电能产生装置及其阴极

摘要

一种电能产生装置及其阴极，所述电能产生装置包含一容置槽、一阳极及一阴极。该容置槽用于存放电解液，该阳极是设于该容置槽内，该阴极包括一本体，及一设于该本体上的包覆网，该包覆网具有数个网格。通过于该包覆网将该本体包覆，使该本体不易剥落、被侵蚀，能延长该阴极的使用寿命，提升电能产生装置的耐久性。本发明电能产生装置的阴极包含一本体，及一包覆在该本体上并具有数个网格的包覆网，通过该包覆网降低该本体与电解液的反应面积与速率，提升阴极的耐用性。

权利要求

1.一种电能产生装置，包含一个容置槽、一个阳极，及一个阴极，该容置槽用于存放电解液，该阳极设于该容置槽内，其特征在于：该阴极与该阳极间隔地设于该容置槽内，该阴极包括一个本体，及一个包覆于该本体上的包覆网，该包覆网是浸于该电解液内，并具有数个网格。

2.根据权利要求1所述的电能产生装置，其特征在于，该阴极的本体包括一个集电层、一个设于该集电层一侧的透气层、一个设于该集电层另一侧的触媒层，及两个扩散层，所述扩散层分别设于该透气层与集电层间，及该集电层与该触媒层间，该包覆网包覆在该透气层与触媒层外。

3.根据权利要求1所述的电能产生装置，其特征在于，该阴极的本体包括一个集电层、一个设于该集电层一侧的透气层、一个设于该集电层另一侧的触媒层，及两个扩散层，所述扩散层分别设于该透气层与集电层间，及该集电层与该触媒层间，该包覆网包覆在该触媒层。

4.根据权利要求2所述的电能产生装置，其特征在于，该包覆网遮蔽于该触媒层的面积是不大于该触媒层与该电解液反应的面积的25％。

5.根据权利要求1所述的电能产生装置，其特征在于，该包覆网遮蔽于该本体的面积是不大于该本体与该电解液反应的面积的25％。

6.根据权利要求1至4中任一所述的电能产生装置，其特征在于，该包覆网的材质是选自二氧化硅、碳化硅化合物或氮化硅化合物，并以沉积法而制成。

7.根据权利要求1至4中任一所述的电能产生装置，其特征在于，该包覆网的网格是四边形或蜂巢状。

8.一种电能产生装置的阴极，该电能产生装置包含一个用于进行电化学反应的电解液，其特征在于：该阴极包含一个本体，及一个包覆网，该包覆网包覆在该本体上并具有数个网格，且该包覆网是浸于该电解液内，但不与该电能产生装置的电解液产生电化学反应。

9.根据权利要求8所述的电能产生装置的阴极，其特征在于：该包覆网的材质是选自二氧化硅、碳化硅化合物或氮化硅化合物，并以沉积法制成。

10.根据权利要求8或9所述的电能产生装置的阴极，其特征在于：该包覆网遮蔽于该本体的面积是不大于该本体与该电解液反应的面积的25％。

说明书

电能产生装置及其阴极

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电能产生装置及其电极，特别是涉及一种使用寿命长的电能产生装置及其阴极。

背景技术

[0002] 参阅图1、图2，为现有的一锌空气电池，包含一锌阳极板11、一与该锌阳极板11间隔的空气阴极板12，及一分布在该锌阳极板11与空气阴极板12间的电解液13。

[0003] 该空气阴极板12包括一集电网121、一设于该集电网121一侧的透气层122、一设于该集电网121另一侧并与该电解液13接触的触媒层123，及两分别设于该透气层122与该集电网121间，及该集电网121与该触媒层123间的扩散层124。

[0004] 当外界的空气如箭头所示由该透气层122依序进入该扩散层124、集电网121、扩散层124、触媒层123，使得空气中的氧分子能于电解液13充分反应，并配合锌阳极板11、电解液13产生电化学反应，如此可在该锌阳极板11、空气阴极板12分别电连接一负载(图未示)就会有电流的产生。

