一種便攜式水電池元件及其組成的水電池裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種便攜式水電池元件及其組成的水電池裝置，其中，所述的便攜式水電池元件，它包括構(gòu)成正極的碳化布、與碳化布電氣性連接的正極引出電極、與碳化布緊密連接的含鹽布、與含鹽布緊密連接的吸水性紙、與吸水性紙緊密連接并構(gòu)成負(fù)極的負(fù)極金屬件、與負(fù)極金屬件電氣性連接的負(fù)極引出電極、以及將碳化布、正極引出電極、含鹽布、吸水性紙、負(fù)極金屬件及負(fù)極引出電極相互壓著的熱收縮管。這種水電池元件及其組成的水電池裝置可以長期保存、方便儲存和搬運、只需注入水或其他電解驅(qū)動液或其它中性液體便可快速供電、且初期及長期使用時的電壓及電流特性都非常好。并且制作工序簡單，制造成本便宜，用途廣泛，不會對環(huán)境造成污染。
【專利說明】一種便攜式水電池元件及其組成的水電池裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種供電裝置，特別是一種便攜式水電池元件及其組成的水電池裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會環(huán)保意識的提高，市面上出現(xiàn)了不少環(huán)保供電裝置，例如水電池。CN201616475U公開了 一種水電池,其包括金屬制的負(fù)極內(nèi)筒體、填充在負(fù)極內(nèi)筒體內(nèi)的氧化物質(zhì)粉末填充材料、以及插入粉末填充材料內(nèi)的碳質(zhì)棒狀正極集電體。使用時，只需將水注入負(fù)極內(nèi)筒體，水滲透和擴散到粉末填充材料，繼而起到氧化反應(yīng)的催化作用，使負(fù)極內(nèi)筒體的內(nèi)周面氧化并產(chǎn)生離子，負(fù)極內(nèi)筒體和正極集電體之間產(chǎn)生電位差，并產(chǎn)生電力。不過，由于水在粉末材料的滲透和擴散速度較難控制，故這種水電池的電流和電壓表現(xiàn)并不
王電相

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種可以長期保存、方便儲存和搬運、只需注入水或其他電解驅(qū)動液或其它中性液體便可快速供電、且初期及長期使用時的電壓及電流特性都非常好的便攜式水電池元件及其裝置。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種便攜式水電池元件，其特征在于:它包括構(gòu)成正極的碳化布、與碳化布電氣性連接的正極引出電極、與碳化布緊密連接的含鹽布、與含鹽布緊密連接的吸水性紙、與吸水性紙緊密連接并構(gòu)成負(fù)極的負(fù)極金屬件、與負(fù)極金屬件電氣性連接的負(fù)極引出電極、以及將碳化布、正極引出電極、含鹽布、吸水性紙、負(fù)極金屬件及負(fù)極引出電極相互壓著的熱收縮管。
[0006]其中，所述的含鹽布為含浸了鹽的多層織棉布。所述的鹽為氯化鈉、氯化鈣，氯化鉀，檸檬酸鈉等。碳化布是由纖維素系纖維的線織成的織布、編布、編織布或不織布為原料纖維布，將其加熱碳化后制成的織布、編布、編織布或不織布。含鹽布的含鹽濃度在5%以上。負(fù)極金屬件為一對金屬固定板，其將緊密連接的碳化布、含鹽布和吸水性紙夾緊固定。便攜式水電池元件還包括正極支持板，正極引出電極固定于正極支持板上，碳化布緊密連接固設(shè)正極引出電極的正極支持板的周圍。
[0007]本發(fā)明亦提供了一種使用上述水電池元件的水電池裝置，包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)有一個或兩個以上前述的水電池元件，殼體設(shè)有注水孔供注入液體至殼體內(nèi)以使水電池元件的吸水性紙吸水。殼體還設(shè)有外部引出線出口。在其中一個實施例中，水電池裝置還包括水箱和壓下裝置；水箱設(shè)于殼體上方，其內(nèi)部預(yù)先儲水，并設(shè)置有排出口，排出口內(nèi)設(shè)有密封排出口的閉止膜；殼體的注水孔設(shè)置為突出的注水管，注水管上端形成尖端并對應(yīng)排出口設(shè)置；壓下裝置將水箱下移使注水管尖端刺穿排出口的閉止膜以將水箱內(nèi)的水注入至殼體內(nèi)。