電解液補(bǔ)給式鋰氧電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電解液補(bǔ)給式鋰氧電池。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰氧電池是一種用鋰金屬作為負(fù)極，以空氣中的氧氣作為正極反應(yīng)物的電池。放電過程:陽極的金屬鋰釋放電子后成為鋰陽離子(Li+)，Li+穿過電解質(zhì)材料，在陰極與氧氣、以及從外電路流過來的電子結(jié)合生成氧化鋰(Li2O)或者過氧化鋰(Li2O2),并留在陰極，鋰氧電池的開路電壓為2.91 Vo
[0003]鋰氧電池比鋰離子電池具有更高的能量密度，因?yàn)槠潢帢O(以多孔碳為主)很輕，且氧氣從環(huán)境中獲取而不用保存在電池里。氧氣作為鋰氧電池陰極反應(yīng)物不受限，該電池的容量僅取決于鋰電極，其比能量為5，210ffh/kg (包括氧氣質(zhì)量)或11，140ffh/kg (不包括氧氣)，相對與其他的金屬-空氣電池，鋰氧電池具有更高的比能量。因此，鋰氧電池以其具有較高的理論比容量和比能量以及對環(huán)境友好等特性而成為目前備受關(guān)注的能量轉(zhuǎn)換體系。但鋰氧電池放電過程中，由于電解液的溶劑一般為有機(jī)溶劑，易揮發(fā)，電解液的溶質(zhì)干涸而失去放電能力，隨著放電的長時(shí)間進(jìn)行，而導(dǎo)致放電終止，影響鋰氧電池的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種電解液補(bǔ)給式鋰氧電池，延長鋰氧電池的使用壽命，避免有機(jī)電解液干涸導(dǎo)致鋰氧電池放電終止。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
一種電解液補(bǔ)給式鋰氧電池，包括殼體，所述殼體由上、下敞口的不銹鋼殼體、橫置于不銹鋼殼體上、下口內(nèi)的兩塊絕緣殼體組成，其特殊之處在于:在殼體內(nèi)由左向右依次豎置有負(fù)極鋰片、隔膜A、蛇形有機(jī)電解液通道、隔膜B和多孔碳正極，在殼體內(nèi)位于多孔碳正極的右側(cè)留有氣體腔，在不銹鋼殼體靠近多孔碳正極一側(cè)的側(cè)板內(nèi)開設(shè)有氣體管路并且在不銹鋼殼體上設(shè)置有與所述氣體管路相通的氧氣閥門，在靠近負(fù)極鋰片一側(cè)的不銹鋼殼體側(cè)板的外部由右向左依次豎置有外部磁場裝置、蠕動(dòng)泵和電解液腔室，所述蛇形有機(jī)電解液通道的液體入口與電解液腔室的液體出口通過連接管路A相連通，所述連接管路A上設(shè)有蠕動(dòng)泵，所述蛇形有機(jī)電解液通道上的液體出口與蠕動(dòng)泵通過連接管路B相連通。
[0006]在所述氣體腔內(nèi)位于多孔碳正極和對應(yīng)的不銹鋼殼體之間設(shè)有彈簧，用于固定多孔碳正極。
[0007]所述電解液腔室頂面設(shè)有電解液密封蓋。
[0008]所述外部磁場裝置上設(shè)有磁場開關(guān)。
[0009]所述電解液腔室裝有有機(jī)電解液，所述有機(jī)電解液是lmol/L的LiPF6有機(jī)溶液，有機(jī)電解液的溶劑是質(zhì)量比為1:1:1的碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯的混合溶液。
[0010]電解液腔室內(nèi)的有機(jī)電解液通過蠕動(dòng)泵以0.0003mL/min?0.003mL/min的流速補(bǔ)給到蛇形有機(jī)電解液通道中，蛇形有機(jī)電解液通道內(nèi)過量的有機(jī)電解液由蛇形有機(jī)電解液通道的液體出口回流到蠕動(dòng)泵中。
[0011]所述蛇形有機(jī)電解液通道的管壁上均布有圓柱狀磁子，在外部磁場裝置作用下，圓柱狀磁子高速旋轉(zhuǎn)，以使電解液腔室內(nèi)補(bǔ)給蛇形有機(jī)電解液通道的有機(jī)電解液更好的擴(kuò)散到整個(gè)電池內(nèi)部，并加快電池內(nèi)部的傳質(zhì)速度。
[0012]所述蛇形有機(jī)電解液通道的材質(zhì)為石墨。
[0013]所述圓柱狀磁子的直徑為2mm、高度為2.5mm，圓柱狀磁子在外部磁場裝置作用下以800r/min?1400r/min的轉(zhuǎn)速在蛇形有機(jī)電解液通道內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
