CN102376976A - 柔性封装的储能腔和使用它的装置和系统以及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种储能装置。在一实施例中，储能装置包括包含有电解液的储能腔、封装储能腔的柔性封装、与电解液接触并从储能腔的内部延伸到柔性封装外部用于电连接的一组电极、从储能腔的内部延伸到柔性封装的外部的第一管道和从储能腔的内部延伸到柔性封装的外部的第二管道，电解液通过第一管道被引导到储能腔的内部，以及电解液和储能腔内产生的气体通过第二管道被排出。还提供了一种系统和制造方法。

Description

柔性封装的储能腔和使用它的装置和系统以及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种储能腔，更具体地涉及具有柔性封装的储能腔的储能装置和储能系统，以及其制造方法。
背景技术
对于储能装置而言，当在其上执行活化过程时，与电极的有效接触面增大并且使电极的导电率提高。然而，以参考方式结合到本文中的美国专利号US5,474,858和美国专利号US7,436,651，在执行活化过程中会同时产生一些预料不到的气体。对于储能腔的非柔性封装而言，高压缩强度用来防止由于活化过程而使其产生的变形。同时，对于储能腔的柔性封装而言，低压缩强度不能防止由于活化过程而使其产生的变形；因而，储能腔的柔性封装的实用性和产品产量小于储能腔的非柔性封装所提供的。
发明内容
本发明的一个实施例提供了一种储能装置，该储能装置包括含有电解液的储能腔，封装所述储能腔的柔性封装，与所述电解液接触并从所述储能腔的内部延伸到所述柔性封装的外部用于电连接的一组电极，从所述储能腔的内部延伸到所述柔性封装的外部的两个管道，其中所述电解液通过所述两个管道中的一个被引导到所述储能腔的内部，并且其中所述电解液和在所述储能腔内产生的气体通过所述两个管道中的另一个被排出。
本发明的一个实施例提供了一种制造储能装置的方法，该方法包括的步骤为：提供所公开的具有柔性封装的储能腔；通过所述两个管道中的一个引导电解液到所述储能腔的内部；在所述储能腔内进行活化过程；以及通过所述两个管道中的另一个排出所述电解液和在所述储能腔内部产生的气体。
本发明的一个实施例提供了一种储能系统，该系统包含多个储能装置，该多个储能装置包含电解液和至少第一端储能腔和第二端储能腔，其中每个储能腔由柔性封装所封装且两个相邻的储能装置通过连接管道连接；从所述第一端储能腔的内部延伸到所述第一端储能腔的柔性封装的外部的第一管道；从所述第二端储能腔的内部延伸到所述第二端储能腔的柔性封装的外部的第二管道，所述电解液通过所述第一管道被引导到第一端储能腔的内部，然后通过连接管道流过每个储能腔。最后，所述电解液和在所述储能腔内部产生的气体通过所述第二管道被排出。本发明的储能系统由于气体形成而导致的柔性封装的变形减小，每个装置的电压和温度得以平衡。
本发明的一个实施例提供了一种储能系统，该储能系统包括多个储能装置，该多个储能装置包含电解液和储能腔，其中每个储能腔由柔性封装所封装；具有多个管道的第一管道组，其中第一管道组的每个管道各自从一个储能腔的内部延伸到该储能腔的柔性封装的外部，所述电解液通过第一管道组被引导到每个储能腔的内部；以及具有多个管道的第二管道组，其中第二管道组的每个管道各自从一个储能腔的内部延伸到该储能腔的柔性封装的外部，所述电解液和在储能腔内部产生的气体通过第二管道组被排出。本发明的储能系统由于气体形成而导致的柔性封装的变形减小，每个装置的电压和温度得以平衡。
本发明中，在活化过程中，电解液持续被引导到储能腔和从储能腔排出，同时带走活化过程中产生的气体，防止通过气体累积引起的膨胀变形，从而增加产量。此外，通过同样的方式，多个储能装置被连接用于同时活化，简化了装置的制造工艺。
在以下的实施例中参照附图给出详细的描述。
附图说明
通过参照附图阅读随后的详细描述和例子能够充分地理解本发明，其中：
图1A示出了根据本发明的一个实施例的具有柔性封装的储能腔；
图1B更详细地示出了图1A所示的一组电极；
