便携式水电池元件及以其组成的水电池装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种供电装置，特别是一种便携式水电池元件及以其组成的水电池装置。水电池元件包括构成正极的碳化布、与碳化布电气性连接的正极引出电极、与碳化布紧密连接的含盐布、与含盐布紧密连接的吸水性纸、与吸水性纸紧密连接并构成负极的负极金属件、与负极金属件电气性连接的负极引出电极、以及将碳化布、正极引出电极、含盐布、吸水性纸、负极金属件及负极引出电极相互压着的热收缩管。水电池装置包括壳体，壳体内设有一个或以上前述的水电池元件，壳体设有注水孔供注水至壳体内以使水电池元件的吸水性纸吸水。
【专利说明】便携式水电池元件及以其组成的水电池装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种供电装置，特别是一种便携式水电池元件及以其组成的水电池装置。
【背景技术】
[0002]随着社会环保意识的提高，市面上出现了不少环保供电装置，例如是水电池。CN201616475U公开了一种水电池,其包括金属制的负极内筒体、填充在负极内筒体内的氧化物质粉末填充材料、以及插入粉末填充材料内的碳质棒状正极集电体。使用时，只需将水注入负极内筒体，水渗透和扩散到粉末填充材料，继而起到氧化反应的催化作用，使负极内筒体的内周面氧化并产生离子，负极内筒体和正极集电体之间产生电位差，并产生电力。不过，由于水在粉末材料的渗透和扩散速度较难控制，故这种水电池的电流和电压表现并不
王电相
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种可以长期保存、方便储存和搬运、只需注入只需注入水或其他电解驱动液或其它中性液体便可快速供电、且初期及长期使用时的电压及电流特性都非常好的便携式水电池元件及其装置。
[0004]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0005]一种便携式水电池元件，其特征在于:它包括构成正极的碳化布、与碳化布电气性连接的正极引出电极、与碳化布紧密连接的含盐布、与含盐布紧密连接的吸水性纸、与吸水性纸紧密连接并构成负极的负极金属件、与负极金属件电气性连接的负极引出电极、以及将碳化布、正极引出电极、含盐布、吸水性纸、负极金属件及负极引出电极相互压着的热收缩管。
[0006]其中，含盐布为含浸了盐的多层织棉布。碳化布是由纤维素系纤维的线织成的织布、编布、编织布或不织布为原料纤维布，将其加热碳化后制成的织布、编布、编织布或不织布。含盐布的含盐浓度在5%以上。负极金属件为一对金属固定板，其将紧密连接的碳化布、含盐布和吸水性纸夹紧固定。便携式水电池元件还包括正极支持板，正极引出电极固定于正极支持板上，碳化布紧密连接固设正极引出电极的正极支持板的周围。
[0007]本发明亦提供了 一种水电池装置，包括壳体，壳体内设有一个或以上前述的水电池元件，壳体设有注水孔供注入液体至壳体内以使水电池元件的吸水性纸吸水。壳体还设有外部引出线出口。在其中一个实施例中，水电池装置还包括水箱和压下装置；水箱设于壳体上方，其内部预先储水，并设置有排出口，排出口内设有密封排出口的闭止膜；壳体的注水孔设置突出的注水管，注水管上端形成尖端并对应排出口设置；压下装置将水箱下移使注水管尖端刺穿排出口的闭止膜以将水箱内的水注入至壳体内。此外，还可设有可拆除的阻止水箱压下的压下阻止装置。
[0008]本发明亦提供了另一种水电池装置，其包括壳体，壳体内设有由一个或以上前述的水电池元件组成的水电池元件组、水电池元件组移动装置；壳体底部由下而上顺序叠设有吸水性纸、含盐布和吸水性海棉；壳体设有注水孔供注入液体至壳体底部；水电池元件组移动装置将水电池元件组在远离壳体底部的上方位置和接触壳体底部的下方位置之间移动。水电池元件组包括多个水电池元件，两端设有塑料制保持板夹紧设于中间的多个水电池元件。预设数量的水电池元件之间设有隔板，隔板之间在水电池元件的下侧设有吸水性海棉。
