本發(fā)明屬于電化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種電池及運行該電池的方法。

背景技術(shù)：

金屬空氣電池，是新一代電動汽車用動力電池的強有力的候選者。金屬空氣電池通常以活性金屬作為陽極側(cè)電化學(xué)活性組分，以空氣中的氧氣作為陰極側(cè)電化學(xué)活性組分之一。由于氧氣直接來源于空氣而不需存儲在電池內(nèi)部，金屬-空氣電池因此具有較高的理論比容量。金屬空氣電池有可能實現(xiàn)1000Wh/kg以上的器件能量密度，該能量密度與汽油接近。

金屬空氣電池的陽極側(cè)電化學(xué)活性組分可以是堿金屬、堿土金屬或其它活性金屬。在眾多金屬空氣電池中，鋰空氣電池是當(dāng)前研究的熱點。金屬鋰具有較負(fù)的電極電位(-3.04V vs.SHE)以及較小的密度(6.95g·mol^-1)。當(dāng)鋰作為電池陽極極材料時，其具有約3.81Ahg^-1的比容量，此時，鋰空氣電池的能量密度理論值有可能達3505Wh/kg。在此能量密度下，配備鋰空氣電池的電動汽車?yán)m(xù)航里程可以達到600公里以上。

CN103259065A公開了一種鋰-空氣二次電池組的空氣管理系統(tǒng)，主要包括自然風(fēng)供氣系統(tǒng)、強制供氣系統(tǒng)及鋰-空氣電池組電源系統(tǒng)；所述自然風(fēng)供氣系統(tǒng)通過對外部環(huán)境空氣流速的監(jiān)控，實現(xiàn)對所述強制供氣系統(tǒng)工作狀態(tài)的控制，持續(xù)給鋰-空氣電池組提供空氣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是提供一種電池，本發(fā)明的又一個目的是提供一種放電電流大小可調(diào)節(jié)的電池，本發(fā)明的又一個目的是提供一種高功率的電池，本發(fā)明的又一個目的在于提供一種運行上述電池的方法。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過在電池上設(shè)置輸氣裝置，輸氣裝置的出氣口設(shè)置在電池陰極結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，通過輸氣裝置向電池的陰極結(jié)構(gòu)內(nèi)部輸入氣體，能夠有效地提高單位時間參與電化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)的量，調(diào)節(jié)電池的放電電流，改善電池的功率性能。

本發(fā)明第一方面提供一種電池，包括：

陽極結(jié)構(gòu)，所述陽極結(jié)構(gòu)包括陽極側(cè)電化學(xué)活性組分和陽極側(cè)電解質(zhì)，所述陽極側(cè)電化學(xué)活性組分包括以下物質(zhì)中的一種或多種：活性金屬單質(zhì)、活性金屬離子、活性金屬合金和活性金屬嵌入材料；

陰極結(jié)構(gòu)，所述陰極結(jié)構(gòu)包括陰極側(cè)電化學(xué)活性組分、陰極側(cè)液體電解質(zhì)和陰極側(cè)電子導(dǎo)電體；

隔膜，所述隔膜位于陽極結(jié)構(gòu)和陰極結(jié)構(gòu)之間，并將陽極側(cè)電解質(zhì)與陰極側(cè)液體電解質(zhì)分隔，所述隔膜是基本不透水的；和

