含有纳米碳管电解液的无隔离膜胶体电池制造技术

一种含有纳米碳管电解液的无隔离膜胶体电池，包括有电池槽体，该电池槽体围构有容置空间，并容置有胶体电解液、电池正极结构与电池负极结构，其中，该胶体电解液添加有预定重量百分比纳米碳管材料，该电池正极结构与电池负极结构分别包括有正极基材本体与负极基材本体，该正极基材本体与负极基材本体浸置于该胶体电解液中，其中，该正极基材本体包含有正极反应面，并涂布有正极反应物质，该负极基材本体包含有负极反应面，并涂布有负极反应物质，以进行化学反应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种胶体电池，特别是关于一种含有纳米碳管电解液的无隔离膜胶体电池。
技术介绍
查铅酸电池主要由电池槽、电池正极结构、电池负极结构、电解液以及隔离膜所组成。其中，阴极结构是用以获得电性性能，阳极结构是用以增加进行电化学反应的表面积。而隔离膜设置于该电池槽内，并介于该电池正极结构与该电池负极结构之间，该隔离膜是以高分子材料制成，用以阻隔电子与允许导电离子与电解质通过，并防止因盐类沉积与生长而使电池正、负极结构导通而发生短路。电池隔离膜是作为隔离用，避免电池内部正负极的接触而造成的短路。隔离膜的基本性质包括提供电池正负极构间的物理隔离(电子绝缘)、便于电解质或导电离子(H+、HSO4-)通过的低电阻(离子导体)、优异的电解质湿润性、电池组装及电池使用所需的机械强度。一般常见的隔离膜可由天然或合成材料的多孔薄片制成，该多孔薄片包括无纺或纺制的纤维薄片或薄膜，而用作该多孔薄片的典型材料有聚丙烯、聚乙烯等烯烃类聚合物。电池隔离膜在先前专利技术中亦有许多有关的技术，例如在中国台湾专利技术专利公告第CN1057873C号，其揭露了一种采用有机电解液的电池所使用的隔板及其制造方法，其是由聚乙烯、聚丙烯、有机液体与无机微粉末的混合物经挤压成形加工形成薄膜状，然后由此薄膜中提取出有机物体-->与无机粉末以制成所需的隔板。在中国台湾专利技术专利公告第200418216号，其揭露了一种电池隔板，是在该电池隔板中包括有一层多孔金属材料复合层，以有效提高电池隔板的机械强度与安全性。目前市面上可见的胶体电池，其将铅酸电池的电解液添加一预定含量的二氧化硅(即SiO2)，并制成半固态凝胶的型态。胶体电池在环保性、稳定性及抗温性等方面的表现，比一般铅酸电池更佳。胶体电池不仅完全免保养，不需加水，且无酸雾、氢气的产生，胶体电池还可以任意方向放置使用，而不会发生硫酸液外漏腐蚀现象。并且，在电池壳体受到撞击、摔碎等破坏时，电解液的不流动特性更可确保使用者及使用环境的安全。胶体电池不仅具有优异的热传导性，更耐深度放电循环使用，由于电池于深度放电且长期放置后，仍可完全回复饱电状态，寿命大大延长。铅酸电池中电解液采用硫酸溶液，一般电解液中是以选用硫酸密度1.1g/ml至1.6g/ml溶液，换算为硫酸的重量百分比介于16至70重量百分比之间。铅酸电池又可分为一般非胶体电池与胶体电池，而胶体电池比较不会渗出硫酸电解液，具有环保的优势。一般非胶体电池与胶体电池两者的差异，就在于胶体电池的电解液中含有约3重量百分比以上的二氧化硅，此浓度的二氧化硅在硫酸溶液中会形成胶体，故称为胶体电池。二氧化硅在硫酸溶液中是否会形成胶体，除了二氧化硅的重量百分比外，也取决于硫酸溶液中的酸浓度与温度，以及所使用二氧化硅的种类与特性。纳米碳管为纳米级的管状物质，是二十一世纪纳米科技的代表材料之一，由于该特殊的结构，使其具有非常优异且独特的机械、电子、光电、热传导和化学等特性，使得它具有许多潜在的用途，且近年来已快速推广至各个不同的领域。在电池相关领域中，纳米碳管最广泛的应用是用在各种电池的电极，例如美国专利7,029,796、7,029,794、6,703,163、6,440,610与中国台湾专利号1232607以及WO2005022666将纳米碳管用于锂电池的电极；美国专-->利6,706,431纳米碳管用于燃料电池的电极；中国台湾专利号1241029将纳米碳管用于太阳电池的电极；中国台湾专利号1236779将纳米碳管用于镍氢电池的电极；中国专利公开号CN1505186与美国专利公开号US2005181282将纳米碳管用于铅酸电池的正负极。美国专利6,917,181揭示一种电源供应器，其中使用了电极上带有纳米碳管的电池。美国专利6,805,985也揭示一种使用纳米碳管作为燃料电池的储氢材料。美国专利6,781,817揭示一种电极上带有纳米碳管的电容器。美国专利6,454,816将纳米碳管用于超级电容的电极。使用含纳米碳管的电解液而增进效能的电池相关应用，是目前较少被注意的领域。中国专利公开号CN1505196(授权公开号CN 1237646C，专利号ZL 02144682.2)揭示一种在电解液中含有纳米碳质材料的铅酸蓄电池，但是该铅酸蓄电池但铅酸蓄电池的充电容量仅仅提高7.7％(由3.9 Ah提高到4.2 Ah)，提升并不够高，产业上仍须要有更高提升效果的电解液。且该专利技术未提供大电流快速充电的功效。