图2示出了根据本发明的一个实施例的具有柔性封装的储能腔；
图3示出了根据本发明的一个实施例的具有柔性封装的储能腔；
图4示出了根据本发明的一个实施例的储能系统；
图5示出了根据本发明的一个实施例的储能系统；以及
图6示出了根据本发明的一个实施例的储能系统。
具体实施方式
以下描述为实施本发明的最佳构思模式。这些描述是为了示出本发明的一般原理而不应当理解为用于限制。本发明的保护范围最好参照所附的权利要求进行确定。
如图1A所示，在一个实施例中，提供了具有柔性封装的储能腔。储能装置10包括包含电解液12的储能腔10’，封装储能腔10’的柔性封装11，与电解液12接触并从储能腔10’的内部16延伸到柔性封装11的外部用于电连接的一组电极15，从储能腔10’的内部16延伸到柔性封装11的外部的第一管道13，从储能腔10’的内部16延伸到柔性封装11的外部的第二管道14。电解液12通过第一管道13被引导到储能腔10’的内部16。电解液12和在储能腔10’内部产生的气体18通过第二管道14被排出。此处以及本发明以后出现的术语“排出”含义为，例如气体通过多种可能的方式而不限于本发明所描述的方式被排放到环境或储能装置10的外部。
储能装置10可被应用于双层电容器，伪电容器，超级电容器或电池。图1B中更详细地示出了该组电极15，其中，该组电极15可包括正电极151和负电极152。正电极151包括从储能腔10’的内部16延伸到柔性封装11的外部的外部正电极151a，和与外部正电极151a连接并与电解液12接触的内部正电极151b。负电极152包括从储能腔10’的内部16延伸到柔性封装11的外部的外部负电极152a，和与外部负电极152a连接并与电解液12接触的内部负电极152b，其中正电极151与负电极152彼此不接触或者被隔板153分隔开。正电极151和负电极152的活性物质可包括金属氧化物，金属氢氧化物如氧化镍(NiO)，氢氧化镍(Ni(OH)2)或者氢氧化镍钴(NiCo(OH)2)，或含碳物质如活性碳，碳纤维，石墨或碳织物。
如图2所示，第一管道13和第二管道14可为同中心。如图3所示，第一管道13和第二管道14可与一阀门17连接。电解液12和储能腔10’内部产生的气体18通过例如压降被排出。所述压降例如由重力引起(如图1所示)或者使用与第一管道13和/或第二管道14连接的泵产生。储能装置10可进一步包括循环系统(未示出)，该循环系统在循环系统的两个端部与第一管道13和第二管道14连接以引导电解液12或惰性气体通过储能腔10’。
在一个实施例中，提供了储能系统，如图4所示。储能系统20包括多个储能装置10，储能装置10含有电解液12并且具有至少第一端储能腔10’和第二端储能腔10”，其中，每个储能腔(10’，10”)由柔性封装11所封装并且两个相邻的储能装置用连接管道23连接。需要注意的是，通过如图4所示的多个连接管道23，如已公开的更多储能装置能够一个接一个地连接因此交换如已公开的电解液12和气体18。第一管道21从第一端储能腔10’的内部16延伸到第一端储能腔10’的柔性封装11的外部，第二管道22从第二端储能腔10”的内部16延伸到第二端储能腔10”的柔性封装11的外部。电解液12通过第一管道21被引导到第一端储能腔10’的内部16。电解液12和在储能腔(10’，10”)内部产生的气体18通过第二管道22被排出。
电解液12通过第一管道21被引导到第一端储能腔10’的内部16，然后通过连接管道23流过每个储能腔，最后电解液12和在储能腔(10’，10”)内部产生的气体18通过第二管道22被排出。
此实施例中的储能装置10可应用于双层电容器，伪电容器，超级电容器以及电池。电解液12和在储能腔(10’，10”)内部产生的气体18通过例如压降被排出。所述压降由例如重力引起(如图1所示)或者使用与第一管道21或第二管道22连接的泵(未示出)产生。储能系统20可置于固定装置(fixture)(未示出)中以便于气体18通过有限的空间排出。储能系统20可进一步包括循环系统(未示出)，该循环系统与第一管道21和第二管道22连接以引导电解液12或惰性气体通过储能腔(10’，10”)。