輸氣裝置，所述輸氣裝置有輸氣管道，所述輸氣管道有出氣口，所述出氣口在所述陰極結(jié)構(gòu)內(nèi)部。

在一個實施方案中，本發(fā)明任一項的電池，所述輸氣管道和/或出氣口浸入在所述陰極側(cè)液體電解質(zhì)中。

在一個實施方案中，本發(fā)明任一項的電池，其具有以下一項或多項特征：

a)所述出氣口的口徑為0.1mm以上，例如0.1～10mm，例如0.5～5mm，再例如1～3mm；

b)所述出氣口到所述陰極側(cè)電子導(dǎo)電體的距離為0～100mm，例如0.1-50mm，再例如1～10mm；

c)所述出氣口朝向或背向所述陰極側(cè)電子導(dǎo)電體。

在一個實施方案中，本發(fā)明任一項的電池，輸氣裝置的出氣口的出氣壓力大于1個大氣壓，例如大于1.5個大氣壓，例如大于2.5個大氣壓。

在一個實施方案中，本發(fā)明任一項的電池，輸氣裝置還有進氣口。

在一個實施方案中，本發(fā)明任一項的電池，其具有以下一項或多項特征：

d)所述輸氣管道為曲線形管道，例如螺旋形管道，蛇形管道或環(huán)形管道；

e)所述輸氣管道的材料包括選自玻璃、石英、塑料、不銹鋼、鈦、鉬和鎢中的一種或多種；

f)所述輸氣管道上設(shè)置有只允許氣體流出不允許液體流入的開關(guān)，所述開關(guān)優(yōu)選為單向閥；

g)輸氣管道不與電子導(dǎo)電體電連接。

在一個實施方案中，本發(fā)明任一項的電池，所述輸氣裝置包括用于輸氣的泵。

在一個實施方案中，本發(fā)明任一項的電池，所述陰極側(cè)電化學(xué)活性組分包括氣態(tài)氧化劑；

優(yōu)選地，所述氣態(tài)氧化劑是水溶性的；

優(yōu)選地，所述氣態(tài)氧化劑包括空氣、O₂、SO₂和NO₂中的一種或多種。

在一個實施方案中，本發(fā)明任一項的電池，所述輸氣裝置用于向所述陰極結(jié)構(gòu)內(nèi)輸入所述氣態(tài)氧化劑。

在一個實施方案中，本發(fā)明任一項的電池，所述陰極側(cè)電化學(xué)活性組分包括水。

在一個實施方案中，本發(fā)明任一項的電池，所述電池工作時，所述陰極側(cè)電子導(dǎo)電體位于陰極側(cè)液體電解質(zhì)上方。

在一個實施方案中，本發(fā)明任一項的電池，所述陰極側(cè)電子導(dǎo)電體的材料包括碳材料、粘結(jié)劑、非碳多孔材料和催化劑中的一種或多種。

在一個實施方案中，本發(fā)明任一項的電池，其具有以下一項或多項特征：

h)所述陰極側(cè)電子導(dǎo)電體是親水的；

i)所述陰極側(cè)電子導(dǎo)電體的是多孔的；

j)所述陰極側(cè)電子導(dǎo)電體的厚度為5mm以上，例如10～200mm；

k)所述陰極側(cè)電子導(dǎo)電體含有催化劑或被催化劑處理。

在一個實施方案中，本發(fā)明任一項的電池，所述陰極側(cè)液體電解質(zhì)為含水液體電解質(zhì)。

在一個實施方案中，本發(fā)明任一項的電池，所述陽極側(cè)電解質(zhì)為為非水液體電解質(zhì)或固體電解質(zhì)。

在一個實施方案中，本發(fā)明任一項的電池，其具有以下一項或多項特征：

l)陽極側(cè)電化學(xué)活性組分是鋰；

m)陽極側(cè)電解質(zhì)是有機液體電解質(zhì)；

n)隔膜包括鋰離子固體電解質(zhì)；

o)陰極側(cè)電化學(xué)活性組分包括水和含氧氣體；

p)陰極側(cè)液體電解質(zhì)是酸、堿或鹽的水溶液；

q)陰極側(cè)電子導(dǎo)電體包括多孔碳材料。

在一個實施方案中，本發(fā)明任一項的電池，所述電池為金屬空氣電池，所述金屬空氣電池優(yōu)選為鋰空氣電池、鈉空氣電池、鋅空氣電池、鈣空氣電池或鎂空氣電池，更優(yōu)選為鋰空氣電池。

本發(fā)明第二方面提供一種本發(fā)明任一項所述的電池的方法，其包括：以自然吸氣、強制輸氣或自然吸氣-強制輸氣混合的模式，通過輸氣裝置向陰極結(jié)構(gòu)內(nèi)輸送合適的氣態(tài)氧化劑(例如含氧氣體)的步驟；

