CN111987391A - 复合动力储能单体、模组及设备 - Google Patents

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辛程勋
吴超
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Abstract

本发明公开了一种复合动力储能单体，包括单体壳体，所述单体壳体内设有至少一个复合储能电芯；所述复合储能电芯包括聚合物软包体以及设置在所述聚合物软包体内且复合为一体的至少一个电池单元和至少一个电容单元；或，所述复合储能电芯包括聚合物软包体以及设置在所述聚合物软包体内的一个电池单元或复合为一体的至少两个电池单元；所述复合储能电芯包括聚合物软包体以及设置在所述聚合物软包体内的一个电容单元或复合为一体的至少两个电容单元。本发明还公开了一种复合动力储能模组和复合动力储能设备。本发明的复合动力储能单体、模组及设备，可根据用电设备不同以及用电设备工况的不同，合理选择电池供电、电容供电或电池电容联合供电。

Description

复合动力储能单体、模组及设备
技术领域
本发明属于储能设备技术领域，具体的涉及一种复合动力储能单体、模组及设备。
背景技术
电动汽车以电能为动力，具有清洁、高效、环保等特点，随着电动车辆的不断发展，电动车的占有率越来越高。电动车在不同状态行驶，对电池的要求也不一样。当低速行驶时，电动车对电池的放电功率要求不高，电池在低放电倍率工况下工作；当高速行驶时，电动车的放电对功率要求高，这个时候往往是需要大功率放电，即要求电池在高放电倍率工况下工作。另外，当电动汽车在不同应用场景行驶时需要满足不同的工况条件，由于不同应用场景所需的输出功率不同，因此，要求储能设备适应不同的应用场景而输出不同的动力功率，如电动汽车在遇到长距离爬坡状态时，需要长时间的提供大功率的动力输出，现有的电池由于受到大功率输出的限制，不能满足这一需求；如使陷入坑中的电动汽车从坑中驶出时，也需要储能设备在短时间内输出大功率。
若电池一直保持低放电倍率工况工作，则其续航时间和使用寿命均会得到极大的提高。而高放电倍率工况对会造成电池的过快损耗，当电池使用一段时间后，电池的储存容量和放电性能等性能均有所下降，不仅导致电池的续航能力和使用寿命下降，而且甚至会出现无法进行大功率输出的情况，直接影响用户的使用体验。
随着储能技术领域的发展，本领域技术人员发现，电容器和电池均有其各自的特点和优缺点。电容器具有充放电快和使用寿命长的优点，可用于输出大功率，但储能容量较电池小。电池具有储能容量大的优点，但存在充放电较慢的缺点，若用于输出大功率，则对其使用寿命影响很大。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复合动力储能单体、模组及设备，可根据用电设备不同以及用电设备工况的不同，合理选择电池供电、电容供电或电池电容联合供电。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明首先提出了一种复合动力储能单体，
包括单体壳体，所述单体壳体内设有至少一个复合储能电芯；
所述复合储能电芯包括聚合物软包体以及设置在所述聚合物软包体内且复合为一体的至少一个电池单元和至少一个电容单元；或，
所述复合储能电芯包括聚合物软包体以及设置在所述聚合物软包体内的一个电池单元或复合为一体的至少两个电池单元；或，
所述复合储能电芯包括聚合物软包体以及设置在所述聚合物软包体内的一个电容单元或复合为一体的至少两个电容单元。
进一步，所述电池单元包括电池隔膜，所述电池隔膜的两侧分别设有正电极和负电极，所述正电极和负电极之间设有电池电解液；
所述电容单元包括电容隔膜，所述电容隔膜的两侧分别设有第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极之间设有电容电解液。
进一步，所述单体壳体内设有阻燃透气透液并用于固定所述复合储能电芯的填充物。
进一步，还包括用于控制所述复合储能电芯输出电能的电芯控制电路；
所述复合储能电芯上设有第一电池极耳组和/或第一电容极耳组；所有的所述复合储能电芯的第一电池极耳组和/或第一电容极耳组均与所述电芯控制电路电连接；或，
当所述单体壳体内设有至少两个所述复合储能电芯时，所有的所述复合储能电芯之间可进一步构成至少一个复合储能电芯组；所有的所述复合储能电芯组中，至少一个所述复合储能电芯组包括至少两个采用内部线路连接的复合储能电芯，且所述复合储能电芯组设有与所述电芯控制电路电连接的第二电池极耳组和/或第二电容极耳组。
