本发明涉及新能源电池，更具体地说，是涉及一种面向高能量密度和高功率密度的燃料辅助充电电池及其制备方法。
背景技术：
1、随着现代社会对高能量密度的电池技术和清洁能源的重视，金属空气电池由于其高的理论比容量、更低的成本和更高的安全性引起了广泛的关注。但是金属空气电池充放电平台差异大，往返能量效率低，循环可逆性差等难题依然等待解决。
2、现有的解决思路大多是从优化电极和电解质，开发新型催化剂以及设计新型电池结构的角度出发，然而这些方案均只能起到有限的效果，同时还会大量提高电池制造的成本，不利于应用于实际的生产中(science 371,46-51(2021))。
技术实现思路
1、有鉴于此，为了解决传统金属空气电池过电势大、往返能量效率低以及功率密度低下的问题，本发明提供了一种面向高能量密度和高功率密度的燃料辅助充电电池及其制备方法，本发明提供的制备方法制备得到的燃料辅助充电电池能够大幅度提高原本电池的充电功率，并且应用在新能源汽车上还能避免便携式储氢所带来的挑战，为未来新能源汽车的快速充电技术提供了新的解决方案。
2、本发明提供了一种面向高能量密度和高功率密度的燃料辅助充电电池的制备方法，包括以下步骤：
3、将气体扩散电极、隔膜和金属膜组装后加入电解液，得到全电池；所述气体扩散电极具有垂直的气体扩散通道和/或三维无序的气体扩散通道，孔隙率为0.1％～80％；
4、将上述全电池放入可通气外壳中，并通过导线连接正负极与外电路，得到面向高能量密度和高功率密度的燃料辅助充电电池。
5、优选的，所述气体扩散电极包括碳纤维、泡沫镍和不锈钢网中的一种或多种。
6、优选的，所述气体扩散电极中的催化剂选自铂，铂黑，镍，铁，铜，银，金，钯，铑，铷，钌及其合金中的一种或多种组合；所述催化剂的负载量为0.01mg/cm2～10mg/cm2。
7、优选的，所述气体扩散电极的气体扩散通道的直径为0.01微米～5000微米。
8、优选的，所述隔膜为玻璃纤维或滤纸；
9、所述金属膜为镁箔，铝箔，锌箔，铁箔，锡箔及其合金中的一种或多种组合。
10、优选的，所述电解液为酸，碱或盐的溶液，其中溶质选自氢氧化钾，氢氧化钠，醋酸锌，醋酸钾，醋酸钠，硫酸锌，三氟甲烷磺酸锌，二[双(三氟甲基磺酰)亚胺]锌中的一种或多种，溶剂选自水和/或有机溶剂。
11、优选的，所述可通气外壳的材质为塑料、不锈钢或铝合金。
12、优选的，所述燃料辅助充电电池在通入能提供氧气分子的气体情况下，进行放电步骤；将上述能提供氧气分子的气体切换为燃料气后，再对电池进行充电步骤；
13、所述能提供氧气分子的气体为空气、纯氧气或氮氧混合气；
14、所述燃料气为氢气、一氧化碳或甲烷。
15、优选的，所述放电步骤的电流密度为0.01～1000毫安每平方厘米；所述充电步骤的电流密度为0.01～1000毫安每平方厘米。
16、本发明还提供了一种面向高能量密度和高功率密度的燃料辅助充电电池，采用上述技术方案所述的制备方法制备而成。
17、本发明提供了一种面向高能量密度和高功率密度的燃料辅助充电电池及其制备方法；该制备方法包括以下步骤：将气体扩散电极、隔膜和金属膜组装后加入电解液，得到全电池；所述气体扩散电极具有垂直的气体扩散通道和/或三维无序的气体扩散通道，孔隙率为0.1％～80％；将上述全电池放入可通气外壳中，并通过导线连接正负极与外电路，得到面向高能量密度和高功率密度的燃料辅助充电电池。相比于传统的优化电极结构和开发新的催化剂来降低过电势，提高电池往返能量效率的技术方案，本发明所提出的上述技术方案彻底改变了充电时电极的反应，大幅度降低了充电电压，并有效降低了电池的过电势。本发明提供的技术方案使得金属空气电池在大电流密度下充电的电能的损耗降低显著，电池的充电效率大幅提升，电池寿命明显延长。
1.一种面向高能量密度和高功率密度的燃料辅助充电电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述气体扩散电极包括碳纤维、泡沫镍和不锈钢网中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述气体扩散电极中的催化剂选自铂，铂黑，镍，铁，铜，银，金，钯，铑，铷，钌及其合金中的一种或多种组合；所述催化剂的负载量为0.01mg/cm2～10mg/cm2。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述气体扩散电极的气体扩散通道的直径为0.01微米～5000微米。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述隔膜为玻璃纤维或滤纸；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电解液为酸，碱或盐的溶液，其中溶质选自氢氧化钾，氢氧化钠，醋酸锌，醋酸钾，醋酸钠，硫酸锌，三氟甲烷磺酸锌，二[双(三氟甲基磺酰)亚胺]锌中的一种或多种，溶剂选自水和/或有机溶剂。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述可通气外壳的材质为塑料、不锈钢或铝合金。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述燃料辅助充电电池在通入能提供氧气分子的气体情况下，进行放电步骤；将上述能提供氧气分子的气体切换为燃料气后，再对电池进行充电步骤；
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述放电步骤的电流密度为0.01～1000毫安每平方厘米；所述充电步骤的电流密度为0.01～1000毫安每平方厘米。
10.一种面向高能量密度和高功率密度的燃料辅助充电电池，其特征在于，采用权利要求1～9任一项所述的制备方法制备而成。