優(yōu)選地，以自然吸氣的模式通過輸氣裝置向陰極結(jié)構(gòu)內(nèi)輸送合適的氣態(tài)氧化劑時，輸氣裝置依靠電池外部環(huán)境氣壓將氣態(tài)氧化劑輸送到陰極結(jié)構(gòu)內(nèi)；

優(yōu)選地，以強制輸氣的模式通過輸氣裝置向陰極結(jié)構(gòu)內(nèi)輸送合適的氣態(tài)氧化劑時，輸氣裝置包括泵，輸氣裝置依靠泵產(chǎn)生的氣壓將氣態(tài)氧化劑輸送到陰極結(jié)構(gòu)內(nèi)；

優(yōu)選地，以自然吸氣-強制輸氣的模式通過輸氣裝置向陰極結(jié)構(gòu)內(nèi)輸送合適的氣態(tài)氧化劑時，輸氣裝置包括至少兩條獨立的輸氣管道，至少一條輸氣管道將依靠電池外部環(huán)境氣壓將氣態(tài)氧化劑輸送到陰極結(jié)構(gòu)內(nèi)，至少另一條輸氣管道依靠泵產(chǎn)生的氣壓將氣態(tài)氧化劑輸送到陰極結(jié)構(gòu)內(nèi)。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的各實施方案具有以下一項或多項有益效果：

1)一個或多個實施方案的電池的輸氣裝置能夠?qū)怏w輸入陰極結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，輸氣效率較高，能夠大幅度提高電池的放電電流；

2)一個或多個實施方案的電池能夠通過調(diào)整輸氣裝置的輸氣量，調(diào)整放電電流大?。?/p>

3)一個或多個實施方案的電池能夠?qū)崿F(xiàn)大電流放電，表現(xiàn)出較高的功率；

4)一個或多個實施方案的電池具有較高的能量密度；

5)一個或多個實施方案的電池能夠防止電池漏液問題的發(fā)生，提高電池的使用壽命；

6)一個或多個實施方案的電池的陰極側(cè)電子導(dǎo)電體是親水的，無需進行疏水處理；

7)一個或多個實施方案的電池可以采用自然吸氣、強制輸氣或自然吸氣-強制輸氣混合的方式向陰極結(jié)構(gòu)提供氣體；

8)一個或多個實施方案的運行電池的方法能夠通過自然吸氣、強制輸氣或自然吸氣-強制輸氣混合的方式運行，有效調(diào)節(jié)電池的放電電流，提高電池的實用性，特別適合用于電動車輛領(lǐng)域。

附圖說明：

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施方案及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。在附圖中：

圖1為一個實施方案的電池的截面示意圖；

圖2為又一個實施方案的電池的截面示意圖；

圖3為又一個實施方案的電池的截面示意圖。

各附圖標(biāo)記分別代表：陽極結(jié)構(gòu)1、陽極側(cè)電化學(xué)活性組分110、陽極側(cè)電解質(zhì)120、陰極結(jié)構(gòu)2、陰極側(cè)電化學(xué)活性組分210、陰極側(cè)液體電解質(zhì)220、陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230、輸氣裝置3、輸氣管道310、出氣口311、隔膜4、陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230的厚度d1、出氣口311到陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230的距離d2。

具體實施方式

下面通過附圖和實施方案，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。

現(xiàn)在將詳細提及本發(fā)明的具體實施方案。具體實施方案的例子圖示在附圖中。盡管結(jié)合這些具體的實施方案描述本發(fā)明，但應(yīng)認(rèn)識到不打算限制本發(fā)明到這些具體實施方案。相反，這些實施方案意欲覆蓋可包括在由權(quán)利要求限定的發(fā)明精神和范圍內(nèi)的替代、改變或等價實施方案。在下面的描述中，闡述了大量具體細節(jié)以便提供對本發(fā)明的全面理解。本發(fā)明可在沒有部分或全部這些具體細節(jié)的情況下被實施。在其它情況下，為了不使本發(fā)明不必要地模糊，沒有詳細描述熟知的工藝操作。