本发明还提出了一种复合动力储能模组，
包括模组壳体，所述模组壳体内设有至少一个如上所述的复合动力储能单体。
进一步，所述复合动力储能单体可拆换地设置在所述模组壳体内。
进一步，还包括用于控制所述复合动力储能单体输出电能的单体控制电路；
所述复合动力储能单体上设有与所述电芯控制电路相连的第一电池连接点组和/或第一电容连接点组，所有的所述复合动力储能单体的第一电池连接点组和/或第一电容连接点组均与所述单体控制电路电连接；或，
当所述模组壳体内设有至少两个所述复合动力储能单体时，所有的所述复合动力储能单体之间可以进一步构成至少一个复合动力储能单体组；所有的所述复合动力储能单体组中，至少一个所述复合动力储能单体组内包括至少两个采用内部线路连接的复合动力储能单体；所述复合动力储能单体组上设有与所述电芯控制电路相连的第二电池连接点组和/或第二电容连接点组，所述复合动力储能单体组的第二电池连接点组和/或第二电容连接点组均与所述单体控制电路电连接。
本发明还提出了一种复合动力储能设备，
包括设备箱体，所述设备箱体内设有至少一个如上所述的复合动力储能模组。
进一步，所述复合动力储能模组可拆换地设置在所述设备箱体内。
进一步，所述设备箱体采用框架结构或具有密闭性的箱体结构。
进一步，还包括用于控制所述复合动力储能模组输出电能的模组控制电路；
所述复合动力储能模组上设有与所述单体控制电路相连的第三电池连接点组和/或第三电容连接点组，所有的所述复合动力储能模组的第三电池连接点组和/或第三电容连接点组均与所述模组控制电路电连接；或，
当所述设备箱体内设有至少两个所述复合动力储能模组时，所有的所述复合动力储能模组之间可以进一步构成至少一个复合动力储能组；所有的所述复合动力储能组中，至少一个所述复合动力储能组内包括至少两个采用内部线路连接的复合动力储能模组，所述复合动力储能组上设有与所述单体控制电路相连的第四电池连接点组和/或第四电容连接点组，所有的所述复合动力储能组的第四电池连接点组和/或第四电容连接点组均与所述模组控制电路电连接。
本发明的有益效果在于：
本发明的复合动力储能单体，通过在单体壳体内设置复合储能电芯；
当在复合储能电芯内将电池单元和电容单元复合在一起时，不仅能够减小体积和重量，提高能量密度，而且电池单元之间、电容单元之间以及电池单元与电容单元之间可任意组合对外输出电能，在满足储能容量和大功率放电要求的条件下，可根据不同的应用场景控制电池单元与电容单元的输出电能比例，以实现电池单元始终在最佳倍率下运行，达到长距离、长寿命循环使用的目的；
当在复合储能电芯内设置电池单元和将至少两个电池单元复合在一起时，不仅能够减小体积和重量，提高能量密度，电池单元之间可以任意组合对外输出电能，以满足用电电压和功率的输出要求，能够满足更大储能容量的目的；
当在复合储能电芯内设置电容单元和将至少两个电容单元复合在一起时，能够减小体积和重量，电容单元之间可以任意组合对外输出电能，以满足用电电压和功率的输出要求，能够满足更大功率放电的目的；
综上，本发明的复合动力储能单体可根据用电设备不同以及用电设备工况的不同，可以合理选择电池供电、电容供电或电池电容联合供电。
同理，本发明的复合动力储能模组，通过在模组壳体内设置复合动力储能单体，可根据用电设备不同以及用电设备工况的不同，可以合理选择电池供电、电容供电或电池电容联合供电。
同理，本发明的复合动力储能设备，通过在设备箱体内设置复合动力储能模组，可根据用电设备不同以及用电设备工况的不同，可以合理选择电池供电、电容供电或电池电容联合供电。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明复合动力储能设备实施例的结构示意图；
图2为复合动力储能模组的结构示意图；
图3为复合动力储能单体的结构示意图；
图4为复合储能电芯的第一类结构形式的结构示意图，具体的为一个电池单元与一个电容单元复合为一体时的结构示意图；
图5为一个电池单元与多个电容单元复合为一体时的结构示意图；
图6为多个电池单元与一个电容单元复合为一体时的结构示意图；
图7为多个电池单元与多个电容单元复合为一体时的结构示意图；
图8为相邻两个电池单元之间的层叠结构示意图；
图9为相邻两个电容单元之间的层叠结构示意图；
图10为电池单元的结构示意图；
图11为电容单元的结构示意图；
图12为在每一个电池单元上均设置正极耳和负极耳时的结构示意图；
图13为在每一个电池单元组上均设置正极耳和负极耳时的结构示意图；
图14为在每一个电容单元上均设置第一极耳和第二极耳时的结构示意图；
图15为在每一个电容单元组上均设置第一极耳和第二极耳时的结构示意图；
