一種銅鋅堿性蓄電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及儲能設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，是一種結(jié)構(gòu)簡單、工藝簡單、造價(jià)低廉、原材料豐富、環(huán)保無毒、循環(huán)次數(shù)在上萬次以上的銅鋅堿性蓄電池。
【背景技術(shù)】
[0002]鉛酸蓄電池的歷史悠久，其技術(shù)成熟、價(jià)格低廉、原材料豐富、性能優(yōu)良等諸多優(yōu)點(diǎn)。但循環(huán)次數(shù)僅幾百次至千余次。其負(fù)極板的“硫酸鉛化”和正極板鉛柵的料斷，是迄今為止難為治療的頑癥，至今尚未找到徹底根治的有效辦法；1860年法國科學(xué)家普蘭特用二塊鉛板插在稀硫酸中電解，結(jié)果制成了鉛酸蓄電池，為全世界所使用至今。
[0003]無獨(dú)有偶，農(nóng)民申請人最初用兩塊鉛板插在硫酸銅的飽和溶液中進(jìn)行電解，研制成了以銅作為負(fù)檄活性物質(zhì)的銅酸蓄電池。此電池的電壓為1.4V、放電電流稍遜于鉛酸蓄電池，而循環(huán)次數(shù)極高，已于2014年6月27日向國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局申請發(fā)明專利，申請?zhí)柣驅(qū)＠枮?014203447404.3。次年又以兩塊純銅板插在偏鋅酸鉀(K2ZnO2)的溶液中，進(jìn)行電鍍后，研制成第3代銅鋅電池，全名為銅鋅堿性蓄電池。
[0004]本發(fā)明是為了彌補(bǔ)上述蓄電池中存在的缺陷，研制了一種新型銅鋅堿性蓄電池，具有造價(jià)低廉、充電時(shí)間快、及壽命特別長等優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是第3代銅鋅電池，是一種能長期循環(huán)使用的銅鋅堿性蓄電池。
[0006]一種銅鋅堿性蓄電池，包括正極板、負(fù)極板、堿性電解液，所述正極板為銅板、負(fù)極板為鍍鋅板。
[0007]所述正極板的材料為純銅，且在正極板上鍍設(shè)有第一反應(yīng)層。
[0008]所述第一反應(yīng)層的材料為氧化銅，第一反應(yīng)層為正極的活性物質(zhì)。
[0009]所述負(fù)極板的材料為純銅，且在負(fù)極板上鍍設(shè)有第二反應(yīng)層。
[0010]所述第二反應(yīng)層的材料為鋅，第二反應(yīng)層為負(fù)極的活性物質(zhì)。
[0011 ] 所述堿性電解液為氫氧化鉀加偏鋅酸鉀的水溶液的電解液。
[0012]用玻離纖維隔板或者其他塑料原料做成的離子膜做隔板，做成卷繞式。
[0013]利用KOH的水溶液不能跟銅起反應(yīng)的化學(xué)性質(zhì)，如果在KOH水溶液中將直流電的正電施加到銅的表面時(shí)，銅去被氧化為不溶于堿溶液的氧化銅，利用氧化銅中含有的氧，作為堿性電池的氧化劑(去極劑)。它與鉛酸蓄電池的去極劑二氧化鉛相比，其不同之點(diǎn)如下:二氧化鉛只能在酸性溶液稀硫酸中發(fā)揮氧化能力，如果二氧化鉛在堿性溶液中，卻會被溶解消失，失去了二氧化鉛也就是失去了氧化的能力，所以二氧化鉛只能在酸性的稀硫酸電解液中使用，作為鉛酸蓄電池正極的活性氧化劑，不能在堿性的電解液中作為氧化劑。
[0014]氧化銅能在堿性氫氧化鉀溶液中發(fā)揮氧化能力，如果氧化銅在稀硫酸中，氧化銅將會跟稀硫酸起反應(yīng)生成硫酸銅溶解于稀硫解中，失去了氧化銅在稀硫酸中，氧化銅將會跟銅只能在堿性的溶液中作為氧化劑使用，不能在酸性溶液中作為氧化劑。
[0015]基于此，本發(fā)明銅鋅堿性蓄電池的主要結(jié)構(gòu)，包括負(fù)極板、正極板、及堿性電解液3部分，今分別作如下說明:
A、負(fù)極板，將銅片作負(fù)極板的基體，充電時(shí)，銅片上面被鍍上一層鋅，作為負(fù)極的活性物質(zhì)。放電時(shí)，鋅跟氫氧化鉀起反應(yīng)生成偏鋅酸鉀(K2ZnO2)和氫氣，偏鋅酸鉀溶解于電解液中，氫氣被正極的氧化銅氧化為水，其反應(yīng)方程式I是:“Zn (負(fù)極)+2K0H--K2Zn0+H2”。
[0016]B、正極板，放電時(shí)，正極的氧化銅吸收負(fù)極產(chǎn)生的氫氣將其氧化為水，氧化銅
(CuO)失去部分的氧，成為氧化亞銅(Cu20)，以方程式2，所示“2Cu0 (正極)+H2--