[0009]本发明的有益效果如下:
[0010]1.本发明的电能化学电子式为Mg+Cu2C12+6H20 — 2Cu+MgC12.6H20，水电池元件的开始电压为1.60?1.80V，工作电压为1.4?1.5V，其电荷量比同体积锌锰干电池大一倍左右。它有良好的温度适应性，能在-20?60°C条件下使用，在储存期中其电荷量下降率每年仅3%左右，因此其储存寿命可长达5年。
[0011]2.本发明的水电池装置在非工作状态下壳体内无需注入水等液体，因此搬运及保管都非常的容易；由于没有液体的存在，故水电池元件不会发生反应，可以长期保存。
[0012]3.本发明的水电池元件结构，只需要少量液体与吸水性纸相触可使其工作发电，因此能在任何场合在临时使用时加清水或海水使之活化，活化后5秒或半小时内即可使用；而且，由于利用了多层织棉布作为含盐布，故初期电压和初期电流大幅增大，而因时间变化而导致的电压和电流下降亦非常少，因此工作电压十分平稳，使用寿命一次可达1488小时。
[0013]4.此外，本发明的水电池元件的热收缩管结构使碳化布、正极引出电极、含盐布、吸水性纸、负极金属件及负极引出电极相互压贴，因此负极和正极间的距离基本上可保持一定。另外，因热收缩管的组装使碳化布和正极引出电极间的电气性连接及负极金属件与负极引出电极间的电气性连接变得可能，而且，组装工序仅需通过热收缩管的装配就能确实的实施，因此制作工序非常容易，制造成本也非常便宜。
[0014]5.本发明能供LED灯、野外照明、安全照明、小型供电照明、IV-28V所有直流电器供电、礼品供电、直流充电器、电源储存器、观赏用电器供电以及危急或者迫切需要照明等使用，用途广泛。
[0015]6.本发明的水电池元件的主要原料是碳粉和清水，不含重金属物质，不会对环境造成污染，而且可以多次回收利用，生产成本也大大降低。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是实施例一的结构示意图。
[0017]图2 (A)至2 (F)示出了实施例一的具体结构。
[0018]图3示出碳化布种类、含盐布的含盐浓度与初期电压的关系。
[0019]图4示出碳化布种类、含盐布的含盐浓度与初期电流的关系。
[0020]图5示出含盐布的含盐浓度在10%时的碳化布种类、放置时间与电压的关系。
[0021]图6示出含盐布的含盐浓度在20%时的碳化布种类、放置时间与电压的关系。
[0022]图7示出含盐布的含盐浓度在10%时的碳化布种类、放置时间与电流的关系。
[0023]图8示出含盐布的含盐浓度在20%时的碳化布种类、放置时间与电流的关系。
[0024]图9示出含盐布的层数、含盐布的含盐浓度与初期电压的关系。[0025]图10示出含盐布的层数、含盐布的含盐浓度与初期电流的关系。
[0026]图11示出含盐布的含盐浓度在10%时的含盐布层数、放置时间与电压的关系。
[0027]图12示出含盐布的含盐浓度在20%时的含盐布层数、放置时间与电压的关系。
[0028]图13示出含盐布的含盐浓度在10%时的含盐布层数、放置时间与电流的关系。
[0029]图14示出含盐布的含盐浓度在20%时的含盐布层数、放置时间与电流的关系。
[0030]图15示出使用含盐布和不含盐布时的开始发电时间和电压的关系。
[0031]图16示出使用含盐布和不含盐布时的开始发电时间和电流的关系。
[0032]图17示出使用含盐布和不含盐布时的放置时间和电压的关系。
[0033]图18示出使用含盐布和不含盐布时的放置时间和电流的关系。
[0034]图19示出电极面积与电压及电流的关系。
[0035]图20示出引出电极的数量与电压及电流的关系。
[0036]图21示出实施例二的立体图。
[0037]图22示出实施例二中设于壳体内的8个水电池元件的立体图。
