r>[0021]本發(fā)明是用二氧化鉛為正極的去極劑，對正極鉛柵的化學(xué)、物理結(jié)構(gòu)作了改良，以純鉛取代鉛銻、鉛鈣合金，加大鉛柵筋條的橫截面積以應(yīng)長期的氧化侵蝕，使能長期循環(huán)。用薄鉛板、或者鍍鉛的薄銅板為電池負(fù)極板的基體，在充電時被鍍上一層鋅作為負(fù)極的活性物質(zhì)，其電化學(xué)反應(yīng)見方程式(1)，Zn (負(fù)極)+Pb02 (正極)+H2S04 (電解液)=ZnS04 (負(fù)極)+PbO (正極)+H20 (電解液)。
[0022]放電時，方程式(1)由左向右，負(fù)極板上的鋅被氧化成為右端的硫酸鋅溶于電解液內(nèi)，電解液內(nèi)硫酸鋅的濃度增加，稀硫酸的濃度變稀，正極的二氧化鉛吸收負(fù)極產(chǎn)生的氫氣將其氧化為水，二氧化鉛失去部分氧，成為一氧化鉛，電解液稀硫酸被消耗為水。實(shí)際上稀硫酸不可能被消耗殆盡，右端的水中仍含有少量的稀硫酸。
[0023]充電時，方程式(1)由右向左，電解液中的鋅離子被還原為鋅在負(fù)極板上沉積，正極板上的一氧化鉛被氧化為二氧化鉛，電解液中稀硫酸的濃度增加，硫酸鋅的濃度減低。
[0024]簡言之，本電池放電跟充電的電化學(xué)反應(yīng)恰恰相反，并能長期保持如此的電化學(xué)可逆反應(yīng)，由于負(fù)極是鋅與硫酸鋅的變換，長期的循環(huán)不可能改變。
【具體實(shí)施方式】
[0025]實(shí)施例一，下面做一個最簡單的實(shí)驗(yàn)，證明酸性鉛鋅蓄電池的可行性，取純鉛板兩片，用0.8毫米至1.6毫米厚度的玻璃纖維隔板隔開、負(fù)兩極，鉛板的厚度及面積無嚴(yán)格的要求，比如兩塊鉛板的厚度都是1毫米，面積都是1平方分米，插在比重1.3至1.35的硫酸鋅水溶液中，通以DC3V至5V的電源充電，充電電流控制在3A至5A充電幾分鐘后，正極板的表面就產(chǎn)生一層黃褐色的二氧化鉛，負(fù)極板的表面被鍍上一層鋅，充電后的電壓為2.6V，稍后降為2.4V，如做破壞性短路放電試驗(yàn)，頭次短路0.5秒電流為50A，二次0.5秒電流為30A，第3次0.5秒，電流仍有20A。
[0026]以上是證明酸性鉛鋅蓄電池的可行性試驗(yàn)。
[0027]實(shí)施例二，結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明進(jìn)一步描述。箱式的，其電池殼子，可依照現(xiàn)有技術(shù)中鉛酸蓄電池的閥控式殼子，正極板鉛柵用純鉛壓鑄，因純鉛的導(dǎo)電性能比鉛銻鈣合金佳，又柵條較粗，比傳統(tǒng)的鉛柵粗了十多倍，才能承受十多倍，才能承受十多倍的氧化侵蝕，因而可將使用壽命增長十多倍。
[0028]圖1是正極板鉛柵的結(jié)構(gòu)示意圖，鉛柵的尺寸按容量設(shè)計(jì)，橫鉛條(筋)11條和縱鉛條(筋)12的交叉間構(gòu)成的許多通槽內(nèi)，填充活性物質(zhì)二氧化鉛，此二氧化鉛于化成后生成。
[0029]圖2是30AH單片正極板的實(shí)際尺寸；長320毫米乘闊225毫米乘厚5毫米，其中橫向18個孔，縱向22個孔，共391個孔。
[0030]負(fù)極板是二塊與正極板同面積的薄鉛板，或者銅板(銅板表面需要鍍薄層鉛)，鉛板厚度只有0.5毫米至0.7毫米，銅板厚度只有0.2毫米至0.3毫米。銅板的厚度僅有傳統(tǒng)鉛酸蓄電池負(fù)極板厚度2毫米的七分之一。
[0031]隔板用玻璃纖維隔板，其厚度為1.6毫米至2毫米，能防止負(fù)極板可能產(chǎn)生的鋅枝晶穿破隔板。
[0032]電解液為硫酸鋅、硫酸鈉、明礬等的混合液；各種硫酸鹽在每升水中的含量:硫酸鋅為300克，硫酸鈉為60克，明礬15克。
[0033]實(shí)施例三，卷繞式的，用玻璃纖維隔板將兩鉛片隔開卷繞，配以硫酸鋅為主的電解液，其成分參照實(shí)施例二的電解液，每只電壓為2.4V，可以做成圓筒形，卷繞工藝參照紙質(zhì)圓筒形電容器的生產(chǎn)工藝。
[0034]還要注意下列幾點(diǎn):
[0035]—、要防止過度充電，在現(xiàn)代技術(shù)條件下，如手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、筆記本電腦、電動車所有的充電器，都有充電保護(hù)裝置。
