一種可充電的濕電池的制作方法

本發明是關于電池技術，具體地，是關于一種可充電的濕電池。

背景技術：

當今世界發展最快的莫過數字信息和清潔能源兩大技術。燃料電池的誕生，就是最好的例證。但是一次性投資太大，而且建設周期太長。因此，研發一種環保且易于循環使用的電池，是時下亟待解決的問題。

技術實現要素：

本發明實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境的污染。

為了實現上述目的，本發明實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，以形成內腔，所述內腔用以注入電解液；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。

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

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

在一實施例中，上述的外殼的兩端開口，當將所述濕電池浸于電解液中時，所述電解液通過所述開口進入所述內腔中。

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

在一實施例中，上述的外殼為封閉結構，在所述外殼上分別設置有進液口及出液口，通過所述進液口及出液口，調節進入所述內腔的電解液的容量。

在一實施例中，當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，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。

在一實施例中，上述的陰極的材料為鋅。

本發明實施例的有益效果在于，結構簡單，用材普通，節能環保，使用壽命長，釋放能量大。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實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明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1A為根據本發明實施例的濕電池的結構示意圖；

圖1B為根據本發明實施例的濕電池沿剖線A-A’的剖面圖(一)；

圖1C為根據本發明實施例的濕電池的俯視圖；

圖2為根據本發明實施例的濕電池沿剖線A-A’的剖面圖(二)；

圖3為根據本發明另一實施例的濕電池的結構示意圖；

圖4為根據本發明另一實施例的濕電池的俯視圖；

圖5A為根據本發明實施例的陽極1的結構示意圖；

圖5B為根據本發明另一實施例的陽極1的結構示意圖；

圖6為根據本發明實施例的陰極2的結構示意圖；；

圖7A為根據本發明另一實施例的濕電池的結構示意圖；

圖7B為根據本發明另一實施例的濕電池的俯視圖；

圖7C根據本發明另一實施例的濕電池的俯視圖；

圖8為根據本發明實施例的濕電池的電池性能測試曲線圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明實施例提供一種可充電的濕電池。以下結合附圖對本發明進行詳細說明。

如圖1A及圖1B所示，本發明實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腔，該內腔用以注入電解液。

并且，在本發明實施例中，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勢在于，能夠使濕電池工作平穩，防止電流、電壓出現波動，以免陽極材料出現極化，而且還可減少正離子在電池中移動的阻力。

在實際應用中，上述的陰極2可用金屬鋅制成。適合做水電池的陰極材料，國內外均采用金屬鎂及鎂合金，這是因為鎂元素在地球上較為豐富。而且鎂元素的外層電子結構為3S²。在酸，堿，水等介質中極易失去兩個電子，而顯示活潑的化學性質，其標準電極電勢較高，可達到-2.3V以上。但用鎂做陰極也存在一些缺點：

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

2.鎂在放電過程中，還有一個副作用，就是在兩電極之間會堆積成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。雖然可以采取一些補救措施，但成效有限，而且成本增加，制作難度也加大。

基于上述原因，在本發明實施例中，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，而且鋅也會有副反應發生，但只要采取一些簡易措施，即可減輕或避免出現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充電提供有利條件。

具體地，在本發明實施例中，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硅微乳液，從而降低有害的Zn(OH)₂的形成。

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

在本發明實施例中，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5千目以上導電性優良的碳粉，用小量耐水膠將上述材料調成漿狀涂覆到銅箔上形成陽極。

本發明實施例的濕電池中的反應式可表示為：

負極：

正極：

總的反應式：

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，而對帶正電荷的質子，則無阻擋走向陰極2。同時也起到減小電池內阻的作用。

在一實施例中，上述的隔膜5是離子導電隔離膜(對電子是絕緣的，對正離子是導通的)。該隔膜5與陰極2相對較遠，與陽極1相對較近，并在外殼3上，對應于隔膜5與陰極2的間隔位置的下方開設一第一孔31，用以排除陰極2反應產生的雜質。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，以利鹽水進出，如圖2所示。

應用本發明實施例的水電池，充電時間短，每次只需幾分鐘即可完成一次充電即可完成。然后又能繼續放電。如此，即可實現本發明實施例的可充電的濕電池的反復使用，方便快捷。

具體實施時，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，都可用以發電。在一較佳實施例中，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明，在實際應用中，可根據實際需要和條件用相應的材料進行替換，本發明并不以此為限。

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

本發明實施例的濕電池的優點主要在于：結構簡單，用材普通，節能環保，使用壽命長，釋放能量大，可見，其優點遠多于干電池。

作為濕電池最頭痛的是漏電問題，如單節電池的電壓為1.1V～1.4V。三個串聯使用，電壓就很難上升到3.3V～4.2V。因此，在一實施例中，對本發明實施例的濕電池中的電極(陰極、陽極)極片的背后及四個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有防漏電的溝槽7，這個溝槽7的寬度是參照國際公認的電池組外包裝的絕緣性公式來設計的，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是電池工作時的電解電阻率/Ω·cm。

如圖5A所示，本發明實施例的陽極1的主體為矩形，主要包括：銅箔層13、銅絲網層12及合金層11，其中，銅箔層13、銅絲網層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，可根據實際需要將陽極1的形狀進行調整，本發明并不以此為限。

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

如圖6所示，本發明實施例的陰極2的形狀與陽極1相對應，同樣地，陰極2的形狀僅為舉例說明，可根據實際需要將陰極2的形狀進行調整，本發明并不以此為限。

在一實施例中，如圖1C所示，上述的外殼3兩端具有開口4，當將濕電池浸于電解液中時，電解液可通過開口4進入內腔中，浸潤電池元件，從而促使電池元件發電。

并且，進一步地，還可對應該外殼3設置兩個可開合的密封蓋，將電解液注入濕電池的內腔后，通過該密封蓋密封外殼3的開口。

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

如圖8所示，是對本發明實施例的濕電池進行測試的結果，從測試結果可以看出，單個電池的開路電壓在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。激活時間約1秒，工作環境溫度從-30℃～60℃。目前單個濕電池的總容量經實地測試為6000毫安/小時以上，內阻小于50毫歐姆。

以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限定本發明的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。