图16为复合储能电芯的第二类结构形式的结构示意图，具体的为聚合物软包体内设置一个电池单元时的结构示意图；
图17为聚合物软包体内设置多个电池单元时的结构示意图；
图18为在每一个电池单元上均设置正极耳和负极耳时的结构示意图；
图19为在每一个电池单元组上均设置正极耳和负极耳时的结构示意图；
图20为复合储能电芯的第三类结构形式的结构示意图，具体的为聚合物软包体内设置一个电容单元时的结构示意图；
图21为聚合物软包体内设置多个电容单元时的结构示意图；
图22为在每一个电容单元上均设置正极耳和负极耳时的结构示意图；
图23为在每一个电容单元组上均设置正极耳和负极耳时的结构示意图。
附图标记说明：
10-复合储能电芯；11-聚合物软包体；12-电池单元；13-电容单元；14-离子隔绝体；15-绝缘体/集流板；16-电池导电层；17-电池绝缘层；18-电容导电层；19-电容绝缘层；
120-电池单元组；121-电池隔膜；122-正电极；123-负电极；124-正极耳；125-负极耳；
130-电容单元组；131-电容隔膜；132-第一电极；133-第二电极；134-第一极耳；135-第二极耳；
20-复合动力储能单体；21-单体壳体；22-填充物；
30-复合动力储能模组；31-模组壳体；
40-复合动力储能设备；41-设备箱体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，为本发明复合动力储能设备实施例的结构示意图。本实施例的复合动力储能设备，包括设备箱体41，设备箱体41内设有至少一个复合动力储能模组30。具体的，设备箱体41采用框架结构或具有密闭性的箱体结构均可，本实施例的设备箱体41采用具有密闭性的箱体结构。
优选的，本实施例的复合动力储能模组30可拆换地设置在设备箱体41内，便于更换和维护复合动力储能模组30。
本实施例的复合动力储能设备还包括用于控制复合动力储能模组30输出电能的模组控制电路。
复合动力储能模组30上设有与单体控制电路相连的第三电池连接点组和/或第三电容连接点组，所有的复合动力储能模组30的第三电池连接点组和/或第三电容连接点组均与模组控制电路电连接；或，
当设备箱体41内设有至少两个复合动力储能模组30时，所有的复合动力储能模组之间可以进一步构成至少一个复合动力储能组；所有的复合动力储能组中，至少一个复合动力储能组内包括至少两个采用内部线路连接的复合动力储能模组30，复合动力储能组上设有与单体控制电路相连的第四电池连接点组和/或第四电容连接点组，所有的复合动力储能组的第四电池连接点组和/或第四电容连接点组均与模组控制电路电连接。
模组控制电路可以控制设备箱体41内的电池单元12之间串联连接，单独、共同或任意组合对外输出电能；或，控制设备箱体41内的电池单元12之间并联连接，协同对外输出电能；或，控制设备箱体41内的电池单元12之间串并混联连接，以同时满足供电电压和供电功率的要求；或，控制设备箱体41内的电池单元12之间分别独立或任意组合对外输出电能。
同理，模组控制电路可以控制设备箱体41内的电容单元13之间串联连接，单独、共同或任意组合对外输出电能；或，控制设备箱体41内的电容单元13之间并联连接，协同对外输出电能；或，控制设备箱体41内的电容单元13之间串并混联连接，以同时满足供电电压和供电功率的要求；或，控制设备箱体41内的电容单元13之间分别独立或任意组合对外输出电能。
当然，模组控制电路可以控制设备箱体41内的电池单元12与电容单元13之间分别独立对外输出电能或共同对外输出电能；或，控制设备箱体41内的电池单元12与电容单元13之间相互充电等，不再累述。
如图2所示，本实施例的复合动力储能模组30，包括模组壳体31，模组壳体31内设有复合动力储能单体20。
优选的，本实施例的复合动力储能单体20可拆换地设置在模组壳体31内，便于更换和维护复合动力储能单体20。
进一步，本实施例的复合动力储能模组30还包括用于控制复合动力储能单体20输出电能的单体控制电路。
复合动力储能单体20上设有与电芯控制电路相连的第一电池连接点组和/或第一电容连接点组，所有的复合动力储能单体30的第一电池连接点组和/或第一电容连接点组均与单体控制电路电连接；或，
当模组壳体31内设有至少两个复合动力储能单体20时，所有的复合动力储能单体20之间可以进一步构成至少一个复合动力储能单体组；所有的复合动力储能单体组中，至少一个复合动力储能单体组内包括至少两个采用内部线路连接的复合动力储能单体20；复合动力储能单体组上设有与电芯控制电路相连的第二电池连接点组和/或第二电容连接点组，复合动力储能单体组的第二电池连接点组和/或第二电容连接点组均与单体控制电路电连接。
