本發(fā)明是關(guān)于電池技術(shù)，具體地，是關(guān)于一種可充電的濕電池。

背景技術(shù)：

當(dāng)今世界發(fā)展最快的莫過數(shù)字信息和清潔能源兩大技術(shù)。燃料電池的誕生，就是最好的例證。但是一次性投資太大，而且建設(shè)周期太長。因此，研發(fā)一種環(huán)保且易于循環(huán)使用的電池，是時(shí)下亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例的主要目的在于提供一種可充電的濕電池，以降低電池消耗對環(huán)境的污染。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種可充電的濕電池，所述的濕電池包括：外殼及至少一組電池元件，其中，所述電池元件包括：陽極、陰極及隔膜，其中，所述陽極、隔膜、陰極依次疊加，封裝于所述的外殼中，并且，所述陽極與隔膜之間、和/或陰極與隔膜之間間隔一段距離，以形成內(nèi)腔，所述內(nèi)腔用以注入電解液；所述的陽極包含一合金層，所述合金層的材料包括：納米二氧化錳。

在一實(shí)施例中，上述的陽極還包括：銅箔層、銅絲網(wǎng)層，所述銅箔層、銅絲網(wǎng)層及合金層依次疊加，相鄰兩層之間貼合在一起。

在一實(shí)施例中，上述的陽極還包括：銅箔網(wǎng)層，所述銅箔網(wǎng)層及合金層依次疊加，相互之間貼合在一起。

在一實(shí)施例中，上述的外殼的兩端開口，當(dāng)將所述濕電池浸于電解液中時(shí)，所述電解液通過所述開口進(jìn)入所述內(nèi)腔中。

在一實(shí)施例中，上述的外殼還包括：兩個(gè)密封蓋，將電解液注入所述內(nèi)腔后，通過所述密封蓋密封所述開口。

在一實(shí)施例中，上述的外殼為封閉結(jié)構(gòu)，在所述外殼上分別設(shè)置有進(jìn)液口及出液口，通過所述進(jìn)液口及出液口，調(diào)節(jié)進(jìn)入所述內(nèi)腔的電解液的容量。

在一實(shí)施例中，當(dāng)所述陽極與隔膜之間、和陰極與隔膜之間均間隔一段距離時(shí)，所述陽極與隔膜之間的距離小于所述陽極與隔膜之間的距離。

在一實(shí)施例中，上述的陰極的材料為鋅。

本發(fā)明實(shí)施例的有益效果在于，結(jié)構(gòu)簡單，用材普通，節(jié)能環(huán)保，使用壽命長，釋放能量大。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1A為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的濕電池的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1B為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的濕電池沿剖線A-A’的剖面圖(一)；

圖1C為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的濕電池的俯視圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的濕電池沿剖線A-A’的剖面圖(二)；

圖3為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的濕電池的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的濕電池的俯視圖；

圖5A為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的陽極1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5B為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的陽極1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的陰極2的結(jié)構(gòu)示意圖；；

圖7A為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的濕電池的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7B為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的濕電池的俯視圖；

圖7C根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的濕電池的俯視圖；

圖8為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的濕電池的電池性能測試曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種可充電的濕電池。以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1A及圖1B所示，本發(fā)明實(shí)施例的濕電池主要包括：外殼3及電池元件，其中，該電池元件包括：陽極1、陰極2及隔膜5。

上述的電池元件中，其陽極1、隔膜5、陰極2依次疊加，封裝于該外殼3中，并且，該隔膜5與陽極1相貼合，隔膜5與陰極2之間間隔一段距離(如圖1B所示)；或者，該隔膜5與陰極2相貼合，陽極1與隔膜5之間間隔一段距離；或者，陽極1、隔膜5、陰極2之間均間隔一段距離；間隔的距離形成了該濕電池的內(nèi)腔，該內(nèi)腔用以注入電解液。

并且，在本發(fā)明實(shí)施例中，上述的陽極1包含一合金層11，該合金層11的材料包括：納米二氧化錳。采用納米二氧化錳的優(yōu)勢在于，能夠使?jié)耠姵毓ぷ髌椒€(wěn)，防止電流、電壓出現(xiàn)波動(dòng)，以免陽極材料出現(xiàn)極化，而且還可減少正離子在電池中移動(dòng)的阻力。