當(dāng)與本說明書和附加權(quán)利要求中的“包括”、“方法包括”、“裝置包括”或類似語言聯(lián)合使用時，單數(shù)形式“某”、“某個”、“該”包括復(fù)數(shù)引用，除非上下文另外清楚指明。除非另外定義，本文中使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者對部分技術(shù)特征進行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。

為了便于描述，在這里可以使用空間相對術(shù)語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特征的空間位置關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解的是，空間相對術(shù)語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構(gòu)造上方”或“在其他器件或構(gòu)造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構(gòu)造下方”或“在其他器件或構(gòu)造之下”。因而，示例性術(shù)語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方位)，并且對這里所使用的空間相對描述作出相應(yīng)解釋。

如圖1所示，一個實施方案的電池包括：

陽極結(jié)構(gòu)1，所述陽極結(jié)構(gòu)1包括陽極側(cè)電化學(xué)活性組分110和陽極側(cè)電解質(zhì)120，所述陽極側(cè)電化學(xué)活性組分110包括以下物質(zhì)中的一種或多種：活性金屬單質(zhì)、活性金屬離子、活性金屬合金和活性金屬嵌入材料；

陰極結(jié)構(gòu)2，所述陰極結(jié)構(gòu)2包括陰極側(cè)電化學(xué)活性組分210、陰極側(cè)液體電解質(zhì)220和陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230；

隔膜4，所述隔膜4位于陽極結(jié)構(gòu)1和陰極結(jié)構(gòu)2之間，并將陽極側(cè)電解質(zhì)120與陰極側(cè)液體電解質(zhì)220分隔，所述隔膜4是基本不透水的；和

輸氣裝置3，所述輸氣裝置3有輸氣管道310，所述輸氣管道310有出氣口311，所述出氣口311在所述陰極結(jié)構(gòu)2內(nèi)部。

在一個實施方案中，上述電池是鋰空氣電池，其具有以下特征：

a)陽極側(cè)電化學(xué)活性組分110是鋰；

b)陽極側(cè)電解質(zhì)120是有機液體電解質(zhì)；

c)隔膜4包括鋰離子固體電解質(zhì)；

d)陰極側(cè)電化學(xué)活性組分210包括水和含氧氣體；

e)陰極側(cè)液體電解質(zhì)220是堿或鹽的水溶液；

f)陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230包括多孔碳材料。

在一個實施方案中，上述電池在放電時，在陽極側(cè)：陽極側(cè)電化學(xué)活性組分110(Li)失去一個電子，變成Li⁺溶入到陽極側(cè)電解質(zhì)120(有機液體電解質(zhì)內(nèi))。Li⁺通過隔膜4(鋰離子固體電解質(zhì))，進入到陰極側(cè)液體電解質(zhì)220(堿或鹽的水溶液)中，并擴散到陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230(多孔碳材料)附近。在陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230附近：通過輸氣裝置3從外部輸送到陰極結(jié)構(gòu)2內(nèi)的O₂獲得電子變成O^2-，與H₂O反應(yīng)形成OH^-，OH^-與附近的Li⁺結(jié)合形成LiOH，LiOH溶解在陰極側(cè)液體電解質(zhì)220(堿或鹽的水溶液)中。陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)持續(xù)進行，持續(xù)給外電路供電。

在一個實施方案中，所述出氣口311浸入在所述陰極側(cè)液體電解質(zhì)220中。

在一個實施方案中，至少部分輸氣管道310浸入在所述陰極側(cè)液體電解質(zhì)220中。

在一個實施方案中，電池工作時，輸氣裝置3將含氧氣體通過輸氣管道310的出氣口311輸送到陰極結(jié)構(gòu)2(例如陰極側(cè)液體電解質(zhì)220)的內(nèi)部。含氧氣體從陰極結(jié)構(gòu)2的內(nèi)部向外部擴散，途經(jīng)陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230與陰極側(cè)液體電解質(zhì)220接觸的固液界面，氧氣在上述固液界面上發(fā)生陰極電化學(xué)反應(yīng)，未反應(yīng)的含氧氣體則通過多孔的陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230，擴散到環(huán)境中。