单体控制电路可以控制模组壳体31内的电池单元12之间串联连接，单独、共同或任意组合对外输出电能；或，控制模组壳体31内的电池单元12之间并联连接，协同对外输出电能；或，控制模组壳体31内的电池单元12之间串并混联连接，以同时满足供电电压和供电功率的要求；或，控制模组壳体31内的电池单元12之间分别独立或任意组合对外输出电能。
同理，单体控制电路可以控制模组壳体31内的电容单元13之间串联连接，单独、共同或任意组合对外输出电能；或，控制模组壳体31内的电容单元13之间并联连接，协同对外输出电能；或，控制模组壳体31内的电容单元13之间串并混联连接，以同时满足供电电压和供电功率的要求；或，控制模组壳体31内的电容单元13之间分别独立或任意组合对外输出电能。
当然，单体控制电路可以控制模组壳体31内的电池单元12与电容单元13之间分别独立对外输出电能或共同对外输出电能；或，控制模组壳体31内的电池单元12与电容单元13之间相互充电等，不再累述。
如图3所示，本实施例的复合动力储能单体20，包括单体壳体21，单体壳体21内设有至少一个复合储能电芯10。
优选的，单体壳体21内设有阻燃透气透液并用于固定复合储能电芯10的填充物22，用于固定形状不规则的复合储能电芯10的位置，并具有阻燃透气透液的优点。
进一步，本实施例的复合动力储能单体20还包括用于控制复合储能电芯输出电能的电芯控制电路。
复合储能电芯10上设有第一电池极耳组和/或第一电容极耳组；所有的复合储能电芯10的第一电池极耳组和/或第一电容极耳组均与电芯控制电路电连接；或，
当单体壳体21内设有至少两个复合储能电芯10时，所有的复合储能电芯10之间可进一步构成至少一个复合储能电芯组；所有的复合储能电芯组中，至少一个复合储能电芯组包括至少两个采用内部线路连接的复合储能电芯10，且复合储能电芯组设有与电芯控制电路电连接的第二电池极耳组和/或第二电容极耳组。
电芯控制电路可以控制单体壳体21内的电池单元12之间串联连接，单独、共同或任意组合对外输出电能；或，控制单体壳体21内的电池单元12之间并联连接，协同对外输出电能；或，控制单体壳体21内的电池单元12之间串并混联连接，以同时满足供电电压和供电功率的要求；或，控制单体壳体21内的电池单元12之间分别独立或任意组合对外输出电能。
同理，电芯控制电路可以控制单体壳体21内的电容单元13之间串联连接，单独、共同或任意组合对外输出电能；或，控制单体壳体21内的电容单元13之间并联连接，协同对外输出电能；或，控制单体壳体21内的电容单元13之间串并混联连接，以同时满足供电电压和供电功率的要求；或，控制单体壳体21内的电容单元13之间分别独立或任意组合对外输出电能。
当然，电芯控制电路可以控制单体壳体21内的电池单元12与电容单元13之间分别独立对外输出电能或共同对外输出电能；或，控制单体壳体21内的电池单元12与电容单元13之间相互充电等，不再累述。
本实施例的复合储能电芯可以采用多种结构形式。
第一类结构形式如下：
本结构形式的复合储能电芯，包括聚合物软包体11以及设置在聚合物软包体11内且复合为一体的至少一个电池单元12和至少一个电容单元13。
本实施例的电池单元12包括电池隔膜121，电池隔膜121的两侧分别设有正电极122和负电极123，正电极122和负电极123之间设有电池电解液，如图10所示。
本实施例的电容单元13包括电容隔膜131，电容隔膜131的两侧分别设有第一电极132和第二电极133，第一电极132和第二电极133之间设有电容电解液，如图11所示。
具体的，本实施例的电池单元12与电容单元13层叠在一起。且当相邻的电池单元12与电容单元13之间串联或并联连接时，在该相邻的电池单元12与电容单元13之间设有电子导电但离子隔绝的离子隔绝体14。当相邻的电池单元12与电容单元13之间相互独立时，在该相邻的电池单元12与电容单元13之间设有电子绝缘且离子隔绝的绝缘体/集流板15。通过在电池单元12与电容单元13之间设置离子隔绝体14或绝缘体/集流板15，可在电芯内部的物理结构层面实现电池单元12与电容单元13之间的串联、并联以及相互独立时绝缘，并对外输出电能。
如图4所示，为一个电池单元12和一个电容单元13复合在一起时的结构示意图，可根据电池单元12与电容单元13之间的连接关系的不同，在电池单元12与电容单元13之间设置离子隔绝体14或绝缘体/集流板15。
