CN109103487B - 一种水性电容器电池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水性电容器电池，包括外壳与电池本体，若干个所述电池本体串并联设在外壳内，电池本体包括铜不织布、碳纳米素、正极支持板、正极引出端子、负极金属件、负极引出端子、吸水纸与盐纸，铜不织布与碳纳米素绕设在正极支持板外组成正极，正极引出端子与正极支持板焊接，吸水纸与盐纸设在正极外形成吸水电解层，负极金属件设在吸水电解层外，负极引出端子设在负极金属件上，本发明便于搬运以及可长期保存，适用于日常场合或紧急状况，安全性高，能抑制负极与电解液反应。

Description

一种水性电容器电池

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤指一种水性电容器电池。

背景技术

传统的二氧化锰电池废弃后，其中的重金属物质就会逐渐渗入水体和土壤，造成环境污染，为了解决这个问题，科研人员研发了一种水电池，该电池利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电，将正负两极都浸泡在含有电离子(钠离子和氯离子)的液体中。发电时，先往电池里注入淡水，用微小电流来充电，然后将淡水排干，注入海水，由于海水所含的电离子是淡水的60至100倍，增加了正负两极之间的电压，这时所产生的电能远大于一开始用来充电的电能。当电能被释放完时，海水又被淡水所代替，开始新一轮循环。

但该水电池不仅需要海水作为电解液，而且正极和负极必须浸在内部储存的海水，导致腐蚀膨胀，无法长期保存，不能快速供电以及不能应用于紧急状况。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种保管方便、可长期保存、快速供电与在紧急状况下使用的水性电容器电池。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案是：一种水性电容器电池，包括外壳与电池本体，若干个所述电池本体串并联设在外壳内，所述电池本体包括铜不织布、碳纳米素、正极支持板、正极引出端子、负极金属件、负极引出端子、吸水纸与盐纸，所述铜不织布与碳纳米素绕设在正极支持板外组成正极，所述正极引出端子与正极支持板焊接，吸水纸与盐纸设在正极外形成吸水电解层，所述负极金属件设在吸水电解层外，所述负极引出端子设在负极金属件上。

优选地，所述电池本体根据所需电压及电流的不同采用长片结构或者圆形结构。

优选地，所述铜不织布是以铜或者纤维的线织成的织布，使初期电压和初期电流都大幅增高，保证了一定时间的电压的稳定性。

优选地，所述负极金属件的材质为钛镁合金、铝、锂或其它碳纳米素离子化倾向高的材料。

优选地，所述盐纸的含盐浓度大于15％，具有良好的电压及电流特性。

优选地，所述正极引出端子与负极引出端子的材质为白铜，延展性好、硬度高、色泽美观与耐腐蚀。

优选地，所述正极支持板由绝缘材料制成。

优选地，所述外壳上设有注水孔与吸气孔。

本发明的有益效果在于：

1.本发明在非工作状态时内部没有液体，便于搬运以及可长期保存，储存寿命在十年以上；

2.本发明只需少量液体即可活化工作，在日常场合或紧急状况下注入淡水、海水、饮料、污水或尿液即可在3-5秒内放电，实现快速供电；

3.本发明通过碳纳米素技术和钛镁金属板溶出的钛镁离子结合，减少水酸化钛镁金属板的溶解度，抑制钛镁离子的析出，通过钛镁离子的持续性电解使负极金属件容量可持续性变大，利用碳纳米素提升电压并将钛镁复合减少氢发生，解决钛镁材质腐蚀膨胀的问题；

4.本发明采用的钛镁金属板、白铜与碳纳米素均为耐火耐高温材料，不存在自燃、污染或高温爆炸的状况。

附图说明

图1是实施例1的电池本体立体示意图。

图2是实施例1的电池本体爆炸结构图。

图3是实施例2的电容单元体结构图。

图4是实施例2的立体示意图。

附图标记说明：1.外壳；11.注水孔；12.吸气孔；2.铜不织布；3.正极支持板；4.正极引出端子；5.负极金属件；6.负极引出端子。

具体实施方式

实施例1

请参阅图1-2所示，本发明关于一种水性电容器电池，包括外壳1与电池本体，所述外壳1内设有若干个电池本体，所述电池本体为长片状，所述电池本体包括铜不织布2、碳纳米素、正极支持板3、正极引出端子4、负极金属件5、负极引出端子6、吸水纸与盐纸，所述铜不织布2与碳纳米素绕设在正极支持板3外组成正极，所述正极引出端子4焊接在正极支持板3上，所述吸水纸与盐纸设在正极外形成吸水电解层，两块所述负极金属件5分别夹设在吸水电解层两侧，所述负极金属件5为钛镁合金板，增加大电流和提高电压，延长了发电供电时间，提高了电压以及电流，所述负极引出端子6设在负极金属件5上，多个电池本体通过胶布固定层叠在一起，并放入热收缩管内加热从而组成电容单元体，各个电池本体通过串并联的方式相互电性连接。

