專利名稱：一種復(fù)合電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電化學(xué)及化學(xué)電源技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是涉及一種復(fù)合電池。
背景技術(shù)：
電池工業(yè)是新能源產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，新型電池技術(shù)是影響科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展高 新技術(shù)之一，是二十一世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ某柈a(chǎn)業(yè)。隨著科技的進(jìn)步，電池工業(yè)在國家經(jīng) 濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)中將發(fā)揮越來越重要的作用。能源危機(jī)的日益加劇和汽車保有量的與日俱增，使傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車面臨嚴(yán)峻挑 戰(zhàn)。特別是經(jīng)濟(jì)處于高速發(fā)展的中國，石油消耗和進(jìn)口量不斷攀升，給油耗大戶汽車工業(yè)的 發(fā)展造成了前所未有的壓力，也為傳統(tǒng)汽車的技術(shù)升級、新能源汽車及電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶 來了機(jī)遇。傳統(tǒng)汽車的技術(shù)升級取決于科技進(jìn)步，新能源電動汽車的發(fā)展取決于電池技術(shù) 的革命。世界所有以內(nèi)燃機(jī)為動力的火車、飛機(jī)、汽車、拖拉機(jī)、坦克、發(fā)電機(jī)、船舶的打火 啟動，無一例外的都是配置使用鉛酸蓄電池。然而，鉛酸蓄電池并非十全十美，它比能量密 度低、零下20度啟動困難、自身重量大，打火啟動瞬間又要求蓄電池要釋放300 800A的 大電流，這相當(dāng)于蓄電池3 8C或更大的深度放電，導(dǎo)致電池使用壽命縮短或終止。現(xiàn)有 市場銷售蓄電池的使用壽命1 2年不等，其中出租車、城市公交客車因頻繁啟停，電池使 用壽命不足一年。鋰離子電池雖具有高比能量、循環(huán)使用壽命長、綠色環(huán)保、重量輕體積小等優(yōu)點(diǎn)， 是新能源純電汽車(EV)、混合動力汽車(HEV)的動力電源，但目前鋰電池還存在著有待解 決的價格高、電池一致性及安全等方面的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種復(fù)合電池，該復(fù)合電 池由母電池與超級電容器復(fù)合而成，使得該復(fù)合電池能量高、功率大、耐低溫，保護(hù)母體電 池、使用壽命長，還能夠回收能量、節(jié)能減排、節(jié)約資源。為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種復(fù)合電池，包括電池殼體，所述電池殼體上設(shè)有正、負(fù)極端子，在所述電池殼 體內(nèi)還包括母體電池、超級電容器和均壓電路板，所述母體電池、超級電容器和均壓電路板 分別固定于電池殼體內(nèi)部，所述母體電池、超級電容器和均壓電路板三者中至少一個與電 池殼體上設(shè)有的正、負(fù)極端子對應(yīng)電連接。進(jìn)一步的，上述復(fù)合電池中，所述母體電池與超級電容器并排固定于電池殼體內(nèi) 腔底部，所述均壓電路板固定于電池殼體內(nèi)腔頂蓋上，所述均壓電路板上的正、負(fù)極端子分 別與超級電容器的正、負(fù)極對應(yīng)電連接，所述超級電容器的正、負(fù)極分別與母體電池的正、 負(fù)極對應(yīng)電連接，所述母體電池的正、負(fù)極分別與電池殼體上的正、負(fù)極端子對應(yīng)電連接。進(jìn)一步的，上述復(fù)合電池中，所述母體電池垂直固定于電池殼體內(nèi)腔底部，超級電