此外，還可設(shè)有可拆除的阻止水箱壓下的壓下阻止裝置。[0008]本發(fā)明亦提供了另一種水電池裝置，其包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)有由一個或兩個以上前述的水電池元件組成的水電池元件組、水電池元件組移動裝置；殼體底部由下而上順序疊設(shè)有吸水性紙、合鹽布和吸水性海綿；殼體設(shè)有注水孔供注入液體至殼體底部；水電池元件組移動裝置將水電池元件組在遠(yuǎn)離殼體底部的上方位置和接觸殼體底部的下方位置之間移動。水電池元件組包括多個水電池元件，兩端設(shè)有塑料制保持板夾緊設(shè)于中間的多個水電池元件。預(yù)設(shè)數(shù)量的水電池元件之間設(shè)有隔板，隔板之間在水電池元件的下側(cè)設(shè)有吸水性海綿。
[0009]本發(fā)明的有益效果如下:
[0010]1.本發(fā)明的水電池元件的開始電壓為1.60?1.80V，工作電壓為1.4?1.5V，其電荷量比同體積鋅錳干電池大一倍左右。它有良好的溫度適應(yīng)性，能在-20?60°C條件下使用，在儲存期中其電荷量下降率每年僅3%左右，因此其儲存壽命可長達(dá)5年。
[0011]2.本發(fā)明的水電池裝置在非工作狀態(tài)下殼體內(nèi)無需注入水等液體，因此搬運及保管都非常的容易；由于沒有液體的存在，故水電池元件不會發(fā)生反應(yīng)，可以長期保存。
[0012]3.本發(fā)明的水電池元件結(jié)構(gòu)，只需要少量液體與吸水性紙相觸可使其工作發(fā)電，因此能在任何場合、在臨時使用時加清水或海水使之活化，活化后5秒到半小時內(nèi)即可使用；而且，由于利用了多層織棉布作為含鹽布，故初期電壓和初期電流大幅增大，而因時間變化而導(dǎo)致的電壓和電流下降亦非常少，因此工作電壓十分平穩(wěn)，使用壽命一次可達(dá)1488小時。
[0013]4.此外，本發(fā)明的水電池元件的熱收縮管結(jié)構(gòu)使碳化布、正極引出電極、含鹽布、吸水性紙、負(fù)極金屬件及負(fù)極引出電極相互壓貼，因此負(fù)極和正極間的距離基本上可保持一定。另外，因熱收縮管的組裝使碳化布和正極引出電極間的電氣性連接及負(fù)極金屬件與負(fù)極引出電極間的電氣性連接變得可能，而且，組裝工序僅需通過熱收縮管的裝配就能確實的實施，因此制作工序非常容易，制造成本也非常便宜。
[0014]5.本發(fā)明能供LED燈、野外照明、安全照明、小型供電照明、IV-28V所有直流電器供電、禮品供電、直流充電器、電源儲存器、觀賞用電器供電以及危急或者迫切需要照明等使用，用途廣泛。
[0015]6.本發(fā)明的水電池元件的主要原料是碳粉和清水，不含重金屬物質(zhì)，不會對環(huán)境造成污染，而且可以多次回收利用，生產(chǎn)成本也大大降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2(A)_2(F)為實施例一的具體結(jié)構(gòu)。
[0018]圖3為碳化布種類、含鹽布的含鹽濃度與初期電壓的關(guān)系。
[0019]圖4為碳化布種類、含鹽布的含鹽濃度與初期電流的關(guān)系。
[0020]圖5為含鹽布的含鹽濃度在10%時的碳化布種類、放置時間與電壓的關(guān)系。
[0021]圖6為含鹽布的含鹽濃度在20%時的碳化布種類、放置時間與電壓的關(guān)系。
[0022]圖7為含鹽布的含鹽濃度在10%時的碳化布種類、放置時間與電流的關(guān)系。
[0023]圖8為含鹽布的含鹽濃度在20%時的碳化布種類、放置時間與電流的關(guān)系。
[0024]圖9為含鹽布的層數(shù)、含鹽布的含鹽濃度與初期電壓的關(guān)系。[0025]圖10為含鹽布的層數(shù)、含鹽布的含鹽濃度與初期電流的關(guān)系。
[0026]圖11為含鹽布的含鹽濃度在10%時的含鹽布層數(shù)、放置時間與電壓的關(guān)系。
[0027]圖12為含鹽布的含鹽濃度在20%時的含鹽布層數(shù)、放置時間與電壓的關(guān)系。
