新一代高容量高電壓雙電解液鋁空氣微流體電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新一代高容量高電壓雙電解液鋁空氣微流體電池。
【背景技術(shù)】
[0002]電池(Battery)指盛有電解質(zhì)溶液和金屬電極以產(chǎn)生電流的杯、槽或其他容器或復(fù)合容器的部分空間，能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。利用電池作為能量來源，可以得到具有穩(wěn)定電壓，穩(wěn)定電流，長時(shí)間穩(wěn)定供電，受外界影響很小的電流，并且電池結(jié)構(gòu)簡單，攜帶方便，充放電操作簡便易行，不受外界氣候和溫度的影響，性能穩(wěn)定可靠，在現(xiàn)代社會(huì)生活中的各個(gè)方面發(fā)揮有很大作用。
[0003]鋁空氣電池因具備高能量密度、質(zhì)量輕、安全、便宜等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，其以高純度鋁Al (含鋁99.99%)做為負(fù)極、氧為正極，以氫氧化鉀(KOH)或氫氧化鈉(NaOH)水溶液為電解質(zhì)，空氣中的氧為氧化劑，在電池放電時(shí)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，鋁和氧作用最終轉(zhuǎn)化為氧化鋁。但是，鋁質(zhì)電極板在電解液中的自腐蝕現(xiàn)象十分嚴(yán)重，制約了鋁空氣電池發(fā)展。針對此問題，目前采用較多的兩種解決辦法是:(I)使用添加了微量元素的鋁合金作為電池的陽極；(2)在電解液溶液加添加劑，以減緩鋁電極的自腐蝕速率。上述兩種方法雖然能夠在一定程度起到抑制鋁電極的自腐蝕的作用，然而效果并不顯著，不能從根本上解決鋁空氣電池的鋁質(zhì)電極板自腐蝕的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種新一代高容量高電壓雙電解液鋁空氣微流體電池，從根本上解決了鋁空氣電池中鋁電極在電解液中的自腐蝕問題，從而顯著地提高了鋁空氣電池的容量，而且，由于陽極電解液呈堿性、陰極電解液呈酸性，電池的電壓可得到顯著提升。
[0005]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)該目的:
[0006]新一代高容量高電壓雙電解液鋁空氣微流體電池，包括陽極板、陰極板以及處于流動(dòng)狀態(tài)的電解液，所述電解液包括陽極電解液、陰極電解液，還包括分別用于輸送陽極電解液、陰極電解液的陽極管道、陰極管道，所述陽極管道、陰極管道在對應(yīng)于陽極板、陰極板處連通構(gòu)成一離子傳導(dǎo)內(nèi)腔，所述離子傳導(dǎo)內(nèi)腔中還設(shè)置有隔膜，所述隔膜設(shè)置于陽極管道與陰極管道之間，所述陽極板與陽極管道連通并與陽極電解液接觸，所述陰極板與陰極管道連通并與陰極電解液接觸，所述陽極板為鋁板，所述陰極板為空氣電極，所述陽極電解液為強(qiáng)堿有機(jī)溶液，所述陰極電解液為酸性水溶液。
[0007]其中，所述陽極電解液、陰極電解液在離子傳導(dǎo)內(nèi)腔中的流向相同。
[0008]其中，所述陽極電解液、陰極電解液在離子傳導(dǎo)內(nèi)腔中呈分層流動(dòng)狀態(tài)。
[0009]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述強(qiáng)堿有機(jī)溶液為氫氧化鉀有機(jī)溶液、氫氧化鈉有機(jī)溶液或氫氧化鋰有機(jī)溶液中的任意一種。
[0010]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述強(qiáng)堿有機(jī)溶液中的溶劑為甲醇。
[0011]作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述強(qiáng)堿有機(jī)溶液的濃度為I?6mol/L。
[0012]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述酸性水溶液為硫酸水溶液、鹽酸水溶液或硝酸水溶液中的任意一種。
[0013]作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述酸性水溶液的濃度為I?6mol/L。