4容器橫臥固定于電池殼體內(nèi)腔底部，所述均壓電路板固定于電池殼體內(nèi)腔側(cè)壁，所述均壓 電路板上的正、負(fù)極端子和超級電容器的正、負(fù)極分別與母體電池的正、負(fù)極對應(yīng)電連接， 母體電池的正、負(fù)極分別與電池殼體上的正、負(fù)極端子對應(yīng)電連接。進(jìn)一步的，上述復(fù)合電池中，所述母體電池與超級電容器并排固定于電池殼體內(nèi) 腔底部，所述均壓電路板通過螺釘固定于超級電容器的頂部，所述均壓電路板上的正、負(fù)極 端子分別與超級電容器的正、負(fù)極對應(yīng)電連接，所述超級電容器的正、負(fù)極分別與母體電池 的正、負(fù)極對應(yīng)電連接，所述母體電池正、負(fù)極延伸至電池殼體外，與電池殼體上的正、負(fù)極 成為一體。進(jìn)一步的，上述復(fù)合電池中，所述母體電池的殼體內(nèi)設(shè)有空腔，超級電容器固定于 母體電池殼體內(nèi)空腔中，所述均壓電路板固定于母體電池與超級電容器中間，所述均壓電 路板上的正、負(fù)極端子分別與超級電容器的正、負(fù)極對應(yīng)電連接，超級電容器的正、負(fù)極分 別與母體電池的正、負(fù)極對應(yīng)電連接。進(jìn)一步的，上述復(fù)合電池中，所述母體電池與超級電容器并排固定于電池殼體內(nèi) 腔底部，所述均壓電路板固定于母體電池與超級電容器兩元件中間，所述均壓電路板上的 正、負(fù)極端子分別與超級電容器的正、負(fù)極對應(yīng)電連接，所述超級電容器的正、負(fù)極分別與 母體電池的正、負(fù)極對應(yīng)電連接，所述母體電池的正、負(fù)極分別與電池殼體上的正、負(fù)極端 子對應(yīng)電連接。進(jìn)一步的，上述復(fù)合電池中，所述母體電池與超級電容器并排固定于電池殼體內(nèi) 腔底部，所述均壓電路板固定于電池殼體內(nèi)腔頂蓋上，所述均壓電路板上的正、負(fù)極端子分 別與超級電容器的正、負(fù)極對應(yīng)電連接，所述超級電容器的正、負(fù)極分別與母體電池的正、 負(fù)極對應(yīng)電連接，所述均壓電路板的正、負(fù)極端子分別與電池殼體上的正、負(fù)極端子對應(yīng)電 連接。更進(jìn)一步的，上述復(fù)合電池中，所述母體電池為化學(xué)電源中的二次電池。上述的母體電池為鉛酸蓄電池、鋰離子電池或鎳氫電池，所述鉛酸蓄電池為免維 護(hù)鉛酸電池、膠體鉛酸電池、固體鉛酸電池、管式極板鉛酸電池或板柵涂膏卷繞式鉛酸電 池；所述的鋰離子電池為磷酸鐵鋰、錳酸鋰或鈦酸鋰的鋰離子電池。上述的所述母體電池的電壓為2V 24V、容量為IOAh IOOOAh的鉛酸蓄電池或 電壓3. 2V、容量1 IOAh的磷酸鐵鋰離子電池單體所集成的電池組或電壓為3. 6 3. 7V、 容量為1 IOAh錳酸鋰離子電池單體所集成的電池組或單體電壓為1. 2V、容量1 IOAh 的鎳氫電池單體所集成的電池組。上述的超級電容器電壓為5V 125V、容量為50F 500F的超級電容器模組或選 用電壓2. 5V 2. 7V、容量350 3000F電容器單體或串或并或串、并結(jié)合而成的模組。上述技術(shù)方案是將母體電池的高比能量、超級電容器的高比功率匹配復(fù)合，取長 補(bǔ)短、優(yōu)勢互補(bǔ)，使得該復(fù)合電池具有雙重性能優(yōu)勢，其至少具有如下有益效果1.能量高、功率大復(fù)合電池除保持原有母體電池高比能量密度外，可瞬間向負(fù) 載提供30 800A的大電流和5 20KW的高功率；2.保護(hù)母體電池、延長了電池的使用壽命由于復(fù)合電池中的超級電容器具有瞬 間釋放數(shù)百至數(shù)千安培(A)大電流和高功率保持等特性，電池不深度放電，減輕了電池極 板極化深度，延長了其壽命；
5[0022]3.由于超級電容器可在極低溫度如_40°C +70°C溫度范圍內(nèi)正常釋放大電流和 功率，有效擴(kuò)展了該復(fù)合電池的使用范圍；4.回收能量、節(jié)能減排將復(fù)合電池應(yīng)用于牽引車的啟動和制動能量回收器件中 時，復(fù)合電池中的超級電容器能有效的回收、儲存制動剎車及發(fā)動機(jī)富余能量，將該復(fù)合電 池用于電驅(qū)動系統(tǒng)中，能有效節(jié)約油的用量，有利于節(jié)能減排；5.節(jié)約了資源，復(fù)合電池由于采用超級電容器與不同種類的母體電池復(fù)合，其母 體電池體積減小，重量減輕，如母體為鉛酸電池，其重量減輕了 33 50%，從而有效節(jié)約了 鉛用量。同理，也減少了鋰電池、鎳氫電池正、負(fù)極材料的用量；

圖1是本實(shí)用新型復(fù)合電池的電路圖；圖2是本實(shí)用新型復(fù)合電池第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖圖；圖3是本實(shí)用新型復(fù)合電池第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型復(fù)合電池第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型復(fù)合電池第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型復(fù)合電池第五實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實(shí)用新型復(fù)合電池第六實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本實(shí)用新型復(fù)合電池與相同容量的傳統(tǒng)電池均在常溫下和相同放電電流 