[0028]圖13為含鹽布的含鹽濃度在10%時的含鹽布層數(shù)、放置時間與電流的關(guān)系。
[0029]圖14為含鹽布的含鹽濃度在20%時的含鹽布層數(shù)、放置時間與電流的關(guān)系。
[0030]圖15為使用含鹽布和不含鹽布時的開始發(fā)電時間和電壓的關(guān)系。
[0031]圖16為使用含鹽布和不含鹽布時的開始發(fā)電時間和電流的關(guān)系。
[0032]圖17為使用含鹽布和不含鹽布時的放置時間和電壓的關(guān)系。
[0033]圖18為使用含鹽布和不含鹽布時的放置時間和電流的關(guān)系。
[0034]圖19為電極面積與電壓及電流的關(guān)系。
[0035]圖20為引出電極的數(shù)量與電壓及電流的關(guān)系。
[0036]圖21為實施例二的立體圖。
[0037]圖22為實施例二中設(shè)于殼體內(nèi)的8個水電池元件的立體圖。
[0038]圖23為實施例二的設(shè)于殼體內(nèi)的8個水電池元件的接線狀態(tài)圖。
[0039]圖24為實施例三的立體圖。
[0040]圖25為實施例四的立體圖。
[0041]圖26為實施例五的部件組裝圖。
[0042]圖27為實施例五的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]圖28為實施例六的立體圖。
[0044]圖29為實施例六在非工作狀態(tài)時的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。。
[0045]圖30為實施例六在準(zhǔn)備工作狀態(tài)時的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
[0046]圖31為實施例六在工作狀態(tài)時的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
[0047]圖32為實施例六的水電池示件組的立體圖。
【具體實施方式】
[0048]下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0049]實施例一:
[0050]圖1、圖2所示的本發(fā)明水電池元件的一個實施例。如圖1和圖2所示，本實施例的水電池元件10包括構(gòu)成正極的碳化布14、與碳化布14電氣性連接的正極引出電極12、與碳化布14緊密連接的含鹽布15、與含鹽布15緊密連接的吸水性紙16、與吸水性紙16緊密連接并構(gòu)成負(fù)極的負(fù)極金屬件17、與負(fù)極金屬件17電氣性連接的負(fù)極引出電極18、將碳化布14、正極引出電極12、含鹽布15、吸水性紙16、負(fù)極金屬件17及負(fù)極引出電極18相互壓著的收縮蓋板部材20、以及正極支持板11 ;正極引出電極12固定于正極支持板11上，碳化布14緊密連接固設(shè)正極引出電極12的正極支持板11的周圍。
[0051]下面就本實施例的各個部件作進一步說明:
[0052]正極支持板11是由塑料等的絕緣材料做成的平板。
[0053]正極引出電極12是連接于正極支持板11的一面或兩面的平板，其以例如是銅等的導(dǎo)電性金屬材料做成。如圖2(A)所示，正極引出電極12與正極引線13 —端進行焊接，以進行電氣性連接。
[0054]如圖2(B)所示，碳化布14緊密粘貼在正極支持板11上，并縱向地圍繞正極支持板11纏繞。碳化布14優(yōu)選是由纖維素系纖維的線織成的織布、編布、編織布或不織布為原料纖維布，將其加熱碳化后制成的織布、編布、編織布或不織布。作為示例，本實施例的碳化布14采用新日本特克斯株式會社提供的碳化布，商品號為#7000 ;這種碳化布不是用剛直的碳纖維織成的，而是使用由纖維素系纖維的線織成的織布、編布、編織布或不織布為原料纖維布加熱碳化后制成，由于原料纖維布自身柔軟并具有自由的方向性，因此纖維不只朝面方向(X-Y軸向)伸展，也朝厚度方向(Z軸向)充分的配合，因此不但是面方向，而且在厚度方向也具有非常良好的導(dǎo)電性、誘電特性、熱傳導(dǎo)性及壓縮強度。根據(jù)實驗證明，使用本發(fā)明的碳化布可提供較佳的電壓及電流特性，實驗詳情如下:
[0055]實驗一:
[0056]以表1的材料制成水電池兀件10的樣品一、樣品二和樣品三，其中樣品一的碳化布14是新日本特克斯株式會社提供的由纖維素系纖維的線織成的織布、編布、編織布或不織布為原料纖維布，將其加熱碳化后制成的織布、編布、編織布或不織布(即本實施例的碳化布)，所述的碳化布商品號為#7000(以下相同)，并測量各樣品的端子電壓和端子電流值，端子電壓相當(dāng)于以起電壓和內(nèi)部電阻導(dǎo)致的電壓降下計算的值，實驗結(jié)果如圖3至圖8所
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[0057]
【權(quán)利要求】
1.一種便攜式水電池元件，其特征在于:它包括: 構(gòu)成正極的碳化布； 與碳化布電氣性連接的正極引出電極； 與碳化布緊密連接的含鹽布； 與含鹽布緊密連接的吸水性紙； 與吸水性紙緊密連接并構(gòu)成負(fù)極的負(fù)極金屬件； 與負(fù)極金屬件電氣性連接的負(fù)極引出電極；以及 將碳化布、正極引出電極、含鹽布、吸水性紙、負(fù)極金屬件及負(fù)極引出電極相互壓著的熱收縮管。
2.如權(quán)利要求1所述的便攜式水電池元件，其特征在于:所述的含鹽布為含浸了鹽的多層織棉布。
3.如權(quán)利要求1所述的便攜式水電池元件，其特征在于:碳化布是由纖維素系纖維的線織成的織布、編布、編織布或不織布為原料的纖維布，將其加熱碳化后制成的織布、編布、編織布或不織布。
4.如權(quán)利要求1所述的便攜式水電池元件，其特征在于:含鹽布的含鹽濃度在5%以上。
5.如權(quán)利要求1所述的便攜式水電池元件，其特征在于:負(fù)極金屬件為一對金屬固定板，其將緊密連接的碳化布、含鹽布和吸水性紙夾緊固定。
6.如權(quán)利要求1所述的便攜式水電池元件，其特征在于:還包括正極支持板；正極引出電極固定于正極支持板上，碳化布緊密連接固設(shè)正極引出電極的正極支持板的周圍。
7.—種水電池裝置,其特征在于:其包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)有一個或兩個以上權(quán)利要求1所述的水電池元件，殼體設(shè)有注水孔供注入液體至殼體內(nèi)以使水電池元件的吸水性紙吸入液體。
8.如權(quán)利要求7所述的水電池裝置，其特征在于:殼體還設(shè)有外部引出線出口。
9.如權(quán)利要求7或8所述的水電池裝置，其特征在于:還包括水箱和壓下裝置；水箱設(shè)于殼體上方，其內(nèi)部預(yù)先儲有液體，并設(shè)置有排出口，排出口內(nèi)設(shè)有密封排出口的閉止膜；殼體的注水孔設(shè)置突出的注水管，注水管上端形成尖端并對應(yīng)排出口設(shè)置；壓下裝置將水箱下移使注水管尖端刺穿排出口的閉止膜以將水箱內(nèi)的液體注入至殼體內(nèi)。
10.如權(quán)利要求9所述的水電池裝置，其特征在于:還設(shè)有可拆除的阻止水箱壓下的壓下阻止裝置。
11.一種水電池裝置，其特征在于:其包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)有由一個或以上權(quán)利要求1所述的水電池元件組成的水電池元件組、水電池元件組移動裝置；殼體底部由下而上順序疊設(shè)有吸水性紙、含鹽布和吸水性海綿；殼體設(shè)有注水孔供注入液體至殼體底部；水電池元件組移動裝置將水電池元件組在遠(yuǎn)離殼體底部的上方位置和接觸殼體底部的下方位置之間移動。
12.如權(quán)利要求11所述的水電池裝置，其特征在于:水電池元件組包括多個水電池元件，兩端設(shè)有塑料制保持板夾緊設(shè)于中間的多個水電池元件。
13.如權(quán)利要求12所述的水電池裝置，其特征在于:水電池元件之間設(shè)有隔板，隔板之間在水電池元件的下側(cè)設(shè)有吸水性海綿。
【文檔編號】H01M2/02GK103618096SQ201310513486
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年10月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月26日
【發(fā)明者】新山勝廣 申請人:新山勝廣