在實(shí)際應(yīng)用中，上述的陰極2可用金屬鋅制成。適合做水電池的陰極材料，國內(nèi)外均采用金屬鎂及鎂合金，這是因?yàn)殒V元素在地球上較為豐富。而且鎂元素的外層電子結(jié)構(gòu)為3S²。在酸，堿，水等介質(zhì)中極易失去兩個(gè)電子，而顯示活潑的化學(xué)性質(zhì)，其標(biāo)準(zhǔn)電極電勢較高，可達(dá)到-2.3V以上。但用鎂做陰極也存在一些缺點(diǎn)：

1.鎂在水電池中，隨著放電電流的增大和放電時(shí)間的延長，它的溶解速率也會(huì)增加，降低電池的使用壽命；

2.鎂在放電過程中，還有一個(gè)副作用，就是在兩電極之間會(huì)堆積成Mg(OH)₂的污泥，阻礙兩電極之間的電離子的交換。因此，水電池的壽命也就終結(jié)。雖然可以采取一些補(bǔ)救措施，但成效有限，而且成本增加，制作難度也加大。

基于上述原因，在本發(fā)明實(shí)施例中，是采用鋅作為陰極材料。雖然用鋅做陰極，其輸出電壓只有1V左右，而且鋅也會(huì)有副反應(yīng)發(fā)生，但只要采取一些簡易措施，即可減輕或避免出現(xiàn)Zn(OH)₂。如此，不但可以使水電池的壽命得以延長，更能為使水電池可反復(fù)充電提供有利條件。

具體地，在本發(fā)明實(shí)施例中，是在鋅金屬中摻入1％～2％的氧化鋅粉末，提高電極的導(dǎo)電性，并使電極的電流密度分布均勻。

并且，在已成型的電極表面涂上有機(jī)硅微乳液，從而降低有害的Zn(OH)₂的形成。

在實(shí)際應(yīng)用中，濕電池在工作時(shí)，其陽極材料幾乎不消耗，只有陰極在緩慢消耗，適時(shí)更換陰極，電池又完好如初。所以濕電池的壽命是很長的。

在本發(fā)明實(shí)施例中，上述的陽極1用納米MnO₂作為主材料，占陽極總重量的80％～85％，再加入8％的5千目以上導(dǎo)電性優(yōu)良的碳粉，用小量耐水膠將上述材料調(diào)成漿狀涂覆到銅箔上形成陽極。

本發(fā)明實(shí)施例的濕電池中的反應(yīng)式可表示為：

負(fù)極：

正極：

總的反應(yīng)式：

隔膜5——是一層微孔尼龍層紡布，置于陰極2和陽極1之間。它的作用是阻擋電子在水中流向陽極1，而對帶正電荷的質(zhì)子，則無阻擋走向陰極2。同時(shí)也起到減小電池內(nèi)阻的作用。

在一實(shí)施例中，上述的隔膜5是離子導(dǎo)電隔離膜(對電子是絕緣的，對正離子是導(dǎo)通的)。該隔膜5與陰極2相對較遠(yuǎn)，與陽極1相對較近，并在外殼3上，對應(yīng)于隔膜5與陰極2的間隔位置的下方開設(shè)一第一孔31，用以排除陰極2反應(yīng)產(chǎn)生的雜質(zhì)。隔膜5與陽極2相對靠近些，并在外殼的下方開一第二孔32，該第二孔32要大于該第一孔31，以利鹽水進(jìn)出，如圖2所示。

應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的水電池，充電時(shí)間短，每次只需幾分鐘即可完成一次充電即可完成。然后又能繼續(xù)放電。如此，即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例的可充電的濕電池的反復(fù)使用，方便快捷。

具體實(shí)施時(shí)，上述的電解液可以是純凈水、礦泉水、汽水，甚至阿姆尼亞(尿液)水、蘋果汁、西紅柿汁、啤酒等液體，都可用以發(fā)電。在一較佳實(shí)施例中，該電解液最好是海水或含6％～6.3％的鹽水、阿姆尼亞液。

需要說明的是，上述實(shí)施例中所描述的陽極1、陰極2及隔膜5的材料均為舉例說明，而并非用以限制本發(fā)明，在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)實(shí)際需要和條件用相應(yīng)的材料進(jìn)行替換，本發(fā)明并不以此為限。

