电极(未示出），其通过一个或更多 多孔隔板(未示出）与一个或更多正电极(未示出）分离。负电极(未示出）可W由裡金属或嵌 裡化合物(例如，石墨，娃，锡，LiAl，LiMg，Li4Ti5化2)形成，尽管相较于其他候选负电极，裡 金属在电池级别上提供最高的比能量。其他金属也可W被用于形成负电极，例如锋、儀、钢、 铁、侣、巧、娃，和其他可W可逆地并且电化学地反应的材料。
[0036] -个实施例中的正电极(未示出）包括集流器(未示出）和电极颗粒(未示出），所述 电极颗粒可选地覆盖于催化材料中，悬浮于多孔基质中（未示出）。多孔基质（未示出）是一 种由导电材料、例如导电碳或儀泡沫形成的导电基质，尽管各种替代的基质结构和材料可 W被使用。隔板(未示出）防止负电极(未示出）与正电极(未示出）电连接。
[0037] 车载电池组系统堆叠体102包括存在于正电极(未示出）和在一些实施中存在于隔 板(未示出）中的电解质溶液(未示出）。在一些实施例中，电解质溶液包含盐，LiPF6(六氣憐 酸裡），其溶解于有机溶剂混合物中。该有机溶剂混合物可W是任何期望的溶剂。在某些实 施例中，溶剂可W是二甲酸(DME)，乙腊(MeCN),碳酸乙締醋，或者碳酸二乙醋。
[0038] 在金属是裡的情况下，车载电池组系统堆叠体102随着负电极中的裡金属离子化 为Li+离子和自由电子eT而放电。Li+离子通过隔板向正电极行进。氧气由氧气存储罐104通 过压力调节器供给。自由电子el^入正电极(未示出）中。
[0039] 受助于电极颗粒上的可选的催化材料，正电极内的氧原子和Li+离子在正电极内 部形成放电产物。正如在下面的反应式中所看到的，在放电过程期间金属裡被离子化，与氧 气和自由电子结合W形成可W涂覆碳颗粒的表面的Li2〇2或Li2〇放电产物。 Li 一 Li++e-(负电极）
[0040] 车载电池组系统堆叠体102不使用空气作为氧气的外部来源。外部来源、例如大气 包括不期望的气体和污染物。因此，虽然在金属/氧气电池组中与金属产生电化学反应的氧 气可能来自空气，但是空气中二氧化碳和水的存在使空气成为不适合于在其中执行金属/ 氧气反应的一些介质和形成的一些产物的来源。例如，在形成Li2〇2的裡与氧气的反应中，水 和二氧化碳可W与Li2〇2反应W形成LiOH和/或Li2〇)3,其会有害地影响电池组的性能和再 充电能力。作为另一个例子，在基本的介质中C〇2可W反应并形成碳酸盐，其从溶液中沉淀 出来并导致电极堵塞。
[0041] 在图6中，所有的组分都被存储在车辆100上。在图6的实施例中，氧气存储储存器 104与发生反应的车载电池组系统堆叠体102分离，但是在其他实施例中，氧气存储则与堆 叠体更紧密地结合(例如，被并入电池内）。在图6的实施例中，氧气存储在罐或者其他围隔 中进行，所述罐或者其他围隔与执行反应的堆叠体或电池在空间上分离，使得对于车辆100 来说需要最小量的高压外壳。
[0042] 在放电期间（在放电中氧气被消耗），通过使氧气经过压力调节器106来降低氧气 的压力，使得到达堆叠体的氧气的压力接近于周围环境（即小于约5己）。在放电期间，压缩 机108不运行。在充电期间，压缩机108运行来压缩正发生反应的堆叠体或电池内所产生的 氧气。
[0043] 在不同实施例中的压缩机108有不同的类型。在一个实施例中是多级回转式压缩 机，该实施例对期望在具有紧凑尺寸的单元中对气体加压到大于100己的车辆应用是适合 且成熟的。当实施为多级回转式压缩机时，每一压缩步骤都几乎绝热，因为它设及活塞的快 速动作来压缩气体。合适尺寸的商业单元W合理的成本广泛可用；它们被用于需要空气压 缩的各种应用。
