TWI723680B - 蓄電裝置及蓄電裝置組結構 - Google Patents

蓄電裝置及蓄電裝置組結構 Download PDF

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Abstract

一種蓄電裝置包含一第一蓄電單元、一第二蓄電單元、一第三蓄電單元及一第四蓄電單元,蓄電裝置的內部設置一體成型的共用電極,以使得第一蓄電單元與第二蓄電單元形成串聯,第三蓄電單元與第四蓄電單元形成串聯,第一蓄電單元與第三蓄電單元形成並聯,第二蓄電單元與第四蓄電單元形成並聯,因此可以在蓄電裝置內部同時達到高電位及高電容量,又避免了傳統焊接製程所造成的整體阻抗提高的問題;並且,蓄電裝置同時運用了共用電極的兩個表面,而節省電極材料。本發明另提供一種蓄電裝置組結構,由多個前述蓄電裝置以一體成型的電極串聯而成。

Description

蓄電裝置及蓄電裝置組結構
本發明關於一種蓄電裝置,尤其是指在內部以一體成型的共用電極達成並聯及串聯的蓄電裝置,以及由多個蓄電裝置串聯而成的蓄電裝置組結構。
蓄電裝置是指具有蓄電功能的所有元件及裝置,例如鋰離子電池、鎳氫電池、鉛蓄電池、鋰離子電容器及電雙層電容器(Electric Double-Layer Capacitors;EDLCs)等。近年來,伴隨著手機或智慧手機、膝上型個人電腦等可攜式資訊終端、可攜式音樂播放機、數位相機等電子裝置、醫療設備、混合動力汽車、電動汽車或插電式混合動力汽車等產業的發展,尤其是因行動裝置的小型化或設置空間的限制等,而要求蓄電裝置的進一步小型化,並且要求蓄電裝置的高電位及高容量。蓄電裝置的眾多種類中,也包含了超級電容器(Supercapacitors),超級電容器是電雙層電容器。
為了獲得高電位或高電容量,目前是將多個蓄電裝置的外部另外以導電線路或金屬(焊料)進行焊接,使得多個蓄電裝置達到串聯或並聯。例如,將分別具有上電極板及下電極板的兩個超級電容並聯,是把位於上方的超級電容的下電極板,與位於下方的超級電容的上電極板,以焊接方式電性連接而形成並聯。但由於錫焊製程是以焊料來電性連接各個蓄電裝置(例如超級電容),所以整體阻抗將會因此而提高。尤其當為了同時獲得高電位及高容量時,目前利用外部導電線路進行串聯或並聯的焊接方式,反而導致過多且無可避免的導電線路、焊料及焊接點,形成了更多的阻抗。另外,顯然地,超級電容的上電極板與下電極板,分別只運用到電極板的兩個表面的其中一個表面,換言之,另一個表面並未運用於製作超級電容而形成浪費;而且,前述兩個超級電容並聯的方式會使得整體厚度增加,或者使得整體長度變長,這使得小型化遇到了困難。
本發明的主要目的即在於提供一種蓄電裝置,是在蓄電裝置的內部直接以一體成型的共用電極進行串聯及並聯,以使得蓄電裝置同時達到高電位及高電容量;並且,使得蓄電裝置得以同時運用共用電極的兩個表面(上表面及下表面),而節省電極材料及使得整體厚度變薄,以符合蓄電裝置的小型化。
為達上述目的,本發明提供一種蓄電裝置,至少包含:一第一蓄電單元,具有一第一電極、相對該第一電極設置的一第二電極、 介於該第一電極與該第二電極之間的一第一電解質層,以及封裝該第一電極、該第二電極及該第一電解質層的一第一封裝體;一第二蓄電單元具有一第三電極、相對該第三電極設置的一第四電極、 介於該第三電極與該第四電極之間的一第二電解質層,以及封裝該第三電極、該第四電極及該第二電解質層的一第二封裝體;一第三蓄電單元具有一第五電極、相對該第五電極設置的一第六電極、 介於該第五電極與該第六電極之間的一第三電解質層,以及封裝該第五電極、該第六電極及該第三電解質層的一第三封裝體;一第四蓄電單元具有一第七電極、相對該第七電極設置的一第八電極、 介於該第七電極與該第八電極之間的一第四電解質層,以及封裝該第七電極、該第八電極及該四電解質層的一第四封裝體;其中,該第一電極與該第三電極為一體成型,該第五電極與該第七電極為一體成型,該第二電極與該第六電極為一體成型,且該第四電極與該第八電極為一體成型;該第二電極與該第四電極是電性絕緣。
在本發明的一實施例中,該第二電極及該第六電極為同一塊電極板而成為該第一蓄電單元及該第三蓄電單元的共用電極,並且分別是在該第一蓄電單元及該第三蓄電單元的共用電極的上、下表面形成該第一蓄電單元及該第三蓄電單元。
在本發明的一實施例中,該第四電極及該第八電極為同一塊電極板而成為該第二蓄電單元及該第四蓄電單元的共用電極,並且分別是在該第二蓄電單元及該第四蓄電單元的共用電極的上、下表面形成該第二蓄電單元及該第四蓄電單元。
在本發明的一實施例中,該第一封裝體、該第二封裝體、該第三封裝體及該第四封裝體分別是絕緣材料所構成。
在本發明的一實施例中,該第一電解質層、該第二電解質層、該第三電解質層及該四電解質層分別是水系電解質所構成。
