碳基電容電池及碳基電容電池組的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開(kāi)了一種碳基電容電池，包括：雙極板、電解液以及電容紙或膜，極板包括：集流體，以及覆設(shè)于集流體上的碳鋰混合納米級(jí)多孔材料層。這樣，碳基電容電池可滿足功率型設(shè)備要求，并且有較強(qiáng)的溫度適應(yīng)能力。
【專利說(shuō)明】
碳基電容電池及碳基電容電池組
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本申請(qǐng)涉及儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種碳基電容電池及碳基電容電池組。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，為滿足供能需求，傳統(tǒng)鉛酸電池或鋰電池作為常用的儲(chǔ)能器件，被廣泛用在電力驅(qū)動(dòng)設(shè)備中。但是，傳統(tǒng)電池一般無(wú)法滿足功率型設(shè)備要求，并且溫度適應(yīng)能力不強(qiáng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本申請(qǐng)旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問(wèn)題之一。
[0004]根據(jù)本申請(qǐng)的第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N碳基電容電池，包括:雙極板、位于所述極板之間的電解液，以及位于所述電解液中的電容紙或膜，所述極板包括:金屬材料的集流體，以及涂覆于所述集流體上的碳鋰混合納米級(jí)多孔材料層，所述碳鋰混合納米級(jí)多孔材料層由納米級(jí)多孔碳元素基材與鋰粉混合而成。
[0005]進(jìn)一步的，所述碳基電容電池的額定工作電壓為2.5-3伏特。
[0006]進(jìn)一步的，所述納米級(jí)多孔碳元素基材采用活性炭和/或石墨烯;所述電解液采用丙烯碳酸酯或乙腈為溶劑，四乙基四氟硼酸銨鹽或三乙基一甲基四氟硼酸銨為溶質(zhì)；所述膜采用為塑料膜。
[0007]根據(jù)本申請(qǐng)的第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N碳基電池組，包括:至少兩個(gè)如上述的碳基電池，所述碳基電池之間通過(guò)串聯(lián)和/或并聯(lián)的方式組合。
[0008]本申請(qǐng)的有益效果是:
[0009]通過(guò)提供一種碳基電容電池，包括:雙極板、電解液以及電容紙或膜，極板包括:集流體，以及覆設(shè)于集流體上的碳鋰混合納米級(jí)多孔材料層。這樣，碳基電容電池可滿足功率型設(shè)備要求，并且有較強(qiáng)的溫度適應(yīng)能力。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例一的碳基電容電池組的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例一的單體碳基電容電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例一的碳基電容電池組的充電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖4為本申請(qǐng)實(shí)施例二的碳基電容電池組的充電方法的流程示意圖。
[0014]圖5為本申請(qǐng)實(shí)施例二的碳基電容電池組的充電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面詳細(xì)描述本申請(qǐng)的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本申請(qǐng)，而不能理解為對(duì)本申請(qǐng)的限制。
[0016]在本申請(qǐng)的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本申請(qǐng)和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本申請(qǐng)的限制。
[0017]此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本申請(qǐng)的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。
