JP3232116U - Multi-axis electricity supply system - Google Patents
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Abstract
【課題】体積エネルギー密度を高めるための、複数の電気供給要素を単に接続して、x−軸、y−軸、およびz−軸の方向に延在する多軸電気供給システムを提供する。【解決手段】多軸電気供給システムであって、3軸方向に配列を形成するために直列と並列の両方で互いに電気的に接続された複数の電気供給要素10であって、電気供給要素の各々は、2つの集電体14と、2つの集電体の間に配置された2つの活物質層12、13と、活物質層の中に含浸された電解質系と、2つの集電体を付着させて、2つの集電体の間に電解質系を漏出することなく密封するために、2つの集電体の縁部の間に配置された密封層16と、を含み、電気供給要素の各々は、独立した完全なモジュールであり、x−軸方向およびy−軸方向に電気供給要素に接続して、直列または並列に電気接続を形成するパターン形成された金属層と、を備える。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-axis electric supply system extending in the x-axis, y-axis, and z-axis directions by simply connecting a plurality of electric supply elements for increasing the volumetric energy density. A multi-axis electrical supply system in which a plurality of electrical supply elements 10 are electrically connected to each other both in series and in parallel to form an array in the triaxial direction. Each has two current collectors 14, two active material layers 12 and 13 arranged between the two current collectors, an electrolyte system impregnated in the active material layer, and two current collectors. Includes an electrical supply element, including a sealing layer 16 arranged between the edges of the two current collectors in order to adhere and seal the electrolyte system between the two current collectors without leaking. Each of the is an independent complete module, comprising a patterned metal layer that connects to electrical supply elements in the x-axis and y-axis directions to form electrical connections in series or in parallel. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本考案は、電気供給システムに関し、詳細にはx−軸、y−軸、およびz−軸の方向に直列接続と並列接続の両方を形成する、実用上非常に効果的に使用可能な多軸電気供給システムに関する。 The present invention relates to an electrical supply system, in particular a multi-axis that can be used very effectively in practice, forming both series and parallel connections in the x-axis, y-axis, and z-axis directions. Regarding the electricity supply system.
近年、大気汚染が増大し地球温暖化が高まると共に、電気車両に、既存の可燃燃料車両を置き換えて、二酸化炭素が及ぼす環境への有害な影響を低減するという高い期待がかけられている。現在、電池システムは、依然として、純粋な電気車両の要点である。電気車両用の電池システムは、電気車両に必要な容量および電圧を達成するために、互いに直列、並列、または組合せて接続されるいくつかの電池セルにより形成される。 In recent years, as air pollution has increased and global warming has increased, there are high expectations that electric vehicles will replace existing combustible fuel vehicles to reduce the harmful effects of carbon dioxide on the environment. Today, battery systems are still the cornerstone of pure electric vehicles. A battery system for an electric vehicle is formed by several battery cells that are connected in series, in parallel, or in combination with each other to achieve the capacity and voltage required for the electric vehicle.
最も一般的な慣行では、複数の電池素子を互いに並列に接続する。次いで、ケースを使用して、電池素子を束ねて、電池セルを形成する。ケースから露出した導電性リード線を使用して、電気的に直列に接続して、電気車両用電池システムを形成するのに十分に高い電圧を達成する。
その他の方法は、ケースを使用して複数の電池素子を収容することである。ケース内部には電解質を充填する。電池素子を内部で互いに直列に接続して電圧を高める。次いで、導電性リード線を使用して、外部で並列に接続して、電気車両用電池システムを形成するのに十分な容量を達成する。
しかしながら、電解質の最大許容電圧は、通常は5Vしかない。内部で直列に接続された結果として、電圧は高まるが、電界分布は、内部の構造および配列に起因して一様ではない。そのため、電圧が最大許容電圧を超えると、電解質分解が発生して、電池システムを故障させ、より深刻なことには、電圧により電池システムの爆発が引き起こされることがある。したがって、市場に類似の製品はない。
The most common practice is to connect multiple battery elements in parallel with each other. The case is then used to bundle the battery elements to form a battery cell. Conductive leads exposed from the case are used and electrically connected in series to achieve a voltage high enough to form a battery system for electric vehicles.