對于沒有輸氣裝置的電池，含氧氣體僅能由外至內(nèi)地、自然地擴散到陰極結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，這種擴散速度較慢，單位時間參與反應(yīng)的物質(zhì)的量較少，電池的放電電流較小。上述實施方案的電池，能夠通過輸氣裝置3先將含氧氣體輸送到陰極結(jié)構(gòu)2內(nèi)部，再使陰極結(jié)構(gòu)2內(nèi)部的氣體由內(nèi)至外地輸出，這種輸入方式效率較高，單位時間參與電化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)的量多，能有效提高電池的放電電流。通過控制陰極側(cè)電化學(xué)活性組分-含氧氣體的進入量，還能進一步控制陰極電化學(xué)反應(yīng)的強弱程度。例如，通入含氧氣體的速度快，單位時間內(nèi)參與反應(yīng)的活性物質(zhì)的量大，放電電流相對大；通入含氧氣體的速度慢，單位時間內(nèi)參與反應(yīng)的活性物質(zhì)的量小，放電電流相對小。通過調(diào)整含氧氣體的進入量，實現(xiàn)電池輸出電流大小的控制，既能滿足一般功率放電的需要，也能滿足大功率放電的需要。

在一個實施方案中，所述輸氣裝置3包括一條或多條輸氣管道310，例如1～10條輸氣管道310。

在一個實施方案中，所述輸氣管道310有一個或多個出氣口311，例如1～10個出氣口311。

在一個實施方案中，輸氣管道310或出氣口311可以以合適的排列方式進行排布。

圖2和圖3示出另外兩個實施方案的鋰空氣電池。

如圖2所示，在一個實施方案中，輸氣管道310穿透陰極結(jié)構(gòu)2的側(cè)部進入到陰極結(jié)構(gòu)2中。

如圖2所示，在一個實施方案中，輸氣管道310穿透陰極結(jié)構(gòu)2的側(cè)壁，輸氣管道310的一部分平行于陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230。出氣口311浸入在陰極側(cè)液體電解質(zhì)220中，朝向陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230。電池工作時，出氣口311朝向陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230釋放含氧氣體。

在一個實施方案中，上述實施方案的電池，可以從輸氣管道310的兩側(cè)同時輸氣，也可以從輸氣管道310的一側(cè)輸氣。

如圖3所示，在一個實施方案中，輸氣管道310穿透陰極結(jié)構(gòu)2的上部進入到陰極結(jié)構(gòu)2中。

如圖3所示，在一個實施方案中，輸氣管道310穿透陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230。輸氣管道310的一部分平行于陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230。出氣口311浸入在陰極側(cè)液體電解質(zhì)220中，朝向陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230。電池工作時，出氣口311朝向陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230釋放含氧氣體。

多個輸氣管道或出氣口有利于含氧氣體的充分地輸入到陰極結(jié)構(gòu)2中，能夠滿足大面積的陰極側(cè)電子導(dǎo)電體對氧氣的需求。

在一個實施方案中，出氣口311朝向或背向陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230，優(yōu)選出氣口311還可以朝向其它任意方向。

多個不同方向的出氣口大大加強了氧輸送的量，使鋰空氣電池的大電流放電性能得到進一步的提升。

在一個實施方案中，所述輸氣管道310為曲線形管道，例如螺旋形管道，蛇形管道或環(huán)形管道。

曲線形的輸氣管道310上能夠分布更多的出氣口311，從而能夠提高含氧氣體的輸入量。

在一個實施方案中，輸氣管道310和/或出氣口311位于陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230下方。

在一個實施方案中，出氣口311距離陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230的距離d2為0～100mm，例如0.1～50mm，例如1～10mm。

在一個實施方案中，輸氣管道310距離陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230的距離為0～100mm，例如0.1～50mm，例如1～10mm。