[0018]在本申請(qǐng)中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本申請(qǐng)中的具體含義。
[0019]在本申請(qǐng)中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過(guò)它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0020]下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0021]實(shí)施例一:
[0022]本實(shí)施例提供了一種碳基電容電池組的充電方法，該充電方法適用于一種碳基電容電池組，如圖1所示，該碳基電容電池組包括:若干單體碳基電容電池1I，單體碳基電容電池101可通過(guò)串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)結(jié)合的方式組成上述碳基電容電池組，其中，單體碳基電容電池101包括如圖2所示的結(jié)構(gòu):第一極板201、第二極板202、位于第一極板201與第二極板202之間的電解液203，以及位于電解液203中的電容紙或膜204，第一極板201及第二極板202均包括:金屬材料的集流體200(例如鋁或銅等)，以及涂覆于集流體200上的碳鋰混合納米級(jí)多孔材料層100，碳鋰混合納米級(jí)多孔材料層由納米級(jí)多孔碳元素基材與鋰粉混合
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[0023]在本實(shí)施例中，納米級(jí)多孔碳元素基材采用活性炭和/或石墨烯等；電解液203采用丙烯碳酸酯和/或乙腈等為溶劑，四乙基四氟硼酸銨鹽或三乙基一甲基四氟硼酸銨等為溶質(zhì)；膜204可采用為聚乙烯微孔膜或塑料膜等。采用活性炭或石墨烯，或者活性炭與石墨烯的混合材料，這樣，可有效降低單體碳基電容電池的漏電率，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的年漏電率可達(dá)到10%甚至以下。
[0024]上述碳基電容電池組的充電方法包括:
[0025]以定壓充電方式對(duì)碳基電容電池組進(jìn)行整體充電，直至碳基電容電池組中存在至少一個(gè)單體碳基電容電池101的實(shí)時(shí)電量達(dá)到預(yù)設(shè)定電量。
[0026]這樣，在進(jìn)行碳基電容電池組整體充電時(shí)，當(dāng)其中至少有一個(gè)單體碳基電容電池的實(shí)時(shí)電量達(dá)到預(yù)設(shè)定電量時(shí)停止整體充電，保證了單體碳基電容電池不會(huì)過(guò)充，從而保證了碳基電容電池的正常工作性能，延長(zhǎng)了碳基電容電池的使用壽命。另外，以定壓的充電方式進(jìn)行整體充電，可達(dá)到快充的效果，例如，充電10秒-10分鐘即可使其中單體碳基電容電池的實(shí)時(shí)電量就達(dá)到預(yù)設(shè)定電量。定壓的充電方式還可以簡(jiǎn)化充電控制方式，從而控制簡(jiǎn)單易行，降低了成本。
[0027]在本實(shí)施例中，碳基電容電池組的充電方法還包括:監(jiān)控單體碳基電容電池1I的實(shí)時(shí)電壓；以實(shí)時(shí)電壓反映實(shí)時(shí)電量，以預(yù)設(shè)定電壓對(duì)應(yīng)預(yù)設(shè)定電量。預(yù)設(shè)定電壓通常可設(shè)為單體碳基電容電池的額定工作電壓的85%_100%，具體可取值為單體碳基電容電池的額定工作電壓的85%、90%、95%或100%等。而單體碳基電容電池的額定工作電壓為2.5-3伏特，具體可取值為2.5、2.61、2.62、2.7、2.8、2.85或3伏特等。由于單體碳基電容電池的實(shí)時(shí)電壓與其實(shí)時(shí)電量存在幾乎線性的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這樣，當(dāng)需要監(jiān)控單體碳基電容電池的實(shí)時(shí)電量時(shí)，只需要監(jiān)控單體碳基電容電池的實(shí)時(shí)電壓即可，簡(jiǎn)單方便。另外，根據(jù)碳基電容電池的實(shí)時(shí)電量與實(shí)時(shí)電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系，碳基電容電池使用后的剩余電量也可以通過(guò)其電壓反映并可供讀數(shù)。
