JP3220136U - 水性コンデンサ電池 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送が容易で、長期保存が可能で、日常生活及び緊急状況に適用され、安全性が高く、負極と電解質との反応を抑制する水性コンデンサ電池を提供する。
【解決手段】ハウジング及び電池本体を含む水性コンデンサ電池であって、複数の電池本体はハウジング内に直並列に設けられ、電池本体は、銅不織布２、カーボンナノ材、正極支持板３、正極リード端子４、負極金属部材５、負極リード端子６、吸水紙及び塩紙を含み、銅不織布２及びカーボンナノ材は正極支持板３の外側に設けられて正極を形成し、正極リード端子４と正極支持板３とは溶接されており、吸水紙及び塩紙は正極の外側に設けられて吸水性電解質層を形成し、負極金属部材５は吸水性電解質層の外側に設けられ、負極リード端子６は負極金属部材５に設けられている。
【選択図】図２

Description

本考案は、電池技術分野に関し、特に水性コンデンサ電池に関する。

従来の二酸化マンガン電池は、廃棄された後、その中の重金属物質が徐々に水と土壌に浸透し、環境汚染を引き起こす。この問題を解決するために、淡水と海水の塩分濃度の差により発電する水電池が開発されている。この水電池では、正負両極を電子イオン(ナトリウムイオンと塩化物イオン)が含まる液体に浸漬し、発電しようとするときに、まず電池に淡水を注入し、微小電流で充電した後、淡水を完全に排出し、さらに海水を注入し、海水に含まる電子イオンが淡水の60〜100倍であるため、正極と負極との間の電圧が増大し、このように発生する電気エネルギーは最初の充電のための電気エネルギーよりも遥かに大きい。電気エネルギーが完全に消耗された後、海水を淡水で置き換えて新しいサイクルを開始する。

しかし、この水電池は、海水を電解質として使用する必要があるだけではなく、正極と負極を両方とも内部に貯蔵された海水に浸漬しなければならないことで、腐食膨張を引き起こしやすいため長期保存することができず、迅速に電力を供給できないため緊急時には使用できない問題がある。

上記問題を解決するために、本考案は、保存に便利で、長期保存が可能で、電力供給が速く、緊急の状況に適用できる水性コンデンサ電池を提供する。

上記目的を達成するために、本考案は以下の技術案を採用する。
ハウジング及び電池本体を含む水性コンデンサ電池であって、複数の上記電池本体はハウジング内に直並列に設けられ、上記電池本体は、銅不織布、カーボンナノ材、正極支持板、正極リード端子、負極金属部材、負極リード端子、吸水紙及び塩紙を含み、上記銅不織布及びカーボンナノ材は正極支持板の外側に設けられて正極を形成し、上記正極リード端子と正極支持板とは溶接されており、吸水紙及び塩紙は正極の外側に設けられて吸水性電解質層を形成し、上記負極金属部材は吸水性電解質層の外側に設けられ、上記負極リード端子は負極金属部材に設けられている水性コンデンサ電池。

