一种可充电的湿电池的制作方法

本发明是关于电池技术，具体地，是关于一种可充电的湿电池。

背景技术：

当今世界发展最快的莫过数字信息和清洁能源两大技术。燃料电池的诞生，就是最好的例证。但是一次性投资太大，而且建设周期太长。因此，研发一种环保且易于循环使用的电池，是时下亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明实施例的主要目的在于提供一种可充电的湿电池，以降低电池消耗对环境的污染。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种可充电的湿电池，所述的湿电池包括：外壳及至少一组电池元件，其中，所述电池元件包括：阳极、阴极及隔膜，其中，所述阳极、隔膜、阴极依次叠加，封装于所述的外壳中，并且，所述阳极与隔膜之间、和/或阴极与隔膜之间间隔一段距离，以形成内腔，所述内腔用以注入电解液；所述的阳极包含一合金层，所述合金层的材料包括：纳米二氧化锰。

在一实施例中，上述的阳极还包括：铜箔层、铜丝网层，所述铜箔层、铜丝网层及合金层依次叠加，相邻两层之间贴合在一起。

在一实施例中，上述的阳极还包括：铜箔网层，所述铜箔网层及合金层依次叠加，相互之间贴合在一起。

在一实施例中，上述的外壳的两端开口，当将所述湿电池浸于电解液中时，所述电解液通过所述开口进入所述内腔中。

在一实施例中，上述的外壳还包括：两个密封盖，将电解液注入所述内腔后，通过所述密封盖密封所述开口。

在一实施例中，上述的外壳为封闭结构，在所述外壳上分别设置有进液口及出液口，通过所述进液口及出液口，调节进入所述内腔的电解液的容量。

在一实施例中，当所述阳极与隔膜之间、和阴极与隔膜之间均间隔一段距离时，所述阳极与隔膜之间的距离小于所述阳极与隔膜之间的距离。

在一实施例中，上述的阴极的材料为锌。

本发明实施例的有益效果在于，结构简单，用材普通，节能环保，使用寿命长，释放能量大。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A为根据本发明实施例的湿电池的结构示意图；

图1B为根据本发明实施例的湿电池沿剖线A-A’的剖面图(一)；

图1C为根据本发明实施例的湿电池的俯视图；

图2为根据本发明实施例的湿电池沿剖线A-A’的剖面图(二)；

图3为根据本发明另一实施例的湿电池的结构示意图；

图4为根据本发明另一实施例的湿电池的俯视图；

图5A为根据本发明实施例的阳极1的结构示意图；

图5B为根据本发明另一实施例的阳极1的结构示意图；

图6为根据本发明实施例的阴极2的结构示意图；；

图7A为根据本发明另一实施例的湿电池的结构示意图；

图7B为根据本发明另一实施例的湿电池的俯视图；

图7C根据本发明另一实施例的湿电池的俯视图；

图8为根据本发明实施例的湿电池的电池性能测试曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种可充电的湿电池。以下结合附图对本发明进行详细说明。

如图1A及图1B所示，本发明实施例的湿电池主要包括：外壳3及电池元件，其中，该电池元件包括：阳极1、阴极2及隔膜5。

上述的电池元件中，其阳极1、隔膜5、阴极2依次叠加，封装于该外壳3中，并且，该隔膜5与阳极1相贴合，隔膜5与阴极2之间间隔一段距离(如图1B所示)；或者，该隔膜5与阴极2相贴合，阳极1与隔膜5之间间隔一段距离；或者，阳极1、隔膜5、阴极2之间均间隔一段距离；间隔的距离形成了该湿电池的内腔，该内腔用以注入电解液。

并且，在本发明实施例中，上述的阳极1包含一合金层11，该合金层11的材料包括：纳米二氧化锰。采用纳米二氧化锰的优势在于，能够使湿电池工作平稳，防止电流、电压出现波动，以免阳极材料出现极化，而且还可减少正离子在电池中移动的阻力。

在实际应用中，上述的阴极2可用金属锌制成。适合做水电池的阴极材料，国内外均采用金属镁及镁合金，这是因为镁元素在地球上较为丰富。而且镁元素的外层电子结构为3S²。在酸，碱，水等介质中极易失去两个电子，而显示活泼的化学性质，其标准电极电势较高，可达到-2.3V以上。但用镁做阴极也存在一些缺点：

1.镁在水电池中，随着放电电流的增大和放电时间的延长，它的溶解速率也会增加，降低电池的使用寿命；

2.镁在放电过程中，还有一个副作用，就是在两电极之间会堆积成Mg(OH)₂的污泥，阻碍两电极之间的电离子的交换。因此，水电池的寿命也就终结。虽然可以采取一些补救措施，但成效有限，而且成本增加，制作难度也加大。

基于上述原因，在本发明实施例中，是采用锌作为阴极材料。虽然用锌做阴极，其输出电压只有1V左右，而且锌也会有副反应发生，但只要采取一些简易措施，即可减轻或避免出现Zn(OH)₂。如此，不但可以使水电池的寿命得以延长，更能为使水电池可反复充电提供有利条件。