Another method is to use a case to accommodate multiple battery elements. The inside of the case is filled with electrolyte. Battery elements are internally connected in series with each other to increase the voltage. Conductive leads are then connected externally in parallel to achieve sufficient capacity to form a battery system for electric vehicles.
However, the maximum permissible voltage of the electrolyte is usually only 5V. As a result of being connected in series internally, the voltage increases, but the electric field distribution is not uniform due to the internal structure and arrangement. Therefore, when the voltage exceeds the maximum permissible voltage, electrolyte decomposition occurs, causing the battery system to fail, and more seriously, the voltage can cause the battery system to explode. Therefore, there is no similar product on the market.
上記の方法に関わらず、電圧は、電池セルおよび内部電池ユニットの構造上の問題により制限される。外部の直列接続は、電池セル内部で並列接続を採用したとき、電池システムを形成するのに十分な電圧を達成するために必要である。また、外部の並列接続は、電池セル内部で直列接続を採用したとき、電池システムを形成するのに十分に高い容量を達成するために必要である。
外部接続は、通常はワイヤボンディング、金属リード線、または金属バーを使用し、これにより電池システムの抵抗が増大し、性能が低下することがあり、信頼性および安全性は低下する。その上、体積エネルギー密度は、外部接続が占有する空間に起因して低下する。さらに、上述の外部接続は複雑である。電池システムの製造費用は増大し、信頼性は低下する。
Regardless of the above method, the voltage is limited by structural problems of the battery cell and the internal battery unit. External series connections are required to achieve sufficient voltage to form the battery system when parallel connections are adopted inside the battery cells. Also, an external parallel connection is required to achieve a sufficiently high capacity to form a battery system when a series connection is adopted inside the battery cell.
External connections typically use wire bonding, metal leads, or metal bars, which can increase the resistance of the battery system, reduce performance, and reduce reliability and safety. Moreover, the volumetric energy density is reduced due to the space occupied by the external connections. Moreover, the external connections described above are complex. The manufacturing cost of the battery system increases and the reliability decreases.
本考案の目的は、多軸電気供給システムを提供して、前述の欠点を克服することである。複数の電気供給要素を単に接続して、x−軸、y−軸、およびz−軸の方向に延在する多軸電気供給システムを形成して、体積エネルギー密度を高める。 An object of the present invention is to provide a multi-axis electrical supply system to overcome the above-mentioned drawbacks. Multiple electrical supply elements are simply connected to form a multi-axis electrical supply system that extends in the x-axis, y-axis, and z-axis directions to increase volumetric energy density.
また、本考案の別の目的は、3軸方向に単に接続された電気供給要素から構成される多軸電気供給システムを提供することである。直列接続もしくは並列接続の配列、または組合せた配列は、要件に基づき達成される。したがって、接続の製造費用および困難さは著しく低減され、工程の歩留まりは高まる。また、電気供給システムの内部抵抗は、大きく低減される。 Another object of the present invention is to provide a multi-axis electrical supply system composed of electrical supply elements simply connected in the triaxial direction. Arrays of series or parallel connections, or combinations, are achieved according to requirements. Therefore, the manufacturing cost and difficulty of the connection is significantly reduced and the process yield is increased. Also, the internal resistance of the electricity supply system is greatly reduced.