而在胶体电池的领域中，迄今尚未有任何前案提到有关使用含纳米碳管电解液的胶体电池，以及使用含纳米碳管电解液对胶体电池功能的提升，故，结合纳米碳管电解液的胶体电池将有其宽广的发展空间，尤其是结合纳米碳管电解液的无隔离膜胶体电池，更有其宽广的发展空间。另外，也有一些相关的专利叙述在电池的电解液中加入内含非纳米碳管的电解液碳材。中国专利公开号CN1697236揭示一种使用含纳米碳电解液的阀控式密封铅酸蓄电池，其中纳米碳材料为电解氧化所制成直径为5-15nm的电解氧化碳颗粒，占电解液重量百分比的1-7％，并未提及纳米碳管。该案所使用的材料为球状碳粉颗粒，与纳米碳管的长条且中空的管状结构大不相同，而纳米碳管具有极佳的导电性，加上特殊的纳米级管状结构，可促进离子在电解液中的移动速率，提升铅酸电池的离子导电效能。同时，在该篇专利中纳米碳材料的浓度属于一般公知的浓度范围，即1重-->量百分比以上，远高于本专利技术中所发现的有良效的纳米碳管低浓度，即0.1重量百分比(1000ppm)以下。另外，以上各篇专利都未提及可供大电流充电与放电效果的电池。以上各篇专利的全文在此并入参考文献。综观公知的铅酸电池在电池正极结构与电池负极结构之间皆需配置有隔离膜，以避免电池正极结构与电池负极结构发生短路，但就整体的铅酸电池架构而言，隔离膜的制备与配置皆需花费极庞大的制作成本(高达铅酸电池成本的30％)。再者，迄今未见对于胶体电池性能的改善，以及无隔离膜的胶体电池与纳米碳管的结合。如能够增进无隔离膜胶体电池的供电效率、使用循环与成本考虑，势必为其广大的应用提供更高的经济效益。值此全球能源短缺的时机，提高供电装置的使用效率，减少能源的耗费以及对环境的危害，不啻是一大贡献。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种含有纳米碳管电解液的无隔离膜胶体电池，其于胶体化的电池电解液中添加纳米碳管材料，使该胶体电池具有较佳的导电性能。本专利技术的另一目的在于提供一种含有纳米碳管电解液的无隔离膜胶体电池，其于胶体电池的胶体电解液中添加具有高机械强度的纳米碳管材料，而提升电池中电解液胶体的机械强度与稳定性，以省去隔离膜的设置，并降低胶体电池的制作成本。为实现上述目的，本专利技术提供的含有纳米碳管电解液的无隔离膜胶体电池，包括有：一电池槽体，围构有一容置空间；一胶体电解液，容置于该电池槽体的容置空间中，且该胶体电解液为一具有预定浓度的浓硫酸溶液、预定重量百分比的二氧化硅及水的混合-->液；一纳米碳管材料，以一预定重量百分比添加在该电池槽体的容置空间的胶体电解液中；一电池正极结构，设置于该容置空间内，该电池正极结构包括：一正极端子，凸伸于该电池槽体；复数片正极基材本体，浸置于该电池槽体的容置空间中的胶体电解液并电连接于该正极端子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有纳米碳管电解液的无隔离膜胶体电池，包括有：　　　　一电池槽体，围构有一容置空间；　　　　一胶体电解液，容置于该电池槽体的容置空间中，且该胶体电解液为一具有预定浓度的浓硫酸溶液、预定重量百分比的二氧化硅及水的混合液；　　　　一纳米碳管材料，以一预定重量百分比添加在该电池槽体的容置空间的胶体电解液中；　　　　一电池正极结构，设置于该容置空间内，该电池正极结构包括：　　　　一正极端子，凸伸于该电池槽体；　　　　复数片正极基材本体，浸置于该电池槽体的容置空间中的胶体电解液并电连接于该正极端子，每一片正极基材本体包含有至少一正极反应面，并涂布有正极反应物质，以进行化学反应；　　　　一电池负极结构，设置于该容置空间内，该电池负极结构包括：　　　　一负极端子，凸伸于该电池槽体；　　　　复数片负极基材本体，浸置于该电池槽体的容置空间中的胶体电解液并与相邻的正极基材本体隔离一预定距离以及电连接于该负极端子，每一片负极基材本体包含有至少一负极反应面，并涂布有负极反应物质，以进行化学反应。

【技术特征摘要】
1.一种含有纳米碳管电解液的无隔离膜胶体电池，包括有：一电池槽体，围构有一容置空间；一胶体电解液，容置于该电池槽体的容置空间中，且该胶体电解液为一具有预定浓度的浓硫酸溶液、预定重量百分比的二氧化硅及水的混合液；一纳米碳管材料，以一预定重量百分比添加在该电池槽体的容置空间的胶体电解液中；一电池正极结构，设置于该容置空间内，该电池正极结构包括：一正极端子，凸伸于该电池槽体；复数片正极基材本体，浸置于该电池槽体的容置空间中的胶体电解液并电连接于该正极端子，每一片正极基材本体包含有至少一正极反应面，并涂布有正极反应物质，以进行化学反应；一电池负极结构，设置于该容置空间内，该电池负极结构包括：一负极端子，凸伸于该电池槽体；复数片负极基材本体，浸置于该电池槽体的容置空间中的胶体电解液并与相邻的正极基材本体隔离一预定距离以及电连接于该负极端子，每一片负极基材本体包含有至少一负极反应面，并涂布有负极反应物质，以进行化学反应。2.如权利要求1所述的含有纳米碳管电解液的无隔离膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈贤，杨志申，陈思彻，
申请(专利权)人：明鑫科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[]