[发明专利]电化学电池的除雾系统

说明书

电化学电池包括除雾系统，该除雾系统防止雾从电池腔室逸出并保存电池内的水分。一种示例性除雾系统包括防溢出设备，该防溢出设备降低或者防止电解质在颠倒情况中从电池腔室逸出，在颠倒情况中电化学电池翻倒。除雾系统包括复合部分，该复合部分与氢反应以产生水，水可以被重新引入到电池腔室中。除雾系统包括中和剂部分，该中和剂部分与电解质反应，以便因为酸/碱反应，而使pH更接近中性。除雾系统包括过滤器，过滤器捕获可以被重新引入到电池腔室中的雾。除雾系统包括在外表面上的疏水过滤器，以防止水和其它液体进入除雾系统。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求与2016年7月22日提交的临时专利申请62/365,924的优先权，其整体内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开内容涉及电化学电池的除雾和水管理系统，更特别地涉及包括空气呼吸阴极并利用液体离子传导介质的电化学电池。

背景技术

很多类型的电化学电池利用液体离子传导介质，以支持电池内的电化学反应。电化学电池可以利用耦合到燃料电极的空气呼吸电极，该燃料电极包括任何合适的燃料。例如，金属-空气电化学电池系统可以包括多个电池，每个电池具有燃料电极和空气呼吸氧化剂还原电极，燃料电极作为阳极，金属燃料在阳极处被氧化，来自环境空气的氧气在空气呼吸氧化剂还原电极处被还原。这种电池中的液体离子传导介质可以在电极之间传送氧化/还原离子。

在各种离子传导介质中，蒸发、电解(例如，在再充电或自放电时水的分解)或者从离子传导介质的其它水分损失可能对电化学电池不利，特别是对于需要水来操作的电池。在一些电化学电池系统中，在电池的充电和/或放电期间，可以演化形成各种气体。这些气体可能对电池有害，并且可能损害或阻碍电池的性能。例如，由演化形成的气体增加电池内的受限体积内的压力，电化学电池可能受到危害。在一些情况中，由于潜在挥发性气体或者气体组合的演化形成，电池以及潜在的其周围环境可能受到危害。因此，一些电化学电池被配置为通过在其中包括孔来使这些气体消散，使得气体可以逃逸到周围环境中。例如，以其整体内容通过引用并入本文的美国专利申请序列号13/566,948(现在是颁发给FluidicInc.的美国专利9,214,708)公开了被配置为使气体从电化学电池中消散出去的膜气体孔。作为另一示例，以其整体内容通过引用并入本文的美国专利申请序列号13/666,864(现在是颁发给Fluidic Inc.的美国专利9,269,996)公开了被配置为使气体从电化学电池中消散出去的亲水气体孔。其它电化学电池可以被配置为具有减压阀，减压阀在正常压力条件下通常是关闭的，但是当电池内的压力超过阈值量时是打开的。减压阀可以简单地允许气体从电池的短期流动，直到压力减小到低于阈值限制。

离子传导介质可以是水溶液。合适的介质的示例包括如下水溶液，该水溶液包括硫酸、磷酸、三氟甲磺酸、硝酸、氢氧化钾、氢氧化钠、氯化钠、硝酸钾或氯化锂。在一些实施例中，离子传导介质是含水氢氧化钾。在一个实施例中，离子传导介质可以包括电解质。例如，可以使用常规的液体电解质溶液，或者可以使用室温离子液体，如通过引用并入本文的美国专利申请序列号12/776,962(现在是颁发给Arizona Board of Regents的美国专利8,895,197)中所提到的。

在包括液体电解质的一些电化学电池系统中，演化产生的各种气体可能在其中夹带少量液体电解质，由于所产生的雾、气溶胶或喷雾的放出，该少量液体电解质可能对电池和周围环境有害。本申请力求提供有效并改进的方法，以捕获通过在电化学电池中的液体电解质体积内生成气泡而产生的雾或气溶胶，并且将雾的液体部分返回到液体电解质的主要体积中，同时使雾的气体部分消散到周围环境中。

金属-空气电化学电池用于各种各样的环境条件中，包括非常热和干燥的环境。由于从液体离子传导介质的水分损失，在干旱环境中的金属-空气电化学电池可能具有有限的有效性和/或寿命。因此，当在干旱条件下操作时，保存电池内的水分是特别重要的。

发明内容