[0005] 然而，由于该空气阴极板12必须长时间浸泡于酸/碱性电解液13中，该触媒层123的整个表面受到电解液13的不断侵蚀而如图2所示逐渐减少，最终导致该集电网121外侧所堆叠的扩散层124、触媒层123剥落，使电化学反应无法进行，严重影响该锌空气电池的放电效率。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种延长使用寿命的电能产生装置。

[0007] 本发明电能产生装置，包含一个容置槽、一个阳极及一个阴极。

[0008] 该容置槽用于存放电解液，该阳极是设于该容置槽内，该阴极与该阳极间隔地设于该容置槽内，该阴极包括一个本体，及一个设于该本体上的包覆网，该包覆网是浸于该电解液内，并具有数个网格。

[0009] 本发明目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

[0010] 较佳地，前述的电能产生装置，其中该阴极的本体包括一个集电层、一个设于该集电层一侧的透气层、一个设于该集电层另一侧的触媒层，及两个扩散层，所述扩散层分别设于该透气层与集电层间，及该集电层与该触媒层间，该包覆网包覆在该透气层与触媒层外。

[0011] 较佳地，前述的电能产生装置，其中该阴极的本体包括一个集电层、一个设于该集电层一侧的透气层、一个设于该集电层另一侧的触媒层，及两个扩散层，所述扩散层分别设于该透气层与集电层间，及该集电层与该触媒层间，该包覆网包覆在该触媒层。

[0012] 较佳地，前述的电能产生装置，其中该包覆网遮蔽于该触媒层的面积是不大于该触媒层与该电解液反应的面积的25％。

[0013] 较佳地，前述的电能产生装置，其中该包覆网遮蔽于该本体的面积是不大于该本体与该电解液反应的面积的25％。

[0014] 较佳地，前述的电能产生装置，其中该包覆网的材质是选自二氧化硅、碳化硅化合物或氮化硅化合物，并以沉积法而制成。

[0015] 较佳地，前述的电能产生装置，其中该包覆网的网格是四边形或蜂巢状。

[0016] 再者，本发明的另一目的，在于提供一种不易剥落、使用时间长的电能产生装置的阴极。

[0017] 本发明电能产生装置的阴极，该电能产生装置包含一个用于进行电化学反应的电解液，该阴极包含一个本体，及一个包覆网。该包覆网包覆在该本体上并具有数个网格，且该包覆网是浸于该电解液内，但不与该电能产生装置的电解液产生电化学反应。

[0018] 较佳地，前述的电能产生装置的阴极，其中该包覆网的材质是选自二氧化硅、碳化硅化合物或氮化硅化合物，并以沉积法制成。

[0019] 较佳地，前述的电能产生装置的阴极，其中该包覆网遮蔽于该本体的面积是不大于该本体与该电解液反应的面积的25％。

[0020] 本发明的有益效果在于：通过该包覆网将该本体包覆，使该本体不易剥落、被侵蚀，能延长该阴极的使用寿命，提升电能产生装置的耐久性。

附图说明

[0021] 图1是一示意图，说明现有的一锌空气电池；

[0022] 图2是一示意图，说明图1中该锌空气电池的一空气阴极板被侵蚀的态样；

[0023] 图3是一剖视图，说明本发明电能产生装置的第一较佳实施例；

[0024] 图4是一立体示意图，说明该第一较佳实施例的一阴极的态样；

[0025] 图5是一剖视图，说明该阴极受到侵蚀的态样；

[0026] 图6是一示意图，说明该第一较佳实施例的一包覆网的另一种态样；

[0027] 图7是一示意图，说明该第一较佳实施例的一包覆网的另一种态样；

[0028] 图8是一数据图，说明比较现有金属空气电池与该第一较佳实施例的开回路电压变化图；

[0029] 图9是一数据图，说明比较现有金属空气电池与该第一较佳实施例的电压电流性能曲线图；

[0030] 图10是一数据图，说明比较现有金属空气电池与该第一较佳实施例的定电流100mA放电测试的电压变化图；

[0031] 图11是一数据图，说明比较现有金属空气电池与该第一较佳实施例的定电流300mA放电测试的电压变化图；

[0032] 图12是一示意图，说明本发明电能产生装置的第二较佳实施例。

具体实施方式

[0033] 下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

[0034] 在本发明被详细描述前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。

[0035] 参阅图3与图4，为本发明电能产生装置2的第一较佳实施例，包含一用于存放电解液31的容置槽3、一设于该容置槽3内的阳极4，及一与该阳极4间隔地设于该容置槽3内的阴极5。

