TWM418393U - Flat plate battery - Google Patents

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100年4月14日替換頁 五、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 本申請請求於2008年12月24曰遞交的美國專利申請第 12/344,211號以及於2008年5月16曰遞交的臺灣專利申請第 97118207號的在先權益。以上兩件專利文獻的全部内容在此 作為參考引用引入本申請。 本創作涉及一種平板電池及其製造方法，特別涉及一種使 用葉綠素來產生電能之平板電池及其製造方法。 【先前技術】 近年來’陸續出現了行動電話、手提式攝影機、筆記型電 腦數位相機、PDA、CDplayer等輕便型電子機器，並謀求 其小型及輕量化，而伴隨此，作為可攜帶之輕便電源-電池也 同樣受到關注。電池種類包括乾電池、佩電池、經電池與燃 料電池等。下面將簡單介紹一下常見電池。 曰常使用的乾電池是大多是鋅猛電池，也叫碳鋅電池。碳 辞電池的外殼一般由鋅構成，其既可以作為電池的容器，又可 以作為電池的負極。碳鋅電池是從液體㈤咖喊池發展而 來。傳統或一般型碳鋅電池以氯化錢為電解質；超級或高能碳 年電池則通常是使用氣化鋅為電解質的碳鋅電池，是一般廉價 電池的改良版。碳鋅電池的正極主要是輪末狀的二氧化猛和 M418393 100年4月14日替換頁 碳構成。電解液是把氯化鋅和氯化銨溶於水中所形成的糊狀溶 液。碳鋅電池是最便宜的原電池’因此成為很多廠商的首選， 因為這些廠商所銷售的設備中常常需要配送電池。辞碳電池可 以用於遙控器、閃光燈、玩具或電晶體收音機等功率不大的設 備。 •. 然而，當碳鋅電池使用一段時間以後，由於金屬鋅被氧化 # 成為鋅離子，鋅外殼會逐漸變薄。因此’氣化鋅溶液常常可以 從電池中洩漏出來。洩漏出來的氣化鋅往往會使電池表面變 粘。一些老的電池沒有洩漏保護。鋅碳電池的使用壽命比較 短’保存期-般為一年半。另外，就算電池沒有使用，電池内 的氣化銨有弱酸性，可以與鋅反應，鋅外殼也會慢慢的變薄。 現在3C產業常提到的鐘電池其實是姆電池，廣義的可 充放鐘電池疋指由一個石墨負極、-個採用銘、猛或磷酸鐵的 • 正極、以及一種用於運送鐘離子的電解液所構成。而一次雜 子電池則可以鐘金屬或者嵌鐘材料作為負極。鐘電池產業發展 2〇多年來一直集中在3C產業為主，鮮少應用在市場經濟規模 更大的儲能和動力電池（瞬間需要較大電流）市場，這市場涵 2電動車、油電混合車、中大型哪、太陽能、大型儲能 機用也雷2手工具、電動摩托車、電動自行車、航太設備與飛 侧。其主細是過去_池_的贿正極材 4 M418393 100年4月14日替換頁 料（LiC〇〇2，就是現在最常見的鐘電池），無4應用足需ϋ 電流、高電壓、尚扭力以及要财受穿刺、衝撞和高溫、低溫等 條件等特殊環境’更重要的是，因無法滿足人們對安全的絕對 要求而飽受話病。

同時’裡鍵電池也無法達到快速充電與完全避免二次污染 等目的’而且一定要設計保護電路以防止過度充電或過度放 電’否則就會造成爆炸等危險’甚至出現如Sony電池爆炸導 致全球品牌NB業者投下鉅資回收的情況。 另外’鈷的價格愈來愈高昂，全球鉛元素最大生產國剛 果，戰亂紛擾多，導致始元素價格不斷升高。鋰鈷電池的粉體 因鈷元素價格不斷上漲，現在已從原先的每公斤4〇美元漲價 到60〜70美元。磷酸裡鐵粉體依品質好壞’每公斤售價在3〇〜6〇 美元。