條件下進(jìn)行的放電循環(huán)曲線圖；圖9是本實(shí)用新型復(fù)合電池與相同容量的傳統(tǒng)電池均在低溫下和相同放電電流 條件下進(jìn)行的放電循環(huán)曲線圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下 結(jié)合實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅 用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。請參閱圖1，顯示本實(shí)用新型實(shí)施例的一種復(fù)合電池的電路圖，該電路圖包括母體 電池2、超級電容器3和均壓電路板4以及電池殼體1上設(shè)有正、負(fù)極端子11和12，所述母 體電池2、超級電容器3和均壓電路板4三元件中至少一個與電池殼體1上的正、負(fù)極端子 11和12對應(yīng)電連接。圖2顯示本實(shí)用新型復(fù)合電池的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該復(fù)合電池包括電池 殼體1，電池殼體1上設(shè)有正、負(fù)極端子11和12，在所述電池殼體1內(nèi)還包括母體電池2、超 級電容器3和均壓電路板4，所述母體電池2與超級電容器3并排固定于電池殼體1內(nèi)腔底 部，所述均壓電路板4固定于電池殼體1內(nèi)腔頂蓋上，所述均壓電路板4上的正、負(fù)極端子 41、42分別與超級電容器3的正、負(fù)極31、32對應(yīng)電連接，所述超級電容器3的正、負(fù)極31、 32分別與母體電池2的正、負(fù)極21、22對應(yīng)電連接，所述母體電池2的正、負(fù)極21、22分別 與電池殼體1上的正、負(fù)極端子11、12對應(yīng)電連接。該實(shí)施例中的各元件的電連接優(yōu)選采 用導(dǎo)線5連接，也可以采用導(dǎo)電板或焊接，各元件在電池殼體1內(nèi)腔的固定優(yōu)選采用粘結(jié)劑 粘結(jié)固定，但不限于粘接固定。
6[0037]圖3顯示本實(shí)用新型實(shí)施例復(fù)合電池的第二種優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。母體電 池2垂直固定于電池殼體1內(nèi)腔底部，超級電容器3橫臥固定于電池殼體1內(nèi)腔底部，均壓 電路板4固定于靠近超級電容器3的電池殼體1內(nèi)腔側(cè)壁，所述均壓電路板4上的正、負(fù)極 端子41、42和超級電容器3的正、負(fù)極31、32分別與母體電池2的正、負(fù)極21、22對應(yīng)電連 接，母體電池2的正、負(fù)極21、22分別與電池殼體1上的正、負(fù)極端子11、12對應(yīng)電連接。該 實(shí)施例中的各元件的電連接優(yōu)選采用導(dǎo)線5連接，也可以采用導(dǎo)電板或焊接，各元件在電 池殼體1內(nèi)腔的固定優(yōu)選采用但不限于粘結(jié)劑粘結(jié)固定。圖4顯示本實(shí)用新型實(shí)施例復(fù)合電池的第三種優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中的 母體電池2與超級電容器3并排固定于電池殼體1內(nèi)腔底部，均壓電路板4固定于超級電 容器3的頂部，例如通過螺釘6或焊接或其它固定方式，并不限于此。均壓電路板4優(yōu)選位 于超級電容器3的正、負(fù)極31、32之間，方便電極連接，使復(fù)合電池的結(jié)構(gòu)更加緊湊。均壓 電路板4上的正、負(fù)極端子41、42分別與超級電容器3的正、負(fù)極31、32對應(yīng)電連接，超級 電容器3的正、負(fù)極31、32分別與母體電池2的正、負(fù)極21、22對應(yīng)電連接，母體電池2正、 負(fù)極21、22延伸至電池殼體1外，與電池殼體1上的正、負(fù)極端子11、12成為一體。該實(shí)施 例中的各元件的電連接優(yōu)選采用導(dǎo)線5連接，也可以采用導(dǎo)電板或焊接。圖5顯示本實(shí)用新型實(shí)施例復(fù)合電池的第四種優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中母 體電池2的電池殼體1內(nèi)設(shè)有空腔，超級電容器3固定于母體電池2的電池殼體1內(nèi)空腔 中，所述均壓電路板4固定于母體電池2與超級電容器3中間，將均壓電路板4固定于其中 一元件體上，所述均壓電路板4上的正、負(fù)極端子41、42分別與超級電容器3的正、負(fù)極31、 32對應(yīng)電連接，超級電容器3的正、負(fù)極31、32分別與母體電池2的正、負(fù)極21、22對應(yīng)電 連接。