优选地，所述铜不织布2是以铜或者纤维的线织成的织布，使初期电压和初期电流都大幅增高，保证了一定时间的电压的稳定性。

优选地，所述盐纸由多层复合纸浸盐组成的，其的含盐浓度大于15％，具有良好的电压及电流特性，盐纸吸收液体后盐会溶解在液体内形成电解液，使正极与负极导通放电。

优选地，所述正极引出端子4与负极引出端子6的材质为白铜，延展性好、硬度高、色泽美观与耐腐蚀。

优选地，所述正极支持板3由塑料或其它绝缘材料制成。

实施例2

请参阅图3-4所示，本实施例是实施例1的变化例，变化之处在于：所述电池本体与外壳1为圆柱结构，所述负极金属件5为钛镁合金柱，正极插设在两块负极金属件5之间，所述盐纸与吸水纸分别设在正极与负极之间，多个电池本体组合成电容单元体时，将铜不织布2与正极支持板3依次卷绕在负极金属件5外，最后通过胶布固定并放入外壳1内，所述外壳1设有注水孔11与吸气孔12。

本发明在非工作状态下内部没有液体储存，便于运输和保存，保存寿命在十年以上，无论在日常使用或紧急状况下，只要注入液体(淡水、海水、饮料、污水或尿液)，盐就会溶解在液体内形成电解液，导通正极与负极，而且在碳纳米素的作用下，减少水酸化钛镁金属板的溶解度，抑制钛镁离子的析出，通过钛镁离子的持续性电解使负极金属件5容量可持续性变大，利用碳纳米素提升电压并将钛镁复合减少氢发生，解决钛镁腐蚀膨胀的问题。

表1为不同数量电池本体组成电容单元体的电压与电流变化值：

表1

由表1可知，随着电池本体的数量增加，电压保持在1.4-.6V之间，变化幅度不大，电荷量则会大幅度提升。

表2为电压与液体添加量的变化关系：

表2

表3为电流与液体添加量的变化关系：

表3

由表2和表3可知，液体添加量在10-12CC范围内，电压与电流最快达到峰值并保持稳定。

表4为起电力的电压与电流值：

時間(秒)	電圧(v)	電流(mA)
			0	0	0
1	1.1	180
			5	1.3	370
10	1.4	480
			30	1.45	845
60	1.45	975
			120	1.45	975
300	1.45	975

表4

由表4可知，本发明在0-1秒即可产生电压与电流，30-60秒内达到峰值，并保持稳定。

表5为自放电的电压与电流值：

時間(H)	電圧(v)	電流(mA)
			0	1.45	975
1	1.45	977
			5	1.45	972
10	1.45	969
			30	1.45	962
60	1.45	956
			120	1.45	940
300	1.45	930

表5

由表5可知，本发明使用了300H仍然具有稳定的电压，电流量只有少量损耗，具有很长的使用寿命。

以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种水性电容器电池，其特征在于：包括外壳与电池本体，若干个所述电池本体串并联设在外壳内，所述电池本体包括铜不织布、碳纳米素、正极支持板、正极引出端子、负极金属件、负极引出端子、吸水纸与盐纸，所述铜不织布与碳纳米素绕设在正极支持板外组成正极，所述正极引出端子与正极支持板焊接，吸水纸与盐纸设在正极外形成吸水电解层，所述负极金属件设在吸水电解层外，所述负极引出端子设在负极金属件上，所述负极金属件的材质为钛镁合金, 所述铜不织布是以铜线织成的织布。

2.根据权利要求1所述的水性电容器电池，其特征在于：所述电池本体根据所需电压及电流的不同采用长片结构或者圆形结构。

3.根据权利要求1所述的水性电容器电池，其特征在于：所述盐纸的含盐浓度大于15%。

4.根据权利要求1所述的水性电容器电池，其特征在于：所述正极引出端子与负极引出端子的材质为白铜。

5.根据权利要求1所述的水性电容器电池，其特征在于：所述正极支持板由绝缘材料制成。

6.根据权利要求1所述的水性电容器电池，其特征在于：所述外壳上设有注水孔与吸气孔。

7.根据权利要求1或2所述的水性电容器电池，其特征在于：若干个电池本体层叠组成电容单元体。

8.根据权利要求1或2所述的水性电容器电池，其特征在于：若干个电池本体卷绕组成电容单元体。

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