鎳氫電池的設計源於鎳鶴電池。1982年美國OVONIC公 司請求儲氫合金用於電極製造之專利，使得此一材料受到重 視’繼之為1985年荷蘭飛利浦公司突破了儲氫合金在充放電 過程中容量衰減的問題終使鎳氫電池脫穎而出。目前在日本有 8家以上鎳氫電池製造廠’德國，美國’香港，台灣亦有鎳氫 電池生產，市場反應良好。而且鎳氫電池所造成之污染，會比 含有鎘之鎳鎘電池小很多，因此，目前鎳鎘電池已逐漸被鎳氫 5 M418393 100年4月14日替換頁 電池取代。 燃料電池（Fuelcell)是一種使用燃料進行化學反應產生 電力的裝置，最早於1839年由英國的Grove所發明。最常見 是以氫氧為燃料的質子交換膜燃料電池，由於燃料價格平宜， 加上對人體無化學危險、對環境無害，發電後產生純水和熱， . I960年代應用在美國軍方，後於1965年應用於美國雙子星座 # 計劃雙子星座5號飛船。現在也有-些筆記型電腦開始研究使 用燃料電池。但由於產生的電量太小，且無法瞬間提供大量電 能’只能用於平穩供電上。燃料電池是一個電池本體與燃料箱 組合而成的動力機制。燃料的選擇性非常高，包括純氯氣、甲 醇、乙醇、天然氣’甚至於現在運用最廣泛的汽油，都可以做 為燃料電池的燃料。 骑是新型_環保的碳鋅電池、雖·及二次電池， •在製程上還是會制少量的汞或其他重金屬如鋅、_鐘等， 而且在祕及她上使用具污紐的㈣，對環妙及 具有軔大魚宮。 目前應用廣泛_電關不穩定㈣化學裝置，若製作過 程、封裝不當、運作於低負載，可能會引起爆炸。 重複雜的保護機制，比如包括保護電路要多 其中保護f關於防止過充、㈣M L、祕膜等， 、防止過充、過放、超载、過熱；排氣孔用於 6 M418393 100年4月14日替換頁 ^電池内部壓強過大；隔離膜具有較高的抗 ^短路，且在電池内部溫度過高時還能融化阻止鐘離子 通過’畴電池反應，升高_(至2kQ)。 鐘電池的主要原料鐘礦越來越少，使其價格快速上漲。 鐘電池在溫度稍高之室外或環境之下效能與壽命皆開始 快速降減。 以防