在一個實施方案中，出氣口311的口徑大小為0.1mm以上，例如0.1-10mm，例如0.5～5mm，再例如0.5～1mm。

出氣口的口徑較細，釋放出的氣泡較小，從而氣體更容易進入陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230的孔隙內(nèi)部，與陰極側(cè)液體電子導(dǎo)電體230充分接觸，提升了空氣陰極的反應(yīng)速率。

在一個實施方案中，輸氣管道310與出氣口311之間設(shè)有導(dǎo)管，導(dǎo)管的長度為1-50mm，導(dǎo)管的內(nèi)徑為0.5-9mm。

在一個實施方案中，輸氣管道310的內(nèi)徑在0.1-10mm(例如1～5mm)之間，輸氣管道的外徑在0.1-10mm(例如1～5mm)之間。

在一個實施方案中，輸氣管道310的材料包括選自玻璃、石英、塑料、不銹鋼、鈦、鉬和鎢中的一種或多種。

在一個實施方案中，輸氣管道310上設(shè)置有只能空氣出氣，液體不能進入的開關(guān)。有氣體釋放時，開關(guān)打開；停止工作時，開關(guān)閉合。所述開關(guān)優(yōu)選是單向閥。

在一個實施方案中，輸氣裝置3包括用于輸氣的泵。泵優(yōu)選能夠調(diào)節(jié)輸出氣口311的出氣壓力。

在一個實施方案中，輸氣管道310不與電子導(dǎo)電體230電連接。

在一個實施方案中，所述電池工作時，陰極結(jié)構(gòu)2位于陽極結(jié)構(gòu)1的上方。

在一個實施方案中，所述電池工作時，陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230位于陰極側(cè)液體電解質(zhì)220上方。

該電池工作時，含氧氣體從陰極結(jié)構(gòu)2由內(nèi)至外擴散時，能更充分地陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230接觸，進而提高參加電化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)的量。同時，陰極側(cè)液體電解質(zhì)220也不容易從陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230處的泄漏，防止了“漏液問題”的發(fā)生，進而改善了鋰空氣電池的壽命。

在一個實施方案中，陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230的厚度d1為10mm以上，優(yōu)選50mm以上，例如50-200mm。

對于沒有輸氣裝置的鋰空氣電池，由于含氧氣體需要透過陰極側(cè)電子導(dǎo)電體與陰極側(cè)液體電解質(zhì)接觸，因此陰極側(cè)電子導(dǎo)電體的厚度通常不能太厚，例如不大于2mm。本實施方案的電池的有益效果在于，陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230的厚度可以比較大，這使得陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230浸入陰極側(cè)液體電解質(zhì)220的體積比較大，進而提高了陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230與陰極側(cè)液體電解質(zhì)220的接觸面積，進而提高了陰極電化學(xué)反應(yīng)的界面面積，從而提高了電池的大電流放電能力。而且，由于含氧氣體能夠通入輸氣裝置3進入到陰極結(jié)構(gòu)2中，不會因為陰極側(cè)液體電解質(zhì)230的厚度較大而影響含氧氣體向陰極結(jié)構(gòu)2中的輸送。

在一個實施方案中，陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230是多孔的。

在一個實施方案中，陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230是親水的。該電子導(dǎo)電體無需進行疏水處理。

在一個實施方案中，陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230中的材料包括選自碳材料、粘結(jié)劑、非碳多孔氧化物和催化劑中的一種或多種，優(yōu)選包括碳材料和粘結(jié)劑。

在一個實施方案中，陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230含有催化劑或被催化劑處理，優(yōu)選能夠催化陰極側(cè)電化學(xué)反應(yīng)。

在一個實施方案中，陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230中的材料包括碳材料，所述碳材料包括選自:乙炔炭黑、炭黑、活性碳、木炭、焦炭、介孔碳、纖維碳、碳凝膠、碳泡沫、介孔碳微粒、碳納米管、碳納米線、碳纖維、石墨、石墨烯、氧化石墨烯和石墨炔中的一種或多種；

