專利名稱：一種帶式儲能電池的制作方法
—種帶式儲能電池技術領域
本發(fā)明屬于新能源領域的電池技術，涉及一種適應于調節(jié)電網(wǎng)的波峰、波谷及作為電動汽車移動電源的帶式儲能電池。
背景技術：
液流電池是一種大型儲能裝置，其基本工作原理為電池的正負極或某一極活性物質為液態(tài)流體氧化還原電對。由于液流電池能夠將能量轉化到電解液中分別進行存儲，因為具有超大規(guī)模存儲能量的優(yōu)勢，由于這種特點液流電池適合風能、太陽能等新能源發(fā)電的儲能技術。在液流電池中目前以全釩液流電池最具發(fā)展?jié)摿?。然而，在全液流電池中，釩電池正極液中的五價釩在靜置或溫度高于45°C的情況下易析出五氧化二釩沉淀，析出的沉淀堵塞流道，包覆碳氈纖維，惡化電堆性能，直至電堆報廢。且在該電池中石墨極板容易被正極液刻蝕，而電堆在長時間運行過程中電解液溫度很容易超過45°C，如果用戶操作不當， 一次充電就能讓石墨板完全刻蝕，電堆只能報廢。同時該電池還存在放電電流密度低，體積比功率密度低的特點。發(fā)明內容
為了克服現(xiàn)有技術的上述缺點，本發(fā)明提供一種既具有高放電體積功率比、又具有大規(guī)模存儲能量特點的帶式儲能電池。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種帶式儲能電池，在它的電池殼體內隔離有荷電狀態(tài)材料裝載區(qū)域、電解液區(qū)域和放電態(tài)材料裝載區(qū)域；在它的一組導電基底帶材上負載電池的正極材料，構成正極導電帶，在它的另外一組導電帶上負載電池的負極材料，構成負極導電帶；將正極導電帶和負極導電帶的兩端分別卷繞在兩個滾輪上，其中一端置于荷電狀態(tài)材料裝載區(qū)域，另外一端處于放電狀態(tài)材料裝載區(qū)域，同時將兩個滾輪中間部分放置在有多組導向輪的電解液區(qū)域，使得中間部分的導電帶部位處于電解液體中；當該電池處于充電完畢狀態(tài)時，正極導電帶和負極導電帶的荷電材料裝載區(qū)域處于卷繞滿的狀態(tài)，對應的另一段放電態(tài)材料裝載區(qū)域則為空軸狀態(tài)；該電池放電時，將充好電狀態(tài)的導電帶通過和滾輪同軸的微型電動機轉動，讓兩組分別涂覆正極材料和負極材料的導電帶疊加壓緊后，一起進入電解液中放電，放電完畢的導電帶移動出含有電解液的電解池外，在電解池外重新被對應的空軸被卷繞起來保存在放電態(tài)材料裝載區(qū)域內；該電池充電時則進行相反的過程。
所述的荷電狀態(tài)材料裝載區(qū)域是指同時裝載有卷繞了正極導電帶的滾輪和卷繞了負極導電帶的滾輪的存儲空間，正極導電帶和負極導電帶都處于充滿電的狀態(tài)；所述的荷電狀態(tài)材料裝載區(qū)域的卷繞有正極導電帶和負極導電帶的滾輪通過齒輪機構連接使之能夠同方向同步轉動，其轉動是通過一個微型步進電機實現(xiàn)。
所述放電態(tài)材料裝載區(qū)域是指同時裝載有卷繞了正極導電帶的滾輪和卷繞了負極導電帶的滾輪的存儲空間，正極滾輪和負極滾輪都處于完全放電的狀態(tài)；所述的放電電狀態(tài)材料裝載區(qū)域的卷繞有正極導電帶和負極導電帶的滾輪通過齒輪機構連接使之能夠同方向同步轉動，其轉動是通過一個微型步進電機實現(xiàn)。