[0038]图23示出实施例二的设于壳体内的8个水电池元件的接线状态图。
[0039]图24示出实施例三的立体图。
[0040]图25示出实施例四的立体图。
[0041]图26示出实施例五的部件组装图。
[0042]图27示出实施例五的结构示意图。
[0043]图28示出实施例六的立体图。
[0044]图29示出实施例六在非工作状态时的内部结构图。
[0045]图30示出实施例六在准备工作状态时的内部结构图。
[0046]图31示出实施例六在工作状态时的内部结构图。
[0047]图32示出实施例六的水电池示件组的立体图。
【具体实施方式】
[0048]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0049]实施例一:
[0050]图1至2示出了本发明水电池元件的一个实施例。如图所示，本实施例的水电池元件10包括构成正极的碳化布14、与碳化布14电气性连接的正极引出电极12、与碳化布14紧密连接的含盐布15、与含盐布15紧密连接的吸水性纸16、与吸水性纸16紧密连接并构成负极的负极金属件17、与负极金属件17电气性连接的负极引出电极18、将碳化布14、正极引出电极12、含盐布15、吸水性纸16、负极金属件17及负极引出电极18相互压着的收缩盖板部材20、以及正极支持板11，正极引出电极12固定于正极支持板11上，碳化布14紧密连接固设正极引出电极12的正极支持板11的周围。
[0051]下面就本实施例的各个部件作进一步说明:
[0052]正极支持板11是由例如是塑料等的绝缘材料做成的平板。
[0053]正极引出电极12是连接于正极支持板11的一面或两面的平板，其以例如是铜等的导电性金属材料做成。如图2(A)所示，正极引出电极12与正极引线13 —端进行焊接，以进行电气性连接。
[0054]如图2(B)所示，碳化布14紧密粘贴在正极支持板11上，并纵向地围绕正极支持板11缠绕。碳化布14优选是由纤维素系纤维的线织成的织布、编布、编织布或不织布为原料纤维布，将其加热碳化后制成的织布、编布、编织布或不织布。作为示例，本实施例的碳化布14采用新日本特克斯株式会社提供的碳化布，这种碳化布不是用刚直的碳纤维织成的，而是使用由纤维素系纤维的线织成的织布、编布、编织布或不织布为原料纤维布加热碳化后制成，由于原料纤维布自身柔软并具有自由的方向性，因此纤维不只朝面方向伸展，也朝厚度的方向充分的配合，因此不仅仅是面方向，而且在厚度方向也具有非常良好的导电性、诱电特性、热传导性及压缩强度。根据实验证明，使用本发明的碳化布可提供较佳的电压及电流特性，实验详情如下:
[0055]实验一:
[0056]以表1的材料制成水电池兀件10的样品一、样品二和样品三，其中样品一的碳化布14是新日本特克斯株式会社提供的由纤维素系纤维的线织成的织布、编布、编织布或不织布为原料纤维布，将其加热碳化后制成的织布、编布、编织布或不织布(即本实施例的碳化布)，并测量各样品的端子电压和端子电流值，端子电压相当于以起电压和内部电阻导致的电压降下计算的值，实验结果如图3至图8所示。
[0057]表1:
[0058]
__1?____含盐布
样品一新日本特克斯株式会社提供平板状的镁板用2层织的脱脂的碳化布，尺寸为20mm X 17，尺寸为20mm 棉布含浸饱和食
__50mm_ X 50mm盐水`样品二市场上销售的一般的碳化布
__A,尺.、j-为 20mm x 50mm
样品三市场上销售的一般的碳化布
__B，尺寸为 20mm x 50mm___
[0059]如图3和图4所示，与市场销售的一般的碳化布A和B相比，使用本实施例的碳化布在初期电压和初期电流都要高很多。而且，如图5至图8所示，比起使用市场销售的一般的碳化布A和B，使用本实施例的碳化布时，随着放置时间的增加，电压及电流的减少都较小。由此可见，使用本实施例的碳化布能得到非常优越的电气特性。
