TWM453253U - 高分子電極單元及蓄電池 - Google Patents

Description

高分子電極單元及蓄電池

本創作係有關於一種高分子電極單元及蓄電池，尤指一種應用於鉛酸電池之高分子電極單元及包含該高分子電極單元之蓄電池。

按，現有的鉛酸電池主要包括以下幾個部分：至少一正極板、至少一負極板、一隔板、一電池槽及一電解液，以重量4000g之現有鉛酸電池，其缺點為正負極板重量沉重，導致使用上之功率低，且其重量能源密度約為36wh/kg；在重複使用之下易產生電解液殘留了氧化還原反應後之鉛氧化物，且該電解液會腐蝕正負極板，導致正負極板的浪費，另一方面，也會對環境產生污染。

為解決上述缺失之方式，有中華民國專利第I364865號「具有表面改質層之鋁合金雙極板及其製法」，其包括：一種具有表面改質層之鋁合金雙極板及其製法，其結構部分則包括：一對鋁合金雙極板、一鎳磷鍍層及一表面改質層，每一鋁合金雙極板係具有一內表面及一外表面，該內表面上設有至少一流道，且該對鋁合金雙極板分別具有相反之電的極性；該鎳磷鍍層係設於該對鋁合金雙極板之內表面上；該表面改質層係設於該鎳磷鍍層上。

然而上述前案無法有效解決現有鉛酸電池之重量沉重、極板遭電解液腐蝕與環境污染之缺失。

因此再有中華民國專利公開第200929654號「鉛酸電池輕量化的方法」，包括：一種鉛酸電池用之複合材料電導性板，其包含有：一樹脂，佔該複合材料電導性板總重量的20%~40%重量百分比；一導電碳化物，佔該複合材料電導性板總重量的60%~80%重量百分比；一改質添加劑，佔該複合材料電導性板總重量的0.01%~1%重量百分比；以及一分散劑，佔該複合材料電導性板總重量的0.1%~4%重量百分比，透過質輕導電碳化物取代原有之金屬雙極板，使其鉛酸電池達到輕量化之目的。

就上述鉛酸電池輕量化之前案而言，雖然提供輕量化之鉛酸電池，但前案不具有保護導電碳化物之構造，易使導電碳化物在製造過程或運送過程，受外力衝擊而導致鉛酸電池結構受損，進而影響鉛酸電池之功能。

為了解決前述鉛酸電池輕量化，缺乏保護體保護導電碳化物之缺失，爰此，本創作人致力於研究，而發展出一種高分子電極單元，係包括有：一個以上之高分子雙極導電板，所述高分子雙極導電板係包含有位在相對面之一第一電極表面及一第二電極表面，該第一電極表面設有至少一第一容納凹槽，該第二電極表面設有至少一第二容納凹槽，所述第一容納凹槽與第二容納凹槽係容納一鉛膏；一保護體，設置於所述高分子雙極導電板周緣，該保護體可為保護框，並將該保護框框設於前述高分子雙極導電板周緣。

進一步，當包含有複數個高分子雙極導電板時，相 鄰兩高分子雙極導電板以其中一高分子雙極導電板之第二電極表面疊置於另一高分子雙極導電板之第一電極表面。

進一步，該高分子雙極導電板之材質包含有重量百分比為10%至30%聚苯硫醚及重量百分比為70%至90%導電粉，而前述導電粉係包含一石墨烯粉、一碳粉、一碳纖及一石墨粉之任一或其組合。

本創作再提供一種使用前述高分子電極單元之蓄電池，包含有：一盒體，於內部設有一電解槽，該電解槽內係注入一電解液，再於盒體上蓋設有一蓋體，以覆蓋該電解槽，又該蓋體上設有一第一電極及一第二電極；一個以上之高分子電極單元，置入該電解槽中，並以前述高分子雙極導電板之第一電極表面連接該蓋體之第一電極，以該高分子雙極導電板之第二電極表面連接該蓋體之第二電極。

進一步，當所述之保護體圍設在單一個高分子雙極導電板周緣時，將多個高分子電極單元依序堆疊，相鄰高分子電極單元以其中一高分子雙極導電板之第二電極表面疊置於另一高分子雙極導電板之第一電極表面，組成一高分子電極單元組，該高分子電極單元組相對外側之高分子電極單元，以該第一電極表面連接該第一電極，並以該第二電極表面連接該第二電極。

