CN216850039U - 一种复合蓄电装置 - Google Patents

Abstract

一种复合蓄电装置，包括锂离子二次电池单元、锂离子电容器单元、蓄电容器，锂离子二次电池单元由第一正极、第一隔板和第一负极层叠或卷绕形成，锂离子电容器单元由第二正极、第二隔板和第二负极层叠或卷绕形成，蓄电容器为用于容纳通过层叠第一正极、第一隔板、第一负极、第二正极、第二隔板、第二负极层而形成的复合层叠体；锂离子电容器单元位于复合层叠体的最外层；本实用新型提供了一种具有大的能量容量、不会过度放电、使用寿命长、可靠性高的复合蓄电装置，解决了现有技术存在的可靠性低、能量容量不够大、过度放电且使用寿命短的缺点。

Description

一种复合蓄电装置

技术领域

本实用新型涉及蓄电装置技术领域，具体涉及一种复合蓄电装置。

背景技术

太阳能发电、风力发电的负载均衡装置、计算机等电子设备的瞬时电压下降对策装置、电动汽车、混合动力汽车的能量再生装置等蓄电系统中的能量。大容量、可快速充放电的蓄电装置。传统铅酸电池等二次电池易受大电流充放电影响，循环寿命短，难以支撑储能系统。因此，近年来，非水系蓄电装置作为能够解决这些问题的新型蓄电装置而受到关注。

锂离子二次电池和锂离子电容器已被提出作为非水系蓄电装置。锂离子二次电池的特点是能量容量大，但循环寿命短。另一方面，锂离子电容器具有循环寿命长但能量容量小的特点。为了弥补锂离子二次电池的缺点(循环寿命短)和锂离子电容器的缺点(能量容量小)，将锂离子二次电池和锂离子电容器并联的蓄电模块已经广泛用于各种设备。然而，该蓄电模块存在可靠性低、能量容量不够大、过度放电且使用寿命短的缺点。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种复合蓄电装置，以解决现有蓄电模块存在的可靠性低、能量容量不够大、过度放电且使用寿命短的缺点。

本实用新型是这样实现的，本实用新型一种复合蓄电装置所采用的技术方案是：一种复合蓄电装置，其特征在于，包括：

锂离子二次电池单元，所述锂离子二次电池单元由第一正极、第一隔板和第一负极层叠或卷绕形成；

锂离子电容器单元，所述锂离子电容器单元具有比所述锂离子二次电池单元更小的内阻，所述锂离子电容器单元由第二正极、第二隔板和第二负极层叠或卷绕形成；

蓄电容器，所述蓄电容器为用于容纳通过层叠所述第一正极、所述第一隔板、所述第一负极、所述第二正极、所述第二隔板、第二负极层而形成的复合层叠体；

所述第一正极和所述第一隔板由含有锂的材料制成，所述第一负极由能够储存和释放锂离子的材料制成；所述第二正极由碳材料制成，所述第二隔板的锂离子与所述第一隔板的锂离子不同，第二负极由能够储存和释放锂离子且与所述第一负极不同的材料制成；

所述锂离子电容器单元设置于所述复合层叠体的主表面的最外层上。

进一步地，所述锂离子二次电池单元位于所述复合层叠体的两个主面的最外层配置的所述锂离子电容器单元之间。

进一步地，所述锂离子二次电池单元的能量容量为所述锂离子电容器单元的能量容量的50％以上。

进一步地，所述锂离子电容器单元的耐压高于所述锂离子二次电池单元的平均电压。

进一步地，所述锂离子二次电池单元的充电电压等于或低于所述锂离子电容器单元的耐压。

进一步地，所述锂离子二次电池单元的平均电压高于所述锂离子电容器单元的下限电压。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于，本实用新型提供的一种复合蓄电装置，包括锂离子二次电池单元、锂离子电容器单元、蓄电容器，锂离子二次电池单元由第一正极、第一隔板和第一负极层叠或卷绕形成，锂离子电容器单元由第二正极、第二隔板和第二负极层叠或卷绕形成，蓄电容器为用于容纳通过层叠第一正极、第一隔板、第一负极、第二正极、第二隔板、第二负极层而形成的复合层叠体；锂离子电容器单元位于复合层叠体的最外层；本实用新型提供了一种具有大的能量容量、不会过度放电、使用寿命长、可靠性高的复合蓄电装置，解决了现有技术存在的可靠性低、能量容量不够大、过度放电且使用寿命短的缺点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种复合蓄电装置的侧视图。