Cu20+H20”。
[0017]C、堿性電解液，將氧化鋅溶解于氫氧化鉀的水深液中成為偏鋅酸鉀與氫氧化鉀的混合液，以方程式3所示“3K0H+Zu0——K2Zn02+K0H+H20”，以此混合液充當(dāng)電解液。充電時(shí)，電解液中的鋅離子在負(fù)極的銅片上面沉積，成為負(fù)極的活性物質(zhì)，放電時(shí)，鋅跟氫氧化鉀反應(yīng)生成偏鋅酸鉀與氫，使偏鋅酸鉀的濃度變濃，氫被氧化銅氧化為水。
[0018]D、將方程式I跟方程式2合并，其正、負(fù)板的電化學(xué)總反應(yīng)，見方程式4，所示:方程式 4 “2Zn (負(fù)極)+CuO (正極)+K2Zn02+4K0H——3K2Zn02 (負(fù)極)+Cu20 (正極)+H20+H2”。放電時(shí)，方程式3由左端向右端，鋅跟氫氧化鉀反應(yīng)生成右端的偏鋅酸鉀與氫，氫被氧化銅氧化為水，氧化銅因失氧成為氧化亞銅。充電時(shí)，方程式4由右端向左端，偏鋅酸鉀被還原為氫氧化鉀及鋅，鋅分子沉積于負(fù)極上。如此的可逆反應(yīng)周而復(fù)始，而且永久可逆，方程式4是銅鋅堿性蓄電池總的電化學(xué)反應(yīng)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明實(shí)施方法很簡單，只要按照
【發(fā)明內(nèi)容】
A、B、C、D中所述的實(shí)施就行，其電池殼子，可依照現(xiàn)有技術(shù)鉛酸蓄電池的閥控式殼子，因?yàn)榉乐闺娊庖何斩趸汲蔀樘妓徕洠姵貞?yīng)密封。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種銅鋅堿性蓄電池，其特征是:包括正極板、負(fù)極板、堿性電解液，所述正極板為銅板、負(fù)極板為鍍鋅板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅鋅堿性蓄電池，其特征是:所述正極板的材料為純銅，且在正極板上鍍設(shè)有第一反應(yīng)層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種銅鋅堿性蓄電池，其特征是:所述第一反應(yīng)層的材料為氧化銅，第一反應(yīng)層為正極的活性物質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅鋅堿性蓄電池，其特征是:所述負(fù)極板的材料為純銅，且在負(fù)極板上鍍設(shè)有第二反應(yīng)層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的銅鋅堿性蓄電池，其特征是:所述第二反應(yīng)層的材料為鋅，第二反應(yīng)層為負(fù)極的活性物質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅鋅堿性蓄電池，其特征是:所述堿性電解液為氫氧化鉀加偏鋅酸鉀的水溶液的電解液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅鋅堿性蓄電池，其特征是:用玻離纖維隔板或者其他塑料原料做成的離子膜做隔板，做成卷繞式。
【專利摘要】本發(fā)明是一種銅鋅堿性蓄電池，其結(jié)構(gòu)：包括純銅板附上氧化銅為去極劑的正極板，用銅作負(fù)極板的基體，在充電前或充電時(shí)被鍍上一層鋅作為負(fù)極板的活性物質(zhì)，電解液是含有鋅離子的偏鋅酸鉀加氫氧化鉀的水溶液；本發(fā)明是第3代銅鋅電池，是有新穎性、創(chuàng)造性、實(shí)用性的銅鋅堿性蓄電池，具有價(jià)格不高、使用壽命長等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，可作電動(dòng)車、光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、電網(wǎng)調(diào)峰等領(lǐng)域的儲電之用。
【IPC分類】H01M10-24
【公開號】CN104868177
【申請?zhí)枴緾N201510199267
【發(fā)明人】陳亦旭, 湯恭年, 陳微微, 陳尚發(fā), 鄭恩道
【申請人】陳亦旭
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年4月24日