在一個實施方案中，陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230中的材料包括非碳多孔材料，所述非碳多孔材料包括選自：多孔氧化物、沸石類多孔材料、金屬-有機骨架材料(MOF)中的一種或多種。

在一個實施方案中，多孔氧化物包括選自：多孔SnO₂、多孔SiO₂、多孔CeO₂、多孔Y₂O₃、多孔TiO₂、多孔Fe_xTi_1-xO₂(0＜x＜1)中的一種或多種。

在一個實施方案中，陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230的材料包括催化劑，所述催化劑包括選自：貴金屬、過渡金屬氧化物或鈣欽礦型物質(zhì)中的一種或多種。

在一個實施方案中，貴金屬包括選自：Pt、Pd、Au或Ru中的一種或多種。

在一個實施方案中，過渡金屬氧化物包括選自：NiO、Co₃O₄、RuO₂、Fe₂O₃中的一種或多種。

在一個實施方案中，陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230的材料包括粘結(jié)劑

在一個實施方案中，所述粘結(jié)劑是水性粘接劑，例如丁苯橡膠(SBR)，水性聚偏二氟乙烯乳液或聚四氟乙烯乳液。

在一個實施方案中，所述陽極結(jié)構(gòu)1和/或陰極結(jié)構(gòu)2還包括集流體；

優(yōu)選地，陽極結(jié)構(gòu)1的集流體與陽極側(cè)電化學(xué)活性組分110電連接；

優(yōu)選地，陰極結(jié)構(gòu)2的集流體與陰極側(cè)電子導(dǎo)電體230電連接。

在一個實施方案中，所述集流體為金屬網(wǎng)、碳網(wǎng)或泡沫鎳，金屬網(wǎng)或碳網(wǎng)的目數(shù)優(yōu)選為10-1000目，金屬網(wǎng)可以是鋁網(wǎng)、鈦網(wǎng)或鐵網(wǎng)。

在一個實施方案中，所述活性金屬包括堿金屬、堿土金屬和過渡金屬中的一種或多種。

在一個實施方案中，所述活性金屬包括選自Li、Na、K、Ca、Mg、Ba、Zn中的一種或多種；優(yōu)選活性金屬包括Li。

在一個實施方案中，所述活性金屬離子包括選自Li⁺、Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Zn²⁺中的一種或多種

在一個實施方案中，所述活性金屬合金包括：含有Li、Na、K、Ca、Mg、Ba、Zn中的一種或多種元素的合金；優(yōu)選包括：由選自Li、Na、K、Ca、Mg、Ba、Zn中的一種或多種元素和選自Sn、Si、Zn、Al、Sb、Ge、Pb、Mg、Ca、As、Bi、Pt、Ag、Au、Cd、Hg等中的一種或多種金屬構(gòu)成的二元或三元以上的合金；優(yōu)選包括選自鋰鋁合金、鋰硅合金、鋰錫合金、和鋰銀合金中的一種或多種。

在一個實施方案中，所述活性金屬嵌入材料為鋰碳化合物或碳。

在一個實施方案中，陽極側(cè)電解質(zhì)為有機液體電解質(zhì)。

在一個實施方案中，所述有機液體電解質(zhì)優(yōu)選為溶有鋰鹽的有機溶劑。有機溶劑優(yōu)選包括以下物質(zhì)中的一種或多種：乙烯碳酸酯(EC)、丙烯碳酸酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)。

在一個實施方案中，本發(fā)明任一項的電池，所述隔膜是固體隔膜，

優(yōu)選地，所述隔膜4包括固體電解質(zhì)；

優(yōu)選地，所述隔膜4包括選自：鈣鈦礦型固體電解質(zhì)、石榴石型固體電解質(zhì)、LISICON型固體電解質(zhì)、Thio-LISICON型固體電解質(zhì)、NASICON型固體電解質(zhì)、LiPON型固體電解質(zhì)中的一種或多種。

