[发明专利]碱性电池中的气体压强和电极充电状态的管理

权利要求书

1.一种电化学电池，包括：

包括安全阀的密封容器，所述密封容器被部分地填充有液体电解质；

至少部分地浸没在所述液体电解质中的阴极；

至少部分地浸没在所述液体电解质中并且不与阴极直接接触的阳极；

至少部分地浸没在所述液体电解质中并且不与阴极和阳极中的任一个直接接触的第三电极；

在第三电极和阴极之间的阴极电路，其中所述阴极电路包含阴极开关；

在第三电极和阳极之间的阳极电路，其中所述阳极电路包含阳极开关；

在所述密封容器内的第一气体压强传感器，所述第一气体压强传感器不与所述液体电解质接触；

在所述密封容器内的第二气体压强传感器，所述第二气体压强传感器不与所述液体电解质接触；以及

与阳极开关、阴极开关、第一气体压强传感器和第二气体压强传感器通信的微控制器，其中，在使用中，所述微控制器读取压强传感器，计算氧分压和氢分压，并且计算阳极和阴极之间的充电状态的差，以及其中，所述微控制器被配置为当阳极和阴极之间的充电状态的差大于第一阈值时闭合阳极开关，当阳极和阴极之间的充电状态的差小于第二阈值时闭合阴极开关。

2.如权利要求1所述的电化学电池，其中所述阴极包含从由铅、银、锰、镍和铁的氧化态组成的组中选择的活性材料。

3.如权利要求1所述的电化学电池，其中所述阳极为从由铅、锌、镉、锂和铁组成的组中选择的电沉积材料。

4.如权利要求1所述的电化学电池，其中第三电极包括能催化电解的材料。

5.如权利要求4所述的电化学电池，其中第三电极包括从由铂、钯、氧化钌、镍、NiMoZn、钴-氧代-磷酸盐以及镍钴析氧催化剂(NiCo-OEC)中的一种或更多种组成的组中选择的材料。

6.如权利要求1所述的电化学电池，其中第一气体压强传感器被配置为测量氢分压，并且第二气体压强传感器被配置为测量氧分压。

7.如权利要求1所述的电化学电池，其中第一气体压强传感器被配置为测量氢分压和氧分压中的任一个，并且第二气体压强传感器被配置为测量总气体压强。

8.如权利要求7所述的电化学电池，其中所述微控制器被配置为根据第一气体压强传感器和第二气体压强传感器所做的测量来确定氧分压和氢分压。

9.如权利要求1所述的电化学电池，其中，在使用中，所述微控制器使用下式来计算阳极和阴极之间的充电状态的差：

((O_2pp-O_2i)×4-(H_2pp-H_2i)×2)×V×F/(R×T×C)×100％，

其中，O_2pp是顶部空间中的氧分压，O_2i是氧的初始分压，H_2pp是顶部空间中的氢分压，H_2i是氢的初始分压，V是在电池的顶部空间中的气体体积，R是通用气体常数，T是开氏温度，C是以库仑为单位的电池的总库仑容量，F是法拉第常数。

10.如权利要求9所述的电化学电池，其中第一阈值是大约+25％。

11.如权利要求9所述的电化学电池，其中第二阈值是大约-25％。

12.一种电化学电池，包括：

包括安全阀的密封容器，所述密封容器被以已知压强填充有液体电解质和氧气；

至少部分地浸没在所述液体电解质中的阴极；

至少部分地浸没在所述液体电解质中并且不与所述阴极直接接触的阳极；

至少部分地浸没在所述液体电解质中并且不与所述阴极和所述阳极中的任一个直接接触的第三电极；

在第三电极和所述阳极之间的阳极电路，其中所述阳极电路包含阳极开关；

在所述密封容器内但不浸没在所述液体电解质中的总气体压强传感器；以及

与所述阳极开关和所述总气体压强传感器通信的微控制器，其中，在使用中，所述微控制器读取总气体压强传感器，并且计算阳极和阴极之间的充电状态的差，以及其中，所述微控制器被配置为当阳极和阴极之间的充电状态的差大于第一阈值时闭合阳极开关，当阳极和阴极之间的充电状态的差小于第二阈值时闭合阴极开关。