所述電解液區(qū)域是指裝載有電解液的空間，正極導電帶和負極導電帶在該區(qū)域進行充電或者放電，其中的電解液是有機的電解液或是無機的電解液。
所述導電基底帶材是指在塑料帶上電鍍、蒸鍍和磁控濺射這類方法得到一層或多層結構的金屬鍍層形成導電基底帶材；或是由金屬直接軋制形成的金屬帶或者多孔泡沫金屬形成的多孔帶材，或者由金屬纖維絲燒結成的金屬纖維氈通過裁切得到的多孔導電帶材，以及由它們的一種或者幾種復合得到的復合導電帶材；導電基底帶材所使用的金屬是指Cu、Fe，Cr、W、Mo、V、Al、Sn、Bi、Pb、In、Ni、Co這類金屬以及由它們中的一種或者多種形成的單質金屬或者合金。
所述的具有一定寬度的導電帶是指寬度為Ium IOm,厚度為O. Ium Imm范圍內的導電帶狀材料；所述的正極導電帶負載的電池正極材料是Mn02、Ni (OH) O、PbO2, LiCoO2這類電池的正極材料或是空氣電極，電池直接使用空氣中的氧氣為氧化劑，構成燃料電池；所述的負極導電帶負載的電池負極材料可以是Mg、Al、Zn、Cd、Pb和儲氫合金這類電池的負極材料。
所述的導電電極帶是指在導電基底帶材上負載了電極活性材料得到的正極導電帶和負極導電帶。
所述的導電帶負載的電池負極極材料是通過電沉積的方法沉積到導電帶上，采用 Zn、Cd、Pb金屬類負極材料，或通過將金屬粉末漿料噴涂到多孔金屬導電帶上然后通過軋制得到；所述的正極導電帶負載的電池正極材料是通過電沉積的方法沉積到多孔導電帶上， 采用Mn02、Ni (OH) O這類正極材料，或通過將正極材料做成粉末漿料噴涂到多孔金屬導電帶上然后通過軋制得到。
所述的帶式儲能電池在充電時荷電材料裝載區(qū)域的步進電機轉動，放電區(qū)域的步進電機被動運動；當放電時，放電區(qū)域的步進電機轉動，荷電區(qū)域的步進電機被動轉動。
本發(fā)明的積極效果是將電池的電極材料采用專門存儲的辦法來實現(xiàn)電池容量的無限制的增大；該電池具有無需昂貴的離子交換樹脂膜，具有價格低廉的特點；該類電池相具有更高的輸出功率；該電池為大規(guī)模存儲電能，為調節(jié)電網(wǎng)的波峰、波谷提供了良好的儲能方案；該電池的正極如果使用空氣電池將具有更大的能量密度適合作為電動汽車的移動電源。


圖I是本發(fā)明的結構示意圖。
圖2是圖I的剖視圖。
圖3是微型步進電機的結構圖.圖4是電極結構示意圖。
圖中1-荷電態(tài)裝載區(qū)、2-電解液區(qū)、3-放電態(tài)材料裝載區(qū)、4-正極、5-負極、 6-隔膜、7-導向輪、8-微型步進電機、9-正極帶、10-負極帶。
具體實施方式
下面結合實施例和附圖對本發(fā)明進一步說明。
一種帶式儲能電池，它屬于新能源領域的電池技術，涉及一種帶式、長壽命和大容量充能電池的設計和生產(chǎn)方法；本發(fā)明提供一種將液流電池的還原劑和氧化劑都通過負載在塑料帶或金屬帶上，然后通過卷繞的辦法來保存電池的還原劑和氧化劑實現(xiàn)大規(guī)模存儲能量的方法，該電池具有類似普通電池高放電體積功率比的優(yōu)勢同時具有液流電池大規(guī)模存儲能量的特點。