本實(shí)施例中的電池殼體1即是母體電池2外殼，母體電池2的正、負(fù)極21、22也即是 電池殼體1的正、負(fù)極端子11、12，這樣就不用另設(shè)置電池殼體1，降低了復(fù)合電池的生產(chǎn)成 本。該實(shí)施例中的各元件的電連接優(yōu)選但不限于采用導(dǎo)線5連接，也可以采用導(dǎo)電板或焊 接。圖6顯示本實(shí)用新型實(shí)施例復(fù)合電池的第五種優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中的 母體電池2與超級電容器3并排固定于電池殼體1內(nèi)腔底部，所述均壓電路板4設(shè)置于母 體電池2與超級電容器3兩元件中間，將均壓電路板4固定于其中一元件體上，均壓電路板 4上的正、負(fù)極端子41、42分別與超級電容器3的正、負(fù)極31、32對應(yīng)電連接，超級電容器 3的正、負(fù)極31、32分別與母體電池2的正、負(fù)極21、22對應(yīng)電連接，母體電池2的正、負(fù)極 21、22分別與電池殼體1上的正、負(fù)極端子11、12對應(yīng)電連接。該實(shí)施例中的各元件的電連 接優(yōu)選采但不限于用導(dǎo)線5連接。母體電池2正、負(fù)極21、22也可以延伸至電池殼體1夕卜， 與電池殼體1上的正、負(fù)極端子11、12成為一體。圖7顯示本實(shí)用新型實(shí)施例復(fù)合電池的第六種優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中的 母體電池2與超級電容器3并排固定于電池殼體1內(nèi)腔底部，均壓電路板4固定于電池殼 體1內(nèi)腔頂蓋上，均壓電路板4上的正、負(fù)極端子41、42分別與超級電容器3的正、負(fù)極31、 32對應(yīng)電連接，超級電容器3的正、負(fù)極31、32分別與母體電池2的正、負(fù)極21、22對應(yīng)電 連接，均壓電路板4的正、負(fù)極端子41、42分別與電池殼體1上的正、負(fù)極端子11、12對應(yīng) 電連接。當(dāng)然，均壓電路板4的正、負(fù)極端子41、42可以延伸至電池殼體1外，與電池殼體 1上的正、負(fù)極端子11、12成為一體。該實(shí)施例中的各元件的電連接優(yōu)選采用導(dǎo)線5連接。[0042]當(dāng)然，本實(shí)施例復(fù)合電池中的母體電池2、超級電容器3和均壓電路板4以及電池 殼體ι上設(shè)有的正、負(fù)極端子11和12之間的連接關(guān)系不僅僅限于上述的6種優(yōu)選的鏈接 關(guān)系，只要滿足母體電池2、超級電容器3和均壓電路板4三者并聯(lián)電連接所構(gòu)成的復(fù)合電 池，均在實(shí)用新型的所限定的范圍之內(nèi)。上述母體電池2優(yōu)選為化學(xué)電源中的二次電池，母體電池2更優(yōu)選為鉛酸蓄電池、 鋰離子電池或鎳氫電池。其中，鉛酸蓄電池優(yōu)選為免維護(hù)鉛酸電池、膠體鉛酸電池、固體鉛 酸電池、管式極板鉛酸電池或板柵涂膏卷繞式鉛酸電池；鋰離子電池優(yōu)選為磷酸鐵鋰、錳酸 鋰或鈦酸鋰的鋰離子電池。當(dāng)母體電池2是鉛酸電池時，該復(fù)合電池可定為P-系列復(fù)合電 池；當(dāng)母體電池2是磷酸鐵鋰、鈦酸鋰、錳酸鋰等鋰離子電池時，該復(fù)合電池可定為L-系列 復(fù)合電池；當(dāng)母體電池2是鎳氫電池時，該復(fù)合電池可定為N-系列復(fù)合電池。當(dāng)然，該復(fù)合 電池按應(yīng)用功能分類，可將本實(shí)施例復(fù)合電池分為啟動型復(fù)合電池、動力型復(fù)合電池、動力 兼啟動復(fù)合電池。上述母體電池2可以是鉛酸電池，其的電壓優(yōu)選為2V 24V，容量優(yōu)選為IOAh IOOOAh的鉛酸蓄電池，或者為電壓3. 2V、容量1 IOAh的磷酸鐵鋰電池單體所集成的電池 組，或者為電壓為1. 2V、容量1 IOAh的單體鎳氫電池集成的電池組；超級電容器3優(yōu)選 電壓為5V 125V、容量為50F 500F的超級電容模組或優(yōu)選用電壓2. 5V 2. 7V、容量 350 3000F電容器單體或串或并或串、并結(jié)合而集成的模組，該電容器單體或模組可市購 獲得。超級電容器3的耐受電壓應(yīng)該與前述母體電池2的電壓值相匹配，而且根據(jù)不同的 應(yīng)用對象，對母體電池的電壓、容量、體積、重量可做靈活調(diào)整，如電動自行車的母體電池電 壓，可選用24V、36V、48V，小汽車用啟動電池電壓可選用12V，柴油客車可選用24V，其容量 也是根據(jù)不同的應(yīng)用對象而定，如鐵路、礦山內(nèi)燃機(jī)車可選用2V、500 560Ah的鉛酸蓄電 池為母體電池的復(fù)合電池。