料的性能可以根据特定应用而调整。这些复合材料已被证实与未填充的聚合物相比时具有改进的气体分离的选择性。Mauritz等人还证明了制造具有T12、二氧化钛硅酸盐和氧化铝硅酸盐无机相的纳米相复合材料的能力。
[0039]因此，需要表现出高的水、电子和质子传导性同时对金属离子不传导的隔膜材料。
【发明内容】
[0040]因此本发明的目的是提供一种循环寿命长的可再充电的铜-锌双极电池。
[0041]本发明的目的还提供了一种可再充电的铜-锌双极电池，其包括可用作电子和质子传导膜的电化学聚合物隔膜。所述电化学聚合物隔膜不传导金属离子。
[0042]这些目的通过双极型电极、锌电解质、铜电解质和不可渗透金属离子的聚合物电化学隔膜的组合来实现。锌电解质和铜电解质通过在一侧的所述双极电极和在另一侧的隔膜彼此隔开。放电涉及由铜电解质在双极电极的负电极侧上电沉积铜同时从双极电极的正极侧上侵蚀锌到锌电解质中。该系统的充电涉及此过程的逆过程，由锌电解质在双极电极的正极侧上电沉积锌同时从双极电极的负电极侧上侵蚀铜到铜电解质中。
[0043]不可渗透金属离子的聚合物电化学隔膜的主要功能是将铜半电池与锌半电池隔开使得铜离子和锌离子保留在其各自的半电池中，但仍允许质子和电子穿过。
[0044]双极电极可以由单一导电材料，或由多于一种的导电材料的组合，或由(多)层的材料制成，以提供合适的导电性、耐腐蚀性、机械强度和电镀材料粘附力。
[0045]根据本发明的第一方面，提供了一种不可渗透金属离子的聚合物电化学隔膜，其包括第一聚合物、第二聚合物和官能化原子团(funct1nalizing group)。
[0046]优选地，不可渗透金属离子的聚合物电化学隔膜包括:聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和官能化原子团。该隔膜将铜和锌分隔在隔膜的两侧，所述隔膜具有小于I ymoi/天的渗透速率。官能化原子团化学键合至聚苯乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯并且含有可以包括MePOjP EtCO (OH)的化合物的混合物。
[0047]根据本发明的另一方面，可再充电铜-锌双极电池被组合在电池组中，电解提取系统具有与HVDC电网对应的1000V、320KV、500KV、800KV的电压。1000V的电压可以使得能量存储器能够连接至电力网络的低压部分。电池组包括至少一个电池。
[0048]本文中所描述的实施方案可以具有省略了 AC/DC和变压器的转换的优点。
[0049]本文中所描述实施方案可以具有另一优点，即在与封闭的电池电解槽构造相比时，电池的维护由于“槽”的构造而相对容易。
[0050]本文所描述的实施方案可以具有另一优点:电池构造省略了栗送并且因此消除了寄生栗损耗。
[0051]本文所描述的实施方案可具有另一优点，消除了旁路电流和歧路。
[0052]本文所描述的实施方案可具有另一优点，即所述电池是长寿命电池。
[0053]本文所描述的实施方案可具另一优点，根据需要则可移除、保持或取代各个电池，而不影响整体电池组运行。于是电池组的寿命在20年至30年的范围内。
[0054]本文所描述的实施方案可具有另一优点，隔膜具有选择渗透性(其不可渗透金属离子)并且是高度传导的。
[0055]其他方面如本文中的权利要求所陈述。
【附图说明】
[0056]为了更好地理解本发明并且示出本发明如何付诸实施，现在将仅通过举例的方式参照附图描述根据本发明的具体实施方案、方法和工艺，在附图中:
[0057]图1示出了可再充电铜-锌电池的截面图。
[0058]图2示出了可再充电铜-锌电池的剖面图。
[0059]图3示出了具有不可渗透金属离子的聚合物电化学隔膜的可再充电铜-锌电池的细节图。
[0060]图4示出了用于可再充电铜-锌电池的移除装置。
【具体实施方式】