加工一個電池殼體，并將電池殼體隔離成三個區(qū)域，分別為荷電狀態(tài)材料裝載區(qū)域、電解液區(qū)域和放電態(tài)材料裝載區(qū)域。加工兩組導電基底帶材，分別在其中一組的導電基底帶材上負載電池的正極材料，構成正極導電帶，另外一組導電帶上負載電池的負極材料， 構成負極導電帶。將正極導電帶和負極導電帶兩端分別卷繞在兩個滾輪上，其中一端放置于荷電狀態(tài)材料裝載區(qū)域，另外一端處于放電狀態(tài)材料裝載區(qū)域，同時在兩個滾輪中間部分放置在電解液區(qū)域，該區(qū)域存在多組導向輪，使得中間部分的導電帶部位處于電解液體中。當該電池處于充電完畢狀態(tài)時，則正極導電帶和負極導電帶的荷電材料裝載區(qū)域處于卷繞滿的狀態(tài)，對應的另一段放電態(tài)材料裝載區(qū)域則為空軸狀態(tài)。該電池放電時，將充好電狀態(tài)的導電帶通過和滾輪同軸的微型電動機轉動讓兩組分別涂覆正極材料和負極材料的導電帶疊加壓緊后一起進入電解液中放電，放電完畢的導電帶移動出含有電解液的電解池外，在電解池外重新被對應的空軸被卷繞起來保存在放電態(tài)材料裝載區(qū)域內；該電池充電時則進行相反的過程。
所述的荷電狀態(tài)材料裝載區(qū)域是指同時裝載有卷繞了正極導電帶的滾輪和卷繞了負極導電帶的滾輪的存儲空間，正極導電帶和負極導電帶都處于充滿電的狀態(tài)。
所述放電態(tài)材料裝載區(qū)域是指同時裝載有卷繞了正極導電帶的滾輪和卷繞了負極導電帶的滾輪的存儲空間，正極滾輪和負極滾輪都處于完全放電的狀態(tài)。
所述的電解液區(qū)域是指裝載有電解液的空間，正極導電帶和負極導電帶在該區(qū)域進行充電或者放電，其中的電解液可以是有機的電解液也可以是無機的電解液。
所述的導電基底帶材是指在塑料帶上電鍍、蒸鍍和磁控濺射這類方法得到一層或多層結構的金屬鍍層形成導電基底帶材；或是由金屬直接軋制形成的金屬帶或者多孔泡沫金屬形成的多孔帶材，或者由金屬纖維絲燒結成的金屬纖維氈通過裁切得到的多孔導電帶材，以及由它們的一種或者幾種復合得到的復合導電帶材所述的導電基底帶材所使用的金屬是指Cu, Fe, Cr, W，Mo, V, Al, Sn, Bi, Pb, In, Ni, Co等金屬以及由它們一種或者多種形成的單質金屬或者合金。
所述的具有一定寬度的導電帶是指寬度為Ium IOm,厚度為O. Ium Imm范圍內的導電帶狀材料。
所述的導電電極帶是指在導電基底帶材上負載了電極活性材料得到的正極導電帶和負極導電帶。
所述的正極導電帶負載的電池正極材料可以是胞02、附(0!1)0、？1302、1^002這類電池的正極材料或是空氣電極，電池直接使用空氣中的氧氣為氧化劑，構成燃料電池。
所述的負極導電帶負載的電池負極材料可以是Mg、Al、Zn、Cd、Pb和儲氫合金這類電池的負極材料。
所述的導電帶負載的電池負極極材料是通過電沉積的方法沉積到導電帶上，Zn、Cd、Pb金屬類負極材料，或通過將金屬粉末漿料噴涂到多孔金屬導電帶上然后通過軋制得到。
所述的正極導電帶負載的電池正極材料是通過電沉積的方法沉積到多孔導電帶上，Mn02、Ni (OH) O這類正極材料，或通過將正極材料做成粉末漿料噴涂到多孔金屬導電帶上然后通過軋制得到。
所述的荷電狀態(tài)材料裝載區(qū)域的卷繞有正極導電帶和負極導電帶的滾輪通過齒輪機構連接使之能夠同方向同步轉動，其轉動是通過一個微型步進電機實現(xiàn)。