上記を実装するために、本開示は、x−軸、y−軸、およびz−軸の方向に延在して、3軸方向に直列接続もしくは並列接続の配列、または組合せた配列を形成する電気供給要素から構成される多軸電気供給システムを開示する。各電気供給要素は、セパレータ、2つの活物質層、2つの集電体、電解質系、および密封層を含む。活物質層は、それぞれセパレータの両側に配置され、集電体は、それぞれ活物質層の外側に配置される。電解質系を活物質層内部に含浸させ、密封層を2つの集電体の縁部の間に配置して、2つの集電体を付着させ、2つの集電体の間に電解質系を密封する。換言すれば、各電気供給要素は、独立した完全なモジュールであり、電解質系は、各電気供給要素の間を循環しない。近接する電気供給要素の間で電気化学反応するのではなくむしろ、電荷が移送されるだけである。したがって、直列接続も並列接続も、電解質系の最大許容電圧により制限されることなく行うことが可能である。 To implement the above, the present disclosure extends in the x-axis, y-axis, and z-axis directions to form an array of series or parallel connections in three axial directions, or a combination of arrays. A multi-axis electrical supply system composed of electrical supply elements is disclosed. Each electricity supply element includes a separator, two active material layers, two current collectors, an electrolyte system, and a sealing layer. The active material layers are arranged on both sides of the separator, and the current collectors are arranged outside the active material layer, respectively. The electrolyte system is impregnated inside the active material layer, a sealing layer is placed between the edges of the two current collectors, the two current collectors are attached, and the electrolyte system is sealed between the two current collectors. To do. In other words, each electricity supply element is an independent and complete module, and the electrolyte system does not circulate between each electricity supply element. Rather than an electrochemical reaction between adjacent electrical supply elements, only the charge is transferred. Therefore, both series connection and parallel connection can be performed without being limited by the maximum allowable voltage of the electrolyte system.
また、近接する電気供給要素を、それらの集電体を介して直接に接触させて、z−軸方向に電気接続を形成し、パターン形成された金属層を利用して、x−軸方向およびy−軸方向に、電気供給システムに接続して、直列に、並列に、または組合せて電気接続を形成する。したがって、多軸電気供給システムをx−軸、y−軸、およびz−軸の方向に延在させて、占有空間を効果的に使用する。接続の製造費用および困難さは著しく低減される。また、電気供給システムの内部抵抗を大きく低減して、体積エネルギー密度を高める。 Also, adjacent electrical supply elements are brought into direct contact via their current collectors to form electrical connections in the z-axis direction and utilize the patterned metal layer in the x-axis direction and In the y-axis direction, it connects to an electrical supply system to form electrical connections in series, in parallel, or in combination. Therefore, the multi-axis electrical supply system is extended in the x-axis, y-axis, and z-axis directions to effectively use the occupied space. The manufacturing cost and difficulty of the connection is significantly reduced. It also greatly reduces the internal resistance of the electricity supply system and increases the volumetric energy density.
本考案の適用可能性の範囲は、本明細書で以後示す詳細な記述からさらに明らかになるであろう。詳細な説明および具体例は、本考案の好ましい実施形態を示しているが、例示のためだけに提示されているものであって、本考案の精神および範囲に入るさまざまな変更および修正がこの詳細な説明から当業者に明らかになることを理解されたい。 The scope of applicability of the present invention will be further clarified from the detailed description provided herein. The detailed description and examples show preferred embodiments of the present invention, but are presented for illustration purposes only, and various changes and modifications that fall within the spirit and scope of the present invention are described in this detail. Please understand that the explanation will be clear to those skilled in the art.
本考案は、本明細書で以下に例示としてだけ示す詳細な記述からより完全に理解されるが、これは本考案を限定するものではない。 The present invention is more fully understood from the detailed description set forth herein by way of example only, but this is not a limitation of the present invention.
本考案は、x−軸、y−軸、およびz−軸の方向に接続された複数の電気供給要素から構成され、直列に、並列に、または組合せて電気接続を達成して、3軸方向に延在させる、多軸電気供給システムを提供する。各電気供給要素は、独立した完全なモジュールであり、電解質系は、近接する電気供給要素の間で共用されない。
最初に、以下の詳細な記述および添付図面によって、電気供給要素について開示する。
The present invention is composed of a plurality of electrical supply elements connected in the x-axis, y-axis, and z-axis directions, and achieves electrical connection in series, in parallel, or in combination to achieve electrical connection in three axial directions. Provides a multi-axis electricity supply system that extends to. Each electricity supply element is an independent and complete module, and the electrolyte system is not shared between adjacent electricity supply elements.
First, the electricity supply elements are disclosed by the following detailed description and accompanying drawings.
