一种储能产能一体化电池

1.本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种储能产能一体化电池。


背景技术：

2.随着经济社会的发展，人类对能源的需求日益增加。传统能源如煤、石油、天然气等不可再生能源由于再生周期长，利用开采成本较高等问题已很难满足人们正常生产和生活的需要。太阳能作为一种新型的可再生资源，具有无害、量大、长久等优点，具有储能产能一体化功能的电化学器件能从环境中获取太阳能，并将太阳能转化为电能储存，可以实现太阳能的充分利用。
3.目前，已有的储能产能一体化器件大多数是通过将锂电池等离子电池连接到太阳能电池，即将太阳能电池和锂电池等离子电池集成从而来实现储能产能一体化这一目的。然而这些器件存在封装时电压不匹配、组装集成后电池效率低下等问题，进而导致集成电池无法长时间高质量工作。
4.因此提供一种环境友好、低成本、效率高的储能产能一体化电池尤为重要。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种不需要在外部连接太阳能电池，便可以直接获取太阳能的一体化装置来解决上述问题，该装置依靠光激发而产生的载流子给电容器充电，从而实现产能储能一体化的目的。
6.本发明提供一种储能产能一体化电池，包括内部为中空结构的外壳，所述外壳内设置光电阳极、锌条、电解质、隔离层和阴极，所述光电阳极、隔离层和阴极自上而下依次堆叠，所述外壳包括外壳上部和外壳下部，所述外壳上部的顶端开设通孔，所述光电阳极包括玻璃基板和复合材料层，所述玻璃基板的顶端与外壳上部的顶端粘接，所述复合材料层沉积在玻璃基板的底端，所述复合材料层由ag@v3o7构成，所述锌条的顶端与外壳上部的顶端粘接，所述锌条的中间区域与光电阳极接触，所述电解质填充在玻璃基板和阴极之间。
7.进一步地，所述ag@v3o7通过以下过程制备：
8.s1，称取五氧化二钒加入过氧化氢溶液中，混合均匀，得到第一混合溶液；
9.s2，称取聚乙二醇加入第一混合溶液中，搅拌，得到第二混合溶液；
10.s3，向第二混合溶液中加入去离子水，搅拌，得到第三混合溶液，加热第三混合溶液进行水热反应，反应结束后冷却至室温，得到第一固体产物；
11.s4，对第一固体产物进行离心分离、干燥，即得到v3o7纳米线；
12.s5，将v3o7纳米线与ag纳米线分散在n
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮中，超声处理，得到第四混合溶液；
13.s6，向第四混合溶液中加入聚偏氟乙烯，即得到ag@v3o7溶液。
14.进一步地，过氧化氢与五氧化二钒的体积质量比为10
‑
15ml：0.327g。
15.进一步地，步骤s3中，水热反应的温度为165℃
‑
185℃。
16.进一步地，步骤s5中，v3o7纳米线与ag纳米线的质量比为400
‑
500:1。
17.进一步地，所述光电阳极通过以下过程制备：将ag@v3o7溶液滴在玻璃基板的底端，然后放入真空烘箱中干燥，即得到光电阳极。
18.进一步地，所述玻璃基板为掺杂氟的二氧化锡导电玻璃。
19.进一步地，所述隔离层为超细玻璃纤维滤纸。
20.进一步地，所述电解质选用zn(cf3so3)2。
21.进一步地，所述阴极为活性炭。
22.进一步地，所述阴极的直径小于隔离层的直径。
23.v3o7纳米线的制备过程的反应机理为：将五氧化二钒加入过氧化氢溶液中后，获得五氧化二钒溶胶。由电负性理论和聚合物的诱导效应，该五氧化二钒凝胶与聚乙二醇进行氧化还原反应生成七氧化三钒。
24.本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明提供的储能产能一体化电池依靠太阳光激发的电荷载流子为电池充电，从而使得该电池无需和太阳能电池相连接便可以完成储能产能一体化的目的，能够有效解决太阳能集成电池工作效率低下、欧姆传输损耗、太阳能电池输出电压不足难以给集成电池充电等技术问题，同时该储能产能一体化电池具有高功率密度、能快速充电、循环寿命长和安全性能良好等优势。
附图说明
