電池制造技術

本實用新型專利技術提供一種電池，具有浸入電解液中的正極(2)和負極(4)，還具有超聲元件(3、5、6)，其中，超聲元件(3、5、6)與正極(2)和負極(4)中的至少一個固定連接。采用超聲元件對電池施加超聲波聲場，提供較目前電池數倍乃至數十倍的功率密度，顯著提升功率密度、充電和放電速度，并能降低電池內阻，用于各種需要大功率密度和能量密度動力電池的場合。甚至將目前各種電池技術的功率密度大大提升到到原來的3倍乃至數十倍。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種電池。
技術介紹
隨著高油價時代的步步緊逼、全球氣候變暖的環境變化，需要對化石燃料時代的高二氧化碳排放的各類車輛、電站等進行大的改革。電力驅動、電池驅動技術是目前取代二氧化碳排放的各類車輛的最有前途的技術。然而目前主要的電池技術的功率密度220W/kg以內(最新報到鉛蓄電池經過強化達到了 400-500W/kg)、能量密度都在350Wh/kg以內(燃料電池除外，而燃料電池有儲氫效率和成本問題)。這種技術現狀和傳統化石燃料相比使得電池的體積大、質量數大,車輛的體積、質量大,速度低,無法直接競爭
技術實現思路
·針對相關技術中存在的問題，本技術的目的在于提供一種電池，提供較目前電池數倍乃至數十倍的功率密度，顯著提升能量密度、充電和放電速度，并能降低電池內阻，用于各種需要大功率密度和能量密度動力電池的場合。為實現上述目的，本技術提供了一種電池，具有浸入電解液中的正極和負極，還具有超聲元件，其中，超聲元件與正極和負極中的至少一個固定連接。優選地，超聲元件為壓電器件或磁致伸縮單元，超聲元件設于正極的電極體和/或負極的電極體的內側或外側。優選地，正極和負極中的至少一個具有容納超聲元件的空腔；以及封閉空腔的隔聲背襯，其中，隔聲背襯與空腔的腔體螺栓連接。優選地，正極的電極本體和負極的電極本體中的至少一個具有第一支撐體，其中，第一支撐體為由隔聲背襯和耦合層構成的封閉腔體，超聲元件固定于封閉腔體的空腔中，其中，通過依次穿過至少一個電極本體、耦合層、隔聲背襯的螺栓，第一支撐體與至少一個電極本體固定連接。優選地，還包括開設有電解液通道的第二支撐體，第二支撐體與正極和負極中至少一個電極本體螺紋連接；將電解液泵入所述電解液通道中的泵，泵的泵出口與電解液通道的電解液入口連通；以及，容納超聲元件的共振腔，共振腔開設于該至少一個電極本體中，其中，容納于共振腔中的超聲元件為超聲振源簧片，其中，電解液通道的電解液出口設置為供電解液噴出的噴嘴，噴嘴與共振腔連通并與超聲振源簧片的尖劈正對。優選地，電池為采用無機電解質和有機電解質的液體電解質的一次電池、二次電池、使用氧電極的燃料電池。優選地，一次電池包括鋅錳電池、鐵鋅電池、鋅氧化汞電池、鋅氧化銀電池、鋰電池、鎳電池、鋅電池、錳電池、鋁電池、鐵電池、鋁-空氣電池、鋅-空氣電池；二次電池包括液體電解質、高溫液體電解質的可充液體鋰電池、鋰離子電池、納氯化鎳電池、鋅二氧化錳電池、鉛酸蓄電池、鈉硫電池、銀鋅電池、鎳液體蓄電池、鋅液體蓄電池、錳液體蓄電池、鋁液體蓄電池、鐵液體蓄電池；使用氧電極的燃料電池包括各種氫氧燃料電池、含氫的有機化合物燃料電池(例如，甲醇燃料電池)、鋁-空氣電池、鋅-空氣電池。優選地，電池包括使用納米技術制成電極的電池和微厚度層結構層疊電池。本技術的有益 效果在于，采用超聲元件對電池施加超聲波聲場，提供較目前電池數倍乃至數十倍的功率密度，顯著提升能量密度、充電和放電速度，并能降低電池內阻，用于各種需要大功率密度和能量密度動力電池的場合。甚至將目前各種電池技術的功率密度大大提升到到原來的3倍乃至數十倍。