[0060]如图2 (C)所示，含盐布15与碳化布14紧密贴合，并纵向地围绕碳化布14缠绕。在本实施例中，含盐布15是将脱脂布浸溃在饱和食盐水中使之干燥后构成的，一旦浸湿其盐份就会溶解出作为电解液媒体起作用。为达到更佳的电压及电流特性，本实施例的含盐布15是由一枚由2层以上的复数层织棉布构成的，其含盐浓度为5%以上。根据实验证明，含盐浓度为5%以上的多层织棉布可提供较佳的电气特性，实验详情如下:
[0061]实验二:
[0062]以表2的材料制成水电池元件10的样品一、样品二和样品三，其中作为正极的碳化布14是新日本特克斯株式会社提供的由纤维素系纤维的线织成的织布、编布、编织布或不织布为原料纤维布，将其加热碳化后制成的织布、编布、编织布或不织布，并测量各样品的端子电压和端子电流值，端子电压相当于以起电压和内部电阻导致的电压降下计算的值。需注意的是实际制品中的正极及负极的尺寸并不限制于上述样品的尺寸，各种尺寸的正极和负极都适用。实验结果如图9至图14所示。
[0063]表2:
[0064]
【权利要求】
1.一种便携式水电池元件，其特征在于:它包括 构成正极的碳化布； 与碳化布电气性连接的正极引出电极； 与碳化布紧密连接的含盐布； 与含盐布紧密连接的吸水性纸； 与吸水性纸紧密连接并构成负极的负极金属件； 与负极金属件电气性连接的负极引出电极；以及 将碳化布、正极引出电极、含盐布、吸水性纸、负极金属件及负极引出电极相互压着的热收缩管。
2.如权利要求1所述的便携式水电池元件，其特征在于:含盐布为含浸了盐的多层织棉布。
3.如权利要求1所述的便携式水电池元件，其特征在于:碳化布是由纤维素系纤维的线织成的织布、编布、编织布或不织布为原料纤维布，将其加热碳化后制成的织布、编布、编织布或不织布。
4.如权利要求1所述的便携式水电池元件，其特征在于:含盐布的含盐浓度在5%以上。
5.如权利要求1所述的便携式水电池元件，其特征在于:负极金属件为一对金属固定板，其将紧密连接的碳化布、含盐布和吸水性纸夹紧固定。`
6.如权利要求1所述的便携式水电池元件，其特征在于:便携式水电池元件还包括正极支持板，正极引出电极固定于正极支持板上，碳化布紧密连接固设正极引出电极的正极支持板的周围。
7.—种水电池装置,其特征在于:其包括壳体，壳体内设有一个或以上权利要求1所述的水电池元件，壳体设有注水孔供注入液体至壳体内以使水电池元件的吸水性纸吸入液体。
8.如权利要求7所述的水电池装置，其特征在于:壳体还设有外部引出线出口。
9.如权利要求7或8所述的水电池装置，其特征在于:还包括水箱和压下装置；水箱设于壳体上方，其内部预先储有液体，并设置有排出口，排出口内设有密封排出口的闭止膜；壳体的注水孔设置突出的注水管，注水管上端形成尖端并对应排出口设置；压下装置将水箱下移使注水管尖端刺穿排出口的闭止膜以将水箱内的液体注入至壳体内。
10.如权利要求9所述的水电池装置，其特征在于:还设有可拆除的阻止水箱压下的压下阻止装置。
11.一种水电池装置，其特征在于:其包括壳体，壳体内设有由一个或以上权利要求1所述的水电池元件组成的水电池元件组、水电池元件组移动装置；壳体底部由下而上顺序叠设有吸水性纸、含盐布和吸水性海棉；壳体设有注水孔供注入液体至壳体底部；水电池元件组移动装置将水电池元件组在远离壳体底部的上方位置和接触壳体底部的下方位置之间移动。
12.如权利要求11所述的水电池元件组移动装置，其特征在于:水电池元件组包括多个水电池元件，两端设有塑料制保持板夹紧设于中间的多个水电池元件。
13.如权利要求12所述的水电池元件组移动装置，其特征在于:预设数量的水电池元件之间设有隔板 ，隔板之间在水电池元件的下侧设有吸水性海棉。
【文档编号】H01M4/06GK103682385SQ201310138643
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年4月19日 优先权日:2012年9月10日
【发明者】新山胜广 申请人:环保电池科技有限公司