[发明专利]具有流管理系统的可再充电金属-空气电池有效
申请号: | 201080042474.2 | 申请日: | 2010-10-08 |
公开(公告)号: | CN102549834A | 公开(公告)日: | 2012-07-04 |
发明(设计)人: | C·A·弗里森;R·克里施南;G·弗里森 | 申请(专利权)人: | 流体公司 |
主分类号: | H01M12/08 | 分类号: | H01M12/08;H01M2/38;H01M8/02;H01M8/04;H01M8/18;H01M8/20;H01M8/24;H01M10/42;H01M12/06 |
代理公司: | 北京市金杜律师事务所 11256 | 代理人: | 王茂华;杨移 |
地址: | 美国亚*** | 国省代码: | 美国;US |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 具有 流管 系统 充电 金属 空气 电池 | ||
相关申请的交叉引用
本申请要求2009年10月8日提交的美国临时专利申请61/249,917的优先权,该文件全文通过引用合并于此。
技术领域
本发明大体上涉及电化学电池,更具体地涉及金属-空气电池。
背景技术
使用金属作为燃料的电化学电池是已知的。这样的装置的例子示于例如美国专利7,276,309、6,942,105、6,911,274和6,787,260之中,这些文件全文合并于此。这些在先实施例的缺陷的短列表包括:在阳极空间和阴极空间中沉淀的反应产物的聚积,与馈送固体粒子燃料有关的问题,由于在仍未氧化的燃料附近的已经氧化的燃料的增大浓度而导致的燃料的净氧化的缓慢速率。
金属-空气电池典型地包括阳极、空气呼吸阴极和电解质,金属燃料在阳极被氧化,来自环境空气中的氧在空气呼吸阴极被还原,电解质用于支持氧化的/还原的离子的反应。
本申请还努力提供在为电池充电或再充电时管理流体流的有效的和改进的方式,流体流可以包括燃料微粒和/或沉淀物。
发明内容
根据本发明的一个方面,提供了一种电化学电池,包括:燃料电极,与燃料电极间隔开的氧化剂电极,以及接触电极的离子导电介质。燃料电极和氧化剂电极被配置为在放电期间在燃料电极氧化金属燃料并在氧化剂电极还原氧化剂以在其间产生用于施加于负载的放电电势差。电化学电池还包括电极保持器,其包括腔体,用于保持燃料电极;至少一个入口,在腔体的一侧连接到腔体并被配置为向腔体供给离子导电介质;以及至少一个出口,在腔体的与至少一个入口的相对侧连接到腔体并被配置为允许离子导电介质流出腔体。电化学电池还包括多个间隔器,其以彼此间隔的关系延伸跨越燃料电极和腔体,以在腔体内限定多个流道,从而使得离子导电介质经由至少一个入口流入每一个流道、跨越燃料电极、并经由至少一个出口流出流道。
根据本发明的一个方面,提供了一种用于制造用于电化学电池的燃料电极的方法。燃料电极包括多个可渗透电极体,以及在可渗透电极体之间延伸的多个基本平行的间隔器。该方法包括将材料注入多个腔体,每一个腔体由两个制造间隔器所限定,邻近可渗透电极体被保持为通过其间的制造间隔器而基本平行于彼此并彼此间隔开从而使得电极体延伸进入腔体,制造间隔器基本平行于彼此;硬化材料以形成燃料电极的基本平行的间隔器;以及将可渗透电极体与制造间隔器分离从而使得可渗透电极体和由该材料形成的基本平行的间隔器是单个整体单元。
根据本发明的一个方面,提供了一种用于为电化学电池充电的方法。电化学电池包括:燃料电极,与燃料电极间隔开的氧化剂电极,充电电极,以及接触电极的离子导电介质。燃料电极和氧化剂电极被配置为在放电期间在燃料电极氧化金属燃料并在氧化剂电极还原氧化剂以在其间产生用于施加于负载的放电电势差。燃料电极和充电电极被配置为在再充电期间还原可还原种类的燃料以在燃料电极上电沉积燃料并通过从电源在其间施加再充电电势差来氧化可氧化种类的氧化剂。电化学电池还包括电极保持器,其包括腔体,用于保持燃料电极;至少一个入口,在腔体的一侧连接到腔体并被配置为向腔体供给离子导电介质;以及至少一个出口,在腔体的与至少一个入口的相对侧连接到腔体并被配置为允许离子导电介质流出腔体。电化学电池还包括多个间隔器,其以彼此间隔的关系延伸跨越燃料电极和腔体,以在腔体内限定多个流道,从而使得离子导电介质经由至少一个入口流入每一个流道、跨越燃料电极、并经由至少一个出口流出流道。该方法包括使包括可还原燃料种类的离子导电介质通过至少一个入口流入流道;在充电电极和燃料电极之间施加电流,充电电极作用为阳极,燃料电极作用为阴极,从而使得可还原燃料种类被还原并在燃料电极上被电沉积为可氧化形式的燃料;以及移除电流以中断充电。
通过下面的详细说明、附图以及所附权利要求书,本发明的其他方面将变得明显。
附图说明
参考所附示意图,以下将仅以示例的方式描述本发明的实施例,附图中相应的附图标记指示相应的部分,其中:
图1示出了包括两个电化学电池的电化学电池系统的截面图;
图2示出了图1的电化学电池系统的分解图;
图3示出了图1的电化学电池之一的电极保持器;
图4示出了保持第一电极的图3的电极保持器和连接到电极保持器的多个间隔器;
图5更详细地示出了图4的间隔器之一;
图6更详细地示出了图5的间隔器和图3的电极保持器之间的连接;
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