[发明专利]一种液流三电极可充锌空电池

说明书

技术领域

本发明涉及锌空电池技术领域，具体的，本发明涉及液流三电极可充锌空电池。

背景技术

现有的二次锌空电池多为两电极体系，即充放电采用一种正电极，该正电极在充电时可辅助析氧，而在放电时可将空气中的氧气催化还原，具有双重作用，该正电极可以为采用具有双功能催化作用的催化剂制备而得到的空气电极。但是，由于空气电极在电池中还起到防水透气的作用，而在充电过程中随着氧气的析出，从而会使空气电极的结构发生改变而降低电极防水透气性能，最终缩短电池寿命。

所以，现阶段的锌空电池的设计仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本发明是基于发明人的下列发现而完成的：

本申请的发明人在研究过程中发现，由于充电过程中正极随着氧气的析出而其防水透气性能会有所降低，所以发明人设计了三电极体系的锌空电池，其中新增加的充电电极可在充电过程中替代正极，从而可有效地保护正极的防水透气性能，进而延长该可充电的锌空电池的使用寿命。并且，正极只需使用氧化还原催化剂即可，从而避免了使用昂贵的双功能催化剂，大幅地降低电池的制作难度及成本，利于产业化。还有，锌负极采用镀铅、镀镉或镀铟的集流体，可有效地保持充放电过程中电循环库伦效率。

有鉴于此，本发明的一个目的在于提出一种的可充放电循环使用、使用寿命长、充放电效率不变或成本降低的液流三电极可充锌空电池。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种液流三电极可充锌空电池。

根据本发明的实施例，所述液流三电极可充锌空电池包括：电解液储液槽；正极，所述正极环绕在所述电解液储液槽的四周，且所述正极和所述电解液储液槽限定出电解空间；电解液，所述电解液填充在所述电解空间内；充电电极，所述充电电极的至少一部分设置在所述电解液中；以及锌负极，所述锌负极的至少一部分设置在所述电解液中，并且所述锌负极为镀铅、镀镉或镀铟的集流体。

发明人意外地发现，本发明实施例的液流三电极可充锌空电池，该三电极体系的锌空电池的充电电极可在充电过程中替代正极，从而可有效地保护正极的防水透气性能，进而延长该可充电的锌空电池的使用寿命，并且正极只需使用氧化还原催化剂即可，从而避免了使用昂贵的双功能催化剂，大幅地降低电池的制作难度及成本、利于产业化，还有，以镀铅、镀镉或镀铟的集流体作为锌负极，可有效地保持充放电过程中电循环库伦效率。

另外，根据本发明上述实施例的液流三电极可充锌空电池，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，所述锌负极进一步包括：金属基体；基底层，所述基底层形成在所述金属基体的表面，并且所述基底层是由铅、镉和铟中的一种组成的；以及锌层，所述锌层形成在所述基底层之上。

根据本发明的实施例，所述金属基体为铜网或镍网。

根据本发明的实施例，所述正极为空气电极。

根据本发明的实施例，所述充电电极的表面形成有二氧化铈和四氧化三钴中的一种。

根据本发明的实施例，所述电解液包括至少10g/L的氧化锌、100～550g/L的支持电解质、0.01～10g/L的添加剂和水；其中，所述支持电解质包括选自氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化锂中的至少一种；所述添加剂包括无机添加剂和有机添加剂的至少一种，所述无机添加剂包括选自Sn²⁺、Pb²⁺、Bi³⁺、In³⁺、K₂CO₃和KF中的至少一种，所述有机添加剂包括选自明胶、硫脲、十二烷基苯磺酸纳、十六烷基三甲基溴化铵、乙二醇、柠檬酸和四甲基氢氧化铵中的至少一种。

根据本发明的实施例，所述锌负极设置在所述空气电极和所述充电电极之间。

根据本发明的实施例，所述充电电极设置在所述空气电极和所述锌负极之间。

根据本发明的实施例，所述锌负极设置在所述电解液的内部，所述充电电极设置在所述电解液的内部。

根据本发明的实施例，所述电解液是泵循环的。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例的液流三电极可充锌空电池的结构示意图；