[发明专利]含有纳米碳管电解液的铅酸电池

说明书

技术领域

本发明是关于一种铅酸电池，特别是关于一种含有纳米碳管电解液的铅酸电池。

背景技术

电池包含化学电池及物理电池两大类，与日常生活相关的是化学电池，即俗称之电池，化学电池一般概分为一次电池与二次电池(充电电池)，而较常见的二次电池包含有铅酸电池(lead acid battery)、镍镉电池(nickelcadmium battery)、镍氢电池(nickel hydrogen battery)、二次锂电池(secondary lithium battery)，以及锂离子电池(lithium ion battery)和高分子锂电池(polymer lithium battery)...等。

目前市面上对于铅酸电池的使用仍有高度的依赖性，举凡汽机车、不断电系统等皆大量运用铅酸电池为其主要电力来源。究其广为大众运用的特点在于其具有电动势大、操作温度广、结构简单、技术成熟与价格低廉等优点，且其亦有良好的循环寿命，提供高度的经济效益。

在一般铅酸电池中，皆具有电池正极结构、电池负极结构与电解液，而传统的电解液是由硫酸溶液及水以一预定混合比例调制成稀硫酸溶液，以使电池正极结构、电池负极结构与电解液进行化学反应。铅酸电池在先前专利技术中亦有许多有关的技术，例如在中国台湾发明专利公告第00293953号，其揭露了一种在水系统中由碳阳极的电解氧化所得的碳悬浮液来改进利用铅蓄电池的效能。

公知对于铅酸电池的相关改良技术皆为提升铅酸电池的使用效能，然一般具有制作过程繁杂或效能提升有限的问题存在，因此，综观当前的相关技术，仍无简易而效能提升明显的改良技术，以发挥铅酸电池所能提供的最佳效能。

铅酸电池中电解液采用硫酸溶液，一般电解液中是以选用硫酸密度1.1g/ml至1.6g/ml溶液，换算为硫酸的重量百分比介于16至70重量百分比之间。铅酸电池又可分为一般非胶体电池与胶体电池，而胶体电池比较不会渗出硫酸电解液，具有环保的优势。一般非胶体电池与胶体电池两者的差异，就在于胶体电池的电解液中含有约3重量百分比以上的二氧化硅，此浓度的二氧化硅在硫酸溶液中会形成胶体，故称为胶体电池。二氧化硅在硫酸溶液中是否会形成胶体，除了二氧化硅的重量百分比外，也取决于硫酸溶液中的酸浓度与温度。

纳米碳管为纳米级的管状物质，是二十一世纪纳米科技的代表材料之一，由于该特殊的结构，使其具有非常优异且独特的机械、电子、光电、热传导和化学等特性，使得它具有许多潜在的用途，且近年来已快速推广至各个不同的领域。

在电池相关领域中，纳米碳管最广泛的应用是用在各种电池的电极，例如美国专利7,029,796、7,029,794、6,703,163、6,440,610与中国台湾专利号1232607以及WO2005022666将纳米碳管用于锂电池的电极；美国专利6,706,431纳米碳管用于燃料电池的电极；中国台湾专利号1241029将纳米碳管用于太阳电池的电极；中国台湾专利号1236779将纳米碳管用于镍氢电池的电极；中国专利公开号CN1505186与美国专利公开号US2005181282将纳米碳管用于铅酸电池的正负极。美国专利6,917,181揭示一种电源供应器，其中使用了电极上带有纳米碳管的电池。美国专利6,805,985也揭示一种使用纳米碳管作为燃料电池的储氢材料。美国专利6,781,817揭示一种电极上带有纳米碳管的电容器。美国专利6,454,816将纳米碳管用于超级电容的电极。

使用含纳米碳管的电解液而增进效能的电池相关应用，是目前较少被注意的领域。中国专利公开号CN1505196(授权公开号CN1237646C，专利号ZL 02144682.2)揭示一种在电解液中含有纳米碳质材料的铅酸蓄电池，但是该铅酸蓄电池但铅酸蓄电池的充电容量仅仅提高7.7％(由3.9Ah提高到4.2Ah)，提升并不够高，产业上仍须要有更高提升效果的电解液。且该专利技术未提供大电流快速充电的功效。