上述超級電容器3是近年來面世的一種新型儲蓄電能器件，學(xué)術(shù)名稱電化學(xué)電 容器(Electrochemcial Capacitor, EC),又叫雙電層電容器(ElectricalDoule-Layer Capacitor)、黃金電容、法拉電容，在中國通俗名稱為超級電容器(supercapacitor， ultracapacitor) 0它與普通電容器有明顯的、本質(zhì)的差別a.容量單位，普通電容是以微法(μ F)作為容量單位，超級電容器3的容量單位是 法拉(F)，IF = 100 萬 μ F ；b.體積超小、容量大、范圍寬(0. 1-5000F)，同體積的兩種電容器，超級電容器3的 容量比普通電解電容器大數(shù)千倍；c.壽命超長，超級電容器3充電、放電循環(huán)大于10萬次，是鉛酸電池、鋰電池的 100倍以上；d.釋放電流大、功率高，一只3000F超級電容器3單體，一秒鐘放電可達(dá)4000安 培，最大輸出功率達(dá)13800W/kg ；e.它使用溫度寬，可在-40°C +70°C溫度范圍內(nèi)正常使用；f.可快充快放，超級電器3的充電時間可在幾分鐘內(nèi)完成，放電時間只需1 3 秒；g.能量密度低，它的能量密度只有鉛酸電池六分之一、鐵鋰電池的十分之一。除上述之外，超級電容器3還具有性能穩(wěn)定、安全性高、免維護(hù)、無污染等優(yōu)點(diǎn)，是
8一種真正意義上的“綠色”的、理想的儲能型二次電源。上述的電池殼體1材質(zhì)優(yōu)選但不僅僅限于ABS樹脂外殼，電池殼體1上的正極端 子11、負(fù)極端子12材質(zhì)優(yōu)選但不僅僅限于銅。超級電容器3的正、負(fù)極41、42還可分別與 電池殼體1上的正、負(fù)極端子11、12對應(yīng)電連接。當(dāng)然，超級電容器3的正、負(fù)極41、42也 可以延伸至電池殼體1外，與電池殼體1上的正、負(fù)極端子11、12成為一體。至于母體電池2、超級電容器3、均壓電路板4在電池殼體1的位置可以根據(jù)實(shí)際 的需要而靈活設(shè)置，如超級電容器3可設(shè)置在電池殼體1內(nèi)壁的頂部、內(nèi)壁的側(cè)部或內(nèi)壁的 底部，均壓電路板4可置于超級電容器3的上部并與超級電容器3相對固定、設(shè)置在母體電 池2與超級電容器3中間或電池殼體1內(nèi)壁的底部位置等，母體電池2與超級電容器3相 對位置關(guān)系可以優(yōu)選是并排設(shè)置，但母體電池2、超級電容器3、均壓電路板4三者位置關(guān)系 不僅僅限于前述位置關(guān)系，無論三者怎么設(shè)置，以節(jié)約空間為最優(yōu)方案。母體電池2、超級電容器3、均壓電路板4在電池殼體1內(nèi)的固定方式，可以是采用 粘結(jié)劑將三者分別于殼體粘結(jié)或三者彼此之間粘結(jié)后再與殼體粘結(jié)固定，也可以在電池殼 體1內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的格柵，將母體電池2、超級電容器3、均壓電路板4分別壓或擠入對應(yīng)體積 的格柵內(nèi)進(jìn)行固定，當(dāng)然可以通過其他方式將母體電池2、超級電容器3、均壓電路板4固定 于電池殼體1內(nèi)。無論通過什么方式固定，最終目的是防止母體電池2、超級電容器3、均壓 電路板4在電池殼體1自由移動，以免在使用過程中，意外造成正負(fù)極直接電連接，從而燒 壞電元件，或者造成母體電池2、超級電容器3、均壓電路板4三者之間或三者與電池殼體1 內(nèi)壁碰撞而造成損壞。上述的母體電池2、超級電容器3、均壓電路板4三者的并聯(lián)連接優(yōu)選但不僅僅限 于采用低電阻導(dǎo)線5進(jìn)行電連接，當(dāng)然，也可以采用具有其他導(dǎo)電性能的材質(zhì)進(jìn)行電連接， 如銅片、鋁片，還可以將均壓電路板4與超級電容器3采用焊接連接等等。上述實(shí)施例所述的復(fù)合電池是將母體電池2、超級電容器3復(fù)合，取長補(bǔ)短、優(yōu)勢 互補(bǔ)，使得該復(fù)合電池具有雙重性能優(yōu)勢，獲得了如下的有益效果1.能量高、功率大、具快充、快放特能，復(fù)合電池除保持原有母體電池2的高比能 量密度外，可瞬間向負(fù)載提供30 800A的大電流和5 20KW的高功率，它的功率密度是 鉛酸電池的百倍、鐵鋰電池數(shù)十倍，另外，母體電池2是可充電、放電的二次電池，超級電器 3也具可充電、放電特性，前者充電、放電時間以小時計(jì)算，后者以分鐘、以秒計(jì)算，它在幾 分鐘內(nèi)充滿電，而放電僅需1 3秒釋放數(shù)百至數(shù)千安培電流和功率保持，具快充、快放特 性；2.