CN101222068A - 具充放电功能的碳锌电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具充放电功能的碳锌电池，其是以含锌导体制成的壳体做为第一电极，并于壳体内设置一棒状的第二电极，并于壳体内填充一电能反应剂，使该碳锌电池的第一电极与第二电极得以进行电能反应。其中，所述电能反应剂至少包含有供锂离子结合的成份；第二电极包覆有至少一层隔离膜，用以在当电能放电时供该锂离子穿过而吸藏在第二电极中；当电能充电时，供锂离子穿过而与电能反应剂反应还原。

Description

具充放电功能的碳锌电池
技术领域
本发明涉及一种具充放电功能的碳锌电池，尤指一种在电能反应剂中添加含有供锂离子结合的成份，其第二电极包覆有至少一层隔离膜，用以在电能放电或充电时，供锂离子穿过而吸藏在第二电极上或与电能反应剂反应还原，使该碳锌电池具有充、放电功能的电池。
背景技术
碳锌电池是目前最为普及而且最为廉价的电池，其大量充斥在坊间的各式卖场中，并且广为消费者所青睐，因此，全世界每年所消耗的碳锌电池的数量是最为可观的。
请参看图4所示，该常见的碳锌电池由锌制成的壳体100、电能反应剂130、碳棒组成的第二电极120构成。所述由锌制成的壳体100做为第一电极101，第二电极120是以二氧化锰与淀粉及电解质混合的混合剂作为正极的作用物质，电能反应剂130是以氯化铵或氯化锌等盐类水溶液作为电解液。当电池放电反应时，锌放出电子变成锌离子，二氧化锰获得电子变成三氧化二锰而产生电流。其反应为：2MnO2(s)+2NH4+(aq)+Zn(s)→Mn2O3(s)+H2O(l)+Zn2+(aq)。
此外，若将六颗上述电池串联，再以扁状的壳体包覆，便是一般市售的所谓扁状9伏特干电池，其正负极位于电池顶端并用压扣式端点与负载电性连接。
但是，上述常见的碳锌电池的电能反应剂无法结合锂离子，倘若将其强制充电，其电能反应剂并无法反应还原，因而容易导致爆炸的情事发生，因此，其仅是具有放电的功能而已；再加上每年全世界所消耗的碳锌电池数量非常可观的故，因此，造成为数可观的废弃电池，严重地污染我们所处的环境；另一方面，由于上述常见的碳锌电池不具充电功能，无法重复充电再使用，因而造成资源的大量浪费。
发明内容
鉴于上述常见的碳锌电池不具充电功能，因而严重地污染环境以及造成资源浪费的弊端，本发明的目的是提供一种具有充放电功能，可重复充电再使用，因而得以大幅减少废弃碳锌电池产生，以降低资源浪费，并可将电池对于环境的污染程度予以大幅降低的具有充放电功能的碳锌电池。
为实现上述目的，本发明采用以下设计方案：一种具充放电功能的碳锌电池，它包括有：
一壳体，该壳体由含锌成份的导体制成，用以做为第一电极；
至少一含碳或锡材料的棒状第二电极，其设置在壳体内；
一电能反应剂，填充在壳体内，使该碳锌电池的第一电极与第二电极得以进行电能反应；
其中，所述电能反应剂至少包含有供锂离子结合的成份，所述第二电极包覆有至少一层隔离膜，用以在当电能放电时，供锂离子穿过而吸藏在第二电极中，当电能充电时，该隔离膜供锂离子穿过而与电能反应剂反应还原。
附图说明
图1为本发明基本构造部分剖视结构示意图；
图2为本发明基本构造剖视结构示意图；
图3为本发明隔离膜的放大示意图；
图4为常见的碳锌电池部分剖视结构示意图。
具体实施方式
请参看图1～图3所示，本发明公开的碳锌电池具有充、放电功能，可重复充、放电，以减少废弃电池的产生，并可节省资源成本的支出，它包括：