所述的放電電狀態(tài)材料裝載區(qū)域的卷繞有正極導電帶和負極導電帶的滾輪通過齒輪機構連接使之能夠同方向同步轉動，其轉動是通過一個微型步進電機實現(xiàn)。
所述的帶式儲能電池在充電時荷電材料裝載區(qū)域的步進電機轉動，放電區(qū)域的步進電機被動運動；當放電時，放電區(qū)域的步進電機轉動，荷電區(qū)域的步進電機被動轉動。
本發(fā)明將電池的電極材料采用專門存儲的辦法來實現(xiàn)電池容量的無限制的增大； 該電池具有無需昂貴的離子交換樹脂膜，具有價格低廉的特點；該類電池相具有更高的輸出功率；該電池為大規(guī)模存儲電能，為調節(jié)電網(wǎng)的波峰、波谷提供了良好的儲能方案；該電池的正極如果使用空氣電池將具有更大的能量密度適合作為電動汽車的移動電源。
實施例I :按附圖I說明的方案采用PP塑料加工成長X寬X高為700X 150X 200mm的塑料槽，將塑料槽在長度方向上分隔成300+100+100mm三部分，分別為荷電材料裝載區(qū)域、電解液區(qū)域和放電電材料裝載區(qū)域。按照圖2、3所示分別在荷電材料裝載區(qū)域塑料槽外側安裝齒輪聯(lián)動機構和步進電機，在槽內側安裝正極導電帶轉動軸和負極導電帶轉動軸，在電解液體區(qū)域按照圖2示安裝5組導向輪，其中下面的一組并聯(lián)后連接電池的正極輸出端，上面的一組并聯(lián)后連接到電池的負極輸出端。同樣在放電材料裝載區(qū)域塑料槽外側安裝齒輪聯(lián)動機構和步進電機，在槽內側安裝正極導電帶轉動軸和負極導電帶轉動軸。并將上述電機分別和控制器連接。正極導電帶是以5um金屬鎳纖維絲燒結成鎳基多孔金屬纖維氈，然后裁切成140mm寬、厚度O. 17mm的金屬纖維帶作為正極基底導電帶。然后將NiO (OH)和炭黑、 聚四氟乙烯樹脂按照80:14 6的重量比列配置成漿料，利用噴涂的方法均勻的噴涂到正極導電帶上。在80°C條件下充分烘干后，在其中的一側疊加隔膜進行軋制成一體化正極帶。 負極導電帶是以140mm寬、厚度為O. Imm不銹鋼金屬帶電鍍厚度為IOum的金屬鉻得到基底導電帶，然后在導電帶上電鍍O. Imm后的金屬鋅作為負極導電帶。將正極導電帶、負極道電帶分別卷繞在荷電材料裝載區(qū)域和放電材料裝載區(qū)域的滾軸上，并同時使得正極導電帶導電面能夠直接接觸正極導電輪，負極導電帶能夠直接接觸負極導向輪。然后用溶解飽和氧化鋅的30%K0H溶液作為電解液加入到電解區(qū)域的隔槽中得到所述的電池，上述電池開路電壓為I. 6伏。
實施例2 按附圖I說明的方案采用PP塑料加工成長X寬X高為3500X 500X 750mm的塑料槽，將塑料槽在長度方向上分隔成1600+500+1600mm三部分，分別為荷電材料裝載區(qū)域、 電解液區(qū)域、放電電材料裝載區(qū)域。按照圖2，3示分別在荷電材料裝載區(qū)域塑料槽外側安裝齒輪聯(lián)動機構和步進電機，在槽內側安裝正極導電帶轉動軸和負極導電帶轉動軸。在電解液體區(qū)域按照圖2示安裝10組導向輪，其中下面的一組并聯(lián)后連接電池的正極輸出端，上面的一組并聯(lián)后連接到電池的負極輸出端。