铅酸电容电池以及制备铅酸电容电池的方法
技术领域
本发明涉及一种铅酸电容电池,特别是涉及一种包含连续碳纤维织布单元的铅酸电容电池。
背景技术
参阅图1,现有的铅酸电容电池1包括多个正极11、多个负极12、多个隔离膜13、多个接着剂14以及多个包含碳纤维粉末的涂膜15;每一正极11以及每一负极12皆有通过接着剂14黏贴在其上的涂膜15。所述正极11以及所述负极12分别为一包括格子状集电极以及充填至该集电极格子内的铅膏的格子体;所述正极11中的铅膏包括二氧化铅,且所述负极12中的铅膏包括金属铅。
现有铅酸电容电池的制备过程复杂,且该涂膜的形成需进行固化处理步骤,以及,接着剂的存在会影响铅酸电容电池的充电以及放电特性,导致在接着剂的选择上易受限。该涂膜中的碳纤维粉末需具有较佳的分散性,以避免涂膜的表面不平坦或导电性不均的问题产生。再者,该涂膜中的碳纤维粉末彼此间的间距过大,易导致形成导电不连续的涂膜,使得充电以及放电效率不佳。
有鉴于此,开发一不需考虑碳纤维粉末的分散性,且具有较佳连续性导电的特性,以及不使用接着剂的铅酸电容电池,以提升铅酸电容电池的充电以及放电效率,是此技术领域相关技术人员可再突破的课题。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种铅酸电容电池。该铅酸电容电池未使用碳纤维粉末,且具有较佳连续性导电的特性,以及在该电极组与该连续碳纤维织布单元间不需使用接着剂。
本发明铅酸电容电池,包含:
一电极组,包括一正极单元以及一负极单元;
一隔离膜单元,设置在该正极单元以及该负极单元间;
一连续碳纤维织布单元,设置在该电极组上;以及,
一电解液,与该电极组、该连续碳纤维织布单元以及该隔离膜单元接触;在该电极组与该连续碳纤维织布单元间不具有接着剂。
该正极单元中的正极例如但不限于二氧化铅电极,或,一包括格子状集电极以及充填至该集电极格子内的铅膏的格子体(plate grids)等。该格子状集电极的材质例如但不限于铅钙合金或铅锑合金等。该铅膏例如但不限于二氧化铅等。
该负极单元中的负极例如但不限于金属铅电极,或,包括格子状集电极以及充填至该集电极格子内的铅膏的格子体(plategrids)等。该格子状集电极的材质例如但不限于铅钙合金或铅锑合金等。该铅膏例如但不限于金属铅等。
该隔离膜单元用来隔离该正极单元以及该负极单元,避免该正极单元与该负极单元接触,导致短路。该隔离膜单元中的隔离膜例如但不限于棉纤维膜或玻璃纤维膜等。
较佳地,该连续碳纤维织布单元设置在该正极单元与该负极单元中其中一者上。更佳地,该连续碳纤维织布单元包括多个连续碳纤维织布,且分别设置该正极单元与该负极单元中其中一者的两相反侧上。
较佳地,该连续碳纤维织布单元的断面呈U型并界定出一容置空间,且每一容置空间供该正极单元与该负极单元中其中一者设置。
较佳地,该连续碳纤维织布单元包括多个连续碳纤维织布,且分别设置在该正极单元以及该负极单元上。更佳地,所述连续碳纤维织布分别设置在该正极单元的两相反侧上以及该负极单元的两相反侧上。
较佳地,该正极单元包括多个正极,该负极单元包括多个负极,以及该隔离膜单元包括多个隔离膜;所述隔离膜用来将每一正极与每一负极隔开。更佳地,在所述负极上且朝向正极的连续碳纤维织布相连接并界定出一第一容置空间,且该第一容置空间供所述隔离膜中其中一者设置;所述隔离膜的断面分别呈U型并界定出一第二容置空间,且每一第二容置空间供该正极上的连续碳纤维织布设置;在该正极上的连续碳纤维织布的断面呈U型并界定出一第三容置空间,且该第三容置空间供该正极设置。
更佳地,在所述正极上且朝向负极的连续碳纤维织布相连接并界定出一容置空间,且该容置空间供所述隔离膜中其中一者设置;所述隔离膜的断面皆呈U型并界定出一容置空间,且每一容置空间供在该负极上的连续碳纤维织布设置;在该负极上的连续碳纤维织布的断面呈U型并界定出一容置空间,且该容置空间供在该负极设置。
本发明使用的所述连续碳纤维织布分别具有多孔性,应用在铅酸电池,特别是阀节式铅酸电池(Valve Regulated Lead Acid Battery,简称VRLA),可使该正极单元产生的氧气穿透,并在该负极单元还原成水,可避免电解液中的水丧失。