在本發明的一實施例中,該蓄電裝置另具有一第一引出電極及一第二引出電極,該第一引出電極與該第二電極是電性連接,該第二引出電極與該第四電極是電性連接;該蓄電裝置進行充電或放電時,該第一引出電極、該第二電極、該第六電極、該第三電極及該第七電極具有相同的電極極性;該第二引出電極、該第四電極、該第八電極、該第一電極及該第五電極具有相同的電極極性;而且,該第一引出電極與該第二引出電極具有相異的電極極性。因此該第一蓄電單元與該第二蓄電單元形成了串聯,該第三蓄電單元與該第四蓄電單元形成了串聯,該第一蓄電單元與該第三蓄電單元形成了並聯,該第二蓄電單元與該第四蓄電單元形成了並聯。
在本發明的一實施例中,該第一引出電極與該第二電極是一體成型,該第二引出電極與該第四電極是一體成型。
本發明又提供另一種蓄電裝置,至少包含:一第一蓄電單元,具有一第一電極、相對該第一電極設置的一第二電極、 介於該第一電極與該第二電極之間的一第一電解質層,以及封裝該第一電極、該第二電極及該第一電解質層的一第一封裝體;一第二蓄電單元具有一第三電極、相對該第三電極設置的一第四電極、 介於該第三電極與該第四電極之間的一第二電解質層,以及封裝該第三電極、該第四電極及該第二電解質層的一第二封裝體;一第三蓄電單元具有一第五電極、相對該第五電極設置的一第六電極、 介於該第五電極與該第六電極之間的一第三電解質層,以及封裝該第五電極、該第六電極及該第三電解質層的一第三封裝體;一第四蓄電單元具有一第七電極、相對該第七電極設置的一第八電極、 介於該第七電極與該第八電極之間的一第四電解質層,以及封裝該第七電極、該第八電極及該四電解質層的一第四封裝體;其中,該第二電極、該第四電極、該第六電極及該第八電極為一體成型,該第一電極與該第二電極是電性絕緣,該第五電極與該第七電極是電性絕緣。
在本發明的一實施例中,該第二電極、該第四電極、該第六電極及該第八電極為同一塊電極板而成為該第一蓄電單元、該第二蓄電單元、該第三蓄電單元及該第四蓄電單元的共用電極,並且分別是在該第一蓄電單元、該第二蓄電單元、該第三蓄電單元及該第四蓄電單元的共用電極的上表面的左、右端形成該第一蓄電單元及該第二蓄電單元,而且分別是在該第一蓄電單元、該第二蓄電單元、該第三蓄電單元及該第四蓄電單元的共用電極的下表面的左、右端形成該第三蓄電單元及該第四蓄電單元。
在本發明的一實施例中,該蓄電裝置另具有一第一引出電極及一第二引出電極,該第一引出電極、該第一電極及該第五電極是電性連接,該第二引出電極、該第三電極及該第七電極是電性連接;該蓄電裝置進行充電或放電時,該第一引出電極、該第一電極、該第五電極、該第四電極及該第八電極具有相同的電極極性;該第二引出電極、該第三電極、該第七電極、該第二電極及該第六電極具有相同的電極極性;而且,該第一引出電極與該第二引出電極具有相異的電極極性。因此該第一蓄電單元與該第二蓄電單元形成了串聯,該第三蓄電單元與該第四蓄電單元形成了串聯,第一蓄電單元與該第三蓄電單元形成了並聯,該第二蓄電單元與該第四蓄電單元形成了並聯。
在本發明的一實施例中,該第一引出電極、該第一電極及該第五電極是一體成型,該第二引出電極、該第三電極及該第七電極是一體成型。
本發明的另一目的在於提供一種蓄電裝置組結構,由多個前述的蓄電裝置以一體成型的電極串聯而成,並且可以依據需求而逐漸增加串聯數量,因此可以形成高電位及高電容量的蓄電裝置組結構。
為達上述目的,本發明提供一種蓄電裝置組結構,至少包含複數個前述的該蓄電裝置,其中,複數個該蓄電裝置呈線性排列且相鄰的該蓄電裝置是彼此串聯;且,其中一個該蓄電裝置的該第四電極及該第八電極,與相鄰的另一個該蓄電裝置的該第二電極及該第六電極,是一體成型。
或者,為達上述目的,本發明提供另一種蓄電裝置組結構,至少包含複數個前述的蓄電裝置,其中,複數個該蓄電裝置呈線性排列且相鄰的該蓄電裝置是彼此串聯;且,其中一個該蓄電裝置的該第三電極及該第七電極,分別與相鄰的另一個該蓄電裝置的該第一電極及該第五電極,是一體成型。
本發明在該蓄電裝置的內部以一體成型的電極即可完成該第一蓄電單元、該第二蓄電單元、該第三蓄電單元及該第四蓄電單元之間的串聯與並聯,並不需要在外部另外以焊接的方式進行串聯與並聯,所以可避免焊接製程所造成的整體阻抗因為焊接而提高的問題。另外,本發明在該蓄電裝置組結構的內部即可完成將複數個該蓄電裝置串聯,而可以達到所預設的電位及電容量。而且,本發明在該蓄電裝置的內部採用共用電極,其中共用電極的上表面及下表面得以同時運用,而不會像傳統電極只使用到電極的上表面或只使用到電極的下表面,因此本發明採用共用電極的蓄電裝置可以節省電極材料及使得整體厚度變薄,並且符合蓄電裝置的小型化。
為利瞭解本創作之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效,茲將本創作配合附圖,並以實施例之表達形式詳細說明如下,而其中所使用之圖式,其主旨僅為示意及輔助說明書之用,未必為本創作實施後之真實比例與精準配置,故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本創作於實際實施上的權利範圍,合先敘明。特別說明的是,下述串聯是指電性串聯,並聯是指電性並聯。