鎳錦電池或鎳氫電池因具有記憶效應，很容易因充放電不 良’而造成可用容量降低。 【新型内容】 本創作的目的是提供一種平板電池。 為解決上述_，本創作實制提供了—平板電池，其包 括負極結構層、平鋪於所述負極結構層上的第一隔離膜、平鋪 於所述第一隔離膜上的葉綠素塗層、平鋪於所述葉綠素塗層上 的第二隔離膜、平鋪於所述第二隔離膜上的正極結構層、上平 板以及下平板，其中所述負極結構層、第一隔離膜、葉綠素塗 層、第二隔離膜、正極結構層夾設於所述上平板與所述下平板 之間。 根據本創作的一優選實施例，所述負極結構層包括由紹、 金、金屬化合物或導電高分子材料製成的導電材料層。 根據本創作的一優選實施例，所述負極結構層進一步包括 7 100年4月14日替換頁 金屬屑層，其中所述金屬屑層平鋪於導電材料層上。 根據本創作的一優選實施例’所述第一隔離膜以及第二隔 離祺中分別吸附有有機鹽類水溶液。 根據本創作的一優選實施例’所述葉綠素塗層包括葉綠素 粉末。 根據本創作的一優選實施例，所述葉綠素塗層進一步包括 高聚體溶液。 根據本創作的一優選實施例’所述正極結構層包括活性化 的導電高分子層以及導電高分子層。 根據本創作的一優選實施例，所述活性化的導電高分子層 進一步包括葉綠素粉末。 根據本創作的一優選實施例，所述上平板以及所述下平板 為Μ克力板、複合材料板、完全金屬板、導電玻璃板、氧化金 屬板或合金板。 本創作實施例所揭示的平板電池可利用葉綠素塗層中的 葉綠素或/及正極結構層中的葉綠素即可進行健氫從而達到供 電的目的。此外由於本創作的平板電池採用天然的環保物質代 替傳統電池中的污染成分’用完即使丟棄也不會對環境造成污 染，環保程度遠勝於傳統電池。 【實施方式】 M418393 1()〇年4月π日替換頁 下面結合附圖和實施例對本創作實施例進 圖1繪示為本創作一實施例所揭示的平板電池的結構示 意圖。如圖1所示，本創作實施例提供了一種平板電池1〇〇， 其包括負極結構層110、第一隔離膜12〇、葉綠素塗層丨30、 第二隔離膜140、正極結構層150、上平板16〇以及下平板 . Π0。其中第一隔離膜120平鋪於負極結構層11〇上，葉綠素 • ㈣130平鋪於第一隔離膜⑽上，第二隔_ U0平鋪於葉 綠素塗層130上，而正極結構層15〇平鋪於第二隔離膜14〇 上。也就是說，負極結構層110、第一隔離膜12〇、葉綠素塗 層130、第二隔離膜14〇以及正極結構層15〇依次疊加在一 起，並夾設於上平板160卩及下平板17〇之間從而構成了平板 電池100。 其巾，負極結構層110包括導電材料層lu以及金屬屑層 .112。其中’導電材料層U1由導電材料而製成。導電材料可 乂疋金屑、金屬化合物或導電高分子材料。金屬可以選自紹和 金。金屬化合物可以選自—氧倾、氧化辞和氧傾中的 一種或多種。導電高分子材料選自雜環或芳香族雜環化合物。 據本創作的i選實施例，導電高分子材料選自以下化合物 中的種或多種·聚乙块、聚芳香烴乙締、聚嗔吩、聚苯胺、 聚必略聚吼嘻和上述化合物的衍生物。此外，導電材料層 9 100年4月14日替換頁 ^可經過打磨處理而產生—_面(未知} —- 施例中，導電材料層1U可選取链片而製成。 金屬屑層112包括金屬屬，其可以通過喷灑平鋪於導電材 料層111上’從而可單獨形成一材料層。金屬屑具有增強電極 導電能力的作用。金屬射以選自以下一個或多個元素族的元 素· π族、m族和νπ族。其中，n族之元素可以選自以下元 素的種或多種U弓和鋅,族之元素可以選自棚和/或 鋁VII族之7C素可以選自鐘和/或鐵。金屬屬重量為負極結構 層重里的25/。或更少。金屬肩的重量可以為响〜％。優選 地，在本實施例t，金屬屑層112中的金制的重量可設定為 4g。 此外’本領域技術人員可以理解的是，負極結構層亦可只 包括導電材㈣lu ’其並沒有金制所構成的金屬屑層 112來增強負極結構層11〇的導電能力。 第一隔離膜120以及第二隔離膜14〇分別包括採用高纖維 材質而製成’其巾高纖維材質可以為紙類，紙類包括玻璃紙、 棉紙、宣紙及絹紙等，且高纖維材質孔隙大小優選為 Ο.ΟΙμπι〜lcm。且第一隔離膜丨2〇以及第二隔離膜14〇中分別 吸附有有鹽類水溶液，其中鹽類水溶液的導電度為 10ms/cm-500ms/cm。鹽類可為非含鋰的有機鹽類。鹽類可選 M418393 100年4月14日替換頁 自以下離子化合物中的—種❹種：礙_、— 納。 葉綠素塗層心要由葉綠素而製成，其中葉綠素可以為 葉綠素a、_素b、葉騎e卜葉騎e2、葉、_、及葉 _ W粉末狀或液狀。優選' 地，本實施例所採用的葉綠素已去除葉綠素氧化酶。

