[发明专利]可交流充电和/或放电的电池

说明书

技术领域

本发明涉及电池，通过使用三种电极实现交流电的电能与化学能之间的转化的、可交流充电和/或放电的电池。

背景技术

电池按可否重复使用(充电)分为一次电池和二次电池。一次电池无法重复使用，例如有碳锌电池、碱性电池、汞电池、锂电池等。二次电池可充电重复使用，例如有：镍镉二次电池、镍氢二次电池、锂离子二次电池、铅酸电池、太阳能电池等。

一般而言，传统的电池具有正极和负极这两种电极，其通过将直流电的电能或光能转换为化学能，来进行蓄电。与此相对，作为用于充电的供给电源，除了太阳能电池板以外，均是以交流的形式提供电能。

另一方面，在放电时，伴随着正负极之间发生的离子移动、以及各电极上发生的化学反应，由二次电池产生直流电压和直流电流。与此相对，一些用电设备使用交流电。

也就是说，存在的问题是：几乎全部的发电机均是交流电发生装置，且相当一部分用电设备需要使用交流电，但是，传统的二次电池却只能以直流进行充电-放电。

为了解决交流-直流之间的转换问题，需要使用整流器(rectifier，将交流电转换为直流电)和逆变器(inverter，将直流电转换为交流电)。现有的二次电池只能以直流进行操作，因而，通过使用整流器将发电机产生的交流电转换为直流来对二次电池进行充电，并且，在二次电池以直流放电时，使用逆变器转换为交流。

然而，整流器、逆变器的制造成本高，且一次交流-直流转换的转换效率仅为约80%，存在较大的能量损失。

发明内容

本发明有鉴于上述现有技术中长期存在的技术问题，其目的在于提供一种新型电池，其本身可以以交流电压或交流电流进行充电和/或放电。

本发明人为解决上述技术问题进行了深入研究，结果发现：通过在传统的具备正极和负极的电池中配置电极电势位于两者之间的中间极，可以使电池本身以交流电压或交流电流进行充电和/或放电，从而完成了本发明。

即，本发明包括：

1.一种可交流充电和/或放电的电池，其具备正极和负极，其特征在于，还具备中间极。

2.根据项1所述的电池，其中，所述中间极包括中间极活性物质和中间极集电体。

3.根据项1或2所述的电池，其中，所述正极包括正极活性物质和正极集电体，和/或所述负极包括负极活性物质和负极集电体。

4.根据项1～3中任一项所述的电池，其中，所述正极的电极电势Ep>所述中间极的电极电势Em>所述负极的电极电势En。

5.根据项1～4中任一项所述的电池，其中，所述正极集电体、负极集电体、中间极集电体中的至少一个是多孔集电体。

6.根据项1～5中的任一项所述的电池，其中，所述中间极集电体是多孔集电体。

7.根据项5或6所述的电池，其中，所述多孔集电体是网状、海绵状、无纺布状或贯通孔状。

8.根据项5～7中任一项所述的电池，其中，所述多孔集电体由选自金属材料、导电性有机材料和半导体材料中的至少一种材料制成。

9.根据项1～8中任一项所述的电池，其中，所述中间极配置在所述正极与所述负极之间。

10.根据项1～9中任一项所述的电池，其中，至少在所述中间极与所述正极、和/或所述中间极与所述负极之间设置有隔膜。

11.根据项1～10中任一项所述的电池，其中，所述中间极的电阻在0.001欧姆～1000欧姆的范围内。

12.根据项1～11中任一项所述的电池，其为二次电池。

13.根据项12所述的电池，其中，所述二次电池为镍氢二次电池、镍镉二次电池、铅酸电池、锂离子二次电池或钠离子二次电池。

14.根据项1～13中任一项所述的电池，其中，所述电池是锂离子二次电池。

15.根据项14所述的电池，其中，充放电过程中，所述正极的电极电势在0.5～2V（相对于氢标准电极）的范围内变化。

16.根据项14所述的电池，其中，充放电过程中，所述中间极的电极电势在-1.75～0.75V（相对于氢标准电极）的范围内变化。

17.根据项14所述的电池，其中，充放电过程中，所述负极的电极电势在-3.04～0.5V（相对于氢标准电极）的范围内变化。

18.根据项1～13中任一项所述的电池，其中，所述电池是镍氢二次电池或镍镉二次电池，且充放电过程中，所述中间极的电极电势在-0.34～0.08V（相对于氢标准电极）的范围内变化。