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零点电源电池组作为电动自行车电源的应用
申请号	CN201310369908.5	申请日	2013-08-20	公开(公告)号	CN103395468A	公开(公告)日	2013-11-20
申请人	王珑; 敬永康; 高雪峰;			发明人	王珑; 敬永康; 高雪峰;
摘要	本发明公开了零点电源电池组作为电动自行车电源的应用，所述电池组包含多个串联和/或并联的零点电源单体，每个零点电源单体包含正极和负极，所述正极和负极之间具有等微子聚集层，该等微子聚集层含有铝盐和电气石。本发明提供的零点电源电池组能够吸收等微子并且收集等微子在衰变中转换的电能，从而不断地为外界提供电能，解决了电动自行车的续航问题；并且本发明提供的零点电源电池组能量密度高，能够达到电动自行车对其电源体积的紧凑性要求和重量的轻便性要求，因此本发明提供的零点电源电池组适合用作电动自行车的电源。
权利要求	1.零点电源电池组作为电动自行车电源的应用，所述电池组包含多个串联和/或并联的零点电源单体，每个零点电源单体包含正极和负极，所述正极和负极之间具有等微子聚集层，其特征在于，该等微子聚集层含有铝盐和电气石。 2.根据权利要求1所述的应用，其中，相对于100重量份的铝盐，电气石的含量为1-20重量份，优选为5-15重量份。 3.根据权利要求1或2所述的应用，其中，所述等微子聚集层还含有含碳材料，相对于 100重量份的铝盐，所述含碳材料的含量为10-50重量份，优选为20-40重量份；所述含碳材料为石墨和/或石墨烯。 4.根据权利要求1或2所述的应用，其中，所述铝盐为硫酸铝和/或硫酸铝铵，优选为硫酸铝和硫酸铝铵。 5.根据权利要求1或2所述的应用，其中，所述等微子聚集层还含有烷基酚聚氧乙烯醚、多元醇、硅油和碱金属卤化物；相对于100重量份的铝盐，所述烷基酚聚氧乙烯醚的含量为10-150重量份，所述多元醇的含量为50-500重量份，所述硅油的含量为1-100重量份，所述碱金属卤化物的含量为 1-60重量份；所述烷基酚聚氧乙烯醚优选为壬基酚聚氧乙烯（40）醚；所述多元醇优选为甘油和/或甘露醇，更优选为甘油和甘露醇；所述碱金属卤化物优选为氯化钠。 6.根据权利要求1所述的应用，其中，所述正极含有银、银镍合金或镍铬合金，所述负极含有镁或镁合金。 7.根据权利要求1或6所述的应用，其中，所述负极表面有通孔，通孔的直径为1-5毫米；和/或所述负极表面具有两层涂层，第一涂层的材料为壬二酸、厚度为0.01-0.05毫米，第二涂层的材料为硫酸铝，第一涂层位于负极表面上，第二涂层位于第一涂层上。 8.根据权利要求1所述的应用，其中，等微子层的单层厚度为0.1-0.6mm，优选为 0.2-0.4mm。
说明书全文	零点电源电池组作为电动自行车电源的应用技术领域 [0001] 本发明涉及一种零点电源电池组作为电动自行车电源的应用。背景技术 [0002] 人类现代文明的起源和发展与能源是密不可分的。人类现在所用的能源主要包括矿物能源，如煤、石油；水力电源，如水力发电；风力能源，如风力发电；太阳能源，如太阳光电转换，辐射热利用；热核能源，即核能发电；化学能源，如碱性电池、锂离子电池，还有生物能源等。 [0003] 上述能源都有自身的局限性：矿物能源、化学能源和热核能源都来自地球本身的不可再生能源，并且容易造成环境污染；水力电源、风力能源和太阳能源的投入成本高，受自然条件的影响大，并且能量转化率低。因此，人们在不断地探索新能源。 [0004] 等微子是一种宇宙空间的物质存在形式。发明人曾在1997年<<世界科学技术>>第四期发表了<<等微子的发现及其应用>>的论文.“等微子”也就是在这篇论文中命名的，其数学方程式为：m0f4。从这层意义上来讲，等微子（m0f4），是现代科学技术还未发现的一种物质存在形态。它是宇宙大爆炸之后的余留物质，其总质量推猜会超过宇宙有形物质质量的总量，可以说整个宇宙如今还在等微子的海洋当中。而且通过本发明人实验观察，凡是具有能量运动的物体，包括人体，也是一个熵值289K左右的能量运动体，甚至从高空落于地球大气层的物体等，都会有等微子的溢出，以至具有非常强大的辐射。