図1は、本考案の多軸電気供給システムの電気供給要素の横断面図を例示する。本考案の電気供給要素10は、セパレータ11、2つの活物質層12、13、2つの集電体14、15、電解質系、および密封層16を含む。セパレータ11の材料は、ポリマー材料、セラミック材料、またはガラス繊維から選択される。また、セパレータ11は、イオン移動を可能にする孔を有する。孔は、貫通孔、アントホール(ant hole)、または多孔質材料により形成される。セラミック材料は、ナノメートルまたはマイクロメートルのスケールを有するTiO2、Al2O3、SiO2の微粒子、またはアルキル化セラミック粒子から選択されるセラミック絶縁材料であってよい。
セラミック材料はまた、リチウムランタンジルコニウム酸化物(lithium lanthanum zirconium oxide、LLZO)電解質、リン酸リチウムアルミニウムチタン(lithium aluminium titanium phosphate、LATP)電解質、またはそれらの誘導体などの酸化物系固体電解質であってよい。セラミック材料を、上述のセラミック絶縁材料および上述の酸化物系固体電解質と混合してよい。セパレータ11は、ポリフッ化ビニリデン(Polyvinylidene fluoride、PVDF)、ポリフッ化ビニリデンコーヘキサフルオロピレン(polyvinylidene fluoride co−hexafluoropropylene、PVDF−HFP)、ポリテトラフルオロエチレン(Polytetrafluoroethene、PTFE)、アクリル酸にかわ、エポキシ樹脂、ポリエチレンオキシド(Polyethylene oxide、PEO)、ポリアクリロニトリル(Polyacrylonitrile、PAN)、またはポリイミド(Polyimide、PI)などの高分子接着剤をさらに含んでよい。
FIG. 1 illustrates a cross-sectional view of an electricity supply element of the multi-axis electricity supply system of the present invention. The
The ceramic material may also be an oxide-based solid electrolyte such as a lithium lanthanum zirconium oxide (LLZO) electrolyte, a lithium aluminum titanium phosphate (LATP) electrolyte, or a derivative thereof. .. The ceramic material may be mixed with the above-mentioned ceramic insulating material and the above-mentioned oxide-based solid electrolyte. The
活物質層12、13は、それぞれセパレータ11の両側に配置され、電解質系は中に含浸される。電解質系は、固体電解質、液体電解質、ゲル電解質、またはそれらの組合せである。したがって、化学エネルギーを電気エネルギーに変換する処理である放電、および電気エネルギーを化学エネルギーに変換する処理である充電は行われてよい。イオンの移動および移送は達成される。電荷は、活物質層12、13の外側にそれぞれ配置された集電体14、15を介して運ばれる。集電体14、15の材料は、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、もしくはニッケル(Ni)、スズ(Sn)、銀(Ag)、金(Au)、または前述の材料のうち少なくとも1つから構成される合金から選択される。
The active material layers 12 and 13 are arranged on both sides of the
密封層16の材料は、エポキシ樹脂、ポリエチレン(Polyethylene、PE)、ポリプロピレン(Polypropylene、PP)、ポリウレタン(Polyurethane、PU)、熱可塑性ポリイミド(thermoplastic polyimide、TPI)、シリコン、アクリル樹脂、紫外線硬化型接着剤、またはそれらの組合せであってよい。
密封層16を2つの集電体14、15の縁部の間に配置して、2つの集電体14、15を付着させ、2つの集電体14、15の間に電解質系を密封して漏出を回避し、近接する電気供給要素10の間で循環するのを防止する。したがって、電気供給要素10は、集電体14、15および密封層16をパッケージ構造として直接使用する独立した完全な電源モジュールである。
The material of the
The
電気供給要素10を単に接続して、x−軸、y−軸、およびz−軸の方向に延在する多軸電気供給システム60を形成して、直列接続もしくは並列接続、または組み合わせた配列を達成する。各軸での接続については、以下の詳細な記述で開示する。
The
図2Aを参照する。電気供給要素10は、パターン形成された金属層70を介してx−軸方向に沿って直列に接続されてよい。またはパターン形成された金属層70は、同じ極性の電気供給要素10を接続して、並列接続を形成してよい(図2Bを参照のこと)。
図2Aに例示する2組の直列接続電気供給要素10は、パターン形成された金属層70を介してx−軸方向に沿って並列にさらに接続して(図2Cを参照のこと)、直列かつ並列に同時に接続してよい。
また図2Bに例示する2組の並列接続電気供給要素10は、パターン形成された金属層70を介してx−軸方向に沿って直列にさらに接続して(図2Dを参照のこと)、直列かつ並列に同時に接続してよい。一方、パターン形成された金属層70は、これらの実施形態で電気接続を形成する内部接続の役割を果たす。
See FIG. 2A. The
The two sets of series-connected
