專利名稱：電能產(chǎn)生裝置及其陰極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電能產(chǎn)生裝置及其電極，特別是涉及一種使用壽命長(zhǎng)的電能產(chǎn)生裝置及其陰極。
背景技術(shù)：
參閱圖1、圖2，為現(xiàn)有的一鋅空氣電池，包含一鋅陽(yáng)極板11、一與該鋅陽(yáng)極板11間隔的空氣陰極板12，及一分布在該鋅陽(yáng)極板11與空氣陰極板12間的電解液13。該空氣陰極板12包括一集電網(wǎng)121、一設(shè)于該集電網(wǎng)121 —側(cè)的透氣層122、一設(shè)于該集電網(wǎng)121另一側(cè)并與該電解液13接觸的觸媒層123，及兩分別設(shè)于該透氣層122與該集電網(wǎng)121間，及該集電網(wǎng)121與該觸媒層123間的擴(kuò)散層124。當(dāng)外界的空氣如箭頭所示由該透氣層122依序進(jìn)入該擴(kuò)散層124、集電網(wǎng)121、擴(kuò)散層124、觸媒層123，使得空氣中的氧分子能于電解液13充分反應(yīng)，并配合鋅陽(yáng)極板11、電解液13產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，如此可在該鋅陽(yáng)極板11、空氣陰極板12分別電連接一負(fù)載(圖未示)就會(huì)有電流的產(chǎn)生。然而，由于該空氣陰極板12必須長(zhǎng)時(shí)間浸泡于酸/堿性電解液13中，該觸媒層123的整個(gè)表面受到電解液13的不斷侵蝕而如圖2所示逐漸減少，最終導(dǎo)致該集電網(wǎng)121外側(cè)所堆疊的擴(kuò)散層124、觸媒層123剝落，使電化學(xué)反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行，嚴(yán)重影響該鋅空氣電池的放電效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種延長(zhǎng)使用壽命的電能產(chǎn)生裝置。本發(fā)明電能產(chǎn)生裝置，包含一個(gè)容置槽、一個(gè)陽(yáng)極及一個(gè)陰極。該容置槽用于存放電解液，該陽(yáng)極是設(shè)于該容置槽內(nèi)，該陰極與該陽(yáng)極間隔地設(shè)于該容置槽內(nèi)，該陰極包括一個(gè)本體，及一個(gè)設(shè)于該本體上的包覆網(wǎng)，該包覆網(wǎng)是浸于該電解液內(nèi)，并具有數(shù)個(gè)網(wǎng)格。本發(fā)明目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。較佳地，前述的電能產(chǎn)生裝置，其中該陰極的本體包括一個(gè)集電層、一個(gè)設(shè)于該集電層一側(cè)的透氣層、一個(gè)設(shè)于該集電層另一側(cè)的觸媒層，及兩個(gè)擴(kuò)散層，所述擴(kuò)散層分別設(shè)于該透氣層與集電層間，及該集電層與該觸媒層間，該包覆網(wǎng)包覆在該透氣層與觸媒層外。較佳地，前述的電能產(chǎn)生裝置，其中該陰極的本體包括一個(gè)集電層、一個(gè)設(shè)于該集電層一側(cè)的透氣層、一個(gè)設(shè)于該集電層另一側(cè)的觸媒層，及兩個(gè)擴(kuò)散層，所述擴(kuò)散層分別設(shè)于該透氣層與集電層間，及該集電層與該觸媒層間，該包覆網(wǎng)包覆在該觸媒層。較佳地，前述的電能產(chǎn)生裝置，其中該包覆網(wǎng)遮蔽于該觸媒層的面積是不大于該觸媒層與該電解液反應(yīng)的面積的25%。較佳地，前述的電能產(chǎn)生裝置，其中該包覆網(wǎng)遮蔽于該本體的面積是不大于該本體與該電解液反應(yīng)的面積的25%。