在一個實施方案中，本發(fā)明任一項的電池，所述隔膜4包括選自以下固體電解質(zhì)中的一種或多種：

鈣鈦礦(PEROVSKITE)型固體電解質(zhì)，例如Li_0.5-3xLa_0.5+xTiO₃；

石榴石(GARNET)型固體電解質(zhì)，例如Li₇La₃Zr₂O₁₂、Li₅La₃M₂O₁₂)；

LISICON型固體電解質(zhì)，例如Li₁₄Zn(GeO₄)₄；

Thio-LISICON型固體電解質(zhì)，例如Li₄GeS₄、Li₂S-P₂S₅、Li_3.25Ge_0.25P_0.75S₄；

NASICON型固體電解質(zhì)，例如LiM₂(PO₄)₃(M＝Ti、Ge、Zr)；

LiPON型固體電解質(zhì)。

在一個實施方案中，本發(fā)明任一項的電池，隔膜4的離子電導(dǎo)率為至少10^-7S/cm，例如至少10^-6S/cm，例如至少10^-5S/cm，例如高至10^-4S/cm，例如高至10^-3S/cm或更高。

在一個實施方案中，本發(fā)明任一項的電池，隔膜4與含水液體電解質(zhì)化學(xué)相容。優(yōu)選地，隔膜與含水液體電解質(zhì)接觸時，不會反應(yīng)形成對電池運行有害的產(chǎn)物。

在一個實施方案中，本發(fā)明任一項的電池，隔膜4基本無間隙。

在一個實施方案中，一種運行任一項實施方案中所述的電池的方法，其包括：以自然吸氣、強制輸氣或自然吸氣-強制輸氣混合的模式，通過輸氣裝置3向陰極結(jié)構(gòu)2內(nèi)輸送合適的氣態(tài)氧化劑(例如含氧氣體)的步驟。

在一個實施方案中，以自然吸氣的模式將含氧氣體(例如空氣)通過輸氣裝置3輸送到陰極結(jié)構(gòu)2內(nèi)，即不通過泵的加壓，僅依賴大氣壓將空氣通過輸氣裝置3輸入陰極結(jié)構(gòu)2。若該電池應(yīng)用于電動車，輸氣裝置3有朝向電動車的前方的進氣口，在電動車行駛時，隨著車速的加快，單位時間進氣量也隨之加大，參加反應(yīng)的氧氣的量隨之提高，從而能夠滿足高車速行駛所需的電流的大小。

在一個實施方案中，以強制輸氣的模式通過輸氣裝置3將含氧氣體(例如空氣)輸送到陰極結(jié)構(gòu)2內(nèi)，例如使用泵將含氧氣體(例如空氣)輸送通過輸氣裝置3到陰極結(jié)構(gòu)2內(nèi)。若該電池應(yīng)用于電動車，在啟動或爬坡時，行駛速度不高，若僅采用自然吸氣的方式不能滿足電池的大電流的輸出，此時，可采用強制氣流輸氣的方式，用泵將較多的含氧氣體(例如空氣)通過輸氣裝置3輸送到陰極結(jié)構(gòu)2內(nèi)，提高參加反應(yīng)的氧氣的量，滿足電動車的行駛要求。

在一個實施方案中，還可以采用自然吸氣-強制輸氣混合的模式將含氧氣體(例如空氣)通過輸氣裝置3輸送到陰極結(jié)構(gòu)2內(nèi)，輸氣裝置3包括至少兩條獨立的輸氣管道，至少一條輸氣管道按自然吸氣的方式向陰極結(jié)構(gòu)2內(nèi)輸送含氧氣體，至少另一條輸氣管道按強制輸氣的方式向陰極結(jié)構(gòu)2內(nèi)輸送含氧氣體。該方法發(fā)揮各種輸送方式的優(yōu)點，避免各種輸送方式的缺點，從而提高了鋰空氣電池的實用性。

上述運行電池的方法能有效調(diào)節(jié)電池的放電電流，特別適合用于電動車輛領(lǐng)域。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實施方案僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實施方案對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者對部分技術(shù)特征進行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。