結(jié)構(gòu)合理，鋰氧電池放電過程中，隨著有機(jī)電解液中有機(jī)溶劑的揮發(fā)，電解液腔室內(nèi)的有機(jī)電解液可以通過蠕動(dòng)泵的對蛇形有機(jī)電解液通道補(bǔ)給，使得鋰氧電池可以連續(xù)工作，鋰氧電池不會(huì)因電解液干涸而停止工作，從而延長了電池的使用壽命，該鋰氧電池首次放電容量彡2150Ah/kg，循環(huán)次數(shù)大于65次，連續(xù)工作時(shí)間超過85天。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的鋰氧電池整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1的A-A剖視圖；
圖3是圖1中蛇形有機(jī)電解液通道的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:1-負(fù)極鋰片，2-隔膜A，3-蛇形有機(jī)電解液通道，4-多孔碳正極，5-殼體，501-絕緣殼體，502-不銹鋼殼體，6-氧氣閥門，7-氣體管路，8-彈簧，9-電解液腔室，10-電解液密封蓋，11-蠕動(dòng)泵，12-外部磁場裝置，13-磁場開關(guān)，14-磁子，15-氣體腔，16-隔膜B，17-管路A，18-管路B。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例1
如圖所示，該電解液補(bǔ)給式鋰氧電池，包括殼體5，所述殼體5由上、下敞口的不銹鋼殼體502、橫置于不銹鋼殼體502上、下口內(nèi)的兩塊絕緣殼體501組成，在絕緣殼體501之間由左向右依次豎直設(shè)有負(fù)極鋰片1、隔膜A2、蛇形有機(jī)電解液通道3、隔膜B16和多孔碳正極4，在殼體5內(nèi)位于多孔碳正極4的右側(cè)留有氣體腔15，在所述氣體腔15內(nèi)位于多孔碳正極4和對應(yīng)的不銹鋼殼體502之間設(shè)有彈簧8，用于固定多孔碳正極4 ;在不銹鋼殼體502靠近多孔碳正極4 一側(cè)的側(cè)板內(nèi)開設(shè)有氣體管路7并且在不銹鋼殼體502上設(shè)置有與所述氣體管路7相通的氧氣閥門6，在靠近負(fù)極鋰片I 一側(cè)的不銹鋼殼體502側(cè)板的外部由右向左依次豎置有外部磁場裝置12、蠕動(dòng)泵11和電解液腔室9，電解液腔室9裝有有機(jī)電解液，所述有機(jī)電解液是lmol/L的LiPF6有機(jī)溶液，有機(jī)電解液的溶劑是質(zhì)量比為1:1:1的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合溶液。所述外部磁場裝置12上設(shè)有磁場開關(guān)13，所述電解液腔室9頂面設(shè)有電解液密封蓋10，所述蛇形有機(jī)電解液通道3的液體入口與電解液腔室9的液體出口通過連接管路A17相連通，所述連接管路A17上設(shè)有蠕動(dòng)泵11，所述蛇形有機(jī)電解液通道3上的液體出口與蠕動(dòng)泵11通過連接管路B18相連通；電解液腔室9內(nèi)的有機(jī)電解液通過蠕動(dòng)泵11以0.0003mL/min的流速補(bǔ)給到蛇形有機(jī)電解液通道3中，蛇形有機(jī)電解液通道3內(nèi)過量的有機(jī)電解液由蛇形有機(jī)電解液通道3的液體出口回流到蠕動(dòng)泵11中。所述蛇形有機(jī)電解液通道3的管壁上均布有直徑為2_、高度為2.5mm的圓柱狀磁子14，在外部磁場裝置12作用下，圓柱狀磁子14以800r/min的轉(zhuǎn)速在蛇形有機(jī)電解液通道3內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，以使電解液腔室9內(nèi)補(bǔ)給蛇形有機(jī)電解液通道3的有機(jī)電解液更好的擴(kuò)散到整個(gè)電池內(nèi)部，并加快電池內(nèi)部的傳質(zhì)速度。該鋰氧電池首次放電容量可達(dá)2150Ah/kg，循環(huán)次數(shù)大于65次，連續(xù)工作時(shí)間超過85天。
[0018]實(shí)施例2
如圖所示，該電解液補(bǔ)給式鋰氧電池，包括殼體5，所述殼體5由上、下敞口的不銹鋼殼體502、橫置于不銹鋼殼體502上、下口內(nèi)的兩塊絕緣殼體501組成，在絕緣殼體501之間由左向右依次豎直設(shè)有負(fù)極鋰片1、隔膜A2、蛇形有機(jī)電解液通道3、隔膜B16和多孔碳正極4，在殼體5內(nèi)位于多孔碳正極4的右側(cè)留有氣體腔15，在所述氣體腔15內(nèi)位于多孔碳正極4和對應(yīng)的不銹鋼殼體502之間設(shè)有彈簧8，用于固定多孔碳正極4 ;在不銹鋼殼體502靠近多孔碳正極4 一側(cè)的側(cè)板內(nèi)開設(shè)有氣體管路7并且在不銹鋼殼體502上設(shè)置有與所述氣體管路7相通的氧氣閥門6，在靠近負(fù)極鋰片I 一側(cè)的不銹鋼殼體502側(cè)板的外部由右向左依次豎置有外部磁場裝置12、蠕動(dòng)泵11和電解液腔室9，電解液腔室9裝有有機(jī)電解液，所述有機(jī)電解液是lmo