[0028]相應(yīng)的，本實(shí)施例還提供了一種碳基電容電池組的充電裝置，如圖3所示，碳基電容電池組包括如圖1所示的結(jié)構(gòu)，單體碳基電容電池包括如圖2所示的結(jié)構(gòu)，此處不再贅述。
[0029]上述碳基電容電池組的充電裝置包括如圖3所示的結(jié)構(gòu):
[0030]用于對(duì)單體碳基電容電池101進(jìn)行實(shí)時(shí)電量監(jiān)控的監(jiān)控模塊301;
[0031]用于以定壓充電方式對(duì)碳基電容電池組進(jìn)行整體充電的充電模塊302;以及，
[0032]與監(jiān)控模塊301及充電模塊302相連的、用于根據(jù)監(jiān)控模塊301所得監(jiān)控信息控制充電模塊302工作直至碳基電容電池組中存在至少一個(gè)單體碳基電容電池101的實(shí)時(shí)電量達(dá)到預(yù)設(shè)定電量的控制模塊303。
[0033]這樣，在利用充電模塊進(jìn)行碳基電容電池組整體充電時(shí)，當(dāng)監(jiān)控模塊監(jiān)控到其中至少有一個(gè)單體碳基電容電池的實(shí)時(shí)電量達(dá)到預(yù)設(shè)定電量時(shí)，控制模塊控制充電模塊停止整體充電，保證了單體碳基電容電池不會(huì)過(guò)充，從而保證了碳基電容電池的正常工作性能，延長(zhǎng)了碳基電容電池的使用壽命。另外，以定壓的充電方式進(jìn)行整體充電，可達(dá)到快充的效果，例如，充電10秒-10分鐘可使其中單體碳基電容電池的實(shí)時(shí)電量就達(dá)到預(yù)設(shè)定電量。定壓的充電方式還可以簡(jiǎn)化充電裝置的結(jié)構(gòu)，從而簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，降低了成本。
[0034]在本實(shí)施例中，監(jiān)控模塊301采用對(duì)單體碳基電容電池101進(jìn)行實(shí)時(shí)電壓采樣的電壓采樣電路，以實(shí)時(shí)電壓反映實(shí)時(shí)電量，以預(yù)設(shè)定電壓對(duì)應(yīng)預(yù)設(shè)定電量。預(yù)設(shè)定電壓通?？稍O(shè)為單體碳基電容電池的額定工作電壓的85%-100%，具體可取值為單體碳基電容電池的額定工作電壓的85%、90%、95%或100%等。而單體碳基電容電池的額定工作電壓為2.8-3伏特，具體可取值為2.5、2.61、2.62、2.8、2.85或3伏特等。由于單體碳基電容電池的實(shí)時(shí)電壓與其實(shí)時(shí)電量存在幾乎線性的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這樣，當(dāng)需要監(jiān)控單體碳基電容電池的實(shí)時(shí)電量時(shí)，只需要監(jiān)控單體碳基電容電池的實(shí)時(shí)電壓即可，簡(jiǎn)單方便。另外，根據(jù)碳基電容電池的實(shí)時(shí)電量與實(shí)時(shí)電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系，碳基電容電池使用后的剩余電量也可以通過(guò)其電壓反映并可供讀數(shù)。
[0035]實(shí)施例二:
[0036]本實(shí)施例與其它實(shí)施例區(qū)別主要在于:
[0037]本實(shí)施例的碳基電容電池組的充電方法除包括如實(shí)施例一中所示流程401之外，還進(jìn)一步包括如圖4所示的流程:402，在碳基電容電池組中存在至少一個(gè)單體碳基電容電池101的實(shí)時(shí)電量達(dá)到預(yù)設(shè)定電量后，對(duì)碳基電容電池組中實(shí)時(shí)電量未達(dá)到預(yù)設(shè)定電量的部分或全部單體碳基電容電池101以定壓充電方式進(jìn)行單體充電，直至單體充電所對(duì)應(yīng)的單體碳基電容電池101的實(shí)時(shí)電量達(dá)到預(yù)設(shè)定電量。
[0038]這樣，對(duì)碳基電容電池進(jìn)行單體充電時(shí)，當(dāng)其中單體碳基電容電池的實(shí)時(shí)電量達(dá)到預(yù)設(shè)定電量時(shí)停止單體充電，保證了單體碳基電容電池不會(huì)過(guò)充，從而保證了碳基電容電池的正常工作性能，延長(zhǎng)了碳基電容電池的使用壽命，也保證了碳基電容電池組中各個(gè)單體碳基電容電池之間電壓均衡。另外，定壓的充電方式還可以簡(jiǎn)化充電控制方式，例如無(wú)需充電電流檢測(cè)、無(wú)需電流泄放等，從而控制簡(jiǎn)單易行，降低了成本。