25.图1是本发明一种储能产能一体化电池的结构示意图。
26.图2是本发明一种储能产能一体化电池的分解示意图。
27.图3是本发明一种储能产能一体化电池的v3o7纳米线的sem(scanning electron microscope，扫描电子显微镜)图。
28.图4是本发明一种储能产能一体化电池的外电路工作示意图。
具体实施方式
29.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
30.请参考图1和图2，本发明的实施例提供了一种储能产能一体化电池，包括内部为中空结构的圆柱状外壳1，外壳1内设置光电阳极2、锌条3、电解质4、隔离层5和阴极6，光电阳极2、隔离层5和阴极6自上而下依次堆叠。
31.外壳1包括一体封装的外壳上部11和外壳下部12，外壳上部11的顶端开设直径约8毫米的通孔111；本实施例中，外壳1为不锈钢材质。
32.光电阳极2包括玻璃基板21和复合材料层22，玻璃基板21的顶端通过胶黏层(图中未示)与外壳上部11的顶端粘接，复合材料层22沉积在玻璃基板21的底端；本实施例中，玻璃基板21为掺杂氟的二氧化锡导电玻璃，二氧化锡导电玻璃具有透光率高、重量轻、面积大等优势，能够保证光路的畅通；胶黏层由环氧树脂构成，复合材料层22由ag@v3o7构成，ag@v3o7通过以下过程制备：在室温下，量取10ml质量分数为30％的h2o2于50ml烧杯中，称取1.3mmol(0.237g)五氧化二钒缓慢加入烧杯中，混合后搅拌3
‑
4小时，得到第一混合溶液；称取0.04g聚乙二醇加入第一混合溶液中，搅拌，得到第二混合溶液；向第二混合溶液中加入
50ml去离子水，搅拌，得到第三混合溶液，在180℃下加热第三混合溶液进行水热反应48h，反应结束后冷却至室温，得到第一固体产物；对第一固体产物进行离心分离、干燥，即得到v3o7纳米线；将91.80mg v3o7纳米线与0.2mg ag纳米线分散在2mln
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮中，使用混合法和超声处理，得到第四混合溶液；向第四混合溶液中加入5mg粘结剂pvdf(聚偏氟乙烯)，即得到ag@v3o7溶液。图3为制得的v3o7纳米线的sem图，本实施例制得的v3o7纳米线的直径约200nm，长度可达几百微米。
33.本实施例中，光电阳极2的制备过程为：将ag@v3o7溶液滴在玻璃基板21的底端，然后放入真空烘箱中在120℃干燥，即得到光电阳极2。
34.锌条3的顶端与外壳上部11的顶端通过环氧树脂粘接，外壳上部11和外壳下部12封装后，锌条3的中间区域与玻璃基板21、复合材料层22接触，锌条3的厚度为0.25mm，利用锌条3可以实现有效的光激发空穴传输。
35.隔离层5设置在光电阳极2和阴极6之间，利用隔离层5可以将光电阳极2与阴极6分离开，并使电解质4正常通过，避免对电池的工作造成影响；本实施例中，隔离层5为超细玻璃纤维滤纸。
36.本实施例中，电解质4填充在玻璃基板21和阴极6之间，电解质4选用zn(cf3so3)2，zn(cf3so3)2为水性化合物。
37.阴极6放置在外壳下部12，通过外壳下部12的钢片将阴极6与外壳下部12隔开，本实施例中，阴极6为活性炭，阴极6呈圆柱体状，阴极6的直径与玻璃基板21的直径大致相同，阴极6的直径小于隔离层5的直径。
38.参考图4，本实施例提供的储能产能一体化电池的外电路工作原理为：太阳光通过通孔111照射在玻璃基板21上，太阳光穿过玻璃基板21后照射在复合材料层22，复合材料层22中的七氧化三钒受到光的照射会产生光电子，光电子迁移，依次传递至银、玻璃基板21和锌条3，并通过外部导线传递至阴极6，形成外部电路。
39.在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
40.在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
41.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。