一壳体10，其由含锌成份的导体制成，用以做为第一电极11；
一设置在该壳体10内的第二电极20；
一电能反应剂30，填充在壳体10内，使该碳锌电池的第一电极11与第二电极20得以进行电能反应。
其中，电能反应剂30至少包含有供锂离子结合的成份，第二电极20包覆有至少一层隔离膜40，用以在当电能放电时供锂离子穿过而吸藏在第二电极20上，当电能充电时，供锂离子穿过而与电能反应剂30反应还原。
请参看图1、图2所示，本发明电能反应剂30的主要作用是：使第一电极11与第二电极20进行电能反应，该电能反应剂30必须包含得以结合锂离子的电解质成份，而且该电能反应剂30于连接负载时，可以释放电能，于连接充电电路时，该电能反应剂30可以反应还原。
上述具体实施例中的第一种可行实施例，该电能反应剂30包含有极少量的水份、糊精、乙二醇以及溴化锂，其中，该电能反应剂30中的溴化锂占40至80重量份。
上述具体实施例中的第二种可行实施例，该电能反应剂30包含有极少量的水份、糊精、乙二醇、砒碇以及氯化锂，其中，该电能反应剂30的中的氯化锂占40至80重量份。
请参看图1、图2所示，本发明第一电极11为以含锌成份的导体制成的壳体10，该壳体10呈管体状，且一端面为封闭面12。
上述具体实施例中的可行实施例，为使本发明电性连接负载电路或充电电路，而具充放电功能，因此，将壳体10包覆有一层由金属制成的外壳体50，该外壳体50与壳体10连接形成导通，外壳体50相对封闭面12处设有一突柱，并以该突柱做为第一电极接点14，可做为正极接点。
此外，于壳体10另一端面罩设有一金属制成的盖体13，该盖体13可供第二电极20一端设置，并以盖体13做为第二电极接点21，作为负极接点，并于该壳体10与盖体13之间介置一由绝缘材料制成的环片60，用以隔离第一电极11与第二电极20，然而，该盖体13以及环片60的结合固定方式，是以滚边加压的方式为之。
再者，本发明具体实施时，可于第一电极11与第二电极20之间介置一档片70，以方便封装制造作业上的进行。
请参看图1～图3所示，本发明的第二电极20设置在壳体10内，而且延伸具有第一端与第二端。
上述具体实施例中的第一种可行实施例，其第二电极20是由石墨层间材料制成的棒体，并以石墨作为第二电极20的作用物质；再者，为组绝隔离锂离子以外的离子或其他杂质的成份进入第二电极20，在第二电极20外包覆有一隔离膜40，该隔离膜40密布有仅供锂离子通过的微孔41，该隔离膜40是由高分子材料如PP、或PE制成的多微孔41薄膜。
上述具体实施例中的第二种可行实施例，第二电极20是由含锡金属材料制成，并以该锡作为第二电极20的作用物质，再者，为组绝隔离锂离子以外的离子或其他杂质的成份进入第二电极20，在第二电极20外包覆有一隔离膜40，该隔离膜40密布有仅供锂离子通过的微孔41，该隔离膜40为由高分子材料如PP、或PE制成的多微孔41薄膜。
请参看图1～图3所示，本发明在实施放电时，首先将第一电极接点14及第二电极接点21与负载电路如灯炮、电器用品的电池盒电性连接，此时，碳锌电池的电能反应剂30溴化锂的(Br-+Li+)的溴离子(2Br-)与第一电极10(Zn)结合成(Zn+Br2)，同时该第一电极11(Zn)释放出两个电子至第二电极20，而电能反应剂30的溴化锂(Br-Li+)中的锂离子Li+因解离作用下，经隔离膜40的微孔41而吸藏在第二电极20的石墨或锡的层间当中，因此，锂离子(Li+)与第二电极20(C)结合成(Li+C)，如此，通过溴离子与该锌金属结合而产生化学放电反应，即可使碳锌电池达到放电的效果。