在一个实施例中，提供了储能系统，如图5所示。储能系统20包括多个含有电解液12和储能腔10’的储能装置10，其中每个储能装置10的储能腔10’由柔性封装11所封装。第一管道组21’具有与第一阀门24连接的多个管道21。具体地描述，第一管道组21’的每个管道21各自从储能装置10的一个储能腔10’的内部16延伸到该储能腔10’的柔性封装11的外部。第二管道组22’具有与第二阀门26连接的多个管道22。具体地描述，第二管道组22’的每个管道22各自从储能装置10的一个储能腔10’的内部16延伸到该储能腔10’的柔性封装11的外部。电解液12通过第一阀门24和第一管道组21’被引导到储能装置10的储能腔10’。电解液12和在储能腔10’内部产生的气体18通过第二阀门26和第二管道组22’被排出。
此实施例中的储能装置10应用于双层电容器，伪电容器，超级电容器以及电池。电解液12和在储能腔10’内部产生的气体18通过例如压降被排出。该压降由例如重力引起(如图5所示)或者使用与第一管道组21’或第二管道组22’连接的泵(未示出)产生。储能系统20可置于固定装置(未示出)中以便于气体18通过有限的空间排出。储能系统20可进一步包括循环系统28，该循环系统28与第一阀门24、第一管道组21’，第二阀门26以及第二管道组22’连接以引导电解液12或惰性气体通过储能装置10，如图6所示。
本发明的一个实施例提供了制造储能装置的方法，包括如下步骤。提供如图1所示的包括具有柔性封装11的储能腔10’的储能装置10。参照图1，储能装置10包括含有电解液12的储能腔10’，封装储能腔10’的柔性封装11，与电解液12接触并从储能腔10’的内部16延伸到柔性封装11的外部用于电连接的一组电极15，从储能腔10’的内部16延伸到柔性封装11的外部的第一管道13，从储能腔10’的内部16延伸到柔性封装11的外部的第二管道14。接下来，电解液12通过第一管道13被引导到储能腔10’的内部16。接下来，活化过程在储能腔10’内部进行。最后，电解液12和在储能腔10’内部产生的气体18通过第二管道14被排出。
活化过程可能产生气体18。电解液12和储能腔内部产生的气体18通过例如压降被排出。所述压降例如由重力引起(如图1所示)或者使用与第一管道13或第二管道14连接的泵(未示出)产生。所公开的方法可进一步包括连接循环系统(未示出)与第一管道13和第二管道14以引导电解液12或惰性气体通过储能腔10’。
本发明中，在活化过程中，电解液可持续地被引导入储能腔并从储能腔排出，同时带走活化过程中产生的气体，防止气体累积引起的膨胀变形，从而增加产量。此外，通过同样的方式，多个储能装置同时依次连接用于活化，简化了装置的制造工艺。
尽管已经通过例子和根据优选实施例描述了本发明，但是要理解到，本发明并不仅限于此。相反，其打算涵盖各种变形和相似的布置(这对于本领域内的技术人员会是显而易见的)。因此，所附的权利要求的保护范围应与最宽泛的解读相一致以便包括所有的此类变形和相似布置。

Claims (26)

1.一种储能装置，包括：
储能腔，该储能腔包含有电解液；
柔性封装，该柔性封装封装所述储能腔；
一组电极，该一组电极与所述电解液接触并从所述储能腔的内部延伸到所述柔性封装的外部，用于电连接；以及
两个管道，该两个管道从所述储能腔的内部延伸到所述柔性封装的外部，其中，所述电解液通过所述两个管道中的一个被引导到所述储能腔的内部，以及其中所述电解液和在所述储能腔中产生的气体通过所述两个管道中的另一个被排出。
2.如权利要求1所述的储能装置，其中所述储能装置应用于双层电容器、伪电容器、超级电容器或电池。
3.如权利要求1所述的储能装置，其中所述两个管道为同中心。
4.如权利要求1所述的储能装置，其中所述两个管道与阀门连接。
5.如权利要求1所述的储能装置，其中所述电解液和在所述储能腔内产生的气体通过压降被排出。
6.如权利要求5所述的储能装置，所述压降由重力引起。
7.如权利要求5所述的储能装置，所述压降通过使用与所述两个管道连接的泵产生。