進一步，在包含有複數高分子電極單元組時，以一 導電線串連兩相鄰高分子電極單元組中的兩高分子電極單元之第一電極表面及第二電極表面，在該串連之複數高分子電極單元組中，位在兩端之高分子電極單元組各以其高分子電極單元之第一電極表面連接於該蓋體之第一電極，以及以第二電極表面連接於該蓋體之第二電極。

本創作具有下列功效：

1.本創作採用上述之保護體，且能透過保護體，使該高分子雙極導電板在製造過程或運送過程，不因外力衝擊而受損，並透過保護體吸收及減緩外力衝擊所造成之影響，進而達到保護該高分子雙極導電板的結構完整。

2.本創作採用輕量化導電素材，以習知之重量為4000g鉛酸電池為例，本創作之蓄電池為2800g，進而達到輕量化之蓄電池之目的，同時提升了重量能源密度比。

3.本創作採用高分子雙極導電板，使降低電解液對雙極板之損耗，另一方面，也避免了對環境進一步污染。

綜合上述技術特徵，本創作高分子電極單元及蓄電池的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。

請參閱第一圖所示，本創作之高分子電極單元(1)包含有一高分子雙極導電板(11)及一保護框(12)框 設於所述高分子雙極導電板(11)周緣，且該高分子雙極導電板(11)之材質包含有重量百分比為10%至30%聚苯硫醚及重量百分比為70%至90%導電粉，而前述導電粉係包含一石墨烯粉、一碳粉、一碳纖及一石墨粉之任一或其組合，在該高分子雙極導電板(11)之相對面為一第一電極表面(111)及一第二電極表面(112)，在該第一電極表面(111)有依序排列之多個第一容納凹槽(111a)，在該第二電極表面(112)有依序排列之多個第二容納凹槽(112a)，並在前述第一容納凹槽(111a)及第二容納凹槽(112a)內塗上鉛膏。前述保護框(12)能保護該高分子雙極導電板(11)在製造過程或運送過程，不因外力衝擊而受損，並透過該保護框(12)吸收及減緩外力衝擊所造成之影響，進而達到保護該高分子雙極導電板(11)的結構完整。進一步可將多個高分子電極單元(1)依序堆疊組成一高分子電極單元組。在高分子電極單元組中，相鄰高分子電極單元(1)以其中一高分子雙極導電板(11)之第二電極表面(112)疊置於另一高分子雙極導電板(11)之第一電極表面(111)。

再請參閱第二圖所示，本創作之高分子電極單元(1)亦可將該保護框(12)改變其高度，用以框設在多個高分子雙極導電板(11)周緣，而構成相同於前述高分子電極單元組之功效。

續請參閱第三圖所示，以第一圖所示之高分子電極單元組為例，將該高分子電極單元組置入一盒體(2)之 一電解槽(21)中，且在該電解槽(21)中注入電解液，將一蓋體(22)蓋在該盒體(2)上，以覆蓋該電解槽(21)，又該蓋體(22)上設有一第一電極(221)及一第二電極(222)，該高分子電極單元組中相對外側之高分子電極單元(1)，以該第一電極表面(111)連接該盒體(2)之第一電極(221)，並以該第二電極表面(112)連接該盒體(2)之第二電極(222)，藉此構成一蓄電池，而透過上述高分子電極單元(1)採用高分子雙極導電板(11)，使得蓄電池可達到輕量化之目的。

請參閱第四圖所示，採用第一圖所示之高分子電極單元組，將複數個高分子電極單元組置入蓄電池之盒體(2)中中，以一導電線(23)串連兩相鄰高分子電極單元組中的兩高分子電極單元(1)之第一電極表面(111)及第二電極表面(112)，在該串連之複數高分子電極單元組中，位在兩端之高分子電極單元組各以其高分子電極單元之第一電極表面(111)連接於該蓋體(22)之第一電極(221)，以及以第二電極表面(112)連接於該蓋體(22)之第二電極(222)，透過上述盒體(2)內部容置複數高分子電極單元組，使其蓄電池之容電量加大。

