[发明专利]金属-空气电池和能源系统

说明书

技术领域

本发明涉及金属-空气电池和能源系统。

背景技术

作为具有高能量密度的下一代电池，包括作为阳极的金属电极和作为阴极的空气电极的金属-空气电池已经引起关注。

作为典型的金属-空气电池，会提到锌-空气电池。图10是用于示例锌-空气电池的放电反应的示意截面图。如图10所示，锌-空气电池具有在碱性电解液103中提供的锌电极101和在与电解液103接触的阴离子交换膜106上提供的空气电极105的结构，以及作为放电反应进程，从锌电极101和空气电极105输出电力。作为空气电极105，通常使用在碳载体上固载的阴极催化剂。

在锌-空气电池的放电反应中，来自锌电极101的金属锌与碱性电解液103中的氢氧离子反应以成为氢氧化锌，其将电子发射到锌电极101中。氢氧化锌分解以产生作为电解液中的沉淀物的氧化锌。在空气电极105中，电子、水和氧气反应以产生氢氧离子，其通过阴离子交换膜106导电以移入碱性电解液103。作为这样的放电反应进程，消耗来自锌电极101的金属锌，以及在碱性电解液103中累积氧化锌。为通过锌-空气电池维持电力输出，因此，有必要向锌电极101供给金属锌以及去除碱性电解液103中的氧化锌沉淀物。

对此，已经提出了用于向金属-空气电池供给金属的方法（例如，见日本未审专利公开号No.HEI7(1995)-45270和日本未审专利公开号（PCT申请的译本）No.2005-509262）。

当从常规金属-空气电池中的电解液去除金属化合物，诸如氧化锌时，然而，电解液和金属化合物需要从电解槽排出，因此，来自金属-空气电池的供电在去除金属化合物期间需要暂停。

发明内容

鉴于上述情况，已经实现本发明来提供允许在不暂停供电的情况下，去除金属化合物的金属-空气电池。

本发明提供一种金属-空气电池，包括：第一和第二电解槽，用于贮存电解液；在该第一电解槽中提供的、用作阳极的金属电极；以及用作阴极的空气电极，其中，该金属电极由金属形成，随着电池反应的进行，在电解液中，该金属变为金属离子或构成金属化合物，第一和第二电解槽彼此相通，用于允许将第一电解槽中的电解液移入第二电解槽中，以及该电解液中的金属离子或金属化合物在第二电解槽中沉淀为金属化合物沉淀物。

根据本发明，该电池包括用于贮存电解液的第一电解槽，在该第一电解槽中提供的、用作阳极的金属电极以及用作阴极的空气电极，因此，该电池能从金属电极和空气电极输出电力。

根据本发明，在第一电解槽中提供的金属电极由金属形成，随着电池反应的进行，在电解液中，该金属变为金属离子或构成金属化合物，以及第一和第二电解槽彼此相通，用于允许将第一电解槽中的电解液移入第二电解槽中，因此，在第一电解槽的电解液中生成的金属离子或金属化合物能移入第二电解槽。

根据本发明，该电解液中的金属离子或金属化合物沉淀为第二电解槽中的金属化合物沉淀物，因此，能在第二电解槽中累积金属化合物沉淀物。由于从第二电解槽去除在第二电解槽中累积的金属化合物沉淀物，在去除金属化合物沉淀物期间，不必排出第一电解槽中的电解液，因此，使用第一电解槽中的电解液，可以保持电池反应的进行并持续供电。此外由于可以防止金属化合物沉淀物累积在第一电解槽中，因此，便于向第一电解槽供给形成金属电极的金属。

附图说明

图1是示例本发明的实施例的金属-空气电池的结构的示意截面图；

图2是示例本发明的实施例的金属-空气电池的结构的示意截面图；

图3是示例本发明的实施例的金属-空气电池的结构的示意截面图；

图4是示例包括在本发明的实施例的金属-空气电池中的第二电解槽和脱液单元的截面图；

图5是示例包括在本发明的实施例的金属-空气电池中的第二电解槽和脱液单元的截面图；

图6是示例本发明的实施例的金属-空气电池的结构的示意截面图；

图7A至7D是本发明的实施例的金属-空气电池的脱液机构的说明图；

图8是示例本发明的实施例的金属-空气电池的结构的示意截面图；

图9A至9D是本发明的实施例的金属-空气电池的脱液机构的说明图；以及

图10是用于示例常规锌-空气电池的放电反应的截面图。

具体实施方式