同樣在放電材料裝載區(qū)域塑料槽外側安裝齒輪聯(lián)動機構和步進電機，在槽內側安裝正極導電帶轉動軸和負極導電帶轉動軸。并將上述電機分別和控制器連接。正極導電帶是以5um金屬鎳纖維絲燒結成鎳基多孔金屬纖維氈， 然后裁切成490mm寬、厚度O. 17mm的金屬纖維帶作為正極基底導電帶。然后將Ni (OH) O和炭黑、聚四氟乙烯樹脂按照80:14 6的重量比列配置成漿料，利用噴涂的方法均勻的噴涂到正極導電帶上。在80°C條件下充分烘干后在其中的一側疊加隔膜進行軋制成一體化正極帶。負極導電帶是以5um金屬鎳纖維絲燒結成鎳基多孔金屬纖維氈，然后裁切成490mm 寬、厚度O. 17mm的金屬纖維帶作為負極基底導電帶。然后將儲氫合金粉、聚四氟乙烯樹脂按照90 10的重量比列配置成漿料，利用噴涂的方法均勻的噴涂到負極導電帶上。在80°C 條件下充分烘干后，軋制成正極導電帶。將正極導電帶、負極道電帶分別卷繞在荷電材料裝載區(qū)域和放電材料裝載區(qū)域的滾軸上，并同時使得正極導電帶導電面能夠直接接觸正極導電輪，負極導電帶能夠直接接觸負極導向輪。然后用30%K0H溶液作為電解液加入到電解區(qū)域的隔槽中得到所述的電池，上述電池開路電壓為I. 2伏。
權利要求
1.一種帶式儲能電池，其特征是在它的電池殼體內隔離有荷電狀態(tài)材料裝載區(qū)域、電解液區(qū)域和放電態(tài)材料裝載區(qū)域；在它的一組導電基底帶材上負載電池的正極材料，構成正極導電帶，在它的另外一組導電帶上負載電池的負極材料，構成負極導電帶；將正極導電帶和負極導電帶的兩端分別卷繞在兩個滾輪上，其中一端置于荷電狀態(tài)材料裝載區(qū)域，另外一端處于放電狀態(tài)材料裝載區(qū)域，同時將兩個滾輪中間部分放置在有多組導向輪的電解液區(qū)域，使得中間部分的導電帶部位處于電解液體中；當該電池處于充電完畢狀態(tài)時，正極導電帶和負極導電帶的荷電材料裝載區(qū)域處于卷繞滿的狀態(tài)，對應的另一段放電態(tài)材料裝載區(qū)域則為空軸狀態(tài)；該電池放電時，將充好電狀態(tài)的導電帶通過和滾輪同軸的微型電動機轉動，讓兩組分別涂覆正極材料和負極材料的導電帶疊加壓緊后，一起進入電解液中放電，放電完畢的導電帶移動出含有電解液的電解池外，在電解池外重新被對應的空軸被卷繞起來保存在放電態(tài)材料裝載區(qū)域內；該電池充電時則進行相反的過程。
2.如權利要求I所述帶式儲能電池，其特征是所述的荷電狀態(tài)材料裝載區(qū)域是指同時裝載有卷繞了正極導電帶的滾輪和卷繞了負極導電帶的滾輪的存儲空間，正極導電帶和負極導電帶都處于充滿電的狀態(tài)；所述的荷電狀態(tài)材料裝載區(qū)域的卷繞有正極導電帶和負極導電帶的滾輪通過齒輪機構連接使之能夠同方向同步轉動，其轉動是通過一個微型步進電機實現(xiàn)。
3.如權利要求I所述帶式儲能電池，其特征是所述放電態(tài)材料裝載區(qū)域是指同時裝載有卷繞了正極導電帶的滾輪和卷繞了負極導電帶的滾輪的存儲空間，正極滾輪和負極滾輪都處于完全放電的狀態(tài)；所述的放電電狀態(tài)材料裝載區(qū)域的卷繞有正極導電帶和負極導電帶的滾輪通過齒輪機構連接使之能夠同方向同步轉動，其轉動是通過一個微型步進電機實現(xiàn)。