[0039]在本實(shí)施例中，整體充電所使用的加載于單體碳基電容電池的充電電壓一般會(huì)小于單體充電所使用加載于單體碳基電容電池的的充電電壓，整體充電所使用的加載于單體碳基電容電池的充電電壓以及單體充電所使用的加載于單體碳基電容電池的充電電壓的取值范圍均為2.5-3伏特，例如，整體充電所使用的加載于單體碳基電容電池的充電電壓可為2.5-2.7伏特，而單體充電所使用的加載于單體碳基電容電池的充電電壓可為2.6-2.85伏特，這樣，整體充電可使用小電壓定壓充電，實(shí)現(xiàn)快速充電且可以防止大電流沖擊，單體充電可采用較大的電壓以壓入的方式定壓充電，可保證充電過(guò)程的完全。
[0040]相應(yīng)的，如圖5所示，本實(shí)施例的碳基電容電池組的充電裝置中，充電模塊302包括:
[0041]受控制模塊303控制以定壓充電方式對(duì)碳基電容電池組進(jìn)行整體充電的第一充電單元501 ；以及，
[0042]受控制模塊303控制在第一充電單元501工作完成之后對(duì)碳基電容電池組中實(shí)時(shí)電量未達(dá)到預(yù)設(shè)定電量的部分或全部單體碳基電容電池101以定壓充電方式進(jìn)行單體充電直至單體充電所對(duì)應(yīng)的單體碳基電容電池101的實(shí)時(shí)電量達(dá)到預(yù)設(shè)定電量的第二充電單元502。
[0043]這樣，利用第二充電單元對(duì)碳基電容電池進(jìn)行單體充電時(shí)，當(dāng)監(jiān)控模塊監(jiān)控到其中單體碳基電容電池的實(shí)時(shí)電量達(dá)到預(yù)設(shè)定電量時(shí)，控制模塊控制第二充電單元停止單體充電，保證了單體碳基電容電池不會(huì)過(guò)充，從而保證了碳基電容電池的正常工作性能，延長(zhǎng)了碳基電容電池的使用壽命，也保證了碳基電容電池組中各個(gè)單體碳基電容電池之間電壓均衡。另外，定壓的充電方式還可以簡(jiǎn)化充電裝置的結(jié)構(gòu)，例如無(wú)需充電電流檢測(cè)電路、無(wú)需電流泄放電路等，從而簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，降低了成本。
[0044]在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施方式”、“一些實(shí)施方式”、“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0045]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本申請(qǐng)所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本申請(qǐng)的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本申請(qǐng)構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳基電容電池，其特征在于，包括:雙極板、位于所述極板之間的電解液，以及位于所述電解液中的電容紙或膜，所述極板包括:金屬材料的集流體，以及涂覆于所述集流體上的碳鋰混合納米級(jí)多孔材料層，所述碳鋰混合納米級(jí)多孔材料層由納米級(jí)多孔碳元素基材與鋰粉混合而成。2.如權(quán)利要求1所述的碳基電容電池，其特征在于，所述碳基電容電池的額定工作電壓為2.5-3伏特。3.如權(quán)利要求1所述的碳基電容電池，其特征在于，所述納米級(jí)多孔碳元素基材采用活性炭和/或石墨烯;所述電解液采用丙烯碳酸酯或乙腈為溶劑，四乙基四氟硼酸銨鹽或三乙基一甲基四氟硼酸銨為溶質(zhì);所述膜采用為塑料膜。4.一種碳基電池組，其特征在于，包括:至少兩個(gè)如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的碳基電池，所述碳基電池之間通過(guò)串聯(lián)和/或并聯(lián)的方式組合。
【文檔編號(hào)】H01G11/84GK105895386SQ201610481669
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月27日
【發(fā)明人】劉思志, 鄭役軍, 歐陽(yáng)曉宇
【申請(qǐng)人】深圳市圖門(mén)新能源有限公司