由於本案之蓄電池係採用高分子雙極導電板(11)，將能讓習知之重量為4000g鉛酸電池整體重量降低為2800g，以達到蓄電池輕量化之目的，進而大幅提高重量能量密度，能夠達到50wh/kg，相較一般重量為4000g之鉛酸電池的重量能量密度為36wh/kg，提昇近30%。

上述僅為本創作的具體實施例，但本創作的設計構思並不局限於此，凡利用此構思對本創作進行非實質性的改動，均應屬於本創作保護範圍。

(1)‧‧‧高分子電極單元

(11)‧‧‧高分子雙極導電板

(111)‧‧‧第一電極表面

(111a)‧‧‧第一容納凹槽

(112)‧‧‧第二電極表面

(112a)‧‧‧第二容納凹槽

(12)‧‧‧保護框

(2)‧‧‧盒體

(21)‧‧‧電解槽

(22)‧‧‧蓋體

(221)‧‧‧第一電極

(222)‧‧‧第二電極

(23)‧‧‧導電線

第一圖為本創作高分子電極單元之立體分解圖。

第二圖為本創作高分子電極單元之一變化例之立體分解圖。

第三圖為本創作蓄電池之使用狀態圖。

第四圖為本創作蓄電池使用兩組高分子電極單元組之示意圖。

(1)‧‧‧高分子電極單元

(11)‧‧‧高分子雙極導電板

(111)‧‧‧第一電極表面

(111a)‧‧‧第一容納凹槽

(112)‧‧‧第二電極表面

(112a)‧‧‧第二容納凹槽

(12)‧‧‧保護體

Claims (9)

1. 一種高分子電極單元，包括：一個以上之高分子雙極導電板，所述高分子雙極導電板係包含有位在相對面之一第一電極表面及一第二電極表面，該第一電極表面設有至少一第一容納凹槽，該第二電極表面設有至少一第二容納凹槽；一保護體，設置於所述高分子雙極導電板周緣。
2. 如申請專利範圍第1項所述之高分子電極單元，其中在包含有複數個高分子雙極導電板時，相鄰兩高分子雙極導電板以其中一高分子雙極導電板之第二電極表面疊置於另一高分子雙極導電板之第一電極表面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之高分子電極單元，其中，前述保護體係為保護框，該保護框係框設於前述高分子雙極導電板周緣。
4. 如申請專利範圍第1項所述之高分子電極單元，其中，該高分子雙極導電板之材質包含有重量百分比為10%至30%聚苯硫醚及重量百分比為70%至90%導電粉。
5. 如申請專利範圍第4項所述之高分子電極單元，其中，前述導電粉係包含一石墨烯粉、一碳粉、一碳纖及一石墨粉之任一或其組合。
6. 如申請專利範圍第1項所述之高分子電極單元，其中，該第一容納凹槽與第二容納凹槽係容納一鉛膏。
7. 一種使用如申請專利範圍第1項至第6項任一項所述高分子電極單元之蓄電池，包含：一盒體，於內部設有一電解槽，該電解槽內係注入一電解液，再於盒體上蓋設有一蓋體，以覆蓋該電解槽，又 該蓋體上設有一第一電極及一第二電極；一個以上之高分子電極單元，置入該電解槽中，並以前述高分子雙極導電板之第一電極表面連接該蓋體之第一電極，以該高分子雙極導電板之第二電極表面連接該蓋體之第二電極。
8. 如申請專利範圍第6項所述之高分子電極單元，其中所述之保護體圍設在單一個高分子雙極導電板周緣時，將多個高分子電極單元依序堆疊，相鄰高分子電極單元以其中一高分子雙極導電板之第二電極表面疊置於另一高分子雙極導電板之第一電極表面，組成一高分子電極單元組，該高分子電極單元組相對外側之高分子電極單元，以該第一電極表面連接該第一電極，並以該第二電極表面連接該第二電極。
9. 如申請專利範圍第7項所述之蓄電池，其中在包含有複數高分子電極單元組時，以一導電線串連兩相鄰高分子電極單元組中的兩高分子電極單元之第一電極表面及第二電極表面，在該串連之複數高分子電極單元組中，位在兩端之高分子電極單元組各以其高分子電極單元之第一電極表面連接於該蓋體之第一電極，以及以第二電極表面連接於該蓋體之第二電極。