所述连续碳纤维织布为相同或不同,且所述连续碳纤维织布分别为未改质型连续碳纤维织布或改质型连续碳纤维织布。
该未改质型连续碳纤维织布指的是由一高分子纤维织布经碳化处理所形成,或,碳纤维经纺织处理所形成,或,高分子纤维经碳化处理以及纺织处理所形成。该高分子纤维织布例如但不限于聚丙烯腈系纤维织布、沥青系纤维织布、纤维素纤维织布,或酚醛树脂纤维织布等。该高分子纤维例如但不限于聚丙烯腈系纤维、沥青系纤维、纤维素纤维,或酚醛树脂纤维等。
该改质型连续碳纤维织布例如但不限于将未改质型连续碳纤维织布经由表面官能化处理的改质型连续碳纤维织布。较佳地,该表面官能化处理是择自于300℃至500℃的高温处理、电浆处理,或使用含金属元素不含硫元素的表面改质剂进行。较佳地,所述连续碳纤维织布为改质型连续碳纤维织布。
所述连续碳纤维织布的尺寸大小可依据正极单元或负极单元的尺寸大小进行调整,也可依据铅酸电容电池所需的特性进行调整。所述连续碳纤维织布中的碳纤维的比表面积(specific surface area)为相同或不同,且所述连续碳纤维织布中的碳纤维的平均比表面积范围分别为800平方米/克以上。所述连续碳纤维织布的面积为相同或不同,且所述连续碳纤维织布的面积分别为正极单元或负极单元面积的0.1至1倍。所述连续碳纤维织布的平均厚度为相同或不同,且所述连续碳纤维织布的平均厚度范围分别为0.1mm至2.0mm。
该电解液例如但不限于硫酸(H2SO4)等。
本发明铅酸电容电池可与现有的铅酸电池或铅酸电容电池连结使用。该现有的铅酸电容电池例如但不限于背景技术段落所述的铅酸电容电池。
本发明的第二目的,即在提供一种制备铅酸电容电池的方法。
于是本发明制备铅酸电容电池的方法,包含以下步骤:
提供一电极组,包括一正极单元以及一负极单元;
提供一隔离膜单元;提供一连续碳纤维织布单元,并使其黏贴在该隔离膜单元上,形成一第一元件;
将该第一元件设置于该正极单元以及负极单元间,形成第二元件,以及,
提供一电解液,与该第二元件接触。
该电极组、隔离膜单元、连续碳纤维织布单元以及电解液分别如上所述,所以不再赘述。该连续碳纤维织布单元与该隔离膜单元黏贴的方式例如但不限于机械压合或使用接着剂将该连续碳纤维织布单元黏贴至该隔离膜单元上。该接着剂只要不会与电解液反应的皆可,例如但不限于含氟聚合物系接着剂、丙烯酸酯系接着剂、苯乙烯系接着剂、苯酚系接着剂,或二氧化硅系接着剂等。该含氟聚合物系接着剂例如但不限于聚四氟乙烯系接着剂。
较佳地,该连续碳纤维织布单元黏贴在该隔离膜单元的两相反侧。
本发明的有益效果在于:本发明铅酸电容电池未使用碳纤维粉末,且通过使用连续碳纤维织布,使该铅酸电容电池具有连续性导电的特性,以及,在该电极组与该连续碳纤维织布单元间不使用接着剂。本发明铅酸电容电池除具有氧化还原反应外,还具有电容效应,且具备耐过充电的特性。
附图说明
图1是一立体示意图,说明现有铅酸电容电池的构造;
图2是一剖面示意图,说明本发明铅酸电容电池第一较佳实施例;
图3是一剖面示意图,说明本发明铅酸电容电池第二较佳实施例;
图4是一剖面示意图,说明本发明铅酸电容电池第三较佳实施例;
图5是一剖面示意图,说明本发明铅酸电容电池第四较佳实施例;
图6是一剖面示意图,说明本发明铅酸电容电池第五较佳实施例;以及,
图7是一剖面示意图,说明本发明铅酸电容电池第六较佳实施例。
具体实施方式
在本发明被详细描述前,应当注意在以下的说明内容中,类似的元件是以相同的编号来表示。
参阅图2,本发明铅酸电容电池的第一较佳实施例包含一电极组2、一隔离膜单元3、一连续碳纤维织布单元4,以及一与该电极组2、该隔离膜单元3以及该连续碳纤维织布单元4接触的电解液5。在该电极组2与该连续碳纤维织布单元4间不具有接着剂。该电解液5为硫酸。
