一种铜锌碱性蓄电池.pdf

本发明是一种铜锌碱性蓄电池，其结构：包括纯铜板附上氧化铜为去极剂的正极板，用铜作负极板的基体，在充电前或充电时被镀上一层锌作为负极板的活性物质，电解液是含有锌离子的偏锌酸钾加氢氧化钾的水溶液；本发明是第3代铜锌电池，是有新颖性、创造性、实用性的铜锌碱性蓄电池，具有价格不高、使用寿命长等独特的优点，可作电动车、光伏发电、风力发电、电网调峰等领域的储电之用。

权利要求书1.  一种铜锌碱性蓄电池，其特征是：包括正极板、负极板、碱性电解液，所述正极板为铜板、负极板为镀锌板。2.  根据权利要求1所述的一种铜锌碱性蓄电池，其特征是：所述正极板的材料为纯铜，且在正极板上镀设有第一反应层。3.  根据权利要求2所述的一种铜锌碱性蓄电池，其特征是：所述第一反应层的材料为氧化铜，第一反应层为正极的活性物质。4.  根据权利要求1所述的铜锌碱性蓄电池，其特征是：所述负极板的材料为纯铜，且在负极板上镀设有第二反应层。5.  根据权利要求4所述的铜锌碱性蓄电池，其特征是：所述第二反应层的材料为锌，第二反应层为负极的活性物质。6.  根据权利要求1所述的一种铜锌碱性蓄电池，其特征是：所述碱性电解液为氢氧化钾加偏锌酸钾的水溶液的电解液。7.  根据权利要求1所述的一种铜锌碱性蓄电池，其特征是：用玻离纤维隔板或者其他塑料原料做成的离子膜做隔板，做成卷绕式。

说明书一种铜锌碱性蓄电池
技术领域
本发明涉及储能设备技术领域，是一种结构简单、工艺简单、造价低廉、原材料丰富、环保无毒、循环次数在上万次以上的铜锌碱性蓄电池。
背景技术
铅酸蓄电池的历史悠久，其技术成熟、价格低廉、原材料丰富、性能优良等诸多优点。但循环次数仅几百次至千余次。其负极板的“硫酸铅化”和正极板铅栅的料断，是迄今为止难为治疗的顽症，至今尚未找到彻底根治的有效办法；1860年法国科学家普兰特用二块铅板插在稀硫酸中电解，结果制成了铅酸蓄电池，为全世界所使用至今。
 无独有偶，农民申请人最初用两块铅板插在硫酸铜的饱和溶液中进行电解，研制成了以铜作为负檄活性物质的铜酸蓄电池。此电池的电压为1.4V、放电电流稍逊于铅酸蓄电池，而循环次数极高，已于2014年6月27日向国家知识产权局专利局申请发明专利，申请号或专利号为2014203447404.3。次年又以两块纯铜板插在偏锌酸钾（K2ZnO2）的溶液中，进行电镀后，研制成第3代铜锌电池，全名为铜锌碱性蓄电池。
本发明是为了弥补上述蓄电池中存在的缺陷，研制了一种新型铜锌碱性蓄电池，具有造价低廉、充电时间快、及寿命特别长等优点 。
发明内容
本发明是第3代铜锌电池，是一种能长期循环使用的铜锌碱性蓄电池。
一种铜锌碱性蓄电池，包括正极板、负极板、碱性电解液，所述正极板为铜板、负极板为镀锌板。
所述正极板的材料为纯铜，且在正极板上镀设有第一反应层。
所述第一反应层的材料为氧化铜，第一反应层为正极的活性物质。
所述负极板的材料为纯铜，且在负极板上镀设有第二反应层。
所述第二反应层的材料为锌，第二反应层为负极的活性物质。
所述碱性电解液为氢氧化钾加偏锌酸钾的水溶液的电解液。
用玻离纤维隔板或者其他塑料原料做成的离子膜做隔板，做成卷绕式。
利用KOH的水溶液不能跟铜起反应的化学性质，如果在KOH水溶液中将直流电的正电施加到铜的表面时，铜去被氧化为不溶于碱溶液的氧化铜，利用氧化铜中含有的氧，作为碱性电池的氧化剂（去极剂）。它与铅酸蓄电池的去极剂二氧化铅相比，其不同之点如下：二氧化铅只能在酸性溶液稀硫酸中发挥氧化能力，如果二氧化铅在碱性溶液中，却会被溶解消失，失去了二氧化铅也就是失去了氧化的能力，所以二氧化铅只能在酸性的稀硫酸电解液中使用，作为铅酸蓄电池正极的活性氧化剂，不能在碱性的电解液中作为氧化剂。
氧化铜能在碱性氢氧化钾溶液中发挥氧化能力，如果氧化铜在稀硫酸中，氧化铜将会跟稀硫酸起反应生成硫酸铜溶解于稀硫解中，失去了氧化铜在稀硫酸中，氧化铜将会跟铜只能在碱性的溶液中作为氧化剂使用，不能在酸性溶液中作为氧化剂。
基于此，本发明铜锌碱性蓄电池的主要结构，包括负极板、正极板、及碱性电解液3部分，今分别作如下说明：
 A、负极板，将铜片作负极板的基体，充电时，铜片上面被镀上一层锌，作为负极的活性物质。放电时，锌跟氢氧化钾起反应生成偏锌酸钾（K2ZnO2）和氢气，偏锌酸钾溶解于电解液中，氢气被正极的氧化铜氧化为水，其反应方程式1是：“Zn（负极）+2KOH——K2ZnO+H2”。
B、正极板，放电时，正极的氧化铜吸收负极产生的氢气将其氧化为水，氧化铜（CuO）失去部分的氧，成为氧化亚铜（Cu2O），以方程式2，所示“2CuO（正极）+H2——Cu20+H20”。
C、碱性电解液，将氧化锌溶解于氢氧化钾的水深液中成为偏锌酸钾与氢氧化钾的混合液，以方程式3所示“3KOH+ZuO——K2ZnO2+KOH+H20”，以此混合液充当电解液。充电时，电解液中的锌离子在负极的铜片上面沉积，成为负极的活性物质，放电时，锌跟氢氧化钾反应生成偏锌酸钾与氢，使偏锌酸钾的浓度变浓，氢被氧化铜氧化为水。
D、将方程式1跟方程式2合并，其正、负板的电化学总反应，见方程式4，所示：方程式4“2Zn(负极)+CuO（正极）+K2ZnO2+4KOH——3K2ZnO2（负极）+Cu2O（正极）+H2O+H2”。放电时，方程式3由左端向右端，锌跟氢氧化钾反应生成右端的偏锌酸钾与氢，氢被氧化铜氧化为水，氧化铜因失氧成为氧化亚铜。充电时，方程式4由右端向左端，偏锌酸钾被还原为氢氧化钾及锌，锌分子沉积于负极上。如此的可逆反应周而复始，而且永久可逆，方程式4是铜锌碱性蓄电池总的电化学反应。
具体实施方式
  本发明实施方法很简单，只要按照发明内容A、B、C、D中所述的实施就行，其电池壳子，可依照现有技术铅酸蓄电池的阀控式壳子，因为防止电解液吸收二氧化碳成为碳酸钾，电池应密封。