Further, the two sets of parallel connection
図3Aを参照する。電気供給要素10は、パターン形成された金属層70を介してy−軸方向に沿って直列に接続されてよい、またはパターン形成された金属層70は、同じ極性の電気供給要素10を接続して、並列接続を形成してよい(図3Bを参照のこと)。
図3Aに例示する2組の直列接続電気供給要素10は、パターン形成された金属層70を介してy−軸方向に沿って並列にさらに接続して(図3Cを参照のこと)、直列かつ並列に同時に接続してよい。
また図3Bに例示する2組の並列接続電気供給要素10は、パターン形成された金属層70を介してy−軸方向に沿って直列にさらに接続して(図3Dを参照のこと)、直列かつ並列に同時に接続してよい。一方、パターン形成された金属層70は、これらの実施形態で電気接続を形成する内部接続の役割を果たす。
See FIG. 3A. The
The two sets of series-connected
Further, the two sets of parallel connection
図4Aを参照する。電気供給要素10は、直接接触を介してz−軸方向に沿って直列に接続されてよい。または上下に積み重ねる関係で同じ極性の電気供給要素10を接続して、並列接続を形成してよい(図4Bを参照のこと)。
図4Aに例示する、いくつかの組の直列接続電気供給要素10は、上下に積み重ねる関係で、またはパターン形成された金属層70などの導電線を介して、z−軸方向に沿って並列にさらに接続して(図4Cを参照のこと)、直列かつ並列に同時に接続してよい。
また図4Bに例示する、いくつかの組の並列接続電気供給要素10は、積み重ねられたz−軸方向に沿って直列にさらに接続して(図4Dを参照のこと)、直列かつ並列に同時に接続してよい。これらの実施形態では、パターン形成された金属層70は、x−軸およびy−軸の方向に電気供給要素10の間で電気接続を形成するための内部接続の役割を果たす。パターン形成された金属層70はまた、z−軸方向に積み重なったいくつかの電気供給要素10を電気的に接続するために利用されてよい。
See FIG. 4A. The
Several sets of series-connected
Also, several sets of parallel connection
上述の集電体14、15は、折りたたんだ後に接触または溶接することにより、または導電性接続により、よい電気接続を形成するための電極タブをさらに有してよい。電気接続は当技術分野で周知である。
本考案の主要な特徴は、x−軸、y−軸、およびz−軸の方向に電気供給要素10に関して積み重ねることである。したがって、さらなる記述を省略する。
The
A major feature of the present invention is the stacking of
したがって、電気供給要素10の最も外側の層に起因して、集電体14、15が存在し、集電体14、15の直接接触を介して電気供給要素10を互いに接続して、z−軸方向に直列接続または並列接続を形成する。x−軸およびy−軸の方向の延在については、パターン形成された金属層70を利用して、電気供給要素10を接続する。
パターン形成された金属層70は、単一金属層、単層PCB(printed circuit board、プリント回路基板)、または両面PCBであってよい。両面PCBを利用するとき、電気供給要素10の直列接続または並列接続のために使用されない他方の側の金属層は、多軸電気供給システム60の監視回路もしくは管理回路、または延在要素の制御回路もしくは監視回路などを追加で配置するために使用されてよい。単一金属層を利用するとき、パターン形成された金属層70は、支持するための構造強度を強化するための、または高熱伝導率材料などの特有の材料を使用することにより多軸電気供給システム60の放熱効率を改善するための、補助材料を含む。
Therefore, due to the outermost layer of the
The patterned
上述の実施形態では、直列接続もしくは並列接続、または組み合わせて接続された電気供給要素10は、電気供給要素グループとして画成される。
図5Aを参照する。図2Bに開示したようにx−軸方向に沿って並列に接続された複数の電気供給要素グループを接続して、y−軸方向に沿って反復して配列して、多軸電気供給システム60を形成する。たとえば、図5Aでは3つの電気供給要素グループが接続される。そして、パターン形成された金属層70を利用して、y−軸方向に並列接続を形成する。さらに、図5Aに開示する複数の多軸電気供給システム60を延在させて、図5Bに示すように、x−軸方向に沿って直列に接続してよい。
In the above-described embodiment, the
See FIG. 5A. As disclosed in FIG. 2B, a plurality of electric supply element groups connected in parallel along the x-axis direction are connected and repeatedly arranged along the y-axis direction to form a multi-axis
図5Cを参照する。多軸電気供給システム60を形成するために、図4Bに開示するようにz−軸方向に沿って並列に接続された複数の電気供給要素グループをx−軸およびy−軸の方向に沿って反復して配列し、パターン形成された金属層70を介して接続して、それぞれx−軸およびy−軸の方向に並列接続を形成する。
また図5Dを参照する。多軸電気供給システム60を形成するために、図4Aに開示したようにz−軸方向に沿って直列に接続された複数の電気供給要素グループをx−軸およびy−軸の方向に沿って反復して配列して、パターン形成された金属層70を介して接続して、それぞれx−軸およびy−軸の方向に直列接続を形成する。上述のように、パターン形成された金属層70は、電気供給要素10または電気供給要素グループを電気的に接続するために利用される電気接続の役割を果たす。電気接続は当技術分野で周知である。