[0036] 在本较佳实施例中，是以金属空气电池作说明，该阴极5包括一本体50，及一设于该本体50上的包覆网6。该阴极5的本体50包括一集电层51、一设于该集电层51一侧的透气层52、一设于该集电层51另一侧的触媒层53，及两扩散层54，所述扩散层54分别设于该透气层52与集电层51间，及该集电层51与该触媒层53间。

[0037] 另外，该包覆网6是浸于该电解液31内，并具有数个网格61，并包覆在该透气层52与触媒层53外，在本实施例中，该包覆网6的材料是不会和该电解液31产生电化学反应的二氧化硅并以沉积法而制成，但也能够是如碳化硅化合物、或氮化硅化合物沉积而成。较佳地，该包覆网6遮蔽于该触媒层53的面积是不大于触媒层53与电解液31反应的面积的
25％，以免影响触媒层53的面积被过度遮蔽而影响与电解液31的反应，而该触媒层53又能受到该包覆网6的限制，不会整片剥落而可延长使用寿命，另外，该包覆网6的网格61除了如图4所示是四边形外，也能够是如图6所示是呈蜂巢状或是如图7所示的是呈栅栏状。
而在如图4所示的例子，该包覆网6是包覆于整个本体50的外表面，当然根据制造方式，该包覆网6也能够是呈上下包覆该触媒层53的态样。

[0038] 使用上同样是利用该触媒层53与该电解液31接触，让该透气层52与外界的空气接触，此时外界的空气就会如箭头所示经过该透气层52、扩散层54、集电层51、扩散层54至该触媒层53，而外界空气中的氧气就会渗入该触媒层53，并配合电解液31、阳极4就会产生电化学反应，如此将一负载(图未示)分别电连接该阳极4、阴极5就会有电流的产生，使该负载能作动。

[0039] 参阅图5，长时间使用后，该电解液31会逐渐侵蚀该触媒层53，但受到该包覆网6的遮盖，且包覆网6是不与该电解液31产生电化学反应的材料，所以该触媒层53仅有在该包覆网6的网格61间的局部表面会开始被侵蚀，因此被侵蚀的面积减少，侵蚀的速度相对就会变慢，此外，该触媒层53受到该包覆网6的限制，不会整片剥落而造成很快的失效。

[0040] 参阅图3，经发明人实际测试，以锌板为阳极4，氢氧化钾水溶液作电解液31，浓度为5M的条件下，比较本较佳实例与现有金属空气电池，在开回路电压变化图(如图8)、电压电流性能曲线图(如图9)可看出差异性并不大，表示虽然该包覆网6遮蔽了部分该触媒层53的表面积，但对金属空气电池的性能影响很小，配合参阅图10、图11为放电测试的电压变化图，其中图10是在100mA定电流放电测试，图11是在300mA定电流放电测试，由实验结果能够看出，在放电初期本较佳实施例与现有金属空气电池没有太大变动差异，但是在放电后期能够发现现有的空气阴极的电压压降明显大于本较佳实施例，且在较大电流放电时更为明显，表示现有金属空气电池经一段时间的使用后，电压会大幅快速地衰减至零，而本较佳实施例的压降则相对缓慢，能够使用更长的时间。

[0041] 参阅图12，为本发明电能产生装置2的第二较佳实施例，与第一较佳实施例大致相同，在本较佳实施例中，是以一般电瓶(铅酸蓄电池)的态样作说明，同是在该阴极5的本体50上形成该包覆网6，与第一较佳实施例有相同的功效，能够减缓该阴极5的本体50被该电解液31侵蚀的速度，进而延长该电能产生装置2的使用寿命，较佳地，该包覆网6遮蔽于该本体50的面积是不大于该本体50与电解液31反应的面积的25％。

[0042] 综上所述，本发明电能产生装置2通过该包覆网6包覆该本体50，减少该阴极5的本体50与电解液31的接触面积，能够借此减慢该阴极5被该电解液31侵蚀的速度，进而延长电能产生装置2的使用寿命。