例如我们的地球，在太阳系，由于太阳能量的影响，在宇宙背景的能量中，如处于18℃，其熵值为291K，从所接收的等微子转换电能为依据可以看出，若太阳对地球的背景能达到310K，那么太阳对地球辐射的等微子量就会较291K超过三倍以上。因此，等微子的发电量也会超过三倍，而且还会叠加倍数。这样，人类对太阳能的利用，由于本发明的诞生，又有了更为强大的新途径，也是对太阳能的一种新的利用。等微子可以在衰变中转换为电能，这一过程，与宇宙年龄相等，亿万年一成不变。因此，等微子来自于空间，来自于太阳，也来自于地球本身，因为地球也具有能量运动，如火山爆发，地震等，也有等微子不断溢出。所以，等微子是一种取之不尽、用之不竭的能源，是人类永远的清洁能源。 [0005] 有鉴于此，本发明人对等微子的理论问题和物理特征进行潜心研究、实验和观察，终于找到了将等微子转换为电能的技术方案，在2007年4月25日递交了一件发明专利申请（申请号为200710098677.3，公开号为CN101295554）。CN101295554公开的技术方案是：一种等微子能源，包括集电极正极、负极和等微子聚集层；其中，在集电极负极上有贯通的孔，集电极负极的两侧表面覆以等微子聚集层，在两等微子聚集层的外侧表面覆以集电极正极；由集电极负极的负极引线接触片经引出线固接能源负极，在集电极正极一侧的任一端以引出线固接能源正极，集电极正极另一侧两端以导线电连接。等微子聚集层由浆料制成，浆料的配方包括硫酸铝、壬基酚聚氧乙烯（40）醚、甘油、硫酸铝铵、硅油、氯化钠、甘露醇 3 和防冻液。该等微子能源的能量密度为0.2478-1mw/cm，有待进一步提高。 [0006] 随着人们环保意识的增强，电动自行车由于其便捷性而受到人们的普遍欢迎。但是制约电动自行车发展的瓶颈是其电源续航能力不足，并且电动自行车的电池体积和重量较大。发明内容 [0007] 本发明的目的是提供一种零点电源电池组，该零点电源电池组能够将等微子转化为电能，从而可以持续地提供电流，解决了电动自行车的续航问题，并且该零点电源电池组的能量密度显著提高，因此该零点电源电池组适合用作电动自行车的电源。 [0008] 本发明的发明人对等微子能源进行进一步研究时意外地发现，在等微子聚集层的浆料中加入电气石，可以显著地提高等微子能源的能量密度。推测原因可能是，在等微子聚集层中加入电气石可以提高捕获和转化等微子的效率，从而得到更多的电能。 [0009] 为了实现上述目的，本发明提供了零点电源电池组作为电动自行车电源的应用，该电池组包含多个串联和/或并联的零点电源单体，每个零点电源单体包含正极和负极，所述正极和负极之间具有等微子聚集层，其特征在于，该等微子聚集层含有铝盐和电气石。 [0010] 零点电源单体的串联和/或并联方式可以包括但不限于： [0011] 1、将所有零点电源单体串联； [0012] 2、将所有零点电源单体并联； [0013] 3、将一部分零点电源单体串联形成第一组合，将一部分零点电源单体并联形成第二组合，然后将第一组合和第二组合串联或并联。 [0014] 所述串联的方式为本领域常规的电池串联方式，即将一个电池单体的正极与另一电池单体的负极相连，该另一电池单体的正极与又一电池单体的负极相连，以此类推，将多个电池单体串联起来。 [0015] 所述并联的方式为本领域常规的电池并联方式，即将多个电池单体的正极与正极连接，并且将该多个电池单体的负极与负极连接。 [0016] 对零点电源单体的总数量没有特定要求，可以根据电动自行车所需的动力，选择合适的零点电源单体的总数量和连接方式。 [0017] 相对于100重量份的铝盐，电气石的含量可以为1-20重量份，优选为5-15重量份。电气石是一种天然存在的矿石，其化学组成为[Na,K,Ca][Mg,F,Mn,Li,Al]3[Al,Cr,Fe,V]6[BO3]3[Si6O18][OH,F]4。电气石的颜色随成分不同而异：富含Fe的电气石呈黑色，富含Li、Mn和Cs的电气石呈玫瑰色，亦呈淡蓝色，富含Mg的电气石常呈褐色和黄色，富含Cr的电气石呈深绿色。所有类型的电气石均可用于本发明。所述电气石可以商购得到。 [0018] 电气石优选以粉末形式存在于等微子聚集层中，电气石的粒径优选为200目以上。