如图5所示，为一个电池单元12和多个电容单元13复合在一起时的结构示意图，可根据电池单元12与电容单元13之间的连接关系的不同，在电池单元12与电容单元13之间设置离子隔绝体14或绝缘体/集流板15。电容单元13的数量可根据实际需求设置，即电容单元13的数量可以为2个、3个、4个及4个以上等，不再累述。
如图6所示，为多个电池单元12和一个电容单元13复合在一起时的结构示意图，可根据电池单元12与电容单元13之间的连接关系的不同，在电池单元12与电容单元13之间设置离子隔绝体14或绝缘体/集流板15。电池单元12的数量可根据实际需求设置，即电池单元12的数量可以为2个、3个、4个及4个以上等，不再累述。
如图7所示，为多个电池单元12和多个电容单元13复合在一起时的结构示意图，可根据电池单元12与电容单元13之间的连接关系的不同，在电池单元12与电容单元13之间设置离子隔绝体14或绝缘体/集流板15。电池单元12的数量可根据实际需求设置，即电池单元12的数量可以为2个、3个、4个及4个以上等，不再累述；同理，电容单元13的数量可根据实际需求设置，即电容单元13的数量可以为2个、3个、4个及4个以上等，不再累述。另外，电池单元12的数量与电容单元13的数量可以根据实际需要任意设置，即电池单元12的数量与电容单元13的数量可以相等，也可以不等，不再累述。
具体的，本实施例的电池单元12之间层叠在一起。且当相邻两个电池单元12之间串联或并联连接时，在该相邻的两个电池单元12之间设有电子导电但离子隔离的电池导电层16；当相邻两个电池单元12之间相互独立时，在该相邻的两个电池单元12之间设有电子绝缘且离子隔离的电池绝缘层17。如图8所示，为相邻两个电池单元12之间的结构示意图，可根据电池单元12之间的连接关系的不同，在相邻两个电池单元12之间设置电池导电层16或电池绝缘层17。通过在相邻两个电池单元12之间设置电池导电层16或电池绝缘层17，可在电芯内部的物理结构层面实现电池单元12之间的串联、并联以及相互独立时绝缘，并对外输出电能。
具体的，本实施例的电容单元13之间层叠在一起。且当相邻两个电容单元13之间串联或并联连接时，在该相邻的两个电容单元13之间设有电子导电但离子隔离的电容导电层18；当相邻两个电容单元13之间相互独立时，在该相邻的两个电容单元13之间设有电子绝缘且离子隔离的电容绝缘层19。如图9所示，为相邻两个电容单元13之间的结构示意图，可根据电容单元13之间的连接关系的不同，在相邻两个电容单元13之间设置电容导电层18或电容绝缘层19。通过在相邻两个电容单元13之间设置电容导电层18或电容绝缘层19，可在电芯内部的物理结构层面实现电容单元13之间的串联、并联以及相互独立时绝缘，并对外输出电能。
具体的，还可以在每一个电池单元12上均设有正极耳124和负极耳125，如此，即可通过电芯控制电路分别与每一个电池单元12的正极耳124和负极耳125电连接，通过电芯控制电路来实现电池单元12之间的串联、并联、串并混联以及相互独立对外输出电能，如图12所示。设置在电池单元12上的正极耳124和负极耳125即构成所述第一电池极耳组。
当电池单元12包括至少2个时，可将所有的电池单元12分为至少一个电池单元组120，且所有的电池单元组120中，至少有一个电池单元组120包括至少两个电池单元12。当电池单元组120的数量大于等于2个时，每一个电池单元组120内包含的电池单元12的数量可以相等也可以不相等。电池单元组120内的所有电池单元12之间按照预设的连接方式连接后设有一个正极耳124和一个负极耳125。如此，即可通过电芯控制电路分别与每一个电池单元组120的正极耳124和负极耳125电连接，通过电芯控制电路来实现电池单元组120之间的串联、并联、串并混联以及相互独立对外输出电能，如图13所示。具体的，当电池单元组120内的电池单元12的数量大于等于2时，可在属于同一个电池单元组120内的相邻两个电池单元之间设置电池导电层16，可在电芯内部的物理结构层面实现属于同一个电池单元组120的所有电池单元12之间的串联、并联和串并混联连接，不再累述。设置在电池单元组120上的正极耳124和负极耳125即构成所述第二电池极耳组。
具体的，还可以在每一个电容单元13上均设有第一极耳134和第二极耳135，如此，即可通过电芯控制电路分别与每一个电容单元13的第一极耳134和第二极耳135电连接，通过电芯控制电路来实现电容单元13之间的串联、并联、串并混联以及相互独立对外输出电能，如图14所示。设置在电容单元13上的第一极耳134和第二极耳135即构成所述第一电容极耳组。