好ましくは、上記電池本体は、所要の電圧及び電流に応じて長シート状構造又は円形構造を採用する。

好ましくは、上記銅不織布は、銅又は繊維の線で織った織布であることで、初期電圧及び初期電流が共に大幅に増大し、一定期間の電圧の安定性が保証される。

好ましくは、上記負極金属部材の材質は、チタンマグネシウム合金、アルミニウム、リチウム又は他のカーボンナノ材のイオン化傾向が高い材料である。

好ましくは、上記塩紙の塩濃度は15%より高く、良好な電圧特性及び電流特性を有する。

好ましくは、上記正極リード端子及び負極リード端子の材質は白銅であり、延性が良好で、硬度が高く、色合いがよく、耐食性に優れる。

好ましくは、上記正極支持板は絶縁材料で作製される。

好ましくは、上記ハウジングに注水孔及び吸気孔が設けられている。

本考案の有益な効果は以下の通りである。
1.本考案は、非動作状態では、内部に液体がないため、搬送が容易で、長期保存が可能で、保存寿命は十年以上である。
2.本考案は、少量の液体だけで活性化されて動作することができ、日常生活や緊急の場合に淡水、海水、飲料、汚水又は尿を注入すれば3-5秒以内に放電可能であり、迅速な電力供給が達成される。
3.本考案は、カーボンナノ材とチタンマグネシウム金属板から溶出するチタンマグネシウムイオンの結合によって、水酸化チタンマグネシウム金属板の溶解度を低下させ、チタンマグネシウムイオンの析出を抑制し、チタンマグネシウムイオンの連続電解により負極金属部材の容量は連続的に増大することができ、カーボンナノ材により電圧を向上させ、チタンとマグネシウムを複合して水素の発生を減少させることで、チタンマグネシウム材料の腐食膨張の問題を解決する。
4.本考案に用いられるチタンマグネシウム金属板、白銅及びカーボンナノ材は、いずれも耐火性高温耐性材料であり、自然発火、汚染又は高温爆発が発生することはない。

図1は、実施例1の電池本体の斜視模式図である。 図2は、実施例1の電池本体の分解構造図である。 図3は、実施例2のコンデンサユニットの構造図である。 図4は、実施例2の斜視模式図である。

実施例1
図1-2を参照されたい。本考案は、水性コンデンサ電池に関する。該水性コンデンサ電池は、ハウジング1及び電池本体を含み、上記ハウジング1内に複数の電池本体が設けられており、上記電池本体は、長シート状であり、上記電池本体は、銅不織布2、カーボンナノ材、正極支持板3、正極リード端子4、負極金属部材5、負極リード端子6、吸水紙及び塩紙を含む。上記銅不織布2とカーボンナノ材は正極支持板3の外側に設けられて正極を構成し、上記正極リード端子4は、正極支持板3に溶接され、上記吸水紙と塩紙は、正極の外側に設けられて吸水性電解質層を形成する。2つの上記負極金属部材5は、それぞれ吸水性電解質層の両側に挟んで設けられている。上記負極金属部材5は、チタンマグネシウム合金板であり、電流を増大させ、電圧を高くし、発電と電力供給の時間を延長させ、電圧及び電流を向上させる。上記負極リード端子6は、負極金属部材5に設けられ、複数の電池本体は、テープによって固定され積層されてから、熱収縮チューブに入れて加熱することでコンデンサユニットを形成し、各電池本体は直並列の接続によって互いに電気的に接続されている。

好ましくは、上記銅不織布は、銅又は繊維の線で織った織布であることで、初期電圧及び初期電流が共に大幅に増大し、一定期間の電圧の安定性が保証される。

好ましくは、上記塩紙は、複数の複合紙塩に浸漬することで作製されるものであり、その塩濃度は15%よりも高く、良好な電圧及び電流特性を有し、塩紙が液体を吸収した後、塩は液体に溶解して電解質を形成し、正極と負極を電気的に接続させて放電する。

好ましくは、上記正極リード端子4と負極リード端子6の材質は白銅であり、延性が良好で、硬度が高く、色合いがよく、耐食性に優れる。

好ましくは、上記正極支持板3は、プラスチック又は他の絶縁材料で作製される。

実施例2
図3-4を参照されたい。本実施例は、実施例1の変形例であり、相違点は以下の通りである。上記電池本体及びハウジング1は、円柱状構造であり、上記負極金属部材5は、チタンマグネシウム合金柱であり、正極は2つの負極金属部材5の間に挿入され、上記塩紙と吸水紙は、それぞれ正極と負極の間に設けられ、複数の電池本体は、組み合わせてコンデンサユニットを形成し、銅不織布2と正極支持板3が負極金属部材5の外側に順次巻き付けられ、最後にテープで固定されてハウジング1内に置かれ、上記ハウジング1に注水孔11及び吸気孔12が設けられている。