根据该优选实施方式，可以进一步提高零点电源的能量密度。 [0019] 所述等微子聚集层还可以含有含碳材料。根据该优选实施方式，可以进一步提高零点电源的能量密度。相对于100重量份的铝盐，所述含碳材料的含量可以为10-50重量份，优选为20-40重量份。所述含碳材料可以各种含碳的材料，优选为石墨和/或石墨烯，更优选为石墨和石墨烯。当石墨和石墨烯同时使用时，石墨与石墨烯的重量比可以为1：1-5，优选为1:2-4。 [0020] 所述含碳材料优选以粉末形式存在于等微子聚集层中，含碳材料的粒径优选为200目以上。根据该优选实施方式，可以进一步提高零点电源的能量密度。 [0021] 所述铝盐可以为能够捕获和转化等微子的铝盐，优选为硫酸铝和/或硫酸铝铵，更优选为硫酸铝和硫酸铝铵。硫酸铝的分子式为Al2(SO4)3，可以为其结晶水合物的形式，对其结晶水的数量没有限定，例如可以为Al2(SO4)3·18H2O。硫酸铝铵的分子式为AlNH4(SO4)3，可以为其结晶水合物的形式，对其结晶水的数量没有限定，例如可以为AlNH4(SO4)3·12H2O。如果铝盐为结晶水合物，则在计算其用量或含量时将其结晶水的量也计算在内。当硫酸铝和硫酸铝铵同时使用时，硫酸铝和硫酸铝铵的重量比可以为1:0.03-0.4，优选为 1:0.04-0.3。 [0022] 所述等微子聚集层还可以含有烷基酚聚氧乙烯醚、多元醇、硅油和碱金属卤化物。 [0023] 相对于100重量份的铝盐，所述烷基酚聚氧乙烯醚的含量可以为10-150重量份，优选为20-120重量份；所述多元醇的含量可以为50-500重量份，优选为80-350重量份；所述硅油的含量可以为1-100重量份，优选为5-60重量份；所述碱金属卤化物的含量可以为1-60重量份，优选为4-40重量份。 [0024] 所述烷基酚聚氧乙烯醚中，烷基的碳原子个数可以为6以上，优选为8-16；环氧乙烷单元的个数可以为10-60，优选为20-50。所述烷基酚聚氧乙烯醚的例子包括但不限于壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚和十二烷基酚聚氧乙烯醚。所述烷基酚聚氧乙烯醚优选为壬基酚聚氧乙烯（40）醚，分子式：C95H184O41。 [0025] 所述多元醇的碳原子数可以为2以上，优选为3-10；羟基个数可以为2以上，优选为3-10。所述多元醇优选为甘油和/或甘露醇，更优选为甘油和甘露醇。当甘油和甘露醇同时使用时，甘油和甘露醇的重量比可以为1:0.5-5。 [0026] 所述碱金属卤化物的例子包括但不限于氯化钠和氯化钾，优选为氯化钠。 [0027] 本发明提供的零点电源，可以包含一层或多层正极、一层或多层等微子聚集层、一层或多层负极，只要满足任一等微子层位于正极和负极之间并且任一正极和负极之间具有至少一层等微子层即可。 [0028] 等微子层的单层厚度可以为0.1-0.6mm，优选为0.2-0.4mm。 [0029] 所述正极可以含有银、银镍合金或镍铬合金，所述负极可以含有镁或镁合金。 [0030] 所述正极可以为银质材料、银镍合金材料或镍铬合金材料制作成的板材或箔材，或者通过将银质材料、银镍合金材料或镍铬合金材料的微米级粉材粘结于塑料薄膜上而制成。单片正极的厚度可以为1-3mm，优选为1-2mm。 [0031] 所述负极可以为纯镁板材，或镁合金板材。单片负极的厚度可以为0.2-0.6mm，优选为0.2-0.4mm。 [0032] 优选情况下，在负极表面形成通孔。通孔的直径可以为1-5mm。通孔的数量可以为多个，优选以间隔均等的距离设置。所述通孔更有利于吸收等微子，提高零点电源的能量密度。 [0033] 优选情况下，所述负极表面可以具有两层涂层，第一涂层的材料为壬二酸、厚度可以为0.01-0.05毫米，第二涂层的材料为硫酸铝，第一涂层位于负极表面上，第二涂层位于第一涂层上。所述涂层有利于提高负极的耐腐蚀性，并且防止零点电源的正极和负极短路。 [0034] 通过以下步骤在所述负极表面形成所述两层涂层： [0035] （1）将熔融的壬二酸涂布在负极表面并冷却至常温，形成厚度为0.01-0.05毫米的第一涂层，熔融的壬二酸的温度可以为110-150℃； [0036] （2）将含有硫酸铝的溶液涂布在第一涂层上，干燥，以形成第二涂层。