首先,請一併參閱第1圖及第2圖所示的第一實施例,本創作之蓄電裝置1係包括有一第一蓄電單元10、一第二蓄電單元20、一第三蓄電單元30及一第四蓄電單元40。
該第一蓄電單元10具有一第一電極11、相對該第一電極11設置的一第二電極12、 介於該第一電極11與該第二電極12之間的一第一電解質層13,以及封裝該第一電極11、該第二電極12及該第一電解質層13的一第一封裝體14。
該第二蓄電單元20具有一第三電極21、相對該第三電極21設置的一第四電極22、 介於該第三電極21與該第四電極22之間的一第二電解質層23,以及封裝該第三電極21、該第四電極22及該第二電解質層23的一第二封裝體24。
該第三蓄電單元30具有一第五電極31、相對該第五電極31設置的一第六電極32、 介於該第五電極31與該第六電極32之間的一第三電解質層33,以及封裝該第五電極31、該第六電極32及該第三電解質層33的一第三封裝體34。
該第四蓄電單元40具有一第七電極41、相對該第七電極41設置的一第八電極42、 介於該第七電極41與該第八電極42之間的一第四電解質層43,以及封裝該第七電極41、該第八電極42及該四電解質層43的一第四封裝體44。
其中,該第一電極11與該第三電極21為一體成型,該第五電極31與該第七電極41為一體成型,該第二電極12與該第六電極32為一體成型,且該第四電極22與該第八電極42為一體成型;該第二電極12與該第四電極22是電性絕緣。該第一電解質層13、該第二電解質層23、該第三電解質層33及該四電解質層43是彼此獨立而不互相接觸。必須了解的是,所述及後述的一體成型(integrated molding)是指沒有經過組裝(without assembly),而是指由同一道製程而形成,舉例來說,該第一電極11與該第三電極21為一體成型是指:該第一電極11與該第三電極21是由一塊電極板經由裁切而成為預定形狀的片體(例如是長方形片體),因此,該第一電極11與該第三電極21是由一塊電極板經由同一道裁切製程而形成,因此具有一體成型的整體性。所述『沒有經過組裝』,是指沒有經過焊接、黏接等或其他方式將兩塊電極板組合,舉例來說,該第一電極11與該第三電極21不是經過金屬焊接或導電膠黏接的組合。
前述該蓄電裝置1另可以具有一第一引出電極P1及一第二引出電極P2,該第一引出電極P1與該第二電極12是電性連接,該第二引出電極P2與該第四電極22是電性連接。較佳地,該第一引出電極P1與該第二電極12是一體成型,該第二引出電極P2與該第四電極22是一體成型。
前述該第一電極11、該第二電極12、該第三電極21、該第四電極22、該第五電極31、該第六電極32、該第七電極41、該第八電極42、該第一引出電極P1及該第二引出電極P2分別是具備電子傳導功能的導電材料所構成的導電體,各自獨立地為金屬箔、金屬板、金屬網、活性碳塗層之金屬網、活性碳塗層之金屬板、活性碳塗層之金屬箔、活性碳布、活性碳纖維、金屬複合的網、金屬複合的板、過渡金屬氧化物所製作的過渡金屬氧化物層或板、或者是導電高分子所製作的導電高分子層。較佳地,前述該第一電極11、該第二電極12、該第三電極21、該第四電極22、該第五電極31、該第六電極32、該第七電極41、該第八電極42、該第一引出電極P1及該第二電極12可以為鎳金屬箔。更佳地,前述該第一電極11、該第二電極12、該第三電極21、該第四電極22、該第五電極31、該第六電極32、該第七電極41、該第八電極42、該第一引出電極P1及該第二電極12可以為表面具有活性碳塗層之鎳金屬箔。
前述該第一電解質層13、該第二電解質層23、該第三電解質層33及該四電解質層43分別是電解質所構成的電解質層,較佳地是水系電解質所構成的水系電解質層,水系電解質例如是:鋰、鈉、鉀鹽類或上述之任意組合的水溶液。
前述該第一封裝體14、該第二封裝體24、該第三封裝體34及該第四封裝體44分別是絕緣材料所構成的絕緣層,較佳地是具有耐酸鹼、高防水及防氣滲透的特性的絕緣材料,例如是膠膜(glue)或熱固性之環氧樹脂(epoxy molding compound,EMC)。
前述該第一電解質層13的內部可以設置具備離子傳導功能的一第一隔離膜15,該第二電解質層23的內部可以設置具備離子傳導功能的一第二隔離膜25,該第三電解質層33的內部可以設置具備離子傳導功能的一第三隔離膜35,以及該四電解質層43的內部可以設置具備離子傳導功能的一第四隔離膜45。前述該第一隔離膜15、該第二隔離膜25、該第三隔離膜35及該第四隔離膜45可以是纖維素薄膜、單層或多層聚丙烯(Polypropylene;PP)膜、聚乙烯(Polyethylene;PE) 膜、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene;PTFE) 膜、聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride;PVDF)膜或上述之任意組合之複合膜。特別說明的是,當前述電解質是固態電解質或置入間隔體(spacer)時,相應之該第一隔離膜15、該第二隔離膜25、該第三隔離膜35及該第四隔離膜45可省略而不設置。其中,前述間隔體例如是複數個肋(rib),在與電極之間形成相距間隔而配置。