[0061]现在将通过例举由发明人设想的【具体实施方式】来进行说明。在以下描述中，陈述了大量具体细节以便提供透彻的理解。然而，对本领域技术人员明显的是，本发明可以在不限于这些具体细节的情况下实施。在其他情况中，众所周知的方法和结构并未予以详细描述以免不必要地使描述不清楚。
[0062]现在将描述几个不同的可再充电的铜-锌电池的实施方案和变化方案。
[0063]图1是根据本发明的一个具体实施方案的可再充电铜-锌电池的示意性横截面图。该电池包括:具有密封表面⑵和槽底(Ia)的槽⑴；盒(3);不可渗透金属离子的聚合物电化学隔膜⑷；以及盒⑶的聚合物框(5)。
[0064]图2是根据本发明的一个具体实施方案的可再充电铜-锌电池的示意性截面图。该电池包括槽底(Ia)、盒(3)的聚合物框(5)、不可渗透金属离子的聚合物电化学隔膜(4)、双极电极(6)、锌电解质空间(7)和铜电解质空间(S)。
[0065]图3是根据本发明的一个具体实施方案的可再充电铜-锌电池的细节图。该电池包括双极电极(6)、不可渗透金属离子的聚合物电化学隔膜(4)、槽底(Ia)、双极电极(6)的聚合物熔接或其他紧固件(9)、不可渗透金属离子的聚合物电化学隔膜(4)的紧固件(10)、和锌电解质空间(7)。
[0066]图4是用于向槽⑴中插入以及从槽⑴中取出一个或更多个盒(3)的移除装置的一个具体实施方案的图示。电池组包括安装在槽(I)中的一个或更多个盒(3)。每个盒
(3)包括双极电极(6)、锌电解质空间(7)、不可渗透金属离子的聚合物电化学隔膜⑷和聚合物框(5)。可再充电电池包括组合的双极电极￠)、锌电解质、铜电解质和不可渗透金属离子的聚合物电化学隔膜(4)。电池组包括至少一个可再充电电池。移除装置包括在从顶部插入槽⑴中并且然后夹紧在盒⑶的两侧上的机械支承结构(11a)、(11b)。机械支承结构(11a)、(Ilb)保持住盒(3)，并且在将盒(3)插入槽⑴中和将盒(3)从槽⑴中移除期间防止双极电极(6)和不可渗透金属离子的聚合物电化学隔膜(4)变形。
【主权项】
1.一种可再充电电池，包括相组合的: 双极电极； 锌电解质； 铜电解质和不可渗透金属离子的聚合物电化学隔膜， 其中，所述锌电解质和所述铜电解质通过在一侧上的所述双极电极和在另一侧上的所述隔膜彼此隔开。2.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述双极电极由导电材料制成。3.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述双极电极由多种导电材料制成。4.根据权利要求2至3所述的可再充电电池，其中所述导电材料或所述多种导电材料是层状的。5.根据权利要求1至4所述的可再充电电池，其中所述隔膜包括第一聚合物、第二聚合物和官能化原子团。6.根据权利要求5所述的可再充电电池，其中所述第一聚合物为聚苯乙烯，所述第二聚合物为聚对苯二甲酸乙二醇酯。7.根据权利要求5至6所述的可再充电电池，其中所述官能化原子团包括包含MePO3和EtCo (OH)的化合物的混合物。8.一种包括至少一个权利要求1至7中的可再充电电池的电池组。
【专利摘要】一种可再充电电池，包括相组合的双极电极、锌电解质、铜电解质以及不可渗透金属离子的聚合物电化学隔膜，其中所述锌电解质和所述铜电解质通过在一侧上的双极电极和在另一侧上的隔膜彼此隔开。一种包括至少一个所述可再充电电池的电池组。
【IPC分类】H01M8/18
【公开号】CN105122527
【申请号】CN201480011996
【发明人】迈克尔·大卫·赫维茨, 达龙·罗尔夫·布拉肯伯里
【申请人】云储能有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2014年2月17日
【公告号】CA2903257A1, WO2014135828A1