高活性的电池垫片 【技术领域】
本发明是有关于一种电池垫片，且特别是有关于一种可提高电池活性的电池垫片。
背景技术
由于移动电话、携带型电脑及数位相机等可携式电子产品的普及，其发展走向均力求轻小化及高功能化。而作为上述可携式电子产品的主要电源来源的蓄电池(亦即二次电池)，为了配合可携式电子产品需求及未来趋势，蓄电池的目前开发重心大都朝缩小体积、减轻重量、增加可重复充放电次数、提高能量密度以及提升可靠性等方向来发展。此外，先进国家在未来家电用品上，将朝向交流电与直流电共生发展。尤其在天灾不断的国家如日本，均长期朝向发展交流电与直流电共生的民生必需用品，以增加灾害时抗灾能力，将伤亡降至最低。
电池的改良手段不外是在其机械结构上与其材料上来加以改良。例如在材料上的改良，有近年来新兴的镍氢蓄电池与锂离子蓄电池。但是材料上的改良需要长时间的发展，而机械结构上的改良，又因为制造电池所用的材料的物理与化学特性、制造过程中与空气中水气接触以及电池内部一些杂质颗粒的影响，其改善效果有限。此外，一般移动电话所用地锂离子蓄电池，充电往往需要一小时以上，若是携带型电脑则需要3小时以上。所以，若能在现有蓄电池的结构与制程的架构下，让蓄电池的充电时间更短，使用寿命更长，以减少电池的回收数目，对于电池的使用便利性与环保来说将会有很大的助益。
【发明内容】
本发明的目的之一就是提供一种高活性电池垫片，以增加电池的充放电次数及其使用寿命。
根据本发明的上述与其它目的，提出一种高活性电池垫片，此高活性电池垫片至少包含一基材与位于其上的电池高活性层。此电池高活性层的材料至少包含一种竹炭粉末、一种陶瓷粉末以及一种电气石粉末，使其远红外线发射率大于0.92且其负离子提供能力大于500负离子/毫克。
依据本发明一较佳实施例，上述的基材较佳为铝合金或纸张，而该电池高活性层的厚度较佳约为0.15-0.25毫厘。上述陶瓷粉末的材料至少包含负离子提供能力大于500负离子/毫克的金属氧化物、碳化物或磷酸盐矿物。上述的竹炭粉末、陶瓷粉末以及电气石粉末的重量百分比较佳分别约为70-90％、5-20％与5-10％，依欲应用的电池的输出电压而定。
依据本发明另一较佳实施例，上述的高活性原料更包含天然火山岩矿石粉末。上述的竹炭粉末、天然火山岩矿石粉末、陶瓷粉末与电气石粉末的重量百分比较佳分别约为60-70％、10-20％、5-20％与5-10％，依欲应用的电池的输出电压而定。
根据本发明的上述与其他目的，提出一种高活性电池垫片的材料组成，其至少包含一热塑性橡胶与一高活性原料。其中上述的高活性原料至少包含一种竹炭粉末、一种陶瓷粉末以及一种电气石粉末，使其远红外线发射率大于0.92且其负离子提供能力大于500负离子/毫克。其中的热塑性橡胶的重量百分比约为65-95％，而高活性原料的重量百分比约为5-35％。
上述的陶瓷粉末的材料至少包含负离子提供能力大于500负离子/毫克的金属氧化物、碳化物或磷酸盐矿物。上述的竹炭粉末、陶瓷粉末以及电气石粉末的重量百分比较佳分别约为70-90％、5-20％与5-10％，依欲应用的电池的输出电压而定。
依据本发明另一较佳实施例，上述的高活性原料更包含天然火山岩矿石粉末。上述的竹炭粉末、天然火山岩矿石粉末、陶瓷粉末与电气石粉末的重量百分比较佳分别约为60-70％、10-20％、5-20％与5-10％，依欲应用的电池的输出电压而定。
本发明的有益效果在于，因为本发明较佳实施例所提供的高活性原料具有高远红外线发射率，所以当高活性电池垫片贴附在蓄电池外壳时，可对蓄电池持续加温，加速其内部的氧化还原反应以及正负离子的移动速率，而使其能快速地完全充放电。而且高活性原料所发射出的远红外线还可使蓄电池内部的杂质分子振幅增加，使杂质微粒不易卡在电池内隔板中的微孔洞内而影响正负离子在正极与负极间移动，因此可以有效延长电池的充放电次数与其使用时间。再者，本发明较佳实施例所提供的高活性原料具有良好的提供负离子的能力，使蓄电池能放出比额定电容量还高的电量。
此外，本发明较佳实施例所提供的高活性电池垫片，不仅可应用于蓄电池上，亦可应用于一般的一次电池之上。
【附图说明】
图1A～图1B为本发明一较佳实施例的一种高活性的电池垫片的结构示意图。
图2为使用本发明高活性电池垫片的锂离子蓄电池(A曲线)与市售的锂离子蓄电池(B、C)进行循环充放电所得的测试结果图。
【具体实施方式】