保護(hù)母體電池、延長了電池的使用壽命，由于復(fù)合電池中的超級電容器3具有 瞬間釋放數(shù)百至數(shù)千安培(A)大電流和高功率保持等特性，電池不深度放電，減輕了電池 極板極化深度，延長了其壽命，例如，車輛的啟動、爬坡、提速和正常運(yùn)行，對電池釋放的電 流和輸出的功率有較大差別，打火啟動需要電池在1 3秒鐘釋放輸出300 550A，約 5000W的功率，其能量全部由復(fù)合電池中的超級電容器3輸出，母體電池2處于被保護(hù)狀態(tài)， 減輕了電池極板極化深度，延長電池使用壽命，當(dāng)車輛進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)后，對電池輸出的 電流和功率需要值不會超過啟動值的十分之一，車輛機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)的發(fā)電機(jī)開始供電并對虧 電的母體電池2充電，電池對超級電容器3充電，如此循環(huán)。本實(shí)施例的復(fù)合電池與傳統(tǒng)的 電池循環(huán)使用壽命的測試見圖8和圖9，在圖8中，在常溫下和12V/55Ah的復(fù)合電池和相同
9容量的傳統(tǒng)電池于300A放電循環(huán)次數(shù)進(jìn)行測試，結(jié)果復(fù)合電池的放電循環(huán)次數(shù)是傳統(tǒng)電 池的3倍；在圖9中，在-18°C下和12V/55Ah的復(fù)合電池和相同容量的傳統(tǒng)電池于100A放 電循環(huán)次數(shù)進(jìn)行測試，結(jié)果復(fù)合電池的放電循環(huán)次數(shù)也是傳統(tǒng)電池的3倍，由此可見，本實(shí) 施例的復(fù)合電池的壽命明顯延長，是傳統(tǒng)電池的3倍。3.由于超級電容器3可在極低溫度如-40°C +70°C溫度范圍內(nèi)正常釋放大電流 和功率，有效擴(kuò)展了該復(fù)合電池的使用范圍，從而彌補(bǔ)了化學(xué)電源在低溫下化學(xué)反應(yīng)速度 變得十分緩慢，導(dǎo)致在低溫環(huán)境中釋放的電流和功率小的不足；而現(xiàn)今的常用的鉛酸蓄電 池、鋰離子電池屬化學(xué)電源，氣溫的變化對放電性能有較大影響，常溫下均可正常發(fā)揮固有 特性。如鉛酸蓄電池在環(huán)境溫25°C時容量為100%，超過25°C時，每升高10°C電池的容量減 少50%，容量隨溫度變化而變化，當(dāng)在-10°C時，化學(xué)反應(yīng)速度變得非常緩慢，-18°C (稱低 溫)至-20°C電池電壓下降25%，容量很難達(dá)到常溫容量的85%，如用于電啟動系統(tǒng)需多次 點(diǎn)火啟動，當(dāng)在_30°C至_40°C時，很難或不能啟動電啟動系統(tǒng)，而超級電容器3可在-40°C 至+70°C溫度范圍內(nèi)正常釋放大電流和功率保持，即使在-30°C下仍可以在1 3秒內(nèi)一次 成功啟動電啟動系統(tǒng)，對戰(zhàn)車、坦克、潛艇在低溫等惡劣環(huán)境中的打火啟動有重大意義，如 將超級電容器3與膠體鉛酸電池2作為母體電池復(fù)合時，在-40°C條件下，該復(fù)合電池能正 常釋放大電流和功率保持；4.回收能量、節(jié)能減排，復(fù)合電池中的超級電容器3能有效的回收、儲存制動剎車 及發(fā)動機(jī)富余能量，將該復(fù)合電池用于電驅(qū)動系統(tǒng)中，能有效節(jié)約油的用量，有利于節(jié)能減 排，以鋰電為母體的復(fù)合電池，作為EV、HEV等電動車動力電源，不僅保護(hù)電池，助力爬坡、 提速，還回收、儲存了剎車制動、發(fā)電機(jī)富余能量，當(dāng)將復(fù)合電池用于混合動力汽車中，能使 油耗下降20 25%，當(dāng)用于電動車的動力源，可實(shí)現(xiàn)有害氣體零排放，有利于節(jié)能減排、對 新能源汽車等低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重大意義；5.節(jié)約了資源，復(fù)合電池中母體電池2由于采用超級電容器3與之復(fù)合，相對傳統(tǒng) 的鉛酸蓄電池而言，其體積減小，重量減輕了 33 50%，從而有效節(jié)約了鉛的用量，同理也 減少了鋰離子電池、鎳氫母體電池正、負(fù)極材料的用量。