本发明于实施充电时，首先将第一电极接点14及第二电极接点21与充电电路如充电器的电池盒内放置该碳锌电池电性连接，此时，因充电作用，使位于第一电极11上的溴离子(Br-)开始与第一电极11分离，同时锂离子(Li+)经隔离膜40的微孔41移至该电能反应剂30中与溴离子(Br-)再度结合反应还原成溴化锂(BrLi)，当溴离子(Br-)完全脱离第一电极11(Zn)，以及锂离子(Li+)脱离第二电极20(C)时，则代表该碳锌电池已充满电能，如此，通过外加电能的输入使该溴离子与锂离子再度结合反应还原，即可使碳锌电池具有充电的功能。
本发明于具体应用实施时，可将六颗上述的碳锌电池串联，再以扁状的壳体包覆，如此即是一般市售的所谓扁状9伏特的干电池。
纵上所述，本发明确实具有充电功能，并可重复充电再使用，因而得以大幅减少废弃碳锌电池的产生，降低资源浪费，并可将电池对于环境的污染程度予以大幅降低，此外，还可大幅提升碳锌电池的供电效能及使用寿命，因而本发明确实兼具实用以及市场价值。
以上所述，仅为本发明的可行实施例，并非用以限定本发明的专利范围，凡依据本申请专利范围所述的内容、特征以及其精神而为的其他变化的等效实施，皆应包含于本申请的专利范围内。

Claims (11)

1.一种具充放电功能的碳锌电池，其特征在于：它包括有：
一壳体，该壳体由含锌成份的导体制成，用以做为第一电极；
至少一棒状的第二电极，其设置在壳体内；
一电能反应剂，填充在壳体内，使该碳锌电池的第一电极与第二电极得以进行电能反应；
其中，所述电能反应剂至少包含有供锂离子结合的成份，所述第二电极包覆有至少一层隔离膜，用以在当电能放电时，供锂离子穿过而吸藏在第二电极中，当电能充电时，该隔离膜供锂离子穿过而与电能反应剂反应还原。
2.根据权利要求1所述的具充放电功能的碳锌电池，其特征在于：所述电能反应剂包含有水份、糊精、乙二醇以及溴化锂。
3.根据权利要求2所述的具充放电功能的碳锌电池，其特征在于：所述电能反应剂中的溴化锂占40至80重量份。
4.根据权利要求1所述的具充放电功能的碳锌电池，其特征在于：所述电能反应剂包含有水份、糊精、乙二醇、砒碇以及氯化锂。
5.根据权利要求4所述的具充放电功能的碳锌电池，其特征在于：所述电能反应剂中的氯化锂占40至80重量份。
6.根据权利要求1所述的具充放电功能的碳锌电池，其特征在于：所述第二电极为由石墨层间材料制成的棒体，并以该石墨作为第二电极的作用物质。
7.根据权利要求1所述的具充放电功能的碳锌电池，其特征在于：所述第二电极由锡金属材料制成，并以该锡作为第二电极的作用物质。
8.根据权利要求1所述的具充放电功能的碳锌电池，其特征在于：所述隔离膜密布有仅供锂离子通过的微孔，该隔离膜为由PP或PE制成的多微孔薄膜。
9.根据权利要求1所述的具充放电功能的碳锌电池，其特征在于：所述壳体呈管体状，其一端面罩设有一金属制成的盖体，该盖体可供第二电极的一端设置，并以该盖体做为第二电极接点。
10.根据权利要求9所述的具充放电功能的碳锌电池，其特征在于：所述壳体与盖体之间介置一由绝缘材料制成的环片，用以隔离所述第一电极与第二电极。
11.根据权利要求1所述的具充放电功能的碳锌电池，其特征在于：所述壳体呈管体状，其另一端面为封闭面；并于壳体外包覆有一层由金属制成的外壳体，该外壳体与壳体连接导通，该外壳体相对所述封闭面处设有一突柱，并以该突柱做为第一电极接点。
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