图2是本实用新型实施例提供的一种复合蓄电装置的俯视图。

图3是本实用新型实施例提供的一种复合蓄电装置的主要部分剖视图。

图4是本实用新型实施例提供的一种复合蓄电装置的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以下结合附图与具体实施例，对本实用新型的技术方案做详细的说明。

本实用新型提供的一种复合蓄电装置，包括：

锂离子二次电池单元，所述锂离子二次电池单元由第一正极、第一隔板和第一负极层叠或卷绕形成；

锂离子电容器单元，所述锂离子电容器单元具有比所述锂离子二次电池单元更小的内阻，所述锂离子电容器单元由第二正极、第二隔板和第二负极层叠或卷绕形成；

蓄电容器，所述蓄电容器为用于容纳通过层叠所述第一正极、所述第一隔板、所述第一负极、所述第二正极、所述第二隔板、第二负极层而形成的复合层叠体；

所述第一正极和所述第一隔板由含有锂的材料制成，所述第一负极由能够储存和释放锂离子的材料制成；所述第二正极由碳材料制成，所述第二隔板的锂离子与所述第一隔板的锂离子不同，第二负极由能够储存和释放锂离子且与所述第一负极不同的材料制成；

所述锂离子电容器单元设置于所述复合层叠体的主表面的最外层上。

上述提供的一种复合蓄电装置，包括锂离子二次电池单元、锂离子电容器单元、蓄电容器，锂离子二次电池单元由第一正极、第一隔板和第一负极层叠或卷绕形成，锂离子电容器单元由第二正极、第二隔板和第二负极层叠或卷绕形成，蓄电容器为用于容纳通过层叠第一正极、第一隔板、第一负极、第二正极、第二隔板、第二负极层而形成的复合层叠体；锂离子电容器单元位于复合层叠体的最外层；本实用新型具有以下优点：

(1)由于设置了包括锂离子二次电池单元和锂离子电容器单元的复合层叠体，因此能量容量大、输出高，能够进行快速充电；

(2)在成为复合层叠体的最外层的位置设有因急剧充放电而变热的锂离子电容器单元，因此能够有效地冷却锂离子电容器单元，延长了对温度比较敏感的锂离子二次电池单元的寿命，使复合蓄电装置可靠性高、能够长期使用。

作为本实用新型的一种实施方式，所述锂离子二次电池单元位于所述复合层叠体的两个主面的最外层配置的所述锂离子电容器单元之间。

作为本实用新型的一种实施方式，所述锂离子二次电池单元的能量容量为所述锂离子电容器单元的能量容量的50％以上。

作为本实用新型的一种实施方式，所述锂离子电容器单元的耐压高于所述锂离子二次电池单元的平均电压。

作为本实用新型的一种实施方式，所述锂离子二次电池单元的充电电压等于或低于所述锂离子电容器单元的耐压。

参照图1至图4，为本实用新型的一个优选实施例：

图1是表示本实施方式的复合蓄电装置10的侧视图，图2是复合蓄电装置10的俯视图，图3是用于说明复合蓄电装置10的主要部分剖视图，图4是表示复合蓄电装置10的电路图。

如图1至图3所示，复合蓄电装置10包括锂离子二次电池单元11、锂离子电容器单元12，设有用于容纳通过层叠形成锂离子二次电池单元11和锂离子电容器单元12材料而形成的复合层叠体13的蓄电容器14(电池槽)。在本实施方式的复合蓄电装置10中，锂离子电容器单元12配置在复合层叠体13的一个主表面(图1中的上表面)和另一主表面(图1中的下表面)的最外层上。在图1中，锂离子二次电池单元11布置在最外层。在蓄电容器14中，复合层叠体13的锂离子二次电池单元11和锂离子电容器单元12含有锂盐，以浸入电解液的状态保存。蓄电容器14是使用在树脂膜上层叠铝箔而成的铝层叠膜加工成矩形袋状的软质容器；锂离子二次电池单元11是第一正极21和第一负极31隔着第一隔板41交替层叠而成的层叠结构。第一正极21具有在正极集电体23上形成由含锂材料(例如，橄榄石型磷酸铁锂和碳材料混合而成的材料)构成的正极材料22的结构。正极集电体23例如使用铝制的导电性金属板(极板)形成。正极集电体23在俯视下形成为矩形，从其四个边中的一侧突出有极耳。正极集电体23的极耳通过焊接等与正极外部端子25连接。