當前述第一實施例的該蓄電裝置1以直流電電源進行充電時,是將該第一引出電極P1與電源的兩個相反電極的其中一個電極相接(例如是負極),而將該第二引出電極P2與電源的兩個相反電極的另一個電極相接(例如是正極),以進行充電。於此充電狀況下,該第一引出電極P1、該第二電極12、該第六電極32、該第三電極21及該第七電極41具有相同的一電極極性(例如是負極);該第二引出電極P2、該第四電極22、該第八電極42、該第一電極11及該第五電極31具有相同的另一電極極性(例如正極);而且,該第一引出電極P1(例如是負極)與該第二引出電極P2(例如正極)具有相異的電極極性。
當前述第一實施例的該蓄電裝置1與負載(例如發光二極體)連接進行放電時,該第一引出電極P1、該第二電極12、該第六電極32、該第三電極21及該第七電極41具有相同的電極極性(例如是負極);該第二引出電極P2、該第四電極22、該第八電極42、該第一電極11及該第五電極31具有相同的另一電極極性(例如正極);而且,該第一引出電極P1(例如是負極)與該第二引出電極P2(例如正極)具有相異的電極極性。
當前述第一實施例的該蓄電裝置1進行充電或放電時,由於該第一蓄電單元10的該第一電極11與該第二蓄電單元20的該第三電極21為一體成型,因此該第一蓄電單元10與該第二蓄電單元20形成了串聯;而且,該第三蓄電單元30的該第五電極31與該第四蓄電單元40的該第七電極41為一體成型,因此該第三蓄電單元30與該第四蓄電單元40形成了串聯;因此,該蓄電裝置1藉由前述串聯而獲得高電位。特別說明的是,由於該第一電極11與該第三電極21為一體成型,且該第五電極31與該第七電極41為一體成型,因此串聯時並不需要額外的焊接來進行電性連接,所以可避免焊接製程所造成的阻抗因為焊接而提高的問題。
當前述第一實施例的該蓄電裝置1進行充電或放電時,由於該第一蓄電單元10的該第二電極12與該第三蓄電單元30的該第六電極32為一體成型,因此該第一蓄電單元10與該第三蓄電單元30形成了並聯;而且,該第二蓄電單元20的該第四電極22與該第四蓄電單元40的該第八電極42為一體成型,因此該第二蓄電單元20與該第四蓄電單元40形成了並聯;因此,該蓄電裝置1藉由前述並聯而獲得高電容量。特別說明的是,由於該第二電極12與該第六電極32為一體成型,且該第四電極22與該第八電極42為一體成型,因此並聯時並不需要額外的焊接來進行電性連接,所以可避免焊接製程所造成的阻抗因為焊接而提高的問題。
因此,第一實施例的該蓄電裝置1的該第一蓄電單元10、該第二蓄電單元20、該第三蓄電單元30及該第四蓄電單元40於並聯及串聯時並不需要額外的焊接來進行電性連接,所以可避免焊接製程所造成的整體阻抗因為焊接而提高的問題。
特別說明的是,該第一蓄電單元10、該第二蓄電單元20、該第三蓄電單元30及該第四蓄電單元40較佳地可以各自獨立地是超級電容。該第一封裝體14、該第二封裝體24、該第三封裝體34及該第四封裝體44是各自獨立地與該第一電極11、該第二電極12、該第三電極21、該第四電極22、該第五電極31、該第六電極32該第七電極41、、該第八電極42、該第一引出電極P1及該第二引出電極P2電性絕緣。例如,該第一蓄電單元10、該第二蓄電單元20、該第三蓄電單元30及該第四蓄電單元40各別都是具有A伏特及B法拉,由於該第一蓄電單元10與該第二蓄電單元20形成了串聯,該第三蓄電單元30與該第四蓄電單元40形成了串聯,因此該蓄電裝置1具有2倍A伏特的高電位。又由於該第一蓄電單元10與該第三蓄電單元30形成了並聯,該第二蓄電單元20與該第四蓄電單元40形成了並聯,因此該蓄電裝置1具有2倍B法拉的高電容量。另外,較佳地由於前述該第一封裝體14、該第二封裝體24、該第三封裝體34及該第四封裝體44是一體成型,因此該蓄電裝置1是在該蓄電裝置1的內部即可完成該第一蓄電單元10、該第二蓄電單元20、該第三蓄電單元30及該第四蓄電單元40之間的串聯與並聯,並不需要在外部另外以焊接的方式進行串聯與並聯。