[0036]本電池在充電中，相似硫酸鋅電鍍鋅作業(yè)，與電鍍鋅不同之處的是:電鍍鋅的正極是鋅板，電鍍時，鋅板部分被氧化為硫酸鋅溶于電解液中，以彌補(bǔ)電解液中減少的鋅離子。而鉛鋅酸性蓄電池在充電時，正極鉛板上附著的一氧化鉛被氧化為二氧化鉛，電解液中的鋅離子在充電中在負(fù)極沉積，因而鋅離子愈來愈少，如果鋅離子缺乏到電鍍的要求時，負(fù)極板就鍍不上鋅，就生成粉末狀有害物。
[0037]二、要防止生長成鋅枝晶，在電鍍鋅的作業(yè)中，被鍍件是掛在負(fù)極中滾動。不可能生長成鋅枝晶，但鉛鋅酸性蓄電池的負(fù)極是靜止固定的，充電時相似電鍍，硫酸鋅溶液鍍鋅，溶液成分簡單，性能穩(wěn)定，電流效率高。
[0038]三、防止鋅極板基體變形，在經(jīng)過十幾次充、放電后，負(fù)極板必須“清洗”，“清洗”就是將電放光后再充電，才能使負(fù)極板基體保持原形。
[0039]本發(fā)明酸性鉛鋅蓄電池，提出以兩個都是鉛，或者負(fù)極是銅鍍鉛的電極，浸在以硫酸鋅為主的電解液中，蓄電池經(jīng)充電后，負(fù)極被鍍上一層鋅為活性物質(zhì)，正極的鉛被氧化為二氧化鉛，依靠二氧化鉛作去極劑，此電池不過是電池的原始型，今后還需本領(lǐng)域的技術(shù)人員對本發(fā)明的不足之處加以改良，這跟火車與飛機(jī)一樣:現(xiàn)代的火車要比當(dāng)年斯蒂芬遜發(fā)明的火車好多少倍，現(xiàn)代噴氣式飛機(jī)要比當(dāng)年來特兄弟的飛機(jī)勝上多少倍，其道理是一樣的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種蓄電池，其參與電化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，包括:純鉛板附上二氧化鉛的正極板，平面鉛板、或者平面銅板表面鍍鉛的負(fù)極板，以及硫酸鋅溶液為主之電解液所構(gòu)成的酸性鉛鋅蓄電池。2.按權(quán)利要求1所述的酸性鉛鋅蓄電池，其特征是，其正極板是由柵狀純鉛板之上附著適當(dāng)數(shù)量的二氧化鉛作為活性物質(zhì)。3.按權(quán)利要求1所述的酸性鉛鋅蓄電池，其特征是，其負(fù)極板是由平面薄鉛板、或者用平面薄銅板表面鍍鉛作為基體，在充電時被鍍上一層鋅所構(gòu)成，鋅為負(fù)極的活性物質(zhì)，鉛板、或者鍍鉛的薄銅板作為負(fù)極板的基體，是鋅的依附體兼集結(jié)電流的載流體。4.按權(quán)利要求1所述的酸性鉛鋅蓄電池，其特征是，用硫酸鋅、硫酸鈉、明礬等組成的水溶液作為本電池的電解液。5.按權(quán)利要求2、3、4所述組成的酸性鉛鋅蓄電池，用玻璃纖維隔板或者其它塑料原料制成的離子膜做隔板，可做成卷繞式、箱式，或者其它型式，不拘泥于任何型式。
【專利摘要】本發(fā)明吸收鉛酸蓄電池技術(shù)中之精華予以消化，并結(jié)合硫酸鋅電鍍鋅技術(shù)合于一體而衍生的酸性鉛鋅蓄電池。其參與電化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)：包括由純鉛板附上適當(dāng)數(shù)量的二氧化鉛作活性物質(zhì)的正極板，用薄鉛板、或者用薄銅板之上鍍銅作負(fù)極板的基體，在充電時被鍍上一層鋅為負(fù)極板的活性物質(zhì)，電解液是硫酸鋅、硫酸鈉、明礬等組成的水溶液。最原始的電池是伏打電池，由科學(xué)家伏打發(fā)明，銅為正極、鋅為負(fù)極，插在稀硫酸中而成。以后有丹尼爾發(fā)明的丹尼爾電池；下棋極是銅板插在硫酸銅溶液中、負(fù)極是鋅板插在硫酸鋅溶液中，通過鹽橋等方法連接，現(xiàn)已淘汰。本蓄電池可制成卷繞式、箱式和其他形型式，不拘泥于任何型式，可供電動車、光伏、風(fēng)力發(fā)電、電網(wǎng)調(diào)峰等領(lǐng)域所使用。
【IPC分類】H01M10/28, H01M4/14
【公開號】CN105390754
【申請?zhí)枴緾N201510995672
【發(fā)明人】湯恭年
【申請人】湯恭年
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年12月29日