当电容单元13包括至少2个时，可将所有的电容单元13分为至少两个电容单元组130，且所有的电容单元组130中，至少有一个电容单元组130包括至少两个电容单元13。当电容单元组130的数量大于等于2个时，每一个电容单元组130内包含的电容单元13的数量可以相等也可以不相等。电容单元组130内的所有电容单元13之间按照预设的连接方式连接后设有一个第一极耳134和一个第二极耳135。如此，即可通过电芯控制电路分别与每一个电容单元组130的第一极耳134和第二极耳135电连接，通过电芯控制电路来实现电容单元组130之间的串联、并联、串并混联以及相互独立对外输出电能，如图15所示。具体的，当电容单元组130内的电容单元13的数量大于等于2时，可在属于同一个电容单元组130内的相邻两个电池单元之间设置电池导电层16，可在电芯内部的物理结构层面实现属于同一个电容单元组130的所有电容单元13之间的串联、并联和串并混联连接，不再累述。设置在电容单元组130上的第一极耳134和第二极耳135即构成所述第二电容极耳组。
该第一类结构形式的复合储能电芯，通过将电池单元12和电容单元13复合在一起，不仅能够减小体积和重量，提高能量密度，而且可在电芯内部物理结构层面上以及通过电芯控制电路实现电池单元12之间、电容单元13之间以及电池单元12与电容单元13之间可任意组合对外输出电能，在满足储能容量和大功率放电要求的条件下，可根据不同的应用场景控制电池单元12与电容单元13的输出电能比例，以实现电池单元12始终在最佳倍率下运行，达到长距离、长寿命循环使用的目的。
第二类结构形式：
本结构形式的复合储能电芯10包括聚合物软包体11以及设置在聚合物软包体11内的至少一个电池单元12或复合为一体的至少两个电池单元12。本实施例的电池单元12包括电池隔膜121，电池隔膜121的两侧分别设有正电极122和负电极123，正电极122和负电极123之间设有电池电解液。
如图16所示，为聚合物软包体11内设置一个电池单元12时的结构示意图。
如图17所示，为多个电池单元12复合在一起时的结构示意图，电池单元12的数量可根据实际需求设置，即电池单元12的数量可以为2个、3个、4个及4个以上等，不再累述。电池单元12之间层叠在一起。且当相邻两个电池单元12之间串联或并联连接时，在该相邻的两个电池单元12之间设有电子导电但离子隔离的电池导电层16；当相邻两个电池单元12之间相互独立时，在该相邻的两个电池单元12之间设有电子绝缘且离子隔离的电池绝缘层17。可根据电池单元12之间的连接关系的不同，在相邻两个电池单元12之间设置电池导电层16或电池绝缘层17。通过在相邻两个电池单元12之间设置电池导电层16或电池绝缘层17，可在电芯内部的物理结构层面实现电池单元12之间的串联、并联以及相互独立时绝缘，并对外输出电能。
具体的，还可以在每一个电池单元12上均设有正极耳124和负极耳125，如此，即可通过电芯控制电路分别与每一个电池单元12的正极耳124和负极耳125电连接，通过电芯控制电路来实现电池单元12之间的串联、并联、串并混联以及相互独立对外输出电能，如图18所示。设置在电池单元12上的正极耳124和负极耳125即构成所述第一电池极耳组。
当电池单元12包括至少2个时，可将所有的电池单元12分为至少一个电池单元组120，且所有的电池单元组120中，至少有一个电池单元组120包括至少两个电池单元12。当电池单元组120的数量大于等于2个时，每一个电池单元组120内包含的电池单元12的数量可以相等也可以不相等。电池单元组120内的所有电池单元12之间按照预设的连接方式连接后设有一个正极耳124和一个负极耳125。如此，即可通过外置电路分别与每一个电池单元组120的正极耳124和负极耳125电连接，通过外置电路来实现电池单元组120之间的串联、并联、串并混联以及相互独立对外输出电能，如图19所示。具体的，当电池单元组120内的电池单元12的数量大于等于2时，可在属于同一个电池单元组120内的相邻两个电池单元之间设置电池导电层16，可在电芯内部的物理结构层面实现属于同一个电池单元组120的所有电池单元12之间的串联、并联和串并混联连接，不再累述。设置在电池单元组120上的正极耳124和负极耳125即构成所述第二电池极耳组。
该第二类结构形式的复合储能电芯，通过将多个电池单元12复合在一起，不仅能够减小体积和重量，提高能量密度，而且可在电芯内部物理结构层面上以及通过外置电路实现电池单元12之间可任意组合对外输出电能，在满足储能容量和放电功率要求的条件下，增大储能容量。
第三类结构形式：