第一负极31具有在负极集电体33上形成由能够吸留和释放锂离子的材料(石墨或硬碳等碳材料)构成的负极材料32的结构。负极集电体33例如使用铜制的导电性金属板(极板)形成。负极集电体33在图2中形成为矩形形状，并且从其四个侧边之一拉出接线片。负极集电体33的极耳通过焊接等与负极外部端子35连接。第一隔板41由对电解液、电极活性材料等耐久且具有连续通风孔的非导电多孔体等制成；通常，使用由玻璃纤维、聚乙烯或聚丙烯等纤维素等制成的无纺布或多孔体。

锂离子电容器单元12是第二正极26和第二负极36经由第二隔板42交替层叠而成的层叠结构，比锂离子二次电池单元11具有小的内阻。具体而言，第二正极26具有在正极集电体28上形成由碳材料构成的正极材料27的结构。活性炭用作形成正极材料27的碳材料。正极集电体28例如使用铝制的导电性金属板(极板)形成。正极集电体28在平面图中形成为矩形形状，并且极耳从其四个边中的一侧突出。正极集电体28的极耳通过焊接等与正极外部端子25连接。

第二负极36具有在负极集电体38上形成由能够吸留和释放锂离子的材料(石墨或硬碳等碳材料)构成的负极材料37的结构。负极集电体38例如使用铜制的导电性金属板(极板)形成。负极集电体38在平面图中形成为矩形形状，并且从其四个边之一拉出接头。负极集电体38的极耳通过焊接等与负极外部端子35连接。第二隔板42由对电解液、电极活性材料等耐久且具有连续通风孔的非导电多孔体等制成。具体地，由诸如玻璃纤维、聚乙烯或聚丙烯之类的纤维素等制成的无纺布或多孔体用作第二隔板42。

负极集电体38具有粘贴部46，预掺杂用锂金属45粘贴于该粘贴部46。锂离子通过设置在粘附部分46上的锂金属45被预掺杂到第二负极36中。通过这样预掺杂锂离子，能够降低负电位，提高锂离子电容器单元12的电压。具体地，本实施例的锂离子电容器单元12的充电电压为3.8V。

当正极集电体28和负极集电体38中使用具有大量孔的集电器作为另一种锂预掺杂方法时，用于预掺杂的锂金属是锂离子电容器部分12可以粘贴它在最外侧。在这种情况下，虽然有一些形成多孔集电器和涂覆电极的想法，但锂金属可以很容易地附着。

在本实施方式的复合蓄电装置10中，锂离子电容器单元12的层数(例如锂离子电容器单元12的层数为30层)是锂离子二次电池单元11的层数的10倍(例如锂离子二次电池单元11的层数为3层)。此外，锂离子二次电池单元11的能量容量约为锂离子电容器单元12能量容量的四倍。

参照图4，在复合蓄电装置10中，锂离子二次电池单元11和锂离子电容器单元12并联连接。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种复合蓄电装置，其特征在于，包括：

锂离子二次电池单元，所述锂离子二次电池单元由第一正极、第一隔板和第一负极层叠或卷绕形成；

锂离子电容器单元，所述锂离子电容器单元具有比所述锂离子二次电池单元更小的内阻，所述锂离子电容器单元由第二正极、第二隔板和第二负极层叠或卷绕形成；

蓄电容器，所述蓄电容器为用于容纳通过层叠所述第一正极、所述第一隔板、所述第一负极、所述第二正极、所述第二隔板、第二负极层而形成的复合层叠体；

所述第一正极和所述第一隔板由含有锂的材料制成，所述第一负极由能够储存和释放锂离子的材料制成；所述第二正极由碳材料制成，所述第二隔板的锂离子与所述第一隔板的锂离子不同，第二负极由能够储存和释放锂离子且与所述第一负极不同的材料制成；

所述锂离子电容器单元设置于所述复合层叠体的主表面的最外层上。

2.根据权利要求1所述的一种复合蓄电装置，其特征在于，所述锂离子二次电池单元位于所述复合层叠体的两个主面的最外层配置的所述锂离子电容器单元之间。

3.根据权利要求2所述的一种复合蓄电装置，其特征在于，所述锂离子二次电池单元的能量容量为所述锂离子电容器单元的能量容量的50％以上。

4.根据权利要求3所述的一种复合蓄电装置，其特征在于，所述锂离子电容器单元的耐压高于所述锂离子二次电池单元的平均电压。

5.根据权利要求4所述的一种复合蓄电装置，其特征在于，所述锂离子二次电池单元的充电电压等于或低于所述锂离子电容器单元的耐压。

6.根据权利要求5所述的一种复合蓄电装置，其特征在于，所述锂离子二次电池单元的平均电压高于所述锂离子电容器单元的下限电压。

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