由于復(fù)合超能電池中復(fù)合了超級電 容器3，在電啟動系統(tǒng)中所需電流不需電池提供，因此，可使傳統(tǒng)鉛酸蓄電池的容量大幅度 降低；鉛用量是決定電池容量重要因素，一只12V、200Ah的傳統(tǒng)鉛酸蓄電池重約60Kg，其中 鉛用量42Kg，大客車打火啟動需兩只前述蓄電池串聯(lián)使用，兩只電池鉛的用量約為84Kg， 而計(jì)算和試驗(yàn)證明，使用一只24V(或二只12V串聯(lián))、容量IlOAh的復(fù)合電池與二只12V、 200Ah的傳統(tǒng)鉛酸蓄電池1 3秒輸出的功率相當(dāng)，此時，二只12V，IlOAh復(fù)合電池中母體 電池用鉛用量僅需為42Kg，鉛用量減少50% ；于本實(shí)施例復(fù)合電池具有上述優(yōu)點(diǎn)，因此，復(fù)合電池具可在電啟動系統(tǒng)、電驅(qū)動系 統(tǒng)、不間斷電源、牽引車的啟動和制動能量回收器件、電力供電系統(tǒng)智能電網(wǎng)控制器件的直 流電源、飛機(jī)直流地面電源、軍事的激光武器、潛艇、導(dǎo)彈、航天飛機(jī)、載重卡車、裝甲車、坦 克等高功率軍事裝備中應(yīng)用。其具體應(yīng)用范圍包括但不僅僅限于如下方面a.用于各種內(nèi)燃機(jī)為動力的各類機(jī)動車、飛機(jī)、船舶、工程機(jī)械、發(fā)電機(jī)組的電啟 動系統(tǒng)。b.用于高鐵動車組和城市地鐵牽引車的啟動和制動能量回收，也用于機(jī)動車制動
10能量回收，保護(hù)并延長了電池壽命。c.用于混合動力汽車和電動汽車的動力電源，特別是代替蓄電池用于短距離電動 車輛的動力電源。d.用于電力供電系統(tǒng)智能電網(wǎng)控制器件的直流電源。不僅可提供高壓開關(guān)電磁操 作機(jī)構(gòu)開合瞬間所需的大電流，也能滿足電網(wǎng)測量控制設(shè)備對小電流的需求。e.用于UPS電源。f.用于風(fēng)力發(fā)電、太陽能電池離網(wǎng)型儲供電系統(tǒng)和重要用戶的不間斷供電系統(tǒng)。g.用于飛機(jī)直流地面電源，解決電源車啟動飛機(jī)發(fā)動機(jī)瞬間功率不足的技術(shù)難題 并保護(hù)直流電源車發(fā)電系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)。h.用于軍事的激光武器、潛艇、導(dǎo)彈、航天飛機(jī)等高功率軍事裝備中，以提供其在 發(fā)射階段所需的高功率脈沖大電流，此外，軍事用途的載重卡車、裝甲車、坦克等在惡劣條 件下的啟動、爬坡、剎車等特殊操作。本實(shí)施例復(fù)合電池的工作原理母體電池2的高能量密度的性能優(yōu)勢和利用超級 電容器3瞬間釋放大電流和高功率的性能優(yōu)勢具有互補(bǔ)性，利用母電池2、超級電容器3的 放電時間差和如上其他特性的不同，完成電容器的大電流放電，由于超級電容器3具有瞬 間釋放大大電流和高功率的特點(diǎn)，當(dāng)工作件接通電路后，超級電容器3在瞬間向工作件提 供大電流，均壓電路板4的作用下，將本實(shí)用新型并聯(lián)系統(tǒng)的電壓維持恒定，因此，在電壓 一定的條件下，超級電容器3向工作提供了高功率，使工作件啟動并工作，當(dāng)超級電容器3 放電完畢后，母電池有迅速對超級電容器3充電，完成一個循環(huán)，同時母電池也對工作件提 供所需的電流使其持續(xù)工作。以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例之一而已，并不用以限制本實(shí)用新型，它可以 根據(jù)母體電池的不同電壓和容量值，采用相應(yīng)電壓和容量值的超級電容器復(fù)合出不同系 列、多種不同電壓、容量的復(fù)合電池。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、 等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種復(fù)合電池，包括電池殼體，所述電池殼體上設(shè)有正、負(fù)極端子，其特征在于在所述電池殼體內(nèi)還包括母體電池、超級電容器和均壓電路板，所述母體電池、超級電容器和均壓電路板分別固定于電池殼體內(nèi)部，所述母體電池、超級電容器和均壓電路板三者中至少一個與電池殼體上設(shè)有的正、負(fù)極端子對應(yīng)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電池，其特征在于所述母體電池與超級電容器并排固 定于電池殼體內(nèi)腔底部，所述均壓電路板固定于電池殼體內(nèi)腔頂蓋上，所述均壓電路板上 的正、負(fù)極端子分別與超級電容器的正、負(fù)極對應(yīng)電連接，所述超級電容器的正、負(fù)極分別 與母體電池的正、負(fù)極對應(yīng)電連接，所述母體電池的正、負(fù)極分別與電池殼體上的正、負(fù)極 端子對應(yīng)電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電池，其特征在于所述母體電池垂直固定于電池殼體 內(nèi)腔底部，超級電容器橫臥固定于電池殼體內(nèi)腔底部，所述均壓電路板固定于電池殼體內(nèi) 