8.如权利要求1所述的储能装置，进一步包括一循环系统，该循环系统与所述两个管道连接以引导所述电解液或惰性气体通过所述储能腔。
9.如权利要求1所述的储能装置，其中所述一组电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极包括从所述储能腔的内部延伸到所述柔性封装的外部的第一外部电极和与所述第一外部电极连接并与所述电解液接触的第一内部电极，所述第二电极包括从所述储能腔的内部延伸到所述柔性封装的外部的第二外部电极和与所述第二外部电极连接并与所述电解液接触的第二内部电极，其中所述第一内部电极与第二内部电极互相不接触。
10.一种储能系统，包括：
多个储能装置，该多个储能装置包含有电解液和至少第一端储能腔和第二端储能腔，其中每个储能腔由柔性封装所封装且两个相邻的储能装置通过连接管道连接；
第一管道，该第一管道从所述第一端储能腔的内部延伸到所述第一端储能腔的柔性封装的外部，其中，所述电解液通过所述第一管道被引导到所述第一端储能腔的内部；以及
第二管道，该第二管道从所述第二端储能腔的内部延伸到所述第二端储能腔的柔性封装的外部，其中，所述电解液和在所述储能腔内产生的气体通过所述第二管道被排出。
11.如权利要求10所述的储能系统，其中所述储能装置应用于双层电容器、伪电容器、超级电容器或电池。
12.如权利要求10所述的储能系统，其中所述电解液和在所述储能腔内产生的气体通过压降被排出。
13.如权利要求12所述的储能系统，其中所述压降由重力引起。
14.如权利要求12所述的储能系统，所述压降通过使用与所述第一管道和所述第二管道连接的泵产生。
15.如权利要求10所述的储能系统，其中所述具有柔性封装的多个储能腔被置于固定装置中。
16.如权利要求10所述的储能系统，进一步包括一循环系统，该循环系统与所述第一管道和所述第二管道连接以引导所述电解液或惰性气体通过所述储能腔。
17.一种制造储能装置的方法，包括如下步骤：
提供如权利要求1所述的具有柔性封装的储能腔；
通过所述两个管道中的一个引导电解液到所述储能腔的内部；
在所述储能腔内部进行活化过程；以及
通过所述两个管道中的另一个排出电解液和在所述储能腔内部产生的气体。
18.如权利要求17所述的制造储能装置的方法，其中所述储能腔内部产生的气体为活化过程中产生的。
19.如权利要求17所述的制造储能装置的方法，其中所述电解液和所述储能腔内部产生的气体通过压降被排出。
20.如权利要求19所述的制造储能装置的方法，其中所述压降由重力引起。
21.如权利要求19所述的制造储能装置的方法，所述压降通过使用与所述两个管道连接的泵产生。
22.如权利要求17所述的制造储能装置的方法，进一步包括连接循环系统与所述两个管道以引导所述电解液和惰性气体穿过所述储能腔的步骤。
23.一种储能系统，包括：
多个储能装置，该多个储能装置包含有电解液和储能腔，其中每个所述储能腔由柔性封装所封装；
第一管道组，该第一管道组具有多个管道，其中所述第一管道组的每个管道各自从一个储能腔的内部延伸到该储能腔的柔性封装的外部，所述电解液通过所述第一管道组被引导到每个所述储能腔的内部；以及
第二管道组，该第二管道组具有多个管道，其中所述第二管道组的每个管道各自从一个储能腔的内部延伸到该储能腔的柔性封装的外部，并且所述电解液和所述储能腔内产生的气体通过所述第二管道组被排出。
24.如权利要求23所述的储能系统，其中所述第一管道组与第一阀门连接，所述第二管道组与第二阀门连接。
25.如权利要求24所述的储能系统，其中所述电解液通过所述第一阀门和所述第一管道组被引导到所述储能腔的内部，然后所述电解液和所述储能腔内部产生的气体通过所述第二阀门和所述第二管道组被排出。
26.如权利要求24所述的储能系统，进一步包括一循环系统，该循环系统与所述第一阀门、所述第一管道组、所述第二管道组和所述第二阀门连接以引导所述电解液和惰性气体通过所述储能腔。
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