CN209691893U - 复合动力储能电芯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合动力储能电芯，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。本实用新型的复合动力储能电芯，通过将电池单元和电容单元复合在一起，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点要求的条件下，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。

Description

复合动力储能电芯

技术领域

本实用新型储能设备技术领域，具体的为一种复合动力储能电芯。

背景技术

公开号为CN203503746U的中国专利公开了一种锂离子电池与电容器一体式电池，包括顶部开口的圆柱状钢壳和设在圆柱状钢壳顶部开口处的圆柱状电容器，其中，圆柱状钢壳内部设有圆柱状电芯，圆柱状电芯由依次叠置并卷绕的带正极耳的正极片，带负极耳的负极片和隔膜构成，圆柱状电芯底部的负极耳与圆柱状钢壳的底部相连，圆柱状钢壳的顶部和圆柱状电容器的外壳相连且构成该电池的负极；圆柱状电芯顶部的正极耳通过圆柱状电容器的底部与设在圆柱状电容器顶部的正极相连通，所述圆柱状钢壳的内部设有锂离子电池电解液。

该锂离子电池与电容器一体式电池本质上是将独立的电容器和独立的锂离子电池通过机械的方式设置为一体，即相较于电容器和锂离子电池的体积，该一体式电池并未达到减小体积的目的。另外，该一体式电池将电容器和锂离子电池直接通过结构并联连接，无法实现电容器和锂离子电池单独充放电的技术目的，更无法根据应用场景而调整电池和电容的电能输出方式。

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，本实用新型的目的在于提供一种复合动力储能电芯，不仅能够减小体积和重量，提高能量密度，而且在满足储能容量和大功率放电要求的条件下，可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。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种复合动力储能电芯，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。

进一步，每一个所述电池单元上均设有正极耳和负极耳；或，

当所述电池单元包括至少2个时，所有的所述电池单元可以进一步组合为至少一个电池单元组，所有的所述电池单元组中，至少有一个所述电池单元组包括至少两个相互并联或串联的电池单元；所述电池单元组内的所有所述电池单元之间按照预设的连接方式连接后设有一个正极耳和一个负极耳。

进一步，每一个所述电容单元上均设有第一极耳和第二极耳；或，

当所述电容单元包括至少2个时，所有的所述电容单元可以进一步组合为至少一个电容单元组，所有的所述电容单元组中，至少有一个所述电容单元组包括至少两个相互并联或串联的电容单元；所述电容单元组内的所有所述电容单元之间按照预设的连接方式连接后设有一个第一极耳和一个第二极耳。

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，所述电池单元与所述电容单元层叠在一起；

当相邻的所述电池单元与所述电容单元之间串联或并联连接时，在该相邻的所述电池单元与所述电容单元之间设有电子导电但离子隔绝的离子隔绝体；

当相邻的所述电池单元与所述电容单元之间相互独立时，在该相邻的所述电池单元与所述电容单元之间设有电子绝缘且离子隔绝的绝缘体/集流板。

进一步，所述电池单元之间层叠在一起；

当相邻两个所述电池单元之间串联或并联连接时，在该相邻的两个所述电池单元之间设有电子导电但离子隔离的电池导电层；

当相邻两个所述电池单元之间相互独立时，在该相邻的两个所述电池单元之间设有电子绝缘且离子隔离的电池绝缘层。

进一步，所述电容单元之间层叠在一起；

当相邻两个所述电容单元之间串联或并联连接时，在该相邻的两个所述电容单元之间设有电子导电但离子隔离的电容导电层；

当相邻两个所述电容单元之间相互独立时，在该相邻的两个所述电容单元之间设有电子绝缘且离子隔离的电容绝缘层。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的复合动力储能电芯，通过将电池单元和电容单元复合在一起，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点要求的条件下，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。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：

图1为本实用新型复合动力储能电芯实施例的结构示意图，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2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3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4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5为相邻两个电池单元之间的层叠结构示意图；

图6为相邻两个电容单元之间的层叠结构示意图；

图7为电池单元的结构示意图；

图8为电容单元的结构示意图；

图9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10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11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12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。

附图标记说明：

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。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

如图1所示，为本实用新型复合动力储能电芯实施例的结构示意图。本实施例的复合动力储能电芯，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7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8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1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2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3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4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5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6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，即可通过外置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，通过外置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9所示。

当电池单元12包括至少2个时，可将所有的电池单元12可以进一步组合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包括至少两个相互串联或并联的电池单元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10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。

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11所示。

当电容单元13包括至少2个时，可将所有的电容单元13可以进一步组合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包括至少两个相互串联或并联的电容单元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12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。

本实施例的复合动力储能电芯，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外置电路实现电池单元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点要求的条件下，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。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (7)

1.一种复合动力储能电芯，其特征在于：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。

2.根据权利要求1所述的复合动力储能电芯，其特征在于：

每一个所述电池单元上均设有正极耳和负极耳；或，

当所述电池单元包括至少2个时，所有的所述电池单元可以进一步组合为至少一个电池单元组，所有的所述电池单元组中，至少有一个所述电池单元组包括至少两个相互并联或串联的电池单元；所述电池单元组设有一个正极耳和一个负极耳。

3.根据权利要求1所述的复合动力储能电芯，其特征在于：

每一个所述电容单元上均设有第一极耳和第二极耳；或，

当所述电容单元包括至少2个时，所有的所述电容单元可以进一步组合为至少一个电容单元组，所有的所述电容单元组中，至少有一个所述电容单元组包括至少两个相互并联或串联的电容单元；所述电容单元组设有一个第一极耳和一个第二极耳。

4.根据权利要求1-3任一项所述的复合动力储能电芯，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。

5.根据权利要求4所述的复合动力储能电芯，其特征在于：

所述电池单元与所述电容单元层叠在一起；

当相邻的所述电池单元与所述电容单元之间串联或并联连接时，在该相邻的所述电池单元与所述电容单元之间设有电子导电但离子隔绝的离子隔绝体；

当相邻的所述电池单元与所述电容单元之间相互独立时，在该相邻的所述电池单元与所述电容单元之间设有电子绝缘且离子隔绝的绝缘体/集流板。

6.根据权利要求4所述的复合动力储能电芯，其特征在于：

所述电池单元之间层叠在一起；

当相邻两个所述电池单元之间串联或并联连接时，在该相邻的两个所述电池单元之间设有电子导电但离子隔离的电池导电层；

当相邻两个所述电池单元之间相互独立时，在该相邻的两个所述电池单元之间设有电子绝缘且离子隔离的电池绝缘层。

7.根据权利要求4所述的复合动力储能电芯，其特征在于：

所述电容单元之间层叠在一起；

当相邻两个所述电容单元之间串联或并联连接时，在该相邻的两个所述电容单元之间设有电子导电但离子隔离的电容导电层；

当相邻两个所述电容单元之间相互独立时，在该相邻的两个所述电容单元之间设有电子绝缘且离子隔离的电容绝缘层。