再特別說明的是,該蓄電裝置1具有至少一個共用電極(common electrode),所述及後述的共用電極是指在至少兩個蓄電單元之中,使用了同一塊電極板而成為共用電極,而且共用電極的上表面及下表面分別形成至少一個蓄電單元;換言之,共用電極的上表面及下表面得以同時運用,而不會像傳統電極只使用到電極的上表面或只使用到電極的下表面,因此本發明採用共用電極的蓄電裝置可以節省電極材料及使得整體厚度變薄,並且符合蓄電裝置的小型化。舉例來說,於第一實施例中,該蓄電裝置1具有二個共用電極C1、C2。由於該第一蓄電單元10的該第二電極12與該第三蓄電單元30的該第六電極32為一體成型,換言之,該第二電極12及該第六電極32為同一塊電極板而成為該第一蓄電單元10及該第三蓄電單元30的共用電極C1,並且分別是在該第一蓄電單元10及該第三蓄電單元30的共用電極C1的上、下表面形成該第一蓄電單元10及該第三蓄電單元30。而且,該第二蓄電單元20的該第四電極22與該第四蓄電單元40的該第八電極42為一體成型,換言之,該第四電極22及該第八電極42為同一塊電極板而成為該第二蓄電單元20及該第四蓄電單元40的共用電極C2,並且分別是在該第二蓄電單元20及該第四蓄電單元40的共用電極C2的上、下表面形成該第二蓄電單元20及該第四蓄電單元40。再詳細地說明如下,將四個蓄電單元分為兩組,每一組中的二個蓄電單元進行並聯,於傳統的做法總共會有四個電極表面無法使用到製作成蓄電單元而形成浪費,而且所構成的蓄電裝置厚度為蓄電單元的厚度的二倍以上(例如將每一組的二個蓄電單元上下堆疊並聯);然而,採用本發明的共用電極的方式,在共用電極(例如共用電極C1)的上表面及下表面都形成蓄電單元(該第一蓄電單元10及該第三蓄電單元30)而被充分運用不浪費,由於共用電極厚度是單一電極的厚度(第2圖中的共用電極C1的厚度),所以所構成的本發明的蓄電裝置厚度為傳統構成蓄電裝置的蓄電單元的厚度的二倍以下,所以更能達到小型化的要求。
請一併參閱第3圖所示的第二實施例,第二實施例與第一實施例類似,因此相同處就不再重複說明,第二實施例與第一實施例有以下的不同之處:在第二實施例中,該蓄電裝置1的該第二電極12、該第四電極22、該第六電極32及該第八電極42為一體成型,該第一電極11與該第二電極12是電性絕緣,該第五電極31與該第七電極41是電性絕緣,該第一引出電極P1、該第一電極11及該第五電極31是電性連接,該第二引出電極P2、該第三電極21及該第七電極41是電性連接。較佳地,該第一引出電極P1、該第一電極11及該第五電極31是一體成型,該第二引出電極P2、該第三電極21及該第七電極41是一體成型。
在前述第二實施例中特別說明的是,該蓄電裝置1具有一個共用電極C3。由於該第二電極12、該第四電極22、該第六電極32及該第八電極42為一體成型,換言之,該第二電極12、該第四電極22、該第六電極32及該第八電極42為同一塊電極板而成為該第一蓄電單元10、該第二蓄電單元20、該第三蓄電單元30及該第四蓄電單元40的共用電極C3,並且分別是在該第一蓄電單元10、該第二蓄電單元20、該第三蓄電單元30及該第四蓄電單元40的共用電極C3的上表面的左、右端形成該第一蓄電單元10及該第二蓄電單元20,而且分別是在該第一蓄電單元10、該第二蓄電單元20、該第三蓄電單元30及該第四蓄電單元40的共用電極C3的下表面的左、右端形成該第三蓄電單元30及該第四蓄電單元40。因此,共用電極C3同時為該第一蓄電單元10、該第二蓄電單元20、該第三蓄電單元30及該第四蓄電單元40的共用電極,相較於傳統電極只使用到電極的上表面或只使用到電極的下表面而言,本發明的該蓄電裝置1可以更節省更多電極材料及使得整體厚度變更薄,並且更符合蓄電裝置的小型化。
當前述第二實施例的該蓄電裝置1進行充電或放電時,該第一引出電極P1、該第一電極11、該第五電極31、該第四電極22及該第八電極42具有相同的電極極性(例如是負極);該第二引出電極P2、該第三電極21、該第七電極41、該第二電極12及該第六電極32具有相同的另一電極極性(例如正極);而且,該第一引出電極P1(例如是負極)與該第二引出電極P2(例如正極)具有相異的電極極性。由於該第一蓄電單元10的該第二電極12與該第二蓄電單元20的該第四電極22為一體成型,因此該第一蓄電單元10與該第二蓄電單元20形成了串聯;而且,該第三蓄電單元30的該第六電極32與該第四蓄電單元40的該第八電極42為一體成型,因此該第三蓄電單元30與該第四蓄電單元40形成了串聯;因此,該蓄電裝置1藉由前述串聯而獲得高電位。由於該第一蓄電單元10的該第二電極12與該第三蓄電單元30的該第六電極32為一體成型,因此該第一蓄電單元10與該第三蓄電單元30形成了並聯;而且,該第二蓄電單元20的該第四電極22與該第四蓄電單元40的該第八電極42為一體成型,因此該第二蓄電單元20與該第四蓄電單元40形成了並聯;因此,該蓄電裝置1藉由前述並聯而獲得高電容量。特別說明的是,由於該第二電極12、該第六電極32、該第四電極22及該第八電極42為一體成型,因此可以同時達到並聯與串聯,而且並不需要額外的焊接來進行電性連接,所以可避免焊接製程所造成的整體阻抗因為焊接而提高的問題。因此,該蓄電裝置1是在該蓄電裝置1的內部即可完成該第一蓄電單元10、該第二蓄電單元20、該第三蓄電單元30及該第四蓄電單元40之間的串聯與並聯,並不需要在外部另外以焊接的方式進行串聯與並聯。
前述第一實施例及第二實施例中,該蓄電裝置1的該第一蓄電單元10、該第二蓄電單元20、該第三蓄電單元30及該第四蓄電單元40之間是具有二個串聯與二個並聯,如果該第一蓄電單元10、該第二蓄電單元20、該第三蓄電單元30及該第四蓄電單元40都具有相同的電位及電容量,則該蓄電裝置1就具有2倍A伏特的電位及2倍B法拉的電容量。