此外’葉綠素塗層陶可以嶋素與高聚體溶液調製 而成，例如，將葉綠素粉末與高聚體溶液依照-定比例進行調 =擾拌’織、_繼，#她她_綠素塗層 南聚體溶㈣導電度為⑽加如。高聚齡液可以包 括硼、鎂，鴻，及鋅元素之-種或數種。高聚體溶液還 用於葉綠素塗層13G的功函數，俾使正負電極結構層間之電位 差能達致所欲之伏特數，如1.5V。 高聚體溶液可以由金祕子與各_娜子的化合物 聚體及溶配喊制細細糖的高聚體。 葡萄糖的純體可以為植齡粉，例如為馬鈴薯澱粉、菱角搬 粉、玉来緞粉、地瓜粉、蓮藕殿粉、芬末粉和葛根粉中的一種 或多種。金騎子與各雛根離子的化合物可以為碳酸弼。金 屬離子與各__子的化合物可以為域植物化學成分。天 11 M418393 100年4月14日替換頁 、黃酮類、環烯 然植物化學成分包括木脂素類、低聚糖、多糖 驗箱類月θ肪酸、東笑菪内醋、兒茶素、p榖固醇、虎刺素和 生物驗類。溶劑可以為帶極性且ΡΗ值大於3之溶劑，例如水、 海水余、咖啡、果汁或酒等等。高聚體溶液的ΡΗ值優選為 5.5 8南1體溶液還可以包括維生素，例如維生素〇 ^ 正極結構層150包括活性化的導電高分子層151以及導電 冋刀子層152。其中活性化的導電高分子層151包括碳布、碳 末或者奈米導電高分子粉末。後布或者碳末包括白碳或稱蠟石 (Cha〇lte)、碳黑、碳煙(Carbon black)、玻璃碳或者玻碳(Glassy C3rb〇n)、奈米碳管(Carbonnanotube)、活性碳(Activated Carb〇n)、鑽石、金剛石(Diamond)、非晶質碳(Amorphous C3rb〇n)、石墨烯(Graphene)、富勒烯(Fulerene)、石墨(Graphite)、 碳快(Carbyne)、雙原子碳(Diatomic carbon)、C3(Tricarbon)、 原子碳(Atomic carbon)、石墨化性碳素、熱分解碳類，焦炭類 及其他碳的同素異形體。 此外’活性化的導電高分子層151亦可進一步包括葉綠素 粉末’從而增強平板電池100的供電能力。 上平板160以及下平板170可選擇自壓克力板、複合材料 板、完全金屬板(如鐵，錫，銅等）、導電玻璃板、氧化金屬板 或合金板。 12 M418393 100年4月14日替換頁 在本創作中，平板電池⑽工作時，葉綠一一 …、素或/及jL極結構射的葉、較會因接找線或遇到溶液 而產生電子或空穴，從而在平板電池的正極結構層⑼ 與負極結構層110之間形成電位差以提供持續的電流。也就是 說，本創作的平板電池100以葉綠素塗層13〇中的葉綠素以及 正極結構射的葉綠練作為能量來源來提供電能。 圖2綠示為本創作一實施例所揭示之平板電池的製作方 法的流程圖。如圖2所示，上述平板電池的製作方法包括以下 步驟： 步驟幻··製備葉綠素塗層； 步驟S2 .製備吸附有有機鹽類水溶液的第一隔離膜愈第 二隔離臈； 步驟S3 :提供負極結構層； v驟S4 ·於負極結構層上平鋪吸附有有機鹽類水溶液的 第一隔離膜； 步驟S5··平鋪上葉綠素塗層； 步驟S6 .平鋪上吸附有有機鹽類水溶液的第二隔離膜； 步驟S7 ••平鋪上正極結構層； 步驟S8 :將上述結構夾設於上平板與下平板之間。 此外’如圖2所示，上述平面電池之製造方法於步驟料 100年4月14日替換頁 與步驟S5之間進一步包括步驟S4a :以6〇〜％公斤的重量平 面加壓第一隔離膜與負極結構層。 明參閱圖3 ’其繪示為圖2所示步驟S3的流程圖。如圖3 所示’步驟S3進-步包括步驟S31 :提供導電材料層，並對 導電材料層進行打磨處理以獲得一粗輪面；以及步轉S32 :於 導電材料層的粗麵上倾平齡屬私制金屬屬層。 明參閱圖4 ’其緣示為圖2所示步驟S7的流程圖。如圖3 所示，步驟S7進-步包括步驟S71 :平鋪活性化的導電高分 子層，以及步驟S72 :平鋪導電高分子層。 本創作所揭示的平板電池可利用葉綠素塗層中的葉綠素 或/及正極結構層中的_素即可進行戰從而制供電的目 的。此外由於本創作的平板電池採用天然的環保物質代替傳統 電池中的污染成分，用完即使丢棄也不會對環境造成污染，環 保程度遠勝於傳統電池。 而要才曰出的疋’在本創作實施例中提到的“第一”、“第 二”等用語僅是根據需要採用的文字符號，在實務中並不限於 此’並且所述文字符號可以互換使用。 上文所揭露之主題可被認爲是說明性的而不是限制性 的’且職觸”專鄕_蓋躲摘作之真實精神和範 鳴内之所有修改、改進和其他實_。因此，在法律允許的最 M418393 100年4月14日替換頁 大範圍，可藉由對所附申請專利範圍和其均等物之最廣泛許可 之理解來確定本創狀辦且並不受到前述實施方式的詳細 描述的局限或限制。 【圖式簡單說明】 包括附圖以提供對於本創作的進一步理解，且附圖併入本 說明書中並且構成本說明書的—部份。賴說明本創作之示範 性實施例。在諸圖中：