本考案の主要な特徴は、多軸方向に電気供給要素10を配列することである。したがって、さらなる記述を省略する。多軸方向に電気供給要素10を配列することに応じて、パターン形成された金属層70は、電気供給要素10の間に、または電気供給要素グループの間に電気接続を形成する内部接続の役割を果たす。電力を出力するために、多軸電気供給システム60は、多軸電気供給システムの出力正端子である正の電気端子81,および多軸電気供給システム60の出力負端子である負の電気端子82を含む。正の電気端子81は、中心点(Xc,Yc,Zc)を有し、負の電気端子82は、中心点(Xa,Ya,Za)を有し、Xc≠Xa、Yc≠Ya、Zc≠Za、またはそれらの組合せである。これは、正の電気端子81および負の電気端子82が、同じ側または異なる側に位置してよいことを意味する。
See FIG. 5C. To form the multi-axis
See also FIG. 5D. To form the multi-axis
The main feature of the present invention is to arrange the
図5Dに示すように、正の電気端子81および負の電気端子82は、各電気供給要素10の集電体14、15、またはパターン形成された金属層70に、直接に接続してよい。また、正の電気端子81および負の電気端子82は、集電体14、15、またはパターン形成された金属層70から延在してよい。
As shown in FIG. 5D, the positive
図5A〜図5Dにおける前述の記述または例示は、例示にすぎず、多軸電気供給システム60の接続に限定されない。直列接続、並列接続、または組合せを用いて多軸電気供給システム60を形成するx−軸、y−軸、およびz−軸の方向のどんな延在も、すべて本考案の範囲に適合する。
The above description or illustration in FIGS. 5A-5D is merely an example and is not limited to the connection of the multi-axis
次いで図6を参照する。外部パッケージ50を利用して、多軸電気供給システム60を密封する。外部パッケージ50は、短絡を回避するポリマーフィルムであってよい、または周知のアルミ箔もしくは周知の金属缶であってよい。また、外部パッケージ50に冷却液を充填して、放熱効率を改善する。
図6に示すように、x−軸およびy−軸の方向の、電気供給要素グループ間のギャップは、冷却気流の経路の役割を果たすことが可能である。直列または並列のより多くの電気供給要素10が、動作中により多くの熱をさらに発生させることが考えられる場合、ギャップの中に冷却パイプまたは冷却システムをさらにまた提供してもよい。動作により発生した熱はスムーズに散逸し、その結果、多軸電気供給システム60は正常動作を維持する。
さらに、外部パッケージ50は、図6では実質的に直方体の形状である。実際の慣行によれば、たとえば、電気車両に適用されたとき、電気車両の利用可能な設置空間に従って外部パッケージ50を調節できる。したがって、内部電気供給要素10を柔軟に配列することにより、利用可能な設置空間全体を電池用貯蔵空間として使用して、多軸電気供給システム60の電池容量を増大させることが可能である。
Then refer to FIG. The
As shown in FIG. 6, the gap between the groups of electrical supply elements in the x- and y-axis directions can serve as a path for the cooling airflow. If it is expected that more
Further, the
上述の実施形態によれば、N1×N2×N3の電気供給要素10を使用するとき、多軸電気供給システム60は、z−軸方向に配列されたN1の電気供給要素、x−軸方向に配列された、N2のz−軸に積み重なった電気供給要素グループ、およびy−軸方向に配列された、N3のz−軸に積み重なった電気供給要素グループを含むことを理解できる。
z−軸方向では、近接する電気供給要素は、それらの集電体を介して直接に接触して、z−軸に積み重なった電気供給要素グループを形成する。N2のz−軸に積み重なった電気供給要素グループは、x−軸方向に沿って並んで配置され、N3のz−軸に積み重なった電気供給要素グループは、y−軸方向に並んで配置される。N1、N2、およびN3の各々は、2以上の自然数である。
According to the above-described embodiment, when the electric supply element 10 of N 1 × N 2 × N 3 is used, the multi-axis
In the z-axis direction, adjacent electricity supply elements come into direct contact with each other through their current collectors to form a group of electricity supply elements stacked on the z-axis. The electricity supply element groups stacked on the z-axis of N 2 are arranged side by side along the x-axis direction, and the electricity supply element groups stacked on the z-axis of N 3 are arranged side by side in the y-axis direction. Will be done. Each of N 1 , N 2 , and N 3 is a natural number greater than or equal to 2.
