CN115395083A - 一种新型电池组 - Google Patents

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雷少帆
陆鹏飞
何福俭
刘杰
施峰
张进孝
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Zhejiang Chaoheng Power Technology Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种新型电池组，包括：钠离子电池组，钠离子电池组连接有铅酸电池，钠离子电池组与铅酸电池并联；钠离子电池组中设有负极部和正极部，负极部为快离子导体NASICON结构的磷酸钛钠，正极部为钠基化合物通过快离子导体NASICON结构的磷酸钛钠作为钠电池负极，为电动自行车电池在低温的冬天提供良好的低温及高功率性能，通过与铅酸电池的组合使用，使得电池包的电池能力密度提高，兼顾了铅酸电池的低成本与电池组的高功率性能及低温性能，较大延长了电池组的使用寿命。

Description

一种新型电池组
技术领域
本发明涉及锂电池制造领域，尤其涉及一种新型电池组。
背景技术
电动自行车电池目前主要以铅酸电池为主，铅酸电池虽然成本较低，但低温放电能力及功率性能较差，在严寒的冬天及爬坡时骑行感受极差，且大电流放电对铅酸电池冲击较大，影响使用寿命。
快离子导体NASICON结构的磷酸钛钠，不仅具有成本低廉,环保无污染等优势,其开放的三维框架结构更利于钠离子可逆脱嵌，其作为钠电池负极时，具有良好的低温及功率性能。但该材料嵌钠电位在2.0V左右，与钠基正极匹配时，工作电压较低，且电池开路电压在2.25V左右，由其组成的钠离子电池能量密度较低，单独使用时成本上不够经济。但是若与铅酸电池组合使用，可以结合二者电池的优点。且由于磷酸钛钠电池开路电压在2.25V左右，与铅酸电池的开路电压完美贴合，二者直接并联使用时，不存在电流的回路。
例如，一种在中国专利文献上公开的“一种安装磷酸铁锂电池的电动自行车”，其公告号：CN101088845A，公开了包括磷酸铁锂电池，但是对于低温情况下放电能力及功率较差。
发明内容
为了解决现有技术中铅酸蓄电池低温及功率性能较差导致不能满足客户需求的问题，本发明提供一种新型电池组，在铅酸电池低成本的条件下改善电池组的高功率性能及低温性能，提高电池组的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种新型电池组，包括：钠离子电池组，钠离子电池组连接有铅酸电池，钠离子电池组与铅酸电池并联；钠离子电池组中设有负极部和正极部，负极部为快离子导体NASICON结构的磷酸钛钠，正极部为钠基化合物。通过利用快离子导体NASICON结构的磷酸钛钠作为钠电池负极，并与铅酸电池并联，不仅能够具有良好的低温及功率性能，并且能避免单独使用的低经济性。
作为优选的，钠离子电池组包括多个钠离子电芯，钠离子电芯之间相互串联，负极部和正极部均位于每个钠离子电芯两端。能够由多个钠离子电芯串联组成12V小模块，能够在并联时分担较大电流。
作为优选的，铅酸电池设有铅及铅氧化物固体为电极，设有硫酸溶液为电解液。经济性高。
作为优选的，铅酸电池与钠离子电池组的容量相等，钠离子电芯开路电压与铅酸电池开路电压相等。使得铅酸电池与钠离子电池组并联使用时不存在电流的回路。
作为优选的，钠离子电芯设有含有钠离子的有机溶液为电解液，电解液钠盐为NaClO4、NaBF4、NaPF6、NaAsF6、NaSO3CF3、NaFSI、NaTFSI中的一种或几种。能够根据不同钠离子的有机溶液制成，提高泛用性。
作为优选的，正极部的活性物质可以：钴酸钠、锰酸钠、镍酸钠、锰钴酸锂、铁钴酸钠、锰铁钴酸钠、锰铁酸钠、铜铁酸钠、铜铁锰酸钠、锰铁镍酸钠、锰镍酸钠、铁镍酸钠、钴镍酸钠、磷酸铁钠、磷酸锰钠、磷酸钒钠、磷酸钒锰钠、磷酸钒铁钠、磷酸钒钛钠、磷酸锆锰钠、磷酸钛锰钠、焦磷酸铁钠、焦磷酸锰钠、焦磷酸铜钠、焦磷酸钴钠、硫酸铁钠、硅酸铁钠、硅酸锰钠、氟磷酸钒钠、Na2MPO4F型氟化磷酸盐、磷酸根和焦磷酸根混合聚阴离子化合物、磷酸和碳酸根混合聚阴离子化合物、普鲁士蓝。能够根据不同钠基化合物制成，提高泛用性。