請一併參閱第4A圖至第4C所示的第三實施例,本發明另外提供一種蓄電裝置組結構100,該蓄電裝置組結構100包含複數個電性連接的第一實施例所述的該蓄電裝置1,其中一個該蓄電裝置1的該第四電極22及該第八電極42,與相鄰的另一個該蓄電裝置1的該第二電極12及該第六電極32,是一體成型;換言之,其中一個該蓄電裝置1的該第四電極22及該第八電極42,與相鄰的另一個該蓄電裝置1的該第二電極12及該第六電極32,為同一塊電極板而成為兩個相鄰的蓄電裝置1(參考第4A圖)中的共用電極C4。因此,於第三實施例中,該蓄電裝置組結構100是將複數個該蓄電裝置1呈線性排列且相鄰的該蓄電裝置1是彼此串聯,而可以達到所預設的電位及電容量。第4A圖所示為二個串聯的該蓄電裝置1,因此在該蓄電裝置組結構100的內部即可完成就具有4倍A伏特的電位及2倍B法拉的電容量。第4B圖所示為三個串聯的該蓄電裝置1,因此在該蓄電裝置組結構100的內部即可完成就具有6倍A伏特的電位及2倍B法拉的電容量。第4C圖所示為四個串聯的該蓄電裝置1,因此在該蓄電裝置組結構100的內部即可完成就具有8倍A伏特的電位及2倍B法拉的電容量。顯然地,當串連的該蓄電裝置1的數量愈多,所達到運用共用電極的上表面及下表面的節省效應更為顯著。
請一併參閱第5A圖至第5C圖所示的第四實施例,提供本發明的該蓄電裝置組結構100的另一種實施態樣,該蓄電裝置組結構100包含複數個電性連接的第二實施例所述的該蓄電裝置1,複數個該蓄電裝置(1)呈線性排列且相鄰的該蓄電裝置(1)是彼此串聯;且,其中一個該蓄電裝置1的該第三電極21及該第七電極41,分別與相鄰的另一個該蓄電裝置1的該第一電極11及該第五電極31,是一體成型;換言之,其中一個該蓄電裝置1的該第三電極21與相鄰的另一個該蓄電裝置1的該第一電極11為同一塊電極板而成為兩個相鄰的蓄電裝置1(參考第4A圖)中的共用電極C5,前述其中一個該蓄電裝置1的該第七電極41與前述相鄰的另一個該蓄電裝置1的該第五電極31,為同一塊電極板而成為兩個相鄰的蓄電裝置1(參考第5A圖)中的共用電極C6。因此,於第四實施例中,該蓄電裝置組結構100是將複數個該蓄電裝置1串聯,而可以達到所預設的電位及電容量。第5A圖所示為二個串聯的該蓄電裝置1,因此在該蓄電裝置組結構100的內部即可完成就具有4倍A伏特的電位及2倍B法拉的電容量。第5B圖所示為三個串聯的該蓄電裝置1,因此在該蓄電裝置組結構100的內部即可完成就具有6倍A伏特的電位及2倍B法拉的電容量。第5C圖所示為四個串聯的該蓄電裝置1,因此在該蓄電裝置組結構100的內部即可完成就具有8倍A伏特的電位及2倍B法拉的電容量。同樣地,當串連的該蓄電裝置1的數量愈多,所達到運用共用電極的上表面及下表面的節省效應更為顯著。
由上述之實施說明可知,本發明與現有技術與產品相較之下,本發明在該蓄電裝置的內部即可完成該第一蓄電單元、該第二蓄電單元、該第三蓄電單元及該第四蓄電單元之間的串聯與並聯,並不需要在外部另外以焊接的方式進行串聯與並聯,所以可避免焊接製程所造成的整體阻抗因為焊接而提高的問題。另外,本發明在該蓄電裝置組結構的內部即可完成將複數個該蓄電裝置串聯,而可以達到所預設的電位及電容量。而且,本發明在該蓄電裝置的內部採用共用電極,其中共用電極的上表面及下表面得以同時運用,而不會像傳統電極只使用到電極的上表面或只使用到電極的下表面,因此本發明採用共用電極的蓄電裝置可以節省電極材料及使得整體厚度變薄,並且符合蓄電裝置的小型化。
綜上所述,本發明之蓄電裝置及蓄電裝置組結構,的確能藉由上述所揭露之實施例,達到所預期之使用功效,且本創作亦未曾公開於申請前,誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出創作專利之申請,懇請惠予審查,並賜准專利,則實感德便。
惟,上述所揭之圖示及說明,僅為本創作之較佳實施例,非為限定本創作之保護範圍;大凡熟悉該項技藝之人士,其所依本創作之特徵範疇,所作之其它等效變化或修飾,皆應視為不脫離本創作之設計範疇。
1:蓄電裝置 10:第一蓄電單元 11:第一電極 12:第二電極 13:第一電解質層 14:第一封裝體 15:第一隔離膜 20:第二蓄電單元 21:第三電極 22:第四電極 23:第二電解質層 24:第二封裝體 25:第二隔離膜 30:第三蓄電單元 31:第五電極 32:第六電極 33:第三電解質層 34:第三封裝體 35:第三隔離膜 40:第四蓄電單元 41:第七電極 42:第八電極 43:第四電解質層 44:第四封裝體 45:第四隔離膜 100:蓄電裝置組結構 C1、C2、C3、C4、C5、C6:共用電極 P1:第一引出電極 P2:第二引出電極