该结构形式的复合储能电芯10包括聚合物软包体11以及设置在聚合物软包体11内的一个电容单元13或复合为一体的至少两个电容单元13。电容单元13包括电容隔膜131，电容隔膜131的两侧分别设有第一电极132和第二电极133，第一电极132和第二电极133之间设有电容电解液。
如图20所示，为聚合物软包体11内设置一个电容单元13时的结构示意图。
如图21所示，为多个电容单元13复合在一起时的结构示意图，电容单元13的数量可根据实际需求设置，即电容单元13的数量可以为2个、3个、4个及4个以上等，不再累述。具体的，本实施例的电容单元13之间层叠在一起。且当相邻两个电容单元13之间串联或并联连接时，在该相邻的两个电容单元13之间设有电子导电但离子隔离的电容导电层18；当相邻两个电容单元13之间相互独立时，在该相邻的两个电容单元13之间设有电子绝缘且离子隔离的电容绝缘层19。可根据电容单元13之间的连接关系的不同，在相邻两个电容单元13之间设置电容导电层18或电容绝缘层19。通过在相邻两个电容单元13之间设置电容导电层18或电容绝缘层19，可在电芯内部的物理结构层面实现电容单元13之间的串联、并联以及相互独立时绝缘，并对外输出电能。
具体的，还可以在每一个电容单元13上均设有第一极耳134和第二极耳135，如此，即可通过外置电路分别与每一个电容单元13的第一极耳134和第二极耳135电连接，通过外置电路来实现电容单元13之间的串联、并联、串并混联以及相互独立对外输出电能，如图22所示。设置在电容单元13上的第一极耳134和第二极耳135即构成所述第一电容极耳组。
当电容单元13包括至少2个时，可将所有的电容单元13分为至少两个电容单元组130，且所有的电容单元组130中，至少有一个电容单元组130包括至少两个电容单元13。当电容单元组130的数量大于等于2个时，每一个电容单元组130内包含的电容单元13的数量可以相等也可以不相等。电容单元组130内的所有电容单元13之间按照预设的连接方式连接后设有一个第一极耳134和一个第二极耳135。如此，即可通过外置电路分别与每一个电容单元组130的第一极耳134和第二极耳135电连接，通过外置电路来实现电容单元组130之间的串联、并联、串并混联以及相互独立对外输出电能，如图23所示。具体的，当电容单元组130内的电容单元13的数量大于等于2时，可在属于同一个电容单元组130内的相邻两个电池单元之间设置电池导电层16，可在电芯内部的物理结构层面实现属于同一个电容单元组130的所有电容单元13之间的串联、并联和串并混联连接，不再累述。设置在电容单元组130上的第一极耳134和第二极耳135即构成所述第二电容极耳组。
该第三类结构形式的复合储能电芯，通过将多个电容单元13复合在一起，不仅能够减小体积和重量，提高能量密度，而且可在电芯内部物理结构层面上以及通过外置电路实现电容单元13之间可任意组合对外输出电能，在满足储能容量和放电功率要求的条件下，能够有效提高大功率放电能力。
由此可知，本实施例的复合动力储能单体20可以单独采用第一类结构形式、第二类结构形式或第三类结构形式的复合储能电芯组成，当然，也可以采用第一类结构形式、第二类结构形式和第三类结构形式中的任意两种复合储能电芯组成；也可以同时采用第一类结构形式、第二类结构形式和第三类结构形式这三类复合储能电芯组成，即复合动力储能单体20可以有多种类型，不再累述。
当然，在利用复合动力储能单体20组成复合动力储能模组30时，复合动力储能模组30内的所有复合动力储能单体20可以采用相同类型组成，当然，复合动力储能模组30也可以采用不同类型的复合动力储能单体20组成，即复合动力储能模组30具有多种类型，不再累述。
同理，在利用复合动力储能模组30组成复合动力储能设备40时，复合动力储能设备40内的所有复合动力储能模组30可以采用相同类型组成，当然，复合动力储能设备40也可以采用不同类型的复合动力储能模组30组成，即复合动力储能设备40具有多种类型，不再累述。
另外，在实际运用过程中，复合动力储能单体20可以单独作为供电设备使用，即复合动力储能单体20不用构建为复合动力储能模组30和复合动力储能设备40，也可单独作为供电设备对外输出电能。
同理，在实际运用过程中，复合动力储能模组30也可以单独作为供电设备使用，即复合动力储能单体30不用构建为复合动力储能设备，也可单独作为供电设备对外输出电能。
不论是将复合动力储能单体20单独作为供电设备使用、还是将复合动力储能模组30单独作为供电设备使用以及将复合动力储能设备作为供电设备使用，均是在一个智慧智能调控装置及系统的控制下进行，由智慧智能装置调控系统根据应用场景所需要的动力需求，统一调配单独使用电池单元12供电、单独使用电容单元13供电或者使用电池单元12与电容单元13按照相应的倍率关系联合供电等，不再累述。另外，智慧智能装置调控系统还可根据电池单元12和电容单元13的剩余电量，控制电池单元12和电容单元13之间相互串联或相互并联，实现相互充电，不再累述。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (11)

