一次性铝‑空气电池的制作方法

本发明属于应用化学研究工具技术领域，涉及一种铝-空气电池。

背景技术：

当前全球能源供给日趋匮乏，人们正在积极探索新的能源。燃料电池由于其高效、洁净等诸多优点，已成为当今世界新能源领域的开发热点之一。铝-空气电池作为一种燃料电池，具有能量密度大、铝阳极材料来源丰富、无污染、可靠性高、安全性好等优点，因而在众多燃料电池电池中脱颖而出，其应用前景被世界各国看好。美国、加拿大、前南斯拉夫、印度、英国等国都在进行积极研究。由于良好性能的空气电极成功研制，使得铝-空气电池的研究取得了很大的进展。国外在大、中、小功率铝-空气电池的研究方面取得了很大的进展。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种一次性铝-空气电池，该一次铝空气电池可以从空气中吸收水分，自动补加电解液，从而极大地减少了电池质量，使得电池具有极高的能量密度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种一次性铝-空气电池，至少包含一个由铝电极、空气电极、吸湿剂、电解质和电池壳构成的单体电池，所述吸湿剂由吸湿材料和离子交换膜构成，吸湿材料和电解质表面由离子交换膜包覆，吸湿剂一侧贴于铝电极表面，另一侧与空气电极接触，通过电池壳控制铝电极和空气电极间距固定。

本发明的一次性铝-空气电池由于使用了吸湿剂，因此无需补加电解液，可以从空气中吸收水分，自己生成电解液，从而减轻了电池质量，使电池具有超高的能量密度。

附图说明

图1为一次铝空电池结构示意图；

图2为一次铝空气电池工作原理示意图；

图3为一次铝空气电堆结构示意图；

图中：1-铝电极，2-空气电极，3-吸湿剂，4-电解质，5-电池壳，6-连接结构件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

实施例1

如图1所示，本实施例提供的一次性铝-空气电池为铝空气单电池，由铝电极1、空气电极2、吸湿剂3、电解质4、电池壳5构成，其中：

所述吸湿剂3一侧贴于铝电极1表面，另一侧与空气电极2接触，通过电池壳5控制铝电极1和空气电极2间距固定。

所述吸湿剂3由吸湿材料和离子交换膜构成，吸湿材料和电解质表面由离子交换膜包覆，可通过水分子、O₂等，所述吸湿材料可以为固体吸湿材料或吸湿纤维材料，其中：固体吸湿材料包括氯化钙、硅胶、氧化铝、分子筛、蒙脱石、矿物干燥剂等材料，吸湿纤维材料包括天然可降解纤维和人工改性纤维材料；所述离子交换膜包括nafion膜等。

所述电解质4为氢氧化钠或氯化钠等电解质盐。

所述空气电极2为由集流体、催化层和防水透气层三层压制而成的空气电极或镀铂镍网构成的空气电极材料。

如图2所示，本实施例电池反应所需的电解液为吸湿剂3从空气中吸收水分，并将电解质4溶解，从而得到电解液。

实施例2：

本实施例与实施例1不同的是：

铝电极：50g，尺寸100*100*2mm³；吸湿剂：氯化钙，5g；电解质：氯化钠，8g；包覆氯化钙和氯化钠用的nafion膜：5g；空气电极：镀铂镍网，面积100*100mm²，10g；电池外壳：轻质塑料，20g。

将该铝空气电池置于空气中10天，测试电池开路电压为1.81V，电池以0.1A放电，电池电压为1.6V，电池可持续放电500h，由此计算电池比能量可达816Wh/kg

实施例3

本实施例与实施例1不同的是：

本实施例的一次性铝-空气电池为由5只一次铝空气单电池串联的铝空气电堆，相邻单电池间由连接结构件相连，结构如图3所示，其中：

单体电池：铝电极：50g，尺寸100*100*2mm³；吸湿剂：氯化钙，5g；电解质：氯化钠，8g；包覆氯化钙和氯化钠用的nafion膜：5g；空气电极：镀铂镍网，面积100*100mm²，10g；电池外壳：轻质塑料，20g；单体间连接结构件：100g。

将该铝空气电池置于空气中10天，测试电池开路电压为1.81V，电池以0.1A放电，电池电压为8V，电池可持续放电500h，由此计算电池比能量可达678Wh/kg。