[發明專利]酸性鉛鋅蓄電池

在審

• 申請號: 201510995672.5
• 申請日: 2015-12-29
• 公開（公告）號: CN105390754A
• 公開（公告）日: 2016-03-09
• 發明（設計）人: 湯恭年
• 申請（專利權）人: 湯恭年
• 主分類號: H01M10/28
• 分類號: H01M10/28;H01M4/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及儲能設備技術領域，一種能快速充電的，相似超級電容器，其容量又接近傳統的鉛酸蓄電池，介于此兩者之間的酸性鉛鋅蓄電池。

背景技術

鉛酸蓄電池的歷史悠久，其技術成熟、價格低廉、原材料豐富、性能優良等諸多優點。但循環次數僅幾百次至千余次。其負極板的“硫酸鉛化”和正極板鉛柵的爛斷，是迄今為止難以根治的頑癥，至今尚未找到徹底根治的有效辦法。

銀鋅電池是由價格昂貴的銀來制造，由于銀的價格昂貴，在大型儲電領域中是使用不起的，基本上做成微型的紐扣式電池，供給小型電器如計算器、兒童玩具等場合使用。

鋰離子蓄電池單個電壓高、電流大，但制造工藝復雜，成本高，價格貴。是手機、數碼相機、筆記本電腦等高檔電器的最佳的蓄電池，但因價格太貴，循環次數并不是最高，在大功率的使用領域也使用不起。

超級電容器的最大優點是充電時間快、僅幾分鐘，循環次數可達十萬次以上，缺點是價格昂貴，而儲電容量不如蓄電池。

酸性鉛鋅蓄電池是介于超級電容器和鉛酸蓄電池之間的一種儲電裝置。它是采納鉛酸蓄電池技術中之精華，予以消化，并結合硫酸鋅電鍍鋅技術合于一體而衍生的發明。

在硫酸鹽電鍍鋅技術上，鍍后必須處理的項目，有一個“除氫”項目很重要，所謂除氫，即是在電鍍鋅過程中除了鍍上鋅層外，還有氫離子被還原成氫，除了一部分成為氫氣逸出外，還有一部分以原子狀態涌入到鋅鍍層的晶格中去，也就是有氫原子儲存于鋅鍍層的晶格當中，被稱為“氫脆”，“氫脆”在電鍍作業上對被鍍零件產生危害，通常采用加熱至200至300攝氏度的高溫處理，使氫逸出。

但在酸性鉛鋅蓄電池里，在充電時，相似處于鍍鋅狀態，在此過程中，氫原子也涌入到鋅鍍層的晶格中，使負極板得到“儲氫”，成為負極的活性物質之一，對電池卻是有利的。

酸性鉛鋅蓄電池跟大家所熟悉的鉛酸蓄電池相比，有其共同之點，就是它們的正極活性物質都是二氧化鉛作為“去極劑”。也有相異之點，就是它們負極板的活性物質及電解液的化學成分各不相同；鉛酸蓄電池負極板的活性物質是粉末狀態的鉛，它依附在鉛柵中的空格子內，依靠其極大的比表面積實施“儲氫”，電解液是比重1.28至1.3的稀硫酸，電壓為2V。酸性鉛鋅蓄電池負極板的活性物質是鋅，是在充電時被鍍于負極板的基體之上，這層鋅鍍層，不需要極大的比表面積依然能工作。放電后，鋅從基體上溶解成為硫酸鋅離子溶于電解液中，負極板在放電與充電過程中，只是鋅跟硫酸鋅的變換，因此形成了長期的循環。不可能造成“硫酸鉛化”的頑癥，電解液是比重1.3至1.35以硫酸鋅為主的水溶液，電壓為2.4V。

經網上查詢，在2003年，浙江省臨海市有人以堿性鉛鋅蓄電池的名稱申請專利，專利號為CN03116532.X，申請日為2003年4月22日，公開(公告)日為2003年10月22日。

今摘錄其摘要：一種堿性鉛鋅蓄電池，為提供一種低成本，長壽命的蓄電池，利用二氧化鉛作正極，鋅作負極，氫氧化鉀為電解液。在充、放電時，利用二氧化鉛與鋅在氫氧化鉀溶液中的氧化、還原反應，產生電子轉移，實現電池的充、放電，具有成本低，壽命長的優點。

主權頁，一種堿性鉛鋅蓄電池。其特征是：正極為二氧化鉛，負極為鋅，電解液為氫氧化鉀溶液。

這個公告，未說明該電池的電壓幾何，本申請人對該蓄電池存在質疑，據我所知，二氧化鉛只能在稀硫酸的溶液中才能有很強的氧化能力，鉛酸蓄電池就是以此作為活性物質(去極劑)。但在堿性溶液中，則沒有功能，如果將二氧化鉛當作去極劑，二氧化鉛則失去氧化的功能，尤其是在氫氧化鉀溶液中，如作為堿性鉛鋅蓄電池的電解液，其結果會是怎樣呢？

出于好奇，我也作過試驗，電壓只有1.5V，僅存在短暫的時間即消失為零，短路電流很弱，比鋅錳干電池的短路電流還弱，不能輸出大電流。二氧化鉛在氫氧化鉀溶液中，先轉變為一氧化鉛，一氧化鉛能溶于氫氧化鉀溶液中，成為電鍍技術中相似酒石酸鹽鍍鉛的“鍍鉛液”，因為電解液中生成了鉛離子，經過充電，正極鉛柵的鉛即被溶解為鉛離子，鉛離子就能在負極板表面上沉積成粉末狀的鉛屑，此試驗終于失敗。

最近，中科院上海硅酸鹽所研制的石墨烯電池，以充電7秒跑35公里的報導將轟動全國，但未說明是電動自行車凡是電動轎車，其電池總容量是幾安時，要幾伏電壓去充電、充電電流是幾千安倍以上到萬安倍去充電呢？