该电极组2包括一正极单元21以及一与正极单元21间隔设置的负极单元22。该正极单元21包括两个正极211,且该负极单元22包括三个负极221。该隔离膜单元3包括四个隔离膜31,且分别设置在每一正极211与每一负极221间,以将每一正极211与每一负极221隔离。该连续碳纤维织布单元4包括三个连续碳纤维织布41,且分别设置在每一负极221上。所述连续碳纤维织布41的面积可为负极221面积的0.1至1倍。所述连续碳纤维织布41分别是使用聚丙烯腈系纤维经碳化处理以及纺织处理所形成。所述连续碳纤维织布41的厚度分别为0.4mm。所述连续碳纤维织布41的面积分别为负极面积的0.9倍。当然,本实例的连续碳纤维织布41亦可设置于正极211而数量可对应调整为两个。
参阅图3,本发明铅酸电容电池的第二较佳实施例与第一较佳实施例不同在于:该连续碳纤维织布单元4包括六个连续碳纤维织布41,且该负极单元22的每一负极221的两相反侧上设置有连续碳纤维织布41。当然,本实例的连续碳纤维织布41亦可设置于正极211而数量可对应调整为四个。
参阅图4,本发明铅酸电容电池的第三较佳实施例与第一较佳实施例不同在于:该连续碳纤维织布单元4包括十个连续碳纤维织布41,且该正极单元21的每一正极211的两相反侧上设置有连续碳纤维织布41,以及该负极单元22的每一负极221的两相反侧上设置有连续碳纤维织布41。
参阅图5,本发明铅酸电容电池的第四较佳实施例与第一较佳实施例不同在于:所述连续碳纤维织布41的断面皆呈U型,且每一个连续碳纤维织布41界定出一容置空间,且每一容置空间供所述负极221中其中一者设置。当然,本实例中U型的连续碳纤维织布41的容置空间亦可供正极211设置而数量可对应调整为两个。
参阅图6,本发明铅酸电容电池的第五较佳实施例与第一较佳实施例不同在于:所述连续碳纤维织布41的数目与所述正极211、所述负极221的总和相同,且其断面皆呈U型,且,每一个连续碳纤维织布41界定出一容置空间,且每一容置空间供所述正极211与所述负极221中其中一者设置。
参阅图7,本发明铅酸电容电池的第六较佳实施例包含一电极组2、一隔离膜单元3、一连续碳纤维织布单元4,以及一与该电极组2、该隔离膜单元3以及该连续碳纤维织布单元4接触的电解液5。在该电极组2与该连续碳纤维织布单元4间不具有接着剂。该电解液5为硫酸。
该电极组2包括一正极单元21以及一与正极单元21间隔设置的负极单元22。该正极单元21包括两个正极211,且该负极单元22包括三个负极221。该连续碳纤维织布单元4包括四个连续碳纤维织布41。该隔离膜单元3包括两个隔离膜31。所述连续碳纤维织布41分别是使用聚丙烯腈系纤维经碳化处理以及纺织处理所形成。所述连续碳纤维织布41的尺寸大小分别为135mm(长)×40mm(宽)。
每一个连续碳纤维织布41的断面呈U型,而其中两个连续纤维织布41的两端部分别设置于在两相邻的负极221上且朝向二者之间的正极211的一侧上,以界定出一第一容置空间,且该第一容置空间供所述隔离膜31中其中一者设置;所述隔离膜31的断面皆呈U型并界定出一第二容置空间,而剩余两个连续碳纤维织布41分设于第二容置空间内并界定出一第三容置空间,且两正极211分设于该第三容置空间内。
本发明制备铅酸电容电池的方法的第一较佳实施例,包含以下步骤:提供一电极组、一隔离膜单元、一连续碳纤维织布单元,以及一与电极组、隔离膜单元以及连续碳纤维织布单元接触的电解液。该电解液为硫酸。
该电极组包括一正极单元以及一与正极单元间隔设置的负极单元。该正极单元包括一个正极,且该负极单元包括两个负极。该连续碳纤维织布单元包括四个连续碳纤维织布,且该隔离膜单元包括两个隔离膜。
分别在每一隔离膜的两相反侧涂布丙烯酸酯接着剂,并通过丙烯酸酯接着剂在每一隔离膜的两相反侧黏贴连续碳纤维织布,形成两个分别包括一个隔离膜及两个连续碳纤维织布的第一元件。将所述第一元件分别设置在该正极以及所述负极间,形成第二元件。接着,将该第二元件与电解液接触,即可获得一铅酸电容电池。
综上所述,该铅酸电容电池未使用碳纤维粉末,且通过使用连续碳纤维布,使该铅酸电容电池具有连续性导电的特性,以及在该电极组与该连续碳纤维织布单元间不需使用接着剂,所以确实能达成本发明的目的。