一種蓄電池的制作方法
【技術領域】
[0001]化學電源、蓄電池。
【背景技術】
[0002]電能是一種清潔高效、容易制取、用途廣泛的二次能源。蓄電池的出現給電能在移動設備上的應用帶來了很大的方便。自從鉛酸蓄電池廣泛應用以來，人們不斷探索追求，相繼研制出了鎘鎳蓄電池、鎳氫蓄電池、鋰離子蓄電池、鈉硫蓄電池、全釩液流蓄電池等多種蓄電池，另有鋅鎳蓄電池、鋅溴蓄電池、鋅氯蓄電池、鈉金屬氯化物蓄電池等多種蓄電池因其技術有待于完善尚未走向市場。
【發明內容】
[0003]—種蓄電池，由正極、負極、含有金屬離子的電解液、刮桿(⑤)和電動機構成(②)，刮桿在電動機構的帶動下可在正負極之間做機械運動。在充電過程中，該蓄電池中的刮桿在電動機的帶動下，對從負極長出過長的金屬枝晶進行刮削，從而可避免金屬枝晶抵達正極造成蓄電池內部短路。該發明解決了以放電溶解型金屬單質作負極儲能材料的蓄電池在充電時產生的金屬枝晶容易造成電池內部短路的問題，有望使其得到大規模的應用。
[0004]本發明可適用于以鋅鹵(氯或溴，下同)蓄電池。可以使用氫氧化鋅、鹵化鋅、添加劑與水配制成的懸濁液作為電解液，其中氫氧化鋅:鹵化鋅(摩爾比)〈4:1。電解液中的氫氧化鋅可以用氧化鋅代替。電解液中添加劑的存在是為提高電解液的低溫性能、導電性能和過充電性能，其成份為鋰、鈉、鉀、銣、銫、鎂、鈣、鍶、鋇等元素與氯離子、溴離子、氫氧根離子組合而成的鹵化物或氫氧化物中的一種或幾種。使用上述元素的氫氧化物作為添加劑可與鹵化鋅反應或者與充電時產生的氫鹵酸反應生成對應的鹵化物，與使用鹵化物作為添加劑效果是相同的。電解液中氫氧化鋅的存在可吸收正極產生的鹵素單質并補充溶液中的鋅離子。本蓄電池電解液配方解決了鋅鹵蓄電池(鋅氯蓄電池、鋅溴蓄電池)在充電過程中產生的鹵素單質毒性大或體積大不易儲存的問題。除使用氫氧化鋅吸收鹵素單質外，蓄電池正極使用金屬銀或使用由活性炭、乙炔黑、石墨粉、聚四氟乙烯等制成的多孔復合材料也可有效吸收充電產生的鹵素單質。
[0005]本發明也適用于鋅鎳蓄電池。其做法是使用氫氧化鋅與氫氧化鉀的水溶液作電解液，使用儲氧電極作正極，如鎳氫電池常用的鎳鈷氧化物與石墨粉、金屬集流網覆壓而成的儲氧電極。
[0006]本發明也適用于以鋰、鈉、鉀、鈣、鎂、鋁等較活潑金屬鹵化物為儲能材料的非水電解液體系。其做法是以相應金屬鹵化物與適當的非水溶劑配制成的溶液為電解液，陽極使用能夠儲存鹵素(氯或溴)的電極，如金屬銀電極，由活性炭、乙炔黑、石墨粉、聚四氟乙烯制成的多孔復合電極。
【附圖說明】
[0007]圖1:立式蓄電池結構圖，圖2:立式蓄電池外觀圖，圖3:臥式蓄電池結構圖，圖4:臥式蓄電池外觀圖。圖中標記:①:蓄電池殼，②:電動機構，③:電池軸，④:傳動機構，⑤:刮桿。
【具體實施方式】