較佳地，前述的電能產(chǎn)生裝置，其中該包覆網(wǎng)的材質(zhì)是選自二氧化硅、碳化硅化合物或氮化硅化合物，并以沉積法而制成。較佳地，前述的電能產(chǎn)生裝置，其中該包覆網(wǎng)的網(wǎng)格是四邊形或蜂巢狀。再者，本發(fā)明的另一目的，在于提供一種不易剝落、使用時(shí)間長(zhǎng)的電能產(chǎn)生裝置的陰極。本發(fā)明電能產(chǎn)生裝置的陰極，該電能產(chǎn)生裝置包含一個(gè)用于進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的電解液，該陰極包含一個(gè)本體，及一個(gè)包覆網(wǎng)。該包覆網(wǎng)包覆在該本體上并具有數(shù)個(gè)網(wǎng)格，且該包覆網(wǎng)是浸于該電解液內(nèi)，但不與該電能產(chǎn)生裝置的電解液產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)。較佳地，前述的電能產(chǎn)生裝置的陰極，其中該包覆網(wǎng)的材質(zhì)是選自二氧化硅、碳化硅化合物或氮化硅化合物，并以沉積法制成。較佳地，前述的電能產(chǎn)生裝置的陰極，其中該包覆網(wǎng)遮蔽于該本體的面積是不大于該本體與該電解液反應(yīng)的面積的25%。本發(fā)明的有益效果在于:通過(guò)該包覆網(wǎng)將該本體包覆，使該本體不易剝落、被侵蝕，能延長(zhǎng)該陰極的使用壽命，提升電能產(chǎn)生裝置的耐久性。


圖1是一示意圖，說(shuō)明現(xiàn)有的一鋅空氣電池；圖2是一示意圖，說(shuō)明圖1中該鋅空氣電池的一空氣陰極板被侵蝕的態(tài)樣；圖3是一剖視圖，說(shuō)明本發(fā)明電能產(chǎn)生裝置的第一較佳實(shí)施例；圖4是一立體示意圖，說(shuō)明該第一較佳實(shí)施例的一陰極的態(tài)樣；圖5是一剖視圖，說(shuō)明該陰極受到侵蝕的態(tài)樣；圖6是一不意圖,說(shuō)明該第一較佳實(shí)施例的一包覆網(wǎng)的另一種態(tài)樣；圖7是一示意圖，說(shuō)明該第一較佳實(shí)施例的一包覆網(wǎng)的另一種態(tài)樣；圖8是一數(shù)據(jù)圖，說(shuō)明比較現(xiàn)有金屬空氣電池與該第一較佳實(shí)施例的開(kāi)回路電壓變化圖；圖9是一數(shù)據(jù)圖，說(shuō)明比較現(xiàn)有金屬空氣電池與該第一較佳實(shí)施例的電壓電流性能曲線圖；圖10是一數(shù)據(jù)圖，說(shuō)明比較現(xiàn)有金屬空氣電池與該第一較佳實(shí)施例的定電流IOOmA放電測(cè)試的電壓變化圖；圖11是一數(shù)據(jù)圖，說(shuō)明比較現(xiàn)有金屬空氣電池與該第一較佳實(shí)施例的定電流300mA放電測(cè)試的電壓變化圖；圖12是一示意圖，說(shuō)明本發(fā)明電能產(chǎn)生裝置的第二較佳實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在本發(fā)明被詳細(xì)描述前，要注意的是，在以下的說(shuō)明內(nèi)容中，類似的元件是以相同的編號(hào)來(lái)表不。參閱圖3與圖4，為本發(fā)明電能產(chǎn)生裝置2的第一較佳實(shí)施例，包含一用于存放電解液31的容置槽3、一設(shè)于該容置槽3內(nèi)的陽(yáng)極4，及一與該陽(yáng)極4間隔地設(shè)于該容置槽3內(nèi)的陰極5。在本較佳實(shí)施例中，是以金屬空氣電池作說(shuō)明，該陰極5包括一本體50，及一設(shè)于該本體50上的包覆網(wǎng)6。該陰極5的本體50包括一集電層51、一設(shè)于該集電層51 —側(cè)的透氣層52、一設(shè)于該集電層51另一側(cè)的觸媒層53，及兩擴(kuò)散層54，所述擴(kuò)散層54分別設(shè)于該透氣層52與集電層51間，及該集電層51與該觸媒層53間。另外，該包覆網(wǎng)6是浸于該電解液31內(nèi)，并具有數(shù)個(gè)網(wǎng)格61，并包覆在該透氣層52與觸媒層53外，在本實(shí)施例中，該包覆網(wǎng)6的材料是不會(huì)和該電解液31產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)的二氧化硅并以沉積法而制成，但也能夠是如碳化硅化合物、或氮化硅化合物沉積而成。較佳地，該包覆網(wǎng)6遮蔽于該觸媒層53的面積是不大于觸媒層53與電解液31反應(yīng)的面積的25%,以免影響觸媒層53的面積被過(guò)度遮蔽而影響與電解液31的反應(yīng)，而該觸媒層53又能受到該包覆網(wǎng)6的限制，不會(huì)整片剝落而可延長(zhǎng)使用壽命，另外，該包覆網(wǎng)6的網(wǎng)格61除了如圖4所示是四邊形外，也能夠是如圖6所示是呈蜂巢狀或是如圖7所示的是呈柵欄狀。