第1圖是本發明第一實施例的正視圖。 第2圖是沿第1圖之線段2的剖面結構圖。 第3圖是本發明第二實施例的結構圖。 第4A圖是本發明第三實施例蓄電裝置組結構具有二個串聯的蓄電裝置的結構圖。 第4B圖是本發明第三實施例蓄電裝置組結構具有三個串聯的蓄電裝置的結構圖。 第4C圖是本發明第三實施例蓄電裝置組結構具有四個串聯的蓄電裝置的結構圖。 第5A圖是本發明第四實施例蓄電裝置組結構具有二個串聯的蓄電裝置的結構圖。 第5B圖是本發明第四實施例蓄電裝置組結構具有三個串聯的蓄電裝置的結構圖。 第5C圖是本發明第四實施例蓄電裝置組結構具有四個串聯的蓄電裝置的結構圖。
1:蓄電裝置
10:第一蓄電單元
11:第一電極
12:第二電極
13:第一電解質層
14:第一封裝體
15:第一隔離膜
20:第二蓄電單元
21:第三電極
22:第四電極
23:第二電解質層
24:第二封裝體
25:第二隔離膜
30:第三蓄電單元
31:第五電極
32:第六電極
33:第三電解質層
34:第三封裝體
35:第三隔離膜
40:第四蓄電單元
41:第七電極
42:第八電極
43:第四電解質層
44:第四封裝體
45:第四隔離膜
C1、C2:共用電極
P1:第一引出電極
P2:第二引出電極

Claims (17)

  1. 一種蓄電裝置,至少包含: 一第一蓄電單元(10),具有一第一電極(11)、相對該第一電極(11)設置的一第二電極(12)、 介於該第一電極(11)與該第二電極(12)之間的一第一電解質層(13),以及封裝該第一電極(11)、該第二電極(12)及該第一電解質層(13)的一第一封裝體(14); 一第二蓄電單元(20)具有一第三電極(21)、相對該第三電極(21)設置的一第四電極(22)、 介於該第三電極(21)與該第四電極(22)之間的一第二電解質層(23),以及封裝該第三電極(21)、該第四電極(22)及該第二電解質層(23)的一第二封裝體(24); 一第三蓄電單元(30)具有一第五電極(31)、相對該第五電極(31)設置的一第六電極(32)、 介於該第五電極(31)與該第六電極(32)之間的一第三電解質層(33),以及封裝該第五電極(31)、該第六電極(32)及該第三電解質層(33)的一第三封裝體(34); 一第四蓄電單元(40)具有一第七電極(41)、相對該第七電極(41)設置的一第八電極(42)、 介於該第七電極(41)與該第八電極(42)之間的一第四電解質層(43),以及封裝該第七電極(41)、該第八電極(42)及該四電解質層(43)的一第四封裝體(44); 其中,該第一電極(11)與該第三電極(21)為一體成型,該第五電極(31)與該第七電極(41)為一體成型,該第二電極(12)與該第六電極(32)為一體成型,且該第四電極(22)與該第八電極(42)為一體成型;該第二電極(12)與該第四電極(22)是電性絕緣。
  2. 如申請專利範圍第1項所述蓄電裝置,其中,該第二電極(12)及該第六電極(32)為同一塊電極板而成為該第一蓄電單元(10)及該第三蓄電單元(30)的共用電極(C1),並且分別是在該第一蓄電單元(10)及該第三蓄電單元(30)的共用電極(C1)的上、下表面形成該第一蓄電單元(10)及該第三蓄電單元(30)。
  3. 如申請專利範圍第2項所述蓄電裝置,其中,該第四電極(22)及該第八電極(42)為同一塊電極板而成為該第二蓄電單元(20)及該第四蓄電單元(40)的共用電極(C2),並且分別是在該第二蓄電單元(20)及該第四蓄電單元(40)的共用電極(C2)的上、下表面形成該第二蓄電單元(20)及該第四蓄電單元(40)。
  4. 如申請專利範圍第1項所述蓄電裝置,其中,該第一封裝體(14)、該第二封裝體(24)、該第三封裝體(34)及該第四封裝體(44)分別是絕緣材料所構成。
  5. 如申請專利範圍第1項所述蓄電裝置,其中,該第一電解質層(13)、該第二電解質層(23)、該第三電解質層(33)及該四電解質層(43)分別是水系電解質所構成。
  6. 如申請專利範圍第1項所述蓄電裝置,其中,該蓄電裝置(1)另具有一第一引出電極(P1)及一第二引出電極(P2),該第一引出電極(P1)與該第二電極(12)是電性連接,該第二引出電極(P2)與該第四電極(22)是電性連接;該蓄電裝置(1)進行充電或放電時,該第一引出電極(P1)、該第二電極(12)、該第六電極(32)、該第三電極(21)及該第七電極(41)具有相同的電極極性;該第二引出電極(P2)、該第四電極(22)、該第八電極(42)、該第一電極(11)及該第五電極(31)具有相同的電極極性;而且,該第一引出電極(P1)與該第二引出電極(P2)具有相異的電極極性。
  7. 如申請專利範圍第6項所述蓄電裝置,其中,該第一引出電極(P1)與該第二電極(12)是一體成型,該第二引出電極(P2)與該第四電極(22)是一體成型。