所述含有硫酸铝的溶液优选为由每100毫升防冻液（产品编号R–3204）与35-45克的硫酸铝形成的溶液。所述防冻液可以选取不会对电源性能产生明显负面影响的任何防冻液。作为一个实例，可以选取深圳市彩虹汽车环保用品科技有限公司生产的R-3204防冻液。所述干燥的方式可以为自然干燥。 [0037] 所述零点电源单体的制备方法包括利用等微子聚集层浆料在正极和负极之间形成等微子聚集层，其中，所述浆料含有铝盐和电气石。 [0038] 所述浆料还可以含有含碳材料。所述等微子聚集层还可以含有烷基酚聚氧乙烯醚、多元醇、硅油和碱金属卤化物。 [0039] 铝盐、电气石、含碳材料、烷基酚聚氧乙烯醚、多元醇、硅油、碱金属卤化物的种类和用量如前所述。 [0040] 如果零点电源需要在低温条件下使用，优选所述浆料还含有防冻液。所述防冻液可以选取不会对电源性能产生明显负面影响的任何防冻液。作为一个实例，可以选取深圳市彩虹汽车环保用品科技有限公司生产的R-3204防冻液。相对于100重量份铝盐，防冻液的含量可以为10-100重量份。 [0041] 所述浆料可以通过将各种原料混合而制得，例如将铝盐和电气石，以及选择性含有的含碳材料、烷基酚聚氧乙烯醚、多元醇、硅油、碱金属卤化物混合而制得。 [0042] 在制备零点电源单体的过程中，可以将浆料涂布在正极的一个表面上，然后将负极放置在正极的涂布有浆料的表面上，然后干燥即可，或者将浆料涂布在负极的一个表面上，然后将正极放置在负极的涂布有浆料的表面上，然后干燥即可。 [0043] 在制备零点电源单体的过程中，可以预先在负极的表面形成两层涂层，形成涂层的方法如上文所述。 [0044] 零点电源单体的正负极的连接方式以及封装方法，可以参考CN101295554A。 [0045] 本发明提供的零点电源电池组能够吸收等微子并且收集等微子在衰变中转换的电能，从而不断地为外界提供电能，解决了电动自行车的续航问题；并且本发明提供的零点电源电池组能量密度高，能够达到电动自行车对其电源体积的紧凑性要求和重量的轻便性要求，因此本发明提供的零点电源电池组适合用作电动自行车的电源。 [0046] 本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式 [0047] 以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。 [0048] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。 [0049] 实施例1 [0050] 该实施例用于制备本发明的零点电源。 [0051] A)制备等微子聚集层浆料： [0052] 将90克Al2(SO4)3·18H2O、10克AlNH4(SO4)3·12H2O、100克壬基酚聚氧乙烯(40)醚、100克甘油、50克硅油、30克氯化钠、10克黑色电气石、10克石墨、20克石墨烯、200克甘露醇和50克防冻液（产品编号R-3204）混合均匀。固体原料在混合前均分别粉碎或研磨为200目以上的粉末。 [0053] B)将纯镁板材裁剪成负极（162mm42mm4mm)，在负极表面以间隔均等的距离打直径为2mm的通孔； [0054] C)将步骤B）得到的负极浸泡在120℃的壬二酸中，取出自然干燥并冷却至常温后，然后涂布由100毫升防冻液（产品编号R–3204）与40克的硫酸铝形成的溶液，自然干燥； [0055] D)将银镍合金板材裁剪成正极（162mm42mm4mm)； [0056] E)将步骤A）制得的浆料铺敷在步骤B)制得的负极的两个表面上（布满整个表面），形成两层等微子聚集层，每层等微子聚集层的厚度均为0.3mm； [0057] F)将两片步骤D）制得的正极分别放置在等微子聚集层上，然后在正极上引出正极引线，在负极上引出负极引线，分别固接能源正、负极，封装，得一个零点电源单元成品。 [0058] 重复上述操作，制得10个零点电源单体。 [0059] 实施例2 [0060] 按照与实施例1相同的方法制得20个零点电源单体，不同的是，步骤A)制备等微子聚集层浆料： [0061] 将90克Al2(SO4)3·18H2O、10克AlNH4(SO4)3·12H2O、100克壬基酚聚氧乙烯(40)醚、100克甘油、50克硅油、30克氯化钠、10克黑色电气石、200克甘露醇混合均匀。固体原料在混合前均分别粉碎或研磨为200目以上的粉末。 [0062] 实施例3 [0063] 按照与实施例1相同的方法制得20个零点电源单体，不同的是，步骤A)制备等微子聚集层浆料： [0064] 将90克Al2(SO4)3·18H2O、10克AlNH4(SO4)3·12H2O、100克壬基酚聚氧乙烯(40)醚、100克甘油、50克硅油、30克氯化钠、10克玫瑰色电气石、200克甘露醇混合均匀。固体原料在混合前均分别粉碎或研磨为200目以上的粉末。 [0065] 实施例4 [0066] 按照与实施例1相同的方法制得20个零点电源单体，不同的是，步骤A)制备等微子聚集层浆料： [0067] 将95克Al2(SO4)3·18H2O、5克AlNH4(SO4)3·12H2O、30克壬基酚聚氧乙烯(40)醚、60克甘油、10克硅油、10克氯化钠、4克褐色电气石、15克石墨烯、40克甘露醇混合均匀。固体原料在混合前均分别粉碎或研磨为200目以上的粉末。 [0068] 实施例5 [0069] 按照与实施例1相同的方法制得20个零点电源单体，不同的是，步骤A)制备等微子聚集层浆料： [0070] 将80克Al2(SO4)3·18H2O、20克AlNH4(SO4)3·12H2O、110克壬基酚聚氧乙烯(40)醚、70克甘油、80克硅油、20克氯化钠、16克深绿色电气石、30克石墨烯、280克甘露醇混合均匀。固体原料在混合前均分别粉碎或研磨为200目以上的粉末。 [0071] 实施例6 [0072] 按照与实施例1相同的方法制得20个零点电源单体，不同的是，步骤A)制备等微子聚集层浆料： [0073] 将90克Al2(SO4)3·18H2O、10克AlNH4(SO4)3·12H2O、100克壬基酚聚氧乙烯(40)醚、100克甘油、50克硅油、30克氯化钠、10克黑色电气石、200克甘露醇和50克防冻液（产品编号R-3204）混合均匀。固体原料在混合前均分别粉碎或研磨为200目以上的粉末。 [0074] 对比例1 [0075] 按照与实施例1相同的方法制得20个零点电源单体，不同的是，在步骤A)制备等微子聚集层浆料时不添加电气石、石墨和石墨烯。 [0076] 电池性能测试 [0077] 将实施例1-6和对比例1中制得的零点电源单体分别任意抽取一个进行以下测试： [0078] 1、利用万能表检测电源的初始电压（空载）和电流（负载75KΩ）； [0079] 2、将电池正负极直接相连，短路放电15小时，然后停止短路放电，在25℃放置9小时后利用万能表检测电压（空载）和电流（负载75KΩ）；按照相同的方法重复短路7次，并测定短路后的电压和电流。 [0080] 3、能量密度：UI/电池体积，单位是mW/cm3；取初始和七次短路之后测定的能量密度的平均值。 [0081] 4、持续放电能力：将每个电源分别于灯泡（额定电压为3V）连接，灯泡被点亮，测试显示灯泡一直持续发亮到灯泡寿命终结（200天以上）。 [0082] 结果如表1所示。 [0083] 表1 [0084] [0085] 表1中，电流的单位均为mA，电压的单位均为V。 [0086] 从表1所示的结果可以看出，在电源体积相同的情况下，与对比例1相比，本发明实施例1-6制得的零点电源单体的电压和电流均显著提高，特别是实施例1、实施例4和5同时含有石墨和/或石墨烯时，电压和电流提高更明显。并且，本发明实施例1-6制得的零点电源单体在没有任何外接电源的情况下，能够产生电压和电流，经历7次短路后放电的电压和电流变化很小。 [0087] 实施例7 [0088] 该实施例用于制备零点电源电池组。 [0089] 将实施例1制得的10个零点电源单体串联，制得电池组。 [0090] 实施例8 [0091] 该实施例用于制备零点电源电池组。 [0092] 将实施例2制得的20个零点电源单体并联，制得电池组。 [0093] 实施例9 [0094] 该实施例用于制备零点电源电池组。