[发明专利]电池

说明书

技术领域

本申请请求于2008年12月24日递交的美国专利申请第12/344,211号以及于2008年5月16日递交的台湾专利申请第97118207号的在先权益。以上两件专利文献的全部内容在此作为参考引用引入本申请。

本发明涉及一种电池及其制造方法，特别涉及一种使用叶绿素来产生电能之电池及其制造方法。

背景技术

近年来，陆续出现了移动电话、手提式摄影机、笔记本电脑、数字相机、PDA、CD player等轻便型电子机器，并谋求其小型及轻量化，而伴随此，作为可携带之轻便电源-电池也同样受到关注。电池种类包括干电池、镍氢电池、锂电池与燃料电池等。下面将简单介绍常见电池。

日常使用的干电池大多是锌锰电池，也叫碳锌电池。碳锌电池的外壳一般由锌构成，其既可以作为电池的容器，又可以作为电池的负极。碳锌电池是从液体Leclanché电池发展而来。传统或一般型碳锌电池以氯化铵为电解质；超级或高能碳锌电池则通常是使用氯化锌为电解质的碳锌电池，是一般廉价电池的改良版。碳锌电池的正极主要是由粉末状的二氧化锰和碳构成。电解液是把氯化锌和氯化铵溶于水中所形成的糊状溶液。碳锌电池是最便宜的原电池，因此成为很多厂商的首选，因为这些厂商所销售的设备中常常需要配送电池。锌碳电池可以用于遥控器、闪光灯、玩具或晶体管收音机等功率不大的设备。

然而，当碳锌电池使用一段时间以后，由于金属锌被氧化成为锌离子，锌外壳会逐渐变薄。因此，氯化锌溶液常常可以从电池中泄漏出来。泄漏出来的氯化锌往往会使电池表面变粘。一些老的电池没有泄漏保护。锌碳电池的使用寿命比较短，保存期一般为一年半。另外，就算电池没有使用，电池内的氯化铵有弱酸性，可以与锌反应，锌外壳也会慢慢的变薄。

现在3C产业常提到的锂电池其实是锂钴电池，广义的可充放锂电池是指由一个石墨负极、一个采用钴、锰或磷酸铁的正极、以及一种用于传送锂离子的电解液所构成。而一次锂离子电池则可以锂金属或者嵌锂材料作为负极。锂电池产业发展20多年来一直集中在3C产业为主，鲜少应用在市场经济规模更大的储能和动力电池(瞬间需要较大电流)市场，这市场涵盖纯电动车、油电混合车、中大型UPS、太阳能、大型储能电池、电动手工具、电动摩托车、电动自行车、航天设备与飞机用电池等领域。其主要原因是过去锂电池采用的锂钴正极材料(LiCoO₂，就是现在最常见的锂电池)，无法应用在需要大电流、高电压、高扭力以及具有耐受穿刺、冲撞和高温、低温等条件等特殊环境，更重要的是，因无法满足人们对安全的绝对要求而饱受诟病。

同时，锂钴电池也无法达到快速充电与完全避免二次污染等目的，而且，一定要设计保护电路以防止过度充电或过度放电，否则就会造成爆炸等危险，甚至出现如Sony电池爆炸导致全球品牌NB业者投下巨资回收的情况。

另外，钴的价格愈来愈高昂，全球钴元素最大生产国刚果，战乱纷扰多，导致钴元素价格不断升高。锂钴电池的粉体因钴元素价格不断上涨，现在已从原先的每公斤40美元涨价到60～70美元。磷酸锂铁粉体依质量好坏，每公斤售价在30～60美元。

镍氢电池的设计源于镍镉电池。1982年美国OVONIC公司请求储氢合金用于电极制造之专利，使得此一材料受到重视，继之为1985年荷兰飞利浦公司突破了储氢合金在充放电过程中容量衰减的问题终使镍氢电池脱颖而出。目前在日本有8家以上镍氢电池制造厂，德国，美国，香港，台湾亦有镍氢电池生产，市场反应良好。而且镍氢电池所造成之污染，会比含有镉之镍镉电池小很多，因此，目前镍镉电池已逐渐被镍氢电池取代。

燃料电池(Fuel cell)是一种使用燃料进行化学反应产生电力的装置，最早于1839年由英国的Grove所发明。最常见是以氢氧为燃料的质子交换膜燃料电池，由于燃料价格平宜，加上对人体无化学危险、对环境无害，发电后产生纯水和热，1960年代应用在美国军方，后于1965年应用于美国双子星座计划双子星座5号飞船。现在也有一些笔记本电脑开始研究使用燃料电池。但由于产生的电量太小，且无法瞬间提供大量电能，只能用于平稳供电上。燃料电池是一个电池本体与燃料箱组合而成的动力机制。燃料的选择性非常高，包括纯氢气、甲醇、乙醇、天然气，甚至于现在运用最广泛的汽油，都可以做为燃料电池的燃料。

不论是新型强调环保的碳锌电池、碱性电池及二次电池，在制程上还是会使用少量的汞或其他重金属如钴等，而且在原料及制程上使用具污染性的物质，对环境以及人体都具有较大危害。