[0008]本發明可以制成鋅氯蓄電池。以氫氧化鋅、氯化鋅、氯化鉀、水混合而成的懸濁液為電解液，氫氧化鋅:氯化鋅(摩爾比)=3:1。使用固定在轉動部件上的鈦條作刮桿，轉動部件與刮桿轉動的中心軸稱作電池軸。根據充電時電池軸處于豎直與水平狀態不同，蓄電池可制成立式和臥式兩種。立式蓄電池的電池軸豎直設置，臥式蓄電池的電池軸水平設置。立式蓄電池用金屬鈦做成圓桶作為負極同時作為蓄電池殼，使用表面涂有金屬氧化物涂層的金屬鈦網卷成管狀放入鈦桶作為正極。鈦網管兩端焊接兩個鈦棒作為電池軸，兩端鈦棒各套一個中間有孔可轉動的鈦片與兩個作為刮桿的鈦條連接成矩形轉動部件套在鈦網管上，矩形轉動部件通過傳動機構與電動機轉子連接，也可以以電池軸為電動機軸制成一個簡易電動機，將轉動部件直接固定在簡易電動機的轉子上。轉動部件、負極鈦桶、正極鈦網管之間需要接觸的地方使用聚四氟乙烯塑料互相絕緣。臥式蓄電池使用金屬鈦做成立方體狀上側面開放的帶蓋金屬箱作為蓄電池殼，使用中間開孔的圓形金屬鈦片作負極，使用表面涂有金屬氧化物涂層、中間開孔的圓形鈦片為正極，正負極片交替排列套住鈦棒做成的電池軸并固定在金屬箱的上側面(箱蓋)上，每個相臨的正負極之間及電極片陣列的兩端各安裝一個鈦條作為刮桿，所有刮桿均固定在電池軸上可隨電池軸轉動，電池軸與電動機通過傳動機構連接或作為電動機軸直接與電動機轉子固定在一起，負極與蓄電池殼導通，正極片與蓄電池殼絕緣。
[0009]上述鋅氯蓄電池中的負極鈦材除使用鈦、坦、鈮、鋯等耐氯腐蝕的金屬外也可以使用銅、銅合金、鐵、鐵合金、鋁、鋁合金、鎂、鎂合金、鋅、鋅合金等常見金屬。使用這些不耐氯腐蝕的金屬作為負極時需要在表面鍍覆一層不易析氫且金屬活動性小于鋅的惰性導電鍍層，同時還需要將露出電解液面與氯氣接觸的部分用聚四氟乙烯或聚氯乙烯密封。用于惰性導電鍍層的金屬包括錫、鉛、鎘和以這些金屬為主的合金，其中比較環保的有錫鍍層、錫鉍合金鍍層。上述鋅氯蓄電池中使用的正極與電解法生產氯氣、次氯酸鹽工業使用的陽極一致，可用石墨陽極、鉛陽極、磁鐵礦陽極、鉬陽極、氧化物涂層鈦陽極等，其中氧化物涂層鈦陽極形狀穩定、壽命長，應用最為廣泛。
【主權項】
1.一種蓄電池，由正極、負極、含有金屬離子的電解液、刮桿和電動機構構成，刮桿在電動機構的帶動下可在正負極之間做機械運動，其特征是:安裝有刮桿和電動機構，刮桿在電動機構的帶動下可在正負極之間做機械運動。
2.一種使用氫氧化鋅、鹵(包含氯、溴，下同)化鋅、添加劑與水配制成的蓄電池電解液，其中氫氧化鋅:鹵化鋅(摩爾比)〈4:1，其特征是:電解液中包含氫氧化鋅、氯化鋅、水，其中氫氧化鋅:鹵化鋅(摩爾比)〈4:1。
【專利摘要】一種蓄電池，由正極、負極、含有金屬離子的電解液、刮桿(⑤)和電動機構(②)構成，刮桿在電動機構的帶動下可在正負極之間做機械運動。在充電過程中，該蓄電池中的刮桿在電動機構的帶動下，對從負極長出過長的金屬枝晶進行刮削，從而可避免金屬枝晶抵達正極造成蓄電池內部短路。本發明解決了以放電溶解型金屬單質做負極儲能材料的蓄電池在充電時產生的金屬枝晶容易造成電池內部短路的問題。此種蓄電池可以使用氫氧化鋅、鹵(含氯、溴，下同)化鋅、添加劑與水配制成的懸濁液作為電解液，其中氫氧化鋅：鹵化鋅(摩爾比)〈4：1。本蓄電池電解液配方解決了鋅氯蓄電池、鋅溴蓄電池在充電過程中產生的鹵素單質毒性大或體積大不易儲存的問題。
【IPC分類】H01M10-04, H01M10-02
【公開號】CN104868149
【申請號】CN201410057094
【發明人】張冬輝
【申請人】北京綠燃科技有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2014年2月20日