一種復合負極及其相應(yīng)的鋁空氣電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及的是鋁空氣電池，具體涉及的是一種復合負極及其相應(yīng)的鋁空氣電池。
【背景技術(shù)】
[0002]由于鋁空氣電池擁有能量密度大、質(zhì)量輕、可循環(huán)利用的特點，一直被認為是一種能取代鋰離子電池的能量來源。特別是，采用鋁空氣電池后，電動車能明顯提高續(xù)航里程，因此汽車行業(yè)十分看好鋁空氣電池。但是，鋁空氣電池在放電過程中會發(fā)生腐蝕問題，導致電極材料過度消耗，影響鋁空氣電池回收的同時增加電池內(nèi)部的電學損耗。目前有人嘗試使用添加其他金屬如錫、銦、鉈、銥等的鋁合金作為電極材料，但是添加的這些金屬會使得電解液膠體化，從而增加電池內(nèi)部電阻，增加電池成本，妨礙電池的循壞回收。目前在重要電源后備系統(tǒng)中使用的鋁空氣電池需將電極與電解液分開儲存，避免腐蝕的發(fā)生，使用時必須依靠泵單元將電解液注入鋁空氣電池中，步驟較為繁瑣且不能快速響應(yīng)。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種復合負極及其相應(yīng)的鋁空氣電池，解決鋁空氣電池電極腐蝕，以及由于這個原因，鋁空氣電池須與電解液分開儲存導致無法及時快速使用鋁空氣電池、體積過大等的技術(shù)問題。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是，一種復合負極，包括負極芯體和選擇反應(yīng)包覆層。
[0005]所述負極芯體為任意形狀，負極芯體由高純度的金屬鋁制成，以免摻雜其他合金使得鋁空氣電池膠體化，增加鋁空氣電池的電阻。負極芯體外包覆有選擇反應(yīng)包覆層。所述選擇反應(yīng)包覆層包括第一鋅層和包覆第一鋅層的第二鋅層。所述第一鋅層通過鋅酸鹽浸漬法鍍敷在負極芯體上，而第二鋅層則通過電解鍍鋅法設(shè)于第一鋅層外。第一鋅層的厚度遠遠小于第二鋅層的厚度。第二鋅層外設(shè)有防腐蝕材料層，防腐蝕材料層完全包裹第二鋅層，防止電解液腐蝕復合負極。
[0006]一種銷空氣電池，包括復合負極、正極、電池殼體和電解液。
[0007]負極芯體的外表面緊密貼合選擇反應(yīng)包覆層，所述復合負極與正極設(shè)于電池殼體內(nèi)，所述電解液儲存在電池殼體內(nèi)部并與復合負極、正極直接接觸。正極為表面覆蓋催化劑的金屬網(wǎng)。
[0008]鋁空氣電池儲存期間，選擇反應(yīng)包覆層與電解液間不發(fā)生化學反應(yīng)；鋁空氣電池工作期間，鋁空氣電池放電，選擇反應(yīng)包覆層與電解液發(fā)生化學反應(yīng)形成鋅空氣電池產(chǎn)生電流，同時選擇反應(yīng)包覆層逐步分解并暴露出負極芯體，所述負極芯體與電解液反應(yīng)形成鋁空氣電池。鋅空氣電池產(chǎn)生的電流遠遠小于鋁空氣電池產(chǎn)生的電流，但鋅空氣電池產(chǎn)生的電壓與鋁空氣電池產(chǎn)生的電壓相差較小，對電氣設(shè)備不會造成顯著影響。
[0009]作為優(yōu)選，第二鋅層的厚度為0.20μπι?0.25μπι。
[0010]作為優(yōu)選，防腐蝕材料層含有銦、鎵、鉛、鉈、汞一種或多種金屬元素，儲存過程中防腐蝕材料層中的金屬元素緩慢釋放于電解液中，抑制電解液腐蝕電極。所述防腐蝕材料層的體積為負極芯體的體積的0.001%?0.01%。
[0011]作為優(yōu)選，所述電解液為氫氧化鉀或者氫氧化鈉形成的堿性電解液。
[0012]作為優(yōu)選，電池殼體可為任意形狀，適應(yīng)不同電氣設(shè)備的需要。
[0013]本實用新型有效地防止了鋁空氣電池內(nèi)部的電解液腐蝕電極而導致的電池失效，另外避免了將電解液與電極分別存放所帶來的例如響應(yīng)速度慢，體積大等問題。
【附圖說明】
[0014]圖1為一種復合負極及其相應(yīng)的鋁空氣電池的復合負極結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]其中:300、復合負極，302、負極芯體，304、第一鋅層，306、第二鋅層，308、防腐蝕材料層。
[0016]圖2為一種復合負極及其相應(yīng)的鋁空氣電池的鋁空氣電池結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]其中:310、選擇反應(yīng)包覆層，312、負極芯體的外表面，700、鋁空氣電池，702、電池殼體，704、電解液，706、正極。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合具體實施例，對本實用新型作進一步說明。