附圖說明圖I是本技術電池的第一實施例的平面示意圖，示出了磁致伸縮單元設于正極本體中，其中超聲激發方式為采用磁致伸縮單元進行正極激發；圖2是本技術電池的第二實施例的平面示意圖，示出了壓電器件設于正極本體中，其中超聲激發方式為采用壓電器件進行正極激發的情形；圖3是本技術電池的第三實施例的平面示意圖，示出了壓電器件設于兩個正極本體中，其中超聲激發方式為采用壓電器件進行正極激發的情形；圖4是本技術電池的第四實施例的平面示意圖，示出了壓電器件設于與正極本體連接的支撐體中，其中超聲激發方式為采用該壓電器件進行正極激發的情形；圖5是本技術電池的第四實施例的平面示意圖，示出了磁致伸縮單元設于與正極本體連接的支撐體中，其中超聲激發方式為采用該磁致伸縮單元進行正極激發的情形；圖6是本技術電池的第五實施例的平面示意圖，示出了壓電器件設于兩個正極本體的支撐體中，其中超聲激發方式為采用該壓電器件進行正極激發的情形；圖7是本技術電池的第六實施例的平面示意圖，示出了采用泵、噴嘴、超聲振源簧片，其中超聲激發方式為正極激發的情形。具體實施方式以下參見附圖描述本技術的具體實施方式。參見圖I-圖7，本技術的電池具有浸入電解液中的電極、向電化學反應區和/或電極施加超聲波聲場的超聲元件，其中，超聲元件與電極固定連接，即，超聲元件或直接固定于電極的電極本體、或通過固定于支撐體中，然后將支撐體固定于電極上而與電極之間間接實現固定連接，換而言之，超聲元件或者設于電極的內側或外側，以構成超聲波的極內激勵或極外激勵，或者超聲波的電解液激勵以強化電化學反應。上述的電化學反應區為電極與電解液接觸的區域。借助于超聲元件，本技術能夠對電池施加超聲波聲場，超聲波激勵方式為正極激勵、負極激勵、電解液激勵中任一種或其組合。具體地，參見圖I-圖3，描述本技術的電池在電極本體中設置超聲元件的實施例圖I中示出正極2的電極本體具有空腔21、隔聲背襯9，其中，隔聲背襯9通過螺栓連接于空腔21的腔體固定連接，并且隔聲背襯9與空腔21配合形成容納超聲元件的容納空間，更為詳細地，圖I中示出了超聲元件為磁致伸縮單元3的情形，以及在正極2的電極本體中容納有共3個磁致伸縮單元3 ;圖2與圖I相似，兩者區別僅在于，容納于正極2的電極本體中的超聲元件為壓電器件(例如壓電陶瓷)5 ;圖3與圖2相似，兩者區別在于，電池具有兩個正極和一個負極，兩個正極中每個正極的電極本體中均設有作為超聲元件的壓電器件5。圖I-圖3為超聲波的極內激勵情形。參見圖4-圖6，描述本技術電池的正極和/或負極的電極本體，設有支撐體，以及將超聲元件設置于支撐體中的實施例圖4中示出本技術電池的正極的電極本體連接有第一支撐體，該第一支撐體為由隔聲背襯9和耦合層7 (耦合就是指兩個或兩個以上的實體相互傳遞超聲能量的一種傳遞方式，耦合層就是這種傳遞層)構成的封閉腔體結構，該封閉腔體結構的空腔中固定有作為超聲元件的壓電器件5，通過依次穿過正極的電極本體、耦合層7、隔聲背襯9的螺栓，第一支撐體與正極的電極本體固定連接。圖5與圖4相似，二者的差別在于，超聲元件由磁致伸縮單元3代替；圖6與圖4相似，兩者區別在于，電池具有兩個正極和一個負極，兩個正極中每個正極的電極本體中均設有作為超聲元件的壓電器件5，更為詳細地，圖6中還示出了壓電器件5的壓電晶片51、導聲板53、壓電晶片電極 引線55。圖4-圖6為超聲波的極外激勵的情形。盡管圖I-圖6描述了超聲激發方式為正極激發的情形，但是顯然可以理解，本技術同樣可以采用負極激發的情形，由于負極激發與正極激發情形相似，為避免重復不再贅述；顯然，根據情形變化，本技術可以同時采用正極激發和負極激發。另外所涉及的磁致伸縮單元可以是超磁致伸縮單元。進一步，參見圖7，描述本技術電池的采用電解液循環泵、噴嘴、超聲振源簧片施加超聲波聲場的實施例，即超聲激發方式為電解液激發(或稱為電解質激發)，本實施例中泵可以是不銹鋼泵或耐腐蝕的塑料泵。具體地，圖7中示出了 第二支撐體8，固定連接于正極2的電極本體本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電池，具有浸入電解液中的正極(2)和負極(4)，其特征在于，還具有超聲元件(3、5、6)，其中，所述超聲元件(3、5、6)與所述正極(2)和負極(4)中的至少一個固定連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：符小信，許水霞，
申請(專利權)人：常州信雷迪特電子系統工程有限公司，
類型：實用新型
國別省市：