[0044] 因为压缩机的每一级都几乎绝热，所W除了压力的增加，也存在溫度的增加，正如 参照图7所解释的那样。图7示出在假定气体特性恒定的情况下在1己的压力和298.15K的溫 度下开始的单个绝热压缩步骤结束时的溫度。该图示出利用单个压缩步骤来达到例如350 己的压力是不切实际的，因为输出溫度将远远太高W致于不能够注入到标准材料罐内，该 罐又被结合在可能具有热敏组件的车辆内。另外，图7中示出的最终压力是针对压缩步骤结 束时的溫度；因此，在冷却之后，压力将下降。对于释放到罐内的压缩气体的溫度来说重要 的是在某个范围内，使得其与罐材料兼容，罐材料在不同的实施例中取决于罐的类型是金 属、例如侣、或聚合物。
[004引为了防止溫度升高得太高，在每一绝热压缩步骤结束时冷却空气是有必要的。运 使用图6中所示的散热器110完成。在一些实施例中的散热器110是被用来冷却车载电池组 系统堆叠体的同一散热器;在运样的实施例中，热交换循环也延伸到电池组系统的其它组 件、例如车载电池组系统堆叠体102和电池组系统氧气存储器104中。典型地，使液体通过氧 气压缩机108,在每一个压缩步骤之后从氧气中除去热量并且使溫度接近散热器液体的溫 度。使液体通过散热器110,在该散热器处将热量与大气交换。压缩机也是隔热的W防止电 池组系统或车辆100的其它部分暴露于高溫。
[0046] 在每一个压缩步骤之后氧气的冷却允许系统更接近于图8中所示的等溫压缩功线 运行。特别地，图8示出单级绝热压缩(假定双原子气体和恒定特性)所需的功相较于等溫压 缩所需的压缩功的差异。如该图示出的，绝热压缩比等溫压缩需要明显更多的功。对于具有 各级之间的冷却的多级绝热压缩过程，所需的功的量在纯等溫线和单级绝热线之间。因此， 通过使用在每次压缩结束时冷却气体的多个压缩级，与绝热压缩相比压缩所需的功的量可 W被降低。
[0047] 压缩能相较于反应能的大小也取决于与氧气反应的负电极材料。例如，如果在放 电时氧气和裡反应W形成Li2〇2,反应能为159Wh/摩尔化。因此，如果充电过程W85%效率发 生，将需要大约24WV摩尔化用于冷却运个反应，暗示压缩所需的冷却的量应该比冷却堆叠 体或电池所需的量小。
[0048] 在图6的实施例中，所有与电池组系统的运行相关的过程都由电池组控制系统112 控制。电池组控制系统112控制通过散热器110和氧气压缩机108W及可能在车辆100上的其 它组件的流体的流速。电池组控制系统112包括存储程序指令的存储器(未示出）和处理器 (未示出），该处理器执行程序指令W控制被压缩到存储系统104中的氧气的溫度。为了更精 确地控制系统，处理器在操作上连接到车载电池组系统堆叠体102、氧气存储器104、散热器 110中和在压缩机108的不同级处的溫度传感器(未示出）。在一些实施例中，包括更多或更 少的溫度传感器。在图9中示出了一示意图，其示出溫度是如何被电池组控制系统112利用 的。
[0049] 在图9中，处理器获得指示在压缩机108的输出端处的溫度的信号，并且根据获得 的溫度控制流体的流速。在一些实施例中，获得压缩机108的一个或多个中间级的溫度，并 且根据该溫度修改投入(throw)特定级的冷却流。在一些实施例中，获得冷却液体的溫度， 并使用该溫度来确定或控制冷却液体的流速。
[0050] 因此，车载电池组系统堆叠体102利用存储在电池组电池内或在电池外部在罐或 其他体积内的氧气(其可能是纯的或含有附加组分）。氧气与金属(其可包括裡、锋、儀、钢、 铁、侣、巧、娃等)在