[0019]參閱圖1，一種復合負極300，包括負極芯體302和選擇反應(yīng)包覆層310 (如圖2所示)O
[0020]所述負極芯體302為長方體形狀，負極芯體302由高純度的金屬鋁制成，以免摻雜其他合金提高鋁空氣電池700內(nèi)部的電阻。負極芯體302外包覆有選擇反應(yīng)包覆310。所述選擇反應(yīng)包覆層310包括第一鋅，304、第二鋅層306。所述第一鋅層304外包覆第二鋅層306，所述第一鋅層304通過鋅酸鹽浸漬法鍍敷在負極芯體302上，而第二鋅層306則通過電解鍍鋅法設(shè)于第一鋅層304外。第二鋅層306外設(shè)有防腐蝕材料層308，防腐蝕材料層308完全包裹第二鋅層306，防止電解液腐蝕復合負極300。
[0021]參閱圖2，一種鋁空氣電池700，包括復合負極300、正極706、電池殼體702和電解液 704。
[0022]負極芯體的外表面312緊密貼合選擇反應(yīng)包覆層310，所述復合負極300與正極706設(shè)于電池殼體702內(nèi)，所述電解液704儲存在電池殼體702內(nèi)部并與復合負極300、正極706直接接觸。正極706為表面覆蓋催化劑的金屬網(wǎng)。
[0023]鋁空氣電池700儲存期間，選擇反應(yīng)包覆層310與電解液704間不發(fā)生化學反應(yīng)；鋁空氣電池700工作期間，鋁空氣電池700放電，選擇反應(yīng)包覆層310與電解液704發(fā)生化學反應(yīng)形成鋅空氣電池產(chǎn)生電流，同時選擇反應(yīng)包覆層310逐步分解并暴露出負極芯體302，所述負極芯體302與電解液704反應(yīng)形成鋁空氣電池700。鋅空氣電池產(chǎn)生的電流遠遠小于鋁空氣電池700產(chǎn)生的電流，但鋅空氣電池產(chǎn)生的電壓與鋁空氣電池700產(chǎn)生的電壓相差較小，對電氣設(shè)備不會造成顯著影響。
[0024]具體實施中，第二鋅層306的厚度為0.25 μ m。
[0025]具體實施中，防腐蝕材料層308含有銦、鎵、鉛、鉈、汞一種或多種元素，儲存過程中防腐蝕材料層308中的金屬元素緩慢釋放于電解液704中，抑制電解液704腐蝕電極。所述防腐蝕材料層308的體積為負極芯體302的體積的0.01%。
[0026]具體實施中，所述電解液704為氫氧化鈉溶液。
[0027]具體實施中，電池殼體702為圓柱狀。
[0028]鋁空氣電池所需的其他部件在這里不再贅述。
【主權(quán)項】
1.一種復合負極及其相應(yīng)的鋁空氣電池，其特征在于所述復合負極包括負極芯體和選擇反應(yīng)包覆層，負極芯體外包覆有選擇反應(yīng)包覆層，所述選擇反應(yīng)包覆層包括第一鋅層和包覆第一鋅層的第二鋅層，第二鋅層外設(shè)有完全包裹第二鋅層的防腐蝕材料層；所述鋁空氣電池包括復合負極、正極、電池殼體和電解液，復合負極與正極設(shè)于電池殼體內(nèi)，儲存在電池殼體內(nèi)部的電解液與復合負極、正極直接接觸，所述正極為表面覆蓋催化劑的金屬網(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種復合負極及其相應(yīng)的鋁空氣電池，其特征在于所述第二鋅層的厚度為0.20 μ m?0.25 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種復合負極及其相應(yīng)的鋁空氣電池，其特征在于所述防腐蝕材料層的體積為負極芯體的體積的0.001%?0.01%。
【專利摘要】本實用新型公開了一種復合負極及其相應(yīng)的鋁空氣電池，所述復合負極包括負極芯體和選擇反應(yīng)包覆層，負極芯體外包覆有選擇反應(yīng)包覆層。所述選擇反應(yīng)包覆層包括第一鋅層和包覆第一鋅層的第二鋅層，第二鋅層外設(shè)有完全包裹第二鋅層的防腐蝕材料層。所述鋁空氣電池包括復合負極、正極、電池殼體和電解液，復合負極與正極設(shè)于電池殼體內(nèi)，儲存在電池殼體內(nèi)部的電解液與復合負極、正極直接接觸，所述正極為表面覆蓋催化劑的金屬網(wǎng)。本實用新型有效地防止了鋁空氣電池內(nèi)部的電解液腐蝕電極而導致的電池失效，另外避免了將電解液與電極分別存放所帶來的例如響應(yīng)速度慢，體積大等問題。
【IPC分類】H01M12-06, H01M4-06
【公開號】CN204441425
【申請?zhí)枴緾N201520024894
【發(fā)明人】劉桂花
【申請人】劉桂花
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年1月14日