[发明专利]增加二次电源容量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电气工程并且可用于二次电源容量制造：蓄能器、蓄电池和模块，其既用于机器、电动交通工具和其他运输工具及运货机的电源容量，也用于便携式和移动电子器件的电源容量。

背景技术

目前，根据用于二次电源的材料以及进行的化学反应，二次电源被细分为几个类型。

二次电源（下文也称为电池）根据总结的电流发生（current-generating）反应的原理运行。在由外部电源充电时在电池中积累能量，因为在放电时发生化学反应，所以所述能量再次直接变为电能并且释放到外电路中。此外，在放电后，可通过电流的反向流通使电池再次充电。

以下类型的电池是基础的并且是使用最多的：铅酸、镍-金属氢化物、锂离子和锂聚合物。

因此，二氧化铅（PbO₂）和铅（Pb）用作试剂；硫酸溶液是铅电池中的电解质。这样的电池被用于供应主要电力用户，包括生产设备、起动内燃机运行、紧急照明系统和不间断供电系统。铅酸电池具有低成本制造和持久性。低比能，不良电荷保持，氢损耗，放电状态下不能存储，制造小型电池的问题，应算作其缺陷。

在镍-金属氢化物电池（Ni-MH）中，金属间半导体是负电极的活性材料，其可逆地吸收氢，即，负电极实际上是氢电极，其还原的氢具有吸收状态。所述镍-金属氢化物电池被用于便携式装置和硬件（hardware）供应。

在锂离子电池（Li-离子）中，碳材料被用作负电极，锂离子可逆地渗入其中。非水性非质子溶剂中的锂溶液是电解质。电池具有高比能、长寿命，并且能够在低温下运行。由于其大容量，所以其输出显著增加，并且锂离子电池成为对电池改进最有希望的研究趋势之一。这种特定类型的电池被用于移动电话、笔记本和其他便携式装置。

锂聚合物电池（Li-pol）也成为普遍使用的，其中碳材料被用作板，锂离子可逆地渗入所述板中。钒、钴和锰是用于正电极的活性材料。包封在细孔聚合物基体中的非水性非质子溶剂中的锂溶液，或者通过非质子溶剂中的锂溶液增塑的聚合物（聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯等等）（凝胶-聚合物电解质）。与锂离子电池相比，锂聚合物电池具有更高的容量并且也被用于便携式电子器件供应。

应该提到的是，对于电极、电解质和膜，并且对于每种类型的电池，都设想了多种化学组合物。电池中进行的化学反应的完全性和速度受这样的材料、其组成和结构影响。

随着时间的推移，电池的主要电气和运行特征由于在运行中及其储存时在其中进行的不可逆过程而改变。

开发的主要任务是改善电池的电气和运行特征。

一般来说，改善的方式由减少电池中的上述不可逆过程效率的需要所决定。

掺杂至电解质或电极的主要化学组合物中是基础方式之一。这样的掺杂使得可阻断次级过程或降低其对主要电流发生反应进行的影响。

因此，建议了电解质掺杂（US5962164,05.10.1999；US5780183,14.07.1998；US2003/0228525A1,11.12.2003）以改善铅酸电池的运行特征。这样的掺杂防止了电极浆料的变化，所述电极浆料的变化与其硫酸化（sulfatation）时加强的放气和内电阻增加有关。某些添加剂防止硫酸化（形成硫酸铅大晶体），其最大程度地防止了可逆电流发生过程的进行。

聚丙烯酰胺（电解质的添加剂），其在电解质中的含量使电解质的粘度升高并且维持电极表面上的粉状浆料和生成物（RU2257647,27.07.2005），也被用于改善碱性镍电池的运行和电气特征。

将某些金属有机添加剂掺杂到锂离子电池电解质中，改善了其运行稳定性和并且增加了充电/放电循环的次数（US7217477,15.05.2007）。金属-有机添加剂利用阴极表面上的绝缘层的形成使得可避免电极上的过电压。阴极活性材料的表面受添加剂控制；另外，与电解质的副反应在其上进行。将某些碳酸盐类型的添加剂掺杂到锂离子电池电解质组合物中使得可增加充电/放电循环的次数并且在室温和降低温度下均提供电池运行（EP1215746,19.06.2002）。

基本上，上述掺杂的目的是使得可最大程度地进行电流发生反应。这样的添加剂可使得可实现这样的电池运行，其特征对于其运行组件材料（电解质和电极）是极端的，并且在受电池类型调节的条件下支持电池运行。

发明内容

一般由其构成物的材料保证的二次电源容量增加、充电时间减少和寿命增加是本发明旨在实现的技术结果。