油性隔膜朝向电解液一侧安装。

4.一种新型铝空气电池单体，其特征在于，所述新型铝空气电池单体包括如权利要求1所述的新型铝空气电池正极膜。

5.如权利要求4所述的新型铝空气电池单体，其特征在于，所述新型铝空气电池单体还包括电池壳体、负极铝板、电池盖，所述新型铝空气电池正极膜与电池壳体通过粘结剂粘结或通过压板的方式密封，所述电池壳与电池盖通过螺丝固定。

6.一种铝空气电池循环系统，其特征在于，所述铝空气电池循环系统包括由如权利要求4所述的铝空气电池单体组成的铝空气电池组，还包括泵、三通阀、电解液、存储液，所述铝空气电池组将多个铝空气电池单体通过压板的方式组装在一起，所述泵与三通阀、铝空气电池组相连，所述三通阀与电解液、存储液相连。

7.如权利要求6所述的铝空气电池循环系统，其特征在于，所述存储液为油。

8.如权利要求6所述的铝空气电池循环系统，其特征在于，所述电解液为中性电解液、碱性电解液中的至少一种。

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