本考案は、非動作状態では、内部に液体がないため、搬送が容易で、長期保存が可能で、保存寿命は十年以上である。日常生活や緊急の場合にもかかわらず、液体（淡水、海水、飲料、汚水又は尿）を注入すれば、塩が液体に溶解して電解質を形成し、正極と負極を電気的に接続させる。また、カーボンナノ材の作用下で、水酸化チタンマグネシウム金属板の溶解度を低下させ、チタンマグネシウムイオンの析出を抑制し、チタンマグネシウムイオンの連続電解により負極金属部材5の容量は連続的に増大することができ、カーボンナノ材により電圧を向上させ、チタンとマグネシウムを複合して水素の発生を減少させることで、チタンマグネシウム材料の腐食膨張の問題を解決する。

表1は、数が異なる電池本体から構成されるコンデンサユニットの電圧と電流の変化値である。

表1

表1から分かるように、電池本体の数の増加につれて、電圧は1.4-1.6Vに保持され、変化が大きくないが、電荷量は大幅に増加する。

表2は、電圧と液体添加量の変化関係である。

表2

表3は、電流と液体添加量の変化関係である。

表3

表2、表3から分かるように、液体添加量が10-12ccである場合に、電圧と電流は最も速くピークに達し、そして安定に保持される。

表4は、電力の電圧及び電流値である。

表4

表4から分かるように、本考案は、0-1秒以内に電圧及び電流を発生でき、30-60秒以内にピークに達し、安定に保持される。

表5は、自己放電の電圧及び電流値である。

表5

表5から分かるように、本考案では、300H使用したとしても、安定な電圧を保持でき、電流はわずかな損失しかなく、使用寿命が非常に長い。

以上の実施形態は本考案の好適な実施形態に過ぎず、本考案の範囲を限定するものではない。本考案の設計趣旨から逸脱しない限り、当業者は本考案の技術案に対して様々な変更及び改善を加えることができ、いずれも本考案の実用新案登録請求の範囲に含まれるべきである。

1.ハウジング;11.注水孔;12.吸気孔;2.銅不織布;3.正極支持板;4.正極リード端子;5.負極金属部材;6.負極リード端子。

Claims (10)

1. ハウジング及び電池本体を含む水性コンデンサ電池であって、複数の上記電池本体はハウジング内に直並列に設けられ、上記電池本体は、銅不織布、カーボンナノ材、正極支持板、正極リード端子、負極金属部材、負極リード端子、吸水紙及び塩紙を含み、上記銅不織布及びカーボンナノ材は正極支持板の外側に設けられて正極を形成し、上記正極リード端子と正極支持板とは溶接されており、吸水紙及び塩紙は正極の外側に設けられて吸水性電解質層を形成し、上記負極金属部材は吸水性電解質層の外側に設けられ、上記負極リード端子は負極金属部材に設けられていることを特徴とする水性コンデンサ電池。
2. 上記電池本体は、所要の電圧及び電流に応じて長シート状構造又は円形構造を採用することを特徴とする請求項1に記載の水性コンデンサ電池。
3. 上記銅不織布は、銅又は繊維の線で織った織布であることを特徴とする請求項1に記載の水性コンデンサ電池。
4. 上記負極金属部材の材質は、チタンマグネシウム合金、アルミニウム、リチウム又は他のカーボンナノ材のイオン化傾向が高い材料であることを特徴とする請求項1に記載の水性コンデンサ電池。
5. 上記塩紙の塩濃度は15%よりも高いことを特徴とする請求項1に記載の水性コンデンサ電池。
6. 上記正極リード端子及び負極リード端子の材質は白銅であることを特徴とする請求項1に記載の水性コンデンサ電池。
7. 上記正極支持板は、絶縁材料で作製されることを特徴とする請求項1に記載の水性コンデンサ電池。
8. 上記ハウジングに注水孔及び吸気孔が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の水性コンデンサ電池。
9. 複数の電池本体が積層されてコンデンサユニットを形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の水性コンデンサ電池。
10. 複数の電池本体が巻き付けられてコンデンサユニットを形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の水性コンデンサ電池。