腔側(cè)壁，所述均壓電路板上的正、負(fù)極端子和超級電容器的正、負(fù)極分別與母體電池的正、 負(fù)極對應(yīng)電連接，母體電池的正、負(fù)極分別與電池殼體上的正、負(fù)極端子對應(yīng)電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電池，其特征在于所述母體電池與超級電容器并排固 定于電池殼體內(nèi)腔底部，所述均壓電路板通過螺釘固定于超級電容器的頂部，所述均壓電 路板上的正、負(fù)極端子分別與超級電容器的正、負(fù)極對應(yīng)電連接，所述超級電容器的正、負(fù) 極分別與母體電池的正、負(fù)極對應(yīng)電連接，所述母體電池正、負(fù)極延伸至電池殼體外，與電 池殼體上的正、負(fù)極成為一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電池，其特征在于所述母體電池的殼體內(nèi)設(shè)有空腔，超 級電容器、均壓電路板均固定于母體電池殼體內(nèi)空腔中，所述均壓電路板固定于母體電池 與超級電容器之間，所述均壓電路板上的正、負(fù)極端子分別與超級電容器的正、負(fù)極對應(yīng)電 連接，超級電容器的正、負(fù)極分別與母體電池的正、負(fù)極對應(yīng)電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電池，其特征在于所述母體電池與超級電容器并排固 定于電池殼體內(nèi)腔底部，所述均壓電路板固定于母體電池與超級電容器兩元件中間，所述 均壓電路板上的正、負(fù)極端子分別與超級電容器的正、負(fù)極對應(yīng)電連接，所述超級電容器的 正、負(fù)極分別與母體電池的正、負(fù)極對應(yīng)電連接，所述母體電池的正、負(fù)極分別與電池殼體 上的正、負(fù)極端子對應(yīng)電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電池，其特征在于所述母體電池與超級電容器并排固 定于電池殼體內(nèi)腔底部，所述均壓電路板固定于電池殼體內(nèi)腔頂蓋上，所述均壓電路板上 的正、負(fù)極端子分別與超級電容器的正、負(fù)極對應(yīng)電連接，所述超級電容器的正、負(fù)極分別 與母體電池的正、負(fù)極對應(yīng)電連接，所述均壓電路板的正、負(fù)極端子分別與電池殼體上的 正、負(fù)極端子對應(yīng)電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一所述的復(fù)合電池，其特征在于所述母體電池為化學(xué)電源 中的二次電池。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合電池，其特征在于所述母體電池為鉛酸蓄電池、鋰離子 電池或鎳氫電池；所述鉛酸蓄電池為免維護(hù)鉛酸電池、膠體鉛酸電池、固體鉛酸電池、管式極板鉛酸電池 或板柵涂膏卷繞式鉛酸電池；所述鋰離子電池為磷酸鐵鋰、錳酸鋰或鈦酸鋰的鋰離子電池。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合電池，其特征在于所述母體電池是電壓為2V 24V、 容量為IOAh IOOOAh的鉛酸蓄電池或電壓3. 2V、容量1 IOAh的磷酸鐵鋰離子電池單體 所集成的電池組或電壓為3. 6 3. 7V、容量為1 IOAh錳酸鋰離子電池單體所集成的電池 組或電壓為1. 2V、容量1 IOAh的鎳氫電池單體所集成的電池組；所述超級電容器是電壓為5V 125V、容量為50F 500F的超級電容器模組或選用電 壓2. 5V 2. 7V、容量350 3000F電容器單體或串或并或串、并結(jié)合而成的模組。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種復(fù)合電池，包括電池殼體，所述電池殼體上設(shè)有正、負(fù)極端子，在所述電池殼體內(nèi)還包括母體電池、超級電容器和均壓電路板，所述母體電池、超級電容器和均壓電路板分別固定于電池殼體內(nèi)部，所述母體電池、超級電容器和均壓電路板三者中至少一個與電池殼體上設(shè)有的正、負(fù)極端子與電池殼體上的正、負(fù)極端子對應(yīng)電連接。本實(shí)用新型復(fù)合電池能量高、功率大、耐低溫，保護(hù)母體電池、使用壽命長，還能夠回收能量、節(jié)能減排、節(jié)約資源。
文檔編號H01M16/00GK201766149SQ20102023154
公開日2011年3月16日 申請日期2010年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月21日
發(fā)明者韓福忠 申請人:韓福忠