而在如圖4所示的例子，該包覆網(wǎng)6是包覆于整個(gè)本體50的外表面，當(dāng)然根據(jù)制造方式，該包覆網(wǎng)6也能夠是呈上下包覆該觸媒層53的態(tài)樣。使用上同樣是利用該觸媒層53與該電解液31接觸，讓該透氣層52與外界的空氣接觸，此時(shí)外界的空氣就會(huì)如箭頭所示經(jīng)過(guò)該透氣層52、擴(kuò)散層54、集電層51、擴(kuò)散層54至該觸媒層53，而外界空氣中的氧氣就會(huì)滲入該觸媒層53，并配合電解液31、陽(yáng)極4就會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，如此將一負(fù)載(圖未示)分別電連接該陽(yáng)極4、陰極5就會(huì)有電流的產(chǎn)生，使該負(fù)載能作動(dòng)。參閱圖5，長(zhǎng)時(shí)間使用后，該電解液31會(huì)逐漸侵蝕該觸媒層53，但受到該包覆網(wǎng)6的遮蓋，且包覆網(wǎng)6是不與該電解液31產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)的材料，所以該觸媒層53僅有在該包覆網(wǎng)6的網(wǎng)格61間的局部表面會(huì)開(kāi)始被侵蝕，因此被侵蝕的面積減少，侵蝕的速度相對(duì)就會(huì)變慢，此外，該觸媒層53受到該包覆網(wǎng)6的限制，不會(huì)整片剝落而造成很快的失效。參閱圖3，經(jīng)發(fā)明人實(shí)際測(cè)試，以鋅板為陽(yáng)極4，氫氧化鉀水溶液作電解液31，濃度為5M的條件下，比較本較佳實(shí)例與現(xiàn)有金屬空氣電池，在開(kāi)回路電壓變化圖(如圖8)、電壓電流性能曲線圖(如圖9)可看出差異性并不大，表示雖然該包覆網(wǎng)6遮蔽了部分該觸媒層53的表面積，但對(duì)金屬空氣電池的性能影響很小，配合參閱圖10、圖11為放電測(cè)試的電壓變化圖，其中圖10是在IOOmA定電流放電測(cè)試，圖11是在300mA定電流放電測(cè)試，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠看出，在放電初期本較佳實(shí)施例與現(xiàn)有金屬空氣電池沒(méi)有太大變動(dòng)差異，但是在放電后期能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的空氣陰極的電壓壓降明顯大于本較佳實(shí)施例，且在較大電流放電時(shí)更為明顯，表示現(xiàn)有金屬空氣電池經(jīng)一段時(shí)間的使用后，電壓會(huì)大幅快速地衰減至零，而本較佳實(shí)施例的壓降則相對(duì)緩慢，能夠使用更長(zhǎng)的時(shí)間。參閱圖12，為本發(fā)明電能產(chǎn)生裝置2的第二較佳實(shí)施例，與第一較佳實(shí)施例大致相同，在本較佳實(shí)施例中，是以一般電瓶(鉛酸蓄電池)的態(tài)樣作說(shuō)明，同是在該陰極5的本體50上形成該包覆網(wǎng)6，與第一較佳實(shí)施例有相同的功效，能夠減緩該陰極5的本體50被該電解液31侵蝕的速度，進(jìn)而延長(zhǎng)該電能產(chǎn)生裝置2的使用壽命，較佳地，該包覆網(wǎng)6遮蔽于該本體50的面積是不大于該本體50與電解液31反應(yīng)的面積的25%。綜上所述，本發(fā)明電能產(chǎn)生裝置2通過(guò)該包覆網(wǎng)6包覆該本體50，減少該陰極5的本體50與電解液31的接觸面積，能夠借此減慢該陰極5被該電解液31侵蝕的速度，進(jìn)而 延長(zhǎng)電能產(chǎn)生裝置2的使用壽命。
權(quán)利要求