由于可携式电子产品的兴起与普及化，供给其电源所需的蓄电池的需求亦日益增加。因此本发明提供一种高活性的电池垫片，以期能相容在现有蓄电池的结构与制程的架构下，使蓄电池具有更长的寿命、更短的充电时间与更长的放电时间。
实施例一
请参照图1A～图1B，其系绘示依照本发明一较佳实施例的一种高活性的电池垫片的结构剖面示意图。在图1A中，藉由接着剂之助，将远红外线发射率大于0.92，且负离子的提供能力大于500-1000负离子/毫克的高活性原料涂布在基材100的单侧表面上，形成电池高活性层110。基材100的另一侧表面，则可以印刷任何图案以求美观。同样地，在图1B中，高活性原料亦可涂布在基材100的两侧表面上，各形成电池高活性层110a与110b。基材100其中一侧的表面若有印刷图案，则高活性原料涂布在该侧表面上印有图案以外的区域上。
上述的基材100的材料较佳为铝合金或纸，而电池高活性层110、110a与110b的厚度较佳为0.15-0.25毫厘，更佳为0.18毫厘左右。上述的高活性原料包含能发射出远红外线的竹炭粉末以及能提供负离子的陶瓷材料粉末与电气石粉末，其颗粒大小约为1-10微米。
上述高活性原料中的竹炭，较佳为选择产地为台湾、日本、韩国或中国等国所出产的竹子，再加以锻烧而成。竹子的锻烧温度较佳为摄氏1000度以上，且至少锻烧两次，以得到具有高远红外线发射率的竹炭。依照上述方法所得的竹炭，其远红外线放射率在波长8-12微米的范围内甚至可高达0.96以上。
上述的能提供负离子的陶瓷材料，例如可为金属氧化物、碳化物或磷酸盐矿物。金属氧化物例如可为氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化矽、氧化锌、氧化镁、氧化钇、氧化铜、氧化钴、氧化镍、氧化锰、氧化铁、氧化铬、氧化锡或上述的混合物等。碳化物例如可为碳化矽、碳化锆、碳化钽或上述的混合物。这些提供负离子的陶瓷材料之中，可只使用一种陶瓷材料，亦可将数种陶瓷材料混合使用之。例如，可将等重量的氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化矽与氧化锌混合后使用之。而磷酸盐矿物较佳为选用中国、韩国、澳洲、巴西等国出产的矿石。上述的陶瓷材料亦有发射远红外线的功用，较佳为选择远红外线发射率大于等于0.92。
依据本发明的一较佳实施例，上述的高活性原料中的陶瓷材料若为只选用金属氧化物与/或碳化物，则其程序较佳为先将上述的陶瓷材料与竹子一起置于摄氏1000度以上，进行锻烧至少两次，得到竹炭与陶瓷材料的混合物。然后再加入电气石与上述的竹炭与陶瓷材料加以混合研磨，以得到高活性原料。
若是陶瓷材料有选用磷酸盐矿物，则只有让非磷酸盐矿物的陶瓷材料与竹子在大于摄氏1000度下一起进行锻烧两次，得到竹炭与陶瓷材料的混合物。然后，才加入磷酸盐矿物与电气石，与上述的竹炭与陶瓷材料加以混合研磨以得到高活性原料。
能发射出远红外线的竹炭以及能提供负离子的陶瓷材料与电气石的重量百分比较佳分别约为70-90％、5-20％与5-10％，此重量百分比依蓄电池的输出电压而定。例如，若蓄电池的输出电压为1.5-4.2V，竹炭、陶瓷材料以及电气石的重量百分比较佳分别约为80％、10％与10％。若蓄电池的输出电压为6-9V，则竹炭、陶瓷材料以及电气石的重量百分比较佳分别约为90％、5％与5％。若蓄电池的输出电压为10-16V，则竹炭、陶瓷材料以及电气石的重量百分比较佳分别约为70％、20％与10％。
此外，高活性原料的成分除了上述的能发射出远红外线的竹炭以及能提供负离子的陶瓷材料与电气石之外，还可加入能发射远红外线的天然火山岩矿石。天然火山岩矿石较佳为选择日本、墨西哥或美国等国家所出产的产品。
含有天然火山岩矿石的高活性原料的制备方式，若陶瓷材料只选用金属氧化物与/或碳化物，则其程序较佳为先将上述的陶瓷材料与竹子一起置于摄氏1000度以上，进行锻烧至少两次，得到竹碳与陶瓷材料的混合物。然后再加入电气石与天然火山岩矿物与上述的竹炭与陶瓷材料加以混合研磨，以得到高活性原料。
若是陶瓷材料有选用磷酸盐矿物，则只有让非磷酸盐矿物的陶瓷材料与竹子在大于摄氏1000度下一起进行锻烧两次，得到竹炭与陶瓷材料的混合物。然后，才加入磷酸盐矿物、电气石与天然火山岩矿物，与上述的竹炭与陶瓷材料加以混合研磨以得到高活性原料。
