[发明专利]具有电池中充电电极充电/放电模式切换的可再充电电化学电池系统

权利要求书

1.一种用于使用燃料和氧化剂生成电流的可再充电电化学电池系统，所述电池系统包括：

N个电化学电池，所述N个电化学电池中的每一个包括燃料电极，氧化剂电极，充电电极，以及连通所述电极的离子传导介质，其中N为大于或者等于二的整数；

可切换到以下模式的多个开关：

(1)放电模式，将每一个电池1到N-1的所述氧化剂电极耦合到后一电池的所述燃料电极以将所述电池耦合为放电串联，以使得在电池1的所述燃料电极与电池N的所述氧化剂电极耦合到负载时，在所述燃料电极处的燃料的氧化与在所述氧化剂电极处的氧化剂的还原在每一个电池内创建电势差，因而以电池1的所述燃料电极为阳极并且以电池N的所述氧化剂电极为阴极创建累积电势差用于向所述负载传送电流，以及

(2)充电模式，将每一个电池1到N-1的所述充电电极耦合到后一电池的所述燃料电极以将所述电池耦合为充电串联，以使得在电池1的所述燃料电极和电池N的所述充电电极耦合到电源从而以电池1的所述燃料电极为阴极并且以电池N的所述充电电极为阳极接收充电电势差时，在每一个电池内创建递增电势差以在所述燃料电极处还原可还原燃料物质并且在所述充电电极处氧化可氧化氧化剂物质，

其中，对于所述N个电化学电池中的电池(X)，通过将前一电池(X-1)的处于所述充电模式的所述充电电极或者处于所述放电模式的所述氧化剂电极耦合到后一电池(X+1)的所述燃料电极，所述多个开关可切换到旁路模式。

2.根据权利要求1的电化学电池系统，其中所述电池彼此邻近装配，非传导屏蔽分隔每一对相邻电池的所述氧化剂电极和燃料电极，以使得仅电池间允许的电连接经由所述开关。

3.根据权利要求2的电化学电池系统，其中每一个电池是金属-空气电池，所述燃料电极包括金属燃料，所述氧化剂电极包括用于还原氧气的空气阴极，并且所述充电电极是用于将可氧化氧物质氧化为氧气的析氧电极。

4.根据权利要求3的电化学电池系统，其中所述金属燃料选自由锌，铝，铁和锰构成的组。

5.根据权利要求3的电化学电池系统，其中每一个非传导屏障包括用于使氧气能流到所述空气阴极的一个或者多个端口。

6.根据权利要求1的电化学电池系统，进一步包括耦合到电池1的所述燃料电极的第一端子，和第二端子，其中所述多个开关包括可在在所述放电模式中将电池N的所述氧化剂电极耦合到所述第二端子与在所述充电模式中将电池N的所述充电电极耦合到所述第二端子之间进行切换的开关。

7.根据权利6的电化学电池系统，其中所述多个开关可切换到对于所述电池1到N中的每一个的旁路模式，其中：

在对于电池1的所述旁路模式中，所述第一端子耦合到电池2的所述燃料电极；

在对于电池2到N-1的任意电池X的所述旁路模式中，在所述充电模式中前一电池(X-1)的所述充电电极或者在所述放电模式中前一电池(X-1)的所述氧化剂电极耦合到后一电池(X+1)的所述燃料电极；以及

在对于电池N的所述旁路模式中，在所述充电模式中电池N-1的所述充电电极或者在所述放电模式中电池N-1的所述氧化剂电极耦合到所述第二端子。