4.如權利要求I所述帶式儲能電池，其特征是所述電解液區(qū)域是指裝載有電解液的空間，正極導電帶和負極導電帶在該區(qū)域進行充電或者放電，其中的電解液是有機的電解液或是無機的電解液。
5.如權利要求I所述帶式儲能電池，其特征是所述導電基底帶材是指在塑料帶上電鍍、蒸鍍和磁控濺射這類方法得到一層或多層結構的金屬鍍層形成導電基底帶材；或是由金屬直接軋制形成的金屬帶或者多孔泡沫金屬形成的多孔帶材，或者由金屬纖維絲燒結成的金屬纖維氈通過裁切得到的多孔導電帶材，以及由它們的一種或者幾種復合得到的復合導電帶材；導電基底帶材所使用的金屬是指Cu、Fe, Cr、W、Mo、V、Al、Sn、Bi、Pb、In、Ni、Co這類金屬以及由它們中的一種或者多種形成的單質金屬或者合金。
6.如權利要求I所述帶式儲能電池，其特征是所述的具有一定寬度的導電帶是指寬度為Ium IOm,厚度為0. Ium Imm范圍內的導電帶狀材料；所述的正極導電帶負載的電池正極材料是Mn02、Ni (OH) O、PbO2, LiCoO2這類電池的正極材料或是空氣電極，電池直接使用空氣中的氧氣為氧化劑，構成燃料電池；所述的負極導電帶負載的電池負極材料可以是Mg、Al、Zn、Cd、Pb和儲氫合金這類電池的負極材料。
7.如權利要求I所述帶式儲能電池，其特征是導電電極帶是指在導電基底帶材上負載了電極活性材料得到的正極導電帶和負極導電帶。
8.如權利要求I所述帶式儲能電池，其特征是所述的導電帶負載的電池負極極材料是通過電沉積的方法沉積到導電帶上，采用Zn、Cd、Pb金屬類負極材料，或通過將金屬粉末漿料噴涂到多孔金屬導電帶上然后通過軋制得到；所述的正極導電帶負載的電池正極材料是通過電沉積的方法沉積到多孔導電帶上，采用Mn02、Ni(0H)0這類正極材料，或通過將正極材料做成粉末漿料噴涂到多孔金屬導電帶上然后通過軋制得到。
9.如權利要求I所述帶式儲能電池，其特征是所述的帶式儲能電池在充電時荷電材料裝載區(qū)域的步進電機轉動，放電區(qū)域的步進電機被動運動；當放電時，放電區(qū)域的步進電機轉動，荷電區(qū)域的步進電機被動轉動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶式儲能電池，在它的電池殼體內隔離有荷電狀態(tài)材料裝載區(qū)域、電解液區(qū)域和放電態(tài)材料裝載區(qū)域；在它的一組導電基底帶材上負載電池的正極材料，構成正極導電帶，在它的另外一組導電帶上負載電池的負極材料，構成負極導電帶；將正極導電帶和負極導電帶的兩端分別卷繞在兩個滾輪上，其中一端置于荷電狀態(tài)材料裝載區(qū)域，另外一端處于放電狀態(tài)材料裝載區(qū)域，同時將兩個滾輪中間部分放置在有多組導向輪的電解液區(qū)域，使得中間部分的導電帶部位處于電解液體中。它既具有高放電體積功率比、又具有大規(guī)模存儲能量的特點，適應于調節(jié)電網(wǎng)的波峰、波谷及作為電動汽車的移動電源。
文檔編號H01M8/02GK102983347SQ20121058929
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權日2012年12月31日
發(fā)明者劉軍 申請人:劉軍