具体地，在本发明实施例中，是在锌金属中掺入1％～2％的氧化锌粉末，提高电极的导电性，并使电极的电流密度分布均匀。

并且，在已成型的电极表面涂上有机硅微乳液，从而降低有害的Zn(OH)₂的形成。

在实际应用中，湿电池在工作时，其阳极材料几乎不消耗，只有阴极在缓慢消耗，适时更换阴极，电池又完好如初。所以湿电池的寿命是很长的。

在本发明实施例中，上述的阳极1用纳米MnO₂作为主材料，占阳极总重量的80％～85％，再加入8％的5千目以上导电性优良的碳粉，用小量耐水胶将上述材料调成浆状涂覆到铜箔上形成阳极。

本发明实施例的湿电池中的反应式可表示为：

负极：

正极：

总的反应式：

隔膜5——是一层微孔尼龙层纺布，置于阴极2和阳极1之间。它的作用是阻挡电子在水中流向阳极1，而对带正电荷的质子，则无阻挡走向阴极2。同时也起到减小电池内阻的作用。

在一实施例中，上述的隔膜5是离子导电隔离膜(对电子是绝缘的，对正离子是导通的)。该隔膜5与阴极2相对较远，与阳极1相对较近，并在外壳3上，对应于隔膜5与阴极2的间隔位置的下方开设一第一孔31，用以排除阴极2反应产生的杂质。隔膜5与阳极2相对靠近些，并在外壳的下方开一第二孔32，该第二孔32要大于该第一孔31，以利盐水进出，如图2所示。

应用本发明实施例的水电池，充电时间短，每次只需几分钟即可完成一次充电即可完成。然后又能继续放电。如此，即可实现本发明实施例的可充电的湿电池的反复使用，方便快捷。

具体实施时，上述的电解液可以是纯净水、矿泉水、汽水，甚至阿姆尼亚(尿液)水、苹果汁、西红柿汁、啤酒等液体，都可用以发电。在一较佳实施例中，该电解液最好是海水或含6％～6.3％的盐水、阿姆尼亚液。

需要说明的是，上述实施例中所描述的阳极1、阴极2及隔膜5的材料均为举例说明，而并非用以限制本发明，在实际应用中，可根据实际需要和条件用相应的材料进行替换，本发明并不以此为限。

并且，图1A所示出的湿电池中仅包含一组电池元件，但在实际应用中，可根据对电池电量和电池体积的需求，在该湿电池中设置两组或更多组电池元件，将多组电池元件串联或并联提供电力，本发明并不以此为限。

本发明实施例的湿电池的优点主要在于：结构简单，用材普通，节能环保，使用寿命长，释放能量大，可见，其优点远多于干电池。

作为湿电池最头痛的是漏电问题，如单节电池的电压为1.1V～1.4V。三个串联使用，电压就很难上升到3.3V～4.2V。因此，在一实施例中，对本发明实施例的湿电池中的电极(阴极、阳极)极片的背后及四个周边都涂上耐盐水的绝缘漆6，如图3所示。

并且，在电池外壳的电极引出设有防漏电的沟槽7，这个沟槽7的宽度是参照国际公认的电池组外包装的绝缘性公式来设计的，其沟槽7宽度约≥2毫米。如图4及图7C所示。式中，R是电阻/Ω，l是沟槽7长度/cm；a是沟槽7的横截面积/cm²；ρ是电池工作时的电解电阻率/Ω·cm。

如图5A所示，本发明实施例的阳极1的主体为矩形，主要包括：铜箔层13、铜丝网层12及合金层11，其中，铜箔层13、铜丝网层12及合金层11依次叠加，相邻两层之间贴合在一起。在该铜箔层13上突出的触点用以作接线之用。且上述的阳极1的形状仅为举例说明，可根据实际需要将阳极1的形状进行调整，本发明并不以此为限。

在另一实施例中，如图5B所示，该阳极1可主要由铜箔网层12a及合金层11a组成，其中，铜箔网层12a及合金层11a依次叠加，相互之间贴合在一起。在该铜箔网层12a上突出的触点用以作接线之用。

如图6所示，本发明实施例的阴极2的形状与阳极1相对应，同样地，阴极2的形状仅为举例说明，可根据实际需要将阴极2的形状进行调整，本发明并不以此为限。

在一实施例中，如图1C所示，上述的外壳3两端具有开口4，当将湿电池浸于电解液中时，电解液可通过开口4进入内腔中，浸润电池元件，从而促使电池元件发电。

并且，进一步地，还可对应该外壳3设置两个可开合的密封盖，将电解液注入湿电池的内腔后，通过该密封盖密封外壳3的开口。

在另一实施例中，如图7A及图7B所示，上述的外壳3可为中空的密封结构，中空部分用以放置上述的阳极1、隔膜5及阴极2，并形成内腔，并且，在该外壳3上还分别设置有进液口31及出液口32，通过进液口31及出液口32，可调控进入到内腔的电解液的容量，采用这种方式，可随时将阴极2材料在发电过程中被融化的部分通过流出出液口32的电解液带出内腔，两极之间不易被阻塞。因此对输出的电流、电压比较平稳。

如图8所示，是对本发明实施例的湿电池进行测试的结果，从测试结果可以看出，单个电池的开路电压在1.5V～1.4V左右，电流的大小取决于极片面积的大小。电池的容量取决于极片的重量。激活时间约1秒，工作环境温度从-30℃～60℃。目前单个湿电池的总容量经实地测试为6000毫安/小时以上，内阻小于50毫欧姆。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。