1.一种复合动力储能单体，其特征在于：
包括单体壳体，所述单体壳体内设有至少一个复合储能电芯；
所述复合储能电芯包括聚合物软包体以及设置在所述聚合物软包体内且复合为一体的至少一个电池单元和至少一个电容单元；或，
所述复合储能电芯包括聚合物软包体以及设置在所述聚合物软包体内的一个电池单元或复合为一体的至少两个电池单元；或，
所述复合储能电芯包括聚合物软包体以及设置在所述聚合物软包体内的一个电容单元或复合为一体的至少两个电容单元。
2.根据权利要求1所述的复合动力储能单体，其特征在于：
所述电池单元包括电池隔膜，所述电池隔膜的两侧分别设有正电极和负电极，所述正电极和负电极之间设有电池电解液；
所述电容单元包括电容隔膜，所述电容隔膜的两侧分别设有第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极之间设有电容电解液。
3.根据权利要求1所述的复合动力储能单体，其特征在于：所述单体壳体内设有阻燃透气透液并用于固定所述复合储能电芯的填充物。
4.根据权利要求1-3任一项所述的复合动力储能单体，其特征在于：
还包括用于控制所述复合储能电芯输出电能的电芯控制电路；
所述复合储能电芯上设有第一电池极耳组和/或第一电容极耳组；所有的所述复合储能电芯的第一电池极耳组和/或第一电容极耳组均与所述电芯控制电路电连接；或，
当所述单体壳体内设有至少两个所述复合储能电芯时，所有的所述复合储能电芯之间可进一步构成至少一个复合储能电芯组；所有的所述复合储能电芯组中，至少一个所述复合储能电芯组包括至少两个采用内部线路连接的复合储能电芯，且所述复合储能电芯组设有与所述电芯控制电路电连接的第二电池极耳组和/或第二电容极耳组。
5.一种复合动力储能模组，其特征在于：
包括模组壳体，所述模组壳体内设有至少一个如权利要求1-4任一项所述的复合动力储能单体。
6.根据权利要求5所述的复合动力储能模组，其特征在于：
所述复合动力储能单体可拆换地设置在所述模组壳体内。
7.根据权利要求5或6所述的复合动力储能模组，其特征在于：
还包括用于控制所述复合动力储能单体输出电能的单体控制电路；
所述复合动力储能单体上设有与所述电芯控制电路相连的第一电池连接点组和/或第一电容连接点组，所有的所述复合动力储能单体的第一电池连接点组和/或第一电容连接点组均与所述单体控制电路电连接；或，
当所述模组壳体内设有至少两个所述复合动力储能单体时，所有的所述复合动力储能单体之间可以进一步构成至少一个复合动力储能单体组；所有的所述复合动力储能单体组中，至少一个所述复合动力储能单体组内包括至少两个采用内部线路连接的复合动力储能单体；所述复合动力储能单体组上设有与所述电芯控制电路相连的第二电池连接点组和/或第二电容连接点组，所述复合动力储能单体组的第二电池连接点组和/或第二电容连接点组均与所述单体控制电路电连接。
8.一种复合动力储能设备，其特征在于：
包括设备箱体，所述设备箱体内设有至少一个如权利要求5-7任一项所述的复合动力储能模组。
9.根据权利要求8所述的复合动力储能设备，其特征在于：
所述复合动力储能模组可拆换地设置在所述设备箱体内。
10.根据权利要求8所述的复合动力储能设备，其特征在于：
所述设备箱体采用框架结构或具有密闭性的箱体结构。
11.根据权利要求8-10任一项所述的复合动力储能设备，其特征在于：
还包括用于控制所述复合动力储能模组输出电能的模组控制电路；
所述复合动力储能模组上设有与所述单体控制电路相连的第三电池连接点组和/或第三电容连接点组，所有的所述复合动力储能模组的第三电池连接点组和/或第三电容连接点组均与所述模组控制电路电连接；或，
当所述设备箱体内设有至少两个所述复合动力储能模组时，所有的所述复合动力储能模组之间可以进一步构成至少一个复合动力储能组；所有的所述复合动力储能组中，至少一个所述复合动力储能组内包括至少两个采用内部线路连接的复合动力储能模组，所述复合动力储能组上设有与所述单体控制电路相连的第四电池连接点组和/或第四电容连接点组，所有的所述复合动力储能组的第四电池连接点组和/或第四电容连接点组均与所述模组控制电路电连接。
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