作为优选的，钠离子电池组与铅酸电池并联成为12V模块，多个12V模块串联成为电池组。能够满足不同用电需求。
本发明具有如下优点：
通过快离子导体NASICON结构的磷酸钛钠作为钠电池负极，为电动自行车电池在低温的冬天提供良好的低温及高功率性能，通过与铅酸电池的组合使用，使得电池包的电池能力密度提高，兼顾了铅酸电池的低成本与电池组的高功率性能及低温性能，较大延长了电池组的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1是本发明中钠离子电池组和铅酸电池连接示意图。
图2是本发明实施例和对比例在不同放电流下的容量保持率对比示意图。
图3是本发明实施例和对比例在不同温度下放电的容量保持率对比示意图。
图4是本发明实施例和对比例循环寿命保持率对比示意图。
图中：
1-钠离子电芯；2-钠离子电池组；3-铅酸电池；4-电池组；a-较佳的实施例曲线；b-对比例曲线。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，在一个较佳的实施例中，本发明公开了一种新型电池组，包括：钠离子电池组2，钠离子电池组2连接有铅酸电池3，钠离子电池组2与铅酸电池3并联；钠离子电池组中设有负极部和正极部，负极部为快离子导体NASICON结构的磷酸钛钠，正极部为钠基化合物，钠离子电池组2包括多个钠离子电芯1，钠离子电芯1之间相互串联，负极部和正极部均位于每个钠离子电芯两端。钠离子电池电解液为含有钠离子的有机溶液，电解液钠盐为NaClO4、NaBF4、NaPF6、NaAsF6、NaSO3CF3、NaFSI、NaTFSI中的一种或几种；铅酸蓄电池电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池；钠离子电池12V小模块与铅酸12V小模块容量相等；钠离子电池组与铅酸电池并联成为12V模块，多个12V模块串联成48V，60V，72V等电池组4。正极部的活性物质可以：钴酸钠、锰酸钠、镍酸钠、锰钴酸锂、铁钴酸钠、锰铁钴酸钠、锰铁酸钠、铜铁酸钠、铜铁锰酸钠、锰铁镍酸钠、锰镍酸钠、铁镍酸钠、钴镍酸钠、磷酸铁钠、磷酸锰钠、磷酸钒钠、磷酸钒锰钠、磷酸钒铁钠、磷酸钒钛钠、磷酸锆锰钠、磷酸钛锰钠、焦磷酸铁钠、焦磷酸锰钠、焦磷酸铜钠、焦磷酸钴钠、硫酸铁钠、硅酸铁钠、硅酸锰钠、氟磷酸钒钠、Na2MPO4F型氟化磷酸盐、磷酸根和焦磷酸根混合聚阴离子化合物、磷酸和碳酸根混合聚阴离子化合物、普鲁士蓝。能够根据不同钠基化合物制成。
在使用时，第一个实施例中，S1:将正极为铜铁锰酸钠，负极为磷酸钛钠，电解液为NaPF6有机溶液的钠离子电池进行充电，单体钠离子电池容量为6Ah，充电电流3A，充电截止电压为2.4V，截止电流0.3A。
然后将充满电的6支钠离子电池进行串联，组成12V6Ah小模块，开路电压约为13.5-14.0V；
S2：铅酸12V小模块电池容量为6Ah,充电电流2A，充电截止电压为14.4V，开路电压13.5-13.8V。将铅酸电池12V6Ah小模块与钠离子电池12V6Ah小模块进行并联，组成12V12Ah模块；
S3:将步骤S2组成的12V12Ah模块再进行4组串联，组成电动自行车用的48V12Ah电池组。
在第二个实施例中，S1:将正极为铜铁锰酸钠，负极为磷酸钛钠，电解液为NaPF6有机溶液的钠离子电池进行充电，单体钠离子电池容量为6Ah，充电电流3A，充电截止电压为2.4V，截止电流0.3A。
然后将充满电的6支钠离子电池进行串联，组成12V6Ah小模块，开路电压约为13.5-14.0V；
S2：铅酸12V小模块电池容量为6Ah,充电电流2A，充电截止电压为14.4V，开路电压13.5-13.8V。将铅酸电池12V6Ah小模块与钠离子电池12V6Ah小模块进行并联，组成12V12Ah模块；
S3:将步骤S2组成的12V12Ah模块再进行5组串联，组成电动自行车用的60V12Ah电池组。