この構造の下では、金属製の針が多軸電気供給システム60を突き刺すとき、N1×N2×N3の電気供給要素10すべてを垂直に突き刺すのではなく、より小数の垂直に積み重なった電気供給要素10だけを突き刺す。したがって、多数の垂直に積み重なった直列電気供給要素を垂直に突き刺す危険性は低減される。
Under this structure, when a metal needle pierces the multi-axis
したがって、本考案の多軸電気供給システムは、独立した完全なモジュールである、複数の電気供給要素から構成される。高容量および高電圧を伴う構造は簡略化され、大量生産用に製造するのが容易である。したがって、電気供給システムの信頼性、体積エネルギー密度、および安全性は著しく改善される。 Therefore, the multi-axis electricity supply system of the present invention is composed of a plurality of electricity supply elements, which are independent and complete modules. Structures with high capacity and high voltage are simplified and easy to manufacture for mass production. Therefore, the reliability, volumetric energy density, and safety of the electricity supply system are significantly improved.
さらに、電気供給要素は、独立した完全なモジュールであるので、各電気供給要素の電解質系は、電気供給要素の間で循環しない。したがって、電荷移送は、電気化学反応なしに、すなわち、イオン移動およびイオン輸送なしに、近接する電気供給要素の間で発生する。高電圧の結果として電解質分解が発生することがなく、安全性を改善する。また、近接する電気供給要素の集電体を直接に接触させることにより、電気供給要素グループを形成する。構造全体の抵抗は非常に低く、優れた充電/放電の速度効率、および低発熱が達成される。したがって、放熱機構を簡略化できる。システム全体は、管理および制御するのが容易である。 Moreover, since the electricity supply elements are independent and complete modules, the electrolyte system of each electricity supply element does not circulate between the electricity supply elements. Therefore, charge transfer occurs between adjacent electrical supply elements without an electrochemical reaction, ie, without ion transfer and ion transport. Electrolyte decomposition does not occur as a result of high voltage, improving safety. In addition, the current collectors of adjacent electricity supply elements are brought into direct contact with each other to form an electricity supply element group. The resistance of the entire structure is very low, achieving excellent charge / discharge speed efficiency and low heat generation. Therefore, the heat dissipation mechanism can be simplified. The entire system is easy to manage and control.
このように本考案について記述したが、本考案は多くの他方法で実施してもよいことは明らかであろう。そのような変形された形態は、本考案の精神および範囲を逸脱するとみなされるべきではなく、当業者に明らかであるようなそのような修正形態はすべて、以下の実用新案登録請求の範囲の範囲に含まれることが意図される。 Having described the present invention in this way, it will be clear that the present invention may be implemented in many other ways. Such modified forms should not be considered to deviate from the spirit and scope of the present invention, and all such modifications as apparent to those skilled in the art are within the scope of the following utility model registration claims. Is intended to be included in.