[0014]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述隔膜為碳紙。
[0015]作為另一優(yōu)選的技術(shù)方案，所述隔膜為陰離子交換膜。
[0016]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果為:本實(shí)用新型的新一代高容量高電壓雙電解液鋁空氣微流體電池，包括陽極板、陰極板以及處于流動(dòng)狀態(tài)的電解液，所述電解液包括陽極電解液、陰極電解液，還包括分別用于輸送陽極電解液、陰極電解液的陽極管道、陰極管道，所述陽極管道、陰極管道在對應(yīng)于陽極板、陰極板處連通構(gòu)成一離子傳導(dǎo)內(nèi)腔，所述離子傳導(dǎo)內(nèi)腔中還設(shè)置有多孔隔膜，所述多孔隔膜設(shè)置于陽極管道與陰極管道之間，所述陽極板與陽極管道連通并與陽極電解液接觸，所述陰極板與陰極管道連通并與陰極電解液接觸，所述陽極板為鋁板，所述陰極板為空氣電極，所述陽極電解液為強(qiáng)堿有機(jī)溶液，所述陰極電解液為酸性水溶液，本實(shí)用新型的鋁板電極不會(huì)與非水性的陽極電解液發(fā)生自腐蝕反應(yīng)，從根本上解決了鋁空氣電池中鋁電極在電解液中的自腐蝕問題，從而顯著地提高了鋁空氣電池的容量，而且通過酸性和堿性兩種電解液，可顯著提高鋁空氣電池的電壓。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的新一代高容量高電壓雙電解液鋁空氣微流體電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:1-陽極板，2-陰極板，3-陽極電解液，4-陰極電解液，5-陽極管道，6-陰極管道，7-隔膜。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0020]實(shí)施例1。
[0021]如圖1所示，本實(shí)施例的新一代高容量高電壓雙電解液鋁空氣微流體電池，包括陽極板1、陰極板2以及處于流動(dòng)狀態(tài)的電解液，所述電解液包括陽極電解液3、陰極電解液4，還包括分別用于輸送陽極電解液3、陰極電解液4的陽極管道5、陰極管道6，所述陽極管道5、陰極管道6在對應(yīng)于陽極板1、陰極板2處連通構(gòu)成一離子傳導(dǎo)內(nèi)腔，所述離子傳導(dǎo)內(nèi)腔中還設(shè)置有隔膜7，所述隔膜7設(shè)置于陽極管道5與陰極管道6之間，所述陽極板I與陽極管道5連通并與陽極電解液3接觸，所述陰極板2與陰極管道6連通并與陰極電解液4接觸，所述陽極板I為鋁板，所述陰極板2為空氣電極，所述陽極電解液3為氫氧化鉀有機(jī)溶液，所述陰極電解液4為硫酸水溶液。
[0022]其中，所述陽極電解液3、陰極電解液4在離子傳導(dǎo)內(nèi)腔中的流向相同，且所述陽極電解液3、陰極電解液4在離子傳導(dǎo)內(nèi)腔中呈分層流動(dòng)狀態(tài)，為了保證氫氧化鉀有機(jī)溶液與硫酸水溶處于層流狀態(tài)而不發(fā)生湍流現(xiàn)象，可通過雷諾數(shù)Re的范圍確定各電解液的流動(dòng)速度，所述各電解液的流動(dòng)速度有栗體進(jìn)行控制。
[0023]Re = P vd/μ
[0024]其中，V、P、μ分別為電解液的流速、密度與黏性系數(shù)，d為一特征長度，例如電解液流過圓形管道，則d為管道的當(dāng)量直徑。
[0025]其中，本實(shí)施例的雙電解液結(jié)構(gòu)電池中，所述陽極管道5和陰極管道6的尺寸相同，均為3mmX40mmX Imm(長X寬X高)，所述氫氧化鉀有機(jī)溶液、硫酸水溶液的流速相同，均為0.065ml min—、
[0026]作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述氫氧化鉀有機(jī)溶液的濃度為3mol/L。
[0027]作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述硫酸水溶液的濃度為3mol/L。
[0028]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述隔膜7為碳紙。