能发射出远红外线的竹炭与天然火山岩矿石，以及能提供负离子的陶瓷材料与电气石的重量百分比较佳分别约为60-70％、10-20％、5-20％与5-10％，此重量百分比依蓄电池的输出电压而定。例如，若蓄电池的输出电压为1.5-4.2V，竹炭、天然火山岩矿石、陶瓷材料与电气石的重量百分比较佳分别约为70％、10％、10％与10％。若蓄电池的输出电压为6-9V，则竹炭、天然火山岩矿石、陶瓷材料以及电气石的重量百分比较佳分别约为70％、20％、5％与5％。若蓄电池的输出电压为10-16V，则竹炭、天然火山岩矿石、陶瓷材料以及电气石的重量百分比较佳分别约为60％、10％、20％与10％。
而上述的接着剂，可使用者包含市面上常见的接着剂，例如PU接着剂、环氧树脂接着剂、强力胶等等。接着剂的用量只要能足以将上述的混合粉末涂布在电池上所需位置，并能使混合粉末附着于其上即可。接着剂的用量较佳约为上述的高活性原料与接着剂总重量的30-40％。
实施例二
依照本发明另一较佳实施例，亦可将实施例一中所述的高活性原料与热塑性橡胶依一重量比例均匀混合，然后加热让热塑性橡胶融化。接着，再利用射出成型的方式来形成厚度约为0.15-0.50毫厘的高活性电池垫片。
高活性原料与热塑性橡胶的重量百分比较佳分别为5-35％与65-95％，更佳分别约为30-35％与65-70％。而热塑性橡胶的加热温度则依所选用的热塑性橡胶材料而定，因其为熟知此技艺的人士所熟知，所以在此不再赘述。
上述的射出成型的高活性电池垫片的使用方法，亦与实施例一的高活性电池垫片的使用方法近似，只要直接贴附在电池外壳上即可。因高活性原料与热塑性塑料已经均匀混合，所以高活性电池垫片的任一侧表面皆可贴附于电池外壳上。
测试结果
依照上述的较佳实施例，将竹炭、陶瓷材料与电气石依照重量百分比80％、10％与10％的比例来混合成一高活性原料，其中陶瓷材料系将磷酸盐矿石、氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化矽与氧化锌以等重量比例混合而得。再将所得的高活性原料藉由接着剂涂布在纸片上，将涂布有高活性原料的该侧表面贴附在摩托罗拉(Motorola)手机型号E365的锂离子蓄电池的金属外壳上，亦即高活性原料可以直接接触锂离子蓄电池的外壳，然后进行超过100次的充放电测试。测试的条件为每次将锂离子蓄电池充电至其电压为4.2V为止，每次放电则是进行至其输出电压为3.0V为止。此型号的锂离子蓄电池的额定电容量为740mAh。
请参阅图2，其系绘示与相同型号的另外两个锂离子蓄电池在相同测试条件之下所得的结果。在图2中，曲线A为贴附有涂布上述高活性原料的电池垫片的锂离子蓄电池，曲线B、C为另外两个同型号且未经任何处理的锂离子蓄电池。由图2可知，贴附有涂布上述高活性原料的电池垫片的锂离子蓄电池自始至终皆具有较佳的放电能力，在经过140次的循环充放电之后，其所放出的电量(756mAh)仍大于其额定的电容量(740mAh)，更别提其第一次放电量竟可高达806mAh。而且有涂布上述高活性原料的锂离子蓄电池所放出电量随着充放电次数的下降速率也较其他二个未经处理的同型号锂离子蓄电池要慢。
由上述本发明较佳实施例可知，贴附有涂布上述高活性原料的电池垫片的锂离子蓄电池的充放电行为，较直接从市面上买来的同型号的锂离子蓄电池要优秀。因此应用本发明的较佳实施例至少具有下列优点：
1.本发明较佳实施例所提供的高活性的电池垫片具有高远红外线发射率，可对蓄电池持续加温，以加速其内部的氧化还原反应以及正负离子的移动速率，因此可使其能快速地完全充放电。
2.本发明较佳实施例所提供的高活性的电池垫片所发射出的远红外线还可使蓄电池内部的杂质分子与其在电池制造过程中所吸附的水分子的振幅增加，使杂质微粒所吸附的水层厚度减少而不易卡在电池内隔板中的微孔洞内而影响正负离子在正极与负极间移动。因此可以有效延长电池的充放电次数与其使用时间。
3.本发明较佳实施例所提供的高活性的电池垫片具有良好的提供负离子的能力，使蓄电池能放出比额定电容量还高的电量。
此外，将依上述较佳实施例所制造出的高活性的电池垫片贴附在蓄电池上，蓄电池的充电时间平均可以减少15％以上，每次使用时间平均可延长15％以上，且充放电的循环次数亦平均增加15％以上。本发明较佳实施例所提供的高活性的电池垫片，不仅可应用于蓄电池上，亦可应用于一般的一次电池之上。
虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本发明的保护范围以本发明的权利要求书为准。