在第三个实施例中，S1:将正极为铜铁锰酸钠，负极为磷酸钛钠，电解液为NaPF6有机溶液的钠离子电池进行充电，单体钠离子电池容量为10Ah，充电电流5A，充电截止电压为2.4V，截止电流0.5A。
然后将充满电的6支钠离子电池进行串联，组成12V10Ah小模块，开路电压约为13.5-14.0V；
S2：铅酸12V小模块电池容量为10Ah,充电电流3A，充电截止电压为14.4V，开路电压13.5-13.8V。将铅酸电池12V10Ah小模块与钠离子电池12V10Ah小模块进行并联，组成12V20Ah模块；
S3:将步骤S2组成的12V20Ah模块再进行4组串联，组成电动自行车用的48V20Ah电池组。
在第四个实施例中，S1:将正极为铜铁锰酸钠，负极为磷酸钛钠，电解液为NaPF6有机溶液的钠离子电池进行充电，单体钠离子电池容量为10Ah，充电电流5A，充电截止电压为2.4V，截止电流0.5A。
然后将充满电的6支钠离子电池进行串联，组成12V10Ah小模块，开路电压约为13.5-14.0V；
S2：铅酸12V小模块电池容量为10Ah,充电电流3A，充电截止电压为14.4V，开路电压13.5-13.8V。将铅酸电池12V10Ah小模块与钠离子电池12V10Ah小模块进行并联，组成12V20Ah模块；
S3:将步骤S2组成的12V20Ah模块再进行5组串联，组成电动自行车用的60V20Ah电池组。
设置对比例，S1:将12V12Ah铅酸小模块电池进行4组串联，组成电动自行车用的48V12Ah铅酸电池组。
由图2至图4中所示可以看出，实施例与对比例相比，功率性能、倍率性能、循环性能都得到较大提升,其中曲线a为一个较佳的实施例曲线，曲线b为对比例曲线。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种新型电池组，其特征在于，包括：钠离子电池组，钠离子电池组连接有铅酸电池，钠离子电池组与铅酸电池并联；钠离子电池组中设有负极部和正极部，负极部为快离子导体NASICON结构的磷酸钛钠，正极部为钠基化合物。
2.根据权利要求1所述的一种新型电池组，其特征在于，钠离子电池组包括多个钠离子电芯，钠离子电芯之间相互串联，负极部和正极部均位于每个钠离子电芯两端。
3.根据权利要求2所述的一种新型电池组，其特征在于，铅酸电池设有铅及铅氧化物固体为电极，设有硫酸溶液为电解液。
4.根据权利要求3所述的一种新型电池组，其特征在于，铅酸电池与钠离子电池组的容量相等，钠离子电芯开路电压与铅酸电池开路电压相等。
5.根据权利要求3或4所述的一种新型电池组，其特征在于，钠离子电芯设有含有钠离子的有机溶液为电解液，电解液钠盐为NaClO4、NaBF4、NaPF6、NaAsF6、NaSO3CF3、NaFSI、NaTFSI中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的一种新型电池组，其特征在于，正极部的活性物质还可以为Na2MPO4F型氟化磷酸盐、磷酸根和焦磷酸根混合聚阴离子化合物、磷酸和碳酸根混合聚阴离子化合物、普鲁士蓝。
7.根据权利要求6所述的一种新型电池组，其特征在于，钠离子电池组与铅酸电池并联成为12V模块，多个12V模块串联成为电池组。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116826039A (zh) * 2023-07-04 2023-09-29 太仓中科赛诺新能源科技有限公司 一种钠离子电池
CN118099553A (zh) * 2024-04-25 2024-05-28 广东钠德盈科技有限公司 钠铅新能源混合多用途电池
WO2024144725A1 (en) * 2022-12-30 2024-07-04 İnönü Üni̇versi̇tesi̇ Rektörlüğü Rechargeable batteries containing naymn0.5-xcoxfe0.43m0.07o2 cathode active

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