圖i是本創作-實施例所揭示的平板電池的結構示意圖。 圖2是本創作-實施例所揭示之平板電池的製作方法 流程圖。 圖3是圖2所示步驟S3的流程圖。 圖4是圖2所示步驟S7的具體流程圖。 【主要元件符號說明】 100 :平板電池

110 :負極結構層 111 :導電材料層 112:金屬屑層 120 :第一隔離膜 130 :葉綠素塗層 140 :第二隔離膜 150 :正極結構層 151 :活性化的導電高分子層 15 M418393 100年4月14日替換頁 152 :導電高分子層 160 :上平板 170 :下平板 SI、S2、S3、S4、S4a、S5、S6、S7、S8、S3卜 S32、 S81、S82 :步驟

Claims (1)

1. M418393 100年4月14日替換頁 六、申請專利範圍： 1. 一種平板電池，其特徵在於包括 負極結構層； 第一隔離膜，平鋪於所述負極結構層上； 葉綠素塗層，平鋪於所述第一隔離膜上； 第二隔離膜，平鋪於所述葉綠素塗層上； 正極結構層’平鋪於所述第二隔離膜上； 上平板；以及 下平板’其中所述負極結構層、第一隔離膜、葉綠素塗層、 第二隔離膜、正極結構詹夾設於所述上平板與所述下平板之 間。 2. 根據申凊專利範圍第1項所述之平板電池，其特徵在 於，所述負極結構層包括由紹、金、金屬化合物或導電高分子 材料製成的導電材料層。 3. 根據申請專利範圍第2項所述之平板電池，其特_ 於’所述負極結構層進-步包括金屬屑層，其中所述金屬屑層 平鋪於導電材料層上。 4. 根據中請專利範圍第丨項所述之平板電池，其特徵在 於，所述第-隔離膜以及第二隔離膜中分別吸附有有機鹽類水 溶液。 17 M4I8393 100年4月14曰替換頁 5. 根據申請專利範圍第1項所述之平板電 於’所述葉騎塗層包括葉綠素粉末。 6. 根據申請專利範圍第5項所述之平板電池其特徵在 於，所述葉綠素塗層進—步包括高聚體溶液。 7. 根據申請專概_丨項所叙平板電池 ，其特徵在 於’所述正極結構層包絲性㈣導電高分子層減導電高分 子層。 8. 根據申請專利範圍第7項所述之平板電池，其特徵在 於’所述活性化的導電高分子層進一步包括葉綠素粉末。 9. 根據申請專利範圍第1項所述之平板電池，其特徵在 於，所述上平板以及所述下平板為壓克力板、複合材料板、完 全金屬板、導電玻璃板、氧化金屬板或合金板。