1.一種電能產(chǎn)生裝置，包含一個(gè)容置槽、一個(gè)陽(yáng)極，及一個(gè)陰極，該容置槽用于存放電解液，該陽(yáng)極設(shè)于該容置槽內(nèi)，其特征在于: 該陰極與該陽(yáng)極間隔地設(shè)于該容置槽內(nèi)，該陰極包括一個(gè)本體，及一個(gè)設(shè)于該本體上的包覆網(wǎng)，該包覆網(wǎng)是浸于該電解液內(nèi)，并具有數(shù)個(gè)網(wǎng)格。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能產(chǎn)生裝置，其特征在于，該陰極的本體包括一個(gè)集電層、一個(gè)設(shè)于該集電層一側(cè)的透氣層、一個(gè)設(shè)于該集電層另一側(cè)的觸媒層，及兩個(gè)擴(kuò)散層，所述擴(kuò)散層分別設(shè)于該透氣層與集電層間，及該集電層與該觸媒層間，該包覆網(wǎng)包覆在該透氣層與觸媒層外。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能產(chǎn)生裝置，其特征在于，該陰極的本體包括一個(gè)集電層、一個(gè)設(shè)于該集電層一側(cè)的透氣層、一個(gè)設(shè)于該集電層另一側(cè)的觸媒層，及兩個(gè)擴(kuò)散層，所述擴(kuò)散層分別設(shè)于該透氣層與集電層間，及該集電層與該觸媒層間，該包覆網(wǎng)包覆在該觸媒層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電能產(chǎn)生裝置，其特征在于，該包覆網(wǎng)遮蔽于該觸媒層的面積是不大于該觸媒層與該電解液反應(yīng)的面積的25%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能產(chǎn)生裝置，其特征在于，該包覆網(wǎng)遮蔽于該本體的面積是不大于該本體與該電解液反應(yīng)的面積的25%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一所述的電能產(chǎn)生裝置，其特征在于，該包覆網(wǎng)的材質(zhì)是選自二氧化硅、碳化硅化合物或氮化硅化合物，并以沉積法而制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一所述的電能產(chǎn)生裝置，其特征在于，該包覆網(wǎng)的網(wǎng)格是四邊形或蜂巢狀。
8.一種電能產(chǎn)生裝置的陰極，該電能產(chǎn)生裝置包含一個(gè)用于進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的電解液，其特征在于: 該陰極包含一個(gè)本體，及一個(gè)包覆網(wǎng)，該包覆網(wǎng)包覆在該本體上并具有數(shù)個(gè)網(wǎng)格，且該包覆網(wǎng)是浸于該電解液內(nèi)，但不與該電能產(chǎn)生裝置的電解液產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電能產(chǎn)生裝置的陰極，其特征在于:該包覆網(wǎng)的材質(zhì)是選自二氧化硅、碳化硅化合物或氮化硅化合物，并以沉積法制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的電能產(chǎn)生裝置的陰極，其特征在于:該包覆網(wǎng)遮蔽于該本體的面積是不大于該本體與該電解液反應(yīng)的面積的25%。
全文摘要
一種電能產(chǎn)生裝置及其陰極，所述電能產(chǎn)生裝置包含一容置槽、一陽(yáng)極及一陰極。該容置槽用于存放電解液，該陽(yáng)極是設(shè)于該容置槽內(nèi)，該陰極包括一本體，及一設(shè)于該本體上的包覆網(wǎng)，該包覆網(wǎng)具有數(shù)個(gè)網(wǎng)格。通過(guò)于該包覆網(wǎng)將該本體包覆，使該本體不易剝落、被侵蝕，能延長(zhǎng)該陰極的使用壽命，提升電能產(chǎn)生裝置的耐久性。本發(fā)明電能產(chǎn)生裝置的陰極包含一本體，及一包覆在該本體上并具有數(shù)個(gè)網(wǎng)格的包覆網(wǎng)，通過(guò)該包覆網(wǎng)降低該本體與電解液的反應(yīng)面積與速率，提升陰極的耐用性。
文檔編號(hào)H01M12/06GK103187598SQ20111045427
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者李書(shū)鋒 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人金屬工業(yè)研究發(fā)展中心