  8. 一種蓄電裝置,至少包含: 一第一蓄電單元(10),具有一第一電極(11)、相對該第一電極(11)設置的一第二電極(12)、 介於該第一電極(11)與該第二電極(12)之間的一第一電解質層(13),以及封裝該第一電極(11)、該第二電極(12)及該第一電解質層(13)的一第一封裝體(14); 一第二蓄電單元(20)具有一第三電極(21)、相對該第三電極(21)設置的一第四電極(22)、 介於該第三電極(21)與該第四電極(22)之間的一第二電解質層(23),以及封裝該第三電極(21)、該第四電極(22)及該第二電解質層(23)的一第二封裝體(24); 一第三蓄電單元(30)具有一第五電極(31)、相對該第五電極(31)設置的一第六電極(32)、 介於該第五電極(31)與該第六電極(32)之間的一第三電解質層(33),以及封裝該第五電極(31)、該第六電極(32)及該第三電解質層(33)的一第三封裝體(34); 一第四蓄電單元(40)具有一第七電極(41)、相對該第七電極(41)設置的一第八電極(42)、 介於該第七電極(41)與該第八電極(42)之間的一第四電解質層(43),以及封裝該第七電極(41)、該第八電極(42)及該四電解質層(43)的一第四封裝體(44); 其中,該第二電極(12)、該第四電極(22)、該第六電極(32)及該第八電極(42)為一體成型,該第一電極(11)與該第二電極(12)是電性絕緣,該第五電極(31)與該第七電極(41)是電性絕緣。
  9. 如申請專利範圍第8項所述蓄電裝置,其中,該第二電極(12)、該第四電極(22)、該第六電極(32)及該第八電極(42)為同一塊電極板而成為該第一蓄電單元(10)、該第二蓄電單元(20)、該第三蓄電單元(30)及該第四蓄電單元(40)的共用電極(C3),並且分別是在該第一蓄電單元(10)、該第二蓄電單元(20)、該第三蓄電單元(30)及該第四蓄電單元(40)的共用電極(C3)的上表面的左、右端形成該第一蓄電單元(10)及該第二蓄電單元(20),而且分別是在該第一蓄電單元(10)、該第二蓄電單元(20)、該第三蓄電單元(30)及該第四蓄電單元(40)的共用電極(C3)的下表面的左、右端形成該第三蓄電單元(30)及該第四蓄電單元(40)。
  10. 如申請專利範圍第8項所述蓄電裝置,其中,該第一封裝體(14)、該第二封裝體(24)、該第三封裝體(34)及該第四封裝體(44)分別是絕緣材料所構成。
  11. 如申請專利範圍第8項所述蓄電裝置,其中,該第一電解質層(13)、該第二電解質層(23)、該第三電解質層(33)及該四電解質層(43)分別是水系電解質所構成。
  12. 如申請專利範圍第8項所述蓄電裝置,其中,該蓄電裝置(1)另具有一第一引出電極(P1)及一第二引出電極(P2),該第一引出電極(P1)、該第一電極(11)及該第五電極(31)是電性連接,該第二引出電極(P2)、該第三電極(21)及該第七電極(41)是電性連接;該蓄電裝置(1)進行充電或放電時,該第一引出電極(P1)、該第一電極(11)、該第五電極(31)、該第四電極(22)及該第八電極(42)具有相同的電極極性;該第二引出電極(P2)、該第三電極(21)、該第七電極(41)、該第二電極(12)及該第六電極(32)具有相同的電極極性;而且,該第一引出電極(P1)與該第二引出電極(P2)具有相異的電極極性。
  13. 如申請專利範圍第12項所述蓄電裝置,其中,該第一引出電極(P1)、該第一電極(11)及該第五電極(31)是一體成型,該第二引出電極(P2)、該第三電極(21)及該第七電極(41)是一體成型。
  14. 一種蓄電裝置組結構,至少包含複數個如申請專利範圍第1項所述蓄電裝置,其中,複數個該蓄電裝置(1)呈線性排列且相鄰的該蓄電裝置(1)是彼此串聯;且,其中一個該蓄電裝置(1)的該第四電極(22)及該第八電極(42),與相鄰的另一個該蓄電裝置(1)的該第二電極(12)及該第六電極(32),是一體成型。
  15. 如申請專利範圍第14項所述蓄電裝置,其中一個該蓄電裝置(1)的該第四電極(22)及該第八電極(42),與相鄰的另一個該蓄電裝置(1)的該第二電極(12)及該第六電極(32),為同一塊電極板而成為兩個相鄰的蓄電裝置(1)中的共用電極(C4)。
  16. 一種蓄電裝置組結構,至少包含複數個如申請專利範圍第8項所述蓄電裝置,其中,複數個該蓄電裝置(1)呈線性排列且相鄰的該蓄電裝置(1)是彼此串聯;且,其中一個該蓄電裝置(1)的該第三電極(21)及該第七電極(41),分別與相鄰的另一個該蓄電裝置(1)的該第一電極(11)及該第五電極(31),是一體成型。
  17. 如申請專利範圍第16項所述蓄電裝置,其中一個該蓄電裝置(1)的該第三電極(21)與相鄰的另一個該蓄電裝置(1)的該第一電極(11)為同一塊電極板而成為兩個相鄰的蓄電裝置(1)中的共用電極(C5);前述其中一個該蓄電裝置(1)的該第七電極(41)與前述相鄰的另一個該蓄電裝置(1)的該第五電極(31),為同一塊電極板而成為兩個相鄰的蓄電裝置(1)中的共用電極(C6)。
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