Claims (11)
3軸方向に配列を形成するために直列と並列の両方で互いに電気的に接続された複数の電気供給要素であって、前記電気供給要素の各々は、2つの集電体と、前記2つの集電体の間に配置された2つの活物質層と、前記活物質層の中に含浸された電解質系と、前記2つの集電体を付着させて、前記2つの集電体の間に前記電解質系を漏出することなく密封するために、前記2つの集電体の縁部の間に配置された密封層と、を含み、前記電気供給要素の各々は、独立した完全なモジュールであり、各前記電気供給要素の前記電解質系は、各前記電気供給要素の間を循環せず、電荷移送は、隣接する前記電気供給要素の間で電気化学反応なしに発生し、z−軸方向では、近接する前記電気供給要素は、それらの前記集電体を介して直接に接触して、直列または並列に電気接続を形成する複数の電気供給要素と、
x−軸方向およびy−軸方向に前記電気供給要素に接続して、直列または並列に電気接続を形成するパターン形成された金属層と、を備える、
多軸電気供給システム。 It is a multi-axis electricity supply system
A plurality of electrical supply elements electrically connected to each other both in series and in parallel to form an array in the triaxial direction, each of the electrical supply elements being two current collectors and the two. Two active material layers arranged between the current collectors, an electrolyte system impregnated in the active material layer, and the two current collectors are adhered between the two current collectors. Each of the electrical supply elements is an independent complete module, including a sealing layer arranged between the edges of the two current collectors to seal the electrolyte system without leaking. , The electrolyte system of each said electricity supply element does not circulate between each said electricity supply element, and charge transfer occurs between the adjacent said electricity supply elements without an electrochemical reaction, in the z-axis direction. With a plurality of electrical supply elements in close contact with each other directly through the current collectors to form an electrical connection in series or in parallel.
A patterned metal layer that connects to the electrical supply element in the x-axis and y-axial directions to form electrical connections in series or in parallel.
Multi-axis electricity supply system.
2つの集電体、および前記2つの集電体の間に配置された電気化学システムをそれぞれ含むN1の電気供給要素であって、z−軸方向では、近接する前記電気供給要素は、それらの前記集電体を介して直接に接触して、z−軸に積み重なった電気供給要素グループを形成し、N1は2以上の自然数であるN1の電気供給要素と、
x−軸方向に沿って並んで配置された、N2のz−軸に積み重なった電気供給要素グループであって、N2は2以上の自然数であるN2のz−軸に積み重なった電気供給要素グループと、
y−軸方向に沿って並んで配置された、N3のz−軸に積み重なった電気供給要素グループであって、N3は2以上の自然数であるN3のz−軸に積み重なった電気供給要素グループと、
前記電気供給システムの出力正端子である正の電気端子と、
前記電気供給システムの出力負端子である負の電気端子と、を備える、
多軸電気供給システム。 It is a multi-axis electricity supply system
Two current collectors, and the a two electrochemical system disposed between the current collector and electrical supply element of N 1 each containing a z- axis direction, the electric supply element adjacent, they To form a group of electricity supply elements stacked on the z-axis by directly contacting through the current collector of the above, N 1 is an electric supply element of N 1 which is a natural number of 2 or more.
A group of electricity supply elements stacked along the z-axis of N 2 arranged side by side along the x-axis direction , where N 2 is a natural number of 2 or more and is an electricity supply stacked on the z-axis of N 2. Element groups and
y- is arranged along the axial direction, an electrical supply element group stacked in z- axis of N 3, N 3 is an electrical supply stacked in z- axis of N 3 is a natural number of 2 or more Element groups and
The positive electrical terminal, which is the output positive terminal of the electricity supply system,
A negative electrical terminal, which is an output negative terminal of the electrical supply system, is provided.
Multi-axis electricity supply system.
The positive electrical terminal has a center point (Xc, Yc, Zc) and the negative electrical terminal has a center point (Xa, Ya, Za), Xc ≠ Xa, Yc ≠ Ya, Zc ≠. The multi-axis electrical supply system according to claim 8, characterized in that it is Za or a combination thereof.
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