并且，圖1A所示出的濕電池中僅包含一組電池元件，但在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)對電池電量和電池體積的需求，在該濕電池中設(shè)置兩組或更多組電池元件，將多組電池元件串聯(lián)或并聯(lián)提供電力，本發(fā)明并不以此為限。

本發(fā)明實(shí)施例的濕電池的優(yōu)點(diǎn)主要在于：結(jié)構(gòu)簡單，用材普通，節(jié)能環(huán)保，使用壽命長，釋放能量大，可見，其優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)多于干電池。

作為濕電池最頭痛的是漏電問題，如單節(jié)電池的電壓為1.1V～1.4V。三個(gè)串聯(lián)使用，電壓就很難上升到3.3V～4.2V。因此，在一實(shí)施例中，對本發(fā)明實(shí)施例的濕電池中的電極(陰極、陽極)極片的背后及四個(gè)周邊都涂上耐鹽水的絕緣漆6，如圖3所示。

并且，在電池外殼的電極引出設(shè)有防漏電的溝槽7，這個(gè)溝槽7的寬度是參照國際公認(rèn)的電池組外包裝的絕緣性公式來設(shè)計(jì)的，其溝槽7寬度約≥2毫米。如圖4及圖7C所示。式中，R是電阻/Ω，l是溝槽7長度/cm；a是溝槽7的橫截面積/cm²；ρ是電池工作時(shí)的電解電阻率/Ω·cm。

如圖5A所示，本發(fā)明實(shí)施例的陽極1的主體為矩形，主要包括：銅箔層13、銅絲網(wǎng)層12及合金層11，其中，銅箔層13、銅絲網(wǎng)層12及合金層11依次疊加，相鄰兩層之間貼合在一起。在該銅箔層13上突出的觸點(diǎn)用以作接線之用。且上述的陽極1的形狀僅為舉例說明，可根據(jù)實(shí)際需要將陽極1的形狀進(jìn)行調(diào)整，本發(fā)明并不以此為限。

在另一實(shí)施例中，如圖5B所示，該陽極1可主要由銅箔網(wǎng)層12a及合金層11a組成，其中，銅箔網(wǎng)層12a及合金層11a依次疊加，相互之間貼合在一起。在該銅箔網(wǎng)層12a上突出的觸點(diǎn)用以作接線之用。

如圖6所示，本發(fā)明實(shí)施例的陰極2的形狀與陽極1相對應(yīng)，同樣地，陰極2的形狀僅為舉例說明，可根據(jù)實(shí)際需要將陰極2的形狀進(jìn)行調(diào)整，本發(fā)明并不以此為限。

在一實(shí)施例中，如圖1C所示，上述的外殼3兩端具有開口4，當(dāng)將濕電池浸于電解液中時(shí)，電解液可通過開口4進(jìn)入內(nèi)腔中，浸潤電池元件，從而促使電池元件發(fā)電。

并且，進(jìn)一步地，還可對應(yīng)該外殼3設(shè)置兩個(gè)可開合的密封蓋，將電解液注入濕電池的內(nèi)腔后，通過該密封蓋密封外殼3的開口。

在另一實(shí)施例中，如圖7A及圖7B所示，上述的外殼3可為中空的密封結(jié)構(gòu)，中空部分用以放置上述的陽極1、隔膜5及陰極2，并形成內(nèi)腔，并且，在該外殼3上還分別設(shè)置有進(jìn)液口31及出液口32，通過進(jìn)液口31及出液口32，可調(diào)控進(jìn)入到內(nèi)腔的電解液的容量，采用這種方式，可隨時(shí)將陰極2材料在發(fā)電過程中被融化的部分通過流出出液口32的電解液帶出內(nèi)腔，兩極之間不易被阻塞。因此對輸出的電流、電壓比較平穩(wěn)。

如圖8所示，是對本發(fā)明實(shí)施例的濕電池進(jìn)行測試的結(jié)果，從測試結(jié)果可以看出，單個(gè)電池的開路電壓在1.5V～1.4V左右，電流的大小取決于極片面積的大小。電池的容量取決于極片的重量。激活時(shí)間約1秒，工作環(huán)境溫度從-30℃～60℃。目前單個(gè)濕電池的總?cè)萘拷?jīng)實(shí)地測試為6000毫安/小時(shí)以上，內(nèi)阻小于50毫歐姆。

以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。